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Patent Searching and Data


Title:
POWER-ASSISTED STEERING FOR VEHICLES,
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1993/012965
Kind Code:
A1
Abstract:
Power-assisted vehicle steering units with an electromagnetically operated proportionally acting valve whose solenoid coil is controlled in dependence on a pulsed voltage often emit whistling sounds. The invention overcomes this problem by calling for the leading edges of the voltage pulses to begin at different intervals in time from each other. The insignificant 'white noise' thus produced is hardly noticeable against the general background noise in the vehicle.

Inventors:
LANG ARMIN (DE)
CERNY WALTER (DE)
Application Number:
PCT/EP1992/002906
Publication Date:
July 08, 1993
Filing Date:
December 15, 1992
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B62D6/02; B62D5/04; B62D5/06; B62D6/00; (IPC1-7): B62D5/04
Foreign References:
EP0142988A21985-05-29
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (DE)
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Claims:
A n s p r ü c h e
1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem elektromagnetisch betätigten Proportionalventil, durch dessen Magnetspule (2) ein Speisestrom fließt, der von einem Leistungstransistor (5) in Abhängigkeit einer gepulsten Spannung geregelt wird, indem die von einem Impulsgenerator erzeugten Spannungsimpulse in ihrer Impulslänge in Abhängigkeit einer Sollwertspannung moduliert werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Leistungstransistor (5) Spannungsimpulse zugeführt werden, deren Startflanken mit unterschiedlichen, zeitlichen Abständen voneinander beginnen.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Abstand unregelmäßig ändert.
3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Prozessoreinheit (1) mit mindestens drei Ports vorgesehen ist, daß an dem ersten Port (14) der Leistungstransistor (5) angeschlossen ist, daß die Prozessoreinheit (1) ein gepulstes Sollwertsignal erzeugt, das an dem dritten Port (16) ansteht, der über einen ersten Widerstand (10) mit einem ersten Eingang (19) eines Komparators (7) und einem gegen Masse geschalteten ersten Glättungskondensator (11) verbunden ist, wobei der zweite Eingang (18) des Komparators (7) über einen zweiten Glättungskondensator (9) an Masse liegt und über einen zweiten Widerstand (8) mit der Magnetspule (2) verbunden ist, zu der parallel eine Freilaufdiode (4) geschaltet ist, daß der Ausgang (17) des Komparators (7) mit dem zweiten Port (15) der Prozessoreinheit (1) verbunden ist, daß die Prozessoreinheit (1) den zweiten Port (15) in Zyklen abfragt, die von der übrigen Steuerung unabhängig sind, und den ersten Port (14) so steuert, daß ein Strom fließt, wenn der Sollwert größer als der Istwert ist und abschaltet, wenn der Sollwert kleiner als der Istwert ist.
4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vor dem Leistungstransistor (5) eine Treiberstufe (6) geschaltet ist.
5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der zweite Glättungskondensator (9) nicht an Masse liegt, sondern mit dem ersten Eingang (19) des Komparators (7) verbunden ist.
Description:
Hilfs raftlenkunσ für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Nach der EP 01 42 988 Bl ist eine gattungsmäßige Hilfskraftlenkung bekannt. Dabei wird mit Hilfe eines Dreieckgenerators eine Dreieckspannung erzeugt und mit einer Sollspannung eines Regelverstärkers verglichen. Am Ausgang des Vergleichers entsteht eine Rechteckspannung mit einer konstanten Frequenz, die vom Dreieckgenerator vorgegeben ist. Die Pulslänge wird proportional der Sollwertspannung erzeugt. Damit ergibt sich eine konstante Ansteuerfrequenz für das Ventil. Derartige Ventile erzeugen häufig einen Pfeifton, der sich im Fahrzeug bemerkbar macht und sehr störend empfunden wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, bei einer Hilfskraftlenkung der eingangs beschriebenen Art störende Pfeiftöne zu vermeiden. Sie wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils in Verbindung mit denen des Oberbegriffs gelöst.

Da die Startflanken der Spannungsimpulse mit unterschiedlichen, zeitlichen Abständen voneinander beginnen, kann sich keine konstante Frequenz ausbilden und einen Pfeifton erzeugen. Vielmehr entsteht ein unbeachtliches Geräusch, das im übrigen Geräuschpegel des Fahrzeugs nicht stört.

Das Geräusch kann zu einem sogenannten "weißen Rauschen" werden, wenn sich der Abstand gemäß einem weiteren Vorschlag unregelmäßig ändert.

Die e findungsgemäße Impulsfolge kann mit einer Prozessoreinheit entsprechend den Ansprüchen 3 bis 5 in einfacher Weise erzeugt werden, ohne die Stromregelung nennenswert zu beeinflussen.

Anhand einer Zeichnung, die sich auf das für das Verständnis der Erfindung Wesentliche beschränkt, wird die Erfindung näher beschrieben.

Die Figur zeigt eine Prozessoreinheit 1 mit drei Ports, von denen der erste Port 14 über eine Treiberstufe 6 an einem Leistungstransistor 5 angeschlossen ist. Der Leistungstransistor regelt den Speisestrom einer Magne spule 2 in Abhängigkeit einer am ersten Port 14 anstehenden, gepulsten Spannung. Die Magnetspule 2 und ein Strommeßwiderstand 3 sind in üblicher Weise mit einer Freilaufdiode 4 überbrückt.

Am Strommeßwiderstand 3 wird der Strom der Magnetspule 3 als Spannung abgegriffen und einem nichtinvertierenden, zweiten Eingang 18 eines Komparators 7 über einen zweiten Widerstand 8 und einen zweiten Glättungskondensator 9 zugeführt. Ein gepulster Strom-Sollwert wird vom dritten Port 16 der Prozessoreinheit 1 ebenfalls über einen ersten Widerstand 10 und einen ersten Glättungskondensator 11 einem invertierenden, ersten Eingang 19 des Komparators 7 zugeführt. Ein Ausgang 17 des Komparators 7 ist mit einem zweiten Port 15 verbunden.

Die Prozessoreinheit 1 berechnet nach logischen Regeln den Sollwert 12 und enthält einen logischen Kreis, in welchem in einer regelmäßigen Folge der zweite Port 15 abgefragt und a den ersten Port 14 immer ein entgegengesetztes Signal ausgegeben wird. Ist der Sollwert größer als der Istwert, schaltet der Leistungstransistor ab, und ist der Sollwert kleiner als der Istwert, schaltet der Leistungstransistor 5 ein.

Wird der Leistungstransistor 5 angesteuert, fließt durch die Magnetspule 2 und den Meßwiderstand 3 ein Strom, der entsprechend einer e-Funktion ansteigt. Erreicht die Spannung •y am Meßwiderstand 3 die Größe der Sollwertspannung am

5 Komparatoreingang, wird der Leistungstransistor 5 über die Treiberstufe 6 und die Prozessoreinheit 1 und den Komparator 7 wieder abgeschaltet. Dadurch entsteht an der Magnetspule 2 eine Rückschlagspannung, die über die Freilaufdiode 4 einen Freilaufström erzeugt, der entsprechend 10 der Einschaltdauer des Leistungstransistors 5 und dem Innenwiderstand der Magnetspule 2 wieder abfällt. Unterschreitet die Spannung am Strommeßwiderstand 3 die Schaltschwelle des Komparators 7, wird der Leistungstransistor 5 wieder eingeschaltet und das Spiel 15 beginnt von neuem.

Da die Abfragezeit der Prozessoreinheit 1 unabhängig von den geschilderten Vorgängen vorgegeben ist, erfolgt die Ein- und Abschaltung des Leistungstransistors 5 in stochastischen

20 Zeitabständen. Die Abfrage am zweiten Port erfolgt nämlich nicht bei einem exakten Spannungspegel am nichtinvertierenden Eingang des Komparators 7, sondern entsprechend dem Programmablauf, der unabhängig vom Spannungsverlauf abläuft. Dadurch entsteht ein kleiner Fehler bei der Ansteuerung des

25 Leistungstransistors 5. Aufgrund der Wahrscheinlichkeit verteilt sich dieser Fehler jedoch so auf die An- und Abschaltzeit, daß sich im Mittelwert ein Speisestrom der Magnetspule 2 entsprechend der Sollwertspannung ergibt, jedoch mit einer zufälligen, sich ständig wechselnden 30 Frequenz. Hierbei wird unter Frequenz die Anzahl der

Spannungsimpulse pro Zeiteinheit verstanden. Somit beginnen die Startflanken der Spannungsimpulse mit unterschiedlichen, zeitlichen Abständen voneinander, wodurch Pfeiftöne vermieden werden.

Grundsätzlich ist es auch möglich, daß der dritte Port 16 mit dem nichtinvertierenden Eingang 18 und die Magnetspule 2 mit dem invertierenden Eingang 19 des Komparators 7 verbunden ist. Es muß nur gewährleistet sein, daß ein Strom durch die Magnetspule 2 fließt, wenn der

Sollwert größer ist als der Istwert und abgeschaltet wird, wenn der Sollwert kleiner ist als der Istwert. Wird der zweite Glättungskondensator 9 nicht an Masse gelegt, sondern mit dem ersten invertierenden Eingang 19 des Komparators 7 verbunden, ergibt sich eine Überlagerung der Istwertspannung auf den Sollwert. Dadurch regelt die Schaltung nicht auf den Spitzenwert der Istspannung, sondern auf deren arithmetischen Mittelwert, weil die Sollwertspannung dynamisch dem Istwert nachgeführt wird. Diese Maßnahme macht die Schaltung weitgehend unabhängig von BordspannungsSchwankungen und Änderungen des Innenwiderstandes der Magnetspule.

Bezugszeichen