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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuglenksteuergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
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Als ein Steuergerät von Fahrzeugen, wie Elektromotorfahrzeugen, ist ein Lenksteuergerät bekannt, wie es beispielsweise in der
JP 09-254804 A offenbart ist, das in einem Fahrzeug, das eine Servolenkvorrichtung hat, die ein Lenkunterstützungsmoment erzeugt, das Lenkmoment und den Rotationswinkel einer Lenkwelle erfasst und das Unterstützungsmoment steuert, um Änderungen der Lenkreaktionskraft zu beschränken, die auf ein Gelenk bzw. eine Verbindung von Lenkwellen zurückzuführen ist, auf Basis des Lenkmoments und des Rotationswinkels der Lenkwelle, und deshalb die Verschlechterung des Lenkgefühls beschränkt, die durch Fluktuationen des Lenkmoments bewirkt wird.
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Dieses Lenksteuergerät kann die Änderungen der Lenkreaktionskraft beschränken, die auf Änderungen des Drehmoments zurückzuführen sind, das durch das Gelenk hindurch in Verbindung mit einer Rotation der Lenkwelle übertragen wird, und kann deshalb die Verschlechterung des Lenkgefühls beschränken, die durch Fluktuationen des Lenkmoments verursacht wird.
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Als ein Lenksteuergerät für ein Fahrzeug, wie ein Elektromotorfahrzeug oder dergleichen, ist ein Lenksteuergerät gut bekannt, das mit einer Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung ausgestattet ist, die das Lenkübertragungsverhältnis der Übertragung von dem Lenkrad zu den gelenkten Rädern durch Ändern des relativen Rotationswinkels der Lenkwelle bei der Seite des Drehmechanismus für ein gelenktes Rad bezüglich einer lenkradseitigen Lenkwelle ändert.
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In dem Lenksteuergerät, das mit der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung ausgestattet ist, wird die Änderung der Lenkreaktionskraft, die auf eine Änderung des Drehmoments zurückzuführen ist, das durch das Gelenk hindurch übertragen wird, durch eine Änderung des relativen Rotationswinkels der Lenkwelle bei der Seite des Drehmechanismus für ein gelenktes Rad bezüglich der lenkradseitigen Lenkwelle verstärkt, die durch die Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung bewirkt wird, und gleichzeitig wird dadurch auch die Phasenbeziehung der Änderung der Lenkreaktionskraft zu dem Rotationswinkel des Lenkrads geändert.
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In dem Lenksteuergerät eines Fahrzeugs, das nicht mit einer Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung versehen ist, wie vorstehend beschrieben ist, wird die Verstärkung der Änderung der Lenkreaktionskraft und deren Phasenänderung, die auf die Betätigung der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung zurückzuführen sind, nicht in Betracht gezogen. Deshalb, falls die zuvor beschriebene Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung auf solch ein Lenksteuergerät angewendet wird, kann die Änderung der Lenkreaktionskraft nicht wirksam beschränkt werden; darüber hinaus kann die Lenkreaktionskraft ansteigen oder die Lenkreaktionskraft kann sich in einigen Fällen unnatürlich ändern.
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Des Weiteren, falls das Lenkmoment erfasst wird und die Steuerverstärkung der Steuerung des Unterstützungsmoments auf Basis des erfassten Lenkmoments hoch eingestellt ist, um die zuvor erwähnte Erhöhung oder unnatürliche Änderung der Lenkreaktionskraft zu beschränken bzw. zu verhindern, wird das Unterstützungsmoment für das Lenkmoment, das einer gewöhnlichen Lenkoperation beigefügt wird, übermäßig, was zu einem verschlechterten Lenkgefühl führt.
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Die
DE 197 51 137 A1 zeigt ein Fahrzeuglenksteuergerät mit einem Lenkübertragungssystem, einem Universalgelenk und einem Überlagerungsgetriebe, wobei durch das Universalgelenk verursachte Änderungen der Phase durch entsprechendes Ansteuern des Überlagerungsgetriebes ausgeglichen werden.
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Die gattungsbildende
DE 102 40 070 A1 offenbart ein Fahrzeuglenksteuergerät und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Erhöhung oder die unnatürliche Änderung der Lenkreaktionskraft, die auf die Verstärkung einer Änderung der Lenkreaktionskraft oder die Änderung von deren Phase in Verbindung mit Fluktuationen des Übertragungsmoments durch ein Universalgelenk hindurch zurückzuführen ist, in einem Fahrzeug zu beschränken bzw. zu vermeiden, das mit einer Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung und der Betätigung der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung ausgestattet ist, durch Steuern des Unterstützungsmoments, wobei Aufmerksamkeit auf die Verstärkung der Änderung der Lenkreaktionskraft oder der Änderung von deren Phase gerichtet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Fahrzeuglenksteuergerät und ein Fahrzeuglenksteuerverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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In dem erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksteuergerät kann das Universalgelenk ein erstes Universalgelenk, das bei einer Lenkradseite der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung gelegen ist, und ein zweites Universalgelenk haben, das bei einer Seite des Drehmechanismus für ein gelenktes Rad der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätseinrichtung gelegen ist.
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Gemäß der vorliegenden Konstruktion kann, da das Universalgelenk das erste Universalgelenk, das bei der Lenkradseite der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätseinrichtung gelegen ist, und das zweite Universalgelenk hat, das bei der Seite des Drehmechanismus für ein gelenktes Rad der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätseinrichtung gelegen ist, das Lenksteuergerät die Erhöhung oder unnatürliche Änderung der Lenkreaktionskraft beschränken bzw. verhindern, die auf die Verstärkung einer Änderung der Lenkreaktionskraft oder die Änderung von ihrer Phase zurückzuführen ist, selbst in dem Fall, wo das erste und zweite Universalgelenk in Zwischenabschnitten des Lenkübertragungssystems vorgesehen sind.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Konstruktion kann, da der Drehmechanismus für ein gelenktes Rad die Lenkvorrichtung der Zahnstangenart hat, die eine Ritzelwelle hat, die durch das zweite Universalgelenk mit der Lenkwelle bei der Seite des Drehmechanismus für ein gelenktes Rad gekoppelt ist, und da die Steuereinrichtung das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der Ritzelwelle zu der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads auf Basis des Rotationswinkels des Lenkrads und des relativen Rotationswinkels berechnet und das Lenkmoment der Ritzelwelle erfasst und den Steuerbetrag für ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Lenkunterstützungsmoment auf Basis des Verhältnisses der Winkelgeschwindigkeit und des Lenkmoments der Ritzelwelle berechnet, der Steuerbetrag für ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Lenkunterstützungsmoment als ein Wert genau berechnet werden, der zu dem Lenkmoment korrespondiert, das von der Ritzelwelle zu dem Lenkrad übertragen wird, während es verstärkt und in einer Phase geändert wird.
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Außerdem kann in dem Fahrzeuglenksteuergerät die Steuereinrichtung die Summe aus dem Steuerbetrag für ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Lenkunterstützungsmoment und dem Basislenkunterstützungsmoment für ein Verringern des Lenkmoments, das mit dem Lenkbetrieb des Lenkrads verknüpft ist, als ein endgültiges Unterstützungsmoment berechnen und kann die Servolenkvorrichtung auf Basis des endgültigen Lenkunterstützungsmoments steuern.
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Des Weiteren kann in dem Fahrzeuglenksteuergerät die Servolenkvorrichtung eine elektrische Servolenkvorrichtung sein.
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Außerdem kann in dem Fahrzeuglenksteuergerät die Servolenkvorrichtung eine elektrische Servolenkvorrichtung der Zahnstangenkoaxialart sein.
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In dem Fahrzeuglenksteuergerät kann die Steuereinrichtung ein verstärktes Lenkmoment berechnen, das von der Ritzelwelle zu dem Lenkrad übertragen wird, während es verstärkt wird, auf Basis des Verhältnisses einer Winkelgeschwindigkeit und des Lenkmoments der Ritzelwelle, und kann den Steuerbetrag für ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Lenkunterstützungsmoment auf Basis einer Differenz zwischen dem verstärkten Lenkmoment und dem Lenkmoment der Ritzelwelle berechnen.
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In dem Fahrzeuglenksteuergerät kann die Steuereinrichtung ein Verhältnis einer Winkelgeschwindigkeit einer Lenkwelle bei der Lenkradseite der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätseinrichtung zur der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads als ein erstes Winkelgeschwindigkeitsverhältnis berechnen, und kann ein Verhältnis einer Winkelgeschwindigkeit der Ritzelwelle zu einer Winkelgeschwindigkeit einer Lenkwelle bei der Seite des Drehmechanismus für ein gelenktes Rad der Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätseinrichtung als ein zweites Winkelgeschwindigkeitsverhältnis berechnen, und kann ein Multiplikationsprodukt aus dem ersten Winkelgeschwindigkeitsverhältnis und dem zweiten Winkelgeschwindigkeitsverhältnis als ein Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der Ritzelwelle zur Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads berechnen.
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Das Vorangegangene und weitere Vorteile der Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und in denen:
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1 ein schematisches Konstruktionsschaubild ist, das eine Ausführung des Fahrzeuglenksteuergeräts der Erfindung zeigt, das auf ein Fahrzeug angewendet wird, das mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung ausgestattet ist;
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2 eine perspektivische Ansicht ist, die als ein Skizzendiagramm ein Lenksystem darstellt, das in 1 gezeigt ist;
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3A ein erklärendes Diagramm ist, das den Voreilwinkel eines oberen Universalgelenks bezüglich einer Referenzposition des Lenkrads zeigt, und 3B ein erklärendes Diagramm ist, das den Voreilwinkel eines unteren Universalgelenks bezüglich eines oberen Universalgelenks zeigt;
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4 ein Graph ist, der Beziehungen zwischen dem Lenkwinkel θ und dem Lenkmoment zeigt, das zu dem Lenkrad in dem Fall (gestrichelte Linie) übertragen wird, wo der relative Rotationswinkel einer Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung für ein gelenktes Rad 0 ist, und in dem Fall (durchgehende Linie), wo die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung für ein gelenktes Rad betätigt ist;
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5 ein Flussdiagramm ist, das eine Lenkübersetzungsverhältnis-Steuerroutine zeigt, die durch eine Lenksteuervorrichtung der Ausführungsform erreicht wird;
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6 ein Flussdiagramm ist, das eine Steuerroutine zur Berechnung eines Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoments zeigt, die durch die Lenksteuervorrichtung der Ausführungsform erreicht wird;
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7 ein Flussdiagramm ist, das eine Lenkunterstützungsmoment-Steuerroutine zeigt, die durch eine elektrische Servolenksteuervorrichtung der Ausführungsform erreicht wird;
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8 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis Kvgt zeigt;
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9 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen dem Lenkmoment Ts und dem Basisunterstützungsmoment Tab' zeigt; und
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10 ein Graph ist, der eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Kv zeigt.
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Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein schematisches Konstruktionsschaubild, das eine Ausführungsform des Fahrzeuglenksteuergeräts der Erfindung zeigt, die auf ein Fahrzeug angewendet wird, das mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung ausgestattet ist. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die als ein Skizzendiagramm ein Lenksystem zeigt, das in 1 gezeigt ist.
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In 1 hat ein Fahrzeug 12 ein linksseitiges Vorderrad 10FL, ein rechtsseitiges Vorderrad 10FR, ein linksseitiges Hinterrad 10RL und ein rechtsseitiges Hinterrad 10RR. Das linksseitige und rechtsseitige Vorderrad 10FL, 10FR, die gelenkte Räder sind, werden mittels einer Zahnstange 10 und Spurstangen 20L, 20R durch eine elektrische Servolenkvorrichtung 16 der Zahnstangenart gedreht, die in Erwiderung auf die Betätigung des Lenkrads 14 angetrieben wird, die durch einen Fahrer durchgeführt wird.
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In der Ausführungsform, die in der Zeichnung gezeigt ist, ist die elektrische Servolenkvorrichtung 16 eine elektrische Servolenkvorrichtung der Zahnstangenkoaxialart, und hat einen elektrischen Motor 22 und einen Umwandlungsmechanismus 24, z. B. einer Kugelumlaufspindelart, der das Drehmoment des Elektromotors 22 in Kräfte in den Richtungen der Hin- und Herbewegung der Zahnstange 18 umwandelt. Somit funktioniert die elektrische Servolenkvorrichtung 16 als eine Unterstützungslenkkraft-Erzeugungsvorrichtung, die die Lenklast für den Fahrer durch Erzeugen einer Unterstützungslenkkraft erleichtert, die die Zahnstange 18 relativ bezüglich eines Gehäuses 26 antreibt. Im Übrigen kann die Unterstützungslenkkraft-Erzeugungsvorrichtung eine beliebige Konstruktion haben, die aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Ein Lenkrad 14 ist mit einer Ritzelwelle 34 der elektrischen Servolenkvorrichtung 16 mittels einer Hauptlenkwelle 28A, einem oberen Universalgelenk 32A, einer oberen Zwischenwelle 28B, einer Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad (die einer Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätseinrichtung gemäß den Ansprüchen entspricht), einer unteren Zwischenwelle 28C und einem unteren Universalgelenk 32B antriebsverbunden. In der Ausführungsform, die in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Hauptantriebswelle 28A starr mit dem Lenkrad 14 gekoppelt. Die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad ist bei einer Seite ihres Gehäuses 36A mit einem unteren Ende der oberen Zwischenwelle 28B starr gekoppelt. Die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad hat einen Elektromotor 36 für den Zweck eines Unterstützungsraddrehantriebs, der bei der Seite eines Rotors 36B starr mit einem oberen Ende der unteren Zwischenwelle 28C gekoppelt ist.
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Die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad treibt die untere Zwischenwelle 28C relativ zu der oberen Zwischenwelle 28B rotatorisch an. Durch ein derartiges Steuern des relativen Rotationswinkels der unteren Zwischenwelle 28C zu der oberen Zwischenwelle 28B (einfach als „relativer Rotationswinkel” von diesen bezeichnet), funktioniert die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad als eine Lenkübertragungsverhältnis-Variabilitätsvorrichtung, die das linke und rechte vordere Rad 10FL, 10FR, die gelenkte Räder sind, relativ zu dem Lenkrad 14 unterstützend dreht, und dadurch das Lenkübertragungsverhältnis von dem Lenkrad 14 zu dem linken und dem rechten Vorderrad 10FL, 10FR ändert.
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Wie als ein Skizzendiagramm in 2 gezeigt ist, ist das obere Universalgelenk 32A ein kreuzförmiges Gelenk, das ein Querstück 60, einen oberen Drehzapfen 64, der an einem unteren Ende der Hauptlenkwelle 28A vorgesehen ist und der einen von den Schaft- bzw. Wellenabschnitten des Querstücks 60 drehbar um eine Achse 62 von diesem abstützt, und einen unteren Drehzapfen 68 hat, der an einem oberen Ende der oberen Zwischenwelle 28B vorgesehen ist und der den anderen Wellenabschnitt des Querstücks 60 drehbar um eine Achse 66 von diesem abstützt.
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In gleicher Weise ist das untere Universalgelenk 32B auch ein kreuzförmiges Gelenk, das ein Querstück 70, einen oberen Drehzapfen 74, der an einem unteren Ende der unteren Zwischenwelle 28C vorgesehen ist und der einen von den Wellenabschnitten des Querstücks 70 drehbar um eine Achse 72 von diesem abstützt, und einen unteren Drehzapfen 78 hat, der an einem oberen Ende der Ritzelwelle 34 vorgesehen ist und der den anderen Wellenabschnitt des Querstücks 70 drehbar um eine Achse 76 von diesem abstützt.
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In der Beschreibung wird der Rotationswinkel des Lenkrads 14, d. h. der Lenkwinkel, mit θ bezeichnet, und der Eingaberotationswinkel und die Winkelgeschwindigkeit zu dem oberen Universalgelenk 32A wird mit θ1 bzw. ω1 bezeichnet. Der Eingaberotationswinkel und die Winkelgeschwindigkeit zu dem unteren Universalgelenk 32B werden mit θ2 bzw. ω2 bezeichnet. Der Schnittwinkel zwischen der Hauptlenkwelle 28A und der oberen Zwischenwelle 28B wird mit ϕ1 bezeichnet, und der Schnittwinkel zwischen der unteren Zwischenwelle 28C und der Ritzelwelle 34 wird mit ϕ2 bezeichnet.
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Des Weiteren, wie in 3A gezeigt ist, in einer Ansicht um die Achse der Hauptlenkwelle 28A herum, wird der Voreilwinkel der Achse 62 des oberen Universalgelenks 32A bezüglich einer Referenzposition (Neutralposition) des Lenkrads 14 mit α1 bezeichnet. Des Weiteren, wie in 3B gezeigt ist, in einer Ansicht um die Achse der unteren Zwischenwelle 28C herum, wird der Voreilwinkel der Achse 72 des unteren Universalgelenks 32B bezüglich der Achse 76 des oberen Universalgelenks 32A mit α2 bezeichnet.
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Der Eingaberotationswinkel θ1 zu dem oberen Universalgelenk 32A wird durch den nachstehenden Ausdruck 1 ausgedrückt, und das Verhältnis ω2/ω1 der Winkelgeschwindigkeit ω2 zu der Winkelgeschwindigkeit ω1 wird durch den nachstehenden Ausdruck 2 ausgedrückt. θ1 = θ + α1 (Ausdruck 1) ω2/ω1 = cosϕ1/(1 – sin2θ1·sin2φ1) (Ausdruck 2)
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Des Weiteren wird der Eingaberotationswinkel θ2 zu dem unteren Universalgelenk 32B durch den nachstehenden Ausdruck 3 ausgedrückt. Wo das Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad mit Kvg bezeichnet ist, ist der relative Rotationswinkel der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad, d. h. der relative Rotationswinkel θre der unteren Zwischenwelle 28C zu der oberen Zwischenwelle 28B, Kvg·θ. Deshalb wird der Rotationswinkel θ3 der unteren Zwischenwelle 28C durch den nachstehenden Ausdruck 4 ausgedrückt, und das Verhältnis ω4/ω3 der Winkelgeschwindigkeit ω4 der Ritzelwelle 34 zu der Winkelgeschwindigkeit ω3 der unteren Zwischenwelle 28C wird durch den nachstehenden Ausdruck 5 ausgedrückt. θ2 = tan–1(tanθ·cosφ1) (Ausdruck 3) θ3 = θ2 + α2 + θre = θ2 + α2 + Kvg·θ (Ausdruck 4) ω4/ω3 = cosφ2/(1 – sin2θ3·sin2φ2)·(Ausdruck 5)
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Deshalb wird das Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit der Ritzelwelle 34 zu der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads 14 durch den folgenden Ausdruck 6 ausgedrückt. Kst = (ω2/ω1)·(ω4/ω3) (Ausdruck 6)
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Wo das Lenkmoment der Ritzelwelle 34 durch Tm ausgedrückt ist, wird das Lenkmoment Tst, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, durch den nachstehenden Ausdruck 8 ausgedrückt. Tst = Kst·Tm (Ausdruck 8)
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Wie in 4 gezeigt ist, angenommen, dass das Lenkmoment Tsto, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, gemäß dem Lenkwinkel θ fluktuiert, wie durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, wenn der relative Rotationswinkel θre der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad 0 ist, ungeachtet des Lenkwinkels θ, fluktuiert in dem Fall, wo der relative Rotationswinkel θre (= Kvg·θ) der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad sich gemäß dem Lenkwinkel θ ändert, das Lenkmoment Tst, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, mit großen Amplituden, wie durch eine durchgehende Linie gezeigt ist, gemäß dem Ausdruck 8. Gleichzeitig wird die Phase bezüglich dem Lenkwinkel θ verschieden von der Phase des Lenkmoments Tm der Ritzelwelle 34. Deshalb verschlechtert sich aufgrund solcher Änderungen des Lenkmoments das Lenkgefühl, das durch den Fahrer während einer Lenkoperation wahrgenommen wird.
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Wie von der vorangegangenen Beschreibung verstanden werden kann, bilden die elektrische Servolenkvorrichtung 16 und die Spurstangen 20L, 20R einen Drehmechanismus für ein gelenktes Rad, der die gelenkten Räder dreht. Des Weiteren bilden die Hauptlenkwelle 28A, die obere Zwischenwelle 28B, die untere Zwischenwelle 28C und die Ritzelwelle 34 ein Lenkübertragungssystem, das die Rotation des Lenkrads auf den Drehmechanismus für ein gelenktes Rad überträgt. Das obere Universalgelenk 32A ist ein erstes kreuzförmiges Gelenk, und das untere Universalgelenk 32B ist ein zweites kreuzförmiges Gelenk.
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In der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die Hauptlenkwelle 28A mit einem Lenkwinkelsensor 40, der den Rotationswinkel der Hauptlenkwelle als einen Lenkwinkel θ erfasst, und einem Drehmomentsensor 42 versehen, der das Lenkmoment Ts von ihr erfasst. Die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad ist mit einem Rotationswinkelsensor 44 versehen, der den relativen Rotationswinkel θre von ihr erfasst, und die Ritzelwelle 34 ist mit einem Drehmomentsensor 46 versehen, der das Lenkmoment Tm von ihr erfasst. Die Ausgaben dieser Sensoren werden zu einer Lenksteuervorrichtung (die einer Steuereinrichtung gemäß den Ansprüchen entspricht) 48 zugeführt. Ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigt, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 erfasst wird, wird auch zu der Lenksteuervorrichtung 48 eingegeben.
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Die Lenksteuervorrichtung 48 berechnet ein Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis Kvgt der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und berechnet einen Zielrelativrotationswinkel θret der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad als ein Multiplikationsprodukt aus dem Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis Kvgt und dem Lenkwinkel θ, und gibt ein Signal, das den Zielrelativrotationswinkel θret anzeigt, zu der Drehwinkelvariabilitätssteuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 aus. Dann steuert die Drehwinkelvariabilitätssteuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 den Elektromotor 36 derart, dass der Relativrotationswinkel θre der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad gleich zu dem Zielrelativrotationswinkel θret wird, wodurch das Lenkübersetzungsverhältnis gesteuert wird.
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Darüber hinaus berechnet die Lenksteuervorrichtung 48 das Lenkmoment Tst, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, gemäß dem Ausdruck 8, und berechnet eine Abweichung ΔTst zwischen dem Lenkmoment Tst und dem Lenkmoment Tm der Ritzelwelle 34. Auf Basis der Abweichung ΔTst des Lenkmoments berechnet die Lenksteuervorrichtung 48 ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Ziellenkunterstützungsmoment Tast für ein Verringern der Abweichung ΔTst des Lenkmoments. Dann gibt die Lenksteuervorrichtung 48 ein Signal, das das Lenkmomentfluktuations-verringernde Ziellenkunterstützungsmoment Tast anzeigt, zu einer Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung (elektrische PS) 54 aus.
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Die Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkvorrichtung (elektrische PS) 54 berechnet ein Basislenkunterstützungsmoment Tab auf Basis des Lenkmoments Ts, das durch den Drehmomentsensor 42 erfasst wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und berechnet eine Summe aus dem Basislenkunterstützungsmoment Tab und dem Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoment Tast als ein endgültiges Ziellenkunterstützungsmoment Tat. Dann steuert die Steuervorrichtung für die elektrische Servolenkung (elektrische PS) 54 die elektrische Servolenkvorrichtung 16 derart, dass das Lenkunterstützungsmoment Ta gleich zu dem endgültigen Ziellenkunterstützungsmoment Tat wird.
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Obwohl es in 1 nicht im Detail gezeigt ist, kann jede von der Lenksteuervorrichtung 48, der Drehwinkelvariabilitäts-Steuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 und der Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung 54 aus einem Computer bestehen, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Eingabe/Ausgabe-Anschlussvorrichtung hat, die durch einen bidirektionalen gemeinsamen Bus miteinander verbunden sind, und auch einen Antriebsschaltkreis. Des Weiteren erfassen der Lenkwinkelsensor 40, der Rotationswinkelsensor 44 und die Drehmomentsensoren 42, 46 den Lenkwinkel θ, den Relativrotationswinkel θre bzw. die Lenkmomente Ts, Tm, wobei jeder der Werte in dem Fall positiv ist, in dem nach links gelenkt wird, so dass das Fahrzeug eine Linkskurve fährt.
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Als Nächstes wird eine Lenkübertragungsverhältnis-Steuerroutine, die durch die Lenksteuervorrichtung in der Ausführungsform erreicht wird, mit Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in 5 gezeigt ist. Die Steuerung gemäß dem Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist, wird durch das Schließen bzw. Betätigen eines Zündschalters (nicht dargestellt) gestartet, und wird bei einer vorbestimmten Zeit wiederholt ausgeführt.
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Zuerst werden in Schritt 10 ein Signal, das den Lenkwinkel θ anzeigt, der durch den Lenkwinkelsensor 40 erfasst wird, und dergleichen eingelesen. In Schritt 20 wird auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V das Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis Kvgt der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad von einem Kennfeld berechnet, das zu einem Graph korrespondiert, der in 8 gezeigt ist. In Schritt 30 wird der Zielrelativrotationswinkel θret der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad als ein Multiplikationsprodukt aus dem Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis Kvgt und dem Lenkwinkel θ berechnet. In Schritt 40 wird ein Signal, das den Zielrelativrotationswinkel θret anzeigt, zu der Drehwinkelvariabilitätssteuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 ausgegeben.
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Im Übrigen steuert die Drehwinkelvariabilitätssteuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 den Elektromotor 36 der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad derart, dass der Relativrotationswinkel θre der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad gleich zu dem Zielrelativrotationswinkel θret wird, wodurch das Geschwindigkeitserhöhungsverhältnis der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad zu dem Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis Kvgt gesteuert wird.
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Als Nächstes wird eine Steuerroutine zur Berechnung eines Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoments, die durch die Lenksteuervorrichtung in der Ausführungsform erreicht wird, mit Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in 6 gezeigt ist. Die Steuerung gemäß dem Flussdiagramm, das in 6 gezeigt ist, wird auch durch das Schließen bzw. Betätigen des Zündschalters (nicht dargestellt) gestartet, und wird bei einer vorbestimmten Zeit wiederholt ausgeführt.
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Zuerst werden in Schritt 110 ein Signal, das das Lenkmoment Tm anzeigt, das durch den Drehmomentsensor 46 erfasst wird, und dergleichen eingelesen. In Schritt 120 wird der Eingaberotationswinkel θ1 zu dem oberen Universalgelenk 32A gemäß dem Ausdruck 1 berechnet, und das Verhältnis ω2/ω1 der Eingaberotationswinkelgeschwindigkeit ω2 des unteren Universalgelenks 32B zu der Eingaberotationswinkelgeschwindigkeit ω1 des oberen Universalgelenks 32A wird gemäß dem Ausdruck 2 berechnet.
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In Schritt 130 wird der Eingaberotationswinkel θ2 zu dem unteren Universalgelenk 32B gemäß dem Ausdruck 3 berechnet. In Schritt 140 wird der Rotationswinkel θ3 der unteren Zwischenwelle 28C gemäß dem Ausdruck 4 berechnet. In Schritt 150 wird das Verhältnis ω4/ω3 der Winkelgeschwindigkeit ω4 der Ritzelwelle 34 zu der Winkelgeschwindigkeit ω3 der unteren Zwischenwelle 28C gemäß dem Ausdruck 5 berechnet.
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In Schritt 160 wird das Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit der Ritzelwelle 34 zu der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads 14 gemäß dem Ausdruck 6 berechnet. In Schritt 170 wird das Lenkmoment Tst (geschätzter Wert), das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, als ein Multiplikationsprodukt aus dem Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit und dem Lenkmoment Tm der Ritzelwelle 34 gemäß dem Ausdruck 8 berechnet.
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In Schritt 180 wird das Lenkmoment ΔTst, das zu dem Lenkrad 14 aufgrund einer Betätigung der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad übertragen wird, als ein Wert, der durch Subtrahieren des Lenkmoments Tm der Ritzelwelle 34 von dem Lenkmoment Tst erhalten wird, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, gemäß dem nachstehenden Ausdruck 9 berechnet. In Schritt 190 wird die Abweichung ΔTst des Lenkmoments zu der Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung 54 als ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Ziellenkunterstützungsmoment Tast ausgegeben. ΔTst = Tst – Tm (Ausdruck 9)
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Als Nächstes wird eine Lenkunterstützungsmoment-Steuerroutine, die durch die Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung in der Ausführungsform erreicht wird, mit Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in 7 gezeigt ist. Im Übrigen beginnt die Steuerung gemäß dem Flussdiagramm, das in 7 gezeigt ist, auch durch das Schließen bzw. Betätigen des Zündschalters (nicht dargestellt), und wird bei einer vorbestimmten Zeit wiederholt ausgeführt.
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Zuerst werden in Schritt 210 ein Signal, das das Lenkmoment Ts anzeigt, das durch den Drehmomentsensor 42 erfasst wird, und dergleichen eingelesen. In Schritt 220 wird auf Basis des Lenkmoments Ts ein Basisunterstützungsmoment Tab' von einem Kennfeld berechnet, das einem Graph entspricht, der in 9 gezeigt ist, so dass die Größe des Basisunterstützungsmoments Tab' größer wird, wenn die Größe des Lenkmoments Ts größer wird.
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In Schritt 230 wird auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient Kv von einem Kennfeld berechnet, das einem Graph entspricht, der in 10 gezeigt ist, so dass der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient Kv kleiner wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher wird. Dann wird ein Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab als ein Multiplikationsprodukt aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Kv und dem Basisunterstützungsmoment Tab' berechnet.
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In Schritt 240 wird die Summe des Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoments Tab und des Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoments Tast als ein endgültiges Ziellenkunterstützungsmoment Tat berechnet. In Schritt 250 wird ein Zielausgabemoment Tet des Elektromotors 22 für ein Bringen des Lenkunterstützungsmoments Ta zu dem endgültigen Ziellenkunterstützungsmoment Tat gemäß dem nachstehenden Ausdruck 10 berechnet, wobei Kps ein Koeffizient der Umwandlung von dem Moment an der Ritzelwelle 34 zu dem Moment des Elektromotors 22 der elektrischen Servolenkvorrichtung 16 ist. In Schritt 260 wird der Elektromotor 22 der elektrischen Servolenkvorrichtung 16 so gesteuert, dass das Ausgabemoment Te des Elektromotors 22 gleich zu dem Zielausgabemoment Tet wird. Tet = Kps·Tat (Ausdruck 10)
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Somit wird gemäß der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, in Schritt 120 das Verhältnis ω2/ω1 der Eingaberotationswinkelgeschwindigkeit ω2 des unteren Universalgelenks 32B zu der Eingaberotationswinkelgeschwindigkeit ω1 des oberen Universalgelenks 32A berechnet. In Schritten 130 bis 150 wird das Verhältnis ω4/ω3 der Winkelgeschwindigkeit ω4 der Ritzelwelle 34 zu der Winkelgeschwindigkeit ω3 der unteren Zwischenwelle 28C berechnet. In Schritt 160 wird das Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit der Ritzelwelle 34 zu der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads 14 berechnet.
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Dann wird in Schritt 170 das Lenkmoment Tst, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, als das Multiplikationsprodukt aus dem Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit und dem Lenkmoment Tm der Ritzelwelle 34 berechnet. In Schritt 180 wird das Lenkmoment ΔTst, das zu dem Lenkrad 14 aufgrund einer Betätigung der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad übertragen wird, als der Wert berechnet, der durch Subtrahieren des Lenkmoments Tm der Ritzelwelle 34 von dem Lenkmoment Tst erhalten wird, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird. Dieses Lenkmoment ΔTst wird zu der Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung 54 als das Lenkmomentfluktuations-verringernde Ziellenkunterstützungsmoment Tast ausgegeben.
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Darüber hinaus wird in Schritt 220 das Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab für ein Verringern der Lenklast für den Fahrer durch Verringern der Lenkreaktionskraft berechnet. In Schritt 240 wird die Summe aus dem Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab und dem Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoment Tast als ein endgültiges Ziellenkunterstützungsmoment Tat berechnet. In Schritt 250 wird das Zielausgabemoment Tet des Elektromotors 22 für ein Bringen des Lenkunterstützungsmoments Ta zu dem endgültigen Zielunterstützungsmoment Tat berechnet. In Schritt 260 wird der Elektromotor 22 der elektrischen Servolenkvorrichtung 16 so gesteuert, das das Ausgabemoment Te des Elektromotors 22 gleich zu dem Zielausgabemoment Tet wird.
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Deshalb ist es gemäß der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, da das Lenkmoment ΔTst, das zu dem Lenkrad 14 übertragen wird und das durch Betätigung der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad verstärkt und in einer Phase geändert wird, durch das Lenkmomentfluktuations-verringernde Ziellenkunterstützungsmoment Tast beseitigt wird, möglich, sicher und wirksam zu verhindern, dass große Fluktuationen der Lenkreaktionskraft, die zu dem Lenkrad 14 übertragen werden, durch eine Betätigung der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad erzeugt werden, und deshalb die dadurch verursachte Verschlechterung des Lenkgefühls zu verhindern.
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Im Speziellen wird gemäß der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, in Schritt 220 das Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab für ein Verringern der Lenklast für den Fahrer durch Verringern der Lenkreaktionskraft gemäß dem Lenkmoment Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet, und in Schritt 240 wird das endgültige Ziellenkunterstützungsmoment Tat als die Summe aus dem Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab und dem Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoment Tast berechnet. Deshalb ist es möglich, starke Fluktuationen der Lenkreaktionskraft zuverlässig und wirksam zu verhindern, die durch Betätigung der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad bewirkt werden, und deshalb ist es möglich, die dadurch verursachte Verschlechterung des Lenkgefühls zu verhindern, während die Lenklast für den Fahrer durch geeignetes Verringern der Lenkreaktionskraft gemäß dem Lenkmoment Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert wird.
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In dem Beispiel, das in 4 gezeigt ist, wird gemäß dem Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoment Tast die Lenkreaktionskraft, die zu dem Lenkrad 14 übertragen wird, gleich zu dem Lenkmoment Tsto, und kann deshalb das Lenkmoment Tsto nicht beseitigen bzw. ausgleichen. Jedoch ist die Amplitude des Lenkmoments Tsto gering. Deshalb wird gemäß der Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, die Übertragung der Lenkreaktionskraft, die zu dem Lenkmoment Tsto korrespondiert, zu dem Lenkrad 14 durch das Basislenkunterstützungsmoment Tab wirksam beschränkt.
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Obwohl die Erfindung vorstehend detailliert mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Im Gegenteil, es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene andere Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der Erfindung auch möglich sind.
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Z. B. obwohl in den vorangegangenen Ausführungsformen der Zielrelativrotationswinkel θret der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad auf Basis des Zielgeschwindigkeits-Erhöhungsverhältnisses Kvgt und des Lenkwinkels θ berechnet wird, kann eine Modifikation derart gemacht werden, dass der Zielrelativrotationswinkel θret auf Basis des Ziellenkübertragungsverhältnisses oder des Ziellenkübersetzungsverhältnisses und des Lenkwinkels θ berechnet wird.
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Des Weiteren sind in den voranstehenden Ausführungsformen in dem Lenksystem das obere Universalgelenk 32A als ein erstes kreuzförmiges Gelenk und das untere Universalgelenk 32B als ein zweites kreuzförmiges Gelenk vorgesehen, und die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad ist zwischen dem oberen Universalgelenk 32A und dem unteren Universalgelenk 32B vorgesehen. Jedoch kann die Erfindung auch auf ein Fahrzeug angewendet werden, das nur ein kreuzförmiges Gelenk in dem Lenksystem hat.
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Des Weiteren wird in den vorstehenden Ausführungsformen in Schritt 220 das Basisunterstützungsmoment Tab' auf Basis des Lenkmoments Ts berechnet, und das Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab wird als das Multiplikationsprodukt aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Kv und dem Basisunterstützungsmoment Tab' berechnet, und die Summe aus dem Nachkorrektur-Basislenkunterstützungsmoment Tab und dem Lenkmomentfluktuations-verringernden Ziellenkunterstützungsmoment Tast wird als das endgültige Ziellenkunterstützungsmoment Tat berechnet. Jedoch kann das Basislenkunterstützungsmoment Tab für ein Verringern der Lenkreaktionskraft in Verbindung mit dem Lenken in jeder herkömmlich bekannten Art berechnet werden.
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Des Weiteren wird in den vorangegangenen Ausführungsformen die Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung 30 für ein gelenktes Rad durch die Drehwinkelvariabilitätssteuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 gesteuert, und die elektrische Servolenkvorrichtung 16 wird durch die Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung 54 gesteuert, und die Drehwinkelvariabilitätssteuervorrichtung für ein gelenktes Rad 52 und die Steuervorrichtung für eine Servolenkung 54 werden durch die Lenksteuervorrichtung 48 gesteuert. Jedoch können wenigstens zwei von diesen Steuervorrichtungen in eine Steuervorrichtung integriert sein.
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Das Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit einer Ritzelwelle (34) zu der Winkelgeschwindigkeit eines Lenkrads (14) wird berechnet (S120 bis S160). Das Lenkmoment Tst, das zu dem Lernkrad (14) übertragen wird, wird als ein Multiplikationsprodukt aus dem Verhältnis Kst der Winkelgeschwindigkeit und dem Lenkmoment Tm der Ritzelwelle (34) berechnet (S170). Das Lenkmoment ΔTst, das zu dem Lenkrad (14) aufgrund einer Betätigung der Drehwinkelvariabilitätsvorrichtung (30) für ein gelenktes Rad übertragen wird, wird als ein Wert berechnet, der durch Subtrahieren des Lenkmoments Tm von dem Lenkmoment Tst erhalten wird (S180). Eine Steuervorrichtung für eine elektrische Servolenkung (54) wird gesteuert, um ein Lenkmomentfluktuations-verringerndes Unterstützungsmoment zu erzeugen, das zu dem Lenkmoment ΔTst korrespondiert (S190, S240 bis S260).
