DE10157944A1 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung (1) für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Bedienbarkeit und Sicherheit einer Fahrzeugführung zu verbessern, indem eine Feinkorrektur des Lenkbetrags mit einer einfachen Vorrichtung ermöglicht wird. Die Vorrichtung verwendet eine erste (2) und die zweite Betätigungsvorrichtung (3), für welche die Lenkverstärkungen zum Zwecke der Verbesserung unterschiedlich sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, welche die ge­ lenkten Räder eines Fahrzeugs lenkt.

Ein Lenksystem, welches ein Lenkrad als eine Steuervorrichtung verwen­ det, die die gelenkten Räder eines Fahrzeugs lenkt, ist bekannt. Das Lenk­ system wandelt die Drehbewegung eines Lenkrads in die lineare Bewegung einer Zahnstangenachse in einem Lenkgetriebekasten um und treibt so einen mit der Zahnstangenachse verbundenen Verbindungsgliedmecha­ nismus an, um die gelenkten Räder zu lenken.

In den letzten Jahren wurde eine weitere Steuervorrichtung mit Joysticks anstelle eines Lenkrads vorgeschlagen, um die gelenkten Räder eines Fahrzeugs zu lenken. Diese Art von Steuervorrichtung ist in dem Patent­ blatt des japanischen offengelegten Patents Nr. 9-301193 als ein früheres Beispiel offenbart. Diese Steuervorrichtung weist wenigstens zwei Joy­ sticks (Steuerknöpfe) auf und führt die Beschleunigung/Verzögerung oder das Wenden eines Fahrzeugs auf die Betätigung der Joysticks in der Rich­ tung nach vorne, nach hinten, nach rechts oder nach links hin aus. Bei­ spielsweise wird ein Fahrzeug beschleunigt, wenn den jeweiligen Joysticks eine Betätigungskraft nach vorne hinzugefügt wird, oder es wird verzögert, wenn ihnen eine Betätigungskraft nach hinten hinzugefügt wird. Weiterhin werden die gelenkten Räder nach rechts gedreht, wenn den jeweiligen Joysticks eine Kraft nach rechts hinzugefügt wird, oder sie werden nach links gedreht, wenn den jeweiligen Joysticks eine Kraft nach links hin­ zugefügt wird. Die jeweiligen Joysticks sind in ihrer Funktion gleichwertig, und ein Fahrer kann lediglich einen Joystick auswählen und betätigen oder eine Mehrzahl von Joysticks gleichzeitig betätigen. Wenn eine Mehrzahl von Joysticks gleichzeitig betätigt wird, wird eine Vorkehrung gegen eine widersprüchliche Betätigung der Joysticks untereinander dadurch getroffen, dass jedem Joystick eine Priorität gegeben wird und die Betätigung eines Joysticks in der Prioritätsreihenfolge akzeptiert wird. Diese Art von Steuer­ vorrichtung ist vorteilhafter als die vorherige Steuervorrichtung mit einem Lenkrad, da die Flexibilität in der Auslegung und die Verfügbarkeit verbes­ sert sind und da der Zugang vom rechten oder vom linken Sitz aus bei einer Mehrzahl von Joysticks auswählbar ist.

Diese Art von Steuervorrichtung hatte jedoch Schwierigkeiten, am Lenkbe­ trag geringfügige Korrekturen auszuführen, was eines der Grundleistungs­ merkmale ist, die für ein Lenken erforderlich sind. Das Lenkrad kann mehr als zwei Umdrehungen gedreht (betätigt) werden; andererseits kann der Joystick lediglich innerhalb des Neigungsbetrags (der Neigungsverlagerung) in der Vorwärts-/Rückwärts-Richtung oder in der Rechts-/Links-Richtung betätigt werden. Daher ist es notwendig, den Lenkbetrag pro Betätigungs­ betragseinheit (Winkel) des Joysticks größer als den Lenkbetrag pro Betäti­ gungswinkeleinheit eines Lenkrads zu machen, jedoch war bei diesem Vorgehen eine Feinkorrektur des Lenkbetrags schwierig, da die gelenkten Räder bei einem geringen Betätigungsbetrag eine große Lenkung ausführ­ ten. Alle in dem Patentblatt des japanischen offengelegten Patents Nr. 9-301193 offenbarten Joysticks weisen die gleiche Funktion auf, d. h. die gleichen Eigenschaften. Da die Betätigung selbst dann, wenn eine Auswahl oder eine Prioritätsvergabe durchgeführt wurde, tatsächlich mit einer Joy­ stickbetätigung gleichwertig war, war es schwierig, am Lenkbetrag eine Feinkorrektur auszuführen, was durch das Lenkrad realisiert worden war.

Ferner wies die Steuervorrichtung Probleme dahingehend auf, dass sie eine komplexe Steuer/Regelvorrichtung erforderte, um die jeweiligen Joysticks zu schalten oder ihnen dann Prioritäten zu geben, wenn eine Mehrzahl von Joysticks gleichzeitig in Betrieb war. Sie erforderte weiterhin eine Bestäti­ gung des Schaltvorgangs oder des betätigbaren Joysticks durch einen Fahrer.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrich­ tung bereitzustellen, welche die Verbesserung einer Betriebsleistung eines Fahrzeugs beim Fahren ermöglicht, indem eine Feinkorrektur des Lenkbe­ trags mit einem einfachen Aufbau gestattet wird, wenn ein Lenken der gelenkten Räder mit einer aus Joysticks usw. gebildeten Betätigungsvor­ richtung durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung stellt, um die obigen Punkte anzugehen, gemäß dem angehängten Anspruch 1 eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug bereit, welche eine durch einen Fahrer betätigte Betätigungsvorrichtung aufweist und bei welcher eine in der Betätigungsvorrichtung vorgesehene Betätigungsbetrag-Erfassungseinheit den Betätigungsbetrag der Betäti­ gungsvorrichtung erfasst und eine Steuer/Regelvorrichtung die gelenkten Räder eines Fahrzeugs mit dem erfassten Wert steuert/regelt, wobei:
die Betätigungsvorrichtung eine erste und eine zweite Betätigungsvorrich­ tung umfasst;
die Steuer/Regelvorrichtung eine Lenkbetrag-Einstelleinheit umfasst, welche einen Lenkbetrag für die gelenkten Räder auf Grundlage des Ergebnisses des ersten erfassten Betätigungsbetrags, welcher sich aus der Betätigung der ersten Betätigungsvorrichtung ergibt, und des zweiten erfassten Betäti­ gungsbetrags, welcher sich aus der Betätigung der zweiten Betätigungsvor­ richtung ergibt, bestimmt; und wobei
eine erste Lenkverstärkung, welche das Verhältnis des Lenkbetrags der gelenkten Räder zum Betätigungsbetrag der ersten Betätigungsvorrichtung ist, und eine zweite Lenkverstärkung, welche ein Verhältnis des Lenkbe­ trags der gelenkten Räder zum Betätigungsbetrag der zweiten Betätigungs­ vorrichtung ist, sich voneinander unterscheiden.

Die so aufgebaute Steuervorrichtung ist in der Lage, den Lenkbetrag pro Betätigungsbetragseinheit der ersten und der zweiten Betätigungsvorrich­ tung zu unterscheiden, indem man die erste und die zweite Lenkradver­ stärkung unterschiedlich einstellt und ebenso die jeweilige erste und zweite Betätigungsvorrichtung zur Einstellung des Lenkradbetrags beitragen lässt. Falls beispielsweise die Verstärkung der zweiten Betätigungsvorrichtung niedriger ist als jene der ersten Betätigungsvorrichtung, ist es möglich, die zweite Betätigungsvorrichtung als ein Feineinstellmittel für die erste Betäti­ gungsvorrichtung zu verwenden, da sie derart eingestellt sein kann, dass der Lenkbetrag pro Betätigungsbetragseinheit der zweiten Betätigungsvor­ richtung geringer ist als jener der ersten Betätigungsvorrichtung. Daher wird sie sowohl die Betriebsleistung eines Fahrzeugs fördern als auch die Lenkradwinkelgenauigkeit verbessern.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine Gesamtansicht, welche den Aufbau einer Steuervorrich­ tung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung zeigt.

Fig. 2(a) eine perspektivische Ansicht, welche die Konfiguration einer ersten Betätigungsvorrichtung zeigt.

Fig. 2(b) eine perspektivische Ansicht, welche die Konfiguration einer zweiten Betätigungsvorrichtung zeigt.

Fig. 2(c) eine perspektivische Ansicht, welche eine weitere Konfigura­ tion einer zweiten Betätigungsvorrichtung zeigt.

Fig. 3 einen Graphen, welcher die Ausgabeeigenschaften eines Lenkmomentsensors zeigt.

Fig. 4 einen Graphen, welcher die Ausgabeeigenschaften eines Lenkbetragssensors der ersten und der zweiten Betätigungs­ vorrichtung zeigt.

Fig. 5 ein Blockdiagramm, welches die in einer Steuervorrichtung für ein Fahrzeug durchgeführte Datenverarbeitung zeigt.

Fig. 1 ist eine Aufbauansicht der Steuervorrichtung gemäß der Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ermöglicht eine Steuervorrichtung 1 eine CBW ("Control By Wire" = Drahtsteuerung) ohne ein Lenkrad, wobei sie eine erste Betätigungsvorrichtung 2 und eine zweite Betätigungsvorrichtung 3 umfasst. Der Betätigungsbetrag der ersten Betätigungsvorrichtung 2 und der Betätigungsbetrag der zweiten Betätigungsvorrichtung 3 werden mit den unterschiedlichen Verstärkungen in einer Steuer/Regelvorrichtung 4 verarbeitet, mit deren Ergebnissen ein Lenkmotor 5 angetrieben wird, um Räder W, W zu lenken.

Das Lenken der gelenkten Räder W, W wird durch Umwandeln der linearen Bewegung einer Zahnstangenachse 7 eines Lenkgetriebes 6 in die Lenkbe­ wegung der gelenkten Räder W, W über Spurstangen 8, 8 ausgeführt. Die lineare Bewegung der Zahnstangenachse 7 wird durch den Lenkmotor 5 und einen Kugelspindelmechanismus 9 anstatt durch einen Zahnstangen- und-Ritzel-Mechanismus des Standes der Technik ausgeführt. Die Position der Zahnstangenachse 7 während der linearen Bewegung wird mit einem Zahnstangenpositionssensor 10 erfasst und an die Steuer/Regelvorrichtung 4 rückgekoppelt. Für den Zahnstangenpositionssensor 10 wird ein allge­ mein als ein Linearcodierer oder ein Potentiometer usw. bekannter Sensor verwendet. Weiterhin ist eine Kombination mehrerer Sensoren möglich. Bezugszeichen 12, welches sich auf eine erste Betätigungsbetrag-Erfas­ sungseinheit bezieht, Bezugszeichen 19, welches sich auf einen Lenkreak­ tionskraftmotor bezieht, und Bezugszeichen 22, welches sich auf eine zweite Betätigungsbetrag-Erfassungseinheit in Fig. 1 bezieht, werden ausführlich später erläutert.

Die erste Betätigungsvorrichtung 2 wird ausführlich beschrieben werden.

Wie in Fig. 2(a) gezeigt ist, umfasst die erste Betätigungsvorrichtung 2 einen von einem Fahrer betätigten ersten Hebel 11, die erste Betätigungs­ betrag-Erfassungseinheit 12 zur Erfassung des Betätigungsbetrags des ersten Hebels 11 und einen Rahmenabschnitt 13 zur Lagerung der ersten Betätigungsbetrag-Erfassungseinheit 12.

Ein Fahrer wird den ersten Hebel 11 betätigen, indem er dessen oberes Ende mit seiner rechten oder seiner linken Hand greift. Das Ende 14a einer Stange 14 ist an dem unteren Teil des ersten Hebels 11 befestigt. Die Stange 14 ist orthogonal zu dem ersten Hebel 11 befestigt und mit Lagern usw. an Wandabschnitten 13a, 13b, 13c und 13d des Rahmenabschnitts 13 gelagert. Es wird eine Betätigung derart gestatten, dass der erste Hebel 11 in einer drehungsartigen Bewegung mit der Stange 14 als einer Achse in der Richtung nach rechts oder nach links geneigt werden kann. In der folgenden Erläuterung wird ein Lenken der gelenkten Räder in der Richtung nach rechts durch Neigen des ersten Hebels 11 nach rechts mit der Stange 14 als einer Achse als Lenken nach rechts bezeichnet. Andererseits wird ein Lenken der gelenkten Räder in der Richtung nach links durch Neigen des ersten Hebels 11 nach links mit der Stange 14 als einer Achse als Lenken nach links bezeichnet.

Ein Lenkmomentsensor 15 und ein Lenkbetragssensor 16, welche in der ersten Betätigungsbetrag-Erfassungseinheit 12 enthalten sind, sind in der Längsrichtung der Stange 14 angeordnet.

Der Lenkmomentsensor 15, welcher aus einem allgemein bekannten Sensor unter Verwendung eines Dehnungsmessers usw. gebildet ist, wird das Ansprechen verbessern, indem er das Drehmoment erfasst, welches dem ersten Hebel 11 dann hinzugefügt wird, wenn die Betätigung gestartet wird oder die Richtung der gelenkten Räder W, W geändert wird. Die Eigen­ schaften der Ausgabe des Lenkmomentsensors 15 sind in Fig. 3 gezeigt. Dann, wenn sich der erste Hebel 11 in der Neutralstellung befindet, wird der Lenkmomentsensor 15 nichts ausgeben. Dann jedoch, wenn der erste Hebel für ein Lenken nach rechts geneigt ist, wird der Lenkmomentsensor 15 einen positiven erfassten Wert TS abgeben. Weiterhin wird der erfasste Wert TS mit der Zunahme des dem ersten Hebel 11 hinzugefügten Mo­ ments zunehmen. Wenn der erste Hebel andererseits für das Lenken nach links aus der Neutralstellung geneigt ist, ist der erfasste Wert TS negativ und nimmt mit der Zunahme des dem ersten Hebel 11 hinzugefügten Moments ab. Der erfasste Wert TS des Lenkmomentsensors 15 wird über einen Kabelbaum (Signalübertragungskabel) zur Steuer/Regelvorrichtung 4 gesendet und für eine FF-Regelung ("Feed-Forward-Control" = Vorwärts­ regelung) verwendet, welche später beschrieben wird.

Der Lenkbetragssensor 16 umfasst ein Potentiometer zur Erfassung des Drehwinkels der Stange 14, welcher aus der Betätigung des ersten Hebels 11 resultiert. Der Lenkbetragssensor 16 gibt den Betätigungsbetrag des ersten Hebels 11 als eine Spannungsausgabe (erfasster Wert RS1) ab. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist eine Bezugsspannung gegeben, wenn sich der erste Hebel 11 in der Neutralstellung befindet. Dann, wenn die Lenkung nach rechts ausgeführt wird, wird der erfasste Wert RS1 nach Maßgabe des Drehbetrags des ersten Hebels 11 zunehmen. Andererseits wird der er­ fasste Wert RS1 dann, wenn die Lenkung nach links ausgeführt wird, nach Maßgabe des Drehbetrags des ersten Hebels 11 abnehmen. Der erfasste Wert RS1 des Lenkbetragssensors 16 wird über den Kabelbaum an die Steuer/Regelvorrichtung 4 gesendet. Mit diesem bestimmt die Steuer/Regel­ vorrichtung 4 den Lenkbetrag der gelenkten Räder W, W als einen Grund­ wert.

Ein anderes Ende der Stange 14 weist eine Riemenscheibe auf, welche mit der Drehachse eines Lenkreaktionskraftmotors 19 über einen Riemen 18 verbunden ist.

Der Lenkreaktionskraftmotor 19 erzeugt eine nach Betrag und Richtung umgekehrte Reaktionskraft (Lenkreaktionskraft) nach Maßgabe der Position und der Richtung des ersten Hebels 11 mit dem Empfang des Signals von der Steuer/Regelvorrichtung 4. Dadurch wird die Betriebsleistung und die Lenkgenauigkeit verbessert. Falls beispielsweise der erste Hebel 11 weiter nach rechts geneigt wird, während die Lenkung nach rechts ausgeführt wird, wird der Lenkreaktionskraftmotor 19 die Lenkreaktionskraft in der der Lenkung nach rechts entgegengesetzten Richtung erzeugen. Je größer der Betätigungsbetrag des ersten Hebels 1 ist, desto größer ist die Lenkreak­ tionskraft, welche der Lenkreaktionskraftmotor 19 erzeugen wird. Dies ermöglicht einem Fahrer, den momentanen Lenkwinkel und seinen Betäti­ gungsbetrag mit der Größe der Reaktionskraft zu erfühlen. Andererseits kann ein Fahrer dann, wenn der erste Hebel 11 betätigt wird, um aus der Lenkung nach rechts zur Neutralstellung zurückgeneigt zu werden, den ersten Hebel 11 zur Neutralstellung sanft zurückneigen, da der Lenkreak­ tionskraftmotor 19 die Lenkreaktionskraft nicht erzeugt. Daher kann ein Fahrer eine optimale Lenkung ausführen, da er in einfacher Weise den momentanen Lenkstatus erkennen kann. Dann, wenn der erste Hebel 11 derart betätigt wird, dass zur Neutralstellung zurückgeneigt wird, kann der Lenkreaktionskraftmotor 19 stattdessen so eingestellt sein, dass er die Rückstellung des ersten Hebels 11 unterstützt.

Zwischen dem ersten Hebel 11 und dem Lenkbetragssensor 16 ist ein Zentriermechanismus 20 vorgesehen, welcher den ersten Hebel 11 darin unterstützt, zur Neutralstellung zurückzukehren. Der Zentriermechanismus 20 umfasst eine Platte 20a, welche an der Stange 14 befestigt ist, sowie Zentrierfedern 20b, 20b, deren Haken an beiden Rändern der Platte 20a befestigt sind, wobei die unteren Haken der Zentrierfedern 20b, 20b an einer Unterseite 13e des Rahmenabschnitts 13 befestigt sind. Daher dehnt sich dann, wenn beispielsweise eine Lenkung nach links ausgeführt wird, diejenige Zentrierfeder 20b, welche in Fig. 2(a) vorne angeordnet ist, wobei sie mit der durch ein Zusammenziehen auf ihre ursprüngliche Länge erzeugten Reaktionskraft den ersten Hebel 11 darin unterstützt, zur Neu­ tralstellung zurückzukehren. Dann, wenn der erste Hebel 11 zur Neutral­ stellung zurückgeneigt wird, wird die Reaktionskraft der Zentrierfeder 20b den ersten Hebel 11 beim Zurückstellen unterstützen.

Die zweite Betätigungsvorrichtung 3 wird ausführlich mit Bezug auf Fig. 2(b) beschrieben werden.

Die zweite Betätigungsvorrichtung 3 ist vorgesehen, um dem Lenken durch die erste Betätigungsvorrichtung 2 eine Feineinstellung zu geben und umfasst einen von einem Fahrer betätigten zweiten Hebel 21, einen zwei­ ten Lenkbetragssensor 22 zur Erfassung des Betätigungsbetrags des zwei­ ten Hebels 21 sowie einen Rahmenabschnitt 23 zur Lagerung des zweiten Lenkbetragssensors 22.

Der zweite Hebel 21 wird von der rechten oder linken Hand gegriffen, wobei sie eine andere Hand als die Hand für den ersten Hebel 11 ist. Unter dem zweiten Hebel 21 ist ein Endabschnitt 24a einer Stange 24 befestigt. Die Stange 24 ist orthogonal zum zweiten Hebel 21 befestigt und mit Lager usw. an Wandabschnitten 23a und 23b eines Rahmenabschnitts 23 gela­ gert. Sie wird eine Betätigung derart gestatten, dass der zweite Hebel 21 in einer drehungsartigen Bewegung mit der Stange 24 als einer Achse in der Richtung nach rechts oder nach links geneigt werden kann. Im Folgenden wird eine Erläuterung gegeben werden, wobei ein Lenken der gelenkten Räder in der Richtung nach rechts durch Neigen des zweiten Hebels 21 nach rechts mit der Stange 24 als einer Achse als das Lenken nach rechts und andererseits ein Lenken der gelenkten Räder in der Richtung nach links durch Neigen des zweiten Hebels 21 nach links mit der Stange 24 als einer Achse als das Lenken nach links bezeichnet wird.

Der zweite Lenkbetragssensor 22 ist genauso aufgebaut wie der erste Lenkbetragssensor 16. Er gibt eine Bezugsspannung ab, wenn sich der zweite Hebel 21 in der Neutralstellung befindet, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Weiterhin wird ein erfasster Wert RS2 wird dann zunehmen, wenn der zweite Hebel 21 weiter für die Lenkung nach rechts geneigt wird, anderer­ seits wird der erfasste Wert RS2 dann abnehmen, wenn eine Lenkung nach links ausgeführt wird. Der erfasste Wert RS2 wird über den Kabelbaum zur Steuer/Regelvorrichtung 4 gesendet und für die Lenkbetrag-Feineinstellung verwendet.

Wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, ist es möglich, eine Betätigungsvorrichtung 3a auszuwählen, bei welcher ein zweiter Hebel 21a derart mit der Stange 24 ausgerichtet ist, dass der Lenkbetrag mit der Drehung des zweiten Hebels 21a gesteuert/geregelt werden kann. In diesem Falle wird die Lenkung nach rechts durch Drehen des zweiten Hebels 21a nach rechts ausgeführt und die Lenkung nach links wird durch Drehen des zweiten Hebels 21a nach links ausgeführt.

Ein Motor, welcher dem Lenkreaktionskraftmotor 19 ähnlich ist, kann für die zweite Betätigungsvorrichtung 3 vorgesehen sein, um dem rechten und dem linken Hebel 11 bzw. 21 ein näherungsweise gleiches Betätigungs­ gefühl zu verleihen, jedoch wird dieser Motortyp für die zweite Betäti­ gungsvorrichtung 3 bevorzugt weggelassen, um einem Fahrer die Aufgaben der ersten und der zweiten Vorrichtung 2 bzw. 3 deutlich zu erkennen zu geben.

In diesem Zusammenhang können die erste und die zweite Betätigungsvor­ richtung 2 bzw. 3 jeweils zur Rechten und zur Linken eines Fahrersitzes angeordnet sein oder beide können vor einem Fahrersitz angeordnet sein.

Die Steuer/Regelvorrichtung 4 wird im Folgenden ausführlich beschrieben werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfasst die Steuer/Regelvorrichtung 4 eine CPU ("Central Processing Unit" = zentrale Verarbeitungseinheit), einen ROM ("Read Only Memory" = Nur-Lesespeicher), einen RAM ("Random Access Memory" = Zugriffsspeicher) und eine ECU ("Electronic Control Unit" = elektronische Steuer/Regeleinheit 4), welche elektrisch an die erste Betäti­ gungsvorrichtung 2, an die zweite Betätigungsvorrichtung 3 und an den Getriebekasten 6 über den Kabelbaum des Signalübertragungskabels ange­ schlossen sind.

Die Steuer/Regelvorrichtung 4 umfasst den zweiten Lenkbetragssensor 22 der zweiten Betätigungsvorrichtung 3, den ersten Lenkbetragssensor 16 der ersten Betätigungsvorrichtung 2, eine Lenksteuer/regeleinheit 31, welche den Lenkmotor 5 des Getriebekastens 6 betreibt, wobei sie die erfassten Werte des ersten Lenkbetragssensors 16 der ersten Betätigungs­ vorrichtung 2 und des Lenkmomentsensors 15 empfängt, sowie eine Lenkreaktionskraft-Steuer/Regeleinheit 32, welche den Lenkreaktionskraft­ motor 19 der ersten Betätigungsvorrichtung 2 steuert/regelt.

Eine Lenksteuer/regeleinheit 31 umfasst eine Verstärkungseinstelleinheit 33, eine Sollzahnstangenposition-Einstelleinheit 34, eine Abweichungs- Berechnungseinheit 35, eine Lenkmotorsteuer/regelsignal-Ausgabeeinheit 36 und eine Lenkmotor-Treiberschaltung 37. Die Verstärkungseinstellein­ heit 33 sendet ein Ausgangssignal MS2, welches ein verstärkungsreduzier­ tes Signal des erfassten Wertes RS2 ist, das von dem zweiten Lenkbetrags­ sensor 22 der zweiten Betätigungsvorrichtung 3 empfangen wird. Die Sollzahnstangenposition-Einstelleinheit 34 bestimmt den Sollwert für die Position der Zahnstangenachse 7 nach Maßgabe des Betätigungsbetrags durch den Fahrer, wobei sie das Ausgangssignal MS2 und den erfassten Wert RS1 des ersten Lenkbetragssensors 16 der ersten Betätigungsvor­ richtung 2 berücksichtigt. Die Abweichungs-Berechnungseinheit 35 be­ rechnet die Abweichung auf Grundlage der Sollzahnstangenposition und der momentanen Zahnstangenposition. Die Lenkmotorsteuer/regelsi­ gnal-Ausgabeeinheit 36 erzeugt ein Ausgangssignal DS (Richtungssignal + PMW-Signal), welches den Lenkmotor 5 nach Maßgabe der Abweichung antreibt. Die Lenkmotor-Treiberschaltung 37 betreibt den Lenkmotor 5 auf Grundlage des Ausgangssignals DS. Die Sollzahnstangenposition-Einstell­ einheit 34 und die Abweichungs-Berechnungseinheit 35 beziehen sich auf eine Lenkbetrag-Einstelleinheit gemäß dem angehängten Anspruch.

Die Verstärkungseinstelleinheit 33 setzt den Lenkbetrag pro Betätigungs­ winkeleinheit der zweiten Betätigungsvorrichtung 3 niedriger als jenen der ersten Betätigungsvorrichtung 2. Sie tut dies, indem sie die Verstärkung des erfassten Wertes RS2 (die zweite Lenkungsverstärkung), welche der Betätigungsbetrag der zweiten Betätigungsvorrichtung 3 ist, verglichen mit der Verstärkung des erfassten Wertes RS1 (der ersten Lenkungsverstär­ kung) der ersten Betätigungsvorrichtung 2 reduziert. Daher setzt die Steu­ er/Regelvorrichtung 4 den Betätigungsbetrag der ersten Betätigungsvor­ richtung 2 als einen Grundwert und führt eine Addition oder Subtraktion des kleinen Ausgangssignals MS2 aus, welches aus dem Betätigungsbetrag der zweiten Betätigungsvorrichtung 3 als ein Kompensationswert resultiert, wobei sie somit eine Sollzahnstangenposition TRS, d. h. einen Lenkbetrag, bestimmt. Daher kann ein Fahrer ein relativ grobes Lenken mit der ersten Betätigungsvorrichtung 2 und eine Feineinstellung mit der zweiten Betäti­ gungsvorrichtung 3 ausführen, was zu einem genauen und stabilen Lenken führt.

Die für die Verstärkungseinstelleinheit 33 gesetzte Verstärkung wird für jeden Fahrzeugtyp bestimmt. Es ist möglich, ein Kennfeld vorzusehen, welches die Veränderung der Verstärkung mit der Geschwindigkeit und dem Lenkbetrag eines Fahrzeugs definiert. Es ist weiterhin möglich, die Verstärkung sich nach Maßgabe des Kennfelds ändern zu lassen.

Die Sollzahnstangenposition-Einstelleinheit 34 setzt den erfassten Wert RS1 und das Ausgangssignal MS2 nach deren Pegeleinstellung zusammen und bestimmt die Sollzahnstangenposition durch Ausführen einer Kennfeld­ abfrage mit dem sich ergebenden Wert als einer Adresse. Die Pegelein­ stellung ist ein Prozess, in welchem die jeweiligen Spannungen des erfass­ ten Werts RS1 und des Ausgangssignals MS2 derart umgewandelt werden, dass sie im Falle der Lenkung nach rechts eine positive Spannung und im Falle der Lenkung nach links eine negative Spannung aufweisen, wobei sie mit einer Vorspannung versehen sind, um die jeweiligen Neutralstellungen der ersten Betätigungsvorrichtung 2 und der zweiten Betätigungsvorrich­ tung 3 als Nullpunkt zu definieren. Bei dieser Art von Prozess wird bei­ spielsweise der sich ergebende Wert ansteigen, wenn sich die erste Betäti­ gungsvorrichtung 2 in dem Zustand einer Lenkung nach rechts und sich die zweite Betätigungsvorrichtung 3 in dem Zustand einer Lenkung nach rechts befindet. Falls die erste Betätigungsvorrichtung 2 den Zustand einer Len­ kung nach rechts hält und die zweite Betätigungsvorrichtung 3 in einen Zustand einer Lenkung nach links geändert wird, wird nachfolgend der sich ergebende Wert abnehmen, um in zuverlässiger Weise die Veränderung des Lenkbetrags zu verfolgen, was somit ein konstantes Einstellen einer korrek­ ten Sollzahnstangenposition ermöglicht.

Die Abweichungs-Berechnungseinheit 35 berechnet die Abweichung zwi­ schen dem Sollzahnstangenpositionssignal TRS und dem Momentane- Zahnstangenpositionssignal PS, welches durch den Zahnstangenpositions­ sensor 10 gemessen wird. Sie bestimmt, dass die Lenkrichtung nach rechts vorliegt, wenn die Abweichung positiv ist, oder nach links vorliegt, wenn sie negativ ist. Dadurch gibt sie für jeden Fall ein Abweichungssignal DRS mit einer geeigneten Polarität und Größe ab.

Die Lenkmotorsteuer/regelsignal-Ausgabeeinheit 36 führt eine P-(Proportio­ nal)-, I-(Integral)- und D-(Differential)-Verarbeitung für das Abweichungs­ signal DRS durch, um ein Steuer/Regelsignal CS zu erzeugen und es mit einem weiter unten beschriebenen Steuer/Regelsignal FCS zusammenzufüh­ ren. Ferner sendet sie das Ausgangssignal DS (Richtungssignal + PWM- Signal), das die Polarität und die Größe des resultierenden Werts repräsen­ tiert, zu einer Lenkmotor-Treiberschaltung 37. Die Lenkmotorsteuer/regel­ signal-Ausgabeeinheit 36 verbessert mit der zuvor genannten PID-Funktion die Nachführungsleistung für die Bewegung der Zahnstangenachse 7 bezüglich der Sollzahnstangenposition.

Die Lenkungssteuer/regeleinheit 31 weist eine FF-Regeleinheit 38 auf, welche das Steuer/Regelsignal FCS an die Lenkmotorsteuer/regelsignal- Ausgabeeinheit 36 auf Grundlage des erfassten Wertes TS des Lenkmo­ mentsensors 15 der ersten Betätigungsvorrichtung 2 abgibt, um eine FF- Regelung auszuführen. Dadurch wird das anfängliche Ansprechen der Lenkung verbessert. In einem Fall, etwa einer Anfangsbetätigung, bei welchem der Betätigungsbetrag des ersten Hebels 11 nicht groß ist, das diesem hinzugefügte Drehmoment jedoch groß ist, ist es somit möglich, das Ansprechen der Lenkung zu verbessern, da die Zahnstangenachse 7 vor der nachfolgenden Erhöhung des Betätigungsbetrags des ersten Hebels 11 bewegt werden kann. Das Steuer/Regelsignal FCS wird mit dem Kenn­ feld des erfassten Drehmomentwerts TS und dem Antriebsbetrag des Lenkmotors 5 in der FF-Regeleinheit 38 bestimmt.

Die Lenkreaktionskraft-Steuer/Regeleinheit 32 umfasst eine Solllenkreak­ tionskraft-Einstelleinheit 39, eine Lenkreaktionskraftmotor-Steuer/Regel­ signal-Ausgabeeinheit 40 und eine Lenkreaktionskraftmotor-Treiberschal­ tung 41. Die Solllenkreaktionskraft-Einstelleinheit 39 bestimmt die Soll­ reaktionskraft, welche dem ersten Hebel 11 auf Grundlage des erfassten Wertes RS1 des ersten Lenkbetragssensors 16 der ersten Betätigungsvor­ richtung 2 und des Abweichungssignals DRS der Abweichungs-Berech­ nungseinheit 35 hinzugefügt werden soll. Die Lenkreaktionskraftmotor- Steuer/Regelsignal-Ausgabeeinheit 40 sammelt das von der Solllenkreak­ tionskraft-Einstelleinheit 39 gesendete Sollreaktionskraftsignal TMS und gibt ein Steuer/Regelsignal MCS zum Antrieb des Lenkreaktionskraftmotors 19 ab. Die Lenkreaktionskraftmotor-Treiberschaltung 41 ist aus einer elektrischen Schaltung zum Betrieb des Lenkreaktionskraftmotors 19 auf Grundlage des Steuer/Regelsignals MCS gebildet.

Die Solllenkreaktionskraft-Einstelleinheit 39 entscheidet auf Grundlage des erfassten Wertes RS1 des ersten Lenkbetragssensors 16, in welche Rich­ tung relativ zur Neutralstellung, nach rechts oder nach links, der erste Hebel 11 momentan positioniert ist. Sie trifft ebenso eine Entscheidung über die Lenkrichtung und den Lenkbetrag auf Grundlage des Abwei­ chungssignals DRS. Dadurch bestimmt sie die Richtung und den Betrag der vom Lenkreaktionskraftmotor 19 zu erzeugenden Lenkreaktionskraft.

Ein Lenken eines Fahrzeugs, an welchem die Antriebs-Steuer/Regelvor­ richtung 4 montiert ist, wird nun ausführlich beschrieben werden.

Wenn ein Fahrer den ersten Hebel 11 aus der Neutralposition zum Lenken nach rechts betätigt, wird in der Anfangsphase der Betätigung das dem ersten Hebel 11 hinzugefügte Moment groß sein, obwohl der Betätigungs­ betrag des ersten Hebels 11 klein ist. Die FF-Regeleinheit 38 der Lenk- Steuer/Regeleinheit 31 bestimmt das Steuer/Regelsignal FCS für die Lenk­ motor-Steuer/Regelsignal-Ausgabeeinheit 36, wobei sie das Drehmoment­ kennfeld mit dem erfassten Drehmomentwert TS als eine Adresse abfragt, da der Lenkmomentsensor 15 einen erfassten Momentenwert TS abgibt (positive Ausgabe). Die Zahnstangenachse 7 beginnt die lineare Bewegung und beginnt, sich nach Maßgabe des Steuer/Regelsignals FCS vor der nachfolgenden Hauptbetätigung des ersten Hebels 11 nach links zu bewe­ gen.

Die Steuer/Regelvorrichtung 4 setzt die Sollzahnstangenposition auf Grund­ lage des Betätigungsbetrags des ersten Hebels 11 und berechnet die Ab­ weichung zwischen der Sollzahnstangenposition und der momentanen Zahnstangenposition. Der Lenkmotor 5 treibt die Zahnstangenachse nach Maßgabe der Abweichung nach links an. Andererseits bestimmt die Lenk­ reaktionskraft-Steuer/Regeleinheit 32 die dem ersten Hebel 11 hinzuzufü­ gende Lenkreaktionskraft und treibt den Lenkreaktionskraftmotor 19 an, wobei sie an den ersten Hebel 11 die Lenkreaktionskraft nach links abgibt.

Falls der erste Hebel 11 weiter nach rechts betätigt wird, wird der Lenkbe­ trag nach rechts zunehmen, ebenso wie die Zunahme der Lenkreaktions­ kraft nach links. Falls andererseits der erste Hebel 11 nach links betätigt wird, wird die Lenkreaktionskraft verschwinden, ebenso wie die Abnahme des Lenkbetrags.

Dann, wenn der zweite Hebel 21 nach rechts betätigt wird, während der erste Hebel 11 nach rechts betätigt wird, also in der gleichen Richtung wie der erste Hebel 11, wird der Lenkbetrag nach rechts zunehmen, da die Sollzahnstangenposition um das Ausgangssignal MS2 zunimmt, welches durch Verringern der Verstärkung des erfassten Werts RS2 des Betäti­ gungsbetrags des zweiten Hebels 21 erzeugt wird. Wenn andererseits der zweite Hebel 21 nach links betätigt wird, werden sich die gelenkten Räder W, W dementsprechend zur Neutralstellung hin zurückstellen, da die Soll­ zahnstangenposition um das Ausgangssignal MS2 abnehmen wird, welches durch Verringern der Verstärkung des erfassten Wertes RS2 erzeugt wird.

Als Nächstes wird der Fall erläutert, dass ein Fahrer den ersten Hebel 11 ausgehend von der Neutralstellung nach links betätigt.

Die FF-Regeleinheit 38 der Lenk-Steuer/Regeleinheit 31 bestimmt das Steuer/Regelsignal FCS für die Lenkmotorsteuer/regelsignal-Ausgabeeinheit 36 durch Abfragen des Drehmomentkennfelds mit der Momentenausgabe TS als eine Adresse, da der Lenkmomentsensor 15 der ersten Betätigungs­ vorrichtung 2 die Ausgabe TS (in diesem Falle ein negativer Wert) in der Anfangsphase der Betätigung wie bei der Betätigung nach rechts abgibt. Die Zahnstangenachse 7 beginnt die Linearbewegung und beginnt, sich auf Grundlage des Steuer/Regelsignals FCS vor der nachfolgenden Hauptbetäti­ gung des ersten Hebels 11 nach rechts zu bewegen.

Die Steuer/Regelvorrichtung 4 setzt die Sollzahnstangenposition auf Grund­ lage des Betätigungsbetrags des ersten Hebels 11 und berechnet die Ab­ weichung der momentanen Zahnstangenposition PS relativ zur Sollzahn­ stangenposition. Der Lenkmotor 5 arbeitet nach Maßgabe der Abweichung und bewegt die Zahnstangenachse 7 nach rechts. Andererseits bestimmt die Lenkreaktionskraft-Steuer/Regeleinheit 32 der Steuer/Regelvorrichtung 4 die dem ersten Hebel 11 hinzuzufügende Lenkreaktionskraft und treibt den Lenkreaktionskraftmotor 19 an, wobei er an den ersten Hebel eine Lenkreaktionskraft nach rechts abgibt.

Falls der erste Hebel 11 weiter nach links betätigt wird, wird der Lenkbe­ trag nach links zunehmen. Ebenso nimmt die Lenkreaktionskraft nach rechts zu. Wenn andererseits der erste Hebel 11 nach rechts betätigt wird, wird die Lenkreaktionskraft verschwinden. Ebenso wird der Lenkbetrag verringert.

Wenn der zweite Hebel 21 nach links betätigt wird, während der erste Hebel 11 nach links betätigt wird, also in der gleichen Richtung wie der erste Hebel 11, wird der Lenkbetrag nach links zunehmen, da die Sollzahn­ stangenposition um das Ausgangssignal MS2 abnimmt, welches durch Verringern der Verstärkung des erfassten Wertes RS2 des Betätigungs­ betrags des zweiten Hebels 21 erzeugt wird. Wenn andererseits der zweite Hebel 21 nach rechts betätigt wird, werden sich die gelenkten Räder W, W dementsprechend zur Neutralstellung hin zurückstellen, da die Sollzahn­ stangenposition um das Ausgangssignal MS2 zunehmen wird, welches durch Verringern der Verstärkung des erfassten Wertes RS2 erzeugt wird.

Ein Lenken, wie es zuvor beschrieben wurde, bei welchem die Kombination aus dem ersten und dem zweiten Hebel 11 bzw. 21 verwendet wird, und der zweite Hebel 21 als ein Feineinstellmittel für den ersten Hebel 11 verwendet wird, indem die Verstärkung des zweiten Hebels 21 niedriger als die des ersten Hebels 21 gesetzt wird, wird die Betätigbarkeit und Lenk­ genauigkeit verbessern.

Es wird nun aus der vorangehenden Beschreibung verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die besondere dargestellte und oben diskutierte Ausführungsform begrenzt ist, sondern in verschiedenen modifi­ zierten Formen ausgeführt sein kann. Beispielsweise können als das Ver­ fahren einer Unterscheidung der ersten und der zweiten Lenkverstärkung die unterschiedlichen Verstärkungen für den erfassten Wert RS1 des ersten Lenkbetragssensors 16 definiert sein, welcher aus dem Betätigungsbetrag des ersten Hebels 11 resultiert, und für den erfassten Wert RS2 des zwei­ ten Lenkbetragssensors 22 definiert sein, welcher aus dem Betätigungs­ betrag des zweiten Hebels 21 resultiert. Auch die FF-Regelung mit dem Lenkmoment ist nicht notwendigerweise erforderlich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Bedienbarkeit und Sicherheit einer Fahrzeugführung zu verbessern, indem eine Feinkorrektur des Lenkbetrags mit einer einfachen Vorrichtung ermöglicht wird. Die Vorrichtung verwendet die erste und die zweite Betätigungsvorrichtung, für welche die Lenkverstärkungen zum Zwecke der Verbesserung unterschied­ lich sind.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, welche eine durch einen Fahrer betätigte Betätigungsvorrichtung (2, 3) aufweist und bei welcher eine in der Betätigungsvorrichtung (2, 3) vorgesehene Betätigungs­ betrag-Erfassungseinheit (12, 22) den Betätigungsbetrag der Betä­ tigungsvorrichtung (2, 3) erfasst und eine Steuer/Regelvorrichtung (4) die gelenkten Räder (W) eines Fahrzeugs mit dem erfassten Wert steuert/regelt, wobei:
die Betätigungsvorrichtung (2, 3) eine erste (2) und eine zweite Betätigungsvorrichtung (3) umfasst;
die Steuer/Regelvorrichtung (4) eine Lenkbetrag-Einstellein­ heit (34, 35) umfasst, welche einen Lenkbetrag für die gelenkten Räder (W) auf Grundlage des Ergebnisses des ersten erfassten Betätigungsbetrags (RS1), welcher sich aus der Betätigung der ersten Betätigungsvorrichtung (2) ergibt, und des zweiten erfass­ ten Betätigungsbetrags (RS2), welcher sich aus der Betätigung der zweiten Betätigungsvorrichtung (3) ergibt, bestimmt; und wobei
eine erste Lenkverstärkung, welche das Verhältnis des Lenk­ betrags der gelenkten Räder (W) zum Betätigungsbetrag (RS1) der ersten Betätigungsvorrichtung (2) ist, und eine zweite Lenkver­ stärkung, welche das Verhältnis des Lenkbetrags der gelenkten Räder (W) zum Betätigungsbetrag (RS2) der zweiten Betätigungs­ vorrichtung (3) ist, sich voneinander unterscheiden.

2. Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: ein entlang der Zahnstangenachse (7) vorgesehener Linear­ codierer oder ein Potentiometer oder eine Kombination von mehre­ ren Sensoren als ein Sensor (10) zur Erfassung der Zahnstangen­ position verwendet wird, welche zu der Steuer/Regelvorrichtung (4) rückgekoppelt wird.

3. Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: ein Dehnungsmesser als ein Sensor (15) zur Erfassung des Lenkmoments verwendet wird, welches der Steuer/Regelvorrich­ tung (4) zugeführt wird.

4. Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: ein Kennfeld vorgesehen ist, welches die Veränderung der Verstärkung mit der Geschwindigkeit und dem Lenkbetrag eines Fahrzeugs definiert, und wobei sich die erste und die zweite Lenk­ verstärkung gemäß dem Kennfeld ändern.

5. Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, welche eine durch einen Fahrer betätigte Betätigungsvorrichtung (2, 3) aufweist und bei welcher eine in der Betätigungsvorrichtung (2, 3) vorgesehene Betätigungs­ betrag-Erfassungseinheit (12, 22) den Betätigungsbetrag der Betä­ tigungsvorrichtung (2, 3) erfasst und eine Steuer/Regelvorrichtung (4) die gelenkten Räder (W) eines Fahrzeugs mit dem erfassten Wert steuert/regelt, wobei:
die Betätigungsvorrichtung (2, 3) eine erste (2) und eine zweite Betätigungsvorrichtung (3) umfasst;
die Steuer/Regelvorrichtung (4) eine Lenkbetrag-Einstellein­ heit (34, 35) umfasst, welche einen Lenkbetrag für die gelenkten Räder (W) auf Grundlage des Ergebnisses des ersten erfassten Betätigungsbetrags (RS1), welcher sich aus der Betätigung der ersten Betätigungsvorrichtung (2) ergibt, und des zweiten erfass­ ten Betätigungsbetrags (RS2), welcher sich aus der Betätigung der zweiten Betätigungsvorrichtung (3) ergibt, bestimmt;
eine erste Lenkverstärkung, welche das Verhältnis des Lenk­ betrags der gelenkten Räder (W) zum Betätigungsbetrag (RS1) der ersten Betätigungsvorrichtung (2) ist, und eine zweite Lenkver­ stärkung, welche das Verhältnis des Lenkbetrags der gelenkten Räder (W) zum Betätigungsbetrag (RS2) der zweiten Betätigungs­ vorrichtung (3) ist, sich voneinander unterscheiden; und wobei
in der Steuer/Regelvorrichtung (4) eine Vorwärtsregelungs­ einheit (38) vorgesehen ist, welche eine Vorwärtsregelung auf Grundlage des erfassten Wertes (TS) des Lenkmomentsensors (15) der ersten Betätigungsvorrichtung (2) ausführt, um das anfängliche Ansprechen der Lenkung zu verbessern.