DE102006051747A1

DE102006051747A1 - Fahrzeuglenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102006051747A1
Application number: DE102006051747A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Tanaka; Takanori Matsunaga; Masahiko Kurishige; Takayuki Kifuku
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2026-11-03
Also published as: KR20070047695A; KR100760450B1; JP2007125973A; JP4203062B2; US20080189014A1; DE102006051747B4; US8046131B2

Abstract

Eine Fahrzeuglenkvorrichtung wird bereitgestellt, die imstande ist, ein Lenkgefühl zu verbessern und eine Reduzierung der Kosten zu erzielen. Die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem Hilfsmotor ausgerüstet zum Erzeugen eines Hilfsmomentes, einem Zustandsgrößendetektor zum Erfassen eines Lenkwellenreaktionsmomentes und eines Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes und einer Steuereinheit zum Berechnen eines Zielstromwertes des Hilfsmotors. Die Steuereinheit schließt einen Reibungskompensationsabschnitt ein und einen Rückführungskompensationsabschnitt, welche ein Reibungskompensationsmoment zum Kompensieren für das Hilfsmoment und ein Rückführungskompensationsmoment zum Kompensieren für das Hilfsmoment aus dem Lenkwellenreaktionsmoment bzw. dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment berechnen. Die Steuereinheit kompensiert in Bezug auf ein Gesamtreibungsmoment in einem Lenkmechanismus und einen Gradienten des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes unter Verwendung des Reibungskompensationsmomentes und des Rückführungskompensationsmomentes.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkvorrichtung, um unter Verwendung eines Motors ein Hilfsdrehmoment zum Ergänzen eines durch einen Fahrer angewendeten Lenkmoments zu erzeugen.

Im Allgemeinen lenkt ein Fahrer beim Kehren an einem Kurvenabschnitt einer Straße oder an einer Kreuzung und führt dann ein Lenkrad mit Hilfe einer spontanen Rückführungskraft des Lenkrads zurück, die einem Straßenoberflächen-Reaktionsdrehmoment entspricht, das durch die Reifen von einer Straßenoberfläche empfangen wird beim Beginnen, wieder geradeaus zu Fahren. Jedoch ist das Straßenoberflächen-Reaktionsdrehmoment gering wenn ein Gesamtreibungsmoment, das in einem gesamten Lenkmechanismus eines Fahrzeugs erzeugt wird, groß ist, oder wenn das Fahrzeug auf einer schlüpfrigen Straßenoberfläche wie einer festgefrorenen Straße fährt. In solchen Fällen ist das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment gleich oder kleiner als das Gesamtreibungsmomente des Lenkmechanismus, so dass das Lenkrad nicht beim Beginnen, wieder geradeaus zu Fahren, zurückkehrt.

In solchen Fällen muss folglich der Fahrer ein Drehmoment auf das Lenkrad ausüben, um das Lenkrad in eine neutrale Position zurückzuführen. Als ein Ergebnis wird ein Problem des Verschlechterns des Lenkgefühls verursacht.

Unter Berücksichtigung des zuvor erwähnten Problems hat eine konventionelle motorisierte Servolenksteuervorrichtung eine Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Straßenoberflächen-Reaktionsmoments, das durch die Reifen von einer Straßenoberfläche erhalten wird, und eine Straßenoberflächenreaktionsmomentanwendungs-Steuereinrichtung zum Steuern eines Momentes eines Motors zum Ergänzen eines durch einen Fahrer aufgewendeten Lenkmoments basierend auf dem durch die Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungseinrichtung erfassten Straßenoberflächen-Reaktionsmoment (siehe zum Beispiel JP 2001-122146 A).

Eine andere konventionelle motorisierte Servolenkvorrichtung ist mit einer Lenkmomenterfassungseinrichtung ausgerüstet zum Erfassen eines Lenkmomentes eines Lenksystems, einer Lenkdrehungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehgeschwindigkeit des Lenksystems, einer Motorsteuersignalerzeugungseinrichtung zum Bestimmen eines Motorsteuersignals basierend auf jeweiligen Erfassungssignalen von der Lenkmomenterfassungseinrichtung und der Lenkdreherfassungseinrichtung und zum Ausgeben des Motorsteuersignals, eine Motorantriebseinrichtung zum Antreiben eines Motors einer Lenkkraftverstärkungsvorrichtung basierend auf dem Motorsteuersignal von der Motorsteuersignalerzeugungseinrichtung.

Die Motorsteuersignalerzeugungseinrichtung ist mit einer Straßenoberflächenbelastungsentsprechungssignal-Bestimmungseinrichtung ausgerüstet zum Bestimmen eines Steuersignals in Entsprechung zu einer Straßenoberflächenbelastung basierend auf einem Erfassungssignal der Lenkmomenterfassungseinrichtung, einer Reibungsentsprechungssteuersignal-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Steuersignals in Entsprechung zu einer Reibung eines Systems der Lenkkraftverstärkungsvorrichtung basierend auf im Erfassungssignal der Lenkmomenterfassungseinrichtung, und einer Berechnungseinrichtung zum Addieren beider Steuersignale von beiden Bestimmungsvorrichtungen zusammen und zum Ausgeben eines addierten Ergebnisses als ein Motordrehmomentsteuersignal (siehe z.B. JP 62-34850 A).

Noch eine andere konventionelle motorisierte Servolenkvorrichtung ist mit einem Lenkhilfsmotor ausgerüstet, der an ein Lenksystem gekoppelt ist zum Erzeugen des Lenkhilfsmoments, einer Lenkmomenterfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkmoments des Lenksystems, einer Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und einer Steuereinrichtung zum Erzeugen einer Hilfsführungsgröße basierend auf den Ausgangsgrößen der Lenkmomenterfassungseinrichtung und der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung, und zum Steuern des Antreibens des Motors durch die Hilfsführungsgröße.

Die Steuereinrichtung hat eine Reibungskompensationseinrichtung zum Berechnen eines Reibungskompensationswertes basierend auf einer Drehrichtung des Motors. Die Steuereinrichtung steuert das Antreiben des Motors durch ein Führungsgrößensignal, welches durch Addieren des Reibungskompensationswertes zu der Hilfsführungsgröße erhalten wird (siehe z.B. JP 06-144280 A).

Eine konventionelle Fahrzeugservolenkvorrichtung hat einen Stellantrieb zum Erzeugen eines Hilfslenkmoments, eine Einrichtung zum Erfassen eines Lenkmoments, eine Steuereinrichtung zum Steuern des Hilfslenkmoments des Stellantriebs um einen Hilfslenksteuerbetrag, mindestens basierend auf dem Lenkmoment, eine Einrichtung zum Erfassen einer Lateralbeschleunigung eines Fahrzeugs und eine Einrichtung zum Berechnen einer Hysteresenbreite einer Lissajous'schen Schwingungsform des Lenkmoments in Bezug auf die Lateralbeschleunigung des Fahrzeugs. Die Steuereinrichtung korrigiert den Hilfslenksteuerbetrag basierend auf der Hysteresenbreite (siehe beispielsweise JP 2002-308131 A).

In der konventionellen motorisierten Servolenksteuervorrichtung, die in dem Dokument von JP 2001-122146 A offenbart ist, kann das Gesamtreibungsmoment (d.h., die Hysteresenbreite), das in dem Gesamtlenkmechanismus erzeugt wird, obwohl ein Pseudogefühl einer Straßenoberflächenreaktionskraft beim Fahrer hervorgerufen werden kann, nicht kompensiert werden. Als ein Ergebnis gibt es ein Problem dahingehend, dass ein Lenkgefühl nicht verbessert werden kann.

Bei der konventionellen motorisierten Servolenkvorrichtung, die in den Dokumenten von JP 62-34850 A und JP 06-144280 A offenbart ist, ist es möglich, das Gesamtreibungsmoment zu kompensieren. Jedoch ist es nicht möglich, das Gesamtreibungsmoment zu kompensieren, wenn das Lenkmoment 0 ist oder wenn die Geschwindigkeit des Motors 0 ist. Daher gibt es ein Problem dahingehend, dass ein Lenkgefühl nicht in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand verbessert werden kann.

In der konventionellen Fahrzeugservolenkvorrichtung, die in dem Dokument JP 2002-308131 A offenbart ist, wird die Hysteresebreite des Lenkmoments für die laterale Beschleunigung des Fahrzeugs berechnet, so dass ein stabiles Lenkgefühl sichergestellt werden kann unabhängig von dem Alterungszustand des Lenkmechanismus. Jedoch gibt es ein Problem dahingehend, dass diese Steuerung nicht unter einem Umstand vorgenommen werden kann, bei dem ein Zusammenhang zwischen dem Lenkmoment und der Lateralbeschleunigung nicht eindeutig bestimmt werden kann wie in dem Fall eines Feldweges oder Ähnlichem.

Zudem ist die Einrichtung zum Erfassen der Lateralbeschleunigung erforderlich, so dass es auch ein Problem hoher Kosten gibt.

RESÜMME DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen. Es ist demnach ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeuglenkvorrichtung bereitzustellen, die imstande ist, konstant ein Lenkgefühl durch Erwecken des Gefühls einer Straßenoberflächen-Reaktionskraft bei einem Fahrer zu verbessern und ein Gesamtreibungsmoment zu kompensieren und eine Kostenreduzierung zu erzielen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt eine Fahrzeuglenkvorrichtung ein: einen Motor zum Erzeugen eines Hilfsmoments für das Ergänzen eines durch einen Fahrer eines Fahrzeugs angewendeten Lenkmoments; eine Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an einer Lenkwelle des Fahrzeugs erzeugten Lenkwellenreaktionsmomentes und mit einer Hysterese-Charakteristik; eine Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch Räder des Fahrzeugs von einer Straßenoberfläche erhaltenen Straßenoberflächen-Reaktionsmoments; und eine Zielstromberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Zielstromwertes zum Antreiben des Motors, wobei: die Zielstromberechnungseinrichtung eine erste Kompensationseinrichtung einschließt zum Berechnen eines ersten Kompensationsbetrags für das Kompensieren des Hilfsmoments basierend auf dem Lenkwellenreaktionsmoment, und eine zweite Kompensationseinrichtung zum Berechnen eines zweiten Kompensationsbetrags für das Kompensieren des Hilfsmoments basierend auf dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment; und die Zielstromberechnungseinrichtung den Zielstrom so berechnet, dass eine Kompensation für ein in einem gesamten Lenkmechanismus es Fahrzeugs erzeugtes Gesamtreibungsmoment und einen Gradienten des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes basierend auf dem ersten Kompensationsbetrag und dem zweiten Kompensationsbetrag vorgenommen wird.

Gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung berechnet die Zielstromberechnungseinrichtung einen Zielstrom so, dass eine Kompensation in Bezug auf ein in den gesamten Lenkmechanismus des Fahrzeugs erzeugtes Reibungsmoment und einen Gradienten eines Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes basierend auf einem ersten Kompensationsbetrag zum Kompensieren eines Hilfsmomentes mit einem Lenkwellenreaktionsmoment und eines zweiten Kompensationsbetrags zum Kompensieren des Hilfsmomentes mit dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment vorgenommen wird. Daher kann ein Lenkgefühl konstant verbessert werden durch Erwecken eines Gefühls einer Straßenoberflächen-Reaktionskraft beim Fahrer und durch Kompensieren des Gesamtreibungsmomentes. Ferner kann eine Reduzierung der Kosten erzielt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
1 ein schematisches Diagramm eines Lenkmechanismus einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein beispielhaftes Diagramm eines Gesamtzusammenhangs zwischen einem Lenkradwinkel und einem Lenkwellenreaktionsmoment;
3 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung und eines Hilfsmotors der 1;
4 ein Blockdiagramm eines Hilfsmomentbestimmungsabschnitts der 3 im Detail;
5 ein erläuterndes Diagramm eines Zusammenhangs zwischen Gewinnen, die in einem Rückführungskompensationsabschnitt und einem Reibungskompensationsabschnitt festgelegt sind, und einen Zusammenhang zwischen Begrenzern, die in dem Rückführungskompensationsabschnitt und dem Reibungskompensationsabschnitt festgelegt sind;
6 ein Ablaufdiagramm eines Betriebsablaufs der in 1 gezeigten Fahrzeuglenkvorrichtung;
7 ein erläuterndes Diagramm einer sich aus einem in 4 gezeigten Rückführungskompensationsmoment ergebenden Wirkung;
8 ein erläuterndes Diagramm einer sich aus einem in 4 gezeigten Reibungskompensationsmoment ergebenden Wirkung;
9 ein erläuterndes Diagramm einer aus dem in 4 gezeigten Rückführungskompensationsmoment und dem in 4 gezeigten Reibungskompensationsmoment resultierenden Wirkung;
10 ein Funktionsblockdiagramm eines wesentlichen Teils einer Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ein Ablaufdiagramm eines Betriebsablaufs einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ein Blockdiagramm zum Zeigen eines in einem Hilfsmomentbestimmungsabschnitt einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Reibungskompensationsabschnitts im Detail; und
13 ein erläuterndes Diagramm von Lissajous'schen Schwingungsformen eines Lenkradwinkels θ und eines Lenkwellenreaktionsmomentes in einem Fall, in dem das Lenkwellenreaktionsmoment nur in Bezug auf ein von dem in 12 gezeigten Reibungskompensationsabschnitt ausgegebenes Reibungskompensationsmoment kompensiert wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Jeweilige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend basierend auf den Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Zeichnungen sind ähnliche Bezugszeichen ähnlichen oder entsprechenden Teilen oder Abschnitten zugeordnet, um sie zu beschreiben.
Die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf einen Fall beschrieben, in dem die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Automobil montiert ist.
Erste Ausführungsform
1 ist ein schematisches Diagramm zum Zeigen eines Lenkmechanismus 1 einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es wird Bezug genommen auf 1, ein Lenkmechanismus 1 hat ein Lenkrad 2, eine Lenkwelle 3, einen Lenkgetriebekasten 4, einen Lenkradwinkeldetektor 5 (d.h., eine Lenkradwinkelerfassungseinrichtung), einen Drehmomentsensor 6 (d.h., eine Lenkmomenterfassungseinrichtung), einen Hilfsmotor 7 (d.h. einen Motor), einen Zanstangentriebmechanismus 8, Räder 9 (d.h. Räder), eine Elektroservolenksteuereinrichtung bzw. EPS-Steuereinrichtung 10 (d.h. eine Zielstromberechnungseinrichtung) (nachstehend kurz als Steuereinrichtung 10 bezeichnet), einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11 (d.h., eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung), und einen Zustandsgrößendetektor 12 (d.h., eine Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungseinrichtung und eine Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungseinrichtung).
Das Lenkrad 2, das durch einen Fahrer eines Automobils gelenkt wird, ist an einem Ende der Lenkwelle 3 angekoppelt. Das Lenkrad 2 ist mit dem Lenkradwinkeldetektor 5 montiert, der einen Lenkradwinkel θ erfasst.
Die Lenkwelle 3 ist mit dem Drehmomentsensor 6 montiert, der ein Lenkmoment Thdl erfasst, das sich aus dem Lenken des Fahrers ergibt. Die Lenkwelle 3 ist auch mit dem Hilfsmotor 7 montiert, der eine motorisierte Komponente zum Erzeugen eines Hilfsmoments Tassist ist zum Ergänzen des Lenkmoments des Thdl, über ein (nicht gezeigtes) Reduktionsgetriebe.
Der Lenkgetriebekasten 4, der ein sich durch die Summation des Lenkmoments Thdl und des Hilfsmoments Tassist ergebendes synthetisches Moment verstärkt, ist mit dem anderen Ende der Lenkwelle 3 gekoppelt.
Der Lenkgetriebekasten 4 ist auch mit den Rädern 9 über den Zahnstangentriebmechanismus 8 montiert.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit V eines Fahrzeugs. Der Zustandsgrößendetektor 12 erfasst ein an der Lenkwelle 3 erzeugtes Lenkwellenreaktionsmoment Ttran und ein über die Reifen 9 von einer Straßenoberfläche erhaltenes Oberflächenreaktionsmoment Talign.
Der Lenkradwinkel θ, das Lenkmoment Thdl, die Fahrzeuggeschwindigkeit V, das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran, das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign, ein motorerfasster Strom Imtr des Hilfsmotors 7 und eine motorerfasste Spannung Vmtr des Hilfsmotors 7 werden in die Steuereinrichtung 10 eingegeben.
Die Steuereinrichtung 10 berechnet einen Zielstromwert für das Antreiben des Hilfsmotors 7 basierend auf den zuvor erwähnten Eingangswerten und gibt -einen Motorantriebsstrom Id aus.
Es sollte hierin bemerkt werden, dass das Lenkwellenreaktionsmoment Ttrad durch Zusammenaddieren des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign und eines Gesamtreibungsmoments Tfric (nicht dargestellt) als einer in dem Gesamtlenkmechanismus 1 erzeugten Reibungskraft erhalten wird. Ein Zusammenhang zwischen dem Lenkwellenreaktionsmoment Ttran, dem Straßenoberflächenreaktionsmoment Talign und dem Gesamtreibungsmoment Tfric wird nachstehend beschrieben.
2 ist ein erläuterndes Diagramm zum Zeigen eines Gesamtzusammenhangs zwischen dem Lenkradwinkel θ und dem Lenkwellenreaktionsmoment Ttran.
Es wird Bezug genommen auf 2, obwohl das Lenken in Übereinstimmung mit verschiedenen Mustern ausgeführt wird, ändert sich das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign proportional mit dem Zunehmen und Abnehmen des Lenkradwinkels θ. Das Gesamtreibungsmoment Tfric, das eine konstante Größe ist, wird in seinem Vorzeichen abhängig von der Lenkrichtung des Lenkrads 2 umgekehrt.
Mit anderen Worten, das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran wird erhalten durch Addieren von Hysteresekennlinien in Entsprechung zu dem Gesamtreibungsmoment Tfric zu dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign. Demgemäss nimmt selbst für denselben Lenkradwinkel θ das an der Lenkwelle 3 während des Lenkens des Lenkrades 2 erzeugte Lenkwellenreaktionsmoment Ttran beim Lenken des Lenkrades 2 in einer Abbiegerichtung zu und nimmt in der Rückführungsrichtung des Lenkrades 2 ab.
Das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran wird durch eine Gleichung (1) ausgedrückt, die unten gezeigt ist. Ttran = Talign + Tfric (1)
Das Gesamtreibungsmoment Tfric wird durch Zusammenaddieren eines Wertes erhalten, der erhalten wird durch Multiplizieren eines Motorreibungsmoments Tmfric als einem Reibungsmoment, das nur in dem Hilfsmotor 7 durch ein Getriebeverhältnis Ggear des Reduktionsgetriebes zwischen dem Hilfsmotor 7 und der Lenkwelle 3 erzeugt wird, und einem Wellenreibungsmoment Tfrp als einem Reibungsmoment, das in dem Lenkmechanismus 1 ohne Berücksichtigung des Hilfsmotors 7 erzeugt wird. Ein Zusammenhang zwischen diesen Reibungsmomenten wird durch eine Gleichung (2) ausgedrückt, die nachstehend gezeigt wird. Tfric = Tfrp + Ggear·Tmfric (2)
Diese Fahrzeuglenkvorrichtung führt hauptsächlich die Funktion des Erfassens des Lenkmomentes Thdl zu der Zeit, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 lenkt, mit Hilfe des Drehmomentsensors 6 durch und ein Erzeugen des Hilfsmoments Tassist in Übereinstimmung mit dem Lenkmoment Thdl.
Von einem mechanischen Gesichtspunkt aus betrachtet, dreht die Summe des Lenkmoments Thdl und des Hilf smoments Tassist die Lenkwelle 3 gegen das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran. Beim Lenken des Lenkrades 2 wirkt auch ein Trägheitsmoment, das als ein Ergebnis der Trägheit des Hilfsmotors 7 erzeugt wird. Demnach wird unter der Voraussetzung, dass J·dω/dt das Trägheitsmoment des Hilfsmotors 7 repräsentiert, das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran durch eine Gleichung (3) ausgedrückt, die nachstehend gezeigt wird. Ttran = Thdl + Tassist – J·dω/dt (3)
Unter der Voraussetzung, dass Kt eine Drehmomentkonstante des Hilfsmotors 7 repräsentiert, wird das durch den Hilfsmotor 7 erzeugte Hilfsmoment Tassist durch eine Gleichung (4) ausgedrückt, die nachstehend gezeigt wird. Tassist = Ggear·Kt·Imtr (4)
Das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran wird auch ausgedrückt durch eine Gleichung (5), die nachstehend gezeigt wird durch Transformieren der Gleichung (1) unter Verwendung der Gleichung (2). Ttran = Talign + (Ggear·Tmfric + Tfrp) (5)
Die Steuereinrichtung 10 berechnet einen Zielstromwert, der dem Hilfsmotor 7 zuzuführen ist, basierend auf den vorstehenden jeweils eingegebenen Werten, führt eine Stromsteuerung derart durch, dass der Zielstromwert mit dem motorerfassten Strom Imtr koinzidiert und gibt den Motorantriebsstrom Id aus.
Wie durch die Gleichung (4) angegeben, erzeugt der Hilfsmotor 7 das Hilfsmoment Tassist, welches durch Multiplizieren des motorerfassten Stroms Imtr mit der Drehmomentkonstanten Kt und dem Zahnradverhältnis Ggear des Reduktionsgetriebes erhalten wird, hierdurch das Lenkmoment Thdl, das von dem Fahrer während des Lenkens hervorgerufen wird, ergänzend.
3 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen der Steuereinrichtung 10 und des Hilfsmotors 7 der 1.
Es wird Bezug genommen auf 3, die Steuereinrichtung 10 hat einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13, einen Lenkmomenterfassungsabschnitt 14, einen Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungsabschnitt 15, einen Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungsabschnitt 16, einen Motorgeschwindigkeits- bzw. Drehzahlerfassungsabschnitt 17, einen Motorbeschleunigungserfassungsabschnitt 18, einen Hilfsmomentbestimmungsabschnitt 19, einen Motorstrombestimmungsabschnitt 20, einen Motorstromerfassungsabschnitt 21, einen Komparator 22 und einen Motorantriebsabschnitt 23.
Die Steuereinrichtung 10 ist als ein Mikroprozessor (nicht dargestellt) entworfen mit einer CPU und einem Speicher, in dem Programme gespeichert sind. Jeweilige die Steuereinrichtung 10 bildende Blöcke werden in dem Speicher als Software gespeichert.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 empfängt eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11 ausgegeben wird und gibt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) aus. Der Lenkmomenterfassungsabschnitt 14 empfängt das von dem Drehmomentsensor 6 ausgegebene Lenkmoment Thdl und gibt ein Lenkmomentsignal Thdl(s) aus.
Die Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungsabschnitt 15 empfängt ein von dem Zustandsgrößendetektor 12 ausgegebenes Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign und gibt ein Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s) aus. Der Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungsabschnitt 16 empfängt das von dem Zustandsgrößendetektor 12 ausgegebene Lenkwellenreaktionsmoment Ttran und gibt ein Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s) aus.
Der Zustandsgrößendetektor 12 zum Erfassen des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign und des Lenkwellenreaktionsmoments Ttran wird beispielsweise als eine Lastzelle (nicht dargestellt) entworfen, die an die Räder 9 und das Lenkrad 3 montiert ist und eine Deformation eines Dehnungsaufnehmers, der an der Lastzelle vorgesehen ist, als Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign und Lenkwellenreaktionsmoment Ttran ausgibt.
Der Motorgeschwindigkeitserfassungsabschnitt 17 gibt ein Motorgeschwindigkeitssignal Smtr(s) basierend auf einem Motorerfassungsstromsignal Imtr(s) aus, das von dem Motorstromerfassungsabschnitt 21 ausgegeben wird, und einem motorerfassten Spannungssignal Vmtr(s), das von einem Motorspannungserfassungsabschnitt (nicht dargestellt) ausgegeben wird.
Der Motorbeschleunigungserfassungsabschnitt 18 differenziert das Motorgeschwindigkeitssignal Smtr(s) und gibt ein Motorbeschleunigungssignal Amtr(s) aus.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s), das Lenkmomentsignal Thdl(s), das Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s), das Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s), das Motorgeschwindigkeitssignal Smtr(s) und das Motorbeschleunigungssignal Amtr(s) werden in den Hilfsmomentbestimmungsabschnitt 19 eingegeben.
Der Hilfsmomentbestimmungsabschnitt 19 gibt ein Hilfsmomentsignal Tassist(s) aus, um den Hilfsmotor 7 zu veranlassen, das Hilfsmoment Tassist basierend auf den zuvor erwähnten Eingabewerten zu erzeugen.
Der Motorstrombestimmungsabschnitt 20 gibt den Zielstromwert Imtr(t) aus, um den Hilfsmotor 7 zu veranlassen, basierend auf dem Hilfsmomentsignal Tassist(s) das Hilfsmoment Tassist zu erzeugen.
Der Motorstromerfassungsabschnitt 21 empfängt den motorerfassten Strom Imtr, der durch den Hilfsmotor 7 fließt, und gibt das motorerfasste Stromsignal Imtr(s) aus. Der Komparator 22 gibt eine Differenz zwischen dem Zielstromwert Imtr(t) und dem motorerfassten Stromsignal Imtr(s) aus. Der Motorantriebsabschnitt 23 gibt den Motorantriebsstrom Id derart aus, dass die Differenz zwischen dem Zielstromwert Imtr(t) und dem motorerfassten Stromsignal Imtr(s) 0 wird.
4 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Hilfsmomentbestimmungsabschnitts 19 der 3 im Detail.
Es wird Bezug genommen auf 4, der Hilfsmomentbestimmungsabschnitt 19 hat einen Hilfsabbildungskompensationsabschnitt 24, einen Dämpfungskompensationsabschnitt 25, einen Trägheitskombinationsabschnitt 26, einen Rückführungskompensationsabschnitt 27 (d.h., eine zweite Kompensationseinrichtung), einen Reibungskompensationsabschnitt 28 (d.h., eine erste Kompensationseinrichtung) und einen Addierer 29.
Der Hilfsabbildungskompensationsabschnitt 24 gibt ein Hilfsabbildungskompensationsmoment map(s) basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) aus, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, und dem Lenkmomentsignal Thdl(s), das von dem Lenkmomenterfassungsabschnitt 14 ausgegeben wird.
Der Dämpfungskompensationsabschnitt 25 gibt ein Dämpfungskompensationsbetragsmoment damp(s) basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) aus, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, und dem Motorgeschwindigkeitssignal Smtr(s), das von dem Motorgeschwindigkeitserfassungsabschnitt 17 ausgegeben wird.
Der Trägheitskompensationsabschnitt 26 gibt ein Trägheitskompensationsmoment iner(s) basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) aus, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, und dem Motorbeschleunigungssignal Amtr(s), das von dem Motorbeschleunigungserfassungsabschnitt 18 ausgegeben wird. Der Rückführungskompensationsabschnitt 27 gibt ein Rückführungskompensationsmoment ret(s) (d.h., einen zweiten Kompensationsbetrag) aus, das entgegengesetzt zu einer Lenkrichtung des Fahrers wirkt, basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s), das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, und dem Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s), das von dem Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungsabschnitt 15 ausgegeben wird.
Der Reibungskompensationsabschnitt 28 gibt ein Reibungskompensationsmoment fric(c) (d.h., einen ersten Kompensationsbetrag) aus, das in der Lenkrichtung des Fahrers wirkt, basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s), das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, und dem Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s), das von dem Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungsabschnitt 16 ausgegeben wird.
Das Hilfsabbildungskompensationsmoment map(s), das Dämpfungskompensationsbetragsmoment damp(s), das Trägheitskompensationsmoment iner(s), das Rückführungskompensationsmoment ret(s) und das Reibungskompensationsmoment fric(s) werden in den Addierer 29 eingegeben. Der Addierer 29 addiert die oben erwähnten Eingangswerte zusammen und gibt das Hilfsmomentsignal Tassist(s) aus.
Ein Gewinn k2 für das Verstärken eines Eingangssignals und ein Begrenzer ret_lim zum Begrenzen eines Maximums eines Steuerbetrags, werden in dem Rückführungskompensationsabschnitt 27 festgelegt. Ein Gewinn k1 für das Verstärken eines Eingangssignals und ein Begrenzer fric_lim zum Begrenzen eines Maximums eines Steuerbetrags werden in dem Reibungskompensationsabschnitt 28 festgelegt. 5 zeigt einen Zusammenhang zwischen den Gewinnen k2 und k1 und einen Zusammenhang zwischen den Begrenzern ret_lim und fric_lim. Die Gewinne k1 und k2 und die Begrenzer ret_lim und fric_lim werden variabel in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugtyp festgelegt.
Ein idealer Wert des Gradienten des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign oder des Gesamtreibungsmoments Tfric, die in 5 gezeigt sind, unterscheidet sich abhängig von dem Fahrzeugtyp und ist demnach schwierig eindeutig zu definieren. 5 wird daher angenommen als ein Einstellverfahren repräsentierend in Entsprechung zu einem idealen Gradienten des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign oder eines Idealwertes des Gesamreibungsmomentes Tfric, die in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugtyp erforderlich sind.
Eine Gleichung (6), die nachstehend gezeigt wird, wird aus den Gleichungen (1) und (3) erhalten. In der Gleichung (6) kann der in der Gleichung (1) gezeigte Einfluss des Trägheitsmomentes bei einer normalen Lenkgeschwindigkeit als 0 betrachtet werden, so dass der Trägheitsterm J·dω/dt weggelassen ist. Thdl + Tassist = Talign + Tfric (6)
Das Lenkmoment Thdl und das Hilfsmoment Tassist werden jeweils durch Gleichungen (7) und (8) dargestellt, die nachstehend gezeigt sind. Thdl = (1 + k2 – k1)Talign + (1 – k1)Tfric (7) Tassist = k1(Talign + Tfric) – k2Talign (8)
Eine Operation der Fahrzeuglenkvorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm der 6 beschrieben.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsdrehmomentes Talign und des in dem Lenkmechanismus 1 erzeugten Gesamtreibungsmoments Tfric basierend auf dem von dem Rückführungskompensationsabschnitt 27 ausgegebenen Rückführungskompensationsmoment ret(s) und dem von dem Reibungskompensationsabschnitt 28 ausgegebenen Reibungskompensationsmoment fric(s) kompensiert wird.
In der tatsächlichen Fahrzeuglenkvorrichtung werden daher verschiedene Arten von Kompensationssteuerungen unter Verwendung des Hilfsabbildungskompensationsmoments map(s), des Dämpfungskompensationsbetragsmoments damp(s) und des Trägheitskompensationsmoments iner(s) durchgeführt. Zum Zwecke der Einfachheit werden nachstehend jedoch nur die Operationsabläufe des Reibungskompensationsabschnittes 28 und des Rückführungskompensationsabschnittes 27 mit dem Ausgangsgrößen des Hilfsabbildungskompensationsabschnittes 24, des Dämpfungskompensationsabschnittes 25 und des Trägheitskompensationsabschnittes 28 alle auf 0 festgelegt beschrieben.
Zuallererst wird das von dem Straßenoberflächen-Reaktionsmomentabschnitt 15 ausgegebene Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s) gelesen und in dem Speicher der Steuereinrichtung 10 gespeichert (Schritt S51).
Das Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s), das von dem Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungsabschnitt 16 ausgegeben wird, wird gelesen und in dem Speicher gespeichert (Schritt S52).
Darauf folgend wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s), das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, gelesen und in dem Speicher gespeichert (Schritt S53).
Dann berechnet der Rückführungskompensationsabschnitt 27 das Rückführungskompensationsmoment ret(s) basierend auf dem Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s) und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V(s) (Schritt S54).
7 ist ein erläuterndes Diagramm zum Zeigen einer Wirkung, die sich aus dem Rückführungskompensationsmoment ret(s) ergibt. 7 illustriert Lissajous'sche Schwingungsformen des Lenkradwinkels θ und des Lenkwellenreaktionsmoments Ttran in einem Fall, in dem ein Lenkwellenreaktionsmoment Ttran nur mit dem Rückführungskompensationsmoment ret(s) kompensiert wird.
Es wird Bezug genommen auf 7, der Gewinn k2 und der Begrenzer ret_lim werden in dem Rückführungskompensations-Abschnitt 27 festgelegt, so dass der Gradient des Straßenoberflächenreaktionsmoments Talign in Bezug auf den Lenkradwinkel θ erhöht wird, um das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran zu erhöhen. Nachdem das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran einen Begrenzerwert erreicht hat, kann der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign parallel zu dem Gradienten ohne Kompensation gehalten werden.
Der Reibungskompensationsabschnitt 28 berechnet das Reibungskompensationsmoment fric(s) basierend auf dem Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) (Schritt S55)
8 ist ein beispielhaftes Diagramm zum Zeigen einer sich aus dem Reibungskompensationsmoment fric(s) ergebenden Wirkung. 8 zeigt Lissajous'sche Schwingungsformen des Lenkradwinkels θ und des Lenkwellenreaktionsmoments Ttran in einem Fall, in dem das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran nur kompensiert wird in Bezug auf das Reibungskompensationsmoment fric(s).
Es wird Bezug genommen auf 7, der Gewinn k1 und der Begrenzer fric_lim werden in dem Reibungskompensationsabschnitt 28 derart festgelegt, dass das Gesamtreibungsmoment Tfric (d.h., die Hysteresebreite), das in dem gesamten Lenkmechanismus 1 erzeugt wird, reduziert werden kann. Auch wird der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign reduziert, so dass das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran reduziert werden kann.
Darauf folgend addiert der Addieren 29 das Reibungskompensationsmoment fric(s) und das Rückführungskompensationsmoment ret(s) zusammen und gibt das Hilfsmoment Tassist(s) aus (Schritt S56). Die Verarbeitungen der 6 sind hierdurch beendet.
9 ist ein erläuterndes Diagramm zum Zeigen einer sich aus dem Rückführungskompensationsmoment ret(s) und dem Reibungskompensationsmoment fric(s) ergebenden Wirkung. 9 zeigt Lissajous'sche Schwingungsformen des Lenkradwinkels θ und des Lenkwellenreaktionsmoments Ttran in einem Fall, in dem das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran kompensiert wird in Bezug auf das Rückführungskompensationsmoment ret(s) und das Reibungskompensationsmoment fric(s).
Es wird Bezug genommen auf 9, der Gewinn k2 und der Gewinn k1, und die Begrenzer ret_lim und fric_lim werden in dem Rückführungskompensationsabschnitt 27 und dem Reibungskompensationsabschnitt 28 jeweils so festgelegt, dass der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign in Bezug auf den Lenkradwinkel θ erhöht wird, um das Lenkwellenreaktionsmoment Tran zu erhöhen. Auch wird das Gesamtreibungsmoment Tfric (d.h., die Hysteresebreite), das in dem gesamten Lenkmechanismus 1 erzeugt wird, reduziert. Nachdem das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran den jeweiligen Begrenzerwert erreicht hat, kann der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes Talign parallel zu dem Gradienten ohne Kompensation gehalten werden.
Ein Fall, in dem der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign in Bezug auf den idealen Lenkradwinkel θ klein ist und das Gesamtreibungsmoment Tfric in Bezug auf den idealen Lenkradwinkel θ groß ist, ist in dem Beispiel der 9 beschrieben worden. Jedoch unterscheiden sich der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign und des Gesamtreibungsmoments Tfric abhängig von dem Fahrzeugtyp.
Jedoch selbst in einem Fall, in dem die Kennlinie des Fahrzeugs unterschiedlich ist, kann falls der Gewinn k1 und der Gewinn k2 und die Begrenzer rit_lim und fric_lim wie in 5 gezeigt festgelegt werden, der ideale Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign und das ideale Gesamtreibungsmoment Tfric (d.h., die Hysteresebreite) erhalten werden.
In der Fahrzeuglenkvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt der Hilfsmomentbestimmungsabschnitt 19, der in der Steuereinrichtung 10 vorgesehen ist, das Hilfsmomentsignal Tassist(s) aus, um den Hilfsmotor 7 zu veranlassen, das Hilfsmoment Tassist zu erzeugen basierend auf dem Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s) und dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign(s), und der Motorstrombestimmungsabschnitt 20 gibt den Zielstromwert Imtr(t) aus, um den Hilfsmotor 7 zu veranlassen, das Hilfsmoment Tassist zu erzeugen basierend auf dem Hilfsmomentsignal Tassist(s). Das in dem gesamten Lenkmechanismus 1 des Fahrzeugs erzeugte Gesamtreibungsmoment Tfric und der Gradient des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes Talign werden hierdurch kompensiert.
Daher kann in dem Fahrer ein Gefühl einer Straßenoberflächen-Reaktionskraft erweckt werden und das Gesamtreibungsmoment Tfric kann kompensiert werden. Als ein Ergebnis kann ein Lenkgefühl konstant verbessert werden.
Selbst wenn das Lenkmoment Thdl 0 ist oder die Motordrehzahl 0 ist, kann die Reibungskompensation ausgeführt werden. Daher kann ein Lenkgefühl konstant verbessert werden in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand.
Es ist auch möglich, eine Steuerung in einem Fall auszuführen, in dem der Zusammenhang zwischen dem Lenkmoment Thdl und der Lateralbeschleunigung nicht eindeutig bestimmt werden kann wie in dem Fall eines Feldweges oder Ähnlichem, oder für ein Fahrzeug ohne Lateralbeschleunigungserfassungseinrichtung. Auch ist die Lateralbeschleunigungserfassungseinrichtung nicht erforderlich. Daher kann eine Reduzierung der Kosten erzielt werden.
Zweite Ausführungsform
In der vorangehenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s) und das Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s) als Signale beschrieben worden, die von dem Zustandsgrößendetektor 12 erhalten werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Das heißt, jene Signale können durch Berechnung von verschiedenen Signalen erhalten werden.
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Komponenten, die mit jenen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung identisch sind, durch dieselben Bezugszeichen mit einem damit einhergehenden "A" gekennzeichnet und werden nicht detailliert beschrieben.
10 ist ein Funktionsblockdiagramm zum Zeigen eines wesentlichen Teils einer Steuereinrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es wird Bezug genommen auf 10, die Steuervorrichtung 10A hat einen Normdrehmomentgradientenwert-Berechnungsabschnitt 30, einen Lenkwinkelerfassungsabschnitt 31, einen Reibungsmomentberechnungsabschnitt 32 (d.h., eine Reibungsmomentberechnungseinrichtung), einen Multiplizierer 33, und einen Addieren 34. Keine Ausgangsgröße von dem Zustandsgrößendetektor 12, der in 1 gezeigt ist, wird in die Steuereinrichtung 10A eingegeben. Ein Lenkradwinkel θ wird in die Steuereinrichtung 10A von dem Lenkradwinkeldetektor 5 eingegeben.
Jene jeweiligen Blöcke sind bei einer Stufe vorgesehen, die dem Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungsabschnitt 15 und dem Lenkwellenreaktionsmomenterfassungssabschnitt 16 vorangehen.
Ein Gewinn Kalign in Entsprechung zu dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s), das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, wird in dem Normdrehmomentgradientenwert-Berechnungsabschnitt 30 gespeichert. Der Normdrehmomentgradientenwert-Berechnungsabschnitt 30 berechnet den Gewinn Kalign basierend auf dem eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s).
Der Lenkradwinkelerfassungsabschnitt 31 empfängt den Lenkradwinkel θ, der von dem Lenkradwinkeldetektor 5 ausgegeben wird, und gibt ein Lenkradwinkelsignal θ(s) aus.
Der Multiplizierer 33 multiplexiert den Gewinn Kalign und den Lenkradwinkel θ zusammen zum Berechnen des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes Talign. Das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign, welches basierend auf dem Lenkradwinkelsignal θ(s) berechnet worden ist, wird in seiner einfachsten Form durch eine unten gezeigte Gleichung (9) ausgedrückt. Talign = Kalign·θ (9)
Das in dem gesamten Lenkmechanismus 1 erzeugte Gesamtreibungsmoment Tfric, welches dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s), das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegeben wird, entspricht, wird in dem Reibungsmomentberechnungsabschnitt 32 gespeichert. Der Reibungsmomentberechnungsabschnitt 32 berechnet das Gesamtreibungsmoment Tfric basierend auf dem Eingangsfahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) und dem Lenkradwinkel θ, der von dem Lenkradwinkeldetektor 5 ausgegeben wird. Das Gesamtreibungsmoment Tfric wird durch eine unten gezeigte Gleichung (10) ausgedrückt. Tfric = f(V) (10)
Der Addieren 34 addiert das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign, das durch die Gleichung (9) ausgedrückt wird, und das Gesamtreibungsmoment Tfric, das durch die Gleichung (10) ausgedrückt wird, zusammen zum Berechnen des Lenkwellenreaktionsmomentes Ttran. Das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran wird in seiner einfachsten Form durch die unten gezeigte Gleichung (11) ausgedrückt, die aus den Gleichungen (9) und (10) hergeleitet wird.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist identisch mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den übrigen Konfigurationsdetails, die daher nachstehend nicht beschrieben werden. Ttran = Kalign·θ + f(V) (11)
Im Allgemeinen ist das Gesamtreibungsmoment Tfric in dem Lenkmechanismus 1 ein konstanter Wert. Jedoch wird bedingt durch sich aus der Drehung der Räder 9, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V ansteigt, resultierende Vibrationen sich ergebender schwankender Drehmomenteffekt erzeugt. Das von der Gleichung (11) erhaltene Lenkwellenreaktionsmoment Ttran ist ein Wert, der durch Kompensation in Bezug auf eine Verringerung des Gesamtreibungsmoments Tfric (d.h., der Hysteresebreite) in Bezug auf das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign erhalten wird, welches von dem schwankenden Drehmomenteffekt resultiert.
Der Betrieb der wie oben beschrieben konstruierten Fahrzeuglenkvorrichtung wird unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm der 11 beschrieben.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign und das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V(s) und des Lenkradwinkels θ berechnet worden sind.
Daher werden Operationsabläufe, die identisch sind zu jenen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nicht beschrieben. Nur die Operationsabläufe des Berechnens des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign und des Lenkwellenreaktionsmomentes Ttran werden beschrieben.
Zuallererst wird das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt 13 ausgegebene Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) gelesen und in dem Speicher gespeichert (Schritt S61).
Das Lenkradwinkelsignal θ(s), das von dem Lenkradwinkelerfassungsabschnitt 21 ausgegeben wird, wird gelesen und in dem Speicher gespeichert (Schritt S62). Darauffolgend berechnet der Normdrehmomentgradientenwert-Berechnungsabschnitt 30 den Gewinn Kalign basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) (Schritt S63).
Dann multipliziert der Multiplizierer 33 den Gewinn Kaling und den Lenkradwinkel θ zusammen zum Berechnen des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes Talign (Schritt S64).
Der Reibungsmomentberechnungsabschnitt 32 berechnet das Gesamtreibungsmoment Tfric basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) und dem Lenkradwinkel θ (Schritt S65).
Darauffolgend addiert der Addierer 34 das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign und das Gesamtreibungsmoment Tfric zusammen zum Berechnen des Lenkwellenreaktionsmomentes Ttran (Schritt S66), hierdurch die Verarbeitungen der 11 beendend.
In der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign und das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V(s) und des Lenkradwinkels θ berechnet. Daher kann eine Kombinationssteuerung in Entsprechung zu dem Lenkradwinkel θ selbst in einer Region vorgenommen werden, in der das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign nicht proportional zum Lenkradwinkel θ ist. Daher kann ein Lenkgefühl konstant verbessert werden in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand.
In der vorangehenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran und das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign durch den Zustandsgrößendetektor 12 erfasst. In der vorangehenden zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V(s) und des Lenkradwinkels θ berechnet. Jedoch sollte die vorliegende Erfindung nicht auf jene Berechnungen beschränkt sein. Das heißt, die Berechnungen können auch unter Verwendung des Lenkmomentes Thdl und des motorerfassten Stromes Imtr basierend auf den Gleichungen (3) und (4) vorgenommen werden.
Das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign kann gegebenenfalls auch unter Verwendung eines in beispielsweise JP 2003-312521 A offenbarten Schätzverfahren berechnet werden.
In diesen Fällen können auch Wirkungen ähnlich jenen in der vorangehenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der vorangehenden zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Dritte Ausführungsform
Gemäß der Beschreibung der vorangehenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der vorangehenden zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden alle Lenkradwinkel θ wie in 8 gezeigt einer Reibungskompensation unterzogen. Jedoch kann das Gesamtreibungsmoment Tfric ausreichend kompensiert werden mit dem Hilfsabbildungskompensationsmoment map(s), das von dem Hilfsabbildungskompensationsabschnitt 24 ausgegeben wird in einer Region, in der das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign groß ist. In dieser Region gibt es daher ein Problem dahingehend, dass der Hilfsabbildungskompensationsabschnitt 24 und der Reibungskompensationsabschnitt 28 einander stören.
Daher ist es wünschenswert, die Größe des Reibungskompensationsmomentes fric(s) basierend auf der Größe des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes Talign variabel festzulegen.
Eine Verarbeitung des variablen Festlegens des Reibungskompensationsmoments fric(s) unter Verwendung des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign wird nachstehend beschrieben.
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Komponenten, die identisch sind zu jenen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit denselben Bezugszeichen versehen einhergehend mit "A" und werden nicht detailliert beschrieben.
12 ist ein Blockdiagramm zum detaillierten Zeigen eines Reibungskompensationsabschnittes 28A, der in dem Hilfsmomentbestimmungsabschnitt 19 einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Es wird Bezug genommen auf 12, der Reibungskompensationsabschnitt 28A hat einen Gewinnauswahlabschnitt 35 und einen Multiplizierer 36. Das Straßenoberflächen-Reaktionsmomentsignal Talign(s), das Lenkwellenreaktionsmomentsignal Ttran(s) und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V(s) werden in den Reibungskompensationsabschnitt 28A eingegeben. Wie in dem Fall mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der Gewinn k1 und der Begrenzer fric_lim in dem Reibungskompensationsabschnitt 28A festgelegt.
Ein Gewinn Kgain_align in Entsprechung zu dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign wird in dem Gewinnauswahlabschnitt 35 gespeichert. Der Gewinn Kgain_align, der von dem Gewinnauswahlabschnitt 35 ausgegeben wird, nimmt ab wenn das eingegebene Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign zunimmt.
Der Multiplizierer 36 multipliziert das Lenkwellenreaktionsmomentsignal Tran(s), welches verstärkt worden ist mit dem Gewinn k1, zusammen mit dem Gewinn Kgain_align.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist identisch mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in anderen Konfigurationsdetails, die daher nicht nachstehend beschrieben werden.
13 ist ein erläuterndes Diagramm zum Zeigen von Lissajous'schen Schwingungsformen des Lenkradwinkels θ und des Lenkwellenreaktionsmoments Ttran in einem Fall, in dem das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran kompensiert wird in Bezug nur auf das Reibungskompensationsmoment fric(s), das von dem Reibungskompensationsabschnitt 28A ausgegeben wird, der in 12 gezeigt ist.
Es wird Bezug genommen auf 13, das Lenkwellenreaktionsmoment Ttran wird mit dem Reibungskompensationsmoment fric(s), das von dem Reibungskompensationsabschnitt 28A ausgegeben wird, so kompensiert dass das in dem gesamten Lenkmechanismus 1 erzeugte Gesamtreibungsmoment Tfric (d.h. Hysteresebreite) reduziert werden kann in einer Region (d.h., der Reibungskompensationszielregion), in der das Gesamtreibungsdrehmoment Tfric nicht kompensiert wird mit dem Hilfs-Abbildungskompensationsmoment map(s).
In der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung legt der Reibungskompensationsabschnitt 28A, der den Gewinnauswahlabschnitt 35 und dem Multiplizierer 36, variabel die Größe des Reibungskompensationsmomentes fric(s) in Übereinstimmung mit der Größe des Straßenoberflächen-Reaktionsmoments Talign fest.
Daher wird das Reibungskompensationsmoment fric(s) klein festgelegt in einem Fall, in dem das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment Talign groß ist, und das Gesamtreibungsmoment Tfric wird ausreichend kompensiert mit dem Hilfsabbildungskompensationsmoment map(s). Als ein Ergebnis können der Hilfsabbildungskompensationsabschnitt 24 und der Reibungskompensationsabschnitt 28A von einem sich gegenseitigen Stören abgehalten werden.

Claims

Fahrzeuglenkvorrichtung, umfassend: einen Motor (7) zum Erzeugen eines Hilfsmoments zum Ergänzen eines durch einen Fahrer eines Fahrzeugs ausgeübten Lenkmoments; eine Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen eines an einer Lenkwelle (3) des Fahrzeugs erzeugten Lenkwellenreaktionsmomentes und mit Hysterese-Charakteristik; eine Straßenoberflächen-Reaktionsmoment-Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen eines Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes, das durch Räder (9) des Fahrzeugs von einer Straßenoberfläche erhalten wird; und eine Zielstromberechnungseinrichtung (10) zum Berechnen eines Zielstromwertes zum Antreiben des Motors (7), wobei: die Zielstromberechnungseinrichtung (10) eine erste Kompensationseinrichtung (28) einschließt zum Berechnen eines ersten Kompensationsbetrags zum Kompensieren für das Hilfsmoment basierend auf dem Lenkwellenreaktionsmoment, und eine zweite Kompensationseinrichtung (27) zum Berechnen eines zweiten Kompensationsbetrags zum Kompensieren für das Hilfsmoment basierend auf dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment; und die Zielstromberechnungseinrichtung (10) den Zielstrom so berechnet, dass eine Kompensation in Bezug auf ein Gesamtreibungsmoment, das in einem gesamten Lenkmechanismus (1) des Fahrzeugs erzeugt wird, und einen Gradienten des Straßenoberflächen-Reaktionsmomentes basierend auf dem ersten Kompensationsbetrag und dem zweiten Kompensationsbetrag vorgenommen wird.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Kompensationsbetrag ein Kompensationsbetrag zum Kompensieren für das Hilfsmoment in einer Lenkrichtung des Fahrers ist; und der zweite Kompensationsbetrag ein Kompensationsbetrag ist zum Kompensieren für das Hilfsmoment in einer Richtung entgegengesetzt zur Lenkrichtung des Fahrers.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment erhalten wird durch Subtrahieren des Gesamtreibungsmomentes von dem Lenkwellenreaktionsmoment.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungseinrichtung (12) eine Lenkwellenerfassungseinrichtung (6) umfasst zum Erfassen des Lenkmomentes, und eine Motorstromerfassungseinrichtung (21) zum Erfassen eines durch den Motor fließenden Motorstroms; und das Lenkwellenreaktionsmoment basierend auf dem Lenkmoment und dem Motorstrom berechnet wird.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: die Lenkwellenreaktionsmoment-Erfassungseinrichtung (12) eine Lenkradwinkelerfassungseinrichtung (5) umfasst zum Erfassen eines Lenkradwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs, eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung (11) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine Reibungsmomenterfassungseinrichtung (32) zum Erfassen des Gesamtreibungsmomentes, das in dem gesamten Lenkmechanismus des Fahrzeugs erzeugt wird; und das Lenkwellenreaktionsmoment basierend auf dem Lenkradwinkel, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Gesamtreibungsmoment berechnet wird.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Straßenoberflächen-Reaktionsmomenterfassungseinrichtung (12) eine Lenkradwinkelerfassungseinrichtung (5) umfasst zum Erfassen eines Lenkradwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs, und eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (11) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs; und das Straßenoberflächen-Reaktionsmoment basierend auf dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Kompensationsbetrag kleiner ist als das Gesamtreibungsmoment.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (11) umfassend zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei der erste Kompensationsbetrag einen oberen Grenzwert hat und einen unteren Grenzwert, die variabel festgelegt werden basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Kompensationsbetrag variabel festgelegt wird basierend auf dem Straßenoberflächen-Reaktionsmoment.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Kompensationsbetrag und der zweite Kompensationsbetrag unter Verwendung von Gewinnen berechnet werden, die variabel festgelegt werden in Übereinstimmung mit einem Fahrzeugtyp.
Fahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Kompensationsbetrag und der zweite Kompensationsbetrag unter Verwendung von Begrenzerwerten berechnet werden, die variabel festgelegt werden in Übereinstimmung mit einem Fahrzeugtyp.