专利名称：汽车的伺服助力转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车的伺服助力转向系统，其中转向系统具有一个用于预定车轮所需转向角的转向轮、使转向角与一修正角叠加的行驶动力装置、一个助力机构，其中按照提高行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点而求出该修正角。本发明还涉及汽车的伺服助力转向系统的助力机构，该助力机构成可变的助力装置形式并且该助力机构具有一个可承受变矩器电流的、作为车轮转向角调整装置的变矩器和用于根据至少车速来求得变矩器电流的装置。最后，本发明还涉及用于求出汽车的伺服助力转向系统的、成可变的助力装置形式的助力机构的变矩器电流的方法，其中助力机构有一个可接受变矩器电流的且作为车轮转向角调整装置的变矩器并且根据至少车速求出变矩器电流。
此外，现有技术还公开了，在转向系统中设有行驶动力装置，以便使通过转向轮预定的车轮转向角与一修正角叠加。行驶动力装置也被称作行驶动力转向系统(FLS)。一个所谓的叠加机构被用于角度叠加。在DE4031316 A1中详细描述了行驶动力转向系统的结构和工作原理。本申请明确地援引该专利。借助行驶动力转向系统，行驶动力、行驶安全性以及汽车舒适性可得以改善。但无法由此获得助力的功能(伺服转向)。加到预定转向角上的修正角改变了车轮的实际转向角。此时，由驾驶员预定的转向轮转动未改变并保持其给定位置。
在、既有力矩辅助用助力机构又有行驶动力装置的伺服助力转向系统中，行驶动力装置通常设置在转向轮和助力机构之间。而在可变的助力装置中，这造成助力机构影响了行驶动力装置的动力，特别是行驶动力装置的电动机动力(参见DE4031316A1)。在整个汽车速度范围中，行驶动力装置的有效功率是不一样的。在汽车高速行驶时，助力是如此之小，以至行驶动力装置的电动机必须克服很高的反作用扭矩地工作。结果，电动机只能缓慢加速并且行驶动力装置的介入转向作用不够快且不够可靠地稳定汽车或提高汽车的舒适性。
为完成以上任务，从开头所述类型的伺服助力转向系统出发地，本发明建议助力机构成可变的助力装置的形式，其中辅助力矩的大小与车速和行驶动力装置的一个修正角表征参数有关。
因此，在本发明的转向系统中，成可变的助力装置形式的助力机构不仅以车速为输入参数。助力机构还有至少另一个输入参数，通过该参数，辅助力矩的大小也可根据行驶动力装置所要求的介入转向作用来改变。通过这些附加输入参数，可以通过助力机构来如此调整辅助力矩的大小，即行驶动力装置的有效功率在整个汽车速度范围中是几乎恒定的。这样一来，行驶动力装置可快速反应地且特别可靠地改善汽车的行驶稳定性和行驶舒适性。
本发明的一个优选实施形式建议，行驶动力装置具有一个用于产生修正角的发动机，其中行驶动力装置的修正角表征参数成发动机的实际加速度和/或发动机的额定加速度的形式。该发动机优选地是一台电动机。实际加速度是行驶动力装置的发动机的测定加速度。额定加速度是由行驶动力装置算出的电动机的加速度。由行驶动力装置求出的修正角且特别是转向角与修正角叠加的持续时间的主要特征就是这两个参数。
按照本发明的一个优选实施形式，建议助力机构为液压助力装置形式。该助力机构有利地有一个可接受一个变矩器电流的且作为车轮转向角调整装置的变矩器和用于根据车速、发动机的实际加速度和发动机的额定加速度求出变矩器电流的装置。该变矩器用作转向系统的转向机构中的调整装置并且例如成比例阀形式。
按照本发明的一个优选的实施形式，求出变矩器电流的装置具有用于形成一个与速度有关的第一变矩器电流的第一机构、用于形成一个与发动机的实际加速度和发动机的额定加速度有关的第二变矩器电流的第二机构和用于由第一变矩器电流和第二变矩器电流确定变矩器电流的第三机构。
第一机构有利地具有一个用于对汽车速度值进行滤波的低通滤波器和一条特性曲线，从该特性曲线中得到经过滤波的速度值和第一变矩器电流的值之间的关系。通过对汽车速度值滤波，辅助力矩的大小逐渐与汽车实际速度相适应。这样一来，尤其是在机动驾驶时如全制动时改善了驾驶员主观印象，在机动驾驶时，车速突然变化。该特性曲线通常是非线性的。借助该特性曲线，经过滤波的速度值可被反映在第一变矩器电流的相应值上。
还建议，第二机构具有一个用于由发动机实际加速度的和发动机额定加速度的差形成一个差示加速度的微分器、一个用于形成该差示加速度的数值的数值形成器、一个用于把该差示加速度与预定系数相乘的乘法器和一个用于通过把一个预定滞后时间加到乘以系数的差示加速度值上而形成第二变矩器电流的迟滞环节。迟滞区用于在发动机运动小时不引起不必要的辅助力矩波动。通过改变预定系数，可改变第二变矩器电流的幅度并进而改变第二变矩器电流对整个变矩器电流的影响。
第三机构有利地具有一个通过第一变矩器电流和第二变矩器电流相加形成变矩器电流的加法器。所求得的变矩器电流被加到变矩器上，该变矩器则产生相应的辅助力矩。
作为完成本发明任务的另一技术方案，从开头所述类型的伺服助力转向系统的助力机构出发，建议转向系统具有用于把一个修正角叠加到转向角上的行驶动力装置，其中按照提高汽车的行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点求得该修正角，并且求出变矩器电流的装置根据行驶动力装置的至少一个修正角表征参数求得变矩器电流。
最后，作为完成本发明任务的另一个技术方案，从求出开头所述类型的助力机构的变矩器电流的方法出发，建议转向系统具有用于使转向角与一修正角叠加的行驶动力装置，其中按照提高汽车的行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点求得该修正角，根据行驶动力装置的至少一个修正角表征参数求出变矩器电流。
在行驶动力装置4的后面，转向系统1具有一个成可变的液压助力装置形式的助力机构6。该助力机构6当然也可以成电子液压助力装置或电动助力装置的形式。助力机构6具有一个成变矩器7形式的且用于转向系统1的转向机构8的调整装置，通过该调整装置调准车轮3的理想转向角。变矩器7例如成比例阀形式。
在图2中示出了助力机构6的框图。助力机构6的辅助力矩M的大小根据汽车速度V来控制。按照本发明，辅助力矩M的大小还要由行驶动力装置4的至少另一个修正角表征参数来控制。在图2所示的实施例中，作为助力机构6的其它输入参数地拟定了行驶动力装置4发动机5的实际加速度a-ist和发动机5的额定加速度a-soll。助力机构6的变矩器7是可接受一个变矩器电流I-w，该变矩器电流I-w是衡量辅助力矩M大小的尺度。助力机构6具有用于根据汽车速度V、发动机5的实际加速度a-ist和发动机5的额定加速度a-soll来求出变矩器电流I-w的装置9。
求出变矩器电流I-w的装置9又具有用于形成一个与速度有关的第一变矩器电流I-v的第一机构10。第一机构10包括一个用于对汽车速度值V进行滤波的低通滤波器11和一个特性曲线12。可从特性曲线12中得到经过滤波的速度值V-e和用于第一变矩器电流I-v的相应值之间的关系。
此外，求出变矩器电流I-w的装置9还具有用于形成一个与发动机5的实际加速度a-ist和额定加速度a-soll有关的第二变矩器电流I-a的第二机构13。第二机构13包括一个用于由发动机5实际加速度a-ist的与额定加速度a-soll的差形成一个差示加速度a-diff的微分器14。此外，第二机构13还包括一个用于形成差示加速度a-diff的数值的数值形成器和一个用于使差示加速度a-diff乘以一个预定系数k的乘法器。通过改变系数k，可使第二变矩器电流I-a的幅度并进而使第二变矩器电流I-a对总变矩器电流I-w的影响发生变化。在图2所示的实施例中，数值形成器和乘法器集成在一个公共的功能块15中。最后，第二机构13包括一个通过把一个预定滞后时间T-t加到乘以系数k的差示加速度a-diff的值I’-a上来形成第二变矩器电流I-a的迟滞环节16。
最后，求出变矩器电流I-w的装置9具有成加法器形式的第三机构17，第三机构17通过第一变矩器电流I-v与第二变矩器电流I-a相加而形成变矩器电流I-w。
不仅根据汽车的速度V，而且根据行驶动力装置4的工作状态来求出本发明的助力机构6的变矩器电流I-w。变矩器电流I-w被加到变矩器7上，变矩器7产生一个相应辅助力矩。借助本发明的助力机构6，可使行驶动力装置4的有效功率在整个汽车速度范围中保持几乎恒定。由此一来，可特别快速且可靠地提高汽车的行驶稳定性和行驶舒适性。
权利要求
1.汽车的伺服助力转向系统(1)，其中转向系统(1)具有一个用于预定出车轮(3)的理想转向角的转向轮(2)、用于使该转向角与一个修正角叠加的行驶动力装置(4)和一个助力机构(6)，其中按照提高汽车的行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点来求出该转向角，其特征在于，助力机构(6)被设计成一可变的助力装置的形式，辅助力矩(M)的大小与汽车速度(V)及行驶动力装置(4)的至少一个修正角表征参数有关。
2.按照权利要求1所述的转向系统(1)，其特征在于，行驶动力装置(4)具有一个用于产生修正角的发动机(5)，其中行驶动力装置(4)的修正角表征参数成发动机(5)的实际加速度(a-ist)和/或发动机(5)的额定加速度(a-soll)的形式。
3.按照权利要求1或2所述的转向系统(1)，其特征在于，助力机构(6)成一液压助力装置形式。
4.按照权利要求2或3所述的转向系统(1)，其特征在于，助力机构(6)具有一个可接受一个变矩器电流(I-w)的且作为车轮(3)转向角的调整装置的变矩器(7)和用于根据汽车速度(V)、发动机(5)的实际加速度(a-ist)和发动机(5)的额定加速度(a-soll)来求出变矩器电流(I-w)的装置(9)。
5.按照权利要求4所述的转向系统(1)，其特征在于，求出变矩器电流(I-w)的装置(9)具有用于形成一个与速度有关的第一变矩器电流(I-v)的第一机构(10)、用于形成一个与发动机(5)的实际加速度(a-ist)及发动机(5)的额定加速度(a-soll)有关的第二变矩器电流(I-a)的第二机构(13)和用于由第一变矩器电流(I-v)和第二变矩器电流(I-a)形成变矩器电流(I-w)的第三机构(17)。
6.按照权利要求5所述的转向系统(1)，其特征在于，第一机构(10)具有一个用于对汽车速度值(V)进行滤波的低通滤波器(11)和一条特性曲线(12)，从该特性曲线中得到经过滤波的速度值(V-e)与第一变矩器电流(I-v)的值之间的关系。
7.按照权利要求5或6所述的转向系统(1)，其特征在于，第二机构(13)具有一个用于由发动机(5)实际加速度(a-ist)的和发动机(5)额定加速度(a-soll)的差形成一个差示加速度(a-diff)的微分器(14)、一个用于形成差示加速度(a-diff)数值的数值形成器(15)、一个用于使差示加速度(a-diff)乘以一个预定系数k的乘法器(15)和一个用于通过以一个预定滞后时间(T-t)加到乘以系数k的差示加速度(a-diff)数值上而形成第二变矩器电流(I-a)的迟滞环节(16)。
8.按照权利要求5-7之一所述的转向系统(1)，其特征在于，第三机构(17)具有一个用于通过第一变矩器电流(I-v)和第二变矩器电流(I-a)的相加而形成变矩器电流(I-w)的加法器。
9.汽车的伺服助力转向系统(1)的助力机构(6)，该助力机构(6)成一可变的助力装置的形式并且该助力机构(6)具有一个可接受一个变矩器电流(I-w)的且作为车轮(3)转向角的调整装置的变矩器(7)和用于根据至少汽车速度(V)求出变矩器电流(I-w)的装置(9)，其特征在于，转向系统(1)具有用于使该转向角与一修正角叠加的行驶动力装置(4)，其中按照提高汽车的行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点来求出该修正角，求出变矩器电流(I-w)的装置(9)根据行驶动力装置(4)的至少一个修正角表征参数来求出变矩器电流(I-w)。
10.用于求出汽车伺服助力转向系统(1)的成可变的助力装置形式的助力机构(6)的变矩器电流(I-w)的方法，其中助力机构(6)具有一个可接受变矩器电流(I-w)的且作为汽车车轮(3)转向角的调整装置的变矩器(7)，变矩器电流(I-w)是根据至少汽车的速度(V)而求出的，其特征在于，转向系统(1)具有用于使该转向角与一修正角叠加的行驶动力装置(4)，其中按照提高汽车的行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点求出该修正角，根据行驶动力装置(4)的至少一个修正角表征参数来求得变矩器电流(I-w)。
全文摘要
本发明涉及汽车的伺服助力转向系统(1)，其中转向系统(1)具有一个用于预定出汽车车轮(3)转向角的转向轮(2)、用于使转向角与一修正角叠加的行驶动力装置(4)和一个助力机构(6)，其中按照提高汽车的行驶稳定性和/或行驶舒适性的观点求出该修正角。为使行驶动力装置(4)的有效功率在整个汽车速度范围中保持几乎恒定，建议助力机构(6)成一可变的助力装置的形式，其中辅助力矩(M)的大小与汽车速度(V)和行驶动力装置(4)的至少一个修正角表征参数有关。
文档编号B62D6/00GK1419507SQ01806959
公开日2003年5月21日 申请日期2001年3月10日 优先权日2000年3月20日
发明者K·韦伯, R·明茨 申请人:罗伯特-博希股份公司