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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Servolenkgerät für ein Fahrzeug
zum Ausüben einer
Hilfskraft bei einem Servosystem zum Verbessern der durch den Fahrzeugführer ausgeübten Lenkkraft
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein
elektrisches Servolenkgerät
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus
DE 43 34 261 A1 .
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Servolenkgerät für ein Fahrzeug
mit der Fähigkeit
zum Vereinfachen des Lenkbetriebs eines Betreibers im Zeitpunkt
der Verzögerung
des Fahrzeugs, sowie das Verbessern einer Verschlechterung der Steuerbarkeit
oder Manövrierfähigkeit
eines Lenkrads aufgrund von Unregelmäßigkeiten der Straßenoberflächen oder
dergleichen während
einem solchen Zeitpunkt, sowie das Verbessern eines Lenkgefühls und
einer Lenkempfindung des Betreibers.
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Üblicherweise
wurden eine Vielzahl von elektrischen Servolenkgeräten vom
Typ mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsempfindlichkeit vorgeschlagen,
bei denen sich die Betriebslast eines Lenkrads durch den Betreiber
während
einem Lenkbetrieb in Ansprechen auf die Fahrzeuggeschwindigkeiten variieren
lassen.
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Die 13 zeigt ein schematisches
Blockschaltbild zum Darstellen eines Aufbaus eines üblichen
elektrischen Servolenkgeräts
vom Typ mit Geschwindigkeitsempfindlichkeit, wie es beispielsweise in
der JP 8-15865 B offenbart ist. Die 14 zeigt
ein Kennliniendiagramm zum Erläutern
des Umfangs der Servounterstützung,
die bei dem üblichen
elektrischen Servolenkgerät
verwendet wird. Die 15 zeigt
ein Konzeptschaltbild zum Darstellen eines Lenkmechanismus, der
bei dem üblichen
elektrischen Servolenkgerät
eingesetzt wird. Die 16 zeigt
das externe Erscheinungsbild einer Lenkübertragungs- bzw. Getriebeeinheit
in vergrößerter Weise,
wie es in dem üblichen
elektrischen Servolenkgerät
verwendet wird.
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Wie
in 13 gezeigt, enthält das elektrische
Servolenkgerät
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 zum Erfassen der
Fahr- bzw. Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, einen Drehmomentsensor 2 zum
Erfassen des bei einem Lenkrad 9 angewandten Lenkdrehmoments
(siehe 15) in einem
Fahrzeug, bei dem das Gerät
montiert ist, sowie einen Controller 3 zum Bestimmen des Umfangs
der Servounterstützung,
die an das Lenkrad durch ein Stellorgan bzw. einen Servomotor in der
Form eines elektrischen Motors abgegeben wird, auf der Grundlage
der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 erfassten
Fahrgeschwindigkeit und des durch den Drehmomentsensor 2 erfassten
Lenkdrehmoments. Ein Treiber 4 empfängt die Lenkservokraft als
Steuersignal von dem Controller 3, und er dient zum Treiben/Steuern
des Servomotors 5 auf dieser Basis. Ein Lenkgetriebe 6 steht
in Eingriff mit der Ausgangswelle des Servomotors 5 zum
Lenken angetriebener Räder
des Fahrzeugs.
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Wie
in 15 gezeigt, ist der
Servomotor 5a bei seiner Ausgangswelle mit einem Reduktionsgetriebe 5a so
versehen, dass die Ausgangsenergie bzw. -leistung des Servomotors – reduziert
durch das Reduktionsgetriebe 5a – zu einem Gestell bzw. einer Zahnstange 6a übertragen
wird, die in Eingriff zu dem Lenkgetriebe 6 steht. Eine
Lenkkraft oder ein Drehmoment, das durch den Fahrzeugführer auf
das Lenkrad 9 ausgeübt
wird, wird durch das Lenkgetriebe 6 zu den angetriebenen
Rädern 10 übertragen.
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Wie
in 14 gezeigt, ist bei
dem üblichen Servolenkgerät unter
Einsatz der obigen Anordnung die Änderungsrate der Servostützkraft
so variabel, dass sie sich in Übereinstimmung
mit dem sich erhöhenden
Lenkdrehmoment dann erhöht,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, wohingegen sie in Übereinstimmung
mit sich einem erhöhenden Lenkdrehmoment
dann verringert ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist.
Im Ergebnis wird in dem Hochgeschwindigkeitsbereich die Servolenkkraft
zum Verringern des Lenkumfangs reduziert, so dass sich die Betriebslast
für das
Lenkrad erhöhen lässt.
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Bei
dem üblichen
elektrischen Servolenkgerät
vom Typ mit Fahrzeuggeschwindigkeitsempfindlichkeit ergibt sich
dann, wenn das Fahrzeug schnell verzögert wird und ein größerer Teil
der Fahrzeuglast oder des Fahrzeuggewichts auf die Vorderräder einwirkt,
demnach das folgende Problem. D.h., das elektrische Servolenkgerät wird einem
ungünstigen Einfluss
aufgrund der Unregelmäßigkeiten
der Straßenoberflächen so
unterzogen, dass das Lenkrad dazu neigt, unbeabsichtigt erzwungenermaßen bewegt
zu werden. Im Ergebnis ist die Lenkcharakteristik des Fahrzeugs
verschlechtert.
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Demnach
besteht ein technisches Problem in der Bereitstellung eines elektrischen
Servolenkgeräts
für ein
Fahrzeug mit der Fähigkeit
zum Verringern der Betriebslast des Lenkrads in Ansprechen auf eine
Verzögerung
des Fahrzeugs und in der Verbesserung der Lenkeigenschaft und des
Lenkgefühls oder
der Lenkempfindung für
den Fahrzeugführer, wenn
eine Fahrzeuggeschwindigkeit schnell reduziert wird.
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung wird ein elektrisches Servolenkgerät für ein Fahrzeug zum Ausüben einer
Hilfskraft bei einem Servosystem zum Verbessern der durch den Fahrzeugführer ausgeübten Lenkkraft
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 geschaffen. Das Gerät enthält eine
Fahrzeuglast-Detektionseinheit
zum Detektieren einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; sowie eine
Drehmoment-Detektionseinheit zum Detektieren des Lenkdrehmoments;
eine Verzögerungsberechnungseinheit
zum Berechnen einer Verzögerung
des Fahrzeugs ausgehend von der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit-Detektionseinheit
detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit; eine erste Hilfskraft-Berechnungseinheit
zum Berechnen einer ersten Hilfskraft ausgehend von den Detektionsergebnissen
der Fahrzeuglast-Detektionseinheit
und der Drehmoment- Detektionseinheit;
eine zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit
zum Berechnen einer zweiten Hilfskraft in Ansprechen auf die durch
die Verzögerungsberechnungseinheit
berechnete Verzögerung; und
eine Steuereinheit zum Anwenden einer Hilfskraft bei dem Servosystem
als Summe der durch die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit berechneten ersten
Hilfskraft und der durch die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit
berechneten zweiten Hilfskraft.
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Gemäss einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektrische Servolenkgerät ferner
eine Bremsdetektionseinheit zum Detektieren eines Bremsbetriebs
durch den Fahrzeugführer
enthält,
und dass dann, wenn die Bremsdetektionseinheit den Bremsbetrieb
durch den Betreiber detektiert, die Verzögerungsberechnungseinheit die
Verzögerung
des Fahrzeugs berechnet.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
das elektrische Servolenkgerät
ferner eine Fahrzeuglast-Detektionseinheit zum Detektieren einer
Fahrzeuglast, die auf ein Vorderrad des Fahrzeugs ausgeübt wird,
und eine dritte Hilfskraft-Berechnungseinheit zum Berechnen einer dritten
Hilfskraft in Ansprechen auf die Fahrzeuglast. Die Steuereinheit übt auf das
Lenksystem eine Hilfskraft aus, die die Gesamtsumme der dritten
Hilfskraft, berechnet durch die dritte Hilfskraft-Berechnungsvorrichtung,
sowie der ersten Hilfskraft und der zweiten Hilfskraft ist.
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Gemäss einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
das elektrische Servolenkgerät
ferner eine Verzögerungsschwellwert-Berechnungsvorrichtung
zum Berechnen eines Verzögerungsschwellwerts
in Ansprechen auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und eine Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungsvorrichtung
zum Beurteilen, ob die zweite Hilfskraft der ersten Hilfskraft zu überlagern
ist oder nicht, aufgrund eines Vergleichsergebnisses zwischen der
Verzögerung – berechnet durch
die Verzögerungsberechnungseinheit – und dem
Verzögerungsschwellwert – berechnet
durch die Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit.
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Bei
einer zusätzlichen,
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
das elektrische Servolenkgerät
ferner eine Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit zum Berechnen eines
Fahrzeuglast-Schwellwerts
in Ansprechen auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, sowie eine zweite Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit
zum Beurteilen, ob die dritte Hilfskraft der Summe der ersten Hilfskraft
und der zweiten Hilfskraft zu überlagern
ist, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen der
durch die Fahrzeuglast-Detektionseinheit detektierten Fahrzeuglast
und dem durch die Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit berechneten Fahrzeuglast-Schwellwert.
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Ein
besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung ergibt sich anhand der Lektüre der folgenden
detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit der
beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
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1 ein
Strukturschaltbild eines elektrischen Servolenkgeräts gemäss einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
graphische Darstellung zum Wiedergeben einer ersten Hilfskraft-Berechnungsabbildung
des elektrischen Servolenkgeräts
gemäss
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
graphische Darstellung zum Darstellen einer zweiten Hilfskraft-Berechnungsabbildung
des elektrischen Servolenkgeräts
gemäss
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Strukturschaltbild eines elektrischen Servolenkgeräts gemäss einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Flussdiagramm zum Beschreiben eines Betriebs des elektrischen Servolenkgeräts gemäss der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ein
Strukturschaltbild eines elektrischen Servolenkgeräts gemäss einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
graphische Darstellung zum Darstellen einer dritten Hilfskraft-Berechnungsabbildung des elektrischen
Servolenkgeräts
gemäss
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Strukturschaltbild eines elektrischen Servolenkgeräts gemäss einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
graphische Darstellung zum Darstellen einer vierten Hilfskraft-Berechnungsabbildung des
elektrischen Servolenkgeräts
gemäss
der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ein
Flussdiagramm zum Beschreiben eines Getriebes des elektrischen Servolenkgeräts gemäss der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 ein
Strukturschaltbild eines elektrischen Servolenkgeräts gemäss einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
graphische Darstellung zum Darstellen einer Abbildung, die zum Berechnen
eines Fahrzeuglast-Schwellwerts
für das
elektrische Servolenkgerät
verwendet wird, gemäss
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 ein
schematisches Diagramm eines üblichen
elektrischen Servolenkgeräts
vom Typ mit Geschwindigkeitsempfindlichkeit;
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14 ein
Diagramm zum Erläutern
einer Servohilfskraft bei dem üblichen
elektrischen Servolenkgerät
vom Typ mit Geschwindigkeitsempfindlichkeit;
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15 ein
Konzeptdiagramm eines Lenkmechanismus, der bei dem üblichen
Servolenkgerät eingesetzt
wird; und
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16 ein äußeres Erscheinungsbild
einer Lenkgetriebeeinheit des üblichen
elektrischen Servolenkgeräts
vom Typ mit Geschwindigkeitsempfindlichkeit.
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Bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die beiliegende
Zeichnung beschrieben.
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Die 1 zeigt
schematisch einen Aufbau eines elektrischen Servolenkgeräts für ein Fahrzeug gemäss einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt,
enthält
das elektrische Servolenkgerät
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 zum
Detektieren der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, in dem das elektrische
Servolenkgerät
installiert ist, eine Drehmoment-Detektionseinheit 1-2 zum
Detektieren des Lenkdrehmoments, d.h. des Drehmoments eines Lenkrads,
das dann erzeugt wird, wenn ein Fahrzeugführer das Lenkrad betätigt bzw.
dreht, und eine Verzögerungsberechnungseinheit 1-3 zum
Berechnen einer Verzögerung
des Fahrzeug auf der Grundlage der durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit,
ferner eine erste Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 zum
Berechnen einer ersten Hilfskraft des Lenkrads auf der Grundlage
sowohl der durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 detektierten
Fahrzeuggeschwindigkeit und des durch die Drehmoment-Detektionseinheit 1-2 detektierten Drehmoments,
eine zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 zum Berechnen
einer zweiten Hilfskraft auf der Grundlage des Berechnungsergebnis
der Verzögerungsberechnungseinheit 1-3,
und einer Steuer- bzw. Regeleinheit 1-6 zum Treiben und
Steuern eines Servomotors auf der Grundlage einer Summe der ersten
Hilfskraft und der zweiten Hilfskraft, die jeweils durch die erste
Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 und die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 berechnet
werden. Wie in 15 gezeigt, dient der Servomotor
bzw. das Stellglied zum Anlegen einer Lenkhilfskraft über ein
Lenkgetriebe zu dem Lenkrad.
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Der
Betrieb des elektrischen Servolenkgeräts gemäss der ersten Ausführungsform
wird nun detailliert beschrieben.
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Auf
der Grundlage des Ausgangssignals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
berechnet die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Weiterhin detektiert auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem
Drehmomentsensor die Drehmoment-Detektionseinheit 1-2 ein
Lenkdrehmoment, das auf das Lenkrad ausgeübt wird. Als nächstes berechnet
die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3 eine Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit pro Einheitszeit des Fahrzeugs auf der
Grundlage des von der Fahrzeuggeschwindigkeit- Berechnungseinheit 1-1 erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Berechnungsergebnis zum
Bereitstellen einer Verzögerung
des Fahrzeugs. Zusätzlich
berechnet die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 eine
erste Hilfskraft gemäss
der Fahrzeugverzögerung
auf der Grundlage der durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 detektierten
Fahrzeuggeschwindigkeit und des durch Drehmoment-Detektionseinheit 1-2 detektierten Drehmoments,
während
die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Lenkdrehmoment als Parameter
verwendet werden, wie in 2 gezeigt.
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In
der 2 zeigen die Polygonlinien mehrere typische Fahrzeuggeschwindigkeiten
an, und Zwischen-Fahrzeuggeschwindigkeitswerte
zwischen angrenzenden typischen Fahrzeuggeschwindigkeiten werden
durch Interpolieren der angrenzenden typischen Fahrzeuggeschwindigkeiten
erhalten. Es ist auch zu erwähnen,
dass – wie
in 2 gezeigt – eine Beziehung
zwischen den typischen Fahrzeuggeschwindigkeiten und der ersten
ausgehend von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkdrehmoment
erhaltenen Hilfskraft als eine Kennlinie bzw. Abbildung in der ersten
Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 gespeichert wird. Im
Ergebnis erfolgt eine Eingabe sowohl eines Lenkdrehmomentwerts als
auch eines Fahrzeuggeschwindigkeitswerts, die bei Verzögerung des
Fahrzeug detektiert werden, bei der ersten Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4,
die dann eine geeignete Hilfskraft auf der Grundlage dieser Eingabewerte
berechnet.
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Weiterhin
wird in der zweiten Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 eine
zweite Hilfskraft, die auf der Grundlage einer Verzögerung (m/s2) bestimmt wird, als Abbildung bzw. Kennlinie
festgelegt, wie beispielsweise in Form einer Erhöhungskennlinie gezeigt, die
in 3 dargestellt ist. Wie in 3 gezeigt,
nimmt in einem solchen Fall, dass die Verzögerung (m/s2) – berechnet
durch die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3 – niedriger
als eine vorgegebene Verzögerung
G1 ist, ein Berechnungsergebnis, das durch die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 erhalten
wird, den Wert 0 an. Ist die Verzögerung höher als oder gleich wie eine
vorgegebene Verzögerung
G2 (G2>G1), so nimmt
eine zweite Größe bei einer
Verzögerung
des Fahrzeugs einen konstanten Wert an, wodurch verhindert wird,
dass der Lenkradbetrieb außerordentlich
leichtgängig
wird, und demnach das Lenkgefühl
oder das Lenkempfinden beeinträchtigt
ist.
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Wie
zuvor detailliert beschrieben, lässt
sich aufgrund der Tatsache, dass die Hilfskraft auf der Grundlage
des Lenkdrehmoments, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Verzögerung gesteuert
bzw. geregelt wird, die Hilfskraft gemäss der vorliegenden Erfindung
selbst dann erhöhen,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Neutralstellung bzw. Bedingung
des Lenkrads verringert wird, so dass der Lenkbetrieb des Lenkrads
durch Straßenoberflächen-Unregelmäßigkeiten
bei dem üblichen
elektrischen Servolenkgerät
beeinträchtigt
ist. Im Ergebnis lässt
sich die Steuerbarkeit oder die Steuereigenschaft selbst unter der
oben beschriebenen schlechten Bedingung durch das elektrische Servolenkgerät gemäss der vorliegenden
Erfindung verbessern.
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Die
Steuereinheit 1-6 treibt und steuert den Servomotor in Übereinstimmung
mit einer Hilfskraft, die die Summe der ersten durch die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 bestimmten
Hilfskraft und der zweiten durch die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 bestimmten
Hilfskraft ist.
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Ein
elektrisches Servolenkgerät
für ein
Fahrzeug gemäss
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird als nächstes beschrieben. Die 4 zeigt
ein Strukturschaltbild des elektrischen Servolenkgeräts gemäss der zweiten
Ausführungsform.
Es ist zu erwähnen,
dass dieselben Bezugszeichen, die in 1 verwendet
werden, zum Bezeichnen der gleichen oder ähnlicher Schaltungskomponenten
dieses elektrischen Servolenkgeräts eingesetzt
werden.
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Wie
in 4 gezeigt, enthält das elektrische Servolenkgerät zusätzlich zu
den Elementen 1-1, 1-2, 1-4 bis 1-6,
die wie bei der ersten Ausführungsform
eingesetzt werden, eine Verzögerungsberechnungseinheit 1-3A und
eine Bremsdetektionseinheit 4-1 zum Beurteilen, ob der
Fahrzeugführer
eine Bremse betätigt
oder nicht. In Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
berechnet die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3A eine
Verzögerung des
Fahrzeugs auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsergebnis
dann, wenn die Bremsdetektionseinheit 4-1 beurteilt, dass der Fahrzeugführer eine
Bremse betätigt.
In diesem Fall wird die Fahrzeugverzögerung auf der Grundlage einer Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit pro Einheitszeit berechnet, die durch
die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 erfasst
wird.
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Hiernach
erfolgt in ähnlicher
Weise wie bei der ersten Ausführungsform
ein Addieren einer durch die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 berechneten
Hilfskraft zu einer zweiten durch die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 berechneten
Hilfskraft zum Erhalten einer Gesamthilfskraft. Anschließend treibt
die Steuereinheit einen Servomotor in Übereinstimmung mit der berechneten
Hilfskraft.
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Die 5 zeigt
ein Flussdiagramm zum Beschreiben des Betriebs des elektrischen
Servolenkgeräts
gemäss
der zweiten Ausführungsform.
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Zunächst berechnet
die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage eines von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
abgeleiteten Ausgangssignals (S5-1). Die Drehmoment-Detektionseinheit 1-2 berechnet
ein Lenkraddrehmoment des Fahrzeugs auf der Grundlage eines Ausgangssignals,
das von dem Drehmomentsensor abgeleitet wird (in dem Schritt S5-2).
In diesem Zeitpunkt beurteilt die Bremsdetektionseinheit 4-1, ob der Fahrzeugführer das
Fahrzeug bremst oder nicht, auf der Grundlage eines von dem Bremsschalter
abgeleiteten Bremssignals (in dem Schritt S5-3).
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Wird
in dem Schritt S5-3 beurteilt, dass der Fahrzeugführer das
Fahrzeug bremst, so berechnet die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3A eine
Verzögerung
auf der Grundlage der in dem Schritt S5-1 berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit
(in dem Schritt S5-4). Anschließend
schreitet die Verarbeitung zu einem weiteren Schritt S5-6 fort.
Die Verzögerung
wird auf der Grundlage einer Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit pro Zeiteinheit berechnet.
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Wird
im Gegensatz hierzu in dem Schritt S5-3 beurteilt, dass der Fahrzeugführer das
Fahrzeug nicht bremst, so setzt die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3A die
Verzögerung
zu dem Wert 0 (in dem Schritt S5-5), und anschließend geht
die Verarbeitung zu einem Schritt S5-6 über.
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In
dem Schritt S5-6 berechnet die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 eine
erste Hilfskraft auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und
des Lenkdrehmoments, deren Werte jeweils in den Schritten S5-1 und
S5-2 berechnet werden, unter Bezug auf eine Abbildung, die in der
ersten Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 festgelegt ist.
Ist die erste Hilfskraft berechnet, so berechnet die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 eine
zweite Hilfskraft auf der Grundlage der Verzögerung (m/s2),
die entweder in dem Schritt S5-4 oder dem Schritt S5-5 unter Bezugnahme
au die Abbildung berechnet wird (in dem Schritt S5-7).
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Nachdem
sowohl die erste Hilfskraft als auch die zweite Hilfskraft in der
oben beschriebenen Weise berechnet sind, werden diese erste und
zweite Hilfskraft miteinander addiert (in dem Schritt S5-8). Es
ist zu erwähnen,
dass dann, wenn eine Fahrzeugführer
das Fahrzeug nicht bremst, aufgrund der Tatsache, dass die Verzögerung den
Wert 0 annimmt, die zweite Hilfskraft gleich dem Wert 0 wird, und
das Berechnungsergebnis in dem Schritt S5-8 wird lediglich zu der
ersten Hilfskraft ausgebildet. Bremst jedoch der Fahrzeugführer das
Fahrzeug während dem
Ausführen
des Servomotorsteuerbetriebs in dem Schritt S5-9, so wird eine Ergänzungs-
oder Hilfskraft mit dem addierten Wert der ersten Hilfskraft, berechnet
in dem Schritt S5-8, auf das Lenkrad angewandt, wodurch die Lenkkraft
erhöht
ist.
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Ein
elektrisches Servolenkgerät
gemäss
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Die 6 zeigt
ein Strukturschaltbild des elektrischen Servolenkgeräts gemäss dieser
Ausführungsform.
Es ist zu erwähnen,
dass dieselben Bezugszeichen, wie sie in 4 verwendet
sind, zum Bezeichnen gleicher oder ähnlicher Schaltungskomponenten
des elektrischen Servolenkgeräts
verwendet werden.
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Wie
in 6 gezeigt, enthält das elektrische Servolenkgerät gemäss dieser
Ausführungsform
zusätzlich
zu den Elementen 1-1, 1-2, 1-3A und 1-4 bis 1-6,
die wie bei der zweiten Ausführungsform
verwendet werden, eine Fahrzeuglast-Detektionseinheit 6-1 und
eine dritte Hilfskraft-Berechnungseinheit 6-2. Die Fahrzeuglast-Detektionseinheit 6-1 detektiert eine
Fahrzeuglast oder ein Fahrzeuggewicht, das auf ein Vorderrad des
Fahrzeugs ausgeübt
wird, und diese Fahrzeuglast variiert in Abhängigkeit von der Straßenbedingung
im Zeitpunkt, in dem der Fahrzeugführer das Fahrzeug bremst. Diese
Straßenbedingung führt zu Unregelmäßigkeiten
bei einer Straßenoberfläche bei
einer schlechten Straße,
einer Änderung der
Straßenneigung
oder des Gradienten, oder dergleichen. Die dritte Hilfskraft-Berechnungseinheit 6-2 berechnet
eine dritte Hilfskraft, die in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuglast bestimmt wird, die durch die Fahrzeuglast-Detektionseinheit 6-1 detektiert wird.
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Wie
in 7 gezeigt, wird beispielsweise die dritte Hilfskraft
so bestimmt, dass dann, wenn die Fahrzeuglast an dem Vorderrad kleiner
als K1 ist, das Ergebnis der Berechnungen, die durch die dritte Hilfskraft-Berechnungseinheit 6-2 ausgeführt werden,
den Wert 0 annimmt. Weiterhin wird auch dann, wenn die Fahrzeuglast
größer oder
gleich dem Wert K2 wird (K2 > K1),
die dritte Hilfskraft während
einer Last konstant. Selbst wenn ein großes Gewicht oder eine große Last
auf ein Vorderrad ausgeübt
wird, ist es möglich,
zu vermeiden, dass der Lenkbetrieb des Lenkrads extrem leichtgängig wird,
und ebenso, dass das Lenkgefühl
oder das Lenkempfinden beeinträchtigt
ist.
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Die
Steuereinheit 1-6 treibt und steuert den Servomotor in Übereinstimmung
mit einer derartigen Hilfskraft, die die Gesamtsumme der ersten
Hilfskraft der ersten Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4,
der zweiten Hilfskraft der zweiten Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 und
der dritten Hilfskraft der dritten Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-6 darstellt.
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Ein
elektrisches Servolenkgerät
für ein
Fahrzeug gemäss
einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Die 8 zeigt
ein Strukturschaltbild des elektrischen Servolenkgeräts gemäss dieser
Ausführungsform.
Es ist zu erwähnen,
dass dieselben Bezugszeichen, die in 8 verwendet
sind, zum Bezeichnen gleicher oder ähnlicher Schaltungskomponenten
dieses elektrischen Servolenkgeräts
verwendet werden.
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Wie
in 8 gezeigt, enthält das elektrische Servolenkgerät gemäss dieser
Ausführungsform
zusätzlich
zu den Elementen 1-1 bis 1-6, die wie bei der ersten
Ausführungsform
eingesetzt werden, eine Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit 8-1 zum
Berechnen eines Verzögerungsschwellwerts ausgehend
von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 detektiert
wird, und eine zweite Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit,
die später
beschrieben wird. Die 9 zeigt ein Beispiel einer Abbildung,
die zum Berechnen eines Verzögerungsschwellwerts
verwendet wird. Wie in 9 gezeigt, wird der Verzögerungsschwellwert
umso höher,
je höher
die Fahrzeuggeschwindigkeit wird. Im Ergebnis wird mit der Zielsetzung,
dass dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich schnell verringert, während das
Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit läuft, die Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit 8-1 einen
Verzögerungsschwellwert
in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, um zu bestimmen, ob eine
Hilfskraft zu erhöhen ist
oder nicht, der Verzögerungsschwellwert
erhöht, damit
die Hilfskraft nicht dann unnötig
erhöht
wird, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit läuft, bei
der das an das Lenkrad abgegebene Drehmoment gering ist.
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Weiterhin
beurteilt die zweite Hilfskraft-Berechnungsbewertungseinheit 8-2 auf
der Grundlage der Verzögerung
und dem Verzögerungsschwellwert, ob
eine zweite Hilfskraft zu berechnen ist oder nicht, in Übereinstimmung
mit dem Berechnungsergebnis der Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit 8-1 unter
Verwendung der nachfolgend angegebenen Formel:
Verzögerung > Verzögerungsschwellwert.
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Ist
in diesem Fall die Verzögerung
größer als der
Verzögerungsschwellwert,
so berechnet – wie
für die
oben erläuterte
erste Ausführungsform
erklärt – die zweite
Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 eine zweite Hilfskraft
auf der Grundlage der durch die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3 berechneten
Verzögerung
unter Bezug auf eine Abbildung. Bei dieser vierten Ausführungsform
wird die Verzögerung
G1, die wie in 3 bezeigt festgelegt ist, als
der Verzögerungsschwellwert
festgelegt, der durch die Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit 8-1 berechnet
wird.
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Ist
eine Verzögerung
nicht größer als
der Verzögerungsschwellwert,
so wird die zweite Hilfskraft zu einem Wert von 0 ausgebildet.
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Hiernach
wird in ähnlicher
Weise wie bei der ersten Ausführungsform
die zweite Hilfskraft zu der ersten Hilfskraft addiert, damit eine
addierte Hilfskraft bereitgestellt wird, gemäss der die Steuereinheit 1-6 den
Servolenkbetrieb steuert.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des elektrischen Servolenkgeräts gemäss dieser vierten Ausführungsform
in Übereinstimmung
mit einem in 10 gezeigten Flussdiagramm erläutert.
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Zunächst berechnet
die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionseinheit 1-1 die
Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage eines Ausgangssignals,
das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor abgeleitet wird (in einem Schritt
S10-1). Die Drehmoment-Detektionseinheit 1-2 berechnet
ein Lenkraddrehmoment eines Fahrzeugs auf der Grundlage eines Ausgangssignals, das
von dem Drehmomentsensor abgeleitet wird (in einem Schritt S10-2).
Die Verzögerungsberechnungseinheit 1-3 berechnet
eine Verzögerung
anhand der bei dem vorangehenden Schritt S10-1 berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit
(in einem Schritt S10-3).
Die Verzögerung
wird auf der Grundlage einer Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit pro Einheitszeit berechnet.
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Andererseits
berechnet die Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit 8-1 einen
Verzögerungsschwellwert
durch Erfassen der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit während einer
Bezugnahme auf die in 9 gezeigte Abbildung bzw. Kennlinie
(in einem Schritt S10-4). Die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-4 berechnet
eine erste Hilfskraft auf der Grundlage der in dem Schritt S10-1
berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit und dem in dem Schritt S10-2
berechneten Lenkdrehmoment (in einem Schritt S10-5).
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Die
zweite Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit 8-2 bewirkt
einen Vergleich der in dem Schritt S10-3 berechneten Verzögerung und
des in dem Schritt S10-4 berechneten Verzögerungsschwellwert (in einem
Schritt S10-4).
Ist in diesem Zeitpunkt die Verzögerung
höher als
der Verzögerungsschwellwert,
so berechnet die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 eine
zweite Hilfskraft anhand der in dem Schritt S10-3 berechneten Verzögerung (in
einem Schritt S10-7), und anschließend schreitet die Verarbeitung
zu einem weiteren Schritt S10-9 fort. Im Gegensatz hierzu legt dann,
wenn die Verzögerung
nicht höher
als dieser Verzögerungsschwellwert
ist, die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit 1-5 die zweite
Hilfskraft zu einem Wert von 0 fest (in einem Schritt S10-8), und
anschließend
schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S10-9 fort.
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Nachdem
sowohl die erste Hilfskraft als auch die zweite Hilfskraft in der
oben erläuterten
Weise berechnet sind, werden diese erste und zweiten Hilfskraft
miteinander addiert (in einem Schritt S10-9). Es ist zu erwähnen, dass
dann, wenn die Verzögerung nicht
höher als
der Verzögerungsschwellwert
ist, aufgrund der Tatsache, dass die Verzögerung zu einem Wert 0 ausgebildet
ist, die zweite Hilfskraft einen Wert gleich 0 annimmt, und das
Berechnungsergebnis in dem Schritt S10-9 wird lediglich zu der ersten Hilfskraft
ausgebildet. Ist jedoch die Verzögerung
höher als
die Verzögerungsschwellwert,
so steuert dann die Steuereinheit 1-6 das Anlegen der Hilfs- oder Unterstützungskraft
mit dem addierten Wert gemäss
der ersten und zweiten Hilfskraft bei dem Lenkrad, um hierdurch
die Lenkkraft zu erhöhen.
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Ein
elektrisches Servolenkgerät
für ein
Fahrzeug gemäss
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Die 11 zeigt ein
Strukturschaltbild des elektrischen Servolenkgeräts gemäss dieser Ausführungsform.
Es ist zu erwähnen,
dass dieselben Bezugszeichen, wie sie in 6 verwendet
sind, zum Bezeichnen der gleichen oder ähnlicher Schaltungskomponenten
bei diesem elektrischen Servolenkgerät eingesetzt werden.
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Wie
in 11 gezeigt, enthält das elektrische Servolenkgerät gemäss dieser
Ausführungsform
zusätzlich
zu den Elementen 1-1, 1-2, 1-3A, 1-4 bis 1-6, 6-1 und 6-2,
wie in 6 für
die dritte Ausführungsform
gezeigt, eine Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit 11-1 zum
Berechnen eines Fahrzeuglast-Schwellwerts ausgehend von einer durch
die Fahrzeuglast-Detektionseinheit 1-1 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit,
sowie eine dritte Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit 11-2,
die später
beschrieben wird. Die 12 zeigt ein Beispiel einer
Abbildung bzw. einer Kennlinie zum Berechnen eines Fahrzeuglast-Schwellwerts
ausgehend von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Wie
in 12 gezeigt, steigt mit höher werdender Fahrzeuggeschwindigkeit
der Wert des Fahrzeuglast-Schwellwerts
an. Im Ergebnis wird dann, wenn das Fahrzeug während einem Lauf mit hoher Geschwindigkeit
verzögert
wird, bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit die Last auf das Vorderrad des
Fahrzeugs größer, die
zum Erhöhen
der Größe der Lenkhilfskraft
erforderlich ist. Demnach wird in dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug
mit hoher Geschwindigkeit läuft,
bei der das Drehmoment des Lenkrads klein ist, die Lenkhilfskraft
nicht durch eine kleine Änderung
der Last erhöht,
und demnach lässt sich
das Lenkgefühl
oder das Lenkempfinden verbessern.
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Die
dritte Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit 11-2 bewirkt
einen Vergleich des durch die Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit 11-1 berechneten
Fahrzeuglast-Schwellwerts mit eine durch die Fahrzeuglast-Detektionseinheit 6-1 detektierten
Fahrzeuglast, zum Beurteilen, ob eine dritte Hilfskraft gemäss der Fahrzeuglast
auf der Grundlage des nachfolgend angegebenen Beurteilungsergebnis
berechnet wird oder nicht: Fahrzeuglast > Fahrzeuglast-Schwellwert.
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In
dem Fall, in dem die Fahrzeuglast größer als der Fahrzeuglast-Schwellwert
ist, berechnet die dritte – Hilfskraft-Berechnungseinheit 6-2 eine
dritte Hilfskraft gemäss
der Fahrzeuglast unter Bezugsnahme auf die in 7 für die fünfte Ausführungsform
dargestellte Abbildung bzw. Kennlinie. Bei dieser Ausführungsform
wird der gemäss 7 festgelegte
Schwellwert K1 zu dem durch die Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit 11-1 berechneten
Fahrzeuglast-Schwellwert festgelegt.
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Jedoch
legt dann, wenn die Fahrzeuglast nicht größer als der Fahrzeuglast-Schwellwert
ist, die dritte Hilfskraft- Berechnungseinheit 6-2 die
dritte Hilfskraft zu einem Wert von 0 fest.
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Obgleich
bei der oben erläuterten
fünften Ausführungsform
die dritte Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit 11-2 beurteilt,
ob das Berechnen der dritten Hilfskraft erforderlich ist oder nicht,
und zwar durch Vergleich der detektierten Fahrzeuglast mit dem Fahrzeuglast-Schwellwert,
ist es alternativ – wie
bei der vierten Ausführungsform
dargestellt – möglich, zu
beurteilen, ob das Berechnen der zweiten Hilfskraft erforderlich
ist oder nicht, auf der Grundlage des berechneten Verzögerungsschwellwerts
und des Verzögerungsberechnungsergebnis.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäss
der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Servolenkgerät für ein Fahrzeug
geschaffen, zum Anlegen einer Hilfskraft an ein Lenksystem zum Erhöhen der
durch den Betreiber eingeprägten
Lenkkraft, und das Gerät enthält eine
Fahrzeuglast-Detektionseinheit zum Detektieren einer Geschwindigkeit
des Fahrzeugs; eine Drehmoment-Detektionseinheit zum Detektieren
des Lenkdrehmoments; eine Verzögerungsberechnungseinheit
zum Berechnen einer Verzögerung
des Fahrzeugs ausgehend von der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit-Detektionseinheit
detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit; eine erste Hilfskraft-Berechnungseinheit
zum Berechnen einer ersten Hilfskraft ausgehend von den Detektionsergebnissen
der Fahrzeuglast-Detektionseinheit und der Drehmoment-Detektionseinheit;
eine zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit
zum Berechnen einer zweiten Hilfskraft in Ansprechen auf die durch
die Verzögerungsberechnungseinheit
berechnete Verzögerung; und
eine Steuereinheit zum Anwenden einer Hilfskraft bei dem Servosystem
als Summe der durch die erste Hilfskraft-Berechnungseinheit berechneten ersten
Hilfskraft und der durch die zweite Hilfskraft-Berechnungseinheit
berechneten zweiten Hilfskraft. Bei dieser Anordnung kann selbst
dann, wenn das Fahrzeug verzögert
wird, das Fahrzeug unter einer stabilen Bedingung gesteuert werden,
womit eine Störung des
Fahrzeugführerlenkbetriebs
bei dem Lenkrad aufgrund von Unregelmäßigkeiten auf einer Straßenoberfläche vermieden
wird, unabhängig
von einer Erhöhung
der Fahrzeuglast oder eines Gewichts aufgrund einer Zunahme der
Gesamtzahl der Insassen.
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Bevorzugt
kann das elektrische Servolenkgerät ferner eine Bremsdetektionseinheit
zum Detektieren eines Bremsbetriebs durch einen Betreiber des Fahrzeugs
enthalten, und detektiert die Bremsdetektionseinheit den Bremsbetrieb
durch den Fahrzeugführer,
so berechnet die Verzögerungsberechnungseinheit
die Verzögerung
des Fahrzeug. Demnach wird dann, wenn das Fahrzeug schnell abgebremst wird
und während
dieser Zeit die Steuerbarkeit des Lenkrads in großem Umfang
abgesenkt ist, die Lenkhilfskraft erhöht, wodurch die folgenden Wirkungen erzielt
werden. D.h., es ist möglich,
Störungen
des Lenkbetriebs für
das Lenkrad aufgrund von Straßenoberflächenunregelmäßigkeiten
zu vermeiden, und es ist ebenso möglich, einen stabilen Lenkbetrieb
zu erzielen.
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Bevorzugt
kann das elektrische Servolenkgerät ferner eine Fahrzeuglast-Detektionseinheit
enthalten, zum Detektieren einer auf ein Vorderrad des Fahrzeugs
ausgeübten
Fahrzeuglast, sowie eine dritte Hilfskraft-Berechnungseinheit zum Berechnen einer
dritten Hilfskraft in Ansprechen auf die Fahrzeuglast. Die Steuereinheit
bewirkt ein Anlegen einer Hilfskraft bei dem Servosystem, und zwar
als Gesamtsumme der durch die dritte Hilfskraft-Berechnungseinheit berechneten dritten
Hilfskraft, der ersten Hilfskraft und der zweiten Hilfskraft. Mit
diesem Aufbau wird dann, wenn das Fahrzeug unter schlechten Straßenbedingungen
oder bei einer unregelmäßigen Seitenoberfläche läuft, die
Hilfskraft so erhöht, dass
das Lenkgewicht bei dem Lenkrad erleichtert ist. Im Ergebnis ist
es möglich,
Störungen
des Fahrzeugführerlenkbetriebs
bei dem Lenkrad aufgrund von Straßenoberflächenunregelmäßigkeiten
zu vermeiden, und ebenso ist es möglich, einen stabilen Lenkbetrieb
zu erzielen.
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Bevorzugt
kann das elektrische Servolenkgerät zusätzlich eine Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit
enthalten, zum Berechnen eines Verzögerungsschwellwerts in Ansprechen
auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, und eine zweite Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit
zum Beurteilen, ob die zweite Hilfskraft zu der ersten Hilfskraft
zu addieren ist, auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zwischen
der durch die Verzögerungsberechnungseinheit
berechneten Verzögerung
und dem durch die Verzögerungsschwellwert-Berechnungseinheit
berechneten Verzögerungsschwellwert.
Demnach wird dann, wenn sich das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit
bewegt, bei dem das zum Betätigen
des Lenkrads erforderliche Drehmoment reduziert ist, die Hilfskraft
selbst bei einer Verzögerung
des Fahrzeugs nicht erhöht,
so dass die Hilfskraft zu einem Wert festgelegt werden kann, der
sich für
die Fahrzeuggeschwindigkeit eignet, und demnach lässt sich
das Lenkgefühl
verbessern.
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Bevorzugt
kann das elektrische Servolenkgerät ferner eine Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit
enthalten, zum Berechnen eines Fahrzeuglast-Schwellwerts in Ansprechen
auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, sowie eine dritte Hilfskraft-Berechnungsbeurteilungseinheit,
zum Beurteilen, ob die dritte Hilfskraft zu der Summe der ersten
Hilfskraft und der zweiten Hilfskraft zu addieren ist oder nicht, auf
der Grundlage eines Vergleichsergebnis zwischen der durch die Fahrzeuglast-Detektionseinheit detektierten
Fahrzeuglast und dem durch die Fahrzeuglast-Schwellwert-Berechnungseinheit
berechneten Fahrzeuglast-Schwellwert. Bei dieser Anordnung wird
dann, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt, bei
dem das zum Betätigen des
Lenkrads erforderliche Drehmoment reduziert ist, die Hilfskraft
selbst in dem Fall nicht erhöht,
in dem die Fahrzeuglast aufgrund von Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche erhöht ist.
Im Ergebnis ist es möglich,
die Hilfskraft auf einen sich für
die Fahrzeuggeschwindigkeit eignenden Wert festzulegen, wodurch
das Lenkgefühl
des Fahrzeugführers verbessert
ist.