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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Diverse Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen ein Verfahren zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems und betreffen insbesondere ein Verfahren zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems, wenn ein Fahrer ein Lenkrad auf eine Seite (links oder rechts) einschlägt und ein Lenkrad dann in einem Zustand, in welchem alle zur Steuerung gehörigen Systeme (beispielsweise maschinelle Komponenten, Reifen, etc.) bis zum Ende eingeschlagen sind, zu dem Ende in der gleichen Richtung erneut gelenkt wird, das dann den zusätzlichen Betrag an Stoß, der zum Zeitpunkt des erneuten Anlenkens erzeugt wird, verringern kann, um das mechanische System zu schützen und die Stoßgeräuschentwicklung zu reduzieren.
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2. Stand der Technik
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Generell werden ein hydraulisches Servolenksystem, das einen Hydraulikdruck in einer Hydraulikpumpe verwendet und die Hilfslenkkraft unterstützt, und ein durch Motor angetriebenes Servolenksystem (im Weiteren als „MDPS“ bezeichnet) verwendet, das die unterstützende Lenkkraft unter Anwendung eines Antriebsmoments eines Elektromotors unterstützt, als ein Hilfsservolenksystem verwendet, um die zusätzliche Lenkkraft eines Fahrers zum Zeitpunkt des Lenkens eines Fahrzeugs zu verringern.
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Ein derartiges durch Motor angetriebenes Servolenksystem verwendet eine Zahnstangenendanschlaglogik oder eine Logik für eine weiche Endverriegelung, wobei der Betrag des Stoßes reduziert wird, der erzeugt wird, wenn der Fahrer bis zu den Anschlagsenden lenkt.
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Jedoch gibt es bei der konventionellen Zahnstangenendanschlag- (weiche Endverriegelungs-) Logik ein Problem dahingehend, dass eine Geräuschentwicklung beim Lenken und beim Anschlagen und ein Gefühl der Ungleichförmigkeit durch den Reifen oder die mechanischen Elastizitätseigenschaften (d.h., die Trägheitseigenschaft, die tendenziell in den Zustand, in welchem das Lenkrad bis zum Ende gedreht wird, am Ende des Lenkvorgangs nach der Umkehrung des Lenkvorgangs zurückkehren will, nachdem es bereits bis zum Ende eingeschlagen ist), wenn ein Lenkvorgang an einem Ende (d.h., an dem linken oder dem rechten Ende bzw. Anschlag) des Lenkwinkels ausgeführt wird und anschließend bis zum Ende oder in die Fahrrichtung (d.h., bis zu dem rechten Ende oder dem linken Ende bzw. Anschlag) gelenkt wird.
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Wenn ferner bei der konventionellen Zahnstangenendanschlag- (weiche Endverriegelungs-) Logik ein Ausgangsgrenzwert, der auf der Grundlage des normalen Straßenoberflächenzustands eingestellt ist, auf eine Straßenoberfläche mit hoher Reibung angewendet wird, gibt es ein Problem dahingehend, dass ein Gefühl der Ungleichförmigkeit aufgrund des Fehlens von Ausgangsleistung erzeugt wird, da die Leistung am Anschlag begrenzt wird, und wenn andererseits der Ausgangsgrenzwert bzw. der Grenzwert der Ausgangsleistung, der auf der Grundlage des normalen Straßenoberflächenzustands eingestellt wird, für eine Straßenoberfläche mit geringer Reibung angewendet wird, wird der Ausgangsleistungsgrenzwert unzureichend, und die Zahnstangenendanschlagslogik (oder Ausgangsleistungsbegrenzungslogik) arbeitet nicht in korrekter Weise, wodurch eine Geräuschentwicklung beim Endanschlag und ein Gefühl der Ungleichförmi8keit erzeugt werden.
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Der zugehörige Stand der Technik der vorliegenden Erfindung ist das Dokument
KR 10 0 247 334 B1 , das sich auf ein durch einen Motor angetriebenes Servolenksystem bezieht.
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Das Dokument
US 2011/0 010 053 A1 bezieht sich auf ein Steuersystem zum Steuern eines Längssystems, umfassend ein erstes Modul, das einen Befehlsanpassungswert basierend auf einer aktuellen Position eines Handrads des Lenksystems relativ zu einem Fahrtendbereich schätzt und ein zweites Modul, das einen Motorunterstützungsbefehl basierend auf dem Befehleinstellwert erzeugt. Das Dokument
JP 2009/29285 A bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung, die das korrekte Lenkende erkennen kann. Das Dokument
JP 2009/220735 A bezieht sich auf das Reduzieren einer auf einer Komponente eines Lenkmechanismus ausgeübten Stoßkraft, selbst wenn eine Abweichung in einem Referenzlenkwinkel neutral auftritt.
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ÜBERBLICK
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein betriebssicheres Verfahren zur Steuerung eines durch einen Motor angetrieben Servolenksystems zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wurde diese erdacht, um die zuvor genannten Probleme zu lösen und um ein Verfahren zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems bereitzustellen, wobei, wenn ein Fahrer bis zu einem Anschlag auf einer Seite (links oder rechts) eines Lenkrads lenkt und anschließend in einem Zustand, in welchem alle mit der Lenkung im Zusammenhang stehende Systeme (beispielsweise maschinelle Komponenten, Reifen, usw.) bis zu den Enden eingeschlagen sind, ein erneutes Anlenken bis zum Ende in der gleichen Richtung erfolgt, dann der zusätzliche Betrag des Stoßes, der zum Zeitpunkt des erneuten Lenkens hervorgerufen wird, verringert werden kann, um das mechanische System zu schützen und die Geräuschentwicklung beim Stoß zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wurde diese erdacht, um ein Verfahren zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems bereitzustellen, das eine Straßenoberfläche mit geringer Reibung und eine Straßenoberfläche mit hoher Reibung erkennen kann und den Ausgangsgrenzwert bzw. den Grenzwert der Ausgangsleistung der Zahnstangenendanschlagslogik entsprechend der Straßenoberfläche variieren kann, und damit das Gefühl beim Lenken bis zum Endanschlag zu verbessern.
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Ein Verfahren zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: Ermitteln eines Fahrens mit Halten des Endanschlags mittels einer Steuereinheit; Einschalten/Ausschalten eines Dämpfungsanhebungsverstärkungsanwendungsmodus gemäß einem Ergebnis der Ermittlung des Fahrens mit Halten des Endanschlags mittels der Steuereinheit; Multiplizieren eines Ausgangswertes gemäß dem Einschalten/Ausschalten des Dämpfungsanhebungsverstärkungsanwendungsmodus mit einem Ausgabewert aus der Dämpfungsausgangsleistungswerterfassungseinheit, und Ausgeben des multiplizierten Werts als einen Dämpfungskorrekturwert durch die Steuereinheit; und Wiedergeben des Dämpfungskorrekturwertes, um ein Ausgangsmoment eines Motors in einem Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich durch die Steuereinheit zu steuern.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Fahren mit Halten des Endanschlags ein Fahrvorgang, in welchem ein Fahrer das Lenkrad in einer beliebigen Richtung in den vollen Anschlag bringt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ermittelt bzw. erkennt die Steuerungseinheit das Fahren mit Halten des Endanschlags auf der Grundlage einer Information über eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Zahnstangenposition und/oder einer angelernten Zahnstangenposition, die in einer Lerneinheit ausgegeben wird, und/oder einer maximalen Position der Zahnstange, die von der Lerneinheit eingelernt wird.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schaltet die Steuerungseinheitm, wenn nach dem Lenken in den Endanschlag ein weiteres Ansteuern erfolgt, den Dämpfungsanhebungsverstärkungsanwendungsmodus ein, und gibt dann einen Dämpfungsanhebungsverstärkungswert aus, der im Hinblick auf einen Lenkwinkel und/oder eine Anfangsposition der Zahnstange und/oder einer Lenkgeschwindigkeit berechnet ist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schaltet die Steuerung, wenn das Fahren mit Halten des Endanschlags nicht ausgeführt wird, den Dämpfungsanhebungsverstärkungsanwendungsmodus aus, und gibt dann „1“ als den Dämpfungsanhebungsverstärkungswert aus, wodurch praktisch bewirkt wird, dass der Dämpfungsanhebungsverstärkungswert nicht angewendet wird.
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Ein Verfahren zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: Ermitteln eines Reibungszustands einer Straßenoberfläche durch eine Steuerungseinheit; und als Ergebnis der Ermittlung, wenn die Straßenoberfläche in einem Zustand mit hoher Reibung ist, Ausschalten einer Ausgangsleistungsbegrenzung bzw. Begrenzung einer Ausgangsleistung, wenn die Straßenoberfläche in einem mittleren Reibungszustand ist, Anwenden eines bestehenden Ausgangsleistungsgrenzwertes, der entsprechend einer vorbestimmten Zahnstangenanschlagsfunktion ausgegeben wird, und wenn die Straßenoberfläche in einem Zustand geringer Reibung ist, Anwenden eines zusätzlichen Ausgangsleistungsgrenzwertes mittels der Steuerungseinheit, um das Ausgangsmoment des Motors in einem Zahnstangenanschlagssteuerungsbereich zu steuern.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erfasst die Steuerungseinheit die Reibung der aktuellen Straßenoberfläche auf der Grundlage einer Information über eine Zahnstangenposition, und/oder eine Zahnstangengeschwindigkeit, und/oder eine Zahnstangenposition, die von einer Lerneinheit eingelernt und ausgegeben wird, und/oder einem Ausgangsleistungssteuerungswert, auf den die Zahnstangenendfunktion entsprechend einem konventionellen Verfahren von der Ausgangsleistungssteuerungserfassungseinheit angewendet wird, und/oder auf der Grundlage dessen, dass die Lerneinheit eine maximale Position der Zahnstange einlernt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ermittelt, nachdem durch die Lerneinheit eine Zahnstangenendposition eingelernt ist, die Steuerungseinheit einen Modus mit hoher, mittlerer oder geringer Reibung in Abhängigkeit von einem Schwellenwert, der von einer Zahnstangengeschwindigkeit und einem Zahnstangenschub an einem ⓐ-Punkt (Anschlagswinkel-β) abhängt, und die Steuerungseinheit ermittelt den Modus mit der hohen, mittleren, niedrigen Reibung erneut, abhängig von dem Zahnstangenschub an einem ⓑ-Punkt (Anschlagswinkel-y), und ermittelt den endgültigen Reibungsmodus der Straßenoberfläche entsprechend abhängig davon, ob die beiden Punkte ⓐ und ⓑ einem aktuellen Zustand in einem Neigungsmuster entsprechen, das gemäß den Modi mit hoher, mittlerer und geringer Reibung ermittelt wurde.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst das Ausschalten der Ausgangsleistungsbegrenzung das Ausschalten der Ausgabebegrenzung bzw. Ausgangsleistungsbegrenzung oder das Anheben des Grenzwertes durch die Steuerungseinheit, so dass kein Strom eingeprägt wird, da die Straßenoberfläche sich bereits in einem Zustand befindet, in welchem sich in ausreichender Weise durch eine hohe Reibung eine Begrenzung ergibt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Anwenden des zusätzlichen Ausgangsleistungsgrenzwertes das Anwenden des zusätzlichen Ausgangsleistungsgrenzwertes mittels der Steuerungseinheit derart, dass weniger Strom im Vergleich dazu eingeprägt wird, dass die Reibung eine mittlere Reibung ist, da die Reibung der Straßenoberfläche kleiner ist als bei Vorliegen einer mittleren Reibung.
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Figurenliste
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Diverse Ausführungen eines erfindungsgemäßen Konzepts ergeben sich aus den angehängten Zeichnungen und der begleitenden detaillierten Beschreibung, wobei:
- 1 ist eine anschauliche Ansicht ist, die einen schematischen Aufbau einer Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 eine anschauliche Ansicht ist, die einen schematischen Aufbau einer Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 3 ein Graph ist, der Reibungsmodi zeigt, die an einem Endwinkel bzw. Endanschlagswinkel in 2 ermittelt werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Anschließend werden mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen Ausführungsformen eines Verfahrens zur Steuerung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben.
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Es sollte beachtet werden, dass die Zeichnungen nicht genau maßstabsgetreu sind und die Dicke der Linien oder die Größe von Komponenten zur besseren Beschreibung und zur Klarheit vergrößert sein können. Ferner sind die hierin verwendeten Begriffe unter Zugrundelegung von Funktionen der Erfindung definiert und können entsprechend der jeweiligen Anwendung oder der Absicht von Anwendern oder Bedienern geändert werden. Daher sollten die Definitionen der Begriffe im Lichte der gesamten Offenbarung, die hier angegeben ist, gesehen werden.
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1 ist eine exemplarische Darstellung, die einen schematischen Aufbau einer Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Wie in 1 dargestellt ist, kann die Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Lenkwinkelsensor 10, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20, einen Drehmomentsensor 30, eine Steuerung 40 und einen Motor 50 aufweisen.
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In dieser Ausführungsform kann ein durch Motor angetriebenes Servolenksystem (im Weiteren als „MDPS“ bezeichnet), das die unterstützende Lenkkraft unter Anwendung eines Antriebsmoments eines Elektromotors unterstützt, als das durch Motor angetriebene Servolenksystem verwendet werden. Das MDPS der Ausführungsform kann auf ein MDPS mit Säulenantrieb (C-MDPS) angewendet werden, in welchem der Motor 50 mit einer Lenkwelle (nicht dargestellt) verbunden ist, auf ein MDPS mit Ritzelantriebsmodus (P-MDPS) angewendet werden, in welchem der Motor 50 mit einem Getrieberitzel einer Lenkwelle (nicht dargestellt) verbunden ist, und auf ein MDPS mit Zahnstangenantriebsmodus (R-MDPS) angewendet werden, in welchem der Motor 50 mit einem Zahnstangengetriebe (nicht dargestellt) verbunden ist.
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Als Referenz wird in dieser Ausführungsform das MDPS mit Zahnstangenantriebsmodus (R-MDPS) als Beispiel beschrieben.
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Im Allgemeinen ist der Zahnstangenantriebsmodus ein Antriebsmodus, in welchem ein Antriebsmoment aus dem Motor 50 erhalten wird und eine Bewegung einer Zahnstange (nicht dargestellt) in Richtung einer Welle hervorgerufen wird. Die Drehkraft des Motors 50 wird in eine geradlinige Bewegungskraft in einer Wellenrichtung der Zahnstange umgewandelt. Zu Diesem Zweck werden ein Riemen, eine Riemenscheibe, Kugelmuttern, Lager, eine Zahnstange des Typs mit Kugelspindel, oder dergleichen gegebenenfalls verwendet. Anders ausgedrückt, die Kugelmuttern werden mit der Zahnstange in einem Zustand verbunden, in welchem sie durch das Lager im Inneren einer Geschwindigkeitsreduziereinheit drehbar gehalten werden, und eine Antriebsscheibe ist auf einer Antriebswelle des Motors 50 befestigt und eine angetriebene Scheibe ist auf den Kugelmuttern befestigt, die mit der Zahnstange verbunden sind, um die Drehkraft zu übertragen. Die antreibende Scheibe wird auf Seite des Motors 50 und die angetriebene Scheibe auf Seite der Kugelmutter sind durch den Riemen miteinander gekoppelt, und die Drehkraft des Motors 50 wird über die Scheibe und den Riemen auf die Zahnstange übertragen. Dabei wird die Drehkraft des Motors 50 in die geradlinige Bewegungskraft der Zahnstange mittels eines Kugelspindelaufbaus der Kugelmutter und einer Zahnstange umgewandelt.
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Der Drehmomentsensor 30 erfasst ein Lenkmoment eines Lenkrads (nicht dargestellt) und leitet das erfasste Lenkmoment der Steuerung 40 zu.
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Der Lenkwinkelsensor 10 erfasst einen Lenkwinkel des Lenkrads und leitet den erfassten Lenkwinkel der Steuerung 40 zu.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 erfasst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und leitet die erfasste Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Steuerung 40 zu.
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Die Steuerung 40 erfasst einen Ausgangsleistungssteuerungswert entsprechend einem vorbestimmten Ausgangsleistungssteuerungswert einer Ausgangsleistungslogik des durch Motor angetriebenen Servolenksystems unter Anwendung eines Lenkmoments, eines Lenkwinkels, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die entsprechend von dem Drehmomentsensor 30, dem Lenkwinkelsensor 10 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 bereitgestellt werden, und unter Anwendung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, die auf der Grundlage des Lenkwinkels oder einer Zahnstangengeschwindigkeit mittels einer Motordrehgeschwindigkeit erfasst werden, die eine Zahnstangenendanschlagssteuerungsperiode bzw. einen Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich auf der Grundlage der aktuellen Position der Zahnstange ermittelt und ein Ausgangsmoment des Motors 50 auf der Grundlage des erfassten Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereichs steuert.
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Die Steuerung 40 kann eine Ausgangsleistungssteuerungswerterfassungseinheit 45, eine Lerneinheit 41, eine Anfangsausgangsleistungsleistungsgrenzwerterfassungseinheit 42, eine Dämpfungsausgangsleistungsleistungswerterfassungseinheit 43, eine Erfassungseinheit für einen finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 und eine Ausgangsmomentsteuerungseinheit 46 aufweisen.
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Wenn generell der Fahrer das Lenkrad vollständig einschlägt, minimiert die Zahnstangeendanschlagsfunktion den Stoß zwischen dem Anschlagselement der Zahnstange und dem IBJ-Sockel (Gehäuse) eines Getriebes, indem das Ausgangsmoment des Motors 50 reduziert wird, und der dem Motor 50 zugeführte Strom begrenzt wird. Der Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich für diesen Zweck ist der Positionsbereich der Zahnstange unmittelbar vor der Kollision zwischen dem Anschlagselement der Zahnstange und dem IBJ-Sockel (Gehäuse) des Getriebes, wie zuvor beschrieben ist.
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Wenn daher die Zahnstange in den Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich eintritt, begrenzt die Steuerung 40 das Ausgangsmoment des Motors 50, um den Stoß aufgrund der Kollision zwischen dem Anschlagselement der Zahnstange und dem IBJ-Sockel (Gehäuse) des Getriebes zu minimieren, wodurch eine Geräuschentwickelung aufgrund des Stoßes reduziert wird und mechanische Schäden der Komponenten vermieden werden.
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Der Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich kann auf der Grundlage der maximalen Position der Zahnstange ermittelt werden.
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Wenn beispielsweise die maximale Position der Zahnstange zu „-77 bis +77“ entsprechend der linken und der rechten Richtung ermittelt wird, wird der Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich von „-77 auf -70 und auf „+70 bis +77“ in Bezug auf die jeweilige Lenkrichtung geändert. Wenn auf diese Weise die aktuelle Position der Zahnstange in den Bereich „-77 bis -70“ oder „+70 bis +77“ eintritt, minimiert die Steuerung 40 den Stoß zwischen dem Anschlagselement der Zahnstange und dem IBJ-Sockel (Gehäuse) des Getriebes, indem das von dem Motor 50 ausgegebene Ausgangsmoment begrenzt wird.
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Indessen wird der Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich auf der Grundlage der maximalen Position der Zahnstange ermittelt, wie zuvor beschrieben ist. Die maximale Position der Zahnstange kann sich von einem Sollwert aufgrund von Unterschieden in den Komponenten unterscheiden, etwa Unterschiede in der Länge der Getriebezahnstange, der Streuung für den linken und den rechten Lenkwinkel oder dergleichen.
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Wenn daher der Fahrer einen vollen Einschlag des Lenkrads vornimmt, erfasst die Steuerung 40 die maximale Position der Zahnstange auf der Grundlage der aktuellen Zahnstange erneut, lernt den Zahnstangenendanschlagsbereich auf der Grundlage der erfassten maximalen Position der Zahnstange ein und steuert das Ausgangsmoment des Motors 50 auf der Grundlage des neu eingelernten Zahnstangenendanschlagsbereichs, wenn die aktuelle Position in der Zahnstange erneut in den Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich eintritt.
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Zu diesem Zweck erfasst die Lerneinheit 41 die aktuelle Position der Zahnstange und vergleicht die aktuelle Position der Zahnstange und eine vorbestimmte maximale Position der Zahnstange, um damit die maximale Position der Zahnstange entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs zu aktualisieren.
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Dabei kann die maximale Position der Zahnstange der Anfangswert sein, der zum Zeitpunkt der Herstellung im Voraus ermittelt wurde, wie dies zuvor beschrieben ist, aber es kann auch die maximale Position der Zahnstange mit eingeschlossen sein, die zuvor beim Lenkvorgang des Fahrers erfasst wurde.
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Wenn indessen die aktuelle Position der Zahnstange die maximale Position der Zahnstange als Ergebnis des Vergleichs der aktuellen Position der Zahnstange und der vorbestimmten maximalen Position der Zahnstange übersteigt, aktualisiert die Lerneinheit 41 die maximale Position der Zahnstange auf die aktuelle Position der Zahnstange.
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In diesem Falle ermittelt die Lerneinheit 41 den Zahnstangenendanschlagsbereich unter Anwendung der aktualisierten maximalen Position der Zahnstange. Dabei verschiebt die Lerneinheit 41 den Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich um die Differenz zwischen der aktuellen Position der Zahnstange und der maximalen Position der Zahnstange. In diesem Falle verschiebt die Lerneinheit 41 die Eintrittsposition und die Endposition des Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereichs entsprechend um den Differenzwert.
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Ein derartiger Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich wird in der linken Lenkrichtung und entsprechend in der rechten Lenkrichtung ermittelt, und wann immer der Fahrer das Lenkrad in der linken Richtung oder in der rechten Richtung so betätigt, dass die aktuelle Position der Zahnstange die maximale Position der Zahnstange übersteigt, ermittelt die Lerneinheit 41 den Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich unabhängig für jeweils die linke Lenkrichtung und die rechte Lenkrichtung
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Die Erfassungseinheit für den Anfangsausgangsleistungsleistungsgrenzwert 42 erfasst die aktuelle Position und die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange, wie zuvor beschrieben ist, und erfasst den anfänglichen Ausgangsleistungsgrenzwert unter Anwendung der aktuellen Position und der Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange. Ferner erfasst die Erfassungseinheit für den Anfangsausgangsleistungsgrenzwert 42 einen vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitszuwachs bzw. eine Verstärkung entsprechend der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und kompensiert dann den Anfangsausgangsleistungsgrenzwert. Dabei kann der Anfangsausgangsleistungsgrenzwert in einer zweidimensionalen Nachschlagtabelle entsprechend der aktuellen Position und der Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange bereitgestellt sein.
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Die Dämpfungsausgangsleistungswerterfassungseinheit 43 erfasst einen Dämpfungsausgangsleistungswert unter Anwendung einer Lenkgeschwindigkeit und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Motors 50 und/oder einer Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange. In diesem Falle ist der Dämpfungsausgangsleistungswert in Bezug auf die Lenkgeschwindigkeit, die Drehgeschwindigkeit des Motors 50 oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange im Voraus bestimmt. Dabei wird der Dämpfungsausgangsleistungswert verwendet, um den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert durch Korrektur des Anfangsausgangsleistungsgrenzwerts zu erfassen.
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Die Erfassungseinheit für den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 empfängt den Anfangsausgangsleistungsgrenzwert und den Dämpfungsausgangsleistungsgrenzwert aus der Erfassungseinheit für den Anfangsausgangsleistungsgrenzwert 42 und der Dämpfungsausgangsleistungswerterfassungseinheit 43 und erfasst bzw. ermittelt den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert unter Anwendung des Anfangsausgangsleistungsgrenzwertes und des Dämpfungsausgangsleistungswertes.
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In diesem Falle subtrahiert die Erfassungseinheit für den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 den Dämpfungsausgangsleistungswert von dem Anfangsausgangsleistungsgrenzwert, um den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert zu erfassen bzw. zu ermitteln. Wenn in diesem Falle der Dämpfungsausgangsleistungswert relativ größer ist als der Anfangsausgangsleistungsgrenzwert kann der finale Ausgangsleistungsgrenzwert ein negativer (-) Wert sein.
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Wenn dabei der finale Ausgangsleistungsgrenzwert ein positiver (+) Wert ist, wird die Ausgabe bzw. Ausgangsleistung des durch Motor angetriebenen Servolenksystems begrenzt, und wenn der finale Ausgangsleistungsgrenzwert ein negativer (-) Wert ist, ist die Ausgabe bzw. Ausgangsleistung entgegengesetzt zum Vorzeichen der Ausgangsleistung des durch den Motor angetriebenen Servolenksystems.
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Die Ausgangsleistungssteuerungswerterfassungseinheit 45 erfasst bzw. ermittelt einen Ausgangsleistungssteuerungswert entsprechend einem vorbestimmten Ausgangsleistungssteuerungswert aus der Ausgangsleistungslogik des durch Motor angetriebenen Servolenksystems unter Anwendung des Lenkmoments, des Lenkwinkels, der Fahrzeuggeschwindigkeit, die entsprechend von dem Drehmomentsensor 30, dem Lenkwinkelsensor 10 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20 erhalten werden, und unter Anwendung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die unter Anwendung des Lenkwinkels erfasst wird.
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Dabei erfasst die Ausgangsleistungssteuerungswerterfassungseinheit 45 den Ausgangsleistungssteuerungswert entsprechend der bestehenden Ausgangsleistungslogik für den Ausgangsleistungssteuerungswert des durch Motor angetriebenen Servolenksystems und erfasst bzw. ermittelt den Ausgangsleistungssteuerungswert, der zusammen mit der Zahnstangenendanschlagsfunktion entsprechend dem bestehenden Verfahren angewendet wird. Dabei wird die Ausgangsleistungslogik für den Ausgangsleistungssteuerungswert des durch Motor angetriebenen Servolenksystems generell in der Motorsteuerung des durch Motor angetriebenen Servolenksystems eingesetzt, und eine detaillierte Beschreibung wird hier weggelassen.
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Die Ausgangsmomentsteuerungseinheit 46 empfängt einen finalen Ausgangsleistungsgrenzwert und einen Ausgangsleistungssteuerungswert aus der Erfassungseinheit für einen finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 und der Ausgangsleistungssteuerungswerterfassungseinheit 45, sie vergleicht den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert und den Ausgangsleistungssteuerungswert und steuert den Motor 50 auf der Grundlage des finalen Ausgangsleistungsgrenzwerts und des Ausgangsleistungssteuerungswerts entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs.
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Anders ausgedrückt, die Ausgangsmomentsteuerungseinheit 46 vergleicht den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert und den Ausgangsleistungssteuerungswert. Die Ausgangsmomentsteuerungseinheit 46 steuert das Ausgangsmoment des Motors 50 entsprechend mit einem relativ kleinen Wert aus dem finalen Ausgangsleistungsgrenzwert und dem Ausgangsleistungssteuerungswert, und wenn beispielsweise der finale Ausgangsleistungsgrenzwert kleiner als der Ausgangsleistungssteuerungswert ist, steuert sie das Ausgangsmoment des Motors 50 entsprechend dem finalen Ausgangsleistungsgrenzwert.
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Dabei kann die Begrenzung des Ausgangsmoments des Motors 50 durch den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert oder dergleichen dadurch ersetzt werden, dass der Ausgangsstrom des Motors 50 begrenzt wird.
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Ferner kann der Lenkwinkel, der von dem Lenkwinkelsensor 10 erfasst wird, oder der Lenkwinkel, der mittels des Motordrehwinkels erfasst wird, anstelle der Position der Zahnstange verwendet werden, und es können die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch Lenkwinkel erhalten wird, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch die Motordrehgeschwindigkeit erhalten wird, anstelle der Bewegungsgeschwindigkeit der Zahnstange verwendet werden.
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Wie zuvor beschrieben ist, ändert die Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereich auf der Grundlage der Endposition der Zahnstange, sie erfasst den Ausgangsleistungsgrenzwert des durch Motor angetriebenen Servolenksystems auf der Grundlage des geänderten Zahnstangenendanschlagssteuerungsbereichs und verbessert das Verhalten im Hinblick auf Streuungen der Zahnstangenlänge bei der Massenproduktion.
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Ferner verringert die Steuerungseinrichtung für ein durch Motor angetriebenes Servolenksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Stoß, der erzeugt wird, wenn bis zum Ende des Lenkwinkels gelenkt wird, um den Stoß zu reduzieren, der durch die Kollision zwischen dem Anschlagselement der Zahnstange und dem IBJ-Sockel (Gehäuse) des Getriebes hervorgerufen wird, wodurch die Geräuschentwicklung verringert wird, die durch den Stoß hervorgerufen wird und wodurch ein mechanischer Schaden der Komponenten verhindert wird.
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Jedoch hat eine bestehende logische Steuerung für den Zahnstangenendanschlag die folgenden Probleme. Es gibt ein Problem dahingehend, dass die Geräuschentwicklung beim Lenken aufgrund der elastischen Eigenschaft (d.h., die Eigenschaft der Rückführung zum Mittelpunkt des Lenkwinkels) hervorgerufen wird, wenn das Lenkrad in den Endanschlag auf einer Seite (d.h., das Ende auf der linken Seite oder das Ende auf der rechten Seite) des Lenkwinkels eingeschlagen wird und dort bleibt (d.h., das Lenksystem ist bis zum vollen Anschlag gedreht), und wenn anschließend das Lenkrad auf die andere Seite (d.h., das rechte Ende oder das linke Ende) nach der Freigabe gedreht wird. Wenn ferner der Ausgangsleistungsgrenzwert, der auf der Grundlage einer normalen Straßenbedingung eingestellt ist, auf eine Straßenoberfläche mit hoher Reibung angewendet wird, gibt es ein Problem, dass ein Gefühl der Ungleichmäßigkeit aufgrund der unzureichenden Ausgangsleistung auftritt, da die Ausgangsleistung am Endanschlag begrenzt wird. Wenn andererseits der Ausgangsleistungsgrenzwert, der auf dem normalen Straßenoberflächenzustand eingestellt ist, auf eine Straßenoberfläche mit einer geringen Reibung angewendet wird, wird der Ablauf beim Zahnstangenendanschlag (oder im Ablauf für die Ausgangsleistungsbegrenzung) nicht in geeigneter Weise durchgeführt, wodurch eine Geräuschentwicklung und ein Gefühl der Ungleichförmigkeit auftreten.
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Daher wird mit Verweis auf 2 eine Ausführungsform zur Lösung derartiger Probleme beschrieben.
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2 ist eine anschauliche Darstellung, die einen schematischen Aufbau einer Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Wie in 2 dargestellt ist, unterscheidet sich die Steuerungseinrichtung eines durch Motor angetriebenen Servolenksystems gemäß der Ausführungsform im Aufbau der Steuerung 40, die in 1 gezeigt ist, und daher werden nur die Komponenten der Steuerung 40 erläutert.
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Die Steuerung 40 umfasst ferner eine Ermittlungseinheit für Fahren mit Halten des Endanschlags 61, eine Dämpfungsanhebungsverstärkungseinheit 62, eine Dämpfungskorrekturwertausgangsleistungseinheit 63 und eine Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64.
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Die Ermittlungseinheit für Fahren mit Halten des Endanschlags 61 ermittelt, ob der Fahrer das Lenkrad mit vollem Anschlag betätigt.
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Die Ermittlungseinheit für Fahren mit Halten des Endanschlags 61 ermittelt, ob der Fahrer das Lenkrad mit vollem Anschlag betätigt, wobei dies auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Position der Zahnstange und/oder der Position der Zahnstange, die von der Lerneinheit 41 eingelernt und ausgegeben wird, erfolgt.
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Die Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 schaltet den Dämpfungsanhebungsverstärkungsanwendungsmodus zu dem Zeitpunkt ein, wenn mit vollem Lenkausschlag gefahren wird, wobei dies entsprechend dem Ermittlungsergebnis der Ermittlungseinheit für Fahren mit Halten des Endanschlags 61 erfolgt. Wenn der Dämpfungsanhebungsverstärkungsanwendungsmodus eingeschaltet ist, gibt die Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 den Dämpfungsanhebungsverstärkungswert aus, der im Hinblick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
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Wenn indessen eine Betätigung mit vollem Lenkausschlag nicht ausgeführt wird, schaltet die Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 den Dämpfungsverstärkungsanwendungsmodus aus. Wenn der Dämpfungsverstärkungsanwendungsmodus ausgeschaltet ist, gibt die Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 eine „1“ zu als einen Dämpfungsanhebungsverstärkungswert aus.
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Die Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 63 multipliziert einen Wert, der von der Dämpfungswerterfassungseinheit 43 ausgegeben wird, mit einem Wert, der von der Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 ausgegeben wird, und gibt den berechneten Dämpfungskorrekturwert aus.
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Wenn der Wert, der von Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 ausgegeben wird, gleich auf „1“ zu ist, gibt die Dämpfungskorrekturausgabeeinheit 63 den Wert, der von Dämpfungswerterfassungseinheit 43 ausgegeben wird, an die Erfassungseinheit für den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 in unveränderter Form aus, und wenn der Wert, der von der Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 ausgegebene Wert nicht gleich „1“ zu ist, gibt die Dämpfungskorrekturausgabeeinheit 63 einen Wert aus, der erhalten wird, indem der Wert mit dem Wert multipliziert wird, der von der Dämpfungsanhebungsverstärkungsausgabeeinheit 62 ausgegeben wird, wobei der multiplizierte Wert an die Erfassungseinheit für den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 ausgegeben wird.
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Wenn daher der Fahrer nach Ausführung eines vollen Lenkeinschlags weiterfährt, kann die Erfassungseinheit für den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert 44 den bestehenden maximalen Ausgangsleistungsgrenzwert (Max) entsprechend der Anwendung der Dämpfungsanwendungsverstärkung weiter reduzieren.
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Wie beispielsweise bei einer Straße, die an einer Klippe verläuft, wird angenommen, dass das Fahrzeug auf einer Straße fährt, die mit einem Rechts-Links-Kurvenbereich in Form einer S-Kurve ausgebildet ist, wobei der Fahrer das Lenkrad in einer Richtung mit vollem Anschlag betätigt, und er dann das Lenkrad in vollem Anschlag in einer Richtung betätigt, in der das Lenkrad aufgrund des Lenkvorgangs erneut in Anschlag gebracht wird. Dabei tritt üblicherweise eine Geräuschentwicklung beim Lenken, ein Stoß und ein Gefühl der Ungleichförmigkeit zusätzlich aufgrund der elastischen Eigenschaft des Lenkrads auf (d.h., eine Eigenschaft, wonach in den eingeschlagenen Zustand zurückgekehrt wird). Jedoch wird in dieser Ausführungsform der Dämpfungskorrekturwert, auf den der Dämpfungsanhebungsverstärkungswert angewendet wird, an die Erfassungseinheit für den finalen Ausgangsleistungsgrenzwert ausgegeben, so dass der bestehende maximale Ausgangsleistungsgrenzwert (Max) weiter verringert werden kann, wodurch die Geräuschentwicklung beim Lenken, der Stoß und das Gefühl der Ungleichförmigkeit verringert werden.
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Die Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64 ermittelt den Reibungszustand einer Straße.
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Anders ausgedrückt, die Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64 ermittelt die Reibung der Straße, auf der das Fahrzeug fährt, auf der Grundlage einer Zahnstangenposition (d.h., einer Zahnposition) und/oder einer Zahnstangengeschwindigkeit (d.h., einer Zahngeschwindigkeit) und/oder einer Zahnstangenposition, die von der Lerneinheit 41 eingelernt und ausgegeben wird, und/oder eines Ausgangsleistungssteuerungswertes, der durch die Zahnstangenendanschlagsfunktion ermittelt und entsprechend dem bestehenden Verfahren ausgegeben wird.
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Beispielsweise ermittelt nach dem Einlernen der Zahnstangenendposition (Zahnstangenposition) durch die Lerneinheit 41 die Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64 den Modus mit hoher, mittlerer und geringer Reibung entsprechend einem Schwellenwert gemäß der Zahnstangengeschwindigkeit und dem Zahnstangenschub beim ⓐ-Punkt (Anschlagswinkel-β) (d.h., einem vorhergehenden Punkt mit Abstand β zu dem Ende), und ermittelt erneut die Modi für hohe, mittlere und geringe Reibung entsprechend dem Zahnstangen- ⓑ-Punkt (Anschlagswinkel-y) (d.h., ein vorhergehender Punkt mit Abstand β vom Ende) (siehe den Graph der 3).
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3 ist ein Graph, der den Reibungsmodus zeigt, der beim Anschlagswinkel in 2 ermittelt wird.
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In dem Graph der 3 repräsentiert die x-Achse die Zahnstangenposition und die y-Achse repräsentiert einen Stromwert.
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Gemäß 3 verwendet die Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64 einen zweiten zusätzlichen Ermittlungsreferenzwert am Endpunkt, wenn sich die Belastung druch die Straßenoberflächen nach der Modusänderung an dem ⓐ-Punkt (Anschlagswinkel -β) ändert.
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Da nur ein kleines Moment im Falle einer geringfügigen Lenkung am Ende erforderlich ist, wenn auf einer normalen Straßenoberfläche gefahren wird, kann es ein Problem dahingehend geben, dass es nicht in korrekter Weise ermittelt wird, wenn eine Straßenoberfläche mit hoher oder niedriger Reibung vorliegt. Um dies zu verhindern, wird in der Ausführungsform, wenn das Anstiegsverhalten des Drehmoments bis zu dem zweiten Punkt nach der Ermittlung im normalen Lenkzustand (d.h., spezielle Geschwindigkeit, spezieller Lenkwinkel) durch einen ersten Punkt beibehalten wird, der Zustand als eine Straßenoberfläche mit hoher oder niedriger Reibung bestimmt.
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Tatsächlich nimmt das Moment zu, wenn der Lenkvorgang am Ende während eines normalen Lenkvorgangs vorgenommen wird. Die Größe des Stroms wird unter einem derartigen Zustand gemessen, dass das Muster gleich oder kleiner ist oder gleich oder größer ist als ein gewisser Pegel. Wenn beide Punkte (d.h., der erste Punkt und der zweite Punkt) den vorbestimmten Strombedingungen genügen (beispielsweise einer Bedingung mit geneigtem Anstieg genügen, wie in 3 gezeigt ist) und dem Verhalten entsprechen, ermittelt die Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64, dass die entsprechende Straßenoberfläche vorliegt (beispielsweise eine Straßenoberfläche mit hoher Reibung, einer Straßenoberfläche mit mittlerer Reibung, eine Straßenoberfläche mit geringer Reibung).
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Die Straßenoberflächenreibungsermittlungseinheit 64 schaltet die Ausgangsleistungsbegrenzung in einem Modus mit hoher Reibung ab (d.h., sie schaltet aus, so dass der Strom nicht eingeprägt wird, da die ausreichende Begrenzung bereits durch die hohe Reibung erfolgt), wendet den bestehenden Ausgangsleistungsgrenzwert im Modus mit mittlerer Reibung an und wendet einen zusätzlichen Ausgangsleistungsgrenzwert in einem Modus mit geringer Reibung an (d.h., sie prägt weniger Strom ein als im Falle der mittleren Reibung).
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Folglich kann der bestehende Steuerungsablauf für den Zahnstangenendanschlag die Geräuschentwicklung, die durch die Motorsteuerung erzeugt wird, um den Betrag des Stoßes verringern, der erzeugt wird, wenn der Fahrer bis zum Endanschlag einschlägt, und kann das gewünschte Verhalten in der Situation beim Lenken in die entgegengesetzte Richtung, wenn der Endanschlag erreicht ist, oder bei der Straßenbedingung (d.h., geringe, hohe Reibung), die keine normale Bedingung ist (d.h., mittlere Reibung), nicht erreichen.
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In dieser Ausführungsform wird jedoch, wenn der Fahrer im voll eingeschlagenen Zustand an der Endposition, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Einlernen des Endanschlags vorbestimmt ist, fährt, der Dämpfungsbetrag im Hinblick auf die Torsionselastizität des Reifen weiter erhöht, wodurch die Geräuschentwicklung und die gefühlte Ungleichförmigkeit verbessert werden.
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Ferner wird im Hinblick auf den Straßenoberflächenzustand ermittelt, ob dieser einer ungewöhnlichen Straßenoberfläche entspricht (d.h., einer Straßenoberfläche mit geringer oder hoher Reibung), und der Ausgangsleistungsgrenzwert wird entsprechend der Ermittlung geändert, und daher kann der Fahrer das optimierte Lenkgefühl unter allen Bedingungen weiterhin erhalten.
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Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Konzepts sind zuvor im Hinblick auf Anschaulichkeit offenbart. Der Fachmann auf dem Gebiet versteht jedoch, dass diverse Modifizierungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Schutzbereich und dem Grundgedanken des erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen, wie es in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist.
