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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Servolenkungsteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug, die ein geeignetes beziehungsweise angemessenes Lenkgefühl am Eingang einer Kurve erzeugt.
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Für Fahrzeuge sind Servolenkungsvorrichtungen zum Bereitstellen einer Lenkunterstützung durch Erzeugen eines Lenkdrehmoments in verschiedenen Ausführungen mit einem Servolenkungsmotor vorgeschlagen und in die Praxis umgesetzt worden. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
(JP-A) 2008-44531 offenbart beispielsweise eine Technik für eine Servolenkungsvorrichtung, die einen Lenkzielwert berechnet, auf der Basis der Form einer Straße, auf der ein Fahrzeug fährt, und eine Lenkunterstützung bereitstellt in Übereinstimmung mit dem Lenkzielwert und eine Bestimmung durchführt, ob das Fahrzeug am Eingang einer Kurve auf der befahrenen Straße fährt. Wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug am Eingang der Kurve fährt, erhöht die Lenkunterstützungsvorrichtung den Lenkzielwert und unterdrückt eine Verzögerung des zusätzlichen Drehens des Lenkrades an dem Eingang der Kurve, verglichen mit einem Fall, wenn das Fahrzeug an einer Stelle fährt, die von dem Kurveneingang verschieden ist.
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Bei Fahrzeuglenksystemen besteht im Allgemeinen eine Totzone beziehungsweise ein Lenkspielbereich zwischen einem tatsächlichen Winkel der Räder und einem Lenkradwinkel des Lenkrades, wenn das Lenkrad sich etwa in der Mittelposition befindet. Relevant sind hierbei Reibung und dergleichen, und ein reverser Eingang, Vibrationen und dergleichen, die durch die Reifen gegeben werden oder durch die Konfiguration von mechanischen Teilen zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern. In dem Bereich dieses Spiels, im Folgenden auch Lenkspielbereich genannt, kann die Position, in der der Lenkradwinkel, basierend auf dem Lenkrad, tatsächlich existiert, relativ verändert werden in Folge von Störung und dergleichen, die durch die Straßenoberfläche hervorgerufen werden, und der Fahrer kann daher nicht die aktuelle Position erkennen, bis der Fahrer den Lenkvorgang beginnt. Wenn der Fahrer beispielsweise das Lenkrad um einen bestimmten Winkel nach links dreht, um eine Linkskurve zu fahren, kann der Fahrer die Reaktion während des Lenkens nicht ausreichend erfühlen und tendiert daher dazu, das Lenkrad zu viel nach links zu drehen, wenn der Lenkradwinkel des Lenkrads an der rechten Seite der Totzone beziehungsweise des Lenkspielbereichs liegt. Wie zuvor beschrieben, ist es dann, wenn der Fahrer das Lenkrad zu weit dreht, erforderlich, die Kraft in die entgegengesetzte Richtung zu lösen, um den Lenkwinkel zu korrigieren. Im Gegensatz dazu tendiert der Fahrer dann, wenn der Lenkradwinkel, basierend auf dem Lenkrad, an der linken Seite des Lenkspielbereichs liegt, das Lenkrad im Gegensatz unzureichend zu drehen. Um das Problem des Unterschiedes im Lenkgefühl in Folge des Lenkspielbereichs, der in solchen Lenksystemen vorhanden ist, zu verbessern, kann die Steifigkeit der Verbindung verbessert werden und das Zahneingriffsspiel kann reduziert werden, wobei dies jedoch die Qualität des Lenksystems im Hinblick auf Vibration oder Geräusch verschlechtert. Es mag möglich sein, beispielsweise eine Lenkrückdrehsteuerung hinzuzufügen, was jedoch neue Probleme verursachen kann, wie beispielsweise das Sicherstellen einer Kontinuität der Änderung der Lenkkraft während des Lenkens über die Mittelposition hinaus. Die in der
JP-A Nr. 2008-44531 offenbarte Lenkunterstützungssteuerung, die zuvor erläutert wurde, dient dazu, die Verzögerung des zusätzlichen Drehens des Lenkrades bei Eintritt in eine Kurve in der Spurhaltesteuerung zu unterdrücken und es ist nicht dazu in der Lage, die Unbehaglichkeit in dem Lenkgefühl auszugleichen, die durch die Existenz des Lenkspielbereichs in dem Lenksystem am Eingang der Kurve, wie zuvor beschrieben, verursacht.
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Die vorliegende Erfindung erfolgt im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Umstand und zielt darauf ab, eine Servolenkungsteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die es einem Fahrer ermöglicht, beispielsweise den Lenkwinkel mit weniger Unbehaglichkeit in einer solchen Weise zu korrigieren, dass der Fahrer das gleiche Gefühl hat, unabhängig davon, in welche Richtung der Fahrer das Lenkrad dreht, insbesondere an dem Eingang einer Kurve, während die Servolenkungsteuerungseinrichtung nicht zusätzliche komplizierte Mechanismen oder Steuerungen erfordert.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt diese eine Servolenkungsteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug bereit, welche aufweist: eine Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit, die ein Unterstützungsdrehmoment eines Lenkdrehmoments als ein Basisunterstützungsdrehmoment gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs setzt; eine Fahrstraßenform-Erkennungseinheit, welche eine Form einer befahrenen Straße vor dem Fahrzeug erkennt; eine Unterstützungsdrehmoment-Korrektureinheit zum Ausgleichen eines Lenkdrehmomentcharakteristikwertes, der vorab bestimmt wurde abhängig von einem Lenkwinkel, in einer Richtung entgegen der Lenkrichtung durch Korrektur eines Absolutwertes des Basisunterstützungsdrehmoments, um seine Wirkung auf die Lenkrichtung zu reduzieren abhängig von zumindest dem Kurvenradius der befahrenen Straße vor dem Fahrzeug, wenn das Fahrzeug von dem Geradeausfahrzustand in einen Kurvenfahrzustand wechselt; und eine Lenksteuerungseinheit, die einen Aktuator antreibt und steuert, der ein Lenkdrehmoment unterstützt mit dem korrigierten Basisunterstützungsdrehmoment.
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Die Erfindung wird im Folgenden weiter erläutert anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen
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1 eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration ist, die ein Lenksystem eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein funktionales Blockschaubild ist, das eine Lenksteuerungseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein Servolenkungssteuerungsprogramm gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein Flussdiagramm ist, das ein Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungsunterprogramm gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine beispielhafte Ansicht ist, die ein Beispiel der Charakteristiken eines Basisunterstützungsdrehmoments gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine beispielhafte Darstellung ist, die eine Kurvenradiusberechnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7A bis 7D beispielhafte Ansichten sind, die die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; wobei 7A ein Beispiel einer Linkskurve zeigt, die vor dem Fahrzeug liegt, 7B ein Beispiel von berechnetem 1/R zeigt, 7C ein Beispiel der berechneten Lenkgeschwindigkeit zeigt und 7D ein Beispiel eines berechneten Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrags zeigt; und
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8A und 8B beispielhafte Darstellungen sind, die Charakteristiken eines Lenkdrehmoments bezüglich eines geänderten Lenkwinkels gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, wobei die elektrische Servolenkungsvorrichtung 1 so konfiguriert ist, dass eine Lenkwelle 2 drehbar gelagert ist mittels einer Lenksäule 3 durch einen Fahrzeugrahmen, der nicht gezeigt ist, und ein Ende der Lenkwelle 2 erstreckt sich zu einem Fahrersitz hin und das andere Ende hiervon erstreckt sich zu einem Motorraum hin. Ein Lenkrad 4 ist an einem Ende der Lenkwelle 2 an dem Fahrersitz befestigt. Eine Ritzelwelle 5 ist mit dem anderen Endabschnitt hiervon verbunden, welcher sich zu der Motorraumseite erstreckt.
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In dem Motorraum ist ein Lenkgetriebegehäuse 6 angeordnet, das sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und Zahnstangen 7 sind in das Lenkgetriebegehäuse 6 eingeführt und darin gelagert in einer hin und her bewegbaren Weise. Ein an der Ritzelwelle 5 ausgebildetes Zahnrad (nicht gezeigt) ist mit den Zähnen (nicht gezeigt) in Eingriff, die auf der Zahnstange 7 ausgebildet sind, und bildet einen Zahnstangenlenkungsgetriebe-Mechanismus.
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Sowohl das rechte als auch das linke Ende der Zahnstange 7 stehen aus den Endabschnitten des Lenkgetriebegehäuses 6 vor und an dem Endabschnitt ist ein vorderer Lenkhebel 9 über eine Zugstange 8 verbunden. Die vorderen Lenkhebel 9 lagern drehbar rechte und linke Räder 10L, 10R, die als gelenkte Räder dienen, und die von dem Fahrzeugrahmen über Achsschenkel (nicht gezeigt) so gelagert sind, dass sie ein Lenken ermöglichen.
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Wenn demnach der Fahrer das Lenkrad 4 betätigt, um die Lenkwelle 2 und die Ritzelwelle 5 zu drehen, bewegt sich die Zahnstange 7 in die rechte oder linke Richtung entsprechend der Drehung der Ritzelwelle 5, und diese Bewegung bewirkt, dass sich der vordere Lenkhebel 9 um den Achsschenkel (nicht gezeigt) dreht, wodurch das rechte und das linke Rad 10L, 10R in die rechte oder linke Richtung gelenkt werden.
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Ein Elektromotor 12 ist über einen Unterstützungsübertragungsmechanismus 11 mit der Ritzelwelle 5 verbunden und der Elektromotor 12 unterstützt das Lenkdrehmoment, das auf das Lenkrad 4 aufgebracht wird. Der Elektromotor 12 wird angetrieben und gesteuert über eine Motoransteuereinheit 12a mit einem Steuerbetrag (in der vorliegenden Ausführungsform Unterstützungsdrehmoment Ta), das von einer Lenksteuerungseinheit 20 gesetzt wird, welche später erläutert wird. Der Steuerbetrag kann ein elektrischer Stromwert sein, der dem Unterstützungsdrehmoment Ta entspricht.
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Die Lenksteuerungseinheit 20 ist verbunden mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 zum Detektieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, einem Lenkwinkelsensor 32 zum Detektieren eines Lenkwinkels δH, einem Lenkdrehmomentsensor 33 zum Detektieren des Lenkdrehmoments Ts, das auf das Lenkrad 4 aufgebracht wird, und einer Frontumgebungserkennungsvorrichtung 34, die als eine Fahrstraßenform-Erkennungseinheit dient zum Erkennen der Form der befahrenen Straße vor dem Fahrzeug durch Verarbeiten von Bildinformationen, die von Stereokameras 34a und 34b abgegeben werden.
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Die Stereokameras 34a und 34b bilden ein Paar (rechte und linke) Kameras, die solid-state Bildsensoren beziehungsweise -vorrichtungen (Festkörper-Fotodetektoren) verwenden, und die Kameras sind mit einer bestimmten Basislänge zwischen einander an dem vorderen Bereich eines Himmels einer Fahrgastzelle angebracht. Die Kameras nehmen Bilder auf eines Zielobjektes außerhalb des Fahrzeugs von unterschiedlichen Blickwinkeln aus und geben Bilddaten aus an die Frontumgebungserkennungsvorrichtung 34.
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Die Frontumgebungserkennungsvorrichtung 34 weist einen Bildverarbeitungsprozessor auf, der Bilder, die von den Stereokameras 34a und 34b mit hoher Geschwindigkeit aufgenommen werden, verarbeitet, und ist als eine Prozesseinheit konfiguriert, die einen Erkennungsprozess durchführt, basierend auf einem Ausgabeergebnis des Bildverarbeitungsprozessors und Fahrtinformation über das Fahrzeug (Fahrtinformation über beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs). Die Bildverarbeitung der Stereokameras 34a und 34b durch die Frontumgebungserkennungsvorrichtung 34 wird beispielsweise wie folgt durchgeführt.
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Genauer gesagt, zuerst erhält die Frontumgebungserkennungsvorrichtung 34 Abstandsinformation aus einem Abweichungsbetrag der korrespondierenden Positionen eines Paars von Stereobildern, aufgenommen durch die Stereokameras 34a und 34b, in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, um so ein Abstandsbild zu erzeugen. Daraufhin wird ein bekannter Gruppierungsprozess durchgeführt, basierend auf den Daten, und die Daten werden verglichen mit Rahmen (Fenstern) der dreidimensionalen Straßenkonfigurationsdaten, Seitenwanddaten, dreidimensionalen Objektdaten und dergleichen, die vorab gespeichert wurden. Mit diesem Prozess werden Daten weißer Linien und Seitenwanddaten, wie beispielsweise eine Leitplanke oder ein Bordstein, die längs der Straße verlaufen, extrahiert, und die dreidimensionalen Objekte werden extrahiert durch das Klassifizieren der dreidimensionalen Objekte in Typen, wie beispielsweise Fahrzeuge, Fußgänger, die die Straße überqueren, und andere dreidimensionale Objekte. Wie in 6 gezeigt, werden diese Datenstücke berechnet als Daten in einem Koordinatensystem auf der Basis des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeug als ein Ursprung definiert ist, die Längsrichtung des Fahrzeugs als eine Z-Achse definiert ist und die Breitenrichtung des Fahrzeugs als eine X-Achse definiert ist. In dem Koordinatensystem werden die Daten weißer Linien, die Seitenwanddaten, wie beispielsweise die Leitplanke oder der Bordstein, die längs der Straße vorhanden sind, die Arten von dreidimensionalen Objekten, der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem dreidimensionalen Objekt, die Geschwindigkeit (Zeitdifferentialwert des Abstandes + Fahrzeuggeschwindigkeit V), die Beschleunigung (Zeitdifferentialwert der Geschwindigkeit), die Mittelposition, beide Endpositionen und dergleichen ausgegeben als dreidimensionale Objektinformation an die Lenksteuerungseinheit 20. In diesem Fall wird bezüglich der Straßenform beispielsweise eine Kurve (oder gerade Linie), die in einem mittleren Bereich zwischen einer linken weißen Linie und einer rechten weißen Linie verläuft, abgeschätzt als eine Fahrstraße vor dem Fahrzeug und sie wird an die Lenksteuerungseinheit 20 ausgegeben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Form der Fahrstraße vor dem Fahrzeug erkannt, basierend auf Bildinformationen, die von den Stereokameras 34a und 34b abgegeben werden. Es versteht sich, dass die vorliegende Ausführungsform alternativ ebenso angewandt werden kann auf eine Fahrzeugfahrtunterstützungsvorrichtung, die die Erkennung durchführt, basierend auf einer Bildinformation, die von einer Einzelkamera oder einer Farbkamera abgegeben wird, und dass eine derartige Kamera verwendet werden kann in Kombination mit anderen Erkennungssensoren, wie beispielsweise einem Millimeterwellenradar und Zwischenfahrzeugkommunikation. Alternativ kann die Erkennung durchgeführt werden auf der Basis von Straßenformen, basierend auf Karten- beziehungsweise Kennfeldinformationen, die von einer öffentlich beziehungsweise allgemein bekannten Navigationsvorrichtung erhalten werden, geführten Bildinformationen von einer Navigationsvorrichtung und Karten- beziehungsweise Kennfeldinformation, die von einer Infrastruktur bereitgestellt wird.
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Die Lenksteuerungseinheit 20 setzt ein Basisunterstützungsdrehmoment Tb auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkdrehmoment Ts und, wenn das Fahrzeug von einem Geradeausfahrzustand zu einem Kurvenfahrzustand wechselt, ist die Lenksteuerungseinheit 20 dahingehend konfiguriert, einen Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment zu berechnen, um die Charakteristiken des Lenkdrehmoments Ts bezüglich des Lenkwinkels δH in einer Richtung entgegen der Lenkrichtung auszugleichen durch Durchführung einer Korrektur in einer Richtung, um den Absolutwert |Tb| des Basisunterstützungsdrehmoments zu reduzieren für die Lenkrichtung auf der Basis eines Kurvenradius R der befahrenen Straße vor dem Fahrzeug und der Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) und das Basisunterstützungsdrehmoment Tb mit dem Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa zu korrigieren und einen Steuerbetrag (Unterstützungsdrehmoment Ta) an die Motoransteuereinheit 12a auszugeben. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise die Linksdrehrichtung bezeichnet als Symbol (+) und die Rechtsdrehrichtung wird bezeichnet als Symbol (–) und, obwohl dies unten nicht erläutert ist, wird die Steuerung durchgeführt zu jedem Zeitpunkt im Hinblick auf diese beiden Richtungen.
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Entsprechend weist, wie in 2 gezeigt, die Lenksteuerungseinheit 20 hauptsächlich auf eine Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit 21, eine Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragsetzeinheit 22 und eine Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 23.
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Die Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit 21 empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 und empfängt das Lenkdrehmoment Ts von dem Lenkdrehmomentsensor 33. Daraufhin wird beispielsweise, wie in 5 gezeigt, ein Kennfeld, das vorab durch Experimente, Berechnungen oder dergleichen aufgestellt wird, eingesehen und das Basisunterstützungsdrehmoment Tb wird gesetzt auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkdrehmoment Ts und wird an die Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 23 ausgegeben. Das obige Setzen des Basisunterstützungsdrehmoments Tb ist ein Beispiel. Das Setzen kann ebenfalls erfolgen unter Verwendung öffentlich beziehungsweise allgemein bekannter Karten beziehungsweise Kennfeldern/Berechnungsgleichungen, basierend auf anderen Parametern und Karten beziehungsweise Kennfeldern/Berechnungsgleichungen, deren Charakteristiken anders sind. Wie zuvor beschrieben, wird die Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit 21 bereitgestellt als eine Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit.
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Die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragsetzeinheit 22 bestimmt einen Übergang von einem Geradeausfahrzustand zu einem Kurvenfahrzustand auf der Basis des Kurvenradius R der befahrenen Straße vor dem Fahrzeug. Wenn das Fahrzeug dahingehend bestimmt wird, von dem Geradeausfahrzustand in den Kurvenfahrzustand zu wechseln, berechnet die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d einen Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment zum Ausgleichen der Charakteristiken des Lenkdrehmoments Ts bezüglich dem Lenkwinkel δH in einer Richtung entgegengesetzt der Lenkrichtung mittels Durchführung der Korrektur in einer Richtung, um den Absolutwert |Tb| des Basisunterstützungsdrehmoments zu reduzieren für die Lenkrichtung auf der Basis eines Kurvenradius R der befahrenen Straße vor dem Fahrzeug und der Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) und weist hauptsächlich auf eine Kurvenradiusberechnungseinheit 22a, eine Lenkgeschwindigkeitberechnungseinheit 22b, eine Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert-Berechnungseinheit 22c und eine Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d.
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Die Kurvenradiusberechnungseinheit 22a erhält die erkannte Koordinatenposition der befahrenen Straße von der Frontumgebungserkennungsvorrichtung 34. Daraufhin wird ein Kurvenradius Rs in einem Frontbeachtungsabstand (Fahrzeuggeschwindigkeit V – konfigurierte Zeit) Zs berechnet und an die Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert-Berechnungseinheit 22c und die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d ausgegeben. Wie in 6 gezeigt, wird bei dieser Gelegenheit der Kurvenradius Rs an dem Frontbeachtungsabstand (Fahrzeuggeschwindigkeit V – konfigurierte Zeit) Zs beispielsweise berechnet durch die folgende Gleichung (1), während die Koordinate des vorkonfigurierten Abstands Zs auf der befahrenen Straße vor dem Fahrzeug berechnet wird als (Xs, Zs). Rs = (Xs2 + Zs2)/(2·Xs) (1)
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Die Lenkgeschwindigkeitberechnungseinheit 22b empfängt den Lenkwinkel δH von dem Lenkwinkelsensor 32, berechnet die Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) durch Differenzieren des Lenkwinkels δH und gibt die Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) an die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d aus.
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Die Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert-Berechnungseinheit 22c empfängt den Kurvenradius Rs von der Kurvenradiusberechnungseinheit 22a. Dann wird beispielsweise (1/Rs) einem Filterprozess unterzogen mit einem Tiefpassfilter mit einer vorbestimmten Zeitkonstante zum Entfernen von Rauschen und Fehlern und wird weiterhin einer Absolutwert-Verarbeitung und dergleichen unterzogen, und ein Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert Dj wird berechnet und ausgegeben an die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d.
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Die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d empfängt den Kurvenradius Rs von der Kurvenradiusberechnungseinheit 22a, empfängt die Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) von der Lenkgeschwindigkeitberechnungseinheit 22b und empfängt den Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert Dj von der Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert-Berechnungseinheit 22c. Daraufhin wird der Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment berechnet wie folgt und ausgegeben an die Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 23. Genauer gesagt, ein erster Berechnungswert x1 wird berechnet durch die folgende Gleichung (2). x1 = |K1·(1/R)| – |K2·(dδH/dt)| (2)
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In diesem Fall sind K1 und K2 Konstanten, die vorab gesetzt werden.
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Daraufhin wird eine Sättigungsfunktionsverarbeitung durchgeführt entsprechend den folgenden Gleichungen (3), (4) und (5) bezüglich des ersten Berechnungswerts x1 und ein zweiter Berechnungswert x2 wird erhalten. x1 ≥ Ct1:x2 = Ct1 (3) x1 ≤ 0:x2 = 0 (4) x1 anders als oben:x2 = x1 (5)
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In diesem Fall ist Ct1 eine Konstante, die vorab gesetzt wird durch Experiment, Berechnung und dergleichen.
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Andererseits wird eine Referenzzahlverarbeitung durchgeführt gemäß den folgenden Gleichungen (6), (7) und (8) auf der Basis von (1/Rs) und ein dritter Berechnungswert x3, der eine Kurvenrichtung repräsentiert, wird berechnet. SIGN (1/Rs) > 0:x3 = +1 (6) SIGN (1/Rs) < 0:x3 = –1 (7) 1/Rs = 0:x3 = 0 (8)
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In diesem Fall bezeichnet SIGN (1/Rs) ein Vorzeichen von 1/Rs.
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Ein vierter Berechnungswert x4 (= x2·x3) wird berechnet durch Multiplizieren des zweiten Berechnungswerts x2 mit dem dritten Berechnungswert x3.
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Daraufhin wird in Übereinstimmung mit dem Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert Dj der Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment gesetzt durch die folgenden Gleichungen (9) und (10). Dj ≤ Ct2 (Geradeauszustand vor dem Lenken):ΔTa = x4 (9) Dj > Ct2 (ein Fall, der nicht als Geradeauszustand vor dem Lenken angenommen werden kann):ΔTa = 0 (10)
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In diesem Fall ist Ct2 eine Konstante, die zuvor gesetzt wird durch Experimente, Berechnung und dergleichen.
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Genauer gesagt, wenn das Fahrzeug von dem Geradeausfahrzustand in den Kurvenfahrzustand wechselt, dient der Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment dazu, die Charakteristiken des Lenkdrehmoments Ts bezüglich des Lenkwinkels δH in einer Richtung entgegen der Lenkrichtung auszugleichen durch Durchführen einer Korrektur in einer Richtung, um den Absolutwert |Tb| des Basisunterstützungsdrehmoments für die Lenkrichtung zu reduzieren und hierfür wird, wie in Gleichung (2) gezeigt, der erste Berechnungswert x1 berechnet mit Subtrahieren eines Betriebsterms |K·dδH/dt)|, der anzeigt, dass das Fahrzeug gelenkt wird.
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Diese Steuerung dient dazu, die Charakteristiken des Lenkdrehmoments Ts bezüglich des Lenkwinkels δH in einer Richtung entgegen der Lenkrichtung auszugleichen, wobei die Steuerung in der Totzonenbreite beziehungsweise im Lenkspielbereich um die Mittelposition der Lenkcharakteristiken verwendet wird, und hierfür wird ein reduzierter Wert erhalten, wie er durch den zweiten Berechnungswert x2 repräsentiert ist, der berechnet wird durch die Sättigungsfunktionen gemäß den Gleichungen (3), (4) und (5).
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Die Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 23 empfängt das Basisunterstützungsdrehmoment Tb von der Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit 21 und empfängt den Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa von der Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d in der Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragsetzeinheit 22. Dann wird beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung (11) das Basisunterstützungsdrehmoment Tb korrigiert mit dem Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa und das Ergebnis wird an die Motoransteuereinheit 12 abgegeben als der Steuerbetrag (Unterstützungsdrehmoment Ta). Ta = Tb + ΔTa (11)
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Wie zuvor beschrieben, weist die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragsetzeinheit 22 die Funktion auf der Unterstützungsdrehmoment-Korrektureinheit und die Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 23 weist Funktionen auf der Unterstützungsdrehmoment-Korrektureinheit und der Lenksteuerungseinheit.
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Nachfolgend wird die Servolenkungssteuerung, die von der Lenksteuerungseinheit 20 ausgeführt wird, beschrieben unter Bezug auf das Flussdiagramm gemäß den 3 und 4.
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Zunächst werden die erforderlichen Parameter, das heißt die Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Lenkwinkel δH, das Lenkdrehmoment Ts, die Koordinate der Fahrstraßenform vor dem Fahrzeug und dergleichen in Schritt (im Folgenden abgekürzt als „S”) 101 gelesen.
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Anschließend wird S102 ausgeführt, in dem die Basisunterstützungsdrehmoment-Setzeinheit 21 das vorab konfigurierte Kennfeld (zum Beispiel wie in 5 dargestellt) abruft, wie vorstehend beschrieben, und das Basisunterstützungsdrehmoment Tb setzt auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkdrehmoment Ts.
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Anschließend wird S103 ausgeführt, in dem die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d den Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa berechnet entsprechend dem Flussdiagramm gemäß 4, das weiter unten erläutert wird.
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Daraufhin wird S104 ausgeführt, in dem die Unterstützungsdrehmoment-Berechnungseinheit 23 das Unterstützungsdrehmoment Ta berechnet entsprechend der Gleichung (11), die zuvor erläutert wurde, und das Unterstützungsdrehmoment Ta ausgibt an die Motoransteuereinheit 12a. Dann wird das Programm beendet.
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In der Berechnung des Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrags ΔTa, die in dem oben erwähnten S103 ausgeführt wird, berechnet zuerst in S201, wie im Flussdiagramm gemäß 4 gezeigt, die Kurvenradiusberechnungseinheit 22a der Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragsetzeinheit 22 den Kurvenradius Rs an dem Frontbeachtungsabstand Zs gemäß der Gleichung (1), die zuvor erläutert wurde.
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Anschließend wird S202 ausgeführt, in dem die Lenkgeschwindigkeitberechnungseinheit 22b die Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) berechnet durch Differenzieren des Lenkwinkels δH.
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Anschließend wird S203 ausgeführt, in dem die Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert-Berechnungseinheit 22c den Filterprozess bezüglich (1/Rs) ausführt mit einem Tiefpassfilter mit einer vorbestimmten Zeitkonstante zum Entfernen von Rauschen und Fehlern und weiterhin den Absolutwertprozess ausführt und dergleichen, wodurch der Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert Dj berechnet wird.
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Dann wird S204 ausgeführt, in dem die Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetragberechnungseinheit 22d den Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment berechnet entsprechend den Gleichungen (2) bis (10), die zuvor erläutert wurden, und das Programm wird beendet.
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Wie zuvor beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Basisunterstützungsdrehmoment Tb gesetzt auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Lenkdrehmoments Ts. Des Weiteren wird ein Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa berechnet zum Ausgleichen von charakteristischen Werten des Lenkdrehmoments Ts (die vorab bestimmt wurden in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel δH) in einer Richtung entgegen der Lenkrichtung. Der Ausgleich/die Korrektur wird erlangt beim Übergang von einem Geradeausfahrzustand in einen Kurvenfahrzustand durch Korrigieren des Absolutwerts |Tb| des Basisunterstützungsdrehmoments, das in die Lenkrichtung wirkt, um dieses zu reduzieren, abhängig von dem Kurvenradius R der Fahrstraße vor dem Fahrzeug und der Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt). Dann wird das Basisunterstützungsdrehmoment Tb mit dem Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa korrigiert und das gesteuerte/korrigierte Drehmoment (Unterstützungsdrehmoment Ta) wird an die Motoransteuereinheit 12a ausgegeben. Daher kann insbesondere der Fahrer den Lenkwinkel korrigieren mit reduziertem Unwohlsein insofern als der Fahrer das gleiche Gefühl erfährt, unabhängig in welche Richtung der Fahrer das Lenkrad am Eingang einer Kurve dreht, wobei es nicht erforderlich ist, dass die Servolenkungsteuerungseinrichtung zusätzliche komplizierte Mechanismen oder Steuerungen aufweist.
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Ein Beispiel einer Berechnung des Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrags ΔTa gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird erläutert unter Bezug auf die 7A bis 7D. Wenn beispielsweise das Fahrzeug geradeaus fährt und dann in eine Linkskurve einlenkt, wie in 7A dargestellt, wird ein Reziprokwert (1/R) des Kurvenradius R bei dieser Gelegenheit gebildet, wie in 7B gezeigt. In diesem Fall ist (1/R) in dem Frontbeachtungsabstand Zs, was durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, und (1/R) an der Position des Fahrzeugs, was durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist. Die Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt) wird hierbei berechnet, wie in 7C gezeigt. Daraufhin wird der Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment, basierend auf dem Reziprokwert (1/R) des Kurvenradius R und der Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt), insbesondere begrenzt auf einen Wert zwischen 0 und Ct1 in Folge der Sättigungsfunktionsverarbeitung gemäß den Gleichungen (3), (4) und (5), wie zuvor erläutert, und des Weiteren wird die Referenzzahlverarbeitung in der Kurvenrichtung durchgeführt entsprechend den Gleichungen (6), (7) und (8), wodurch der Korrekturbetrag ΔTa berechnet wird, wie in 7D gezeigt.
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Genauer gesagt, wie in 8A gezeigt, um die Mittelposition der Lenkung weist das Lenksystem eine Totzone, das heißt ein Spiel, auf, das existiert zwischen dem Lenkradwinkel, basierend auf dem Lenkrad und dem tatsächlichen Winkel der Räder. Daher ist, wenn das Fahrzeug vor einer Kurve geradeaus fährt, der Lenkradwinkel nicht notwendigerweise 0, selbst wenn die Gierrate 0 ist. Der Lenkwinkel, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, bevor es in eine Linkskurve einlenkt, wie in 7A gezeigt, kann beispielsweise eine der Charakteristiken I (Punkt-Strich-Linie in 8A) und Charakteristiken II (Punkt-Punkt-Strich-Linie in 8A) aufweisen, gemäß dem Lenken und Störungen unmittelbar vor dem Moment.
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Wenn die Totzone beziehungsweise das Lenkspiel nach links abgelenkt ist, wird Lenkkraft verloren, wenn nach links eingelenkt wird, und der Fahrer kann das Lenkrad 4 zu viel einlenken, wie durch die Charakteristiken IIa (Punkt-Strich-Linie) in 8B gezeigt. Wenn hierbei zuvor bekannt ist, dass das Lenkrad 4 nach links gedreht wird, wird der Zustand der Charakteristiken des Lenkens mit der Abweichung nach rechts erkannt, wie durch die Charakteristiken IIb (Punkt-Punkt-Strich-Linie) in 8B gezeigt.
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In anderen Worten, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt und das Unterstützungsdrehmoment ausgeglichen wird in einem solchen Bereich, in dem das Lenkrad und die tatsächlich gelenkten Räder nicht bewegt werden, wird das Spiel, in dem eine neutrale Lenkung beibehalten wird, nach rechts oder links ausgeglichen, während die Spielbreite nicht verändert wird. Wenn in diesem Zustand der Fahrer den Lenkwinkel korrigiert, um weiter geradeaus zu fahren, wird die Breite des Spiels zum Geradeausfahren, in der eine neutrale Lenkung beibehalten wird, reduziert. Allgemein fällt es einer Person unter dem Gesichtspunkt der Ergonomie leichter, eine Kraft aufzubringen als eine Kraft zu lösen. Durch Korrigieren des Unterstützungsdrehmoments mit dem Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment wird daher eine Korrektur ausgeführt zum Ändern von der Charakteristik IIa zu der Charakteristik IIb, wodurch das Spiel an der Mittelposition der Lenkung reduziert wird, um so das Lenken des Fahrers zum Zurückdrehen des Lenkrads während des Lenkens zu reduzieren und dies reduziert die Belastung des Fahrers während des Fahrens und ermöglicht es dem Fahrer, mit weniger Unbehagen den Lenkwinkel zu korrigieren, in solch einer Weise, dass der Fahrer das gleiche fühlt, unabhängig davon, in welche Richtung der Fahrer das Lenkrad von Geradeausfahrt aus dreht.
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In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert-Berechnungseinheit 22c den Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert Dj und vergleicht den Nichtgelenkt-Geradeauszustandbestimmungswert Dj und die Konstante Ct2 (siehe die Gleichungen (9) und (10)), und ist so in der Lage, den Geradeauszustand vor dem Drehen des Lenkrads zu bestimmen. Alternativ kann dies bestimmt werden, basierend auf einem Bedienvorgang zum Einschalten eines Richtungsanzeigesignals, das heißt der Betätigung des Blinkers.
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Die vorliegende Erfindung ist eine Korrektursteuerung des Unterstützungsdrehmoments, wenn das Fahrzeug von einer Geradeausfahrt in eine Kurve eingelenkt wird, und daher kann beispielsweise die Korrektur des Unterstützungsdrehmoments unterbunden werden, wenn die Absolutwerte der Gierrate und der seitlichen Beschleunigung größer sind als Grenzwerte, die vorab definiert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Es wird eine Servolenkungsteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Ein Basisunterstützungsdrehmoment Tb wird gesetzt auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkdrehmoment Ts und, wenn das Fahrzeug von einem Geradeausfahrzustand in einen Kurvenfahrzustand wechselt, wird ein Korrekturbetrag ΔTa für das Basisunterstützungsdrehmoment berechnet, der die Charakteristiken des Lenkdrehmoments Ts ausgleicht bezüglich des Lenkwinkels δH in einer Richtung entgegengesetzt zu der Lenkrichtung durch Ausführen einer Korrektur in einer Richtung zum Reduzieren des Absolutwerts |Tb| des Basisunterstützungsdrehmoments für die Lenkrichtung auf der Basis eines Kurvenradius R der Fahrstraße vor dem Fahrzeug und der Lenkgeschwindigkeit (dδH/dt), und das Basisunterstützungsdrehmoment Tb wird korrigiert mit dem Basisunterstützungsdrehmoment-Korrekturbetrag ΔTa und ausgegeben als ein Steuerbetrag (Unterstützungsdrehmoment Ta) an eine Motoransteuereinheit 12a.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-44531 A [0002, 0003]
