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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für einen
beweglichen Körper,
wie etwa ein Fahrzeug, und insbesondere eine Lenkvorrichtung, welche
eine Reaktionskraftsteuer-/regelvorrichtung enthält.
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Als
Lenkvorrichtung für
ein Fahrzeug ist eine elektrische Servolenkvorrichtung bekannt.
In einer elektrischen Servolenkvorrichtung sind eine mit einem Lenkrad
verbundene Lenkwelle und ein Schwenkmechanismus zum Schwenken lenkbarer Räder mechanisch
verbunden und ein Elektromotor zum Unterstützen einer Lenkkraft ist dem
Schwenkmechanismus zugeordnet. Im Allgemeinen wird eine Ansteuerungsdrehmomentanweisung
(Ansteuerungsstrom) für
den Elektromotor derart gesteuert/geregelt, dass eine Unterstützungslenkkraft
vergrößert wird,
wenn das auf die Lenkwelle ausgeübte Lenkbetätigungsdrehmoment
zunimmt.
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Als
eine solche elektrische Servolenkvorrichtung ist ferner ein Lenksystem
bekannt, in welchem zur Einschränkung
unnormaler Bewegungen des Fahrzeugs aufgrund von Störungen (z.B.
Seitenwind) eine Fahrzeugbewegung (z.B. eine Gierrate) durch Erfassungsmittel
erfasst wird, ein Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert zum Ausgleichen
der Fahrzeugbewegung berechnet wird, eine Ansteuerungsdrehmomentanweisung
durch Subtrahieren des Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwerts von
einer Ansteuerungsdrehmomentbasisanweisung, welche in Abhängigkeit
von dem Lenkbetätigungsdrehmoment
gesetzt ist, berechnet wird und der Elektromotor nach Maßgabe der
Ansteuerungsdrehmomentanweisung gesteuert/geregelt wird (siehe beispielsweise veröffentlichtes
japanisches Patent Nummer 3229074).
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In
einem zugehörigen
Fachgebiet wird allgemein dann, wenn eine Gierrate zur Anzeige einer Fahrzeuggeschwindigkeit
verwendet wird, ein Steuer-/Regelbetrieb derart ausgeführt, dass
der Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert vergrößert wird, wenn die Gierrate
zunimmt. Mit anderen Worten wird das Ansteuerungsdrehmoment des
Elektromotors derart gesteuert/geregelt, dass die Unterstützungslenkkraft
durch den Elektromotor verringert wird, wenn die Gierrate zunimmt.
Dementsprechend kann der Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert als
eine Reaktionskraft bezüglich
der Unterstützungslenkkraft angesehen
werden.
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In
dem nach der obigen Erläuterung
aufgebauten Lenksystem wird selbst während beispielsweise eines
normalen Lenkzustands, in welchem eine Gierrate auftritt, der Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert
erzeugt, so dass die Gierrate reduziert wird, das heißt, so dass
das Fahrzeug zu einem Geradeaus-Zustand hin gesteuert/geregelt wird,
und die Unterstützungslenkkraft
wird somit reduziert.
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Wenn
dementsprechend die Reaktionskraft in Abhängigkeit von der Gierrate gesteuert/geregelt wird,
so wird die Lenkstabilität
verbessert und auch das Lenkbetätigungsgefühl wird
verbessert.
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Als
weiteres Steuer-/Regelsystem zur Unterdrückung einer unregelmäßigen Bewegung
des Fahrzeugs aufgrund von Störungen
(z.B. Seitenwind) ist ferner ein anderes Lenksystem bekannt, in
welchem eine Standardgierrate auf Grundlage eines Lenkwinkels und
einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, eine tatsächliche
Gierrate durch einen Gierratenssensor erfasst wird, ein Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert
berechnet wird, welcher benötigt
wird, um eine Abweichung (hier im Folgenden als Gierratenabweichung
bezeichnet) zwischen der Standardgierrate und der tatsächlichen
Gierrate auf Null zu reduzieren, eine Ansteuerungsdrehmomentanweisung
durch Subtrahieren des Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwerts von
einer Ansteuerungsdreh momentbasisanweisung, welche in Abhängigkeit
von dem Lenkbetätigungsdrehmoment
gesetzt ist, berechnet wird und der Elektromotor nach Maßgabe der
Ansteuerungsdrehmomentanweisung gesteuert/geregelt wird (siehe zum
Beispiel veröffentlichtes
japanisches Patent Nummer 3110892). Da in dem vorstehenden Fall
die Unterstützungslenkkraft reduziert
wird, wenn der auf Grundlage der Gierratenabweichung berechnete
Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert zunimmt, kann der Ansteuerungsdrehmomentkorrekturwert
als eine Reaktionskraft bezüglich
der Unterstützungslenkkraft
angesehen werden.
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Da
durch einen solchen Reaktionskraftsteuer-/regelbetrieb in Abhängigkeit
von der Gierratenabweichung der Grad an Untersteuerung beschränkt werden
kann und eine Übersteuerung
verhindert werden kann, kann die Fahrzeugstabilität verbessert werden.
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Wenn
die Reaktionskraft in Abhängigkeit
von der Gierrate gesteuert/geregelt wird, so kann jedoch trotz der
möglichen
Verbesserung des Lenkbetätigungsgefühls die
Fahrzeugstabilität
(das heißt
die Beschränkung
des Untersteuerungsausmaß und
die Verhinderung einer Übersteuerung)
nicht ausreichend verbessert werden, wenn die Gierrate unerwartet
hoch oder niedrig ist (das heißt
die Gierratenabweichung groß ist).
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Wenn
andererseits die Reaktionskraft in Abhängigkeit von der Gierratenabweichung
gesteuert/geregelt wird, so ist es trotz der Möglichkeit, dass die Fahrzeugstabilität bei hoher
Gierratenabweichung verbessert werden kann, möglich, dass das Lenkbetätigungsgefühl verschlechtert
wird, wenn ein solcher Steuer-/Regelbetrieb bei geringer Gierrate ausgeführt wird.
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In
Anbetracht der oben geschilderten Umstände ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung bereitzustellen, mit
welcher die Verbesserungen des Lenkbetätigungsgefühls und der Fahrzeugstabilität gleichzeitig
erreicht werden können.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen,
stellt die vorliegende Erfindung eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug
bereit, umfassend: eine Lenkwinkelerfassungseinheit zum Erfassen
eines Lenkwinkels; eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit zum
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; eine Gierratenerfassungseinheit
zum Erfassen einer tatsächlichen
Gierrate des Fahrzeugs; eine Steuer-/Regeleinheit für Gierraten-basierte
Reaktionskraft zum Steuern/Regeln einer Lenkreaktionskraft in Abhängigkeit
von der durch die Gierratenerfassungseinheit erfassten tatsächlichen
Gierrate sowie eine Steuer-/Regeleinheit für Gierratenabweichungs-basierte Reaktionskraft
zum Bestimmen einer Standardgierrate in Abhängigkeit von wenigstens dem
Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit, zum Berechnen einer
Gierratenabweichung zwischen der Standardgierrate und der tatsächlichen
Gierrate und zum Steuern/Regeln der Lenkreaktionskraft in Abhängigkeit
von der Gierratenabweichung sowie eine Hauptsteuer-/regeleinheit,
um einen Steuer-/Regelbetrieb derart auszuführen, dass ein Beitragsmaß der Steuer-/Regeleinheit
für Gierraten-basierte
Reaktionskraft reduziert wird und ein Beitragsmaß der Steuer-/Regeleinheit
für Gierratenabweichungs-basierte Reaktionskraft
erhöht
wird, wenn die Gierratenabweichung zunimmt.
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Gemäß der oben
beschriebenen Konstruktion wird die Reaktionskraft ungeachtet der
Größe der Gierrate
hauptsächlich
durch die Steuer-/Regeleinheit für
Gierraten-basierte Reaktionskraft gesteuert/geregelt, wenn die Gierratenabweichung
zwischen der Standardgierrate und der tatsächlichen Gierrate relativ gering
ist, und wird die Reaktionskraft hauptsächlich durch die Steuer-/Regeleinheit
für Gierratenabweichungsbasierte
Reaktionskraft gesteuert/geregelt, wenn die Gierratenabweichung
relativ groß ist.
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In
der obigen Lenkvorrichtung kann das Beitragsmaß der Steuer-/ Regeleinheit
für Gierraten-basierte
Reaktionskraft verändert
werden, indem eine Gierratensteuer/-regelverstärkung, durch welche wenigstens
ein Anteil der Lenkreaktionskraft bestimmt wird, in Abhängigkeit
von der Gierratenabweichung verändert
wird, und das Beitragsmaß der
Steuer-/Regeleinheit für
Gierratenabweichungs-basierte Reaktionskraft kann verändert werden,
indem eine Gierratenabweichungssteuer/-regelverstärkung, durch welche wenigstens
ein Anteil der Lenkreaktionskraft bestimmt wird, in Abhängigkeit
von der Gierratenabweichung verändert
wird.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Reaktionskraft hauptsächlich durch die Steuer-/Regeleinheit
für Gierraten-basierte
Reaktionskraft gesteuert/geregelt wird, wenn die Gierratenabweichung relativ
gering ist, ergibt sich eine hervorragende Lenkstabilität und das
Lenkbetätigungsgefühl kann verbessert
werden. Da andererseits die Reaktionskraft hauptsächlich durch
die Steuer-/Regeleinheit für Gierratenabweichungs-basierte
Reaktionskraft gesteuert/geregelt wird, wenn die Gierratenabweichung relativ
groß ist,
kann das Untersteuerungsausmaß beschränkt und
ein Übersteuern
verhindert werden und die Fahrzeugstabilität kann somit verbessert werden.
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Eine
Ausführungsform
der Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.
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1 ist
eine Strukturdarstellung einer elektrischen Servolenkvorrichtung
als Ausführungsform einer
Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine Blockdarstellung, welche einen Stromsteuer/-regelaufbau beziehungsweise Schaltplan
für einen
Elektromotor einer elektrischen Servosteuer/-regelvorrichtung zeigt.
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In
der folgenden Ausführungsform
wird ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher in einer elektrischen
Servolenkvorrichtung eingesetzt wird, erläutert.
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Zunächst wird
unter Bezugnahme auf 1 der Aufbau der elektrischen
Servolenkvorrichtung erläutert.
Die elektrische Servolenkvorrichtung enthält einen Manuelllenkkraft-Erzeugungsmechanismus 1. Der
Manuelllenkkraft-Erzeugungsmechanismus 1 enthält ein Lenkrad 3 (Betätigungseinheit)
und eine Lenkwelle 4, welche integral beziehungsweise fest mit
dem Lenkrad 3 verbunden ist und mit einem Ritze) 6 eines
Zahnstangenmechanismus über
eine eine Gelenkkupplung aufweisende Verbindungswelle verbunden
ist. Das Ritze) 6 steht mit einer Zahnstange 7a einer
Zahnstangenwelle 7 in Eingriff, welche sich in Breitenrichtung
des Fahrzeugs hin- und herbewegen kann. Vorderräder 9 sind als lenkbare
Räder jeweils
mit den Enden der Zahnstangenwelle 7 über Zugstangen 8 verbunden.
Wenn das Lenkrad 3 betätigt
wird, so ist durch diese Konstruktion ein normaler Zahnstangenlenkbetrieb
möglich,
wodurch die Vorderräder
gelenkt werden und das Fahrzeug kann gesteuert beziehungsweise gelenkt
werden. Die Zahnstangenwelle 7 und die Zugstangen 8 bilden
einen Lenkmechanismus.
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Ferner
ist an der Achse der Lenkwelle 7 ein Elektromotor 10 zum
Ausüben
einer Unterstützungslenkkraft
zum Unterstützen
der durch den Manuelllenkkraft-Erzeugungsmechanismus 1 erzeugten Lenkkraft
vorgesehen. Die durch den Elektromotor 10 bereitgestellte
Unterstützungslenkkraft
wird über einen
Kugelgewindemechanismus 12, welcher in im Wesentlichen
paralleler Lage zur Zahnstangenwelle 7 vorgesehen ist,
in eine Verschiebungswirkung umgewandelt und auf die Zahnstangenwelle 7 ausgeübt. Um dies
zu erreichen, ist ein antreibendes Schrägzahnrad 11 mit dem
Rotor des Elektromotors 10 integral beziehungsweise fest
verbunden, ein mit dem antreibenden Schrägzahnrad 11 kämmendes angetriebenes
Schrägzahnrad 13 ist
an einem Ende der Gewindewelle 12a des Kugelgewindemechanismus 12 vorgesehen
und eine Mutter 14 des Kugelgewindemechanismus 12 ist
an der Zahnradwelle 7 befestigt.
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Ein
Lenkwinkelsensor 15 (Lenkwinkelerfassungseinheit) zum Erfassen
eines Lenkwinkels der Lenkwelle 4 ist an der Lenkwelle 4 vorgesehen
und ein Lenkbetätigungsdrehmomentsensor 16 (eine Lenkbetätigungsdrehmomenterfassungseinheit)
zum Erfassen eines auf des Ritzel 6 wirkenden Lenkbetätigungsdrehmoments
ist in einem nicht gezeigten Lenkgetriebegehäuse vorgesehen, in welchem
der Zahnstangenmechanismus 6 und 7a untergebracht ist.
Der Lenkwinkelsensor 15 sendet dem erfassten Lenkwinkel
entsprechende elektrische Signale an eine Lenksteuer/-regeleinheit 20 (ECU-elektronische Steuer-/Regeleinheit
(eine Hauptsteuer/-regeleinheit)) und der Lenkbetätigungsdrehmomentsensor 16 sendet
dem erfassten Lenkbetätigungsdrehmoment
entsprechende elektrische Signale an die Lenksteuer/-regeleinheit 20.
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Ferner
sind ein Gierratensensor 18 (eine Gierratenerfassungseinheit)
zum Erfassen einer Gierrate (Fahrzeugbewegung) des Fahrzeugs und ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit
an geeigneten Orten der Fahrzeugkarosserie angebracht. Der Gierratensensor 18 sendet
der erfassten Gierrate entsprechende elektrische Signale an die
ECU 20 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 sendet
der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende elektrische
Signale an die ECU 20.
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Die
ECU 20 bestimmt einen an den Elektromotor 10 anzulegenden
elektrischen Sollstrom auf Grundlage von Steuer-/Regelsignalen,
welche durch Verarbeitung von Eingabesignalen von den Sensoren 15, 16, 18 und 19 erhalten
werden, und steuert/regelt das Ausgabedrehmoment des Elektromotors 10,
indem sie dem Elektromotor 10 über eine Ansteuerungsschaltung 21 den
elektrischen Sollstrom zuführt,
um so die Unterstützungslenkkraft
während eines
Lenkbetriebs zu steuern/zu regeln.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf die in 2 gezeigte
Steuer-/Regelblockdarstellung ein elektrischer Stromsteuer-/regelbetrieb
erläutert,
welcher auf den Elektromotor 10 in dieser Ausführungsform
wirkt.
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Die
ECU 20 enthält
einen Basisstrom-Berechnungsabschnitt 31, einen Trägheitskorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 32,
einen Dämpfungskorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 33 sowie
einen Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34.
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Der
Basisstrom- Berechnungsabschnitt 31 bestimmt einen Basisstrom,
welcher von dem Lenkbetätigungsdrehmoment
und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, und zwar auf Grundlage
der Ausgangssignale von dem Lenkbetätigungsdrehmomentsensor 16 und
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 sowie durch Bezugnahme
auf eine Basisstromtabelle (nicht gezeigt). In der Basisstromtabelle
ist der Basisstrom so gesetzt, dass er ansteigt, wenn das Lenkbetätigungsdrehmoment
ansteigt, und dass er abnimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
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Der
Trägheitskorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 32 bestimmt
einen Trägheitskorrekturstrom,
welcher von einem Zeitdifferentialwert des Lenkbetätigungsdrehmoments
und der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, und zwar auf Grundlage
eines Differentialwerts (d.h. eines Zeitdifferentialwerts des Lenkbetätigungsdrehmoments),
welcher durch Anwendung einer Zeitdifferentiation des Ausgangssignals
von dem Lenkbetätigungsdrehmomentsensor 16 erhalten
wird, sowie auf Grundlage der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 erfassten
Fahrzeuggeschwindigkeit und ferner durch Bezugnahme auf eine Trägheitskorrekturstromtabelle
(nicht gezeigt). Der Trägheitskorrekturstrom
ist eine elektrischer Strom, welcher an den Elektromotor 10 angelegt
werden soll, um ein Trägheitsmoment
aufgrund des Elektromotor 10 und des Lenksystems zu kompensieren.
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Der
Dämpfungskorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 33 berechnet
den Dämpfungskorrekturstrom,
welcher von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit
abhängt,
und zwar auf Grundlage eines Differentialwerts (das heißt der Lenkwinkelgeschwindigkeit),
welcher durch Anwendung einer Zeitdifferentation des Ausgangssignals
von dem Lenkwinkelsensor 15 erhalten wird, sowie der durch
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit
und ferner durch Bezugnahme auf eine Dämpfungskorrekturstromtabelle
(nicht gezeigt). In der Dämpfungskorrekturstromtabelle
dieser Ausführungsform
ist der Dämpfungskorrekturstrom
so gesetzt, dass er zunimmt, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit
zunimmt.
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Der
Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 berechnet
einen Reaktionskraftkorrekturstrom Ir auf Grundlage der Gierrate
und der Gierratenabweichung. Der Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 wird
separat nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Die
ECU 20 berechnet einen Sollstrom, indem sie den durch den
Trägheitskorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 32 berechneten
Trägheitskorrekturstrom
zu dem durch den Basisstrom-Berechnungsabschnitt 31 berechneten
Basisstrom addiert, davon den durch den Dämpfungskorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 33 berechneten
Dämpfungskorrekturstrom
subtrahiert und ferner davon den durch den Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 berechneten
Reaktionskraftkorrekturstrom Ir subtrahiert. Der Sollstrom wird
einer Ansteuerungsschaltung 50 eingegeben, die Ansteuerungsschaltung 50 führt einen
Steuer-/Regelbetrieb derart aus, dass durch den Elektromotor 10 fließender elektrischer
Strom gleich dem Sollstrom ist, so dass das Ausgangsdrehmoment des
Elektromotors 10 gesteuer/geregelt wird, und somit wird
die Unterstützungslenkkraft
gesteuer/geregelt.
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Dementsprechend
kann in der elektrischen Servolenkvorrichtung dieser Ausführungsform
der durch den Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 eingestellte
Reaktionskraftkorrekturstrom Ir als eine Reaktionskraft (das heißt eine Lenkreaktionskraft)
bezüglich
der Unterstützungslenkkraft
angesehen werden.
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Als
nächstes
wird nachfolgend der Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 im Detail
erläutert.
Der Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 enthält einen
Berechnungsabschnitt 35 für Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
(eine Steuer-/Regeleinheit für
Gierraten-basierte Reaktionskraft) sowie einen Berechnungsabschnitt 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom (eine Steuer-/Regeleinheit für Giergeschwindigkeitsabweichungs-basierte
Reaktionskraft).
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Der
Berechnungsabschnitt 35 für Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
berechnet einen Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
Ir1 auf Grundlage des Ausgangssignals von dem Gierratensensor 18 und
durch Bezugnahme auf eine Tabelle für Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
(nicht gezeigt). In der Tabelle für Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
ist der Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom Ir1 so
gesetzt, dass er zunimmt (mit anderen Worten, so dass die Lenkreaktionskraft
zunimmt), wenn die Gierrate zunimmt.
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In
dem Berechnungsabschnitt 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom berechnet zuerst ein Standardgierraten-Berechnungsabschnitt 37 eine
Standardgierrate, welche von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel
abhängt,
und zwar auf Grundlage der Ausgangssignale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 und
dem Lenkwinkelsensor 15 sowie durch Bezugnahme auf eine
Standardgierratentabelle (nicht gezeigt), und gibt die Standardgierrate
als ein Standardgierratensignal aus. Da die Gierrate des Fahrzeugs
auf Grundlage wenigstens der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels
geschätzt
werden kann, kann die Gierrate in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit
und von dem Lenkwinkel basierend auf Experimenten oder Simulationen
im Vorfeld gesetzt werden. Eine solche Gierrate, welche auf diese
Weise gesetzt wird, wird in dieser Beschreibung als eine Standardgierrate
definiert. Die Standardgierratentabelle ist eine Tabelle, in welcher
die Standardgierraten in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel gesetzt sind.
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Als
nächstes
wird eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal von dem Standardgierraten-Berechnungsabschnitt 37 und
dem Ausgangssignal von dem Gierratensensor 18, mit anderen
Worten, eine Abweichung (eine Gierratenabweichung) zwischen der
durch den Standardgierraten-Berechnungsabschnitt 37 berechneten
Standardgierrate und der durch den Gierratensensor 18 erfassten
tatsächlichen
Gierrate, berechnet.
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Der
Berechnungsabschnitt 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom berechnet den Gierratenabweichungsbasierten
Reaktionskraftkorrekturstrom Ir2 derart, dass die Gierratenabweichung
in einer Steuer-/Regeleinheit 38 (z.B. einer PID-Steuer-/Regeleinheit
(Proportional-Integral-Differential-Steuer-/Regeleinheit)) gleich Null
wird.
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Der
Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 gibt
im Grunde als Reaktionskraftkorrekturstrom Ir die Summe (Ir1+Ir2)
des durch den Berechnungsabschnitt 35 für Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
berechneten Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstroms Ir1
und des durch den Berechnungsabschnitt 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom berechneten Gierratenabweichungsbasierten Reaktionskraftkorrekturstroms
Ir2 aus; in dieser Lenkvorrichtung werden jedoch das Beitragsmaß des Berechnungsabschnitt 35 für Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
und das Beitragsmaß des
Berechnungsabschnitts 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom in Abhängigkeit von der Größe der Gierratenabweichung
verändert.
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Genauer
gesagt berechnet der Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 durch Bezugnahme
auf eine Gierratensteuer-/regeltabelle 39 eine Gierratensteuer-/regelverstärkung Gy,
welche von der Gierratenabweichung abhängt, und berechnet ferner durch
Bezugnahme auf eine Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkungstabelle 40 eine
Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkung Gd, welche von der Gierratenabweichung
abhängt.
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In
der Gierratensteuer-/regelverstärkungstabelle 39 ist
die Gierratensteuer-/regelverstärkung
Gy so gesetzt, dass sie konstant bei „1" liegt, solange die Gierratenabweichung
geringer als ein erster vorbestimmter Wert oder gleich diesem Wert
ist, und ist so gesetzt, dass sie allmählich bis auf „0" abnimmt, wenn die
Gierratenabweichung über
den ersten vorbestimmten Wert hinaus zunimmt.
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Andererseits
ist in der Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkungstabelle 40 die
Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkung Gd so gesetzt, dass sie
konstant bei „0" liegt, solange die Gierratenabweichung
geringer als ein zweiter vorbestimmter Wert oder gleich diesem Wert
ist, und ist so gesetzt, dass sie allmählich bis auf „1" zunimmt, wenn die
Gierratenabweichung über
den zweiten vorbestimmten Wert hinaus zunimmt. Der zweite vorbestimmte
Wert kann gleich dem ersten vorbestimmten Wert sein und alternativ
kann der zweite vorbestimmte Wert von dem ersten vorbestimmten Wert verschieden
sein.
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Im
Ergebnis wird die Gierratensteuer-/regelverstärkung Gy dann, wenn die Gierratenabweichung
gering ist, auf einen großen
Wert gesetzt und die Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkung Gd
wird auf einen kleinen Wert gesetzt. Im Gegensatz dazu wird die
Gierratensteuer-/regelverstärkung Gy
dann, wenn die Gierratenabweichung groß wird, auf einen kleinen Wert
gesetzt und die Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkung Gd
wird auf einen großen
Wert gesetzt, das heißt
die Gierratensteuer-/regelverstärkung
Gy wird auf einen kleineren Wert gesetzt als die Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkung Gd.
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Der
Reaktionskraftkorrekturstrom-Berechnungsabschnitt 34 addiert
ein Produkt (Ir1·Gy),
welches durch Multiplizieren des von dem Berechnungsabschnitt 35 für Gierraten-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom ausgegebenen Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstroms
Ir1 mit der durch die Gierratensteuer-/regelverstärkungstabelle 39 bestimmten
Gierratensteuer-/regelverstärkung
Gy erhalten wird, zu einem Produkt (Ir2·Gd), welches durch Multiplizieren
des von dem Berechnungsabschnitt 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom ausgegebenen Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstroms Ir2 mit der durch die Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkungstabelle 40 bestimmten
Gierratenabweichungssteuer-/regelverstärkung Gd erhalten wird, und
gibt die erhaltene Summe (Ir1·Gy
+ Ir2·Gd)
als den Reaktionskraftkorrekturstrom Ir aus (das heißt Ir =
Ir1·Gy
+ Ir2·Gd).
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Da
in dieser Lenkvorrichtung der Reaktionskraftkorrekturstrom Ir auf
diese Weise gesetzt wird, ist das Beitragsmaß des Berechnungsabschnitts 35 für Gierraten-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom zum Reaktionskraftkorrekturstrom Ir
(das heißt
zur Lenkreaktionskraft) groß und
das Beitragsmaß des Berechnungsabschnitts 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom ist niedrig, wenn die Gierratenabweichung
gering ist. Dementsprechend hängt
dann, wenn die Gierratenabweichung relativ gering ist, der Reaktionskraftkorrekturstrom
Ir unbeachtlich der Größe der Gierrate mehr
von dem Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom Ir1 ab
als von dem Gierratenabweichungs-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
Ir2.
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Im
Ergebnis ergibt sich eine hervorragende Lenkstabilität und das
Lenkbetätigungsgefühl kann verbessert
werden.
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Ferner
verringert sich in dieser Vorrichtung das Beitragsmaß des Berechnungsabschnitts 35 für Gierraten-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom zum Reaktionskraftkorrekturstrom Ir
und das Beitragsmaß des
Berechnungsabschnitts 36 für Gierratenabweichungs-basierten
Reaktionskraftkorrekturstrom wird größer, wenn die Gierratenabweichung zunimmt.
Dementsprechend hängt
der Reaktionskraftkorrekturstrom Ir dann, wenn die Gierratenabweichung
relativ groß ist,
unbeachtlich der Größe der Gierrate
mehr vom Gierratenabweichungs-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
Ir2 ab als vom Gierraten-basierten Reaktionskraftkorrekturstrom
Ir1. Im Ergebnis kann das Maß an
Untersteuerung beschränkt
und ein Übersteuern
verhindert werden und somit kann die Fahrzeugstabilität verbessert
werden.
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Gemäß dieser
Lenkvorrichtung können
somit Verbesserungen des Lenkbetätigungsgefühls und
der Fahrzeugstabilität
gleichzeitig erreicht werden.
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Andere Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt.
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Beispielsweise
ist die Anwendung der Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung
nicht auf die elektrische Servolenkvorrichtung der oben beschriebenen
Ausführungsform
beschränkt
und die vorliegende Erfindung kann auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung
in einem Steer-By-Wire-System
(SBW, elektronische Lenkung), eine Fahrzeuglenkvorrichtung in einem
Aktivlenksystem und auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung in einem Lenksystem
mit variablem Übersetzungsverhältnis (VGS
= variable gear ratio steering system) anwendbar sein.
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Das
Steer-By-Wire-System ist ein Lenksystem, welches eine Betätigungseinheit,
einen mechanisch von der Betätigungseinheit
getrennten Lenkmechanismus, einen Reaktionskraftmotor, der Reaktionskraft
auf die Betätigungseinheit
ausübt,
sowie einen Lenkmotor enthält,
der in dem Lenkmechanismus vorgesehen ist, um lenkbare Räder zu schwenken.
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Das
Aktivlenksystem ist ein Lenksystem, in welchem der Lenkwinkel der
Vorderräder
und der Lenkwinkel der Hinterräder
in Abhängigkeit
von der Lenkbetätigung
durch den Fahrer und der Fahrzeugbewegung gesteuert/geregelt werden.
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Das
Lenksystem mit variablem Übersetzungsverhältnis ist
ein Lenksystem, in welchem das Lenkübersetzungsverhältnis in
Abhängigkeit
von der Größe des Lenkwinkels
variiert.
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Weitere
Hinzufügungen,
Weglassungen, Ersetzungen und andere Modifikationen können durchgeführt werden,
ohne den Sinn und den Inhalt der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Dementsprechend ist die Erfindung nicht derart zu verstehen, dass
sie auf die vorstehende Beschreibung beschränkt ist, sondern sie ist lediglich
durch den Inhalt der beigefügten
Ansprüche
beschränkt.
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Eine
Lenkvorrichtung für
ein Fahrzeug umfasst eine Lenkwinkelerfassungseinheit (15),
eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinheit (19), eine
Gierratenerfassungseinheit (18), eine Steuer-/Regeleinheit
(35) für
Gierraten-basierte Reaktionskraft zum Steuern/Regeln einer Lenkreaktionskraft
in Abhängigkeit
von der durch die Gierratenerfassungseinheit erfassten tatsächlichen
Gierrate und eine Steuer-/Regeleinheit (36) für Gierratenabweichungs-basierte
Reaktionskraft zum Bestimmen einer Standardgierrate in Abhängigkeit
von wenigstens dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit, zum Berechnen
einer Gierratenabweichung zwischen der Standardgierrate und der
tatsächlichen Gierrate
und zum Steuern/Regeln der Lenkreaktionskraft in Abhängigkeit
von der Gierratenabweichung sowie eine Hauptsteuer-/-regeleinheit (20),
um einen Steuer-/Regelbetrieb derart auszuführen, dass ein Beitragsmaß der Steuer-/Regeleinheit
(35) für
Gierraten-basierte Reaktionskraft reduziert wird und ein Beitragsmaß der Steuer-/Regeleinheit
(36) für
Gierratenabweichungs-basierte Reaktionskraft erhöht wird, wenn die Gierratenabweichung
zunimmt.