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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsvorrichtung,
bei der eine Kraft eines elektrischen Motors direkt auf ein Lenkungssystem
als eine Lenkunterstützungskraft
wirkt, um dadurch die Lenkkraft eines Fahrers zu verringern, und insbesondere
eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zum automatischen Kompensieren
eines Drehmomentreferenzwerts eines Drehmomentsensors.
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Aus
der
DE 196 48 497
A1 ist eine elektrische Servolenkungseinrichtung bekannt,
welche umfasst eine Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung zum Erfassen
eines Lenkdrehmoments, welches an ein Lenksystem eines Fahrzeugs
angelegt werden soll; eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; eine Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
zum Berechnen eines Krümmungsradius
einer Straße,
auf der das Fahrzeug fährt;
und eine Zielstrom-Einstelleinrichtung
zum Einstellen eines Zielstroms auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit,
die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung erfaßt wird,
und des Ergebnislenkdrehmoments.
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Aus
der
DE 39 12 926 C2 ist
eine elektrische Servolenkungseinrichtung bekannt, welche umfasst: eine
Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkdrehmoments,
welches an ein Lenksystem eines Fahrzeugs angelegt werden soll; eine
Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; und eine
Drehmomentkompensationseinrichtung zum Kompensieren des Drehmomentreferenzwerts
des Lenkdrehmoments auf Grundlage des Lenkdrehmoments, welches von
der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
erfaßt
wird, im Ansprechen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der
Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung erfaßt wird,
und eines Krümmungsradius,
der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung erfaßt wird.
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Bekannt
ist außerdem
eine herkömmliche elektrische
Servolenkungsvorrichtung, bei der ein Zielstrom auf Grundlage eines
Lenkdrehmoments eingestellt wird, welches von einem Lenkdrehmomentsensor
erfaßt
wird, ein elektrischer Motor mit einer elektrischen Motorspannung
entsprechend zu diesem Zielstrom angesteuert wird, der elektrische Motorstrom,
der durch den elektrischen Motor fließt, erfaßt wird, eine negative Rückkopplung
(NFB) auf den elektrischen Motor angewendet wird, die elektrische
Motorspannung auf Grundlage eines Abweichungssignals des Zielstroms
und des elektrischen Motorstroms so gesteuert wird, dass der elektrische Motor
mit dem elektrischen Motorstrom angesteuert wird, der gleich zu
dem Zielstrom ist, und die Lenkunterstützungskraft auf das Lenksystem
wirkt.
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6 ist ein Aufbaudiagramm,
welches diese Art von herkömmlicher
elektrischer Servolenkungsvorrichtung zeigt.
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In 6 ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung
mit einer Lenkerfassungseinrichtung (Lenkdrehmomentsensor) 1,
einer Zielstrom-Einstelleinrichtung 2 zum Einstellen eines
Zielstroms Im unter Verwendung des charakteristischen Zusammenhangs
zwischen dem Lenkdrehmoment T und dem Zielstrom Im, der in 7 gezeigt ist, auf Grundlage des
Lenkdrehmoments T von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 1, einer
Erfassungseinrichtung 4 für den elektrischen Motorstrom
zum Erfassen des Stroms, der durch einen elektrischen Motor 3 fließt, einer
Abweichungs-Bestimmungseinrichtung
zum Berechnen eines Abweichungssignals ΔI zwischen dem Zielstrom Im
und dem elektrischen Motorstrom I, der von der Erfassungseinrichtung 4 für den elektrischen
Motorstrom erfaßt
wird, und einer Ansteuerungseinrichtung zum Umwandeln des Abweichungssignals ΔI in die
Spannung und für
eine PWM Steuerung einer elektrischen Motoransteuereinrichtung 7,
um eine elektrische Motoransteuerspannung V0 zu erzeugen, um das
Abweichungssignal ΔI
schnell auf Null konvergieren zu lassen, versehen.
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Die
elektrische Motoransteuereinrichtung 7 besteht beispielsweise
aus einer Brückenschaltung unter
Verwendung von vier Schaltelementen wie beispielsweise Leistungs-FETs
(Feldeffekttransistoren) und jeder der gepaarten Leistungs-FETs (jeweils zwei
FETs bilden ein Paar) wird mit einer elektrischen Motorsteuerspannung
V0, die aus einem PWM Steuersignal gebildet ist, und einem Schalt-EIN/AUS-Signal,
welches von der Ansteuerungseinrichtung 6 zugeführt wird,
so dass der Spannungswert und die Polarität der elektrischen Motorspannung
V an den elektrischen Motor 3 geführt wird, gesteuert und betrieben. Überdies
wird die Polarität
der elektrischen Motorspannung V durch Steuern jedes der zwei Paare von
Leistungs-FETs bei der elektrischen Motorspannung V0, die von der
Ansteuerungseinrichtung 6 ausgegeben wird, bestimmt.
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Somit
wird in der herkömmlichen
elektrischen Servolenkungsvorrichtung die Rückkopplungsschleife des elektrischen
Motorerfassungsstroms I bereitgestellt, um dadurch das Abweichungssignal ΔI zwischen
dem Zielstrom Im und dem Erfassungsstrom I des elektrischen Motors
zu steuern. In jedem Fall, bei dem die Lenkrichtung in der Uhrzeigerrichtung
oder in der Gegenuhrzeigerrichtung ist, wird deshalb das Abweichungssignal ΔI auf Null
gebracht, so dass der Strom I des elektrischen Motors schnell der
Zielstrom Im wird.
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Ferner
ist der Lenkdrehmomentsensor der herkömmlichen elektrischen Servolenkungsvorrichtung
bekannt, der aus einem Potentiometer und einem differentiellen Verstärker gebildet
ist. Das Lenkdrehmoment wird im Hinblick auf eine entsprechende Potentialänderung
des Potentiometers erfaßt.
Diese Änderung
wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und als das Lenkdrehmomentsignal
ausgegeben.
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8 zeigt eine spezifische
Schaltungsstruktur der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 1,
die in 6 gezeigt ist.
Die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 1 ist aus einem
Potentiometer 1a, welches zwischen einen Energiequellenanschluß Ir und
die Masse geschaltet ist, einem differentiellen Verstärker 1b,
dessen nicht-invertierter Eingangsanschluß mit einem Schiebeanschluß dieses
Potentiometers 1a verbunden ist, einem Widerstand 1c,
der zwischen einen Ausgangsanschluß dieses differentiellen Verstärkers 1b und
dem invertierten Eingangsanschluß geschaltet ist, und Teilspannungswiderständen 1b und 1e,
die zwischen einen Energiequellenanschluß Eo und die Masse geschaltet
sind, gebildet. Der Verbindungspunkt zwischen den Teilspannungswiderständen 1d und 1e ist
mit dem invertierten Eingangsanschluß des differentiellen Verstärkers 1b verbunden.
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Das
Lenkdrehmoment, welches durch Betätigen des Lenkrads (nicht gezeigt)
erzeugt wird, wird als Potentialänderung
des Potentiometers 1a erfaßt und der Ausgang, der dieser
Potentialänderung
entspricht, wird erzeugt. Der Ausgang des Potentiometers 1a wird
an den nicht-invertierten Eingangsanschluß des differentiellen Verstärkers 1b geführt und mit
einer Spannung (2,5 V) verglichen, die die Hälfte der Energiequellenspannung
(z.B. 5 V) von dem Energiequellenanschluß Eo ist, der an den invertierten Eingangsanschluß angelegt
worden ist. Die Differenz dazwischen wird verstärkt und als das Lenkdrehmomentsignal
Ta ausgegeben.
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9 zeigt die Charakteristiken
zwischen dem Lenkdrehmoment T und dem Lenkdrehmomentsignal Ta.
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Gemäß der Charakteristiken
in 9 zeigt das Lenkdrehmomentsignal
tatsächlich
(mit der durchgezogenen Linie dargestellt) das Lenkdrehmomentsignal
Ta, welches von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 1 erfaßt wird
und entsprechend zu dem Lenkdrehmoment ist T = 0 2,5 V und wird
in einer linearen Weise von 2,5 V auf 5 V erhöht, wenn das Lenkdrehmoment
T in einer Plus (+) Richtung (zum Beispiel in der Uhrzeigerrichtung)
erhöht
wird, wohingegen das Lenkdrehmomentsignal Ta in einer linearen Weise
von 2,5 V auf 0 V abgesenkt wird, wenn das Lenkdrehmoment T in einer
Minus (-) Richtung (zum Beispiel in der Gegenuhrzeigerrichtung)
erhöht
wird.
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Demzufolge
wird die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 1 so konstruiert,
dass der Drehmomentreferenzwert auf 2,5 V eingestellt wird und die
Größe und die
Richtung des Lenkdrehmoments als das Lenkdrehmomentsignal Ta von
0 V nach 5 V erfaßt
wird.
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Ferner
zeigt 9 auch ein Beispiel
der Charakteristiken, die mit einer strichpunktierten Linie angezeigt
sind, bei denen das Lenkdrehmomentsignal Ta des Drehmomentreferenzwerts,
der von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 1 erfaßt wird,
und dem Lenkdrehmoment T = 0 entspricht, in einer niedrigeren Richtung
von der Spannung von 2,5 V versetzt ist. Dies bedeutet, dass das
Lenkdrehmoment T um ΔT
in der Minusrichtung (–)
(zum Beispiel in der Gegenuhrzeigerrichtung) versetzt ist. Wenn das
Lenkdrehmoment T um ΔT
in der Plus (+) Richtung (zum Beispiel in der Uhrzeigerrichtung)
erhöht wird,
dann wird das Lenkdrehmomentsignal Ta bei 2,5 V erfaßt.
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Überdies
wird bei der Einstellung des Drehmomentreferenzwerts der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
1 beim Zusammensetzen der elektrischen Servolenkungsvorrichtung
zum Beispiel der Widerstand (variable Widerstände) von einem der Teilwiderstände 1d und 1e,
die mit dem invertierten Eingangsanschluß des differentiellen Verstärkers 1b verbunden
sind, eingestellt, um das Lenkdrehmomentsignal Ta auf 2,5 V als
die anfängliche
Einstellung einzustellen.
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Überdies
weist die voranstehend beschriebene herkömmliche Servolenkungsvorrichtung
die folgenden Probleme auf.
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Insbesondere
wird die Einstellung des Drehmomentreferenzwerts der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
nur bei den Zusammensetzungsarbeiten ausgeführt und danach wird die Zentrierungseinstellung
nicht ausgeführt.
Demzufolge würde
der Drehmomentreferenzwert aufgrund des Spannungsversatzes des Potentiometers,
das die Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
bildet, und der Alterungsänderung
des differentiellen Verstärkers
oder aufgrund der Verschiebung des einstellbaren Widerstands (variablen
Widerstands), verursacht durch Vibrationen oder dergleichen, verändert werden,
was zu einem Ungleichgewicht bei der Erfassung des Lenkdrehmoments
führt.
Somit besteht eine Gefahr dahingehend, dass ein Fahrer bei einem
Lenkvorgang eine Ungleichmäßigkeit
empfinden würde.
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In
Abhängigkeit
von der Einstellung des Zielwerts Im und des Lenkdrehmoments T,
wie in 7 gezeigt, besteht
ebenfalls eine Gefahr dahingehend, dass der Strom des elektrischen
Motors Weiterfließen
könnte,
während
der Lenkvorgang nicht durchgeführt
wird, nämlich
aufgrund des Versatzes des Drehmomentreferenzwerts. Demzufolge wird
eine nicht-empfindliche Zone (neutrale Zone) ΔTf, wie mit der gestrichelten
Linie dargestellt, bereitgestellt. Die neutrale Zone ΔTf muß breiter
sein als der Wertebereich, in dem der Drehmomentreferenzwert versetzt werden
würde.
Da dieser im wesentlichen breit ist, gibt es ein Problem dahingehend,
dass eine Betriebsfähigkeit
verschlechtert werden würde.
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ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend erwähnten Probleme
durchgeführt und
daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische
Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen, die hinsichtlich der Betriebsfähigkeit
und Zuverlässigkeit überlegen
ist und ein stabiles Lenkempfinden erreichen kann, indem automatisch
der Drehmomentreferenzwert kompensiert wird, selbst wenn sich die
Charakteristiken der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung ändern.
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Diese
Aufgabe wird durch die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung geben die abhängigen Patentansprüche wieder.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
vorgesehen, die umfaßt:
eine Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkdrehmoments,
welches an ein Lenksystem eines Fahrzeugs angelegt werden soll;
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; eine Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung zum
Berechnen eines Krümmungsradius
einer Straße,
entlang der das Fahrzeug fährt;
eine Drehmomentreferenzwert-Speichereinrichtung zum Speichern eines
Drehmomentreferenzwerts des Lenkdrehmoments; eine Drehmomentkompensationseinrichtung
zum Kompensieren des Drehmomentreferenzwerts des Lenkdrehmoments
auf Grundlage des Lenkdrehmoments, welches von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
erfaßt
wird, im Ansprechen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung erfaßt wird,
und eines Krümmungsradius,
der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
erfaßt wird;
eine Kompensationssteuereinrichtung zum Berechnen eines anfänglichen
Lenkdrehmoments auf Grundlage des Drehmomentreferenzwerts, der von der
Drehmomentkompensationseinrichtung erhalten wird, dem Lenkdrehmoment,
das von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erfaßt wird;
und eine Zielstrom-Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Zielstroms
auf Grundlage der von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
erfaßten
Fahrzeuggeschwindigkeit und des anfänglichen Lenkdrehmoments.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfaßt in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung
des ersten Aspekts der Erfindung die Drehmomentkompensationseinrichtung
einen Versatz des Drehmomentreferenzwerts von: einem Lenkdrehmoment,
welches von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung erhalten wird,
für den Fall,
dass das Fahrzeug entlang einer Kurve entweder nach rechts oder
nach links mit einem gewünschten
Krümmungsradius,
der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
erhalten wird, und mit irgendeiner gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit, die
von der Fahrzeuggeschwindigkeitseinrichtung erhalten wird, fährt; einem
Lenkdrehmoment, das von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
erhalten wird, für
den Fall, dass das Fahrzeug entlang einer Kurve in der entgegengesetzten
Richtung zu derjenigen der oben beschriebenen Kurve mit dem gleichen
Krümmungsradius
wie der oben beschriebene Krümmungsradius
und mit der gleichen Geschwindigkeit wie die oben beschriebene Fahrzeuggeschwindigkeit
fährt;
und den Differenzen zwischen dem Drehmomentreferenzwert und dem
ersteren Lenkdrehmoment und den Differenzen zwischen dem Drehmomentreferenzwert
und dem letzteren Lenkdrehmoment, um dadurch einen Drehmomentkompensationswert
zum Kompensieren des Drehmomentreferenzwerts des Lenkdrehmoments
zu bestimmen.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung
des zweiten Aspekts der Erfindung die Drehmomentkompensationseinrichtung
eine Drehmomentsignal-Speichereinrichtung zum Speichern des Lenkdrehmomentsignals,
das von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
erfaßt
wird, und eine Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung zum
Ausgeben eines Befehls zum Empfang eines Drehmomentsignals an die
Drehmomentsignal-Speichereinrichtung, wenn der Krümmungsradius,
der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
erfaßt
wird, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
erfaßt
wird, irgendwelche gewünschten
Werte sind, und zum Einstellen eines neuen Drehmomentreferenzwerts
auf Grundlage des Drehmomentreferenzwerts von der Drehmomentreferenz-Speichereinrichtung
und eines von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
ausgegebenen Lenkdrehmomentsignals, welches auf das Ausgeben des
Befehls zum Empfang des Drehmomentsignals hin an die Drehmomentkompnsationswert-Einstelleinrichtung
zurückgeführt wird.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung
in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung des dritten Aspekts
der Erfindung eine Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung und eine Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung,
wobei die Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung
einen Befehl zum Empfang eines Drehmomentsignals an die Drehmomentsignal-Speichereinrichtung
ausgibt, wenn der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
berechnete Krümmungsradius
und die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit
irgendwelche gewünschten Werte
sind und das Lenkdrehmomentsignal, welches auf das Ausgeben des
Befehls zum Empfang des Drehmomentsignals hin an die Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung
(142a) zurückgeführt wird,
an die Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung
zurückführt, und
wobei die Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung die von der
Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung
gesendeten Lenkdrehmomentsignale empfängt, wenn das Fahrzeug entlang
der rechten Kurve und der linken Kurve fährt, die Differenz zwischen
dem Drehmomentreferenzwert und dem rechten und linken Lenkdrehmomentsignal vergleicht
und einen Wert, der durch Addieren einer Hälfte dieses Werts zu dem obigen
Drehmomentreferenzwert erhalten wird, als ein neuer Drehmomentreferenzwert
gespeichert wird.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung
in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung des dritten Aspekts
der Erfindung eine Speichereinrichtung und eine Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung,
wobei die Speichereinrichtung die von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
erfaßten
Lenkdrehmomentsignale für
jeden repräsentativen
Wert des von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
ermittelten Krümmungsradius
und für
jeden repräsentativen
Wert der von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
erfaßten
Fahrzeuggeschwindigkeit speichert, und wobei die Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung
nur einen Teil, bei dem die Lenkdrehmomentsignale auf den rechten und
linken Seiten des gleichen Krümmungsradius und
der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit von der Speichereinrichtung
extrahiert und den Drehmomentreferenzwert gemäß einem Durchschnittswert von sämtlichen
Fehlern zwischen den Lenkdrehmomentsignalen und dem Drehmomentreferenzwert
kompensiert.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung umfaßt die elektrische Servolenkungsvorrichtung
des ersten Aspekts der Erfindung ferner eine Drehmomentreferenzwert-Bestimmungseinrichtung zum
Kompensieren des Drehmomentreferenzwerts, der von der Drehmomentkompensationseinrichtung erhalten
wird, nur dann, wenn die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung
erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit
kleiner als ein gewünschter
Wert ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
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1 ein
strukturelles Diagramm, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ein
strukturelles Diagramm, welches einen Hauptteil der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
schematische Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Fahrzeug
entlang des Krümmungsradius
R fährt;
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4 ein
strukturelles Diagramm, welches einen Hauptteil einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
5 ein
strukturelles Diagramm, welches einen Hauptteil einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
strukturelles Diagramm, welches eine herkömmliche elektrische Servolenkungsvorrichtung
zeigt;
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7 einen
Graph, der die Charakteristiken zwischen dem Lenkdrehmoment T und
dem Zielstrom Im zeigt;
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8 ein
strukturelles Diagramm, welches ein Beispiel einer Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung
einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zeigt; und
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9 einen
Graph, der die Charakteristiken zwischen dem Lenkdrehmoment T und
dem Lenkdrehmomentsignal Ta zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
ein strukturelles Diagramm, welches eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 1 ist
die elektrische Servolenkungsvorrichtung mit einer Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 zum
Erfassen eines Lenkdrehmoments, welches an ein Lenksystem eines
Fahrzeugs angelegt werden soll, einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 zum
Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung 13 mit
Speichern, beispielsweise einem ROM und RAM, Berechnungsfunktionen
und dergleichen und zum Berechnen eines Krümmungsradius einer Straße, auf
der das Fahrzeug fährt,
einer Drehmomentkompensationseinrichtung 14 mit einer Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 und
einer Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142,
die später
beschrieben werden soll, einer Drehmomentreferenzwert- Speichereinrichtung 15 zum
Speichern des Drehmomentreferenzwerts des Lenkdrehmoments, einer
Kompensationssteuereinrichtung 16 mit Speichern, beispielsweise
einem ROM und einem RAM, Berechnungsfunktionen und dergleichen und
zum Berechnen eines Ergebnislenkdrehmoments gemäß dem Drehmomentreferenzwert,
der von der Drehmomentkompensationseinrichtung 14 erhalten
wird, und dem Lenkdrehmomentsignal, das von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 erhalten
wird, und einer Zielstrom-Einstelleinrichtung 17,
die in ähnlicher
Weise Speicher wie beispielsweise ROM und RAM, Berechnungsfunktionen
und dergleichen aufweist und den Zielstrom gemäß dem Ergebnislenkdrehmoment
und der von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 erhaltenen
Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt, versehen.
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Ferner
ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung mit eine elektrischen
Motor 18 zum Anlegen der Lenkunterstützungskraft an das Lenksystem,
einer Erfassungseinrichtung 19 für den Strom des elektrischen
Motors zum Erfassen des Stroms, der durch den elektrischen Motor 18 fließt, einer
Abweichungsbestimmungseinrichtung 20 zum Berechnen eines Abweichungssignals
zwischen dem Zielstrom von der Zielstrom-Einstelleinrichtung 17 und
dem von der Erfassungseinrichtung 19 für den Strom des elektrischen
Motors erfaßten
elektrischen Motorstrom, und einer Ansteuerungseinrichtung 21 zum
Umwandeln des Abweichungssignals von der Abweichungsbestimmungseinrichtung 20 in
eine Spannung und zur PWM Steuerung einer Ansteuereinrichtung 22 für den elektrischen
Motors, um die elektrische Motorsteuerspannung zu erzeugen, die
das Abweichungssignal schnell auf Null bringt, versehen.
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Die
Drehmomentkompensationseinrichtung 14 erfaßt den Versatz
des Drehmomentreferenzwerts von: einem Lenkdrehmomentsignal, welches
von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 erhalten wird,
für den
Fall, dass sich das Fahrzeug entlang einer Kurve entweder nach rechts
oder nach links mit irgendeinem gewünschten Krümmungsradius, der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung 13 erhalten
wird, und mit irgendeiner gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit,
die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 erhalten wird,
führt;
einem Lenkdrehmomentsignal, das von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 erhalten
wird, für
den Fall, dass das Fahrzeug entlang einer Kurve in die entgegengesetzte
Richtung zu derjenigen der voranstehend beschriebenen Kurve mit dem
gleichen Krümmungsradius
wie der voranstehend beschriebene Krümmungsradius und mit der gleichen
Geschwindigkeit wie diejenige der voranstehend beschriebenen Fahrzeuggeschwindigkeit
fährt; und
der Differenz zwischen dem Drehmomentreferenzwert und dem ersteren
Lenkdrehmoment und der Differenz zwischen dem Drehmomentreferenzwert
und dem letzteren Lenkdrehmoment. Die Drehmomentkompensationseinrichtung 14 kompensiert den
Drehmomentreferenzwert der voranstehend beschriebenen Lenkdrehmomentsignale
unter Verwendung des erfaßten
Versatzes.
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2 zeigt
ein Beispiel der spezifischen Schaltungskonstruktion der Drehmomentkompensationseinrichtung 14.
Die letztere Einrichtung 14 ist mit der Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 und der
Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 versehen.
Die Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 ist
mit Speichern wie beispielsweise ROM und RAM versehen. Wenn ein
ein Drehmomentsignal verkettender Befehl von der Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 ausgegeben
wird, dann wird das von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 ausgegebene Lenkdrehmomentsignal
an die Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 zurückgeführt.
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Die
Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 ist
mit einer Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung 142a und
einer Drehmomentsignal- Kompensationseinrichtung 142b versehen.
Die Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung 142a ist
mit Speichern wie ROM und RAM, Beurteilungsfunktionen und dergleichen
versehen, gibt den Drehmomentsignal-Empfangsbefehl an die Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141,
wenn ein Krümmungsradius,
der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung 13 eingegeben
werden soll, und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 11 eingegeben
werden soll, irgendwelche gewünschten
Werte sind, und sendet das Lenkdrehmomentsignal zurückgeführt zu dieser
Zeit an die Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b.
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Die
Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b ist mit
Speichern wie ROM und RAM, einer Beurteilungsfunktion, Berechnungsfunktionen und
dergleichen versehen, empfängt
die Lenkdrehmomentsignale, die von der Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung 142a gesendet
werden, wenn das Fahrzeug entlang der rechten Kurve und linken Kurve
fährt,
vergleicht die Differenz zwischen dem Lenkdrehmomentsignal auf den rechten
und linken Kurven und speichert einen Wert, der durch Addieren der
Hälfte
dieses Werts und des Drehmomentreferenzwerts in der Drehmomentreferenzwert-Speichereinrichtung 15 erhalten
wird, als einen neuen Drehmomentreferenzwert.
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Der
Betrieb wird nun beschrieben werden.
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Die
Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung 13 berechnet
den Krümmungsradius,
bei dem das Fahrzeug fährt,
zum Beispiel aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit
auf den rechten und linken Seiten.
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Wenn
nun das Fahrzeug entlang eines echten Kreises fährt, wird die Zeit, die für einen
Kreis verbraucht wird, mit 3 gegeben: 2π{R – (Tre/2)}/V1 = 2π{R + (Tre/2)}/Vr
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Der
Radius wird aus der obigen Gleichung wie folgt berechnet: Vr{R – (Tre/2)}
= V1{R + (Tre/2) R(Vr – V1)
= (Tre/2)·(Vr +
V1) R = {(Tre/2)·(Vr + V1)}/(Vr – V1) R = (Tre × Vm)/Wd wobei R
der Krümmungsradius
ist, bei dem das Fahrzeug fährt,
Tre die Entfernung zwischen den Rädern (Fahrzeugbreite)
(konstant) ist, Vr die Radgeschwindigkeit rechts ist, Vl die Radgeschwindigkeit
links ist, Vm die durchschnittliche Radgeschwindigkeit {(Vl + Vr)/2},
d.h. die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und Wd die Differenz in der
Radgeschwindigkeit (Vr – Vl)
ist.
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Somit
wird der Krümmungsradius
R, der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung 13 erhalten
wird, an die Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 der
Drehmomentkompensationseinrichtung 14 geführt.
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Überdies
werden in dem oben beschriebenen Fall die rechten und linken Radgeschwindigkeiten
für den
Zweck einer Berechnung des Krümmungsradius
verwendet. Jedoch kann zum Beispiel der Signalausgang von dem Gravitationsbeschleunigungssensor
(nicht gezeigt) zusammen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet
werden, um den Krümmungsradius
wie folgt zu berechnen: F = mrω2
= m(v2/r) r = m(v2/F)wobei
F die Zentrifugalkraft ist, wenn sich das Fahrzeug entlang der Kurve
bewegt (Gravitationsbeschleunigungssensor-Ausgangswert), v die Fahrzeuggeschwindigkeit
ist, m die Masse des Fahrzeugs (konstant) ist, r der Krümmungsradius
ist und ω eine Winkelgeschwindigkeit
(v/r) ist.
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Die
Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 der Drehmomentkompensationseinrichtung 14 sendet
das Lenkdrehmomentsignal Ta, welches von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 ausgegeben
wird, an die Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 als
das Lenkdrehmomentsignal Tl beim Linksabbiegen und als das Lenkdrehmomentsignal
Tr beim Rechtsabbiegen, wenn der Drehmomentsignal-Empfangsbefehl
S von der Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 ausgegeben
wird.
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Die
Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung 142a der
Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142 gibt
den Drehmomentsignal-Empfangsbefehl
S an die Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 aus,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 eingegeben
werden soll, und der Krümmungsradius
R, der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung
eingegeben werden soll, irgendwelche gewünschten Werte sind und sendet
die Lenksignale Tl und Tr zurückgeführt zu dieser
Zeit an die Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b.
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Die
Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b empfängt als
das Lenkdrehmomentsignal Tl das Lenkdrehmomentsignal Ta, welches
von der Drehmomentkompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung 142a gesendet
wird, wenn das Fahrzeug zum Beispiel entlang der linken Kurve fährt, und
empfängt
als das Lenkdrehmomentsignal Tr das Lenkdrehmomentsignal Ta, welches
von der Kompensationszulässigkeits-Beurteilungseinrichtung 142a gesendet
wird, wenn das Fahrzeug entlang der rechten Kurve fährt. Dann
wird die Differenz (ΔTl
= |Tc – Tl|), ΔTr = |Tc – Tr|) zwischen
dem erhaltenen Drehmomentsignal (Tl·Tr) und dem Drehmomentreferenzwert
Tc als das Lenkdrehmoment eingestellt und die rechten und linken
Werte der Lenkdrehmomente werden miteinander verglichen (ΔTc = ΔTr – ΔTl) und derjenige,
der durch Addieren der Hälfte
dieses Werts zu dem Drehmomentreferenzwert erhalten wird, wird als
ein neuer Drehmomentreferenzwert (Tcn = Tc + (ΔTc/2) verwendet.
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Somit
wird das Lenkempfinden konstant gehalten, wenn das Fahrzeug bei
der gleichen Geschwindigkeit entlang der gleichen Kurve auf beiden rechten
und linken Seiten fährt.
Der neue Drehmomentreferenzwert Tcn wird in der Referenzwert-Speichereinrichtung 15 gespeichert.
Ferner wird der neue Drehmomentreferenzwert Tcn an die nächste Stufe, d.h.
die Kompensationssteuereinrichtung 16, als der kompensierte
Drehmomentreferenzwert geführt.
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Bevor
der Drehmomentreferenzwert von der Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b geändert wird,
wird zudem der von der Drehmomentreferenzwert-Speichereinrichtung 15 gelesene Drehmomentreferenzwert
als ein gegenwärtiger Drehmomentreferenzwert
Tc verwendet.
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Ferner
werden in dem vorangehenden Beispiel die Differenzen zwischen den
Lenkdrehmomentsignalen (Tl·Tr)
auf den linken und rechten Seiten und der Drehmomentreferenzwert
Tc jedesmal erhalten, um das Lenkdrehmoment zu berechnen und den
Drehmomentreferenzwert Tcn zu berechnen. Jedoch ist es möglich, den
neuen Drehmomentreferenzwert (Tcn = (Tl + Tr)/2) aus dem Durchschnittswert
der erhaltenen Lenkdrehmomentsignale (Tl·Tr) zu berechnen. Somit kann
die Berechnung vereinfacht werden.
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Danach
berechnet die Kompensationssteuereinrichtung 16 das Inferenz-
bzw. Ergebnislenkdrehmoment Tm aus dem Drehmomentreferenzwert Tcn,
der durch die Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b kompensiert
und von dieser gesendet wird, und dem Lenkdrehmomentsignal Ta, das
von der Lenkdrehmoment-Erfassungseinrichtung 11 erfaßt wird,
und gibt das Drehmoment Tm an die Zielstrom-Einstelleinrichtung 17 aus.
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Die
Zielstrom-Einstelleinrichtung 17 bestimmt den Zielstrom
Im aus dem charakteristischen Zusammenhang zwischen dem Zielstrom
Im und dem Lenkdrehmoment T welche durch die strichpunktierte Linie
in 7 angezeigt ist, auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit
V, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 erfaßt wird,
und dem Ergebnislenkdrehmoment Tm, das von der Kompensationssteuereinrichtung 16 ausgegeben
wird, und gibt den Zielstrom Im an die Abweichungsbestimmungseinrichtung 20 aus.
Da in diesem Fall der Drehmomentreferenzwert mit hoher Genauigkeit
kompensiert wird, wie oben beschrieben, kann der charakteristische
Zusammenhang zwischen dem Zielstrom Im und dem Lenkdrehmoment T
wie mit der strichpunktierten Linie in 7 angedeutet
eingestellt werden. Zu dieser Zeit ist es möglich, die neutrale Zone ΔTfl im Vergleich
mit der herkömmlichen
neutralen Zone ΔTf
zu verschmälern. Dies
ermöglicht,
dass die Betriebsfähigkeit
verbessert wird.
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Die
Abweichungsbestimmungseinrichtung 20 ermittelt das Abweichungssignal ΔI des Stroms
I, der durch den elektrischen Motor 18 fließt und von der
Erfassungseinrichtung 19 für den Strom des elektrischen
Motors erfaßt
wird, und des Zielstroms Im von der Zielstrom-Einstelleinrichtung 17 und
führt das
Signal ΔI
an die Ansteuerungseinrichtung 21.
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Die
Ansteuerungseinrichtung 21 wandelt das Abweichungssignal ΔI in ein
Spannungssignal um und erzeugt die elektrische Motorsteuerspannung
V0 so, dass das Abweichungssignal ΔI schnell auf Null konvergiert
wird, um dadurch eine PWM Steuerung der Ansteuereinrichtung 22 des
elektrischen Motors vorzunehmen und den elektrischen Motor 18 anzusteuern.
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Somit
werden in dieser Ausführungsform
das Lenkdrehmomentsignal, die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Krümmungsradius
der Straße,
auf der das Fahrzeug gerade fährt,
erfaßt,
das Lenkdrehmoment beim Linkslenken und das Lenkdrehmoment beim
Rechtslenken werden miteinander verglichen, wenn das Fahrzeug und
der Krümmungsradius
bestimmte Werte sind, und der Drehmomentreferenzwert wird korrigiert,
um die Differenz, wenn vorhanden, zwischen den rechten und linken
Lenkdrehmomenten zu beseitigen. Es ist deshalb möglich, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
bereitzustellen, die hinsichtlich der Betriebsfähigkeit und Zuverlässigkeit überlegen
ist und ein stabiles Lenkempfinden aufrechterhalten kann, indem
automatisch der Versatz des Drehmomentreferenzwerts aufgrund der Alterungsänderung
der differentiellen Verbindungen und des differentiellen Verstärkers oder
aufgrund der Verschiebung des einstellbaren Widerstands (variabler
Widerstand), verursacht durch Vibrationen oder dergleichen, kompensiert
wird.
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Zweite Ausführungsform
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4 ist
ein Diagramm, das einen Hauptteil einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Zudem weisen die Komponenten in 4 den
gleichen Aufbau wie die Komponenten in der voranstehend beschriebenen
Ausführungsform mit
Ausnahme einer Drehmomentkompensationseinrichtung 14A auf.
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In 4 ist
die Drehmomentkompensationseinrichtung 14A mit einer Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 ähnlich zu
derjenigen, die die in 2 gezeigte Drehmomentkompensationseinrichtung 14 aufweist,
versehen und ist gleichzeitig mit der Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142A versehen.
Diese Drehmomentkompensationswert-Einstelleinrichtung 142A ist
mit einer Speichereinrichtung 142c und einer Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b versehen.
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Die
Speichereinrichtung 142c ist mit Speichern wie ROM und
RAM versehen und speichert das Lenkdrehmomentsignal Ta, das von
der Drehmomentsignal-Speichereinrichtung 141 gesendet wird, als
die Lenkdrehmomentsignale Tl bzw. Tr entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit
V, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 eingegeben
wird (siehe 1) und dem Krümmungsradius
R, der von der Krümmungsradius-Berechnungseinrichtung 13 eingegeben
wird (siehe 1).
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Die
Drehmomentsignal-Kompensationseinrichtung 142b ist mit
Speichern wie ROM und RAM, einer Beurteilungsfunktion, einer Berechnungsfunktion
und dergleichen versehen und berechnet den Drehmomentreferenzwert
in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform bezüglich sämtlicher Lenkdrehmomentsignale
auf sowohl der rechten als auch der linken Seite der gleichen Fahrzeuggeschwindigkeit
und dem gleichen Krümmungsradius, die
in der Speichereinrichtung 142c gespeichert sind, um einen
Durchschnittswert für
sämtliche
Drehmomentreferenzwerte zu erhalten. Selbst wenn eine Störung wie
ein externes Rauschen in das System eingeführt wird, ist es somit möglich, den
ungünstigen
Effekt davon zu unterdrücken
und den Drehmomentreferenzwert mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.
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Somit
werden in dieser Ausführungsform
die Lenkdrehmomentsignale jeweils entsprechend zu der Fahrzeuggeschwindigkeit
und dem Krümmungsradius
bei einem gewünschten
repräsentativen
Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem gewünschten repräsentativen
Wert des Krümmungsradius
gespeichert und sämtliche
Lenkdrehmomentsignale, die auf sowohl der rechten als auch der linken
Seite des gleichen Krümmungsradius
gespeichert werden, und die gleiche Fahrzeuggeschwindigkeit werden verwendet.
Selbst wenn eine Störung
wie externes Rauschen in das System eingeführt wird, ist es demzufolge
möglich,
die ungünstige
Auswirkung davon zu unterdrücken,
um den Drehmomentreferenzwert mit hoher Genauigkeit zu bestimmen
und die Zuverlässigkeit
zu verbessern.
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Dritte Ausführungsform
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5 ist
ein strukturelles Diagramm, welches einen Hauptteil einer elektrischen
Servolenkungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Zudem ist in dieser Ausführungsform
eine Drehmomentreferenzwert-Bestimmungseinrichtung 30 zwischen
der Drehmomentkompensationseinrichtung 14 und der Kompensations-Steuereinrichtung 16 vorgesehen.
Der Rest des Aufbaus ist der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform.
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In 5 ist
die Drehmomentreferenzwert-Bestimmungseinrichtung 30 mit
Speichern wie ROM und RAM, der Berechnungsfunktion und dergleichen
versehen, gibt den vorherigen Drehmomentreferenzwert Tc1 an die
Kompensationssteuereinrichtung 16 als den Drehmomentreferenzwert
ohne Ändern
des Drehmomentreferenzwerts aus, wenn die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 (1)
erhaltene Fahrzeuggeschwindigkeit einen gewünschten Wert übersteigt,
selbst wenn der Drehmomentreferenzwert Tcn von der Drehmomentkompensationseinrichtung 14 ausgegeben
wird, und gibt als den gegenwärtigen
Drehmomentreferenzwert Tc1 den von der Drehmomentkompensationseinrichtung 14 ausgegebenen
Drehmomentreferenzwert Tcn für
den Fall aus, dass die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 12 erhaltene
Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder kleiner als der gewünschte Wert
ist. Somit wird der Drehmomentreferenzwert beim Fahren mit niedriger
Geschwindigkeit oder während
eines Parkens kompensiert, um dadurch zu ermöglichen, dass der Drehmomentreferenzwert
positiver kompensiert wird.
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Da
gemäß dieser
Ausführungsform
der Zielstrom durch Kompensieren des Drehmomentreferenzwerts beim
Fahren mit hoher Geschwindigkeit geändert wird, um somit die sich
ergebende Änderung
in dem Betrag der Unterstützungskraft
an dem Lenkrad und in dem Verhalten des Fahrzeugs zu vermeiden,
wird somit der Drehmomentreferenzwert beim Fahren mit niedriger
Geschwindigkeit oder während
eines Parkens kompensiert, wodurch ermöglicht wird, den Drehmomentreferenzwert
positiver zu kompensieren.