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DE4445561C2 - Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung - Google Patents

Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung

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DE4445561C2
DE4445561C2 DE4445561A DE4445561A DE4445561C2 DE 4445561 C2 DE4445561 C2 DE 4445561C2 DE 4445561 A DE4445561 A DE 4445561A DE 4445561 A DE4445561 A DE 4445561A DE 4445561 C2 DE4445561 C2 DE 4445561C2
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

Zur Minderung der manuellen Kraft, die zum Lenken eines eine elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung enthaltenden Kraftfahrzeugs erforderlich ist, betrifft die Erfindung eine elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung zum Anlegen einer Hilfskraft an ein Lenksystem, umfassend einen Elektromotor zum Erzeugen einer an das Lenksystem anzulegenden Hilfslenkkraft, einen Lenkdrehmomentsensor zum Erfassen des Lenkdrehmoments des Lenksystems, ein Lenkdrehzahlerfassungsmittel zum Erfassen der Drehzahl des Lenksystems und Motorsteuermittel zum Steuern des Elektromotors auf Basis des von dem Lenkdrehmomentsensor erfaßten Lenk­ drehmoments und der von dem Lenkdrehzahlerfassungsmittel erfaßten Lenkdrehzahl. Ein Beispiel einer solchen elektrisch betätigten Servolenkvorrichtung ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-238165 entsprechend dem US-Patent 4 730 686 beschrieben.
Fig. 4 der beigefügten Zeichnungen zeigt schematisch in Blockform ein herkömmliches Steuersystem zur Steuerung einer elektrisch betätigten Servolenkvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Wenn ein an eine Lenkwelle gekoppeltes Lenkrad durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs im Winkel bewegt wird, erfaßt ein Lenkdrehmomentsensor 13 ein Lenkdrehmoment, das der von dem Fahrer angelegten manu­ ellen Lenkkraft entspricht und gibt ein das erfaßte Lenkdrehmoment bezeichnendes Lenkdrehmomentsignal T an die Steuereinrichtung 15 aus.
Ein Lenkdrehzahlsensor 14 erfaßt eine der Drehzahl der Lenkwelle entsprechende Lenkdrehzahl und gibt an die Steuereinrichtung 15 ein Lenkdrehzahlsignal Θ' aus, das die erfaßte Lenkdrehzahl bezeichnet.
Auf Basis des Lenkdrehmomentsignals T und des Lenkdreh­ zahlsignals Θ' erzeugt die Steuereinrichtung 15 ein Motorsteuersignal Do und führt dieses Motorsteuersignal Do einem Motortreiber 16 zu.
Die Steuereinrichtung 15 hat einen Drehmomentsteuer­ größengenerator zum Erzeugen einer dem Lenkdrehmomentsi­ gnal T entsprechenden Motorsteuergröße DT und einen Drehzahlsteuergrößengenerator zum Erzeugen einer dem Lenkdrehzahlsignal Θ' entsprechenden Motorsteuergröße DN. Die Steuereinrichtung 15 erzeugt das Motorsteuersignal Do durch Addieren, Subtrahieren oder Kombinieren der Motor­ steuergröße DT mit der Motorsteuergröße DN. Das Motor­ steuersignal Do wird zur Steuerung des Motortreibers 16 angelegt, um den Elektromotor 11 durch ein Motortreiber­ signal Mo zu erregen. Der Elektromotor 11 erzeugt eine Hilfslenkkraft, die zum Lenken des Kraftfahrzeugs erfor­ derliche manuelle Lenkkräfte reduziert.
In dem herkömmlichen Steuersystem ist der Lenkdrehzahlsensor der Lenkwelle zugeordnet, um eine Lenkdrehzahl direkt zu erfassen und ein die erfaßte Lenk­ drehzahl darstellendes Lenkdrehzahlsignal θ' auszugeben.
Der mit der Lenkwelle kombinierte Lenkdrehzahlsensor umfaßt einen fotoelektrischen Wandler oder einen Generator und belegt daher einen relativ großen Raum um die Lenkwelle herum. Der Lenkdrehzahlsensor bewirkt daher eine Platzeinschränkung, die es schwierig macht, Erfordernissen nach einem größeren Fußraum vor dem Fahrersitz zugunsten besserer Bewegungsfreiheit beim Fahren nachzukommen.
Aus der DE 38 12 317 C2, dort Fig. 1, geht eine elektrisch betätigbare Servolenkvor­ richtung hervor, welche Stromerfassungsmittel sowie Spannungserfassungsmittel aufweist.
Moderne Kraftfahrzeuge enthalten eine Vielzahl anderer Mechanismen in Kombination mit der Lenkwelle für eine leichtere Lenkbetätigung. Solche Mechanismen umfassen einen Kippmechanismus zum Kippen des Lenkrads in einen erwünschten Winkel und einen Teleskopmechanismus zum Einstellen des Abstands zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad. Weil diese Mechanismen an der Lenkwelle angebracht sind, sind erhebliche Bemühungen zum Erlangen einer Anordnung erforderlich, in die man den Lenkdrehzahlsensor und diese Mechanismen eng in einem begrenzten Raum an und um die Lenkwelle herum zusammenbaut.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung anzugeben, die ohne Lenkdrehzahlsensor in Kombination mit einer Lenkwelle auskommt, um hierdurch die Anzahl verwendeter Teile zu reduzieren, und die ein einer Lenkdrehzahl entsprechendes Signal zum Erzeugen erwünschter Hilfslenkkräfte berechnen kann.
Die erfindungsgemäße elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung zum Anlegen einer Hilfslenkkraft an ein Lenksystem umfaßt: einen Elektromotor zum Erzeugen einer an das Lenksystem anzulegenden Hilfslenkkraft, einen Lenkdrehmomentsensor zum Erfassen des Lenkdrehmoments des Lenksystems, einen Motordrehzahlsensor zum Erfassen der Drehzahl des Elektromotors und ein Steuermittel zum Steuern des Elektromotors, wobei das Steuermittel umfaßt: ein Lenkdrehzahlerfassungmittel zum Erfassen der Drehzahl des Lenksystems und ein Motorsteuermittel zum Steuern des Elektromotors auf Basis des von dem Lenkdrehmomentsensor erfaßten Lenk­ drehmoments und der von dem Lenkdrehzahlerfassungsmittel erfaßten Lenkdrehzahl, wobei das Lenkdrehzahlerfassungsmittel umfaßt: ein Lenkdrehmomentdifferenzier­ mittel zum Differenzieren des von dem Lenkdrehmomentsensor erfaßten Lenk­ drehmoments, und ein Lenkdrehzahlbestimmungsmittel zur Bestimmung der Drehzahl des Lenksystems auf Basis des differenzierten Lenkdrehmoments und der von dem Motordrehzahlsensor erfaßten Motordrehzahl.
Eine weitere elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung zum Anlegen einer Hilfslenk­ kraft an einem Lenksystem umfaßt einen Elektromotor zum Erzeugen einer an das Lenksystem anzulegenden Hilfslenkkraft, einen Lenkdrehmomentsensor zum Erfassen des Lenkdrehmoments des Lenksystems, ein Motorstromerfassungsmittel zum Erfassen des Motorstroms des Elektromotors, ein Motorspannungserfassungsmittel zum Erfassen der Motorspannung des Elektromotors und ein Steuermittel zum Steuern des Elektromotors, wobei das Steuermittel umfaßt: ein Lenkdrehzahl­ erfassungsmittel zum Erfassen der Drehzahl des Lenksystems und ein Motorsteuer­ mittel zur Steuerung des Elektromotors auf Basis des von dem Lenkdrehmomentsen­ sor erfaßten Lenkdrehmoments und der von dem Lenkdrehzahlerfassungsmittel erfaßten Lenkdrehzahl, wobei das Lenkdrehzahlerfassungsmittel umfaßt: ein Lenkdrehmomentdifferenziermittel zum Differenzieren des von dem Lenkdrehmoment­ sensor erfaßten Lenkdrehmoments und ein Lenkdrehzahlbestimmungsmittel zur Bestimmung der Drehzahl des Lenksystems auf Basis des differenzierten Lenk­ drehmoments, des von dem Motorstromerfassungsmittel erfaßten Motorstroms und der von dem Motorspannungserfassungsmittel erfaßten Motorspannung.
Bevorzugt umfaßt die elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung den Lenkdrehmo­ mentsensor zum Erzeugen eines das Lenkdrehmoment des Lenksystems bezeichnen­ den Lenkdrehmomentsignals, den Drehzahlsensor zum Erzeugen eines die Drehzahl des Elektromotors bezeichnenden Drehzahlsignals und das Steuermittel zum Erzeugen eines Differentialsignals des Lenkdrehmomentsignals, Berechnen der Lenkdrehzahl des Lenksystems auf Basis des Differentialsignals und des Drehzahlsignals und Steuern des Elektromotors auf Basis des Lenkdrehmomentsignals und der Lenk­ drehzahl. Berechnen kann das Steuermittel das Drehzahlsignal auf Basis eines Motorstromsignals, das einen Motorstrom des Elektromotors bezeichnet, und eines Motorspannungssignals, das eine Motorspannung des Elektromotors bezeichnet.
Bevorzugt umfaßt die elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung den Lenkdrehmo­ mentsensor zum Erzeugen eines das Lenkdrehmoment des Lenksystems bezeichnen­ den Lenkdrehmomentsignals, den Drehzahlsensor zum Erzeugen eines die Drehzahl des Elektromotors bezeichnenden Drehzahlsignals, das Motorstromerfassungsmittel zum Erzeugen eines den Motorstrom des Elektromotors bezeichnenden Motor­ stromsignals, das Motorspannungserfassungsmittel zum Erzeugen eines die Motorspannung des Elektromotors bezeichnenden Motorspannungssignals und das Steuermittel zum Erzeugen eines Differentialsignals des Lenkdrehmomentsignals, Berechnen einer Lenkdrehzahl des Lenksystems auf Basis des Differentialsignals, des Motorstromsignals und des Motorspannungssignals und Steuern des Elektromotors auf Basis des Lenkdrehmomentsignals und der Lenkdrehzahl.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems gemäß einer Ausführung der Erfindung zur Steuerung der elek­ trisch betätigten Servolenkvorrichtung;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung zum Steuern der elektrisch betätigten Servolenkvorrichtung;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht einer herkömmlichen mechanischen Struktur mit einer erfindungsgemäßen elek­ trisch betätigten Servolenkvorrichtung; und
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Steuer­ systems zum Steuern einer elektrisch betätigten Servo­ lenkvorrichtung.
Eine elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung hat den in Fig. 3 gezeigten Aufbau.
Die elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung ist allge­ mein mit 1 bezeichnet und umfaßt ein manuelles Lenkkraft­ erzeugungsmittel 7, das aus einer mit einem Lenkrad 2 integralen Lenkwelle 3 gebildet ist, und einen Lenkgetrie­ bekasten 5, der durch eine Koppelwelle 4 mit Universalge­ lenken 4a, 4b mit der Lenkwelle 3 betriebsmäßig verbunden ist, wobei der Lenkgetriebekasten 5 einen Zahnstangenrit­ zelmechanismus 6 aufweist.
Der Zahnstangenritzelmechanismus 6 umfaßt ein Ritzel 6a, das mit einer Verzahnung 8a einer hin- und herbeweglichen Zahnstange 8 kämmt, dessen entgegengesetzte Enden durch jeweilige Spurstangen 9 mit lenkbaren vorderen linken und rechten Rädern 16 gekoppelt sind.
Bei Drehung des Lenkrads 2 wird der Zahnstangenritzelme­ chanismus 6 zum Verschwenken der Vorderräder 10 zum Lenken eines Kraftfahrzeugs betätigt, das die elektrisch betä­ tigte Servolenkvorrichtung 1 enthält.
Um die von dem manuellen Lenkkrafterzeugungsmittel 7 erzeugten manuellen Lenkkräfte zu reduzieren, ist ein Elektromotor 11 zum Erzeugen von Hilfslenkkräften koaxial zu der Zahnstange 8 angeordnet. Eine von dem Elektromotor 11 erzeugte Hilfslenkkraft wird durch einen zu des Zahn­ stange 8 parallelen Kugelumlaufmechanismus 12 in eine Druckkraft gewandelt, die auf die Zahnstange 8 wirkt.
Ein Antriebsschneckenrad 11a ist integral mit einem Rotor (nicht gezeigt) des Elektromotors 11 verbunden und kämmt mit einem Abtriebsschneckenrad 12a, das mit einem Ende der Schraubenwelle des Kugelumlaufmechanismus 12 koaxial gekoppelt ist. Der Kugelumlaufmechanismus 12 umfaßt eine mit der Zahnstange 8 gekoppelte Mutter.
Der Lenkgetriebekasten 5 umfaßt einen Lenkdrehmomentsensor 13 zum Erfassen eines auf das Zahnrad 6a wirkenden manu­ ellen Drehmoments. Ein Lenkdrehzahlsensor 14 ist der Lenkwelle 3 zugeordnet, um eine der Drehzahl der Lenkwelle 3 entsprechende Lenkdrehzahl zu erfassen. Der Lenkdrehmo­ mentsensor 13 und der Lenkdrehzahlsensor 14 geben ein Lenkdrehmomentsignal T bzw. ein Lenkdrehzahlsignal Θ' an ein Steuermittel 15 aus.
Die lenkbaren Vorderräder 10 sind mit dem Lenkrad 2 mechanisch verbunden. Das Steuermittel 15 bearbeitet ein Signal, das eine Kombination des von dem Lenkdrehmoment­ sensor 13 erzeugten Lenkdrehmomentsignals T und des von dem Lenkdrehzahlsensor 14 erzeugten Lenkdrehzahlsignals Θ' darstellt, um hierdurch ein Motorsteuersignal Do zu erzeugen, beispielsweise ein PWM (pulsweitenmoduliertes) Signal, damit ein Motortreibermittel 16, das eine Brückenschaltung aus FETs aufweisen kann, ein Motorantriebs­ signal Mo zum Erregen des Elektromotors 11 in einem PWM-Modus ausgeben kann, um in Abhängigkeit von der Winkelbewegung des Lenkrads 1 Hilfslenkkräfte zu erzeugen.
Fig. 1 zeigt ein Steuersystem gemäß einer Ausführung der Erfindung zum Steuern der elektrisch betätigten Servo­ lenkvorrichtung. Das Steuersystem umfaßt einen Elektromo­ tor 11, einen Lenkdrehmomentsensor 13, ein Motortreiber­ mittel 16, einen Drehzahlsensor 17 und ein Steuermittel 25. Der Elektromotor 11, der Lenkdrehmomentsensor 13 und das Motortreibermittel 16 entsprechen den in Fig. 3 gezeigten Bauteilen.
Der Drehzahlsensor 17 erfaßt eine Drehzahl des Elektromo­ tors 11 und erzeugt ein die erfaßte Drehzahl darstellendes Drehzahlsignal ΘM'.
Das Steuermittel 25 weist einen Mikroprozessor auf und umfaßt ein Lenkdrehzahlerfassungsmittel 20 zum Berechnen einer Lenkdrehzahl Θ' und ein Motorsteuermittel 23 zum Steuern des Motortreibermittels 16.
Das Lenkdrehzahlerfassungsmittel 20 berechnet eine Lenk­ drehzahl aus dem von dem Lenkdrehmomentsensor 13 zuge­ führten Lenkdrehmomentsignal T und einem Drehzahlsignal ΘM' aus dem Drehzahlsensor 17 und gibt ein die berechnete Lenkdrehzahl darstellendes Lenkdrehzahlsignal Θ' aus.
Auf Basis des zugeführten Lenkdrehmomentsignals T und des zugeführten Lenkdrehzahlsignals Θ' erzeugt das Motorsteu­ ermittel 23 ein Motorsteuersignal Do, das ein gemäß Fig. 4 aus der Motorsteuergröße DT und der Motorsteuergröße DN gebildetes PWM-Signal sein kann, und gibt das Motorsteu­ ersignal Do an das Motortreibermittel 16. In Antwort auf das Motorsteuersignal Do gibt das Motortreibermittel 16 ein Motorantriebssignal Mo an den Elektromotor 11 zur Erregung des Elektromotors 11 zur Erzeugung einer er­ wünschten Hilfslenkkraft.
Das Lenkdrehzahlerfassungsmittel 20 umfaßt ein Lenkdreh­ momentdifferenziermittel 21 und ein Lenkdrehzahlbestim­ mungsmittel 22.
Das Lenkdrehmomentdifferenziermittel 21 kann beispiels­ weise einen Filter und einen Addierer/Subtrahierer auf­ weisen, die in einem von dem Mikroprozessor durchgeführten Programm implementiert sind. Das Lenkdrehmomentdifferen­ ziermittel 21 differenziert das Lenkdrehmomentsignal T (dT/dt) und gibt ein Differentialsignal T' an das Lenk­ drehzahlbestimmungsmittel 22.
Das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 22 kann einen Addierer, einen Dividierer und einen Speicher wie etwa einen Nur­ lesespeicher (ROM) aufweisen und berechnet das Lenkdreh­ zahlsignal Θ' auf Basis des Differentialsignals T', des Drehzahlsignals ΘM' und einer in den Speicher gespei­ cherten Federkonstanten kT.
Die Beziehung zwischen einem Lenkdrehmoment T der Lenk­ welle 3, einer Lenkdrehwinkelverschiebung Θ der Lenkwelle 3 und einer Drehwinkelverschiebung ΘM des Elektromotors 11 ist allgemein durch ein dynamisches Modell (nicht gezeigt) gemäß folgender Gleichung (1) ausgedrückt:
T = kT . (Θ - ΘM) ... (1)
Durch Differenzieren beider Seiten der Gleichung (1) nach der Zeit erhält man folgende Gleichung (2):
T = kT . (Θ' - Θ'M) ... (2)
wobei T' = dT/dt, Θ' = dΘ/dt und Θ'M = ΘM/dt.
Die Gleichung (2) ergibt für eine Lenkdrehzahl Θ' folgende Gleichung (3):
Θ' = (T'/kT) + ΘM'. ....(3)
Die rechte Seite der Gleichung (3) ist von dem Lenkdreh­ zahlbestimmungsmittel 22 zur Berechnung der Lenkdrehzahl Θ' berechnet.
Wie oben beschrieben, differenziert das Lenkdrehzahler­ fassungsmittel (20) des Steuermittels (25) ein Lenkdreh­ momentsignal T zum Erzeugen eines Differentialsignals T' und berechnet eine Lenkdrehzahl Θ' auf Basis eines Dreh­ zahlsignals ΘM' und des Differentialsignals T'. Daher kann die in Fig. 3 gezeigte und von dem erfindungsgemäßen Steuersystem gesteuerte elektrisch betätigte Servo­ lenkvorrichtung ohne jeden Lenkdrehzahlsensor eine der Lenkdrehzahl Θ' entsprechende erwünschte Hilfslenkkraft erzeugen.
Fig. 2 zeigt in Blockform ein Steuersystem gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung zum Steuern der elek­ trisch betätigten Servolenkvorrichtung. Das in Fig. 2 gezeigte Steuersystem umfaßt einen Elektromotor 11, einen Lenkdrehmomentsensor 13, ein Motortreibermittel 16, ein Motorstromerfassungsmittel 18, ein Motorspannungserfas­ sungsmittel 19 und ein Steuermittel 30. Der Elektromotor 11, der Lenkdrehmomentsensor 13 und das Motortreibermittel 16 entsprechen den in Fig. 3 gezeigten Teilen.
Das Motorstromerfassungsmittel 18 erfaßt einen Strom IM des Elektromotors 11 und erzeugt ein den erfaßten Strom IM darstellendes Stromsignal IMO. Das Motorspannungserfas­ sungsmittel 19 erfaßt eine Spannung VM des Elektromotors 11 und erzeugt ein die erfaßte Spannung VM darstellendes Spannungssignal VMO.
Das Steuermittel 30 weist einen Mikroprozessor auf und umfaßt ein Lenkdrehzahlerfassungsmittel 31 zum Berechnen einer Lenkdrehzahl Θ' und ein Motorsteuermittel 23 zum Steuern des Motortreibermittels 16.
Das Lenkdrehzahlerfassungsmittel 31 berechnet ein Lenk­ drehzahlsignal aus dem von dem Lenkdrehmomentsensor 13 zugeführten Lenkdrehmomentsignal T, einem von dem Motor­ stromerfassungsmittel 18 zugeführten Motorstromsignal IMO und einem von dem Motorspannungserfassungsmittel 19 zugeführten Motorspannungssignal VMO und gibt ein die berechnete Lenkdrehzahl darstellendes Lenkdrehzahlsignal Θ' aus.
Auf Basis des zugeführten Lenkdrehmomentsignals T und des zugeführten Lenkdrehzahlsignals Θ' erzeugt das Motorsteu­ ermittel 23 ein Motorsteuersignal Do und gibt das Motor­ steuersignal Do an das Motortreibermittel 16. In Antwort auf das Motorsteuersignal Do gibt das Motortreibermittel 16 ein Motorantriebssignal Mo an den Elektromotor 11 zum Erregen des Elektromotors 11 zum Erzeugen einer er­ wünschten Hilfslenkkraft.
Das Lenkdrehzahlerfassungsmittel 31 umfaßt ein Lenkdreh­ momentdifferenziermittel 21 und ein Lenkdrehzahlbestim­ mungsmittel 32.
Das Lenkdrehmomentdifferenziermittel 21 differenziert das Lenkdrehmomentsignal T (dT/dt) und gibt ein Differential­ signal T' an das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 32.
Das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 32 kann einen Addierer, einen Subtrahierer, einen Multiplizierer, einen Dividierer und einen Speicher, wie etwa ein ROM, aufweisen. Das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 32 berechnet eine Lenkdreh­ zahl Θ' auf Basis des Differentialsignals T', des Motor­ stromsignals IMO und des Motorspannungssignals VMO, einer Federkonstanten kt, eines Widerstands RM des Elektromotors 11 und einer Induktanz LM des Elektromotors 11, die in dem Speicher gespeichert sind.
Das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 32 umfaßt zusätzlich zu dem oben beschriebenen Berechnungsmittel des Lenkdrehzahl­ bestimmungsmittels 22 nach Fig. 2 ein Berechnungsmittel zur Berechnung einer Drehzahl ΘM' des Elektromotors 11.
Unter Verwendung des Widerstands RM, der Induktanz LM und einer induzierter Spannungskonstanten k ist die Beziehung zwischen der Motorspannung VM, dem Motorstrom IM und der Drehzahl ΘM' des Elektromotors 1 allgemein durch folgende Gleichung (4) ausgedrückt:
VM = LM . IM' + RM . IM + k . ΘM' = RM . IM + k . ΘM' ...(4)
wobei IM' = dIM/dt, LM . IM' = 0.
Aus der Gleichung (4) wird die Drehzahl ΘM' des Elektro­ motors 11 gemäß folgender Gleichung (5) bestimmt:
ΘM' = (VM - RM . IM)/k. ....(5)
Durch Beseitigen von ΘM' aus den Gleichungen (3), (5) erhält man eine Lenkdrehzahl Θ' relativ zu dem Differen­ tialsignal T', der Motorspannung VM und dem Motorstrom IM gemäß folgender Gleichung (6):
Θ' = T'/kT + (VM - RM . IM)/k ....(6)
Das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 32 bestimmt zuerst eine Lenkdrehzahl ΘM' des Elektromotors 11 gemäß Gleichung (5) und bestimmt dann eine Lenkdrehzahl Θ' gemäß Gleichung (3) unter Verwendung der bestimmten Drehzahl ΘM'.
Alternativ kann das Lenkdrehzahlbestimmungsmittel 32 eine Lenkdrehzahl Θ' gemäß Gleichung (6) berechnen.
Die obigen Gleichungen (4), (5) und (6) verwenden die Motorspannung VM und den Motorstrom IM. Jedoch sind auch das Motorspannungssignal VMO und das Motorstromsignal IMO, die der Motorspannung VM bzw. dem Motorstrom IM entspre­ chen, zur Berechnung der Lenkdrehzahl Θ' verwendbar.
Wie oben beschrieben, differenziert das Lenkdrehzahler­ fassungsmittel 31 des Steuermittels 30 ein Lenkdrehmo­ mentsignal T zur Erzeugung eines Differentialsignals T' und berechnet eine Lenkdrehzahl Θ' auf Basis eines Motor­ spannungssignals VMO' eines Motorstromsignals IMO und des Differentialsignals T'. Daher kann die durch das in Fig. 2 gezeigte Steuersystem gesteuerte elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung ohne jeden Lenkdrehzahlsensor und ohne jeden Motordrehzahlsensor eine der Lenkdrehzahl Θ' entsprechende erwünschte Hilfslenkkraft erzeugen.
Weil die in Fig. 1 gezeigte elektrisch betätigte Servo­ lenkvorrichtung keinen Lenkdrehzahlsensor benötigt und die in Fig. 2 gezeigte elektrisch betätigte Servolenkvorrich­ tung keinen Lenkdrehzahlsensor und keinen Motordrehzahl­ sensor benötigt, ist die Anzahl von Teilen dieser elek­ trisch betätigten Servolenkvorrichtung reduziert, um hierdurch den Raum an und um die Lenkwelle herum zu vergrößern, um dem Fahrer einen breiteren Fußraum zu geben und andere Mechanismen in Kombination mit der Lenkwelle in einfacherer Anordnung unterzubringen.

Claims (5)

1. Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung zum Anlegen einer Hilfslenk­ kraft an ein Lenksystem, umfassend:
einen Elektromotor (11) zum Erzeugen einer an das Lenksystem anzulegenden Hilfslenkkraft;
einen Lenkdrehmomentsensor (13) zum Erfassen des Lenkdrehmoments des Lenksystems;
einen Motordrehzahlsensor (17) zum Erfassen der Drehzahl des Elektromotors (11); und
ein Steuermittel (25) zum Steuern des Elektromotors (11), wobei das Steuermittel (25) umfaßt:
ein Lenkdrehzahlerfassungsmittel (20) zum Erfassen der Drehzahl des Lenksystems; und
ein Motorsteuermittel (23) zum Steuern des Elektromotors (11) auf Basis des von dem Lenkdrehmomentsensor (13) erfaßten Lenkdrehmo­ ments und der von dem Lenkdrehzahlerfassungsmittel (20) erfaßten Lenkdrehzahl;
wobei das Lenkdrehzahlerfassungsmittel umfaßt:
ein Lenkdrehmomentdifferenziermittel (21) zum Differenzieren des von dem Lenkdrehmomentsensor (13) erfaßten Lenkdrehmoments; und
ein Lenkdrehzahlbestimmungsmittel (22) zum Bestimmen der Drehzahl des Lenksystems auf Basis des differenzierten Lenkdrehmoments und der von dem Motordrehzahlsensor (17) erfaßten Motordrehzahl.
2. Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung zum Anlegen einer Hiffslenk­ kraft an ein Lenksystem, umfassend:
einen Elektromotor (11) zum Erzeugen einer an das Lenksystem anzulegenden Hilfslenkkraft;
einen Lenkdrehmomentsensor (13) zum Erfassen des Lenkdrehmoments des Lenksystems;
ein Motorstromerfassungsmittel (18) zum Erfassen des Motorstroms des Elektromotors (11);
ein Motorspannungserfassungsmittel (19) zum Erfassen der Motor­ spannung des Elektromotors (11); und
ein Steuermittel (30) zum Steuern des Elektromotors (11), wobei das Steuermittel umfaßt:
ein Lenkdrehzahlerfassungsmittel (31) zum Erfassen der Drehzahl des Lenksystems; und
ein Motorsteuermittel (23) zur Steuerung des Elektromotors (11) auf Basis des von dem Lenkdrehmomentsensor (13) erfaßten Lenkdrehmom­ ents und der von dem Lenkdrehzahlerfassungsmittel (31) erfaßten Lenkdrehzahl;
wobei das Lenkdrehzahlerfassungsmittel (31) umfaßt:
ein Lenkdrehmomentdifferenziermittel (21) zum Differenzieren des von dem Lenkdrehmomentsensor (13) erfaßten Lenkdrehmoments; und
ein Lenkdrehzahlbestimmungsmittel (32) zur Bestimmung der Drehzahl des Lenksystems auf Basis des differenzierten Lenkdrehmoments, des von dem Motorstromerfassungsmittel (18) erfaßten Motorstroms und der von dem Motorspannungserfassungsmittel (19) erfaßten Motor­ spannung.
3. Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkdrehmomentsensor (13) zum Erzeugen eines das Lenkdrehmoment des Lenksystems bezeichnenden Lenkdrehmomentsignals (T) ausgebildet ist;
der Motordrehzahlsensor (17, 22, 32) zum Erzeugen eines die Drehzahl des Elektromotors (11) bezeichnenden Motordrehzahlsignals (ΘM') ausgebildet ist; und
das Steuermittel (25, 30) zum Erzeugen eines Differentialsignals (T') des Lenkdrehmomentsignals (T), Berechnen einer Lenkdrehzahl (Θ') des Lenksystems auf Basis des Differentialsignals (T') und des Motor­ drehzahlsignals (ΘM') und Steuern des Elektromotors (11) auf Basis des Lenkdrehmomentsignals (T) und der Lenkdrehzahl (Θ') ausgebildet ist.
4. Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (30) ein Mittel zum Berechnen des Drehzahlsignals (Θ') auf Basis eines einen Motorstrom des Elektromotors (11) bezeichnenden Motorstromsignals (IMO) und einen eine Motorspannung des Elektromotors (11) bezeichnenden Motorspannungssignals (VMO) aufweist.
5. Elektrisch betätigte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkdrehmomentsensor (13) zum Erzeugen eines das Lenkdrehmoment des Lenksystems bezeichnenden Lenkdrehmomentsignals (T) ausgebildet ist;
der Motordrehzahlsensor (17, 32) zum Erzeugen eines die Drehzahl des Elektromotors (11) bezeichnenden Motordrehzahlsignals (ΘM') ausgebildet ist;
das Motorstromerfassungsmittel (18) zum Erzeugen eines den Motor­ strom des Elektromotors bezeichnenden Motorstromsignals (IMO) ausgebildet ist;
das Motorspannungserfassungsmittel (19) zum Erzeugen eines die Motorspannung des Elektromotors (11) bezeichnenden Motorspan­ nungssignals (VMO) ausgebildet ist; und
das Steuermittel (30) zum Erzeugen eines Differentialsignals (T') des Lenkdrehmomentsignals (T), Berechnen einer Lenkdrehzahl (Θ') des Lenksystems auf Basis des Differentialsignals (T'), des Motorstromsi­ gnals (IMO) und des Motorspannungssignals (VMO) und Steuern des Elektromotors (11) auf Basis des Lenkdrehmomentsignals (T) und der Lenkdrehzahl (Θ') ausgebildet ist.
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