DE102012105265A1

DE102012105265A1 - Lenksteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102012105265A1
Application number: DE102012105265A
Authority: DE
Inventors: Hisashi KAWASE; Masashi Hori; Yasuhiko Mukai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2012-12-27
Also published as: JP2013001370A; US20120330510A1; CN102837736A

Abstract

Bei einer Lenksteuervorrichtung (10) berechnet eine ECU (40) gemäß einem Lenkdrehmoment, das durch einen Drehmomentsensor (31) detektiert wird, ein Grundunterstützungsdrehmoment und durch Korrigieren des berechneten Grundunterstützungsdrehmoments gemäß der Position einer Zahnstange (6) durch Vornehmen von Korrekturen, sodass sich das Grundunterstützungsdrehmoment verringert, wenn sich die Zahnstange aus einer vorbestimmten ersten Position, die nahe einem ersten Ende eines Bewegungsbereichs ist, zu dem ersten Ende oder aus einer vorbestimmten zweiten Position, die nahe einem zweiten Ende des Bewegungsbereichs ist, zu dem zweiten Ende bewegt, ein korrigiertes Unterstützungsdrehmoment. Die ECU bestimmt gemäß der Position der Zahnstange entweder das Grundunterstützungsdrehmoment oder das korrigierte Unterstützungsdrehmoment als das Unterstützungsdrehmoment. Die ECU steuert gemäß dem vorbestimmten Unterstützungsdrehmoment den Antrieb einer Betätigungsvorrichtung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Lenksteuervorrichtung, die den Lenkbetrieb eines Lenkrads eines Fahrzeugs steuert.
HINTERGRUNDTECHNIK
Eine herkömmliche elektrische Servolenkvorrichtung hat eine Einrichtung, die mit einer elektrischen Betätigungsvorrichtung ein Drehmoment erzeugt, um einen Lenkbetrieb eines Fahrzeugs zu unterstützen. Eine Servolenksteuervorrichtung, die beispielsweise in der JP H05-41466 A ( US 4,708,220 ) offenbart ist, weist ein Zahnrad, das mit einer Zahnstange in Eingriff geht, zum Rotieren eines Lenkrads auf, treibt das Zahnrad mit einer elektrischen Betätigungsvorrichtung an, um ein Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen, und verwendet das erzeugte Unterstützungsdrehmoment, um ein Lenken eines Fahrers eines Lenkglieds zu unterstützen. Die Servolenksteuervorrichtung berechnet das Unterstützungsdrehmoment gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektiert wird, und einem Lenkdrehmoment, das durch einen Drehmomentsensor detektiert wird. Die Servolenksteuervorrichtung berechnet das Unterstützungsdrehmoment auf eine solche Art und Weise, dass sich dasselbe mit einer Erhöhung des Lenkdrehmoments und mit einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Die Servolenksteuervorrichtung liefert ferner in einem Bereich einer hohen Fortbewegungsgeschwindigkeit durch Berechnen des Unterstützungsdrehmoments auf eine solche Art und Weise, dass sich dasselbe mit einer Verringerung des Lenkdrehmoments und mit einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert, eine erhöhte Fahrzeugfortbewegungsstabilität.
Wenn sich das Lenkglied aufgrund des Lenkens des Fahrers des Fahrzeugs kontinuierlich in einer Richtung dreht, lässt es die Servolenksteuervorrichtung zu, dass das Ende der Zahnstange, die das Antriebsreifenrad (gelenkte Rad) rotiert, beispielsweise mit der Innenwand eines Zahnstangengehäuses kollidiert, das die Zahnstange häust. Dies stoppt nicht nur die Längsbewegung der Zahnstange, sondern ferner die Drehung des Lenkglieds. Die Servolenksteuervorrichtung führt Berechnungen so durch, dass sich das Lenkdrehmoment in einem Bereich einer niedrigen Fortbewegungsgeschwindigkeit, in dem die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, erhöht. Wenn daher beispielsweise der Fahrer einen abrupten Lenkbetrieb insbesondere in dem Bereich einer niedrigen Geschwindigkeit durchführt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange hoch, wenn dieselbe mit dem Zahnstangengehäuse kollidiert. Da die Energie einer Kollision proportional zu dem Quadrat der Geschwindigkeit ist, wird erwartet, dass aufgrund der Kollision zwischen der Zahnstange und dem Zahnstangengehäuse ein hohes Kollisionsdrehmoment erzeugt werden kann.
In einigen Fällen kann der Spitzenwert eines Kollisionsdrehmoments mehr als zehnmal eines normalen Lenkdrehmoments sein. Wenn daher die Zahnstange mit dem Zahnstangengehäuse kollidiert, können Zahnräder, die eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung in sich aufweist, durch einen übermäßigen Stoß beschädigt werden. Um eine Beschädigung der Zahnräder zu vermeiden, ist es notwendig, in Anbetracht des Kollisionsdrehmoments zwischen der Zahnstange und dem Zahnstangengehäuse einen hohen Sicherheitsfaktor für die Zahnräder einzustellen. Wenn ein hoher Sicherheitsfaktor für die Zahnräder eingestellt ist, kann sich die physische Größe der Servolenksteuervorrichtung erhöhen.
KURZFASSUNG
Es besteht daher eine Aufgabe darin, eine kompakte, leichte Lenksteuervorrichtung zu schaffen, die fähig ist, eine Beschädigung von Strukturgliedern zu verhindern.
Gemäß einem Aspekt ist eine Lenksteuervorrichtung an einem Fahrzeug angebracht, die eine Eingangswelle, die mit einem Lenkglied, das durch einen Fahrer des Fahrzeugs gesteuert ist, gekoppelt ist, eine Ausgangswelle, die mit der Eingangswelle gekoppelt ist, eine Zahnstange, die sich in einer Längsrichtung hin und her bewegt, wenn sich die Ausgangswelle dreht, ein gelenktes Rad, das rotiert, wenn sich die Zahnstange hin und her bewegt, und ein Zahnstangengehäuse, in dem die Zahnstange hin und her bewegbar gehäust ist, hat. Die Lenksteuervorrichtung weist eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung, eine Lenkdrehmoment-Detektionsvorrichtung, einen Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt, einen Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments, einen Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt und einen Antriebssteuerabschnitt auf.
Die Lenkkraftunterstützungseinrichtung weist eine Getriebeeinrichtung, die mit der Ausgangswelle oder der Zahnstange in Eingriff ist, und eine Betätigungsvorrichtung, die die Getriebeeinrichtung antreibt, auf. Die Lenkunterstützungseinrichtung unterstützt durch Verwenden eines Unterstützungsdrehmoments, das erzeugt wird, wenn die Betätigungsvorrichtung und die Getriebeeinrichtung angetrieben werden, das Lenken des Lenkglieds. Die Lenkdrehmoment-Detektionsvorrichtung detektiert ein Lenkdrehmoment, das in die Eingangswelle eingegeben wird, wenn das Lenkglied betrieben wird. Der Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt berechnet gemäß dem Lenkdrehmoment, das durch die Lenkdrehmoment-Detektionsvorrichtung detektiert wird, ein Grundunterstützungsdrehmoment. Der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments berechnet durch Korrigieren des Grundunterstützungsdrehmoments gemäß einer Position der Zahnstange ein korrigiertes Unterstützungsdrehmoment. Der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt bestimmt basierend auf entweder dem Grundunterstützungsdrehmoment oder dem korrigierten Unterstützungsdrehmoment gemäß der Position der Zahnstange das Unterstützungsdrehmoment. Der Antriebssteuerabschnitt steuert gemäß dem Unterstützungsdrehmoment, das durch den Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, die Betätigungsvorrichtung.
Der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments berechnet durch Vornehmen von Korrekturen, sodass sich ein Wert des Grundunterstützungsdrehmoments verringert, wenn sich die Zahnstange aus einer vorbestimmten ersten Position, die nahe einem ersten Ende eines Bewegungsbereichs der Zahnstange ist, zu dem ersten Ende oder aus einer vorbestimmten zweiten Position, die nahe einem zweiten Ende des Bewegungsbereichs ist, zu dem zweiten Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, bewegt, das korrigierte Unterstützungsdrehmoment. Der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt bestimmt das Grundunterstützungsdrehmoment als das Unterstützungsdrehmoment, wenn die Zahnstange zwischen der vorbestimmten ersten Position und der vorbestimmten zweiten Position ist, und bestimmt das korrigierte Unterstützungsdrehmoment als das Unterstützungsdrehmoment, wenn die Zahnstange zwischen der vorbestimmten ersten Position und dem ersten Ende oder zwischen der vorbestimmten zweiten Position und dem zweiten Ende ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das eine Lenksteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
2 ein Flussdiagramm, das ein Lenkverfahren, das durch die Lenksteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, darstellt;
3 eine grafische Darstellung, die einen Korrekturfaktor, der verwendet ist, wenn ein Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments der Lenksteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein korrigiertes Unterstützungsdrehmoment berechnet, darstellt;
4 ein Zeitdiagramm, das ein Kollisionsdrehmoment, das auf die Lenksteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeübt wird, und ein Kollisionsdrehmoment, das auf ein Vergleichsbeispiel der Lenksteuervorrichtung ausgeübt wird, darstellt;
5 ein schematisches Diagramm, das eine Lenksteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
6 ein Flussdiagramm, das ein Lenkverfahren, das durch die Lenksteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, darstellt;
7 ein schematisches Diagramm, das eine Lenksteuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
8 ein Flussdiagramm, das ein Lenkverfahren, das durch die Lenksteuervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, darstellt;
9 eine grafische Darstellung, die einen Korrekturfaktor, der verwendet ist, wenn der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments der Lenksteuervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das korrigierte Unterstützungsdrehmoment berechnet, darstellt;
10 ein schematisches Diagramm, das eine Lenksteuervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt; und
11 ein Flussdiagramm, das ein Lenkverfahren, das durch die Lenksteuervorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Eine Lenksteuervorrichtung gemäß mehreren Ausführungsbeispielen ist nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Ausführungsbeispiele sind für eine Vereinfachung der Beschreibung durch die gleichen Bezugsziffern im Wesentlichen die gleichen Komponenten oder Elemente bezeichnet.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend zuerst auf 1 ist eine Lenksteuervorrichtung 10 auf ein Fahrzeug 1 angewendet und verwendet, um einen Fahrzeuglenkbetrieb, der durch einen Fahrer eines Fahrzeugs durchgeführt wird, zu steuern.
Das Fahrzeug 1 weist beispielsweise ein Lenkrad 2, eine Eingangswelle 3, eine Ausgangswelle 4, eine Zahnstange 6, ein gelenktes Rad (ein Antriebsreifenrad) 7 und ein Zahnstangengehäuse 8 auf. Die Eingangswelle 3 ist mit dem Lenkrad 2, das durch den Fahrer gelenkt ist, gekoppelt. Auf einen Drehungswinkel der Eingangswelle 3, der gebildet ist, wenn das Lenkrad 2 für Lenkzwecke gedreht wird, ist als der Lenkwinkel Bezug genommen.
Die Ausgangswelle 4 ist auf eine herkömmliche Art und Weise durch einen Torsionsstab (nicht gezeigt) mit der Eingangswelle 3 verbunden. Die Eingangswelle 3 und die Ausgangswelle 4 bilden eine Säulenwelle. Ein Lenkritzel 5 ist an einem Ende der Ausgangswelle 4 angeordnet, um mit der Zahnstange 6 in Eingriff zu gehen. Dies stellt sicher, dass sich die Zahnstange 6 in einer Längsrichtung der Zahnstange 6 (lateralen Richtung eines Fahrzeugs) hin und her bewegt, wenn sich die Ausgangswelle 4 dreht. Die Zahnstange 6 und das Lenkritzel 5 bilden eine Zahnstangen- und Ritzel-Einrichtung. Das gelenkte Rad 7 ist an beiden Enden der Zahnstange 6 angeordnet. Dies erlaubt, dass das gelenkte Rad 7 rotiert, wenn sich die Zahnstange 6 hin und her bewegt. Auf den Drehungswinkel der Ausgangswelle 4, der gebildet ist, wenn das gelenkte Rad 7 rotiert, ist als der Rotationswinkel Bezug genommen.
Die Zahnstange 6 ist in dem Zahnstangengehäuse 8 hin und her bewegbar gehäust. Ein Ende der Zahnstange 6 stößt gegen die Innenwand des Zahnstangengehäuses 8, um einen hin und her bewegenden Längslauf der Zahnstange 6, das heißt einen Hub bzw. Laufweg der Zahnstange 6, zu beschränken. Das heißt die Zahnstange 6 kann sich in dem Zahnstangengehäuse 8 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (Bewegungsbereichs) hin und her bewegen.
In dem Fahrzeug 1, auf das die Lenksteuervorrichtung 10 angewendet ist, geht das Lenkritzel 5, das an dem Ende der Ausgangswelle 4 angeordnet ist, mit der Vorderseite der Zahnstange 6, betrachtend das Hintere des Fahrzeugs 1, in Eingriff. Die Zahnstange 6 ist an einem Punkt mit dem gelenkten Rad 7 verbunden, der von der Drehungsmitte des gelenkten Rads 7, betrachtend das Hintere des Fahrzeugs 1, nach hinten versetzt ist. Wenn daher der Fahrer das Lenkrad 2 (die Eingangswelle 3) für Lenkzwecke im Uhrzeigersinn (nach rechts) dreht, dreht sich die Ausgangswelle 4 im Uhrzeigersinn (nach rechts), wodurch bewirkt wird, dass sich die Zahnstange 6, betrachtend das Vordere des Fahrzeugs 1, nach links bewegt. Dies ändert den gelenkten Winkel des gelenkten Rads 7, um das Fahrzeug 1 nach rechts zu bewegen (bewirkt, dass das gelenkte Rad 7 nach rechts rotiert). Wenn andererseits der Fahrer das Lenkrad 2 (die Eingangswelle 3) im Gegenuhrzeigersinn (nach links) dreht, dreht sich die Ausgangswelle 4 im Gegenuhrzeigersinn (nach links), wodurch bewirkt wird, dass sich die Zahnstange 6, das Vordere des Fahrzeugs 1 betrachtend, nach rechts bewegt. Dies ändert den gelenkten Winkel des gelenkten Rads 7, um das Fahrzeug 1 nach links zu bewegen (bewirkt, dass das gelenkte Rad 7 nach links rotiert).
Die Lenksteuervorrichtung 10 weist beispielsweise eine Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50, die aus einer Getriebeeinrichtung 51 und einer Betätigungsvorrichtung 52 gebildet ist, einen Drehmomentsensor 31 und eine elektronische Steuereinheit (engl.: electronic control unit; ECU) 40 auf. Der Drehmomentsensor 31 dient als eine Lenkdrehmoment-Detektionsvorrichtung.
Die Getriebeeinrichtung 51 ist an der Ausgangswelle 4 angebracht. Die Getriebeeinrichtung 51 hat ein Zahnrad, das mit der Ausgangswelle 4 in Eingriff geht.
Die Betätigungsvorrichtung 52 ist ein elektrischer Motor. Die Betätigungsvorrichtung 52 weist ein Schneckenrad, das mit äußeren Zähnen, die an einem Außenende des Zahnrads der Getriebeeinrichtung 51 gebildet sind, in Eingriff geht. Die Betätigungsvorrichtung 52 kann das Zahnrad der Getriebeeinrichtung 51 durch drehendes Antreiben des Schneckenrads drehend antreiben.
Wenn die Betätigungsvorrichtung 52 angetrieben ist, um das Zahnrad der Getriebeeinrichtung 51 zu drehen, wird ein Drehmoment, das durch die Drehung des Zahnrads erzeugt wird, an die Ausgangswelle 4 angelegt. Wenn das Drehmoment von der Betätigungsvorrichtung 52 durch die Getriebeeinrichtung 51 in der gleichen Richtung wie die Drehungsrichtung der Ausgangswelle 4, die sich dreht, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 zu Lenkzwecken dreht, angelegt wird, unterstützt das angelegte Drehmoment den Lenkbetrieb des Fahrers des Lenkrads 2. Das heißt das Drehmoment, das durch Antreiben der Betätigungsvorrichtung 2 und der Getriebeeinrichtung 51 an die Ausgangswelle 4 angelegt ist, stellt sich als ein Unterstützungsdrehmoment heraus, das eine Lenkkraft (ein Lenkdrehmoment) unterstützt, das von dem Fahrer in das Lenkrad 2 eingegeben wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist das erste Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass die Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50 durch die Getriebeeinrichtung 51 und die Betätigungsvorrichtung 52 gebildet ist. Die Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50 unterstützt durch Verwenden des Unterstützungsdrehmoments, das durch Antreiben der Betätigungsvorrichtung 52 und der Getriebeeinrichtung 51 erzeugt wird, das Lenken des Fahrers des Lenkrads 2. Die Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50 ist ein Teil einer elektrischen Säulenunterstützungs-Servolenkvorrichtung.
Der Drehmomentsensor 31 ist zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 4 angeordnet, um ein Lenkdrehmoment zu detektieren, das in die Eingangswelle 3 eingegeben wird, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 lenkt. Der Drehmomentsensor 31 detektiert genauer gesagt durch Messen des Torsionswinkel des Torsionsstabs, der die Eingangswelle 3 mit der Ausgangswelle 4 verbindet, das Lenkdrehmoment.
Das Fahrzeug 1 weist ebenso einen Lenkwinkelsensor 32 auf. Der Lenkwinkelsensor 32 dient als eine Lenkwinkel-Detektionsvorrichtung. Der Lenkwinkelsensor 32 ist an der Eingangswelle 3 angebracht, um den Drehungswinkel der Eingangswelle 3, das heißt den Lenkwinkel, zu detektieren. Der Lenkwinkelsensor 32 gibt ein Signal, das den detektierten Lenkwinkel angibt, zu der ECU 40 aus.
Die ECU 40 weist beispielsweise einen Mikrocomputer, der einen Rechenabschnitt, wie zum Beispiel eine CPU, und Speicherungsabschnitte, wie zum Beispiel einen RAM und einen ROM, hat, auf. Die ECU 40 ist verwendet, um verschiedene Vorrichtungen, die an dem Fahrzeug 1, auf das die Lenksteuervorrichtung 10 angewendet ist, angebracht sind, zu steuern. Signale, die von dem Drehmomentsensor 31, dem Lenkwinkelsensor 32 und verschiedenen anderen Sensoren, die in verschiedenen Abschnitten des Fahrzeugs 1 angeordnet sind, ausgegeben werden, werden in die ECU 40 eingegeben. Die ECU 40 steuert die verschiedenen Vorrichtungen, die an dem Fahrzeug 1 angebracht sind, gemäß den Eingangssignalen und mit einem vorbestimmten Steuerprogramm, das in dem ROM gespeichert ist.
Der Drehmomentsensor 31 gibt ein Signal, das das detektierte Lenkdrehmoment angibt, zu der ECU 40 aus. Die ECU 40 ist mit der Betätigungsvorrichtung 52 verbunden, um durch Anpassen einer elektrischen Leistung, mit der die Betätigungsvorrichtung 52 versorgt wird, den Drehantrieb der Betätigungsvorrichtung 52 zu steuern. Die ECU 40 kann durch Steuern des Drehantriebs der Betätigungsvorrichtung 52 den Antrieb der Getriebeeinrichtung 51 steuern. Die ECU 40 kann folglich den Antrieb der Betätigungsvorrichtung 52 so steuern, dass das Unterstützungsdrehmoment einen gewünschten Wert annimmt.
Die ECU 40 ist programmiert, um die Steuerverarbeitung, die in 2 gezeigt ist, durchzuführen, um den Betrieb der Lenksteuervorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu steuern.
Eine Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 2 gezeigt ist, wird beispielsweise eingeleitet, wenn der Fahrer einen Zündschlüssel des Fahrzeugs 1 umdreht.
Bei einem Schritt S101 erfasst die ECU 40 verschiedene Signale (Informationen) von den Sensoren. Die ECU 40 erfasst genauer gesagt das Lenkdrehmoment Tin, das durch den Drehmomentsensor 31 detektiert wird. Die ECU 40 erfasst ferner den Drehungswinkel der Eingangswelle 3, der durch den Lenkwinkelsensor 32 detektiert wird, nämlich den Lenkwinkel θin.
Nach einer Beendigung des Schritts S101 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S102 fort. Bei dem Schritt S102 schätzt die ECU 40 die Position der Zahnstange 6. Die ECU 40 schätzt genauer gesagt gemäß dem Lenkwinkel θ in, der bei dem Schritt S101 erfasst wird, die Position der Zahnstange 6. Das heißt die ECU 40 berechnet durch die folgende Gleichung (1) gemäß einer Funktion, deren Variable θ in (Gleichung 1 im Folgenden) ist, um die Position der Zahnstange 6, die bei dem Schritt S102 vorherrscht, zu schätzen, die Zahnstangenposition η der Zahnstange 6. η = F(θin) (1)
Hier ist η ein Wert zwischen –100 und 100(%). Es ist angenommen, dass die Position η der Zahnstange 6 gleich 0(%) ist, wenn das Lenkrad 2 die Eingangswelle 3, die Ausgangswelle 4 und das gelenkte Rad 7 in der neutralen Position sind. Dies bedeutet, dass die Zahnstange 6 in der Mitte des Bewegungsbereichs positioniert ist, wenn η gleich 0 ist.
Wenn zugelassen ist, dass sich das Lenkrad 2 in einer Richtung (zum Beispiel im Uhrzeigersinn) kontinuierlich dreht, bewegt sich die Zahnstange 6 in einer Längsrichtung, sodass ihre Enden gegen die Innenwand des Zahnstangengehäuses 8 stoßen. Dies beschränkt die Längsbewegung der Zahnstange 6, das heißt den Laufweg der Zahnstange 6. Es ist angenommen, dass die vorherrschende Position η der Zahnstange 6 gleich 100(%) ist. Wenn genauer gesagt η gleich 100 ist, bedeutet dies, dass die Zahnstange 6 an dem ersten Ende des Bewegungsbereichs positioniert ist, nämlich bei der maximalen Laufwegposition (einer Grenzposition).
Wenn zugelassen wird, dass sich das Lenkrad 2 in der anderen Richtung (zum Beispiel im Gegenuhrzeigersinn) kontinuierlich dreht, bewegt sich die Zahnstange 6 in der anderen Längsrichtung, sodass ihr Ende gegen die Innenwand des Zahnstangengehäuses 8 stößt. Dies beschränkt die Längsbewegung der Zahnstange 6, das heißt den Laufweg der Zahnstange 6. Es wird angenommen, dass die vorherrschende Position η der Zahnstange 6 gleich –100(%) ist. Wenn genauer gesagt η gleich –100 ist, bedeutet dies, dass die Zahnstange 6 an dem zweiten Ende (zweiten Ende) des Bewegungsbereichs, nämlich bei der maximalen Laufwegposition (der anderen Grenzposition), positioniert ist.
Nach einer Beendigung des Schritts S102 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S103 fort. Bei dem Schritt S103 prüft die ECU 40, ob die Zahnstangenposition η zwischen einem ersten Schwellenwert η1 und einem zweiten Schwellenwert η2 ist. Es wird angenommen, dass der erste Schwellenwert gleich 90 ist, während der zweite Schwellenwert gleich –90 ist. Das heißt der erste Schwellenwert entspricht einer Position nahe dem ersten Ende des Bewegungsbereichs der Zahnstange 6, nämlich der ersten Position. Der zweite Schwellenwert entspricht andererseits einer Position nahe dem zweiten Ende des Bewegungsbereichs der Zahnstange 6, nämlich der zweiten Position.
Wenn bestimmt wird, dass die Zahnstangenposition η zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert ist, das heißt, wenn –90 < η < 90 gilt (wenn die das Prüfungsresultat bei dem Schritt S103 JA ist), dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S104 fort. Wenn andererseits nicht bestimmt wird, dass die Zahnstangenposition η zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert ist, das heißt, wenn η ≤ –90 oder 90 ≤ η gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S103 NEIN ist), dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S111 fort.
Bei dem Schritt S104 berechnet die ECU 40 ein Grundunterstützungsdrehmoment Tas. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird gemäß dem Lenkdrehmoment Tin, das bei dem Schritt S101 erfasst wird, berechnet. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird gemäß einer Funktion, deren Variable Tin ist, durch die folgende Gleichung (2) berechnet. Tas = T(Tin) (2)
Die ECU 40 setzt dann das berechnete Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin) für das Unterstützungsdrehmoment Tas ein. Das heißt die ECU 40 bestimmt das Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas.
Nach einer Beendigung des Schritts S104 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S105 fort. Bei dem Schritt S111 berechnet die ECU 40 ein korrigiertes Unterstützungsdrehmoment. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird durch Korrigieren des Grundunterstützungsdrehmoments gemäß der Position η der Zahnstange 6, die bei dem Schritt S102 geschätzt wird, korrigiert. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird genauer gesagt durch Multiplizieren des Grundunterstützungsdrehmoments T(Tin) mit einem Korrekturfaktor k(η), der gemäß der Position η der Zahnstange 6 berechnet wird, berechnet.
Der Korrekturfaktor k(η) ist ein Wert, der nicht größer als 1 ist und als eine Funktion der Zahnstangenposition η, wie in 3 angegeben ist, bestimmt wird. Wie in 3 gezeigt ist, ist der Korrekturfaktor k(η) gleich 1, wenn –90 < η < 90 gilt. Wenn 90 ≤ η ≤ 100 gilt, das heißt sich η von 90 auf 100 ändert, dann verringert sich der Korrekturfaktor k(η) allmählich von 1 auf 0. Wenn ferner –100 ≤ η ≤ –90 gilt, das heißt sich η von –90 bis –100 ändert, dann verringert sich der Korrekturfaktor k(η) allmählich von 1 auf 0. Wenn η gleich 100 oder –100 ist, ist der Korrekturfaktor k(η) gleich 0.
Wie in 3 gezeigt ist, verringert sich, wenn sich η von 90 auf 95 oder von –90 auf –95 ändert, der Korrekturfaktor k(η) allmählich von 1 auf 0,5 nicht linear. Wenn sich η von 95 auf 100 oder von –95 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η) allmählich linear.
Das Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin) wird, wie in Verbindung mit dem Schritt S104 beschrieben ist, berechnet. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird durch die die folgende Gleichung (3) berechnet. Tas = k(η)·T(Tin) (3)
Das heißt das berechnete korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η)·T(Tin) verringert sich, wenn sich die Zahnstange 6 aus der vorbestimmten ersten Position (90%) zu dem ersten Ende (100%) oder aus der vorbestimmten zweiten Position (–90%) zu dem zweiten Ende (–100%) bewegt.
Die ECU 40 setzt dann das berechnete korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η)·T(Tin) für das Unterstützungsdrehmoment Tas ein. Dies bedeutet, dass die ECU 40 das korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η)·T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas bestimmt.
Nach einer Beendigung des Schritts S111 schreitet die Verarbeitung zu dem Schritt S105 fort. Bei dem Schritt S105 stellt die ECU 40 das Unterstützungsdrehmoment Tas, das bei dem Schritt S104 oder S111 bestimmt wird, als das Unterstützungsdrehmoment ein und steuert den Antrieb der Betätigungsvorrichtung 52, sodass das Unterstützungsdrehmoment an die Ausgangswelle 4 angelegt ist. Dies stellt sicher, dass das Lenkdrehmoment Tin und das Unterstützungsdrehmoment Tas beide auf die Ausgangswelle 4 ausgeübt werden. Das heißt ein Rotationsdrehmoment Tout, das die Summe des Lenkdrehmoments Tin und des Unterstützungsdrehmoments Tas ist, wird auf die Ausgangswelle 4 ausgeübt. Die Ausgangswelle 4 dreht sich als ein Resultat, um die Zahnstange 6 in einer Längsrichtung zu bewegen, um dadurch das gelenkte Rad 7 zu rotieren.
Nach einer Beendigung des Schritts S105 schließt die Verarbeitung die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 2 gezeigt ist, ab. Wenn anschließend der Zündschlüssel ein ist, nimmt die ECU 40 die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 2 gezeigt ist, wieder auf. Das heißt die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 2 gezeigt ist, wird wiederholt durchgeführt, wenn der Zündschlüssel ein ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, funktioniert bei dem Schritt S102 die ECU 40 als ein Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt. Bei den Schritten S103 und S104 und bei den Schritten S103 und S111 funktioniert die ECU 40 als ein Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt. Bei den Schritten S104 und S111 funktioniert die ECU 40 als ein Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt. Bei dem Schritt S111 funktioniert die ECU 40 als ein Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments. Bei dem Schritt S105 funktioniert die ECU 40 als ein Antriebssteuerabschnitt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist die ECU 40 als Funktionselemente den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt, den Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt, den Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt, den Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments und den Antriebssteuerabschnitt auf.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel macht es ein Durchführen der im Vorhergehenden beschriebenen Verarbeitung möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 6 zu verringern, wenn dieselbe mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert. Die Kollisionsenergie zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 kann somit reduziert werden. Wenn als ein Resultat die Zahnstange 6 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, kann als eine Reaktion das Drehmoment, das an das Zahnrad, das die Getriebeeinrichtung 51 in sich aufweist, angelegt ist, (Kollisionsdrehmoment Tgr) reduziert werden. Dieser Vorteil ist im Folgenden im Detail unter Bezugnahme auf ein Vergleichsbeispiel (siehe 4) beschrieben.
Die durchgezogene Linie in 4 gibt zeitliche Änderungen von Tgr, die auftreten, wenn das Lenkrad 2 in einer Richtung kontinuierlich gedreht (trocken gelenkt (engl.: dry-steered)) wird, an, während das Fahrzeug 1, auf das die Lenksteuervorrichtung 10, die die im Vorhergehenden beschriebene Reihe von Verarbeitungsschritten durchführt, angewendet ist, gestoppt ist (Fahrzeuggeschwindigkeit V = 0). Die gestrichelte Linie in 4 gibt andererseits zeitliche Änderungen von Tgr an, die auftreten, wenn das Lenkrad 2 in einer Richtung kontinuierlich gedreht wird, während das Fahrzeug 1, auf das die Lenksteuervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel angewendet ist, gestoppt ist. Es wird hier angenommen, dass die Lenksteuervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel die gleiche Hardwarekonfiguration wie die Lenksteuervorrichtung 10 hat und die im Vorhergehenden beschriebenen Lenkverarbeitungsschritte, außer den Schritten S102, S103 und S111, durchführt. Das heißt die Lenksteuervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel korrigiert das Grundunterstützungsdrehmoment nicht.
Wie aus 4 offensichtlich ist, wird in einer Situation, in der die Lenksteuervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel verwendet ist, ein hohes Kollisionsdrehmoment Tgr als das Reaktionsdrehmoment an das Zahnrad in der Getriebeeinrichtung 51 angelegt (der Spitzenwert des Kollisionsdrehmoments Tgr ist groß), wenn die Zahnstange 6 zu einer Zeit t1 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert. In einer Situation, in der die Lenksteuervorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet ist, ist jedoch der Spitzenwert des Kollisionsdrehmoments Tgr, das an das Zahnrad in der Getriebeeinrichtung 51 angelegt ist, selbst dann klein, wenn die Zahnstange 6 zu einer Zeit t1 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert. Wie im Vorhergehenden erläutert ist, ist der Spitzenwert des Kollisionsdrehmoments, das erzeugt wird, wenn die Zahnstange 6 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, bei dem ersten Ausführungsbeispiel beträchtlich kleiner als bei dem Vergleichsbeispiel.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, berechnet die ECU 40 (der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments) durch Vornehmen von Korrekturen, sodass sich das Grundunterstützungsdrehmoment verringert, wenn sich die Zahnstange 6 aus der vorbestimmten ersten Position (90%), die nahe einem ersten Ende (einem Ende, das heißt 100%) des Bewegungsbereichs ist, zu der vorbestimmten zweiten Position (–90), die nahe einem zweiten Ende (dem anderen Ende, das heißt –100) des Bewegungsbereichs ist, zu dem zweiten Ende bewegt, das korrigierte Unterstützungsdrehmoment.
Wenn die Zahnstange 6 zwischen der vorbestimmten ersten Position und der vorbestimmten zweiten Position ist, bestimmt die ECU 40 (der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt) das Grundunterstützungsdrehmoment, das durch den Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt berechnet wird, als das Unterstützungsdrehmoment. Wenn andererseits die Zahnstange 6 zwischen der vorbestimmten ersten Position und dem ersten Ende oder zwischen der vorbestimmten zweiten Position und dem zweiten Ende ist, bestimmt die ECU 40 (der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt) das korrigierte Unterstützungsdrehmoment, das durch den Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments berechnet wird, als das Unterstützungsdrehmoment.
In einer Situation, in der die Zahnstange 6 nahe dem ersten Ende oder dem zweiten Ende ihres Bewegungsbereichs positioniert ist, nimmt die im Vorhergehenden beschriebe Konfiguration Korrekturen vor, sodass sich das Unterstützungsdrehmoment verringert, wenn der Fahrer das Lenkrad 2 lenkt, um die Zahnstange 6 hin zu dem ersten Ende oder dem zweiten Ende des Bewegungsbereichs zu bewegen, das heißt sich die Zahnstange 6 der maximalen Laufwegposition nähert. Dies verringert die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 6, wenn dieselbe mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert. Als ein Resultat kann das Kollisionsdrehmoment zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 reduziert werden. Dies macht es möglich, ein niedriges zulässiges Drehmoment für die Getriebeeinrichtung 51 einzustellen und die Größe der Getriebeeinrichtung 51 zu reduzieren. Es ist folglich nicht nur möglich, die physische Größe und das Gewicht der Lenksteuervorrichtung 10 zu reduzieren, sondern ferner den Aufwand eines Herstellens der Lenksteuervorrichtung 10 zu reduzieren. Da das Kollisionsdrehmoment zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 reduziert ist, kann ferner eine Beschädigung der Getriebeeinrichtung 51 vermieden werden, um die Zuverlässigkeit der Lenksteuervorrichtung 10 zu erhöhen.
Das erste Ausführungsbeispiel weist ferner den Lenkwinkelsensor 32 und den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt auf. Der Lenkwinkelsensor 32 erfasst den Lenkwinkel, der der Drehungswinkel der Eingangswelle 3 ist. Die ECU 40 (der Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt) schätzt gemäß dem Lenkwinkel, der durch den Lenkwinkelsensor 32 detektiert wird, die Position der Zahnstange 6.
Die ECU 40 (der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments) korrigiert gemäß der Position der Zahnstange 6, die durch den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt geschätzt wird, das Grundunterstützungsdrehmoment. Die ECU 40 (der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt) bestimmt ferner gemäß der Position der Zahnstange 6, die durch den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt geschätzt wird, das Unterstützungsdrehmoment. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, verwendet das erste Ausführungsbeispiel beispielsweise keine Detektionsvorrichtung, die tatsächlich die Position der Zahnstange 6 detektiert, sondern verwendet die ECU 40 (den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt), um die Position der Zahnstange 6 zu schätzen, und lässt zu, dass der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments das Grundunterstützungsdrehmoment korrigiert. Dies macht es möglich, die Zahl der genutzten Glieder zu verringern.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Lenksteuervorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist in 5 gezeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Konfiguration und unterscheidet sich teilweise von dem ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der lenkbezogenen Verarbeitung.
Verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel weist das zweite Ausführungsbeispiel nicht den Lenkwinkelsensor 32 auf, sondern weist stattdessen einen Zahnstangenpositionssensor 33, der als eine Zahnstangenpositions-Detektionsvorrichtung dient, auf. Der Zahnstangenpositionssensor 33 ist in dem Zahnstangengehäuse 8 angebracht, um die Position der Zahnstange 6 zu detektieren. Der Zahnstangenpositionssensor 33 gibt ein Signal, das die detektierte Position der Zahnstange 6 angibt, zu der ECU 40 aus. Das Signal (η), das von dem Zahnstangenpositionssensor 33 ausgegeben wird, entspricht einem Wert zwischen –100 und 100(%).
Wenn das Lenkrad 2, die Eingangswelle 3, die Ausgangswelle 4 und das gelenkte Rad 7 in der neutralen Position sind, ist das Signal (η), das aus dem Zahnstangenpositionssensor 33 ausgegeben wird, gleich 0(%). Wenn η gleich 0 ist, ist die Zahnstange 6 in der Mitte ihres Bewegungsbereichs positioniert.
Wenn das Lenkrad 2 in einer Richtung (zum Beispiel im Uhrzeigersinn) solange kontinuierlich gedreht wird, bis das Ende der Zahnstange 6 gegen die Innenwand des Zahnstangengehäuses 8 anstößt, ist das Signal (η), das aus dem Zahnstangenpositionssensor 33 ausgegeben wird, gleich 100(%). Wenn η gleich 100 ist, ist die Zahnstange 6 an dem ersten Ende ihres Bewegungsbereichs positioniert, nämlich bei der maximalen Laufwegposition.
Wenn das Lenkrad 2 in der anderen Richtung (zum Beispiel im Gegenuhrzeigersinn) solange kontinuierlich gedreht wird, bis das Ende der Zahnstange 6 gegen die Innenwand des Zahnstangengehäuses 8 stößt, ist das Signal (η), das aus dem Zahnstangenpositionssensor 33 ausgegeben wird, gleich –100(%). Wenn η gleich –100 ist, ist die Zahnstange 6 an dem zweiten Ende ihres Bewegungsbereichs, nämlich bei der maximalen Laufwegposition, positioniert.
Die ECU 40 der Lenksteuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist programmiert, um die in 6 gezeigte Steuerverarbeitung durchzuführen. Die Reihe von Verarbeitungsschritten wird eingeleitet, wenn beispielsweise der Fahrer den Zündschlüssel des Fahrzeugs 1 einschaltet.
Bei einem Schritt S201 erfasst die ECU 40 von den Sensoren verschiedene Signale (Informationen). Die ECU 40 erfasst das Lenkdrehmoment Tin, das durch den Drehmomentsensor 31 detektiert wird. Die ECU 40 erfasst ferner die Zahnstangenposition η, die durch den Zahnstangenpositionssensor 33 detektiert wird.
Nach einer Beendigung des Schritts S201 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S202 fort. Bei dem Schritt S202 prüft die ECU 40, ob die Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S201 erfasst wird, zwischen dem ersten Schwellenwert η1 und dem zweiten Schwellenwert η2 ist. Es wird angenommen, dass der erste Schwellenwert gleich 90 ist, während der zweite Schwellenwert gleich –90 ist, wie es bei dem Schritt S103 der Fall ist, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. Der Schritt S102 unterscheidet sich von dem Schritt S103, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, dahin gehend, dass die Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S103 verwendet wird, durch die ECU 40 (den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt) geschätzt wird, während die tatsächliche Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S202 verwendet wird, durch den Zahnstangenpositionssensor 33 detektiert wird.
Wenn die Zahnstangenposition η als zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegend bestimmt wird, das heißt, wenn –90 < η < 90 gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S202 JA ist), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S203 fort. Wenn andererseits die Zahnstangenposition η als nicht zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegend bestimmt wird, das heißt, wenn η ≤ –90 oder 90 ≤ η gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S202 NEIN ist), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S211 fort.
Bei dem Schritt S203 berechnet die ECU 40 das Grundunterstützungsdrehmoment. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird gemäß dem Lenkdrehmoment Tin, das bei dem Schritt S201 erfasst wird, berechnet. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird, wie es in Verbindung mit dem Schritt S104, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, beschrieben ist, berechnet. Die ECU 40 bestimmt das berechnete Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas.
Nach einer Beendigung des Schritts S203 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S204 fort. Bei dem Schritt S211 berechnet die ECU 40 das korrigierte Unterstützungsdrehmoment. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird durch Korrigieren des Grundunterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange 6, das heißt der Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S201 erfasst wird, berechnet. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird, wie es in Verbindung mit dem Schritt S111, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, beschrieben ist, berechnet. Der Schritt S211 unterscheidet sich von dem Schritt S111 dahin gehend, dass die Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S111 verwendet wird, durch die ECU 40 (den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt) geschätzt wird, während die Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S211 verwendet wird, durch den Zahnstangenpositionssensor 33 detektiert wird. Die ECU 40 bestimmt das berechnete korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η)·T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas.
Nach Beendigung von S211 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S204 fort. Bei dem Schritt S204 stellt die ECU 40 das Unterstützungsdrehmoment Tas, das bei dem Schritt S203 oder S211 bestimmt wird, als das Unterstützungsdrehmoment ein und steuert den Antrieb der Betätigungsvorrichtung 52 der Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50, um das Unterstützungsdrehmoment zu erhalten.
Nach einer Beendigung des Schritts S204 schließt die ECU 40 die Reihe von Verarbeitungsschritten ab. Wenn anschließend der Zündschlüssel ein ist, nimmt die ECU 40 die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 6 gezeigt ist, wieder auf. Das heißt die Reihe von Verarbeitungsschritten in 6 wird wiederholt durchgeführt, wenn der Zündschlüssel ein ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, funktioniert bei den Schritten S202 und S203 und bei den Schritten S202 und S211 die ECU 40 als der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt. Bei den Schritten S203 und S211 funktioniert die ECU 40 als der Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt. Bei dem Schritt S211 funktioniert die ECU 40 als der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments. Bei dem Schritt S204 funktioniert die ECU 40 als der Antriebssteuerabschnitt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist die ECU 40 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel als Funktionselemente den Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt, den Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt, den Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments und den ersten Antriebsabschnitt auf.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel macht es ein Durchführen der im Vorhergehenden beschriebenen Verarbeitung möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 6 zu verringern, wenn dieselbe mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Kollisionsenergie zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 kann somit reduziert werden. Als ein Resultat kann, wenn die Zahnstange 6 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, das Drehmoment, das als das Reaktionsdrehmoment an das Zahnrad, das die erste Getriebeeinrichtung 51 in sich aufweist, angelegt ist, (Kollisionsdrehmoment Tgr) reduziert werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist das zweite Ausführungsbeispiel den Zahnstangenpositionssensor 33, der die Position der Zahnstange 6 detektiert, auf. Die ECU 40 (der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments) korrigiert gemäß der Position der Zahnstange 6, die durch den Zahnstangenpositionssensor 33 detektiert wird, das Grundunterstützungsdrehmoment. Die ECU 40 (der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt) bestimmt ferner gemäß der Position der Zahnstange 6, die durch den Zahnstangenpositionssensor 33 detektiert wird, das Unterstützungsdrehmoment. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann das zweite Ausführungsbeispiel durch Verwenden des Zahnstangenpositionssensors 33, der tatsächlich die Position der Zahnstange 6 erfasst, die Position der Zahnstange 6 genau detektieren. Das zweite Ausführungsbeispiel ermöglicht daher der ECU 40 (dem Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments), das Grundunterstützungsdrehmoment mit einer erhöhten Genauigkeit zu korrigieren.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Eine Lenksteuervorrichtung 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist in 7 gezeigt. Das dritte Ausführungsbeispiel hat die gleiche Konfiguration wie das erste Ausführungsbeispiel, unterscheidet sich jedoch teilweise von dem ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der lenkbezogenen Verarbeitung.
Die ECU 40 ist programmiert, um die Steuerverarbeitung, wie in 8 gezeigt ist, durchzuführen. Eine Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 8 gezeigt ist, wird beispielsweise eingeleitet, wenn der Fahrer den Zündschlüssel des Fahrzeugs 1 einschaltet.
Bei einem Schritt S301 erfasst die ECU 40 von den Sensoren verschiedene Signale (Informationen). Die ECU 40 erfasst das Lenkdrehmoment Tin, das durch den Drehmomentsensor 31 detektiert wird. Die ECU 40 erfasst ferner den Drehungswinkel der Eingangswelle 3, der durch den Lenkwinkelsensor 32 detektiert wird, nämlich den Lenkwinkel θin.
Nach einer Beendigung des Schritts S301 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S302 fort. Bei dem Schritt S302 berechnet die ECU 40 eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, die die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle 3 ist. Die ECU 40 berechnet genauer gesagt gemäß dem Lenkwinkel θin, der bei dem Schritt S301 erfasst wird, die Lenkwinkelgeschwindigkeit. Das heißt die ECU 40 berechnet durch Unterwerfen des Lenkwinkels θin einer mathematischen Ableitung, wie es in der folgenden Gleichung (4) angegeben ist, die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω. ω = dθin/dt (4)
Nach einer Beendigung des Schritts S302 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S303 fort. Bei dem Schritt S303 schätzt die ECU 40 die Position der Zahnstange 6. Die ECU 40 schätzt genauer gesagt gemäß dem Lenkwinkel θin, der bei dem Schritt S301 erfasst wird, die Position der Zahnstange 6. Die Position der Zahnstange 6 wird, wie es in Verbindung mit dem Schritt S102, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, beschrieben ist, geschätzt.
Nach einer Beendigung des Schritts S303 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S304 fort. Bei dem Schritt S304 prüft die ECU 40, ob die Zahnstangenposition η zwischen dem ersten Schwellenwert η1 und dem zweiten Schwellenwert η2 ist. Es wird angenommen, dass der erste Schwellenwert gleich 90 ist, während der zweite Schwellenwert gleich –90 ist, wie es bei dem Schritt S103 der Fall ist, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Wenn die Zahnstangenposition η als zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegend bestimmt wird, das heißt, wenn –90 < η < 90 gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S304 JA ist), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S305 fort. Wenn andererseits die Zahnstangenposition η nicht als zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegend bestimmt wird, das heißt, wenn η ≤ –90 oder 90 ≤ η gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S304 NEIN ist), schreitet die Verarbeitung zu dem Schritt S311 fort.
Bei einem Schritt S305 berechnet die ECU 40 das Grundunterstützungsdrehmoment. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird gemäß dem Lenkdrehmoment Tin, das bei dem Schritt S301 erfasst wird, berechnet. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird, wie in Verbindung mit dem Schritt S104 beschrieben ist, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, berechnet. Die ECU 40 bestimmt als das Unterstützungsdrehmoment Tas das berechnete Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin).
Nach einer Beendigung des Schritts S305 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S306 fort. Bei dem Schritt S311 berechnet die ECU 40 das korrigierte Unterstützungsdrehmoment. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird durch Korrigieren des Grundunterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange 6, nämlich der Position der Zahnstange 6, die bei dem Schritt S303 geschätzt wird, und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, die bei dem Schritt S302 berechnet wird, berechnet. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird genauer gesagt durch Multiplizieren des Grundunterstützungsdrehmoments T(Tin) mit einem Korrekturfaktor k(η, ω), der gemäß der Position η der Zahnstange 6 und der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω berechnet wird, berechnet.
Der Korrekturfaktor k(η, ω) ist ein Wert, der nicht größer als 1 ist. Die Beziehung zwischen dem Korrekturfaktor k(η, ω) und der Zahnstangenposition η ist so, wie es in 9 angegeben ist. Der Korrekturfaktor k(η, ω) wird als eine Funktion der Zahnstangenposition η und der Lenkradwinkelgeschwindigkeit ω bestimmt. Die Werte ω₁, ω₂ und ω₃ der Winkelgeschwindigkeit ω sind jeweils innerhalb eines vorbestimmten Bereichs und es gilt ω₁ < ω₂ < ω₃. Wenn ω = ω₁, bedeutet dies, dass die Drehungsgeschwindigkeit des Lenkrads 2, das heißt die Geschwindigkeit der Lenkdrehung, in einem Bereich einer niedrigen Geschwindigkeit ist. Wenn ω = ω₂, bedeutet dies, dass die Geschwindigkeit einer Lenkdrehung innerhalb eines Bereichs einer mittleren Geschwindigkeit ist. Wenn ω = ω₃, bedeutet dies, dass die Geschwindigkeit einer Lenkdrehung in einem Bereich einer hohen Geschwindigkeit ist.
Wie in 9 gezeigt ist, ist der Korrekturfaktor k(η, ω₁) gleich 1, wenn –90 < η < 90 gilt. Wenn 90 ≤ η ≤ 100 gilt, und sich η von 90 auf 100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₁) allmählich von 1 auf 0. Wenn ferner –100 ≤ η ≤ –90 gilt, und sich η von –90 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₁). allmählich von 1 auf 0. Wenn η gleich 100 oder –100 ist, ist der Korrekturfaktor k(η, ω₁) gleich 0. Wenn = ω₁, sind die vorbestimmte erste Position und der erste Schwellenwert gleich 90, während die vorbestimmte zweite Position und der zweite Schwellenwert gleich –90 sind.
Wie in 9 gezeigt ist, verringert sich, wenn sich η von 90 auf 95 oder von –90 auf –95 ändert, der Korrekturfaktor k(η, ω₁) allmählich auf eine gekrümmte oder nicht lineare Art und Weise. Wenn sich ferner η von 95 auf 100 oder von –95 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₁) allmählich auf eine lineare Art und Weise.
Der Korrekturfaktor k(η, ω₂) ist 1, wenn –85 < η < 85 gilt. Wenn 85 ≤ η ≤ 100 gilt, und sich η von 85 auf 100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₂) allmählich von 1 auf 0. Wenn ferner –100 ≤ η ≤ –85 gilt, und sich η von –85 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₂) allmählich von 1 auf 0. Wenn η gleich 100 oder –100 ist, ist der Korrekturfaktor k(η, ω₂) gleich 0. Wenn ω gleich ω₂ ist, sind die vorbestimmte erste Position und der erste Schwellenwert gleich 85, während die vorbestimmte zweite Position und der zweite Schwellenwert gleich –85 sind.
Wie in 9 gezeigt ist, verringert sich, wenn sich η von 85 auf 95 oder von –85 auf –95 ändert, der Korrekturfaktor k(η, ω₂) allmählich auf eine gekrümmte Art und Weise. Wenn sich ferner η von 95 auf 100 oder von –95 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₂) allmählich auf eine lineare Art und Weise.
Der Korrekturfaktor k(η, ω₃) ist 1, wenn –80 < η < 80 gilt. Wenn 80 ≤ η ≤ 100 gilt, und sich η von 80 auf 100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₃) allmählich von 1 auf 0. Wenn ferner –100 ≤ η ≤ –80 gilt und sich η von –80 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₃) allmählich von 1 auf 0. Wenn η gleich 100 oder –100 ist, ist der Korrekturfaktor k(η, ω₃) gleich 0. Wenn ω gleich ω₃ ist, sind die vorbestimmte erste Position und der erste Schwellenwert gleich 80, während die vorbestimmte zweite Position und der zweite Schwellenwert gleich –80 sind.
Wie in 9 gezeigt ist, verringert sich, wenn sich η von 80 auf 90 oder von –80 auf –90 ändert, der Korrekturfaktor k(η, ω₃), der bei dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet ist, allmählich auf eine gekrümmte Art und Weise. Wenn sich ferner η von 90 auf 100 oder von –90 auf –100 ändert, verringert sich der Korrekturfaktor k(η, ω₃) allmählich auf eine lineare Art und Weise.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, werden, wenn ω gleich ω₂ oder ω₃ ist, das heißt, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Lenkdrehung in dem Bereich einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit ist, die vorbestimmte erste Position und der erste Schwellenwert von 90 auf 85 oder 80 geändert, und die vorbestimmte zweite Position und der zweite Schwellenwert werden von –90 auf –85 oder –80 geändert. Änderungen des ersten und des zweiten Schwellenwerts beeinflussen die Bestimmung, die durch die ECU 40 bei dem Schritt S304 formuliert ist. In der Realität wird angenommen, dass der erste und der zweite Schwellenwert, auf denen die Bestimmung, die bei dem Schritt S304 formuliert ist, basiert, gleich 90 bzw. gleich –90, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, die bei dem Schritt S302 berechnet wird, gleich ω₁ ist, gleich 85 bzw. –85, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, die bei dem Schritt S302 berechnet wird, gleich ω₂ ist, und gleich 80 bzw. –80 sind, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω, die bei dem Schritt S302 berechnet wird, gleich ω₃ ist.
Das Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin) wird, wie es in Verbindung mit dem Schritt S305 beschrieben ist, berechnet. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird durch die folgende Gleichung (5) berechnet. Tas = k(η, ω)·T(Tin) (5)
Das heißt das berechnete korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η, ω)·T(Tin) verringert sich, wenn sich die Zahnstange 6 aus der vorbestimmten ersten Position (90%, 85% oder 80%) zu dem ersten Ende (100%) oder aus der vorbestimmten zweiten Position (–90%, –85% oder –80%) zu dem zweiten Ende (–100%) bewegt.
Die ECU 40 setzt dann das berechnete korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η, ω)·T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas ein. Dies bedeutet, dass die ECU 40 das korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η, ω)·T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas bestimmt.
Nach einer Beendigung des Schritts S311 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S306 fort. Bei dem Schritt S306 stellt die ECU 40 das Unterstützungsdrehmoment Tas, das bei dem Schritt S305 oder S311 bestimmt wird, als das Unterstützungsdrehmoment ein und steuert den Antrieb der Betätigungsvorrichtung 52 der Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50, um das Unterstützungsdrehmoment zu erhalten.
Nach einer Beendigung des Schritts S306 schließt die ECU 40 die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 8 gezeigt ist, ab. Wenn anschließend der Zündschlüssel ein ist, nimmt die ECU 40 die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 8 gezeigt ist, wieder auf. Das heißt die Reihe von Verarbeitungsschritten in 8 wird wiederholt durchgeführt, wenn der Zündschlüssel ein ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, funktioniert bei dem Schritt S302 die ECU 40 als der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt. Bei dem Schritt S303 funktioniert die ECU 40 als der Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt. Bei den Schritten S304 und S305 und bei den Schritten S304 und S311 funktioniert die ECU 40 als der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt. Bei den Schritten S305 und S311 funktioniert die ECU 40 als der Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt. Bei dem Schritt S311 funktioniert die ECU 40 als der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments. Bei dem Schritt S306 funktioniert die ECU 40 als der Antriebssteuerabschnitt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist die ECU 40 bei dem dritten Ausführungsbeispiel als Funktionselemente den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt, den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt, den Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt, den Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt, den Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments und den Antriebssteuerabschnitt auf.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel macht es das Durchführen der im Vorhergehenden beschriebenen Verarbeitung möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 6 zu verringern, wenn dieselbe mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Kollisionsenergie zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 kann somit reduziert werden. Als ein Resultat kann, wenn die Zahnstange 6 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, als eine Reaktion das Drehmoment, das an das Zahnrad, das die Getriebeeinrichtung 51 in sich aufweist, angelegt ist, (Kollisionsdrehmoment Tgr) reduziert werden.
Die ECU 40 wählt einen Korrekturfaktor k(η, ω) aus und korrigiert bei dem Schritt S311 gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit (ω₁, ω₂ oder ω₃, wobei ω₁ < ω₂ < ω₃ gilt), die bei dem Schritt S302 berechnet wird, das Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin). Das Unterstützungsdrehmoment wird daher auf eine abbildungsartige Art und Weise gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit korrigiert. Der Grad einer Unterstützungsdrehmomentkorrektur erhöht sich beispielsweise, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω hoch (zum Beispiel ω = ω₃) ist, und verringert sich, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω niedrig ist (zum Beispiel ω = ω₁).
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist das vorliegende Ausführungsbeispiel ferner den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt, der gemäß dem Lenkwinkel, der durch den Lenkwinkelsensor 32 detektiert wird, die Lenkwinkelgeschwindigkeit, nämlich die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle 3, berechnet, auf.
Die ECU 40 (der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments) korrigiert gemäß der Position der Zahnstange 6 und gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt berechnet wird, das Grundunterstützungsdrehmoment. Die ECU 40 (der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt) bestimmt ferner gemäß der Position der Zahnstange 6 und gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt berechnet wird, das Unterstützungsdrehmoment.
Das dritte Ausführungsbeispiel korrigiert gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit durch beispielsweise Erhöhen des Grads einer Unterstützungsdrehmomentkorrektur, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit hoch ist, und durch Verringern des Grads einer Unterstützungsdrehmomentkorrektur, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit niedrig ist, das Unterstützungsdrehmoment. Das heißt das Grundunterstützungsdrehmoment wird korrigiert, um sich zu verringern, wenn sich die Lenkwinkelgeschwindigkeit erhöht. Die vorbestimmte erste Position und die vorbestimmte zweite Position verringern sich vorzugsweise, wenn sich die Lenkwinkelgeschwindigkeit erhöht. Dies macht es möglich, nicht nur das Kollisionsdrehmoment zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 effektiv zu verringern, sondern ferner möglich, den Grad eines Unbehagens zu reduzieren, das dem Fahrer aufgrund der Korrektur möglicherweise vermittelt wird, die durch das vorliegende Ausführungsbeispiel, das Korrekturen vornimmt, um das Unterstützungsdrehmoment in der Umgebung der maximalen Laufwegposition zu verringern, vorgenommen wird.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Eine Lenksteuervorrichtung 10 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist in 10 gezeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Hardwarekonfiguration und unterscheidet sich teilweise von dem ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der lenkbezogenen Verarbeitung.
Das vierte Ausführungsbeispiel weist als eine Geschwindigkeits-Detektionsvorrichtung einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 auf. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 ist an dem Fahrzeug 1 angebracht, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das heißt die Fahrzeuggeschwindigkeit, zu detektieren. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 gibt ein Signal, das die detektierte Fahrzeuggeschwindigkeit V angibt, zu der ECU 40 aus.
Die ECU 40 ist programmiert, um eine Steuerverarbeitung, wie in 11 gezeigt ist, durchzuführen. Eine Reihe von Verarbeitungsschritten in 11 wird eingeleitet, wenn beispielsweise der Fahrer den Zündschlüssel des Fahrzeugs 1 einschaltet.
Bei einem Schritt S401 erfasst die ECU 40 verschiedene Signale (Informationen) von den Sensoren. Die ECU 40 erfasst das Lenkdrehmoment Tin, das durch den Drehmomentsensor 31 detektiert wird. Die ECU 40 erfasst ferner den Drehungswinkel der Eingangswelle 3, der durch den Lenkwinkelsensor 32 detektiert wird, nämlich den Lenkwinkel θin. Die ECU 40 erfasst ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 detektiert wird.
Nach einer Beendigung des Schritts S401 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S402 fort. Bei dem Schritt S402 prüft die ECU 40, ob der Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der bei dem Schritt S401 erfasst wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Vr ist. Der vorbestimmte Schwellenwert Vr ist relativ klein. Wenn der Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V als größer als der vorbestimmte Schwellenwert Vr bestimmt wird (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S402 JA ist), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S403 fort. Wenn andererseits der Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht als größer als der vorbestimmte Schwellenwert Vr bestimmt wird, das heißt, wenn der Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert Vr ist (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S402 NEIN ist), schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S411 fort.
Bei dem Schritt S411 schätzt die ECU 40 die Position der Zahnstange 6. Die ECU 40 schätzt genauer gesagt gemäß dem Lenkwinkel θin, der bei dem Schritt S401 erfasst wird, die Position der Zahnstange 6. Die Position der Zahnstange 6 wird, wie in Verbindung mit dem Schritt S102 beschrieben ist, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, geschätzt.
Nach einer Beendigung des Schritts S411 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S412 fort. Bei dem Schritt S412 prüft die ECU 40, ob die Zahnstangenposition η zwischen dem ersten Schwellenwert η1 und dem zweiten Schwellenwert η2 ist. Es wird angenommen, dass der erste Schwellenwert gleich 90 ist, während der zweite Schwellenwert gleich –90 ist, wie es bei dem Schritt S103, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, der Fall ist.
Wenn die Zahnstangenposition η als zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegend bestimmt wird, das heißt, wenn –90 < η < 90 gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S412 JA ist), dann schreitet die Verarbeitung zu dem Schritt S403 fort. Wenn andererseits die Zahnstangenposition η als nicht zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert liegend bestimmt wird, das heißt, wenn η ≤ 90 oder 90 ≤ η gilt (wenn das Prüfungsresultat bei dem Schritt S412 NEIN ist), dann schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S421 fort.
Bei dem Schritt S403 berechnet die ECU 40 das Grundunterstützungsdrehmoment. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird gemäß dem Lenkdrehmoment Tin, das bei dem Schritt S401 erfasst wird, berechnet. Das Grundunterstützungsdrehmoment wird, wie in Verbindung mit dem Schritt S104 beschrieben ist, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, berechnet. Die ECU 40 bestimmt das berechnete Grundunterstützungsdrehmoment T(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas.
Nach einer Beendigung des Schritt S403 schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt S404 fort. Bei dem Schritt S421 berechnet die ECU 40 das korrigierte Unterstützungsdrehmoment. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird durch Korrigieren des Grundunterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange 6, nämlich der Zahnstangenposition η, die bei dem Schritt S411 geschätzt wird, berechnet. Das korrigierte Unterstützungsdrehmoment wird, wie es in Verbindung mit dem Schritt S111, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, beschrieben ist, berechnet. Die ECU 40 bestimmt das berechnete korrigierte Unterstützungsdrehmoment k(η)·(Tin) als das Unterstützungsdrehmoment Tas.
Nach einer Beendigung des Schritts S421 schreitet die Verarbeitung zu dem Schritt S404 fort. Bei dem Schritt S404 stellt die ECU 40 das Unterstützungsdrehmoment Tas, das bei dem Schritt S403 oder S421 bestimmt wird, als das Unterstützungsdrehmoment ein und steuert den Antrieb der Betätigungsvorrichtung 52 der Lenkkraftunterstützungseinrichtung 50, um das Unterstützungsdrehmoment zu erhalten.
Nach einer Beendigung des Schritts S404 wird die Verarbeitung der Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 11 gezeigt ist, abgeschlossen. Wenn anschließend der Zündschlüssel ein ist, nimmt die ECU 40 die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 11 gezeigt ist, wieder auf. Das heißt die Reihe von Verarbeitungsschritten, die in 11 gezeigt ist, wird wiederholt durchgeführt, wenn der Zündschlüssel ein ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, funktioniert bei dem Schritt S411 die ECU 40 als der Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt. Bei den Schritten S402, S412 und S403 und bei den Schritten S402, S412 und S421 funktioniert die ECU 40 als der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt. Bei den Schritten S403 und S421 funktioniert die ECU 40 als der Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt. Bei den Schritten S402 und S421 funktioniert die ECU 40 als der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments. Bei dem Schritt S404 funktioniert die ECU 40 als der Antriebssteuerabschnitt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist die ECU 40 bei dem vierten Ausführungsbeispiel als Funktionselemente den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt, den Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt, den Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt, den Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments und den Antriebssteuerabschnitt auf.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel macht es ein Durchführen der im Vorhergehenden beschriebenen Verarbeitung möglich, die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange 6 zu verringern, wenn dieselbe mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Kollisionsenergie zwischen der Zahnstange 6 und dem Zahnstangengehäuse 8 kann somit reduziert werden. Als ein Resultat kann, wenn die Zahnstange 6 mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert, als eine Reaktion das Drehmoment, das an das Zahnrad, das die Getriebeeinrichtung 51 in sich aufweist, angelegt ist (das Kollisionsdrehmoment Tgr), reduziert werden.
Gemäß dem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der bei dem Schritt S401 erfasst wird, prüft die ECU 40, ob das Grundunterstützungsdrehmoment bei dem Schritt S402 zu korrigieren ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die bei dem Schritt S401 erfasst wird, nicht höher als der vorbestimmte Schwellenwert ist, das heißt, wenn sich das Fahrzeug 1 mit einer niedrigen Fortbewegungsgeschwindigkeit fortbewegt, wird das Grundunterstützungsdrehmoment gemäß der Position der Zahnstange 6 korrigiert (Schritt S421). Wenn sich andererseits das Fahrzeug 1 mit einer mittleren Geschwindigkeit oder mit einer hohen Geschwindigkeit fortbewegt, wird das Grundunterstützungsdrehmoment nicht korrigiert (Schritt S403).
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, weist das vierte Ausführungsbeispiel den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 detektiert, auf. Die ECU 40 (der Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments) korrigiert gemäß der Position der Zahnstange 6 und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 detektiert wird, das Grundunterstützungsdrehmoment. Die ECU 40 (der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt) bestimmt ferner gemäß der Position der Zahnstange 6 und gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34 detektiert wird, das Unterstützungsdrehmoment.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 hoch ist, berechnet das vorliegende Ausführungsbeispiel mit dem Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments nicht das korrigierte Unterstützungsdrehmoment. Das vierte Ausführungsbeispiel berechnet mit dem Berechnungsabschnitt eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments lediglich das korrigierte Unterstützungsdrehmoment, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 niedrig ist. Dies macht es möglich, das Unterstützungsdrehmoment lediglich zu korrigieren, wenn sich das Fahrzeug 1 mit einer niedrigen Fortbewegungsgeschwindigkeit fortbewegt, bei der es wahrscheinlich ist, dass die Zahnstange 6 aufgrund eines abrupten Lenkbetriebs bei einem tatsächlichen Fahrvorgang mit dem Zahnstangengehäuse 8 kollidiert.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Hardwarekonfigurationen und Funktionskonfigurationen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele können in jeder Kombination kombiniert sein, solange dieselben keine konfigurationsbezogenen Hindernisse sind.
Es wird bei dem dritten Ausführungsbeispiel angenommen, dass das Unterstützungsdrehmoment auf eine abbildungsartige Art und Weise gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit ω korrigiert wird. Der Grad einer Unterstützungsdrehmomentkorrektur erhöht sich beispielsweise, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω hoch ist (zum Beispiel ω = ω₃), und verringert sich, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit ω niedrig ist (zum Beispiel ω = ω₁). Es ist jedoch möglich, durch Verwenden eines Korrekturfaktors, der eine Funktion (f(ω)), deren Variable ω ist, wie zum Beispiel f(ω)·k(η), aufweist, das korrigierte Unterstützungsdrehmoment zu berechnen. Eine Alternative besteht darin, durch Verwenden eines Korrekturfaktors, der durch Addieren oder Subtrahieren einer Funktion (f(ω)), deren Variable ω ist, wie zum Beispiel k(η) ± f(ω), erhalten wird, das korrigierte Unterstützungsdrehmoment zu berechnen.
Es ist bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen angenommen, dass eine elektrische Säulenunterstützungs-Servolenkeinrichtung genutzt ist, um das Unterstützungsdrehmoment an die Ausgangswelle anzulegen, wobei die Getriebeeinrichtung mit der Ausgangswelle in Eingriff ist. Es ist jedoch möglich, dass eine elektrische Zahnstangenunterstützungs-Servolenkeinrichtung genutzt ist, um das Unterstützungsdrehmoment an die Zahnstange anzulegen, wobei die Getriebeeinrichtung mit der Zahnstange in Eingriff ist.
Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele sind unter der Annahme beschrieben, dass ein elektrischer Motor als die Betätigungsvorrichtung genutzt ist. Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann jedoch so konfiguriert sein, dass eine andere Treibkraftquelle als ein elektrischer Motor als die Betätigungsvorrichtung genutzt ist, soweit der Antrieb der Betätigungsvorrichtung wie gewünscht gesteuert werden kann.
Es ist weiterhin möglich, ferner eine Einrichtung mit variablem Übertragungsverhältnis, die ein Übertragungsverhältnis, das das Verhältnis zwischen dem Drehungswinkel der Ausgangswelle, nämlich dem Rotationswinkel, und dem Drehungswinkel der Eingangswelle, nämlich dem Lenkwinkel, ist, ändert, zu umfassen.
Es sei bemerkt, dass eine Servolenkvorrichtung nicht auf die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, jedoch bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen implementiert sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4708220 [0002]
US 4708220 [0002]

Claims

Lenksteuervorrichtung, die an einem Fahrzeug angebracht ist und eine Eingangswelle (3), die mit einem Lenkglied (2), das durch einen Fahrer des Fahrzeugs gelenkt ist, gekoppelt ist, eine Ausgangswelle (4), die mit der Eingangswelle verbunden ist, eine Zahnstange (6), die sich in einer Längsrichtung hin und her bewegt, wenn sich die Ausgangswelle dreht, ein gelenktes Rad (7), das rotiert, wenn sich die Zahnstange hin und her bewegt, und ein Zahnstangengehäuse (8), in dem die Zahnstange hin und her bewegbar gehaust ist, hat, mit: einer Lenkkraftunterstützungseinrichtung (50), die eine Getriebeeinrichtung (51), die mit der Ausgangswelle oder der Zahnstange in Eingriff ist, und eine Betätigungsvorrichtung (52), die die Getriebeeinrichtung antreibt, aufweist, wobei die Lenkunterstützungseinrichtung (50) durch Verwenden eines Unterstützungsdrehmoments, das erzeugt wird, wenn die Betätigungsvorrichtung und die Getriebeeinrichtung angetrieben werden, das Lenken des Lenkglieds unterstützt; einer Lenkdrehmoment-Detektionsvorrichtung (31), die ein Lenkdrehmoment detektiert, das in die Eingangswelle eingegeben wird, wenn das Lenkglied betrieben wird; einem Grundunterstützungsdrehmoment-Berechnungsabschnitt (40), der gemäß dem Lenkdrehmoment, das durch die Lenkdrehmoment-Detektionsvorrichtung detektiert wird, ein Grundunterstützungsdrehmoment berechnet; einem Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments, der durch Korrigieren des Grundunterstützungsdrehmoments gemäß einer Position der Zahnstange ein korrigiertes Unterstützungsdrehmoment berechnet; einem Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt (40), der gemäß der Position der Zahnstange basierend auf entweder dem Grundunterstützungsdrehmoment oder dem korrigierten Unterstützungsdrehmoment das Unterstützungsdrehmoment bestimmt; und einem Antriebssteuerabschnitt (40), der die Betätigungsvorrichtung gemäß dem Unterstützungsdrehmoment, das durch den Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt bestimmt wird, steuert, wobei der Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments durch Vornehmen von Korrekturen das korrigierte Unterstützungsdrehmoment so berechnet, dass sich ein Wert des Grundunterstützungsdrehmoments verringert, wenn sich die Zahnstange aus einer vorbestimmten ersten Position, die nahe einem ersten Ende eines Bewegungsbereichs der Zahnstange ist, zu dem ersten Ende oder aus einer vorbestimmten zweiten Position, die nahe einem zweiten Ende des Bewegungsbereichs ist, zu dem zweiten Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, bewegt, und wobei der Unterstützungsdrehmoment-Bestimmungsabschnitt (40) das Grundunterstützungsdrehmoment als das Unterstützungsdrehmoment bestimmt, wenn die Zahnstange zwischen der vorbestimmten ersten Position und der vorbestimmten zweiten Position ist, und das korrigierte Unterstützungsdrehmoment als das Unterstützungsdrehmoment bestimmt, wenn die Zahnstange zwischen der vorbestimmten ersten Position und dem ersten Ende oder zwischen der vorbestimmten zweiten Position und dem zweiten Ende ist.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner: einer Lenkwinkel-Detektionsvorrichtung (32), die einen Lenkwinkel, der ein Drehungswinkel der Eingangswelle ist, detektiert; und einem Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt (40), der gemäß dem Lenkwinkel, der durch die Lenkwinkel-Detektionsvorrichtung detektiert wird, eine Position der Zahnstange schätzt, wobei der Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange, die durch den Zahnstangenpositions-Schätzungsabschnitt geschätzt wird, das Grundunterstützungsdrehmoment korrigiert.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner: einer Zahnstangenpositions-Detektionsvorrichtung (33), die die Position der Zahnstange detektiert, wobei der Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange, die durch die Zahnstangenpositions-Detektionsvorrichtung detektiert wird, das Grundunterstützungsdrehmoment korrigiert.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 2, mit ferner: einem Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (40), der eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, die die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle ist, gemäß dem Lenkwinkel, der durch die Lenkwinkel-Detektionsvorrichtung detektiert wird, berechnet, wobei der Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange und der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt berechnet wird, das Grundunterstützungsdrehmoment korrigiert.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments das Grundunterstützungsdrehmoment korrigiert, um niedriger zu sein, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit erhöht ist.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die vorbestimmte erste Position und die vorbestimmte zweite Position verringert sind, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit erhöht ist.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 2, mit ferner einer Geschwindigkeits-Detektionsvorrichtung (34), die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs detektiert, wobei der Berechnungsabschnitt (40) eines korrigierten Unterstützungsdrehmoments gemäß der Position der Zahnstange und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die durch die Geschwindigkeits-Detektionsvorrichtung detektiert wird, das Grundunterstützungsdrehmoment korrigiert.