DE10105710B4

DE10105710B4 - Lenkanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10105710B4
Application number: DE10105710A
Authority: DE
Inventors: Katsutoshi Nishizaki; Shiro Nakano; Takanobu Takamatsu; Masaya Segawa
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Sumitomo SEI Brake Systems Inc
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Advics Co Ltd
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: US20010027893A1; JP3650714B2; US6415212B2; JP2001219862A; FR2804648B1; FR2804648A1; DE10105710A1

Abstract

Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche folgendes aufweist:
ein Betätigungsteil (1);
eine Lenkbetätigungseinrichtung (M), welche durch Betätigen des Betätigungsteils (1) betrieben wird;
eine Einrichtung (3) zum Übertragen der Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung (M) auf die Fahrzeugräder (4) derart, daß sich der Lenkwinkel nach Maßgabe der Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung (M) ändert, ohne daß das Betätigungsteil (1) mechanisch mit den Fahrzeugrädern (4) gekoppelt ist;
eine Einrichtung (11) zum Detektieren der Betätigungsgröße des Betätigungsteils (1);
eine Einrichtung (14) zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit (V);
eine Einrichtung (15) zum Detektieren der Querbeschleunigung (Gy) des Fahrzeugs (100);
eine Einrichtung (16) zum Detektieren des Gierwinkels (γ) des Fahrzeugs (100);
eine Einrichtung (20) zum Ermitteln des ersten Lenkwinkelsollwerts nach Maßgabe der detektieren Betätigungsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Betätigungsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit und des ersten Lenkwinkelsollwerts;
eine Einrichtung (20) zum Ermitteln eines ersten Soll-Gierwinkels nach...

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Lenkanlage für ein Fahrzeug, bei der ein so genanntes "System zur Lenkung mittels elektrischer Leitung bzw. elektrischer Verbindung" zum Einsatz kommt.
Bei einer Lenkanlage für ein Fahrzeug mit einem System zur Lenkung mittels einer elektrischen Leitung wird die Bewegung einer Lenkbetätigungseinrichtung entsprechend der Betätigung des Betätigungsteils als Modell einem Lenkrad auf die Räder eines Fahrzeugs derart übertragen, dass sich der Lenkwinkel ändert, ohne dass das Betätigungsteil mechanisch mit den Rädern gekoppelt ist. Bei einem Fahrzeug mit einem System mittels Lenkung durch elektrische Leitung dieser Bauart wird zur Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens vorgeschlagen, dass ein Soll-Gierwinkel entsprechend der Betätigungsgröße des Betätigungsteils ermittelt wird, und dass die Lenkbetätigungseinrichtung derart gesteuert wird, dass dieser Soll-Gierwinkel mit dem tatsächlichen Gierwinkel übereinstimmt. Auch wurde für solche Fälle bereits vorgeschlagen, bei denen der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Rädern des Fahrzeugs beispielsweise in Folge von Eis auf der Fahrbahnoberfläche oder dergleichen reduziert ist, die Bremskraft und die Antriebskraft des Fahrzeugs zur Änderung eines instabilen Verhaltens des Fahrzeugs derart zu steuern, dass die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Gierwinkel und dem Soll-Gierwinkel eliminiert wird, welcher nach Maßgabe der Betätigungsgröße des Betätigungsteils und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.

Beispielsweise zeigt die nächstliegende Druckschrift DE 198 33 189 A1 eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche folgendes aufweist:
ein Betätigungsteil;
eine Lenkbetätigungseinrichtung, welche durch Betätigen des Betätigungsteils betrieben wird;
eine Einrichtung zum Übertragen der Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung auf die Fahrzeugräder derart, dass sich der Lenkwinkel nach Maßgabe der Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung ändert, ohne dass das Betätigungsteil mechanisch mit den Rädern gekoppelt ist;
eine Einrichtung zum Detektieren der Betätigungsgröße des Betätigungsteils;
eine Einrichtung zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Einrichtung zum Detektieren der Querbeschleunigung des Fahrzeugs;
und
eine Einrichtung zum Detektieren des Gierwinkels des Fahrzeugs.

Wenn der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Rädern des Fahrzeugs herabgesetzt ist, besteht die Möglichkeit, dass ein gesättigter Zustand auftritt, der Gierwinkel des Fahrzeugs niemals den Soll-Gierwinkel erreicht, der Lenkwinkel ein divergierendes Verhalten hat und das Fahrzeugverhalten instabil wird. Wenn ferner die Steuerung der Lenkbetätigungseinrichtung in Wechselwirkung mit der Steuerung der Bremskraft und der Antriebskraft tritt, wird es unmöglich, das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Lenkanlage bzw. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei der die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden sind.

Nach der Erfindung wird eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, welche zusätzlich zu den aus der oben angegebenen Druckschrift DE 198 33 189 A1 bekannten Merkmalen folgendes aufweist:
eine Einrichtung zum Ermitteln des ersten Lenkwinkelsollwerts nach Maßgabe der detektierten Betätigungsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Betätigungsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit und des ersten Lenkwinkelsollwerts;
eine Einrichtung zum Ermitteln eines ersten Soll-Gierwinkels nach Maßgabe des ermittelten ersten Lenkwinkelsollwerts und der detektieren Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen dem ersten Lenkwinkelsollwert, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem ersten Soll-Gierwinkel;
eine Einrichtung zum Ermitteln eines zweiten Soll-Gierwinkels nach Maßgabe der detektierten Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Querbeschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem zweiten Soll-Gierwinkel;
eine Einrichtung zum Vergleichen des Absolutwerts von dem ermittelten ersten Soll-Gierwinkel und dem Absolutwert des zweiten Soll-Gierwinkels;
eine Einrichtung zum Ermitteln eines zweiten Lenkwinkelsollwertes nach Maßgabe der Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel und einem Soll-Gierwinkel unter Berücksichtigung der Tatsache, welche der beiden Soll-Gierwinkel den kleineren Absolutwert hat, welcher dann genommen wird, auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Differenz und dem zweiten Lenkwinkelsollwert;
und
eine Einrichtung zum Steuern der Lenkbetätigungseinrichtung derart, dass der Lenkwinkel einem Soll-Lenkwinkel entspricht, welcher die Summe aus dem ermittelten ersten Lenkwinkelsollwert und dem zweiten Lenkwinkelsollwert ist.

Wenn bei der Auslegung nach der Erfindung selbst dann keine Änderung des Gierwinkels auftritt, wenn das Lenkrad infolge der Herabsetzung des Reibungskoeffizienten zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern betätigt wird, werden der Absolutwert des ersten Soll-Gierwinkels entsprechend der Betätigungsgröße des Betätigungsteils und der Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der zweite Soll-Gierwinkel entsprechend der detektierten Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Unter diesen Verhältnissen wird der zweite Lenkwinkelsollwert in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel und dem zweiten Soll-Gierwinkel ermittelt, dessen Absolutwert kleiner als jener des ersten Soll-Gierwinkels ist. In anderen Worten bedeutet dies, dass der zweite Lenkwinkelsollwert das aktuelle Verhalten des Fahrzeugs wiedergibt. Wenn man daher den Ziellenkwinkel als Summe aus dem zweiten Lenkwinkelsollwert und dem ersten Lenkwinkelsollwert nach Maßgabe der Betätigungsgröße des Betätigungsteils und der Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt, kann man ein divergierendes Verhalten des Lenkwinkels vermeiden, und somit kann man eine Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens erzielen.

Wenn ferner keine Herabsetzung des Reibungskoeffizienten zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern auftritt, und somit der Absolutwert des ersten Soll-Gierwinkels kleiner als jener des zweiten Soll-Gierwinkels ist, wird der zweite Lenkwinkelsollwert nach Maßgabe der Differenz zwischen dem ersten Soll-Gierwinkel und dem detektieren Gierwinkel ermittelt und folglich gibt dieser die Betätigungsgröße des durch den Fahrer betätigten Betätigungsteils und der Fahrzeuggeschwindigkeit wieder. Wenn man daher den Ziellenkwinkel als die Summe dieses zweiten Lenkwinkelsollwerts des ersten Lenkwinkelsollwerts nach Maßgabe der Betätigungsgröße des Betätigungsteils und der Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt, so ist es möglich, dass sich das Fahrzeugverhalten auf optimale Weise nach Maßgabe der Betätigungsgröße des Betätigungsteils und der Fahrzeuggeschwindigkeit ändern lässt.

Vorzugsweise ist nach der Erfindung eine Einrichtung zum Steuern wenigstens er Bremskraft der Fahrzeugräder und/oder der Antriebskraft der Fahrzeugräder vorgesehen, so dass die Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel und dem Soll-Gierwinkel eliminiert wird, und zwar unter Berücksichtigung, ob der erste Soll-Gierwinkel oder der zweite Soll-Gierwinkel den kleineren Absolutwert hat, wobei der kleinere Absolutwert dann genommen wird.

Hierdurch werden sowohl der Lenkwinkel als auch wenigstens die Bremskraft und/oder die Antriebskraft des Fahrzeugs derart gesteuert, dass die Abweichung zwischen dem detektierten Gierwinkel und dem Soll-Gierwinkel eliminiert wird, und zwar nach der Maßgabe, welcher der beiden Soll-Gierwinkel den kleineren Absolut wert hat. Hierdurch ist es möglich, eine wechselseitige Wechselwirkung zwischen der Steuerung des Lenkwinkels und der Steuerung der Bremskraft und/oder der Antriebskraft zu verhindern.

Vorzugsweise ist nach der Erfindung eine Einrichtung zum Steuern der Ausgabeleistung der Brennkraftmaschine zur Erzeugung der Antriebskraft für das Fahrzeug derart vorgesehen, dass die Differenz zwischen dem ersten Soll-Gierwinkel und dem detektieren Gierwinkel eliminiert wird.

Wenn bei dem Fahrzeug die Neigung dahingehend besteht, dass das Fahrzeugverhalten infolge der Herabsetzung des Reibungskoeffizienten zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Rädern des Fahrzeugs instabil wird, da der Wert des ersten Soll-Gierwinkels größer als jener des zweiten Soll-Gierwinkel ist, dann wird die Differenz zwischen dem ersten Soll-Gierwinkel und dem detektieren Gierwinkel größer als die Differenz zwischen dem zweiten Soll-Gierwinkel und dem detektieren Gierwinkel. Durch die Steuerung der Brennkraftmaschinenabgabeleistung derart, dass diese größere Differenz eliminiert wird, lässt sich die herabzusetzende Größe der Brennkraftmaschinenleistung größer machen. Wenn daher der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern herabgesetzt wird, lässt sich die Herabsetzung der Brennkraftmaschinenabgabeleistung steigern, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeugverhalten stabilisiert wird.

Bei einem Fahrzeug mit einem Lenkungssystem mittels elektrischer Leitung oder elektrischer Leitungsübertragung nach der Erfindung wird in dem Fall, dass der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern herabgesetzt wird, es möglich, die Lenkbetätigungseinrichtung derart zu steuern, dass bei dem Lenkwinkel kein divergierendes Verhalten auftritt ohne eine Wechselwirkung zwischen der Steuerung der Lenkbetätigungseinrichtung und der Steuerung der Bremskraft und/oder der Antriebskraft der Räder. Wenn man ferner den Ausgang der Brennkraftmaschinenantriebsleistung für das Fahrzeug steuert, kann man eine Lenkanlage für ein Fahrzeug bereitstellen, mit der sich ein stabiles Fahrzeugverhalten auf effiziente Weise erreichen lässt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:
1 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Auslegungsform einer Lenkanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
2 ein Steuerblockdiagramm der Lenkanlage gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Verstärkung des ersten Lenkwinkelsollwerts bezüglich des Betätigungswinkels;
4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zustands eines Fahrzeugs bei einer ständigen kreisförmigen Kurvenfahrt;
5(1) ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Ausbrechens eines Fahrzeugs in Querrichtung bei einem Übersteuerungszustand;
5(2) ein Diagramm zur Verdeutlichung der Fahrzeugbewegung in Querrichtung bei einem Untersteuerungszustand;
6 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des Steuerungsablaufes einer Lenkanlage nach der Erfindung;
7 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines Steuerungsablaufes bei einer Lenkanlage nach der Erfindung; und
8 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Fahrzeugs, welches derart ausgelegt ist, daß die Karosserie bezüglich des Chassis frei abrollen kann.
Die in 1 dargestellte Lenkanlage überträgt die Bewegung einer Lenkbetätigungseinrichtung M, welche nach Maßgabe der Drehbetätigung eines Lenkrads (Betätigungsteil) 1 betrieben wird, auf die linken und rechten Vorderräder 4 eines Fahrzeugs über ein Getriebe 3 derart überträgt, daß sich der Lenkwinkel ändert, ohne daß das Lenkrad 1 mechanisch mit den Fahrzeugrädern 4 gekoppelt ist.
Die Lenkbetätigungseinrichtung M kann von einem Elektromotor, wie einem an sich bekannten bürstenlosen Motor, beispielsweise gebildet werden. Das Lenkgetriebe 3 hat eine Bewegungsumwandlungseinrichtung zum Umwandeln der Drehbewegung der Ausgangswelle der Lenkbetätigungseinrichtung M in eine lineare Bewegung einer Lenkstange 7. Die Bewegung der Lenkstange 7 wird auf die Räder 4 des Fahrzeugs mit Hilfe von Spurstangen 8 und Lenkarmen 9 übertragen. Es ist möglich, eine an sich übliche Einrichtung für das Lenkgetriebe 3 einzusetzen und das Lenkgetriebe ist keinen Beschränkungen unterworfen vorausgesetzt, daß der Lenkwinkel sich durch die Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung M ändern läßt. Beispielsweise kann das Lenkgetriebe eine Mutter umfassen, welche durch den Ausgang der Lenkbetätigungseinrichtung M in Drehbewegung versetzt wird, sowie eine Spindel, welche sich in die Mutter einschraubt und integral mit der Lenkstange 7 ausgebildet ist. Die Radausrichtung ist derart vorgegeben, daß die Fahrzeugräder 4 in eine Geradeausfahrtposition infolge eines Eigenrückstellmoments zurückkehren können, wenn die Lenkbetätigungseinrichtung M nicht betrieben wird.
Das Lenkrad 1 ist mit einer Drehwelle 10 verbunden, welche an der Fahrzeugkarosserie drehbar gelagert ist. Um eine Reaktionskraft entgegen der Betätigung des Lenkrads 1 zu erzeugen, ist eine Reaktionskraftserzeugungseinrichtung R vorgesehen, welche ein Drehmoment auf die Drehwelle 10 zur Einwirkung bringt. Die Reaktionskrafterzeugungseinrichtung R kann von einem Elektromotor, wie einem bürstenlosen Motor gebildet werden, welcher eine Ausgangswelle hat, welche beispielsweise mit der Drehwelle 10 eine Einheit bildet.
Es ist eine elastisches Teil 30 zum Aufbringen einer Federkraft auf das Lenkrad 1 in die Richtung vorgesehen, in welcher das Lenkrad 1 in die Geradeausfahrtposition zurückkehrt. Dieses elastische Teil 30 kann beispielsweise von einer Spiralfeder gebildet werden, welche eine Federkraft auf die Drehwelle 10 aufbringt. Wenn die vorstehend genannte Reaktionskrafterzeugungseinrichtung R kein Drehmoment auf die Drehwelle 10 zur Einwirkung bringt, kehrt das Lenkrad 1 in die Geradeausfahrtposition infolge der vorstehend genannten Federkraft zurück.
Ein Winkelsensor 11 ist vorgesehen, um den Betätigungswinkel nach Maßgabe des Drehwinkels der Drehwelle 10 als Betätigungsgröße des Lenkrades 1 zu detektieren. Ferner ist ein Drehmomentsensor 12 vorgesehen, um das Drehmoment zu detektieren, welches mittels der Drehwelle 10 als Betätigungsdrehmoment des Lenkrads 1 übertragen wird.
Ein Lenkwinkelsensor 13 ist zum Detektieren der Bewegungsgröße der Lenkstange 7 als Lenkwinkel des Fahrzeugs vorgesehen. Dieser Lenkwinkelsensor 13 kann von einem Potentiometer gebildet werden.
Der Winkelsensor 11, der Drehmomentsensor 12 und der Lenkwinkelsensor 13 sind mit einer Lenkanlagen-Steuereinrichtung 20 verbunden, welche von einem Rechner gebildet wird. Diese Steuereinrichtung 20 ist auch mit einem Querbeschleunigungssensor 15 zum Detektieren der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, einem Gierwinkelsensor 16 zum Detektieren des Gierwinkels des Fahrzeugs, und einem Geschwindigkeitssensor 14 zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden. Die Steuereinrichtung 20 steuert die vor stehend genannte Lenkbetätigungseinrichtung M und die Reaktionskrafterzeugungseinrichtung R mit Hilfe von Treiberschaltungen 22, 23.
Ein Bremssystem zum Bremsen der vorderen und hinteren sowie linken und rechten Räder 4 des Fahrzeugs ist ebenfalls vorgesehen. Dieses Bremssystem erzeugt über einen Hauptzylinder 52 einen hydraulischen Bremsdruck nach Maßgabe des Fußdrucks auf ein Bremspedal 51. Diese hydraulische Bremskraft wird durch eine hydraulische Bremskraftsteuereinheit B verstärkt und auf die Bremseinrichtung 54 an den zugeordneten Fahrzeugrädern 4 verteilt. Diese Bremseinrichtungen 54 erzeugen eine Bremskraft an den zugeordneten Rädern 4. Die hydraulische Bremsdrucksteuereinheit B ist mit einer Antriebssystem-Steuereinrichtung 60 verbunden, welche von einem Rechner gebildet wird. Diese Antriebssystem-Steuereinrichtung 60 ist mit der Lenkanlagen-Steuereinrichtung 20, den Bremsdrucksensoren 61 zum einzelnen Detektieren der zugeordneten hydraulischen Bremsdrücke an den Fahrzeugrädern 4, und den Radgeschwindigkeitssensoren 62 zum einzelnen Detektieren der zugeordneten Drehzahlen bzw. Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder 4 verbunden. Die Antriebssystem-Steuereinrichtung 60 steuert die hydraulische Bremsdrucksteuereinheit B derart, daß der hydraulische Bremsdruck verstärkt und dann nach Maßgabe der Drehzahlen der zugeordneten Fahrzeugräder 4, welche mit Hilfe der Radgeschwindigkeitssensoren 62 erfaßt werden, mit Hilfe von Rückkopplungswerten von den Bremsdrucksensoren 61 verteilt wird. Hierdurch ist es möglich, daß die zugeordneten Bremskräfte an den vorderen und hinteren, linken und rechten Rädern 4 einzeln gesteuert werden können. Selbst wenn das Bremspedal 51 nicht betätigt wird, kann die hydraulische Bremsdrucksteuereinheit B einen hydraulischen Bremsdruck mit Hilfe einer eingebauten Pumpe nach Maßgabe eines hydraulischen Bremsdruck-Befehlssignals von der Antriebssystem-Steuereinrichtung 60 erzeugt werden.
Eine Drosselventiltreiber-Betätigungseinrichtung E für die Brennkraftmaschine, welche die Antriebskraft für das Fahrzeug erzeugt, ist mit der Antriebssystem-Steuereinrichtung 60 verbunden. Es ist möglich, die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine durch Betreiben der Betätigungseinrichtung E mittels eines Signales von der Antriebssystem-Steuereinrichtung 60 zu steuern, wobei der Öffnungsgrad des Drosselventils bzw. der Drosselklappe verändert wird.
2 zeigt ein Steuerblockdiagramm der zuvor beschriebenen Lenkanlage. In dem Steuerblockdiagramm gilt hierbei folgendes:

δh:: Betätigungswinkel
δ:: Lenkwinkel
δ*:: Soll-Lenkwinkel
δa*:: erster Lenkwinkelsollwert
δγ*:: zweiter Lenkwinkelsollwert
β:: Querschlupfwinkel des Fahrzeugs 100
T:: Betätigungsmoment
T*:: Soll-Betätigungsmoment
γ:: Gierwinkel
γ1*:: erster Soll-Gierwinkel
γ2*:: zweiter Soll-Gierwinkel
Gy:: Querbeschleunigung
V:: Fahrzeuggeschwindigkeit
ω:: Radgeschwindigkeit bzw. Raddrehzahl
Im*:: Soll-Treiberstrom für die Lenkbetätigungseinrichtung M
Ie*:: Soll-Treiberstrom für die Drosselklappen-Betätigungseinrichtung E
Ih*:: Soll-Treiberstrom für die Reaktionskraft der Erzeugungseinrichtung R
ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4:: Stellsignale für den hydraulischen Bremsdruck

Ferner ist mit K1 die Verstärkung des ersten Lenkwinkelsollwerts δa* relativ zu dem Betätigungswinkel δh bezeichnet, und der erste Lenkwinkelsollwert δa* wird aus dem Zusammenhang δ* = K1·δh und dem detektierten Betätigungswinkel δh ermittelt. Die Verstärkung K1 ist eine Funktion der Fahrzeugge schwindigkeit V und wird beispielsweise derart vorgegeben, daß sie kleiner wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird, wie dies aus 3 zu ersehen ist, und zwar derart, daß das Verhältnis des Gierwinkels des Fahrzeugs 100 relativ zu dem Betätigungswinkel δh unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit etwa konstant ist. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Verstärkung K1 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem Betätigungswinkel δh, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem ersten Lenkwinkelsollwert δa* wiedergibt und somit entspricht der erste Lenkwinkelsollwert δa* dem detektierten Betätigungswinkel δh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt auf der Basis dieses Zusammenhangs.
K2 ist die Verstärkung des Soll-Betätigungsmoments T* relativ zu dem Betätigungswinkel δh, und das Soll-Betätigungsmoment T* wird aus dem Zusammenhang T* = K2·δh und dem detektierten Betätigungswinkel δh ermittelt. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Verstärkung K2 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem Soll-Betätigungsmoment T* und dem Betätigungswinkel δh wiedergibt, und sie ermittelt das Soll-Betätigungsmoment T* auf der Basis dieses Zusammenhangs und des detektierten Betätigungswinkel δh. Diese Verstärkung K2 ist derart gewählt, daß man eine optimale Steuerung erhält. Auch kann man das Betätigungsmoment T an Stelle des Betätigungswinkel δh einsetzen, so daß ein Zusammenhang zwischen dem Soll-Betätigungsmoment T* und dem Betätigungsmoment T vorbestimmt und gespeichert wird und das Soll-Betätigungsmoment T* aus diesem Zusammenhang und dem Betätigungsmoment T ermittelt wird.
K3 ist die Verstärkung für den ersten Soll-Gierwinkel γ1* relativ zu dem ersten Lenkwinkelsollwert δa*, und der erste Soll-Gierwinkel δ1* wird aus dem Zusammenhang δ1* = K3·δa* und dem ersten Lenkwinkelsollwert δa* ermittelt, welcher gemäß der voranstehenden Beschreibung ermittelt worden ist. Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist K3 eine konstante Verstärkung des Gierwinkels relativ zu dem Lenkwinkel und wird angenommen mit K3 = V/{(1 + SF·V²)L}. Hier ist SF der Stabilitätsfaktor und L die Radbasis, und bei beiden Werten handelt es sich um inhärente Eigenschaftswerte des Fahrzeugs 100. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 die Verstärkung K3 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem ersten Lenkwinkelsollwert δa*, dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* und der Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergibt, und auf der Basis dieses Zusammenhangs wird der erste Soll-Gierwinkel γ1* nach Maßgabe des ermittelten ersten Lenkwinkelsollwerts δa* und der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt.
K4 ist die Verstärkung des zweiten Soll-Gierwinkels γ2* relativ zu der Querbeschleunigung Gy, und der zweite Soll-Gierwinkel γ2* ist aus dem Zusammenhang γ2* = K4·Gy und der detektierten Querbeschleunigung ermittelt. In 4 ist der Zusammenhang zwischen der Querbeschleunigung Gy, welche in Richtung des Pfeils 41 wirkt, und dem Gierwinkel γ, welcher in Richtung des Pfeils 42 zeigt, bei einem Fahrzeug 100 gezeigt, welches eine Drehbewegung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V wie mit dem Pfeil 40 gezeigt ist, ausführt. Dieser Zusammenhang ist gegeben mit γ = Gy/V, wenn das Fahrzeug 100 eine gleichmäßige Kreisdrehbewegung ausführt und somit gilt bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform K4 = 1/V. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Verstärkung K4 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem zweiten Soll-Gierwinkel γ2*, der Querbeschleunigung Gy und der Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergibt, und auf der Basis dieses Zusammenhangs wird der zweite Soll-Gierwinkel γ* nach Maßgabe der detektieren Querbeschleunigung Gy und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt.
Die Steuereinrichtung 20 vergleicht den Absolutwert des ermittelten ersten Soll-Gierwinkels γ1* und den Absolutwert des ermittelten zweiten Soll-Gierwinkels γ2* und ermittelt die Differenz zwischen dem detektieren Gierwinkel γ und dem Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*), und zwar nach Maßgabe, welcher von dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* oder dem zweiten Soll-Gierwinkel γ2* den kleineren Absolutwert hat und dieser wird dann genommen.
G1 ist die Übertragungsfunktion des zweiten Lenkwinkelsollwertes δγ* relativ zu der Differenz zwischen dem Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*) und dem Gierwinkel γ, und somit wird der zweite Lenkwinkelsollwert γδ* aus dem Zusammenhang δγ* = G1·{min (γ1*, γ2*) – γ} und der ermittelten Differenz {min (γ1*, γ2*) – γ} ermittelt. Wenn eine PI-Regelung beispielsweise eingesetzt wird, und Ka als Verstärkung, s als Laplaceoperator und Ta als Zeitkonstante angenommen wird, dann ergibt sich die Übertragungsfunktion G1 mit G1 = Ka[1 + 1/(Ta·s)]. Die Verstärkung Ka und die Zeitkonstante Ta sind derart bestimmt, daß man eine optimale Steuerung erhält. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Übertragungsfunktion G1 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen der Differenz {min(γ1*, γ2*) – γ} und dem zweite Lenkwinkelsollwert δγ* wiedergibt, und dieser Zusammenhang wird eingesetzt, um den zweiten Lenkwinkelsollwert γδ* nach Maßgabe der ermittelten Differenz {min/γ1*, γ2*) – γ} zu ermitteln.
Aus G2 ist die Übertragungsfunktion des Soll-Treiberstroms Im* für die Lenkbetätigungseinrichtung M relativ zu der Differenz, die man durch die Subtraktion des Lenkwinkels δ von der Ziellenkwinkel δ* erhält, d.h. der Summe aus dem ermittelten ersten Lenkwinkelsollwert δa* und dem zweiten Lenkwinkelsollwert δγ*. In anderen Worten bedeutet dies, daß der Soll-Treiberstrom Im* aus dem Zusammenhang Im* = G2·(δa* + δγ* – δ), dem ermittelten ersten Lenkwinkelsollwert δa*, dem zweiten Lenkwinkelsollwert δ* und dem detektierten Lenkwinkel δ ermittelt wird. Wenn eine PI-Regelung beispielsweise zum Einsatz kommt, und Kb als Verstärkung, s als Laplaceoperator und Tb als Zeitkonstante angenommen wird, dann ergibt sich die Übertragungsfunktion G2 mit G2 = Kb[1 + 1/(Tb·s)]. Die Verstärkung Kb und die Zeitkonstante Tb sind derart abgestimmt, daß man eine optimale Steuerung erhält. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Übertragungsfunktion G2 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem Soll-Treiberstrom Im* und der Differenz ergibt, die man durch Subtrahieren des detektierten Lenkwinkels δ von dem Soll-Lenkwinkel δ* erhält, d.h. der Summe aus dem ersten Lenkwinkelsollwert δa* und dem zweiten Lenkwinkelsollwert δ*, und dieser Zusammenhang wird eingesetzt, um den Soll-Treiberstrom Im* auf der Basis des ermittelten ersten Lenkwinkelsollwerts δa*, des zweiten Lenkwinkelsollwerts δγ* und des detektierten Lenkwinkels δ zu ermitteln. Die Betätigungseinrichtung M wird nach Maßgabe des Soll-Treiberstroms Im* angetrieben. Hierdurch wird die Lenkbetätigungseinrichtung M derart gesteuert, daß der Lenkwinkel δ dem Soll-Lenkwinkel δ* entspricht.
G3 ist die Übertragungsfunktion für den Soll-Treiberstrom Ih* für die Reaktionskraft der Erzeugungseinrichtung R relativ zu der Differenz, die man durch die Substraktion des detektierten Betätigungsmoments T von dem ermittelten Soll-Betätigungsmoment T* erhält. in anderen Worten bedeutet dies, daß der Soll-Treiberstrom Ih* aus dem Zusammenhang Ih* = G3·(T* – T), dem ermittelten Soll-Betätigungsmoment T* und dem ermittelten Betätigungsmoment T bestimmt wird. Wenn man beispielsweise eine PI-Regelung einsetzt, und Kc als Verstärkung, s als Laplaceoperator und Tc als Zeitkonstante annimmt, dann ergibt sich die Übertragungsfunktion G3 mit G3 = Kc[1 + 1/(Tc·s)]. Die Verstärkung Kc und die Zeitkonstante Tc sind derart abgestimmt, daß man eine optimale Steuerung erhält. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Übertragungsfunktion G3 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem Soll-Treiberstrom Ih* und der Differenz wiedergibt, die man durch Subtraktion des Betätigungsmoments T von dem Soll-Betätigungsmoment T* erhält, und dieser Zusammenhang wird eingesetzt, um den Soll-Treiberstrom Ih* nach Maßgabe des ermittelten Soll-Betätigungsmoments T* und des detektierten Betätigungsmoments T zu ermitteln. Die Erzeugungseinrichtung R wird nach Maßgabe dieses Soll-Treiberstroms Ih* betrieben.
G4 ist die Übertragungsfunktion des Querschlupfwinkels β des Fahrzeugs relativ zu der Differenz zwischen dem ermittelten zweiten Soll-Gierwinkels γ2* und dem ermittelten Soll-Winkel γ. In anderen Worten bedeutet dies, daß der Querschlupfwinkel β aus dem Zusammenhang β = G4·(γ2* – γ), des ermittelten zweiten Soll-Gierwinkels γ2* und des detektierten Gierwinkels γ bestimmt wird. Bei einem in Querrichtung neigenden bzw. schlupfenden Fahrzeugs 100 bei einem Übersteuerungszustand nach 5(1) oder einem Fahrzeug 100 mit einem Schlupf bzw. Rutschzustand in Querrichtung bei einer Untersteuerung nach 5(2) wird unter der Voraussetzung, daß der Querschlupfwinkel β des Fahrzeugs als der Winkel genommen wird, welcher sich zwischen der Mittellinie der Fahrzeugkarosserie gemäß der schraffierten Linie, die in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs 100 verläuft, und der in gebrochener Linie dargestellten Richtung gebildet wird, in der das Fahrzeug 100 sich weiter bewegen würde, wenn kein Querschlupf vorhanden wäre, ein Querschlupfwinkel β angenähert dadurch bestimmt, daß man (Gy/V – γ) bezüglich der Zeit integriert, d.h. β = ∫(Gy/V – γ) dt. Da ferner γ2* = K4·Gy = Gy/V gemäß der voranstehenden Beschreibung ist, dann ist (γ2* – γ) der Differentialwert dβ/dt des Querschlupfwinkels β bezüglich der Zeit. Wenn man daher bei der bevorzugten Ausführungsform s als Laplaceoperator, G4 als 1/s annimmt, so ergibt sich der Integralwert von (γ2* – γ) bezüglich der zeitlichen Veränderung des Querschlupfwinkels β. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Steuereinrichtung 20 eine Übertragungsfunktion G4 speichert, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem Querschlupfwinkel β und der Differenz wiedergibt, die man durch Subtraktion des detektierten Gierwinkels γ von dem zweiten Soll-Gierwinkel γ2* erhält, und dieser Zusammenhang wird eingesetzt, um den Querschlupfwinkel β nach Maßgabe dieses ermittelten zweiten Soll-Gierwinkels γ2* und des detektierten Soll-Gierwinkels γ zu ermitteln.
G5 ist die Übertragungsfunktion des Befehlssignals für den hydraulischen Bremsdruck ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 für die linken und rechten, vorderen und hinteren Räder 4 des Fahrzeugs relativ zu der Differenz zwischen dem ermittelten Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*) und dem detektierten Gierwinkel γ. Die entsprechenden Befehlssignale für den hydraulischen Bremsdruck ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 sind als Differenzen aus den hydraulischen Bremsdrücken bestimmt, die mit Hilfe der Bremsdrucksensoren 61 erfaßt werden. Die Zuordnungsverhältnisse für die entsprechenden Befehlssignale für den hydraulischen Bremsdruck ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 werden nach Maßgabe der detektierten Radgeschwindigkeit ω der zugeordneten Räder 4 bestimmt. Das Befehlssignal für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 wird aus dem ermittelten Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*), dem detektierten Gierwinkel γ, den detektierten hydraulischen Bremsdrücken und den detektierten Radgeschwindigkeiten ω auf der Basis eines Zusammenhangs ΔP = ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 = G5·{min (γ1*, γ2*) – γ} bestimmt. Diese Übertragungsfunktion G5 kann auf ähnliche Weise bei den Fällen bestimmt werden, bei denen die Fahrzeugbremsdrücke derart gesteuert werden, daß eine Abweichung zwischen dem Soll-Gierwinkel und dem detektierten Gierwinkel eliminiert wird. Insbesondere speichert die Steuereinrichtung 60 eine Übertragungsfunktion G5, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen {min (γ1*, γ2*) – γ}, den Befehlssignalen für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4, den hydraulischen Bremsdrücken und den Radgeschwindigkeiten ω wiedergibt, und dieser Zusammenhang wird eingesetzt, um die Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 nach Maßgabe des ermittelten Soll-Gierwinkels min (γ1*, γ2*) des detektierten Gierwinkels γ, den detektierten hydraulischen Bremsdrücken und den detektierten Radgeschwindigkeiten ω zu ermitteln. Wenn man die Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke nach Maßgabe der entsprechenden Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 an die hydraulische Bremsdrucksteuereinheit B anlegt, so werden hydraulische Bremsdrücke erzeugt, wobei jede Bremseinrichtung 54 eine Bremskraft auf das zugeordnete Rad 4 aufbringt. Auf diese Weise ist es möglich, die Bremskräfte zu steuern, die auf die vorderen und hinteren linken und rechten Räder 4 des Fahrzeugs aufgebracht werden, und zwar derart, daß eine Abweichung zwischen dem Gierwinkel γ und dem Soll-Gierwinkel eliminiert wird, und zwar in Abhängigkeit davon, welcher von dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* oder dem zweiten Soll-Gierwinkel γ2* den kleineren absoluten Wert hat.
Ferner beurteilt die Steuereinrichtung 60 die Querschlupfrichtung des Fahrzeugs 100 aus dem Vorzeichen des ermittelten Querschlupfwinkels β, und auf der Basis dieser Beurteilung bestimmt sie, ob diese Querschlupfverhältnisse durch die Bremskräfte zu unterstützen sind oder nicht, die nach Maßgabe des Bremsdruckbefehlssignals für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 aufgebracht werden. Wenn beispielsweise die auf den vorderen und hinteren rechten Räder aufgebrachte Bremskraft größer als die Bremskraft ist, die auf die vorderen und hinteren linken Räder wirkt, dann versucht das Fahrzeug 100 eine Drehbewegung in Richtung nach rechts auszuführen, und folglich wird das Querschlupfverhalten verstärkt, wenn die Querschlupfrichtung nach rechts gerichtet ist. Die Steuereinrichtung 60 arbeitet derart, daß dann, wenn die Querschlupfverhältnisse auf diese Weise zu unterstützen sind, die Steuereinrichtung 60 keine Befehlssignale für den hydraulischen Bremsdruck in einer solchen Weise abgibt, um zu erreichen, daß das Verhalten des Fahrzeugs 100 nicht instabil wird.
G6 ist die Übertragungsfunktion des Soll-Treiberstroms Ie* für die Drosselventil-Antriebsbetätigungseinrichtung E relativ zu der Differenz zwischen dem ermittelten ersten Soll-Gierwinkel γ1* und dem detektierten Gierwinkel γ. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß der Soll-Treiberstrom Ie* aus dem Zusammenhang Ie* = G6·(γ1* – γ), dem ermittelten ersten Soll-Gierwinkel γ1* und dem detektierten Gierwinkel γ bestimmt wird. Wenn man beispielsweise eine PI Regelung vorsieht und Ke als Verstärkung, s als Laplaceoperator und Te als Zeitkonstante angenommen werden, dann ergibt sich die Übertragungsfunktion G6 mit G6 = Ke[1 + 1/(Te·s)]. Die Verstärkung Ke und die Zeitkonstante Te sind derart abgestimmt, daß man eine optimale Steuerung durchführen kann. In anderen Worten speichert die Steuereinrichtung 60 eine Übertragungsfunktion G6, welche einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem Soll-Treiberstrom Ie* und der Differenz (γ1* – γ) wiedergibt, und dieser Zusammenhang wird genutzt, um den Soll-Treiberstrom Ie* nach Maßgabe des ermittelten ersten Soll-Gierwinkels γ1* und des detektierten Gierwinkels γ zu ermitteln. Die Drosselventilantriebsbetätigungseinrichtung E wird nach Maßgabe des Signals betrieben, das dem Soll-Treiberstrom Ie* entspricht. Hierdurch wird die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine zur Erzeugung der Antriebskraft für das Fahrzeug 100 derart gesteuert, daß die Abweichung zwischen dem ersten Gierwinkel γ1* und dem Gierwinkel γ eliminiert wird.
Ein Steuerungsablauf bei der vorstehend näher beschriebenen Lenkanlage soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme nach den 6 und 7 erläutert werden.
Zuerst werden die detektierten Daten für den Betätigungswinkel δh, das Betätigungsmoment T, den Lenkwinkel δ, die Querbeschleunigung Gy, den Gierwinkel γ, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die hydraulischen Bremsdrücke und die Radgeschwindigkeiten ω von den zugeordneten Sensoren 11 bis 16, 61 und 62 eingelesen (Schritt 1). Dann wird der Soll-Treiberstrom Ih* für die Reaktionskraft der Erzeugungseinrichtung R auf der Basis der Übertragungsfunktion G3 derart bestimmt, daß die Differenz, die man durch Subtrahieren des Betätigungsmoments T von dem Soll-Betätigungsmoment T* bestimmt nach Maßgabe des Betätigungswinkels δ auf der Basis der Verstärkung K2 erhält, auf entsprechende Weise eliminiert wird (Schritt 2). Die Reaktionskraft der Erzeugungseinrichtung R wird dann durch Anlegen des Soll-Treiberstroms Ih* betrieben. Dann wird der erste Lenkwinkelsollwert δa* nach Maßgabe des Betätigungswinkels δh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Basis der Verstärkung K1 bestimmt (Schritt 3). Der erste Soll-Gierwinkel γ1* entsprechend dem ersten Gierwinkelsollwert δa* und der Fahrzeuggeschwindigkeit V wird auf der Basis der Verstärkung K3 ermittelt und es wird auch der zweite Gierwinkel γ2* entsprechend der Querbeschleunigung Gy und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Basis der Verstärkung K4 ermittelt (Schritt 4). Dann werden die Absolutwerte von dem ersten Soll-Gierwinkel δ1* und dem zweiten Soll-Gierwinkel δ2* verglichen, und dann wird der erste Soll-Gierwinkel γ1 oder der zweite Soll-Gierwinkel γ2* in Abhängigkeit davon, welcher den kleinsten Absolutwert hat, als Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*) genommen. Dann wird die Differenz zwischen dem Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*) und dem Gierwinkel γ ermittelt (Schritt 5). Der zweite Lenkwinkelsollwert δγ* wird auf der Basis dieser Differenz und der Übertragungsfunktion G1 ermittelt (Schritt 6). Der Soll-Treiberstrom Im* für die Lenkbetätigungseinrichtung M wird auf der Basis der Übertragungsfunktion G2 bestimmt, so daß die Differenz, welche durch Subtraktion des Lenkwinkels δ von dem Soll-Lenkwinkel δ*, d.h. die Summe aus dem ersten Lenkwinkelsollwert γa* und dem zweiten Lenkwinkelsollwert δγ* erhält, eliminiert wird (Schritt 7). Die Lenkbetätigungseinrichtung M wird durch Anlegen des Soll-Treiberstroms Im* derart gesteuert, daß sich der Lenkwinkel ändert. Dann wird der Querschlupfwinkel β auf der Basis der Übertragungsfunktion G4 nach Maßgabe der Differenz ermittelt, die man durch Subtraktion des Gierwinkels γ von dem zweiten Gierwinkel γ2* erhält (Schritt 8). Die Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 werden ebenfalls auf der Basis der Übertragungsfunktion G5 nach Maßgabe der vorstehend genannten Differenz zwischen dem Soll-Gierwinkel min (γ1*, γ2*) und dem Gierwinkel γ, den Radgeschwindigkeiten ω und den hydraulischen Bremsdrücken bestimmt (Schritt 9). Es wird dann überprüft, ob das Querschlupfverhalten des Fahrzeugs 100 in der Richtung, die aus dem Vorzeichen des Querschlupfwinkels β bestimmt wird, durch die Bremskraft zu unterstützen ist oder nicht, was auf der Basis der ermittelten Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 durchgeführt wird (Schritt 10). Wenn das Querschlupfverhalten nicht zu unterstützen ist, werden die Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke nach Maßgabe der Befehlssignale für die hydraulischen Bremsdrücke ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4 angelegt, und die hydraulische Bremsdrucksteuereinheit B steuert die Bremsdrücke derart, daß das Verhalten des Fahrzeugs durch veränderte Bremskräfte stabilisiert wird (Schritt 11). Wenn das Querschlupfverhalten unterstützt wird, wird kein Befehlssignal für die hydraulischen Bremsdrücke ausgegeben. Dann wird ein Soll-Treiberstrom Ie* für die Drosselantriebsbetätigungseinrichtung I auf der Basis der Übertragungsfunktion G6 nach Maßgabe der Differenz bestimmt, die man durch Subtraktion des Gierwinkels γ von dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* erhält (Schritt 12). Die Drosselventilantriebsbetätigungsein richtung E arbeitet derart, daß die Öffnung des Drosselventils dadurch verändert wird, daß dieser Soll-Treiberstrom Ie* derart angelegt wird, daß das Fahrzeugverhalten durch Verändern der Brennkraftmaschinenabgabeleistung stabilisiert wird. Anschließend wird dann geprüft, ob der Steuerungsablauf abgeschlossen ist oder nicht (Schritt 13.) Wenn der Steuerungsablauf nicht abgeschlossen ist, geht der Steuerungsablauf zu dem Schritt 1 zurück. Das Beginnen des Steuerungsablaufes kann dadurch bestimmt werden, daß geprüft wird, ob der Zündschlüsselschalter des Fahrzeugs beispielsweise eingeschaltet ist oder nicht.
Wenn bei der voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform keine Veränderung des Gierwinkels γ selbst dann nicht auftritt, wenn das Lenkrad 1 infolge der Herabsetzung des Reibungskoeffizientens zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern 4 betätigt wird, dann wird der Absolutwert des ersten Soll-Gierwinkels γ1* entsprechend dem Betätigungswinkel δh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als jener des zweiten Soll-Gierwinkels Δ2* entsprechend der detektierten Querbeschleunigung Gy und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. In dieser Situation wird der zweite Lenkwinkelsollwert δγ* in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel γ und dem zweiten Gierwinkel γ2* ermittelt, dessen Absolutwert kleiner als jener des ersten Soll-Gierwinkels γ1* ist. In anderen Worten bedeutet dies, daß der zweite Lenkwinkelsollwert δγ* das tatsächliche Verhalten des Fahrzeugs wiedergibt. Wenn man daher den Soll-Lenkwinkel δ* als die Summe aus diesem zweiten Lenkwinkelsollwert δγ* und dem ersten Lenkwinkelsollwert δa* entsprechend dem detektierten Betätigungswinkel δh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V nimmt, ist es möglich, daß man ein divergierendes Verhalten des Lenkwinkels vermeiden kann und man hierdurch eine Stabilisierung bei dem Fahrzeugverhalten erhält.
Wenn ferner keine Reduktion bei dem Greifkoeffizienten zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern 4 auftritt, und somit der Absolutwert des ersten Soll-Gierwinkels γ1* kleiner als jener des zweiten Soll-Gierwinkels γ2* ist, wird der zweite Lenkwinkelsollwert δγ* nach Maßgabe der Differenz zwischen dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* und dem detektierten Gierwinkel γ ermittelt. Hierdurch wird folglich der Betätigungswinkel δh und die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergegeben. Wenn man daher den Soll-Lenkwinkel δ* als Soll-Summe aus dem zweiten Lenkwinkelsollwert δγ* und dem ersten Lenkwinkelsollwert δa* nach Maßgabe des detektierten Betätigungswinkels δh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V nimmt, so ist es möglich, daß man das Fahrzeugverhalten auf eine optimale Weise nach Maßgabe des Betätigungswinkels δh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändern kann.
Ferner werden sowohl der Lenkwinkel als auch die Bremskraft des Fahrzeugs derart gesteuert, daß eine Abweichung zwischen dem detektierten Gierwinkel γ und dem Soll-Gierwinkel eliminiert ist, und zwar unter Berücksichtigung, daß von dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* oder dem zweiten Soll-Gierwinkel γ2* jener genommen wird, welcher den kleineren Absolutwert hat. Auf diese Weise läßt sich eine wechselseitige Beeinflussung zwischen der Steuerung des Lenkwinkels und der Steuerung der Bremskraft verhindern.
Wenn ferner das Fahrzeugverhalten infolge der Reduktion des Reibungskoeffizienten zwischen der Fahrzeugoberfläche und den Rädern des Fahrzeugs instabil wird, da der Absolutwert des ersten Soll-Gierwinkels γ1* größer als jener des zweiten Soll-Gierwinkels γ2* ist, dann wird die Differenz zwischen dem ersten Soll-Gierwinkel γ1* und dem detektierten Gierwinkel γ größer als die Differenz zwischen dem zweiten Soll-Gierwinkel γ2* und dem detektierten Gierwinkel γ. Durch Steuern der Abgabeleistung der Brennkraftmaschine in Verbindung mit dem Betreiben der Drosselklappen der Bremsbetätigungseinrichtung E derart, daß die größere Differenz eliminiert wird, läßt sich die Herabsetzungsgröße für die Brennkraftmaschinenabgabeleistung größer machen. Wenn daher der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Fahrzeugrädern 4 herabgesetzt wird, wird die Herabsetzungsgröße für die Brennkraftmaschinenabgabeleistung größer gemacht, wodurch ermöglicht wird, daß das Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform sowie die als Modifikation angegebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, das Betätigungsmoment T an Stelle des Betätigungswinkels δh nach Maßgabe der Betätigungsgröße zu nehmen, um zuvor einen Zusammenhang zwischen dem ersten Lenkwinkelsollwert δa*, dem detektierten Betätigungsmoment T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu bestimmt, und diesen Zusammenhang zu speichern, um dann den ersten Lenkwinkelsollwert δa* nach Maßgabe des detektierten Betätigungsmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Basis dieses Zusammenhangs zu ermitteln. Auch ist es möglich, die Antriebskraft der Räder zusätzlich zu der Bremskraft der Räder zu steuern, oder die Antriebskraft der Räder an Stelle der Bremskraft der Räder derart zu steuern, daß die Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel γ und dem Soll-Gierwinkel unter Berücksichtigung der Tatsache, welcher von dem ersten und dem zweiten Soll-Gierwinkel γ1* oder γ2* den kleineren Absolutwert hat, eliminiert wird. Ferner ist es möglich, eine hydraulische Betätigungseinrichtung an Stelle einer elektromotorischen Betätigungseinrichtung als Lenkbetätigungseinrichtung M einzusetzen. Wenn man hierbei vorsieht, daß die hydraulische Bremskraftsteuereinheit B, die die Erzeugungsquelle des hydraulischen Bremsdruck für die Fahrzeugräder 4 ist, derart eingesetzt wird, daß ein Hydraulikdruck zum Antreiben der hydraulischen Betätigungseinrichtung erzeugt wird, kann man die Gesamtauslegung des Fahrzeugsystems vereinfachen und man erhält eine effizientere Nutzung der Energie. Auf diese Weise läßt sich ein Fahrzeuglagesteuerungssystem bereitstellen.
Bei einem Fahrzeug, bei dem ein Lenkrad und die Fahrzeugräder mechanisch gekoppelt sind, können selbst dann, wenn Fahrzeuginsassen auf dem vorderen Fahrzeugsitz oder auf den hinteren Fahrzeugsitzen eine Verzögerung oder einen Fehler bei der Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer feststellen, Unfälle nicht vermeiden, da die Betätigung des Lenkrads ausschließlich im Einflußbereich des Fahrers liegt. Ferner ist es für unerfahrene Fahrer schwierig, das Lenkrad beim Rückwärtsschauen zu betätigen, und dies führt häufig zu Fahrzeugauffahrunfällen oder zum Anstoßen an Gegenstände. Irgendein anderer Fahrzeuginsasse kann in einem solchen Fall den Fahrer hierbei nicht unterstützen.
Bei einem Fahrzeug mit einem Lenksystem mit elektrischer Leitungsübertragung wird die Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung gesteuert durch eine Steuereinrichtung nach Maßgabe der Betätigung des Lenkrads durch einen Fahrer vom Fahrersitz auf die Räder des Fahrzeugs derart übertragen, daß sich der Lenkwinkel nach Maßgabe der vorstehend angegebenen Bewegung ändert, ohne daß das Lenkrad mechanisch mit den Fahrzeugrädern gekoppelt ist. Bei einem solchen Fahrzeug mit einem Lenksystem mit elektrischer Leitungsübertragung ist es möglich, ein Hilfslenkrad vorzusehen, welches von einer Bedienungsperson betätigt werden kann, welche auf einem vorderen oder einem hinteren Fahrgastsitz sitzt. Dieses Hilfslenkrad kann gesondert zu dem vorstehend genannten Lenkrad vorgesehen sein, wobei die Lenkbetätigung durch die Steuereinrichtung nach Maßgabe der Betätigung des Hilfslenkrades ebenfalls gesteuert werden kann. In einem solchen Fall ist es im Hinblick auf ein praktikables Fahrzeugverhalten des Fahrzeugsystems erwünscht, daß ein Schalter vorhanden ist, welcher wählt, ob die Betätigungsweise des Lenkrads oder die Betätigungsweise des Hilfslenkrads Priorität hat, und ein solcher Schalter ist mit der Steuereinrichtung verbunden, so daß die Lenkbetätigungseinrichtung nach Maßgabe der jeweiligen Schalterstellung betrieben wird. Alternativ ist es im Hinblick auf ein praktisch durchführbares Fahrzeugsteuersystem erwünscht, daß eine Funktion vorgesehen wird, welche eine plötzliche Veränderung der Lenkbetätigung bestimmt, und zwar auf der Basis der Betätigungsgeschwindigkeit, des Betätigungsmoments und der gleichen bezüglich des Lenkrads und des Hilfslenkrads, wobei die Lenkbetätigung nach Maßgabe der Betätigung betrieben wird, welche plötzlich durchgeführt wird.
Üblicherweise werden zur Verbesserung der Stabilität der Fahrt eines Fahrzeugs das Abrollverhalten und das Nickverhalten dadurch unterdrückt, daß man bei dem Fahrzeug ein aktives Federungssystem vorsieht. Da jedoch aktive Federungssysteme sehr teuer sind, sind sie nur bei Fahrzeugen höherer Klasse geeignet. Bei Fahrzeugen, welche nicht mit aktiven Federungssystemen ausgestattet sind, insbesondere RV-Fahrzeuge oder dergleichen, welche hoch gebaut sind und einen hochliegenden Schwerpunkt haben, besteht eine deutliche Tendenz, daß die Fahrzeugkarosserie sich während der Fahrt in Zentrifugalrichtung bei in Schlangenlinien verlaufenden Straßen oder dergleichen bewegt, wodurch die Greifkraft der Reifen reduziert wird, die Fahrzeugstabilität herabgesetzt wird und der Fahrer ebenfalls eine Neigungsbewegung in Zentrifugalrichtung ausführt. Es ist in einem solchen Fall für die Bedienungsperson schwierig, das Fahrzeug entsprechend zu steuern.
Bei einem Fahrzeug mit einer Lenkanlage mittels elektrischer Übertragung wird die Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung gesteuert durch die Steuereinrichtung nach Maßgabe der Betätigung des Lenkrades auf die Fahrzeugräder derart übertragen, daß der Lenkwinkel sich nach Maßgabe dieser vorstehend genannten Bewegung ändert, ohne daß das Lenkrad mechanisch mit den Fahrzeugrädern gekoppelt. Bei einem Fahrzeug mit einer Bremsanlage mittels elektrischer Leitung werden die hydraulischen Bremsdrücke für die Fahrzeugräder mit Hilfe einer hydraulischen Bremsdruckerzeugungseinrichtung erzeugt, welche durch eine Steuereinrichtung nach Maßgabe der Betätigung des Bremspedals gesteuert wird, ohne daß das Bremspedal durch Schlauchleitungen mit der hydraulischen Bremsdruckerzeugungseinrichtung verbunden ist. Bei einem Fahrzeug mit einem Beschleunigungssystem mittels elektrischer Übertragung wird die Betriebsabgabeleistung auf die Fahrzeugräder mit Hilfe einer Brennkraftmaschine gesteuert durch die Steuereinrichtung nach Maßgabe der Betätigung eines Fahrpedals bzw. Gaspedals erzeugt, ohne daß das Fahrpedal bzw. Gaspedal mechanisch mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Wie in 8 verdeutlicht ist, kann bei einem Fahrzeug mit einem Lenksystem mittels elektrischer Übertragung, einem Bremssystem mittels elektrischer Übertragung und einem Beschleunigungssystem mittels elektrischer Übertragung eine Karosserie 101, in welcher das Lenkrad H, das Bremspedal und das Fahrpedal bzw. Gaspedal angeordnet sind, derart ausgelegt werden, daß die Karosserie eine Drehbewegung in Abwärtsrichtung bezüglich des Fahrgestells 102 ausführen kann, an dem die Lenkbetätigungseinrichtung, die hydraulische Bremsdruckerzeugungseinrichtung und die Bremskraftmaschine angeordnet sind. Hierzu können Führungsschienen 103 vorgesehen sein. Der Schwerpunkt liegt in der Karosserie 101. Selbst wenn daher die Karosserie 101 eine Rollbewegung ausführt, ändert sich das auf die zugeordneten Fahrzeugräder 104 einwirkende Gewicht kaum, und daher ist es möglich, eine Herabsetzung der Greifkraft der Reifen zu verhindern, und es kann auch verhindert werden, daß der Fahrer eine Neigungsbewegung in Zentrifugalrichtung ausführt. Somit läßt sich auf diese Weise ein Fahrzeug bereitstellen, welches sich auf einfache Weise fahren läßt, wobei die Fahrstabilität sich auf einfache, kostengünstige Weise beträchtlich verbessern läßt.

Claims

Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche folgendes aufweist: ein Betätigungsteil (1); eine Lenkbetätigungseinrichtung (M), welche durch Betätigen des Betätigungsteils (1) betrieben wird; eine Einrichtung (3) zum Übertragen der Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung (M) auf die Fahrzeugräder (4) derart, daß sich der Lenkwinkel nach Maßgabe der Bewegung der Lenkbetätigungseinrichtung (M) ändert, ohne daß das Betätigungsteil (1) mechanisch mit den Fahrzeugrädern (4) gekoppelt ist; eine Einrichtung (11) zum Detektieren der Betätigungsgröße des Betätigungsteils (1); eine Einrichtung (14) zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); eine Einrichtung (15) zum Detektieren der Querbeschleunigung (Gy) des Fahrzeugs (100); eine Einrichtung (16) zum Detektieren des Gierwinkels (γ) des Fahrzeugs (100); eine Einrichtung (20) zum Ermitteln des ersten Lenkwinkelsollwerts nach Maßgabe der detektieren Betätigungsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Betätigungsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit und des ersten Lenkwinkelsollwerts; eine Einrichtung (20) zum Ermitteln eines ersten Soll-Gierwinkels nach Maßgabe des ermittelten ersten Lenkwinkelsollwerts und der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen dem ersten Lenkwinkelsollwert, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem ersten Soll-Gierwinkel; eine Einrichtung (20) zum Ermitteln eines zweiten Soll-Gierwinkels nach Maßgabe der detektierten Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Querbeschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem zweiten Soll-Gierwinkel; eine Einrichtung (20) zum Vergleichen des Absolutwerts von dem ermittelten ersten Soll-Gierwinkel und dem Absolutwert des zweiten Soll-Gierwinkels; eine Einrichtung (20) zum Ermitteln eines zweiten Lenkwinkelsollwerts nach Maßgabe der Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel und einem Soll-Gierwinkel unter Berücksichtigung der Tatsache, welche der beiden Soll-Gierwinkel den kleineren Absolutwert hat, welcher dann genommen wird, auf der Basis eines gespeicherten Zusammenhangs zwischen der Differenz und dem zweiten Lenkwinkelsollwert; eine Einrichtung (20) zum Steuern der Lenkbetätigungseinrichtung (M) derart, daß der Lenkwinkel einem Soll-Lenkwinkel entspricht, welcher die Summe aus dem ermittelten ersten Lenkwinkelsollwert und dem zweiten Lenkwinkelsollwert ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Einrichtung (60) zum Steuern wenigstens der Bremskraft der Fahrzeugräder (4) und/oder der Antriebskraft der Fahrzeugräder (4) vorgesehen ist, so daß die Differenz zwischen dem detektierten Gierwinkel und dem Soll-Gierwinkel eliminiert wird, und zwar unter Berücksichtigung, ob der erste Soll-Gierwinkel oder der zweite Soll-Gierwinkel den kleineren Absolutwert hat, wobei der kleinere Absolutwert dann genommen wird.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Einrichtung (60) zum Steuern der Abgabeleistung der Brennkraftmaschine zur Erzeugung der Antriebskraft für das Fahrzeug (100) derart vorgesehen ist, daß die Differenz zwischen dem ersten Soll-Gierwinkel und dem detektierten Gierwinkel eliminiert wird.