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Die Erfindung betrifft eine Motordrehmoment-Steuervorrichtung eines Fahrzeuglenksystems, um das Kurvenfahrverhalten eines Fahrzeuges zu verbessern.
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Im Allgemeinen ist ein Fahrzeug während einer Kurvenfahrt einer Zentrifugalkraft in Richtung zu einer Außenseite der Kurvenfahrtrichtung und einer Seitenkraft in Richtung zu einer Innenseite der Kurvenfahrtrichtung ausgesetzt. In diesem Falle ist, wenn die Seitenkraft und die Zentrifugalkraft, die auf einen Reifen eines Fahrzeugrades ausgeübt werden, ausgeglichen sind, das Fahrzeug in der Lage, stabil in der Kurve zu fahren, ohne zu rutschen.
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Wie sich ein Lenkwinkel erhöht, wenn ein Fahrer ein Lenkrad eines Fahrzeuges dreht, erhöht sich allmählich ein Schlupfbereich einer Bodenkontaktfläche eines Reifens. Eine solche Erhöhung des Schlupfbereiches wird begleitet von der Besorgnis eines Fahrers über ein Schleudern des Fahrzeuges infolge von Reifenschlupf. Mit anderen Worten ist der Fahrer besorgt über die Möglichkeit des Fahrzeugschleuderns während der Drehung des Lenkrades und reduziert daher ein Lenkdrehmoment, noch bevor das Schlupfvermögen in Bezug auf eine Fahrbahn eine Grenze erreicht.
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Wenn der Fahrer das Lenkdrehmoment reduziert, noch bevor das Reifenschlupfvermögen die Grenze erreicht, dreht das Fahrzeug in eine Kurvenfahrtrichtung in einem Zustand, in dem das Lenkrad nicht in einem maximalen Lenkwinkel gedreht ist. Diesbezüglich ist, wenn der Lenkwinkel des Lenkrades einen maximalen Lenkwinkel (Grenze) erreicht, die Seitenkraft eines Reifens in der Lage, in einem maximalen Grad verwendet zu werden.
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Es wurde festgestellt, dass, wenn das Fahrerlenkdrehmoment und der Lenkwinkel reduziert werden, noch bevor der Lenkwinkel des Lenkrades den maximalen Lenkwinkel erreicht, die Seitenkraft, die auf einen Reifen während der Fahrzeugfahrt ausgeübt wird, nicht in der Lage ist, in einem maximalen Grad verwendet zu werden, und daher gibt es ein Problem dadurch, dass das Kurvenfahrverhalten eines Fahrzeuges und das Lenkgefühl eines Fahrers während der Betätigung eines Lenkrades verschlechtert werden.
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Mit der Erfindung wird eine Motordrehmoment-Steuervorrichtung eines Fahrzeuglenksystems geschaffen, welche ein imaginäres Lenkdrehmoment, das einem Lenkgetriebe während der Drehung des Lenkrades bei einem maximalen Lenkwinkel zugeführt wird, und ein tatsächliches Lenkdrehmoment, das dem Lenkgetriebe in Abhängigkeit von einem Echtzeit-Lenkwinkel des Lenkrades zugeführt wird, schätzt und berechnet, ein Motorhilfsdrehmoment erzeugt und zusätzlich ein tatsächliches Lenkdrehmoment basierend auf einem Differenzwert zwischen dem imaginären Lenkdrehmoment und dem tatsächlichen Lenkdrehmoment kompensiert, wenn ein Fahrerlenkdrehmoment kompensiert wird, wodurch das Kurvenfahrverhalten eines Fahrzeuges verbessert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Motordrehmoment-Steuervorrichtung (z.B. eine Elektromotordrehmoment-Steuervorrichtung) eines Fahrzeuglenksystems zum Erzeugen eines Motorhilfsdrehmoments (z.B. eines Elektromotorhilfsdrehmoments) zum Unterstützen eines Fahrerlenkdrehmoments, das über einen Elektromotor einem Lenkgetriebe zugeführt wird (bzw. in dieses eingegeben wird), aufweisen: eine Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit zum Schätzen (bzw. Ermitteln oder Berechnen) eines imaginären Lenkdrehmoments, welches dem Lenkgetriebe des Fahrzeuges zugeführt wird, wenn ein Lenkrad des Fahrzeuges in einem maximalen Lenkwinkel gedreht wird, eine Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit zum Berechnen (bzw. Ermitteln oder Bestimmen) einer Differenz zwischen dem imaginären Lenkdrehmoment und einem tatsächlichen Lenkdrehmoment, welches basierend auf einem Echtzeit-Lenkwinkel des Lenkrades ermittelt (bzw. bestimmt) wird, eine Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit zum Ermitteln (bzw. Bestimmen oder Berechnen) eines Kompensationsdrehmoments zum Kompensieren des tatsächlichen Lenkdrehmoments basierend auf der Differenz und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeuges, und eine Motordrehmoment-Ermittlungseinheit zum Ermitteln (bzw. Bestimmen oder Berechnen) eines Ausgangsdrehmoments (bzw. eines Abtriebsdrehmoments) des Elektromotors basierend auf dem Kompensationsdrehmoment und dem Motorhilfsdrehmoment zum Unterstützen des Fahrerlenkdrehmoments.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit das imaginäre Lenkdrehmoment basierend auf einer Seitenkraft eines Reifens eines Fahrzeugrades des Fahrzeuges und einem imaginären Reifennachlauf (bzw. einem imaginären pneumatischen Nachlauf) schätzen (bzw. ermitteln oder berechnen), wobei der imaginäre Reifennachlauf ein Reifennachlaufwert ist, bei welchem kein Reifenschlupf des Fahrzeuges auftritt. Im Detail kann das imaginäre Lenkdrehmoment berechnet werden durch „Seitenkraft des Reifens x (Nachlauf + imaginärer Reifennachlauf) / Hebelarm (bzw. Momentenarm) x Lenkübersetzung + Reibmoment“. Der Nachlauf (bzw. die Nachlaufstrecke) kann ein Abstand zwischen einem Schnittpunkt einer durch die Mitte einer Radnabe eines Fahrzeugrades hindurchtretenden vertikalen Linie mit einer Fahrbahn (bzw. einer Straßenoberfläche) und einem Schnittpunkt einer sich nach unten erstreckenden Linie von einer Mittellinie eines Achsschenkelbolzens mit der Fahrbahn sein, und der Hebelarm kann ein Abstand zwischen einem Achsschenkelbolzen und einer Spurstange sein. Der Achsschenkelbolzen kann an einem Ende einer Achse als eine Drehachse eines Achsschenkels zur Änderung der Antriebsrichtung eines Vorderrades installiert sein, und die Spurstange kann zwischen einem Lenkgetriebe und einem Vorderrad installiert sein. Die Lenkübersetzung kann ein Übersetzungsverhältnis zwischen einem Zahnrad (bzw. einem Ritzel) und einer Zahnstange des Lenkgetriebes sein, und das Reibmoment kann ein Reibmoment sein, das in dem Lenksystem erzeugt wird. Außerdem kann die Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit die Seitenkraft des Reifens basierend auf einer Seitenbeschleunigung und einer Gierrate des Fahrzeuges, einer Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Fahrzeuggewicht, einem Abstand von einer Fahrzeugmitte zu dem Fahrzeugrad, und einem Massenträgheitsmoment prognostizieren (bzw. vorausbestimmen oder schätzen).
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform kann die Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit ein Subtraktionsdrehmoment durch Subtrahieren des tatsächlichen Lenkdrehmoments von dem imaginären Lenkdrehmoment berechnen (bzw. ermitteln), und kann das tatsächliche Lenkdrehmoment durch Addieren des Motorhilfsdrehmoments und des in Echtzeit erzeugten Fahrerlenkdrehmoments berechnen (bzw. ermitteln).
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann die Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit einen Anstieg des Subtraktionsdrehmoments basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit ermitteln (bzw. bestimmen), und ermittelt (bzw. bestimmt) das Kompensationsdrehmoment durch den Anstieg. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist, kann der Anstieg als „0“ ermittelt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich wie oder größer als eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit ist, die größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist, kann der Anstieg als ein vorbestimmter maximaler Anstiegswert ermittelt werden, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich wie oder größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit und kleiner als die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit ist, kann der Anstieg als ein Wert zwischen „0“ und dem maximalen Anstieg proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden. Außerdem kann das Kompensationsdrehmoment berechnet werden durch „Subtraktionsdrehmoment × Anstieg“.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform kann die Motordrehmoment-Ermittlungseinheit das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors durch Subtrahieren des Kompensationsdrehmoments von dem Motorhilfsdrehmoment berechnen.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Schema, das die Konfiguration einer Motordrehmoment-Steuervorrichtung eines Fahrzeuglenksystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 2 eine Ansicht, die ein Modell eines elektrischen Servolenksystems darstellt;
- 3 ein Schema, das ein Beispiel der Konfiguration einer Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit, die in einer Motordrehmoment-Steuervorrichtung einbezogen ist, darstellt;
- 4 ein Diagramm, welches das Konzept eines Verfahrens zur Berechnung eines Subtraktionsdrehmoments einer Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit darstellt; und
- 5 ein Diagramm, welches das Konzept eines Verfahrens zur Ermittlung eines Anstiegs einer Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit, die in einer Motordrehmoment-Steuervorrichtung einbezogen ist, darstellt.
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, Anmeldung oder Verwendungen zu beschränken. Es versteht sich, dass durch die Zeichnungen hinweg korrespondierende Bezugszeichen gleiche oder korrespondierende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Zuerst wird nachfolgend der Grund beschrieben, warum ein Fahrer das Lenkdrehmoment (die Betätigungskraft eines Lenkrades) reduziert, noch bevor ein Lenkwinkel eines Lenkrades eine Grenze (einen maximalen Lenkwinkel) während einer Fahrzeugkurvenfahrt erreicht hat.
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Wenn ein Schräglaufwinkel eines Reifens eines Fahrzeugrades einen Schwellwert während der Fahrzeugfahrt überschreitet, kann eine Bodenkontaktfläche des Reifens in einen Kohäsionsbereich, der eine Fahrbahn greift, und einen Schlupfbereich, der die Fahrbahn nicht greift und daher auf der Fahrbahn rutscht. Wenn sich der Lenkwinkel des Lenkrades erhöht, kann sich ein Schräglaufwinkel des Reifens erhöhen, und wie der Schräglaufwinkel den Schwellwert überschreitet und ansteigt, kann sich der Schlupfbereich der Bodenkontaktfläche des Reifens erhöhen, und wie sich der Schlupfbereich erhöht, kann ein Reifennachlauf reduziert werden.
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Der Reifennachlauf ist der Abstand zwischen einem Mittelpunkt der Bodenkontaktfläche eines Reifens des Fahrzeugrades und einem Punkt der Ausübung der Seitenkraft (oder einem Punkt der Ausübung der Drehkraft), die auf den Reifen des Fahrzeugrades ausgeübt wird, und das Rückstellmoment des Reifens, welches zusammen mit der Verformung des Reifens während der Fahrzeugkurvenfahrt erzeugt wird, kann durch die Gleichung „Rückstellmoment = Seitenkraft × Reifennachlauf“ ermittelt werden. Dementsprechend kann, wie der Reifennachlauf reduziert wird, das Rückstellmoment des Reifens reduziert werden.
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Wenn das Rückstellmoment reduziert wird, kann der Fahrer fühlen, als ob das Reifengriffigkeitsvermögen (bzw. das Reifenhaftungsvermögen) infolge der durch ein Lenkrad übertragenen Kraft vermindert wird. Das Rückstellmoment kann allmählich reduziert werden, bis das Reifengriffigkeitsvermögen eine Grenze erreicht und der Reifen auf der Fahrbahn rutscht. Dementsprechend ärgert sich der Fahrer über ein Fahrzeugschleudern infolge des Reifenschlupfes, noch bevor das Reifengriffigkeitsvermögen eine Grenze erreicht, d.h. noch bevor das Lenkrad eine Grenze (einen maximalen Lenkwinkel) erreicht. Mit anderen Worten ist der Fahrer infolge der Möglichkeit des Fahrzeugschleuderns während der Drehung des Lenkrades nervös. Dementsprechend reduziert der Fahrer das Lenkdrehmoment, noch bevor das Reifengriffigkeitsvermögen in Bezug auf eine Fahrbahn eine Grenze erreicht.
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Wenn der Fahrer das Lenkdrehmoment reduziert, noch bevor des Reifengriffigkeitsvermögen die Grenze erreicht, dreht sich das Fahrzeug in eine Kurvenfahrtrichtung in einem Zustand, in welchem das Lenkrad nicht in einem maximalen Lenkwinkel gedreht ist. Diesbezüglich ist, wenn der Lenkwinkel des Lenkrades einen maximalen Lenkwinkel erreicht, die Seitenkraft eines Reifens in der Lage, in einem maximalen Grad verwendet zu werden.
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Dementsprechend ist, wenn das Fahrerlenkdrehmoment und der Lenkwinkel reduziert werden, noch bevor der Lenkwinkel des Lenkrades den maximalen Lenkwinkel erreicht, die Seitenkraft, die auf einen Reifen während der Fahrzeugfahrt ausgeübt wird, nicht in der Lage, in einem maximalen Grad verwendet zu werden, und daher werden das Kurvenfahrverhalten eines Fahrzeuges und das Lenkgefühl eines Fahrers während der Betätigung eines Lenkrades verschlechtert.
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Dementsprechend kann die Erfindung das imaginäre Lenkdrehmoment, das einem Lenkgetriebe während der Drehung des Lenkrades bei einem maximalen Lenkwinkel zugeführt wird, und das tatsächliche Lenkdrehmoment, das dem Lenkgetriebe in Abhängigkeit von dem Echtzeit-Lenkwinkel des Lenkrades zugeführt wird, schätzen und berechnen, ein Motorhilfsdrehmoment erzeugen und zusätzlich das tatsächliche Lenkdrehmoment basierend auf der Differenz zwischen dem imaginären Lenkdrehmoment und dem tatsächlichen Lenkdrehmoment kompensieren, wenn das Fahrerlenkdrehmoment kompensiert wird, wodurch das Kurvenfahrverhalten eines Fahrzeuges verbessert wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 5 so beschrieben, dass sie für technisch versierte Fachleute leicht realisiert werden kann.
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1 ist ein Schema, das die Konfiguration einer Motordrehmoment-Steuervorrichtung eines Fahrzeuglenksystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. 2 ist eine Ansicht, die ein Modell eines elektrischen Servolenksystems darstellt. 3 ist ein Schema, das ein Beispiel der Konfiguration einer Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit, die in einer Motordrehmoment-Steuervorrichtung einbezogen ist, darstellt. 4 ist ein Diagramm, welches das Konzept eines Verfahrens zur Berechnung des Subtraktionsdrehmoments der Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit darstellt. 5 ist ein Diagramm, welches das Konzept eines Verfahrens zur Ermittlung eines Anstiegs einer Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit, die in einer Motordrehmoment-Steuervorrichtung einbezogen ist, darstellt.
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Wie in 1 gezeigt, kann die Motordrehmoment-Steuervorrichtung des Fahrzeuglenksystems eine Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit 10, eine Substraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit 20, eine Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 und eine Motordrehmoment-Ermittlungseinheit 40 aufweisen, und in diesem Falle können die Ermittlungseinheiten 10, 20, 30 und 40 in einer Steuereinrichtung eines elektrischen Servolenksystems eines Fahrzeuges einbezogen sein.
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Mit Bezug auf 2 kann das elektrische Servolenksystem im Allgemeinen einen Elektromotor 3 aufweisen, um ein Hilfsdrehmoment zum Unterstützen der Fahrerlenkrad-Betätigungskraft (Fahrerlenkdrehmoment) durch den Elektromotor 3 zu erzeugen, und das Hilfsdrehmoment (Motorhilfsdrehmoment) des Elektromotors 3 kann in Abhängigkeit von dem Fahrerlenkdrehmoment, der Echzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel eines Lenkrades 1 ermittelt und gesteuert werden. Das Fahrerlenkdrehmoment und das Motorhilfsdrehmoment können über eine Lenkspindel 2, die als eine Drehachse des Lenkrades 1 dient, einem Zahnrad 4a zugeführt werden, das in einem Lenkgetriebe 4 einbezogen ist, und können über eine Zahnstange 4b des Lenkgetriebes 4, welche mit dem Zahnrad 4a mit einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis im Eingriff steht, an ein Fahrzeugrad übertragen werden.
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Die Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit
10 kann das imaginäre Lenkdrehmoment schätzen und ermitteln, welches dem Lenkgetriebe
4 über die mit dem Lenkrad
1 und dem Elektromotor
3 verbundene Lenkspindel
2 während der Fahrzeugkurvenfahrt zugeführt wird. Das imaginäre Lenkdrehmoment kann als ein Lenkdrehmomentwert ermittelt werden, der dem Lenkgetriebe
4 über die Lenkspindel
2 zugeführt wird, wenn ein Lenkwinkel des Lenkrades
1 eine Grenze (d.h. einen maximalen Lenkwinkel) erreicht, unmittelbar bevor der Schlupf auftritt. Das heißt, die Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit
10 kann den Reifennachlauf auf einen vorbestimmten Wert (d.h. einen imaginären Reifennachlauf) setzen und ein imaginäres Lenkdrehmoment berechnen, vorausgesetzt, dass ein Nachlauf eines Reifens nicht geändert wird. Der imaginäre Reifennachlauf kann auf einen Reifennachlaufwert gesetzt werden, bei welchem kein Schlupf auftritt, und kann in Abhängigkeit von den Fahrzeugen geändert werden. Das imaginäre Lenkdrehmoment kann durch die folgende Gleichung 1 berechnet werden.
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Die Seitenkraft wird auf einen Reifen eines Fahrzeugrades in einer Seitenrichtung während der Fahrzeugkurvenfahrt ausgeübt, als Gummi-Reaktionskraft zum Rückstellen der Verformung der Reifenlauffläche, welche während der Fahrzeugkurvenfahrt auftritt, erzeugt, und in der Richtung, in welcher der Schräglaufwinkel des Reifens reduziert wird, ausgeübt. Der Nachlauf ist der Abstand zwischen einem Schnittpunkt einer durch die Mitte einer Radnabe eines Fahrzeugrades hindurchtretenden vertikalen Linie mit einer Fahrbahn und einem Schnittpunkt einer sich nach unten erstreckenden Linie einer Mittellinie eines Achsschenkelbolzens mit der Fahrbahn, der imaginäre Reifennachlauf ist ein Abstand zwischen einem Mittelpunkt einer Bodenkontaktfläche eines Reifens und einem Punkt der Ausübung der Seitenkraft des Reifens, und der Hebelarm ist der kürzeste Abstand zwischen einem Achsschenkelbolzen und einer Spurstange.
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Der Achsschenkelbolzen ist an einem Ende einer Achse als eine Drehachse eines Achsschenkels zur Änderung der Antriebsrichtung eines Vorderrades installiert, und die Spurstange ist zwischen einem Lenkgetriebe und einem Vorderrad installiert. Die Lenkübersetzung ist ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 4a und der Zahnstange 4b, die das Lenkgetriebe 4 bilden, und das Reibmoment ist ein mechanisches Reibmoment, das in einem Lenksystem während der Fahrzeugkurvenfahrt erzeugt wird. Der imaginäre Reifennachlauf kann auf einen Wert gesetzt sein, der aus einem Reifennachlaufwert ausgewählt ist, bei welchem kein Reifenschlupf auftritt, oder kann als ein Wert gesetzt sein, der durch einen Vorversuch, eine Bewertung oder dergleichen ausgewählt wird. Der Nachlauf, der Hebelarm und das Reibmoment können jeweils ein vorbestimmter Wert sein, der in Abhängigkeit von dem Fahrzeug gesetzt ist.
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Die Seitenkraft des Reifens kann basierend auf einer Seitenbeschleunigung und der Gierrate eines Fahrzeuges, einer Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugdaten ermittelt werden, und die Seitenkraft des Reifens kann durch eine Seitenkraft-Ermittlungskarte ermittelt werden, die derart konfiguriert ist, dass sie die Seitenkraft basierend auf der Seitenbeschleunigung, der Gierrate, der Fahrzeuggeschwindigkeit und den Fahrzeugdaten ermittelt. Die Seitenkraft-Ermittlungskarte kann durch einen Versuch, eine Bewertung oder dergleichen voreingerichtet sein und in der Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit 10 gespeichert sein. Die Seitenkraft-Ermittlungskarte kann derart konfiguriert sein, dass sie die Seitenkraft durch ein Fahrzeuggewicht, einen Abstand eines Fahrzeugrades (eines Vorderrades oder eines Hinterrades) von der Fahrzeugmitte und ein Massenträgheitsmoment der Fahrzeugdaten als ein Eingabewert ermittelt. Die Gierrate wird auch als Gierwinkelgeschwindigkeit bezeichnet werden und betrifft eine Geschwindigkeit, mit welcher ein Drehwinkel (Gierwinkel) um eine durch die Mitte eines Fahrzeuges hindurchtretende vertikale Linie geändert wird. Informationen über Fahrzeugdaten, wie das Fahrzeuggewicht, den Abstand von der Fahrzeugmitte zu dem Fahrzeugrad und das Massenträgheitsmoment, können Werte sein, die für verschiedene Fahrzeuge unterschiedlich ermittelt werden, und können in der Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit 10 eingegeben und gespeichert werden.
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Ein imaginäres Lenkdrehmoment, das von der Imaginärlenkdrehmoment-Ermittlungseinheit 10 prognostiziert wird, kann durch einen Reifennachlauf (d.h. einen imaginären Reifennachlauf) mit einem Festwert unabhängig von einer Änderung eines tatsächlichen Reifennachlaufes während der Fahrzeugkurvenfahrt prognostiziert werden und auch durch einen Lenkdrehmomentwert geschätzt werden, der durch eine Änderung des Rückstellmoments nicht beeinflusst wird.
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Die Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit 20 kann derart konfiguriert sein, dass sie eine Differenz (d.h. ein Subtraktionsdrehmoment) zwischen dem imaginären Lenkdrehmoment und dem tatsächlichen Lenkdrehmoment, das dem Lenkgetriebe 4 über die Lenkspindel 2 in Echtzeit während der Fahrzeugfahrt zugeführt wird, prognostiziert und berechnet.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Subtraktionsdrehmoment-Ermittlungseinheit 20 eine Subtraktionsdrehmoment-Berechnungseinheit 21 zum Ermitteln des Subtraktionsdrehmoments basierend auf dem imaginären Lenkdrehmoment und dem tatsächlichen Lenkdrehmoment, und einen Tiefpassfilter 22 zum Entfernen einer Geräuschkomponente (z.B. einer irregulären äußeren Kraft, die von einer Fahrbahn erzeugt wird), die in dem von der Substraktionsdrehmoment-Berechnungseinheit 21 berechneten Subtraktionsdrehmoment enthalten ist, aufweisen.
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Die Subtraktionsdrehmoment-Berechnungseinheit 21 kann das tatsächliche Lenkdrehmoment von dem imaginären Lenkdrehmoment subtrahieren, um ein Subtraktionsdrehmoment zu berechnen, und das tatsächliche Lenkdrehmoment kann in Abhängigkeit von einem Echtzeit-Lenkwinkel (Fahrerlenkwinkel) des von dem Fahrer gedrehten Lenkrades 1 erzeugt werden. Das heißt, das tatsächliche Lenkdrehmoment kann basierend auf dem Echtzeit-Lenkwinkel ermittelt werden. Mit anderen Worten kann das tatsächliche Lenkdrehmoment als ein Wert ermittelt werden, der durch Addieren eines Fahrerlenkdrehmoments, das in Abhängigkeit von dem Echtzeit-Lenkwinkel erzeugt wird, und eines Motorhilfsdrehmoments zum Unterstützen des Fahrerlenkdrehmoments erlangt wird.
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Dementsprechend kann die Subtraktionsdrehmoment-Berechnungseinheit 21 das Subtraktionsdrehmoment basierend auf dem imaginären Lenkdrehmoment, dem Fahrerlenkdrehmoment und dem Motorhilfsdrehmoment berechnen. Von dem Subtraktionsdrehmoment, das von der Substraktionsdrehmoment-Berechnungseinheit 21 berechnet wird, kann eine Geräuschkomponente durch den Tiefpassfilter 22 entfernt werden.
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Wenn ein Fahrer einen Lenkwinkel eines Lenkrades zur Fahrzeugkurvenfahrt erhöht, kann der Fahrer eine Reduzierung eines Rückstellmoments eines Reifens und eine Erleichterung eines Lenkgefühls des Lenkrades als eine Begrenzung des Reifengriffigkeitsvermögens interpretieren und ein Lenkdrehmoment zur Drehung des Lenkrades reduzieren. Um das Kurvenfahrverhalten eines Fahrzeuges zu verbessern, muss der Fahrer ein Lenkdrehmoment auf ein maximales Drehmoment (Lenkdrehmoment, unmittelbar bevor ein Reifenschlupf auftritt) erzeugen und kann dann das maximale Drehmoment (bezogen auf die Kurve A eines imaginären Lenkdrehmoments von 4) beibehalten. Jedoch ist, wenn der Fahrer eine Reduzierung des Rückstellmoments des Reifens während der Drehung des Lenkrades (d.h. während ein Lenkdrehmoment erzeugt wird) fühlt, der Fahrer besorgt über einen Reifenschlupf und reduziert das Lenkdrehmoment, anstatt er das Lenkdrehmoment auf einen maximalen Wert erzeugt (bezogen auf die Kurve B eines tatsächlichen Lenkdrehmoments von 4). Dementsprechend kann das tatsächliche Lenkdrehmoment (d.h. das Zahnraddrehmoment), das einem Lenkgetriebe zugeführt wird, reduziert werden, wie in der Kurve B eines tatsächlichen Lenkdrehmoments gezeigt ist, anstatt es als ein maximales Drehmoment beibehalten wird, wie in der Kurve A eines imaginären Lenkdrehmoments von 4 gezeigt ist. Außerdem kann ein Drehmoment, das einer Fläche entspricht, die durch eine Schraffur zwischen der Kurve A eines imaginären Lenkdrehmoments und der Kurve B eines tatsächlichen Lenkdrehmoments von 4 angezeigt ist, als das Subtraktionsdrehmoment betrachtet werden.
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Die Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 kann derart konfiguriert sein, dass sie ein Kompensationsdrehmoment zum Kompensieren des tatsächlichen Lenkdrehmoments basierend auf dem Subtraktionsdrehmoment in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Mit anderen Worten kann die Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 derart konfiguriert sein, dass sie das Kompensationsdrehmoment basierend auf dem Subtraktionsdrehmoment und der Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Zu diesem Zweck kann die Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 eine Anstieg-Ermittlungskarte aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass sie einen Anstieg des Subtraktionsdrehmoments in Abhängigkeit von der Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Die Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 kann den Anstieg des Subtraktionsdrehmoments durch die Anstieg-Ermittlungskarte ermitteln und das Kompensationsdrehmoment gemäß „Subtraktionsdrehmoment × Anstieg“ berechnen.
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Wie in dem Diagramm von 5 gezeigt, kann die Anstieg-Ermittlungskarte einen Anstieg eines Subtraktionsdrehmoments ermitteln. Wie in 5 gezeigt, kann der Anstieg als ein Wert ermittelt werden, der nicht zum Kompensieren für das Subtraktionsdrehmoment in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich ist, der kleiner als eine vorbestimmte erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ ist. Der Anstieg kann derart ermittelt werden, dass er sich mit einem vorbestimmten Verhältnis zusammen mit einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Zwischengeschwindigkeitsbereich erhöht, der gleich wie oder größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ und kleiner als die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit „b“ ist, und dementsprechend kann sich auch ein Kompensationswert des Subtraktionsdrehmoments mit einem vorbestimmten Verhältnis erhöhen. Der Anstieg kann derart ermittelt werden, dass er auf einem maximalen Wert in einem Hochgeschwindigkeitsbereich gehalten wird, der gleich wie oder größer als die vorbestimmte zweite Fahrzeuggeschwindigkeit „b“ ist. Mit anderen Worten kann das Subtraktionsdrehmoment nicht für eine Niedriggeschwindigkeit kompensiert werden, und kann mit einem maximalen Verhältnis (d.h. einem maximalen Anstieg) für eine Hochgeschwindigkeit kompensiert werden, und ein Kompensationsverhältnis kann in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Zwischengeschwindigkeit erhöht werden.
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Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die vorbestimmte erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ ist, kann der Anstieg als Null („0“) ermittelt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich wie oder größer als die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit „b“ ist, welche größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ ist, kann der Anstieg als ein vorbestimmter maximaler Anstieg „a“ ermittelt werden, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich wie oder größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ und kleiner als die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit „b“ ist, kann der Anstieg als ein Wert zwischen „0“ und dem maximalen Anstieg „a“ proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden. Zum Beispiel kann der maximale Anstieg „a“ zum Ermitteln des Kompensationswertes (d.h. des Kompensationsdrehmoments) eines Subtraktionsdrehmoments in dem Hochgeschwindigkeitsbereich 0,7 sein, und die erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“, die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit „b“ und der maximale Anstieg „a“ können in Abhängigkeit von einem Fahrzeug eingestellt und gesetzt werden. Die erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ kann als ein Wert ermittelt werden, der um einen vorbestimmten Wert größer als 0 ist, und die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit „b“ kann als ein Wert ermittelt werden, der um einen vorbestimmten Wert größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit „a“ ist.
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Das Kompensationsdrehmoment (z.B. der Kompensationswert), das durch die Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 ermittelt wird, kann durch den Elektromotor 3 erzeugt werden und an eine Seite des Lenkrades 4 übertragen werden.
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Die Motordrehmoment-Ermittlungseinheit 40 kann derart konfiguriert sein, dass sie das Kompensationsdrehmoment von einem Motorhilfsdrehmoment zum Unterstützen des Fahrerlenkdrehmoments subtrahiert, um das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 3 zu ermitteln. Im Detail kann die Motordrehmoment-Ermittlungseinheit 40 eine Motorhilfsdrehmoment-Ermittlungseinheit 41 und eine Motorausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 42 aufweisen.
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Die Motorhilfsdrehmoment-Ermittlungseinheit 41 kann derart konfiguriert sein, dass sie ein Hilfsdrehmoment (d.h. ein Motorhilfsdrehmoment) des Elektromotors 3 zum Unterstützen eines Fahrerlenkdrehmoments schätzt und prognostiziert, und kann derart konfiguriert sein, dass sie das Motorhilfsdrehmoment basierend auf einem Fahrerlenkdrehmoment, einem Lenkwinkel (d.h. einem Fahrerlenkwinkel) des Lenkrades 1 und einer Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Zu diesem Zweck kann die Motorhilfsdrehmoment-Ermittlungseinheit 41 eine Motorhilfsdrehmoment-Ermittlungskarte zum Ermitteln des Motorhilfsdrehmoments basierend auf dem Fahrerlenkmoment, einem Lenkwinkel und der Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit aufweisen.
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Die Motorausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 42 kann das Ausgangsdrehmoment (d.h. das Motorausgangsdrehmoment) des Elektromotors 3 basierend auf einem Motorhilfsdrehmoment, das von der Motorhilfsdrehmoment-Ermittlungseinheit 41 prognostiziert wird, und einem Kompensationsdrehmoment, das von der Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 berechnet wird, ermitteln. Im Detail kann die Motorausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 42 das Motorausgangsdrehmoment als einen Wert ermitteln, der durch Subtrahieren des Kompensationsdrehmoments von dem Motorhilfsdrehmoment berechnet wird.
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Das Motorausgangsdrehmoment, das von der Motordrehmoment-Ermittlungseinheit 40 ermittelt wird, kann zusammen mit einem Fahrerlenkdrehmoment, das in Echtzeit erzeugt wird, dem Lenkgetriebe 4 zugeführt werden, und daher kann das tatsächliche Lenkdrehmoment, mit welchem das Subtraktionsdrehmoment durch das Kompensationsdrehmoment kompensiert wird (d.h. das tatsächliche Lenkdrehmoment, das mit einem dem imaginären Lenkdrehmoment angenäherten Wert kompensiert wird), dem Zahnrad 4a des Lenkgetriebes 4 zugeführt werden.
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Wenn ein Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 3 durch die wie oben konfigurierte Motordrehmoment-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ermittelt und gesteuert wird, kann das tatsächliche Lenkdrehmoment durch einen Näherungswert zu einem imaginären Lenkdrehmoment durch das von der Kompensationsdrehmoment-Ermittlungseinheit 30 ermittelte Kompensationsdrehmoment kompensiert werden, und dementsprechend kann dies die Reduzierung des Fahrerlenkdrehmoments infolge der Reduzierung des Rückstellmoments annähernd kompensieren. Mit anderen Worten kann, selbst wenn der Fahrer den Lenkwinkel des Lenkrades erhöht und den Lenkwinkel während der Fahrzeugkurvenfahrt reduziert (bezogen auf die Kurve B von 4), die Reduzierung des Fahrerlenkdrehmoments (d.h. das Subtraktionsdrehmoment) durch den Elektromotor 3 kompensiert werden, und ein dem Lenkdrehmoment angenähertes imaginäres Lenkmoment (welches ein Lenkdrehmoment ist, das erzeugt wird, wenn das Lenkrad mit einem maximalen Lenkwinkel gedreht wird) kann an eine Seite des Lenkgetriebes 4 übertragen werden. Dementsprechend ist ein Fahrzeug in der Lage, durch die Seitenkraft eines Reifens mit einem maximalen Grad in der Kurve zu fahren, und das Kurvenfahrverhalten des Fahrzeuges kann durch das Reifenverhalten (bzw. die Reifenfunktion oder die Reifeneigenschaft) in einem maximalen Grad verbessert werden.
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Die Motordrehmoment-Steuervorrichtung des Fahrzeuglenksystems gemäß der Erfindung kann ein Motordrehmoment (d.h. das Ausgangsdrehmoment eines Elektromotors) steuern, um ein Kompensationsdrehmoment zum Kompensieren des tatsächlichen Lenkdrehmoments zusätzlich zu erzeugen, wenn ein Elektromotor ein Motorhilfsdrehmoment zum Unterstützen eines Fahrerlenkdrehmoments erzeugt, um das Kurvenfahrverhalten des Fahrzeuges durch das Reifenverhalten in einem maximalen Grad während der Fahrzeugfahrt zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung kann, da das Reifenverhalten in einem maximalen Grad genutzt wird, das Lenkgefühl des Fahrers durch ein Lenkrad während der Fahrzeugfahrt verbessert werden, und daher kann dem Fahrer ein stabiles Lenkgefühl geboten werden.
