-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksteuerungsvorrichtung zum
Steuern eines auf die Lenkung aufgebrachten Reibdrehmoments und
eine diese Vorrichtung verwendende Lenkvorrichtung.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
In
dem japanischen Patent
JP 3901928 (nachstehend
als Patent '928 bezeichnet) ist ein Steuergerät für
eine elektrische Lenkhilfevorrichtung offenbart, die eine Steuervorrichtung
aufweist, um ein Antreiben eines Motors auf der Grundlage eines
Motorstrombefehlwerts zu steuern, wobei das Steuergerät
eine Solllenkdrehmomenteinstellungsvorrichtung, um ein Solllenkdrehmoment
auf der Grundlage eines Lenkdrehmoments und einer Fahrzeuggeschwindigkeit
einzustellen; eine Hilfsstromberechnungsvorrichtung, um einen Hilfsstrombefehlswert
auf der Grundlage eines Lenkdrehmoments, des Solllenkdrehmoments
und des Motorstroms des Motors zu berechnen; eine Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung,
um einen Solllenkwinkel zum Wiederzurückstellen des Lenkrades
in eine Neutralposition auf der Grundlage des Lenkwinkels und der
Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen; eine Solllenkwinkelgeschwindigkeiteinstellungsvorrichtung,
um eine Solllenkwinkelgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Abweichung des
Lenkwinkels von dem Solllenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit
einzustellen; eine Sollzusammenlaufstromeinstellungsvorrichtung,
um einen Sollzusammenlaufstrom auf der Grundlage einer Abweichung
der Lenkwinkelgeschwindigkeit von der Solllenkwinkelgeschwindigkeit
einzustellen; und eine Bestimmungsvorrichtung aufweist, um auf der Grundlage
des Lenkdrehmoments zu bestimmen, ob ein Benutzer bzw. eine Benutzerin
seine/ihre Hände vom Lenkrad löst, wobei die Ausgangsgröße
des Sollzusammenlaufstroms der Sollzusammenlaufstromeinstellungsvorrichtung
gemäß dem Bestimmungsergebnis der Bestimmungsvorrichtung
freigegeben oder beschränkt wird und die Ausgangsgröße dem
Hilfsstrombefehlswert zugefügt wird, um den Motorstrombefehlswert
zu erzeugen.
-
Gemäß dem
Patent
'928 wird der
Sollzusammenlaufstrom, der basierend auf der Abweichung des Lenkwinkels
von dem Solllenkwinkel zum Wiederzurückstellen des Lenkrades
in eine Neutralposition eingestellt ist, dem Hilfsstrombefehlswert
zur Erzeugung des Motorstrombefehlswertes hinzugefügt, wenn
die Situation erfasst wurde, in welcher der Benutzer bzw. die Benutzerin
seine/ihre Hände vom Lenkrad löst. Folglich wird
selbst in der Situation, in der das Lenkdrehmoment nicht erzeugt
wird, ein Drehmoment entsprechend dem Sollzusammenlaufstrom zum
Wiederzurückstellen des Lenkrades in die Neutralposition
zusätzlich erzeugt, was eine Fähigkeit zum Wiederzurückstellen
des Lenkrades in die Neutralposition verbessert.
-
Zur
Reduzierung der benötigten Energie bzw. Kraft zur Beibehaltung
des Lenkwinkels und Verbesserung der Stabilität zur Beibehaltung
des Lenkwinkels ist es möglich, ein Reibdrehmoment auf ein
Lenksystem mechanisch aufzubringen. Jedoch ist es wünschenswert,
das Reibdrehmoment nicht mittels eines mechanischen Mechanismus,
sondern einer elektrischen Steuerung zu erzeugen, da sich ein geeignetes
Reibdrehmoment je nach Zustand des Fahrzeugs, wie beispielsweise
einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Lenkwinkel, etc., unterscheidet.
-
Bezüglich
dieses Punktes wird gemäß dem Patent
'928 das Reibdrehmoment unter Verwendung des
Sollzusammenlaufstroms mittels einer elektrischen Steuerung erzeugt,
obwohl eine solche Situation auf eine spezifische Situation begrenzt
ist, in welcher der Benutzer bzw. die Benutzerin seine/ihre Hände
vom Lenkrad löst. Jedoch ist es nicht möglich, eine
Haftreibung zu reproduzieren, da das Reibdrehmoment als eine Funktion
einer Lenkgeschwindigkeit (Lenkwinkelgeschwindigkeit) erzeugt wird.
Es ist insbesondere nicht möglich, in solch einem statischen Zustand
das Reibdrehmoment zu erzeugen, da die Lenkgeschwindigkeit in einem
statischen Zustand Null ist. Aus diesem Grund ist es gemäß dem
Patent
'928 weder möglich,
die Leistung, die zur Beibehaltung des Lenkwinkels und Verbesserung
der Stabilität zur Beibehaltung des Lenkwinkels erforderlich
ist, zu reduzieren, noch die Lenkrückstellung bei der Geradeausfahrt
zu reduzieren.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksteuerungsvorrichtung
und eine diese Vorrichtung verwendende Lenkvorrichtung vorzusehen,
wobei die Lenksteuerungsvorrichtung das Reibdrehmoment mittels einer
elektrischen Steuerung derart bereitstellen kann, dass diese die
Kraft, die zur Beibehaltung des Lenkwinkels erforderlich ist, reduzieren,
die Stabilität zur Beibehaltung des Lenkwinkels verbessern
und die Lenkrückstellung reduzieren kann.
-
Um
die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, betrifft der erste
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Lenksteuerungsvorrichtung,
die gekennzeichnet ist durch:
eine Reibdrehmomenteinstellungsvorrichtung,
um auf der Grundlage von Informationen, die einen Zustand eines
Fahrzeugs darstellen, einen auf eine Lenkung aufzubringenden Reibdrehmomentwert
(Tt) einzustellen;
eine Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung,
um einen Solllenkwinkel (θt) auf der Grundlage des eingestellten
Reibdrehmomentwerts (Tt) einzustellen;
eine Zusatzreibdrehmomenteinstellungsvorrichtung, um
ein Zusatzreibdrehmoment (Tc) auf der Grundlage einer Abweichung
zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel (θt) und einem
Lenkwinkel (θ) einzustellen; und
eine Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung, zum
Steuern eines Reibdrehmoments, das durch einen Aktuator auf die
Lenkung aufgebracht wird, auf der Grundlage des eingestellten Zusatzreibdrehmoments
(Tc).
-
Gemäß dem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen beim ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung die Informationen, die einen Zustand
des Fahrzeugs darstellen, Informationen auf, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit
darstellen, und ist in der Reibdrehmomenteinstellungsvorrichtung
der Reibdrehmomentwert (Tt), der eingestellt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist, größer
als der Reibdrehmomentwert (Tt), der eingestellt wird, wenn die
Fahrzeugge schwindigkeit eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit ist,
wobei die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die erste
Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
-
Gemäß dem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen beim ersten oder
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Informationen, die
einen Zustand eines Fahrzeugs darstellen, Informationen auf, die
den Lenkwinkel (θ) darstellen, und ist in der Reibdrehmomenteinstellungsvorrichtung
der Reibdrehmomentwert (Tt), der eingestellt wird, wenn der Lenkwinkel
(θ) ein erster Lenkwinkel ist, größer als
der Reibdrehmomentwert (Tt), der eingestellt wird, wenn der Lenkwinkel
(θ) ein zweiter Fahrzeuglenkwinkel ist, wobei der zweite
Lenkwinkel kleiner als der erste Lenkwinkel ist.
-
Gemäß dem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem der vorangehenden
Aspekte der vorliegenden Erfindung in der Zusatzreibdrehmomenteinstellungsvorrichtung
das Zusatzreibdrehmoment (Tc) durch Multiplikation der Abweichung zwischen
dem eingestellten Solllenkwinkel (θt) und dem Lenkwinkel
(θ) mit einem Verstärkungsfaktor berechnet.
-
Gemäß dem
fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist bei dem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Lenksteuerungsvorrichtung
ferner eine Filterungsvorrichtung zum Berechnen eines gefilterten
Zusatzreibdrehmoments (Tcf) durch Tiefpassfilterung des Zusatzdrehmoments
(Tc), das durch Multiplikation der Abweichung mit dem Verstärkungsfaktor
erhalten wird, auf, und steuert die Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung
das Reibdrehmoment auf der Grundlage des gefilterten Zusatzreibdrehmoments
(Tcf) anstatt des eingestellten Zusatzreibdrehmoments (Tc).
-
Gemäß dem
sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird beim fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Grenzfrequenz der Tiefpassfilterung
auf einen Fixwert eingestellt, der im Wesentlichen einer Gierresonanzfrequenz
des Fahrzeugs entspricht oder mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert
wird.
-
Gemäß dem
siebten Aspekt der Erfindung wird bei einem der vorangehenden Aspekte
der vorliegenden Erfindung in der Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung
ein oberer Grenzwert der Abweichung (Δ) auf der Grundlage
des eingestellten Reibdrehmo mentwerts (Tt) eingestellt und, wenn
ein Absolutwert der Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel
(θt) und dem Lenkwinkel (θ) größer
als der eingestellte obere Grenzwert der Abweichung (Δ)
ist, der Solllenkwinkel (θt) derart geändert, dass
der Absolutwert der Abweichung abnimmt, wohingegen der Solllenkwinkel
(θt) unverändert bleibt, wenn der Absolutwert
der Abweichung geringer als der eingestellte obere Grenzwert der
Abweichung (Δ) ist.
-
Gemäß dem
achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird beim vierten oder
fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung
ein oberer Grenzwert der Abweichung (Δ) durch Division
des eingestellten Reibdrehmomentwerts (Tt) durch den Verstärkungsfaktor
eingestellt und, wenn die Abweichung, die durch Subtraktion des
Lenkwinkels (θ) von dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
erhalten wird, größer als der eingestellte obere
Grenzwert der Abweichung (Δ) ist, der Solllenkwinkel (θt)
in einen Wert (θ + Δ) geändert, der durch
Addition des oberen Grenzwerts der Abweichung (Δ) zum Lenkwinkel
(θ) erhalten wird, wenn die Abweichung geringer als ein
negativer Wert (–Δ) des eingestellten oberen Grenzwerts
der Abweichung (Δ) ist, der Solllenkwinkel (θt)
in einen Wert (θ – Δ) geändert,
der durch Subtraktion des oberen Grenzwerts der Abweichung (Δ)
von dem Lenkwinkel (θ) erhalten wird und bleibt der Solllenkwinkel
(θt) unverändert, wenn ein Absolutwert der Abweichung
geringer als der eingestellte obere Grenzwert der Abweichung (Δ)
ist.
-
Der
neunte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Lenksteuerungsvorrichtung,
die gekennzeichnet ist durch:
eine Reibdrehmomenteinstellungsvorrichtung
zum Einstellen eines auf eine Lenkung aufzubringendes Reibdrehmomentwert
(Tt) auf der Grundlage von Informationen, die einen Zustand eines
Fahrzeugs darstellen;
eine Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung
zum Einstellen eines Solllenkwinkels (θt) auf der Grundlage eines
Lenkwinkels (θ);
eine Zusatzreibdrehmomenteinstellungsvorrichtung, zum
Einstellen eines Zusatzreibdrehmoments (Tc) auf der Grundlage einer
Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
und einem Lenkwinkel (θ); und
eine Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung zum
Steuern eines Reibdrehmoment, das durch einen Aktuator auf die Lenkung
aufgebracht wird auf der Grundlage des eingestellten Zusatzreibdrehmoments
(Tc),
wobei in der Zusatzreibdrehmomenteinstellungsvorrichtung,
wenn ein Absolutwert der Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel
(θt) und dem Lenkwinkel (θ) größer
als ein vorbestimmter oberer Grenzwert der Abweichung (Δ)
ist, der eingestellte Reibdrehmomentwert (Tt) als das Zusatzreibdrehmoment
(Tc) eingestellt wird, wohingegen wenn der Absolutwert der Abweichung
geringer als der vorbestimmte obere Grenzwert der Abweichung (Δ)
ist, ein Drehmomentwert, der geringer als der eingestellte Reibdrehmomentwert
(Tt) ist, als das Zusatzreibdrehmoment (Tc) eingestellt wird.
-
Gemäß dem
zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird beim neunten Aspekt
der vorliegenden Erfindung in der Zusatzreibdrehmomenteinstellungsvorrichtung,
wenn der Absolutwert der Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
und dem Lenkwinkel (θ) geringer als der vorbestimmte obere
Grenzwert der Abweichung (Δ) ist, ein durch Multiplikation
der Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
und dem Lenkwinkel (θ) mit dem Verstärkungsfaktor
erhaltene Drehmomentwert als das Zusatzreibdrehmoment (Tc) eingestellt,
wobei der Verstärkungsfaktor ein Wert (Tt/Δ) ist,
der durch Division des eingestellten Reibdrehmomentwerts (Tt) durch
den vorbestimmten oberen Grenzwert der Abweichung (Δ) erhalten
wird.
-
Gemäß dem
elften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist beim neunten oder
zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Lenksteuerungsvorrichtung
ferner eine Filterungsvorrichtung zum Berechnen eines gefilterten
Zusatzreibdrehmoments (Tcf) durch Tiefpassfilterung des eingestellten
Zusatzreibdrehmoments (Tc) auf und steuert die Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung
das Reibdrehmoment auf der Grundlage des gefilterten Zusatzreibdrehmoments
(Tcf) anstatt des eingestellten Zusatzreibdrehmoments (Tc).
-
Gemäß dem
zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einem
der Aspekte neun, zehn und elf der vorliegenden Erfindung der vorbestimmte obere
Grenzwert der Abweichung (Δ) ein variabler Wert, der auf
der Grundlage des eingestellten Reibdrehmomentwerts (Tt) eingestellt
wird.
-
Gemäß dem
dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einem der
Aspekte neun, zehn und elf der vorliegenden Erfindung der vorbestimmte
obere Grenzwert der Abweichung (Δ) ein Fixwert, der durch
Division des eingestellten Reibdrehmomentwerts (Tt) durch den Verstärkungsfaktor eingestellt
wird.
-
Gemäß dem
vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem der
Aspekte neun, zehn, elf, zwölf und dreizehn der vorliegenden
Erfindung, wenn die Abweichung, die durch Subtraktion des Lenkwinkels
(θ) von dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
erhalten wird, größer als der vorbestimmte obere
Grenzwert der Abweichung (Δ) ist, in der Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung
der Solllenkwinkel (θt) in einen Wert (θ + Δ)
geändert, der durch Hinzufügen des oberen Grenzwerts
der Abweichung (Δ) zu dem Lenkwinkel (θt) erhalten
wird, wenn die Abweichung geringer als ein negativer Wert (–Δ)
des vorbestimmten oberen Grenzwerts der Abweichung (Δ)
ist, der Solllenkwinkel (θt) in einen Wert (θ – Δ) geändert,
der durch Subtraktion des oberen Grenzwerts der Abweichung (Δ)
von dem Lenkwinkel (θ) erhalten wird und bleibt der Solllenkwinkel
(θt) unverändert, wenn ein Absolutwert der Abweichung
geringer als der vorbestimmte obere Grenzwert der Abweichung (Δ)
ist.
-
Gemäß dem
fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist bei
einem der vorgenannten Aspekte der vorliegenden Erfindung die Lenksteuerungsvorrichtung
ferner eine Grundlenkhilfsdrehmomentberechnungsvorrichtung, um ein
Solllenkdrehmoment (Ta) auf der Grundlage eines Lenkdrehmoments
zu berechnen, und eine Lenkhilfsdrehmomentsteuerungsvorrichtung
auf, um ein Lenkhilfsdrehmoment, das durch den Aktuator auf die
Lenkung ausgeübt wird, auf der Grundlage des berechneten
Solllenkdrehmoments (Ta) zu steuern.
-
Der
sechzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung,
die gekennzeichnet ist durch:
die Lenksteuerungsvorrichtung
nach einem der vorangehenden Aspekte der vorliegenden Erfindung; und
eine
elektrische Lenkhilfevorrichtung, die den durch die Lenksteuerungsvorrichtung
zu steuernden Aktuator aufweist.
-
Der
siebzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Lenksteuerungsvorrichtung,
die aufweist:
einen Reibdrehmomenteinstellungsabschnitt, der ausgebildet
ist, einen auf eine Lenkung aufzubringenden Reibdrehmomentwert (Tt)
auf der Grundlage von Informationen, die einen Zustand eines Fahrzeugs
darstellen, einzustellen;
einen Solllenkwinkeleinstellungsabschnitt,
der ausgebildet ist, einen Solllenkwinkel (θt) auf der
Grundlage des eingestellten Reibdrehmomentwerts (Tt) einzustellen;
einen
Einstellungsabschnitt für ein aufgebrachtes Reibdrehmoment,
der ausgebildet ist, ein aufgebrachtes Reibdrehmoment auf der Grundlage
einer Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
und einem Lenkwinkel (θ) einzustellen; und
einen Lenkreibdrehmomentsteuerungsabschnitt,
der ausgebildet ist, ein Reibdrehmoment, das auf die Lenkung durch
einen Aktuator aufgebracht wird, auf der Grundlage des eingestellten
Zusatzreibdrehmoments (Tc) zu steuern.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung können eine Lenksteuerungsvorrichtung
und eine diese Vorrichtung verwendende Lenkvorrichtung erhalten
werden, wobei die Lenksteuerungsvorrichtung das Reibdrehmoment mittels
einer elektrischen Steuerung derart aufbringen kann, dass diese
die Kraft, die zur Beibehaltung des Lenkwinkels erforderlich ist,
reduzieren, die Stabilität zur Beibehaltung des Lenkwinkels
verbessern und die Lenkrückstellung reduzieren kann.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Diese
und andere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht. Es zeigen:
-
1 eine
grafische Darstellung zur schematischen Veranschaulichung einer Übersicht
eines Ausführungsbeispiels einer für ein Fahrzeug
verwendeten Lenkvorrichtung 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
grafische Darstellung zur schematischen Veranschaulichung der durch
eine ECU 80 realisierten Hauptsteuerungsinhalte;
-
3 ein
funktionales Blockschaltbild eines Beispiels eines Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitts 82 und
eines Reibdrehmomenthinzufügeabschnitts 84 der
ECU 80;
-
4 eine
grafische Darstellung, um ein Beispiel eines Kennfeldes zur Berechnung
eines Solllenkdrehmoments (Tr*) als eine Funktion eines Lenkdrehmoments
Tr und einer Fahrzeuggeschwindigkeit v zu zeigen;
-
5 eine
grafische Darstellung, um ein Beispiel eines Kennfeldes zur Berechnung
eines Reibdrehmoments (Tt), das auf ein Lenkrad 11 ausgeübt wird,
als eine Funktion eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit
v sowie um ein Beispiel einer Art zum Berechnen des Reibdrehmoments
zu zeigen;
-
6 ein
Flussdiagramm eines bevorzugten Beispiels einer Art zum Berechnen
des Solllenkwinkels im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84;
-
7 eine
grafische Darstellung, um ein Beispiel einer Beziehung zwischen
einer Änderungsweise des Lenkwinkels θ und einer Änderungsweise
eines Solllenkwinkels θt in zeitlicher Abfolge zu zeigen;
-
8 eine
grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Charakteristiken
des berechneten Zusatzreibdrehmoments Tc;
-
9 eine
grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Charakteristiken
des Zusatzreibdrehmoments Tc in einem spezifischen Fall, der dem Fall
entspricht, in dem ein Verstärkungsfaktor K auf unendlich
eingestellt wird;
-
10 eine
grafische Darstellung eines Modells zur Visualisierung der Charakteristiken
des Zusatzreibdrehmoments Tc;
-
11 eine
grafische Darstellung, welche die Bewegungsversuchsergebnisse gemäß einer Konfiguration
des Standes der Technik zeigt;
-
12 eine
grafische Darstellung, welche Bewegungsversuchsergebnisse gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
-
13 eine
grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Charakteristiken
des gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
realisierten Zusatzreibdrehmoments Tc;
-
14 ein
Flussdiagramm eines bevorzugten Beispiels einer Art zum Berechnen
des Solllenkwinkels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
-
15 ein
Flussdiagramm eines Beispiels einer Art zum Berechnen des Zusatzreibdrehmoments
Tc gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
- 10
- Lenkvorrichtung,
die in einem Fahrzeug verwendet wird
- 11
- Lenkrad
- 12
- Lenksäule
- 13
- Gummikupplung
- 14
- Lenkwelle
- 15
- Drehmomentsensor
- 16
- Zwischenwelle
- 17
- Ritzel
- 18
- Lenkzahnstange
- 19
- Spurstange
- 20
- Lenkhilfevorrichtung
- 22
- Hilfsmotor
- 24
- Drehwinkelsensor
- 74
- Lenkwinkelsensor
- 80
- ECU
- 82
- Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt
- 84
- Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt
-
Beste Ausführungsart
der Erfindung
-
Im
Folgenden wird die beste Ausführungsart der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
detailliert beschrieben.
-
1 ist
eine grafische Darstellung zur schematischen Veranschaulichung einer Übersicht eines
Ausführungsbeispiels einer für ein Fahrzeug verwendeten
Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Lenkvorrichtung 10 hat eine Lenksäule 12,
die ein Lenkrad 11 aufweist, welches ein Fahrer bedient.
Die Lenksäule 12 nimmt drehbar eine Lenkwelle 14 auf,
die einer Drehachse des Lenkrades 11 entspricht. Die Lenkwelle 14 ist über
eine Gummikupplung 13 oder Ähnliches mit einer
Zwischenwelle 16 verbunden. Die Zwischenwelle 16 ist mit
einer Ritzelwelle (das heißt, einer Ausgangs welle) verbunden
und ein Ritzel 17 der Ritzelwelle ist innerhalb eines Lenkgehäuses 31 mit
einer Lenkzahnstange 18 (eine Lenkstange) in Eingriffskontakt.
Die ersten Enden der Spurstangen 19 sind mit den entgegen
gesetzten Enden der Lenkzahnstange 18 und die anderen Enden
der Spurstangen 19 sind über Gelenke oder Ähnliches
(nicht gezeigt) mit entsprechenden Fahrzeugrädern (nicht
gezeigt) verbunden. Ferner ist die Zwischenwelle 16 oder
die Lenkwelle 14 mit einem Lenksensor 74, der
gemäß einem Lenkwinkel des Lenkrades 11 ein
Signal erzeugt, und einem Drehmomentsensor 15, der gemäß einem
der Lenkwelle 14 hinzugefügten Lenkdrehmoment
ein Signal erzeugt, versehen. Es wird festgestellt, dass der Drehmomentsensor 15 beispielsweise
aus zwei Resolvern ausgebildet sein kann, die jeweils an einer der
beiden Wellen, der Zwischenwelle 16 (d. h. eine Eingangswelle)
und der Ritzelwelle (d. h. eine Ausgangswelle), die über
einen Torsionsstab miteinander verbunden sind, vorgesehen sind und
das Drehmoment auf der Grundlage einer Abweichung des Drehwinkels
zwischen diesen beiden Wellen erfasst wird.
-
Die
Lenkvorrichtung 10 hat eine Lenkhilfevorrichtung 20.
Die Lenkhilfevorrichtung 20 weist als Hauptkomponenten
einen Aktuator 22 (nachstehend als „ein Hilfsmotor 22” bezeichnet)
zur Unterstützung der Lenkung und einen Drehwinkelsensor 24 zur
Erfassung eines Drehwinkels (nachstehend auch als „ein
Lenkmotordrehwinkel” bezeichnet) auf. Der Hilfsmotor 22 besteht
beispielsweise aus einem Dreiphasenwechselstrommotor. Der Hilfsmotor 22 ist
innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 31 vorgesehen und
ist koaxial zu der Lenkzahnstange 18. Der Hilfsmotor 22 unterstützt
die Bewegung der Lenkzahnstange 18 mit seiner Antriebskraft.
Die Konfiguration der Lenkhilfevorrichtung 20 selbst, einschließlich
ihrer Position, kann beliebig sein. Der Hilfsmotor 22 der Lenkhilfevorrichtung 20 wird
durch eine im Folgenden beschriebene ECU 80 gesteuert.
Eine Art der Steuerung des Hilfsmotors 22 wird im Folgenden
beschrieben.
-
Als
nächstes wird eine Hauptbetriebsweise der Lenkvorrichtung 10,
die für ein Fahrzeug verwendetet wird, erläutert.
Die Lenkvorrichtung 10 weist eine ECU 80, die
wie im Folgenden beschrieben verschiedene Arten von Steuerungen
ausführt, auf. Die ECU 80 umfasst hauptsächlich
einen Mikroprozessor, der beispielsweise eine CPU, einen ROM, in
dem Steuerungsprogramme gespeichert sind, einen RAM, in dem Berech nungsergebnisse
gespeichert werden, eine Schaltuhr bzw. einen Timer, einen Zähler,
ein Eingangs-Interface, ein Ausgangs-Interface, etc. aufweist.
-
Die
ECU 80 kann durch eine einzige ECU, welche Kontrolle über
ein Lenksystem ausübt, oder durch Zusammenarbeit zwischen
mehr als zwei ECUs realisiert sein. Der ECU 80 werden Informationen
oder Daten zugeführt, die zur Realisierung verschiedener
Arten von Steuerungen, die im Folgenden beschrieben sind, erforderlich
sind. Insbesondere werden in die ECU 80 nach jeder vorbestimmten Periode
verschiedene Sensorwerte von dem Drehmomentsensor 15, dem
Drehwinkelsensor 24, dem Lenkwinkelsensor 74,
dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht dargestellt), etc. eingegeben.
Ferner ist die ECU 80 mit einem Stromsensor (nicht dargestellt)
verbunden, der einen Betriebsstrom des Hilfsmotors 22 der
Lenkhilfevorrichtung 20 (nachstehend als „ein
Hilfsmotorstrom” bezeichnet) erfasst. Das Signal, das den
Hilfsmotorstrom darstellt, wird in die ECU 80 nach jeder
vorbestimmten Periode eingegeben. Ferner ist die ECU 80 mit
der Lenkhilfevorrichtung 20 als ein Steuerungsobjekt verbunden.
-
2 ist
eine grafische Darstellung zur schematischen Veranschaulichung des
durch eine ECU 80 realisierten Hauptsteuerungsinhalts.
Die ECU 80 führt mit der Lenkhilfevorrichtung 20 eine Lenkgegenkraftsteuerung
mit Zusatzreibung aus. Diese Lenkgegenkraftsteuerung mit Zusatzreibung wird,
wie es schematisch in 2 dargestellt ist, durch einen
Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt 82 und einen Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 der
ECU 80 ausgeführt.
-
3 ist
ein funktionales Blockschaltbild eines Beispiels eines Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitts 82 und
eines Reibdrehmomenthinzufügeabschnitts 84 der
ECU 80. Die Prozesse des Reibdrehmomenthinzufügeabschnitts 84 werden
im Folgenden beschrieben.
-
In
dem Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt 82 wird, wie es in 3 gezeigt
ist, ein Solllenkdrehmoment (Tr*) auf der Grundlage des Lenkdrehmoments
Tr, das von dem Drehmomentsensor 15 eingegeben wird, und
der Fahrzeuggeschwindigkeit v, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
eingegeben wird, berechnet. Das Solllenkdrehmoment (Tr*) kann beispielsweise
unter Verwendung solch eines Kennfeldes, wie es in 4 gezeigt
ist, berechnet werden. In diesem Fall wird bestimmt, welchem der Bereiche
Bereich mit hoher Geschwindigkeit, Bereich mit mittlerer Geschwindigkeit
und Bereich mit niedriger Geschwindigkeit die Fahrzeuggeschwindigkeit
v angehört, und anschließend wird das Solllenkdrehmoment
(Tr*) gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit unter
Verwendung der Kurve entsprechend dem bestimmten Geschwindigkeitsbereich,
dem die Fahrzeuggeschwindigkeit v angehört, berechnet.
Es ist festzustellen, dass bezüglich einer Definition eines positiven
oder negativen Vorzeichens des Solllenkdrehmoments (Tr*) eine linke
Drehrichtung des Drehmoments im Folgenden der Einfachheit halber
als positive Richtung definiert wird. Dann wird ein Sollgegenkraftmotorstrom
(leps*) auf der Grundlage einer Summe aus einem Zusatzreibdrehmoment
(Tcf), das von dem Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 eingegeben
wird, und dem Solllenkdrehmoment (Tr*) berechnet. Es ist festzustellen,
dass eine in dem Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 angewendete
Art zum Berechnen des Zusatzreibdrehmoments (Tcf) im Folgenden beschrieben
wird. Dann wird eine Motorantriebsnutzleistung bzw. leistung (DUTYeps) auf
der Grundlage der Abweichung zwischen einem Hilfsmotorstrom (gemessenen
Wert) und dem Sollgegenkraftmotorstrom (leps*) berechnet. Zu dieser
Zeit wird die Motorantriebsnutzleistung (DUTYeps) unter Berücksichtigung
eines Hilfsmotordrehwinkels (θeps) bestimmt. Der Hilfsmotor 22 der
Lenkhilfevorrichtung 20 wird gemäß der
Motorantriebsnutzleistung (DUTYeps) gesteuert und folglich berechnet
sowie ausgegeben. Dadurch wird die Lenkgegenkraftsteuerung realisiert.
Es ist festzustellen, dass, wenn beispielsweise die Hände
des Fahrers nur leicht in Kontakt mit dem Lenkrad 11 stehen
oder die Hände des Fahrers nicht am Lenkrad 11 sind,
das Lenkdrehmoment (Tr) und folglich das Solllenkdrehmoment (Tr*) zu
Null oder im Wesentlichen zu Null werden. In diesem Fall entspricht
das durch den Hilfsmotor 22 erzeugte Drehmoment, und zwar
das Drehmoment, das auf das Lenkrad 11 ausgeübt
wird, dem Zusatzreibdrehmoment, das vom Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 eingegeben
wird.
-
Als
nächstes wird eine Hauptfunktion des Reibdrehmomenthinzufügeabschnitts 84 unter
Bezugnahme auf das funktionale Blockschaltbild des Reibdrehmomenthinzufügeabschnitts 84,
das in 3 und, falls notwendig, in den 5 bis 10 gezeigt
wird, beschrieben.
-
In
dem Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 wird zuerst
ein Reibdrehmoment Tt, das auf das Lenkrad 11 ausgeübt
wird, auf der Grundlage des Lenkwinkels θ, der vom Lenkwinkelsensor 74 eingegeben
wird, und von der Fahrzeuggeschwindigkeit v, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
eingegeben wird, berechnet (oder eingestellt).
-
6 ist
ein Flussdiagramm eines bevorzugten Beispiels einer Art zum Berechnen
des Solllenkwinkels im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84.
Vorzugsweise wird das Reibdrehmoment Tt unter Verwendung des in 5 gezeigten
Kennfeldes berechnet. In 5 sind die Kurven des Reibdrehmoments
Tt mit einer Abszisse des Lenkwinkels θ und einer Ordinate
des Reibdrehmoments Tt gezeigt, und entsprechen die Kurven einem
Bereich mit hoher Geschwindigkeit V2, einem Bereich mit mittlerer
Geschwindigkeit V1 und einem Bereich mit niedriger Geschwindigkeit
V0. Es ist festzustellen, dass bezüglich einer Definition
eines positiven oder negativen Vorzeichens des Drehwinkels θ eine
linke Drehrichtung bezüglich eine nominelle Position (d.
h., Nullpunkt des Lenkwinkels θ) des Lenkrads 11 hier
im Folgenden der Einfachheit halber als positive Richtung definiert
wird.
-
Für
den Fall der Verwendung des in 5 gezeigten
Kennfeldes wird bestimmt, welchem der Bereiche Bereich mit hoher
Geschwindigkeit V2, Bereich mit mittlerer Geschwindigkeit V1 und
Bereich mit niedriger Geschwindigkeit V0 die Fahrzeuggeschwindigkeit
v angehört, und wird anschließend das Reibdrehmoment
(Tt) gemäß dem Lenkwinkel θ unter Verwendung
der Kurve entsprechend dem bestimmten Geschwindigkeitsbereich, dem
die Fahrzeuggeschwindigkeit v angehört, berechnet. Es ist festzustellen,
dass das hier bestimmte Reibdrehmoment (Tt) streng genommen nur
ein physikalischer Betrag einer Größe ist und
dass die Richtung, in der dieses aufgebracht wird (d. h., ein Vorzeichen,
und zwar in diesem Beispiel ein positives Vorzeichen entsprechend
einer linken Drehrichtung und ein negatives Vorzeichen entsprechend
einer rechten Drehrichtung), später bestimmt wird.
-
Gemäß dem
in 5 gezeigten Kennfeld ist, wenn der Lenkwinkel θ konstant
ist, das Reibdrehmoment (Tt), das eingestellt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
relativ hoch ist, größer als die die eingestellt
wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ gering ist. Das liegt
daran, dass es im Bereich höher Geschwindigkeit V2 oder
im Bereich mittlerer Geschwindigkeit V1 wünschenswert ist,
ein relativ großes Reibdrehmoment (Tt) hinsichtlich Reduzierung
der benötigten Leistung und der Verbesserung der Stabilität
zur Beibehaltung des Lenkwinkels sowie der Verbesserung der Stabilität
der Geradeausbewegung zu erzeugen, wohingegen im Bereich mit niedriger
Geschwindigkeit V0 das zunehmende Reibdrehmoment (Tt) dazu tendiert,
dem Fahrer ein Gefühl von Widerstand zu vermitteln, und
dieses folglich ein Lenkgefühl abwertet. Ferner ist gemäß dem
in 5 gezeigten Kennfeld, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
die gleiche oder im gleichen Geschwindigkeitsbereich ist, das Reibdrehmoment
(Tt), das eingestellt wird, wenn der Betrag des Lenkwinkels θ groß ist,
größer als das Reibdrehmoment (Tt), das eingestellt
wird, wenn der Betrag des Lenkwinkels θ klein ist. Das
liegt daran, dass eine größere Querlast aufgrund
des erhöhten Lenkwinkels des Fahrzeugrades dazu tendiert
erzeugt zu werden, wenn der Betrag des Lenkwinkels θ groß ist,
und folglich ist ein größeres Reibdrehmoment hinsichtlich
der Reduzierung der benötigten Leistung und der Verbesserung der
Stabilität zur Beibehaltung des Lenkwinkels erforderlich.
-
Im
Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 wird, wie
es in 3 gezeigt ist, ein Solllenkwinkel θt nachfolgend
dem oben genannten Berechnungsprozess des Reibdrehmoments Tt erzeugt
(oder eingestellt). Eine Art zum Berechnen des Solllenkwinkels θt
im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 kann beispielsweise
eine in 6 gezeigte Art sein. Es ist festzustellen,
dass bezüglich einer Definition eines positiven oder negativen
Vorzeichens des Solllenkwinkels θt eine linke Drehrichtung
bezüglich einer nominellen Position (d. h., Nullpunkt des
Lenkwinkels θ) hierin im Folgenden der Einfachheit halber
als positive Richtung definiert wird.
-
6 ist
ein Flussdiagramm eines bevorzugten Beispiels einer Art zum Berechnen
des Solllenkwinkels im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84.
Es ist festzustellen, dass die in 6 gezeigte Prozessroutine
nach jeder vorbestimmten Periode (zum Beispiel 5 ms) ausgeführt
werden kann.
-
Gemäß der
in 6 gezeigten Art wird zuerst in Schritt 100 bestimmt,
ob der Solllenkwinkel θt initialisiert wurde, d. h., ob
diese Periode eine Anfangsperiode ist. Wenn bestimmt wird, dass
der Solllenkwinkel θt nicht initialisiert ist (d. h., im
Falle der negativen Bestimmung in Schritt 100) ist, geht
die Prozessroutine zu Schritt 102. Wenn andererseits diese
Zeit keine Anfangsperiode ist, d. h., wenn der Solllenkwinkel θt
vor der vorherigen Periode (d. h., im Falle der bestätigenden
Bestimmung in Schritt 100) initialisiert wurde, geht die
Prozessroutine direkt zu Schritt 104.
-
In
Schritt 102 wird ein Anfangswert des Solllenkwinkels θt
eingestellt, um der Lenkwinkel θ (d. h., der Wert zu dieser
Periode, der auch im Folgenden angewendet wird) zu sein. Es ist
festzustellen, dass der Anfangswert des Solllenkwinkels θt
Null sein kann.
-
In
Schritt 104 wird ein oberer Grenzwert der Abweichung Δ berechnet.
Der obere Grenzwert der Abweichung Δ wird wie folgt unter
Verwendung des wie oben erwähnt berechneten Reibdrehmoments
Tt und eines Verstärkungsfaktor K berechnet. Δ =
Tt/K. Der Verstärkungsfaktor K kann ein beliebiger Fixwert sein,
der unter Berücksichtigung der Steifigkeit des Lenksystems,
etc., bestimmt ist. Es ist festzuhalten, dass es wünschenswert
ist, dass der Verstärkungsfaktor K beispielsweise größer
als eine Torsionssteifigkeit eines Abschnitts ist, dessen Torsionssteifigkeit als
die Geringste im Lenksystem gilt. Im Allgemeinen entspricht der
Abschnitt einem Torsionsstab. Es ist ebenfalls festzustellen, dass
der obere Grenzwert der der Abweichung Δ ein positiver
Wert ist, da Tt und K positive Werte sind.
-
In
Schritt 106 wird bestimmt, dass der Lenkwinkel θ,
der in Schritt 104 berechnete obere Grenzwert der Abweichung Δ und
der momentane Solllenkwinkel θt die folgende Beziehung
erfüllen; θ > t
+ Δ. Wenn bestimmt wird, dass θ > θt + Δ (d.
h., im Falle der bestätigenden Bestimmung in Schritt 106)
ist, geht die Prozessroutine zu Schritt 108. Wenn andererseits
bestimmt wird, dass θ ≦ θt + Δ (d.
h., im Falle einer negativen Bestimmung in Schritt 106)
ist, geht die Prozessroutine zu Schritt 110.
-
In
Schritt 108 wird der Solllenkwinkel θt unter Verwendung
des Lenkwinkels θ und des in Schritt 104 berechneten
oberen Grenzwerts der Abweichung Δ wie folgt in einen neuen
Wert geändert; θt = θ – Δ.
Mit anderen Worten, wenn eine durch Subtraktion des Lenkwinkels θ vom
Solllenkwinkel θt erhaltene Abweichung Δθ (= θt – θ)
gerin ger als –Δ ist, dann wird der Solllenkwinkel θt
durch θt = θ – Δ geändert (d.
h., aktualisiert).
-
In
Schritt 110 wird bestimmt, dass der Lenkwinkel θ (der
Wert zu dieser Periode), der in Schritt 104 berechnete
obere Grenzwert der Abweichung Δ und der momentane Solllenkwinkel θt
die folgende Beziehung erfüllen; θ < θt – Δ.
Wenn bestimmt wird, dass θ < θt – Δ (d.
h., im Falle der bestätigenden Bestimmung in Schritt 110)
ist, geht die Prozessroutine zu Schritt 112.
-
In
Schritt 112 wird der Solllenkwinkel θt unter Verwendung
des Lenkwinkels θ und des in Schritt 104 berechneten
oberen Grenzwerts der Abweichung Δ wie folgt in einen neuen
Wert geändert; θt = θ + Δ. Mit
anderen Worten, wenn die durch Subtraktion des Lenkwinkels θ vom
Solllenkwinkel θt erhaltene Abweichung Δθ (= θt – θ)
größer als die Abweichung Δ ist, dann
wird der Solllenkwinkel θt durch θt = θ + Δ geändert
(d. h., aktualisiert). Es ist festzustellen, dass wenn in Schritt 110 bestimmt
wird, dass θ ≧ θt – Δ (d.
h., im Falle der negativen Bestimmung in Schritt 110) ist,
die Prozessroutine von dieser Zeit aus ohne einen weiteren Prozess
auszuführen endet. Folglich bleibt in diesem Fall der momentane
Solllenkwinkel θt ohne Änderung wie er ist. Mit
anderen Worten, wenn die durch Subtraktion des Lenkwinkels θ vom
Solllenkwinkel θt erhaltene Abweichung Δθ (= θt – θ)
größer als oder gleich –Δ und
kleiner als oder gleich Δ ist, dann bleibt der Solllenkwinkel Δθ ohne Änderung
wie er ist.
-
7 ist
eine grafische Darstellung, um ein Beispiel einer Beziehung zwischen
einer Änderungsweise des Solllenkwinkels θ und
einer Änderungsweise eines Solllenkwinkels θt
in zeitlicher Abfolge zu zeigen. Gemäß der Änderungsweise
des Lenkwinkels θ wird das Lenkrad 11 vor dem
Zeitpunkt t1 links, und dann nach dem Zeitpunkt t1 rechts gelenkt. Dementsprechend
erfüllt der Solllenkwinkel θt die Beziehung von θ > θt + Δ vor
dem Zeitpunkt t1 und wird folglich gemäß der Beziehung
von θt = θ – Δ (siehe Schritt 108)
geändert. Ferner erfüllt der Solllenkwinkel θt
zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die Beziehungen von θ ≦ θt
+ Δ und θ ≥ θt – Δ und
bleibt unverändert (siehe negative Bestimmung in Schritt 110).
Ferner erfüllt der Solllenkwinkel θt die Beziehung von θ < θt – Δ nach
dem Zeitpunkt t2 und wird folglich gemäß der Beziehung
von θt = θ + Δ (siehe Schritt 112)
geändert.
-
Im
Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 wird, wie
es in 3 gezeigt ist, ein Zusatzreibdrehmoment Tc nachfolgend
dem obengenannten Berechnungsprozess des Solllenkwinkels θt
erzeugt (oder eingestellt). Bezüglich einer Definition
eines positiven oder negativen Vorzeichens eines Zusatzreibdrehmoments
Tc wird eine linke Drehrichtung des Drehmoments wie im Falle des
Solllenkdrehmoments (Tr*) als eine positive Richtung definiert.
-
Das
Zusatzreibdrehmoment Tc wird nach einer Formel Tc = K·Δθ,
und zwar Tc = K·(θt – θ), unter Verwendung
des Lenkwinkels θ, des wie oben berechneten Solllenkwinkels θt
und des Verstärkungsfaktors K (= Tt/Δ) berechnet.
-
Es
ist festzuhalten, dass der hierin verwendete Verstärkungsfaktor
K der gleiche Verstärkungsfaktor K ist, der für
die oben genannte Berechnung des Solllenkwinkels (es wird sich auf
die Erläuterung des Schrittes 104 in 6 bezogen)
verwendet wird.
-
8 ist
eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Charakteristik
des berechneten Zusatzreibdrehmoments Tc, das wie oben erwähnt berechnet
wird. In 8 gibt eine Querachse den Lenkwinkel θ und
eine Ordinatenachse das Zusatzreibdrehmoment Tc an. In 8 werden
als repräsentative Beispiele der Fall, in dem das Reibdrehmoment
Tt das Drehmoment Tt1 ist, und der Fall, in dem das Reibdrehmoment
Tt das Drehmoment Tt2 (< Tt1) ist,
gezeigt. Mit anderen Worten werden der Fall des Reibdrehmoments
Tt1 beim Bereich hoher Geschwindigkeit V2 oder mittlerer Geschwindigkeit
V1 und der Fall des Reibdrehmoments Tt2 beim Bereich niedriger Geschwindigkeit
V0 gezeigt. Ferner wird in 8 für
ein besseres Verständnis und der Einfachheit halber in
beiden Fällen von Tt1 oder Tt2 angenommen, dass der Solllenkwinkel θt
der Gleiche ist und sich nicht mit änderndem Lenkwinkel θ ändert. Es
ist festzuhalten, dass wenn sich der Solllenkwinkel θt ändert,
dann der Graph lediglich entlang der Querachse verschoben wird,
um an einem neuen Solllenkwinkel θt zentriert zu werden.
-
Wie
es in 8 gezeigt ist, wird wegen der Beziehung von Δ =
Tt/K der obere Grenzwert der Abweichung Δ umso größer,
je größer das Reibdrehmoment Tt ist. Zum Beispiel
ist im Falle von Tt1 der obere Grenzwert der Abweichung Δ1
größer als der obere Grenzwert der Abweichung Δ2
im Falle von Tt2. Ferner nimmt der Betrag des Zusatzreibdrehmoments
im Bereich von –Δ ≦ Δθ ≦ Δ wegen
der Beziehung von Tc = K·Δθ, und zwar
Tc = K·(θt – θ), proportional
zu Δθ zu. In dem Bereich von Δθ > Δ oder Δθ < –Δ wird
der Solllenkwinkel θt wie oben erwähnt geändert
und ist der Betrag von Δθ ein konstanter Betrag Δ.
Folglich ist der Betrag des Zusatzreibdrehmoments Tc wegen der Beziehung
von Tc = K·Δθ und Δ = Tt/K entsprechend
dem Betrag des Reibdrehmoments Tt ein konstanter Wert. Mit anderen
Worten wird im Bereich von –Δ ≦ Δθ ≧ Δ das
auf das Lenkrad 11 aufzubringende Reibdrehmoment Tt nicht
wirklich auf das Lenkrad 11 aufgebracht. Nur nachdem ein Absolutwert
von Δθ größer als der obere
Grenzwert der Abweichung Δ ist, wird der Betrag des Zusatzreibdrehmoments
Tc eingestellt, um der Betrag des Reibdrehmoments Tt zu sein, das
auf das Lenkrad 11 aufgebracht werden soll. Das liegt daran,
dass selbst in dem Bereich von –Δ ≦ Δθ ≧ Δ,
wie in 9 gezeigt, wenn der Betrag des Zusatzreibdrehmoments
Tc eingestellt wird, um der Betrag des auf das Lenkrad 11 aufzubringenden
Reibdrehmoments Tt zu sein, eine zu einfache Eignung für
das Reibdrehmoment besteht, zu empfindlich zu vibrieren, was das
Lenkgefühl abwertet. Es ist festzuhalten, dass die in 9 gezeigte
Charakteristik gleich der Charakteristik für den Fall ist,
in dem der Verstärkungsfaktor K auf unendlich eingestellt
ist.
-
10 ist
eine grafische Darstellung eines Modells zur Visualisierung der
Charakteristik des Zusatzreibdrehmoments Tc. 10(A) entspricht
dem Bereich von –Δ ≦ Δθ ≦ Δ.
In diesem Fall ändert sich der Solllenkwinkel θt
nicht und eine Kraft, die proportional einer Kraft T (z. B. eine äußere
Kraft, die aufgrund einer Eingabe in das Fahrzeugrad erzeugt wird)
ist, d. h., eine elastische Kraft, die erzeugt wird, wenn eine Feder
mit einer Federkonstante K (= Verstärkungsfaktor K) durch
einen Deformationsbetrag (θt – θ) deformiert
wird, wird erzeugt. 10(B) entspricht
dem Bereich von Δθ > Δ oder Δθ < –Δ.
In diesem Fall ändert sich der Solllenkwinkel θt
in eine Richtung, in die die Kraft T aufgebracht wird, und wird eine
konstante Reibkraft Tt' (welche geringer als die Kraft T ist) bezüglich
der Kraft T in eine entgegen gesetzte Richtung erzeugt. Es ist festzuhalten,
dass die Reibkraft Tt' einem Wert entspricht, der durch Konvertierung
des Reibdrehmoments in eine Kraftgröße erhalten
wird.
-
Wie
es in 3 gezeigt ist, wird im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 vorzugsweise
im Anschluss an den zum oben genannten Berechnungsprozess des Zusatzreibdrehmoments
Tc das Zusatzreibdrehmoment Tc mit einem Tiefpassfilter gefiltert. Hier
wird das gefilterte Zusatzreibdrehmoment Tc durch ein Symbol Tcf
dargestellt. Der Tiefpassfilter kann wie folgt ein Tiefpassfilter
erster Ordnung oder ein anderer (beispielsweise kann die Ordnung
erhöht werden) sein. Tcf = 1/(fc·s
+ 1)·Tc
-
Hier
stellt fc eine Grenzfrequenz dar und sollte fc ein Fixwert oder
ein variabler Wert innerhalb eines Bereichs zwischen ungefähr
1 Hz und ungefähr 2 Hz sein. Das liegt daran, dass eine
Gierresonanzfrequenz des Fahrzeugs in solch einem Bereich der Frequenz
existiert und folglich die Variation des Reibdrehmoments adäquat
gefiltert wird, was das Lenkgefühl verbessert. Es ist festzuhalten,
dass die Grenzfrequenz fc gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit
variiert werden kann, da sich die Gierresonanzfrequenz des Fahrzeugs
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Alternativ kann
die Grenzfrequenz fc als einfaches Beispiel ein Fixwert sein, welcher
der Gierresonanzfrequenz des Fahrzeugs an einer repräsentativen
Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. 80 km/h) entspricht.
-
Es
ist festzuhalten, dass der Berechnungsprozess das Zusatzreibdrehmoment
Tc und der Tiefpassfilterungsprozess im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 zu
jeder Berechnungsperiode, welche die gleiche Berechnungsperiode
ist, die zur Berechnung des Solllenkwinkels θt verwendet
wird. Jedoch werden vorzugsweise der Berechnungsprozess des Zusatzreibdrehmoments
Tc und der Tiefpassfilterungsprozess im Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 zu
jeder Berechnungsperiode ausgeführt, die wesentlich kürzer
als die Berechnungsperiode ist, die zur Berechnung des Solllenkwinkels θt
verwendet wird, unter Berücksichtigung der Reaktionsfähigkeit, etc.
Zum Beispiel kann die Berechnungsperiode zur Berechnung des Zusatzreibdrehmoments
Tc (und Tcf) 400 μs sein, wenn die Berechnungsperiode zur Berechnung
des Solllenkwinkels θt 5 ms sind.
-
Auf
diese Weise wird das vom Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 ausgegebene
Zusatzreibdrehmoment Tcf, wie es oben beschrieben und in 3 gezeigt
ist, in den Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt 82 eingegeben.
Im Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt 82 wird das Zusatzreibdrehmoment Tcf
dem Lenkrad 11 wie oben beschrieben mittels des Hilfsmotors 12 zugefügt.
-
Gemäß dem
oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
unter anderem der folgende Effekt erreicht werden.
-
Wie
oben erwähnt werden gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel das Zusatzreibdrehmoment Tc oder Tcf
auf eine Art elektronische Steuerung erzeugt. Folglich ist es möglich,
den optimalen Betrag des Zusatzreibdrehmoments Tc in einer optimalen
Richtung gemäß dem Status des Fahrzeuges, wie
beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit v und einem Lenkwinkel θ,
zu erzeugen. Es ist beispielsweise möglich, eine Reduzierung
der benötigten Leistung und eine Verbesserung der Stabilität
zur Beibehaltung des Lenkwinkels ebenso wie eine Verbesserung der
Stabilität zur Geradeausfahrt durch Erzeugung eines relativ
hohen Reibdrehmoments im Bereich mittlerer oder hoher Geschwindigkeit
zu realisieren, wohingegen im Bereich niedriger Geschwindigkeit
ein Zusatzreibdrehmoment auf die Weise erzeugt wird, dass das Reibgefühl
reduziert wird. Ferner ist es gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel möglich, ein optimales Zusatzreibdrehmoment auf
eine Weise zu erzeugen, die unabhängig vom Lenkdrehmoment
Tr (d. h., auf eine Weise unabhängig von der Hilfsdrehmomentsteuerung)
ist. Ferner ist es selbst während der Zeitdauer möglich,
in der sich der Lenkwinkel θ nicht wesentlich ändert
(d. h., selbst während der Zeitdauer, in der die Lenkgeschwindigkeit
im Wesentlichen Null ist) das Zusatzreibdrehmoment zu erzeugen,
da das Zusatzreibdrehmoment gemäß der Abweichung
zwischen dem Lenkwinkel θ und dem Solllenkwinkel θt
erzeugt wird. Folglich ist es möglich, eine Haftreibung
zu reproduzieren und eine Reduzierung der benötigten Leistung
sowie eine Verbesserung der Stabilität zur Beibehaltung
des Lenkwinkels zu realisieren. Ferner ist es möglich, eine
weiche und vibrationsfreie (d. h., frei vom abnormen Gefühl)
Reibcharakteristik, wie in 8 gezeigt, durch
geeignetes Ändern des Solllenkwinkels θt gemäß der
Abweichung zwischen dem Lenkwinkel θ und dem Solllenkwinkel θt,
wie in 6 gezeigt, zu realisieren. Ferner ist es möglich,
die Lenkhaltefähigkeit an einer beliebigen Lenkposition
ohne Beschränkung auf die Nominalposition durch geeignete Änderung
des Solllenkwinkels θt gemäß der Abweichung zwischen
dem Lenkwinkel θ und dem Solllenkwinkel θt, wie
in 6 gezeigt, zu verbessern.
-
Hier
werden Versuchsergebnisse, die ein Beispiel für Effekte
zeigen die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erreicht werden, beschrieben.
-
11 ist
eine grafische Darstellung, die Bewegungsversuchsergebnisse gemäß einer
Konfiguration eines Standes der Technik zeigt, die nicht den Reibdrehmomenthinzufügeabschnitt 84 hat,
wobei 11(A) eine zeitliche Abfolge
einer Variation des Lenkwinkels θ und 11(B) eine
zeitliche Abfolge einer Variation des Lenkdrehmoments Tr zeigt.
Diese Konfiguration des Standes der Technik entspricht einer Konfiguration,
in der die Eingangsgröße des Zusatzreibdrehmoments
Tcf an den Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt 82 in 3 immer
Null ist. In diesem Bewegungsversuch bewegte sich das Fahrzeug mit
einer Geschwindigkeit von 60 km/h auf der Straße, deren
Oberfläche in eine rechte Richtung geneigt war. Die Neigungscharakteristik
dieser Straße war derart, dass die Neigung nach rechts
allmählich abnahm. Der Fahrer fuhr das Fahrzeug, um die
Geradeausfahrt beizubehalten, unter Eingabe eines möglichst
kleinen Lenkdrehmoments (d. h., im freihändigen Status).
-
Gemäß der
in 11 gezeigten Konfiguration des Standes der Technik
trat das Lenkziehen zur rechten Richtung aufgrund der Straßenoberflächenneigung
nach rechts auf und folglich änderte sich der Lenkwinkel θ zur
rechten Richtung (d. h. negative Richtung), wenn das Lenkdrehmoment
weggenommen wurde. Aus diesem Grund wurde herausgefunden, dass insgesamt
sechs Mal Lenkbewegungen zur linken Richtung, wie durch X1–X6
dargestellt, notwendig waren, um die Geradeausfahrt beizubehalten.
-
12 ist
eine grafische Darstellung, die Ergebnisse eines Bewegungsversuchs
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zeigt, wobei 12(A) eine zeitliche
Abfolge einer Variation des Lenkwinkels θ, 12(B) eine
zeitliche Abfolge einer Varia tion des Lenkdrehmoments Tr und 12(C) eine zeitliche Abfolge einer Variation
des Zusatzreibdrehmoments Tcf zeigt. Die Versuchsbedingungen wie
beispielsweise Neigung der Straße, Bewegungsabschnitt,
etc. waren die Gleichen wie die in dem Fall der in 11 gezeigten
Versuchsergebnisse.
-
Gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel trat, wie es in 12 gezeigt
ist, wenn das Lenkdrehmoment freigegeben wurde, in der ersten Hälfte
des Bewegungsabschnitts das Lenkziehen zur rechten Richtung aufgrund
der Straßenoberflächenneigung nach rechts auf
und änderte folglich sich der Lenkwinkel θ zur
rechten Richtung (d. h., negative Richtung). Aus diesem Grund wurde
herausgefunden, dass insgesamt zwei Mal Lenkbewegungen zur linken
Richtung, wie durch X1 und X2 dargestellt, notwendig waren, um die
Geradeausfahrt beizubehalten. Jedoch wirkt das Zusatzreibdrehmoment
Tcf gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zur linken Richtung, während das Lenkdrehmoment, wie es in 12(C) gezeigt ist, weggenommen wurde.
Auf diese Weise wurde das Lenkziehen zur rechten Richtung reduziert
und ein kleineres modifiziertes Lenkdrehmoment sowie ein kleinerer
modifizierter Lenkwinkel waren bezüglich des in 11 gezeigten
Falles der Konfiguration des Standes der Technik ausreichend. Ferner
wurde gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in der zweiten Hälfte des Bewegungsabschnitts, in dem die
Neigung der Straßenoberfläche bis zu einem gewissen
Grade reduziert ist, festgestellt, dass das Lenkziehen zur rechten
Richtung dank der Effekte des Zusatzreibdrehmoments vollständig
reduziert wurde und folglich das modifizierte Lenkdrehmoment und
der modifizierte Lenkwinkel unnötig wurden, selbst wenn
das Lenkdrehmoment weggenommen wurde.
-
Als
nächstes wird eine Variante des oben genannten Ausführungsbeispiels
(nachstehend als „ein erstes Ausführungsbeispiel” bezeichnet)
ein weiteres Ausführungsbeispiel (nachstehend als „ein
zweites Ausführungsbeispiel” bezeichnete) beschrieben.
-
Das
zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten
Ausführungsbeispiel hauptsächlich darin, dass
der obere Grenzwert der Abweichung Δ ein vorbestimmter
Fixwert ist und anstatt dessen der Verstärkungsfaktor K
ein variabler Wert ist. Im Folgenden wird eine einzigartige Anordnung
des zweiten Ausführungsbeispiels intensiv beschrieben, jedoch
können andere Elemente die Gleichen wie die des oberen
ersten Ausführungsbeispiels sein.
-
13 ist
eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung von Charakteristiken
des gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
realisierten Zusatzreibdrehmoments Tc und ist vergleichbar mit 8 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel. Wie es in 13 gezeigt
ist, ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel der obere Grenzwert
der Abweichung Δ ein vorbestimmter Fixwert und wird der
Verstärkungsfaktor K variiert. Es ist festzustellen, dass
die Beziehung zwischen dem Verstärkungsfaktor K und dem
oberen Grenzwert der Abweichung Δ, wie im Falle des ersten
Ausführungsbeispiels, als Δ = Tt/K ausgedrückt
wird. Folglich wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Verstärkungsfaktor K umso größer,
je größer das Reibdrehmoment Tt ist. Demzufolge
wird in dem Bereich von –Δ ≦ Δθ ≦ Δ die
Variation des Zusatzreibdrehmoments Tc bezüglich dem gleichen Δθ umso
größer, je größer das Reibdrehmoment
Tt wird. Es ist festzustellen, dass im Bereich von Δθ > Δ oder Δθ < –Δ,
wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels, der Betrag
des Zusatzreibdrehmoments Tc gleich dem Betrag des Reibdrehmoments
Tt und konstant ist. Da jedoch der obere Grenzwert der Abweichung Δ ein
Fixwert ist, sind die Bereiche Δθ > Δ und Δθ < –Δ ungeachtet
des Reibdrehmoments Tt festgelegt. In diesen Bereichen ist der Betrag
des Zusatzreibdrehmoments Tc gleich dem Betrag des Reibdrehmoments
Tt und und konstant.
-
Es
ist festzustellen, dass in dem zweiten Ausführungsbeispiel
nur eine Art zum Berechnen des Solllenkwinkels θt und eine
Art zum Berechnen des Zusatzreibdrehmoments Tc verschieden von denen des
ersten Ausführungsbeispiels sind und folglich die Art zum
Berechnen des Reibdrehmoments Tt und der Prozess der Tiefpassfilterung
gleich den Prozessen des ersten Ausführungsbeispiels sein
können. Nachstehend werden nur die Art zum Berechnen des
Solllenkwinkels θt und die Art zum Berechnen des Zusatzreibdrehmoments
Tc erläutert.
-
14 ist
ein Flussdiagramm eines bevorzugten Beispiels einer Art zum Berechnen
des Solllenkwinkels gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die in 14 gezeigte Art zum Berechnen
des Solllenkwinkels unterscheidet sich von der Art zum Be rechnen
des Solllenkwinkels gemäß dem in 6 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiels darin, dass der Prozess des
Schrittes 104 wegfällt. Mit anderen Worten, da
in dem zweiten Ausführungsbeispiel der obere Grenzwert
der Abweichung Δ ein vorbestimmter Fixwert ist, ist es
nicht notwendig, den oberen Grenzwert der Abweichung Δ gemäß dem
Reibdrehmoment Tt zu berechnen und folglich wird der vorbestimmte
Fixwert wie er ist in den Schritten 106 bis 112 verwendet.
-
15 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels der Art zum Berechnen des Zusatzreibdrehmoments
Tc gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
In
Schritt 200 wird der Verstärkungsfaktor K berechnet
(oder eingestellt). Der Verstärkungsfaktor K wird unter
Verwendung des Reibdrehmoments Tt, das wie oben erwähnt
berechnet wurde, und des oberen Grenzwertes der Abweichung Δ (ein
Fixwert) berechnet. K = Tt/Δ.
-
In
Schritt 202 wird das Zusatzreibdrehmoment Tc mit einer
Formel Tc = K·Δθ, genauer gesagt mit
Tc = K·(θt – θ) unter Verwendung
des Lenkwinkels θ, des Solllenkwinkels θt und
des in Schritt 200 eingestellten Verstärkungsfaktors
K berechnet.
-
Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel können im Wesentlichen
die gleichen Effekte wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
erreicht werden. Jedoch kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel
leicht eine Vibration auftreten, wenn der Verstärkungsfaktor
K zu groß ist. Daher ist es wünschenswert, den oberen
Grenzwert Abweichung Δ geeignet zu bestimmen, um solch
eine Vibration nicht zu erzeugen.
-
Es
ist festzuhalten, dass in den entsprechenden Ausführungsbeispielen
die „Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung” und
die „Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung” einstückig
durch den Lenkgegenkraftsteuerungsabschnitt 82 realisiert sind.
-
Die
vorliegende Erfindung ist mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart. Jedoch sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt
ist und Variationen und Modifikationen gemacht werden können,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Obwohl
zum Beispiel in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
der Betrag des Zusatzreibdrehmoments Tc in dem Bereich von –Δ ≦ Δθ ≦ Δ als
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel proportional mit der
Zunahme des Absolutwerts von Δθ zunimmt, ist dies
nicht essentiell. Beispielsweise kann der Betrag des Zusatzreibdrehmoments
Tc im Bereich von –Δ ≦ Δθ ≦ Δ in
nicht linearer Art bezüglich der Zunahme des Absolutwerts
von Δθ zunehmen. Alternativ dazu kann der Betrag
des Zusatzreibdrehmoments Tc im Bereich von –Δ ≦ Δθ ≦ Δ ungeachtet von Δθ ein
konstanter Wert sein. In diesem Fall ist der konstante Wert geringer
als das Reibdrehmoment Tt und kann dieser Null sein.
-
Ferner
ist im Vorangehenden die bevorzugte Einstellungsart des Solllenkwinkels θt
beschrieben; jedoch kann der Solllenkwinkel θt auf andere
Weisen eingestellt (oder berechnet) werden. Zum Beispiel können
der vorherige Wert des Lenkwinkels θ, der Lenkwinkel θ vor
der vorbestimmten Zeitdauer oder ein durch Mittelung von Werten
des Lenkwinkels θ über die vorbestimmten vorangehenden
Zeitdauern erhaltener Mittelwert als der Solllenkwinkel θt
zu jeder vorbestimmten Zeitdauer eingestellt werden.
-
Ferner
kann, obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
das Reibdrehmoment Tt auf der Grundlange von zwei Parametern, nämlich auf
der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit v und des Lenkwinkels θ als
bevorzugtes Ausführungsbeispiel eingestellt wird, das Reibdrehmoment
Tt auf der Grundlage eines dieser Parameter eingestellt werden.
Ferner kann, obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
das durch einen Tiefpassfilterungsprozess erhaltene Zusatzreibdrehmoment
Tcf als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel verwendet wird,
solch ein Tiefpassfilterungsprozess weggelassen werden. Ferner kann
ein Mittelwert, der durch Mittelung von Werten des Zusatzreibdrehmoments
Tcf über eine vorbestimmte Anzahl von Perioden erhalten
wird, verwendet werden.
-
Ferner
ist, obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
das Reibdrehmoment dem Lenksystem mittels einer elektrischen Steuerung
hinzugefügt wird und das Reibdrehmoment dem Lenksystem
nicht zwangsläufig mittels eines mechanischen Mechanismus
als bevorzugtes Ausführungsbeispiel hinzugefügt
wird, ebenso eine Kombination mit einer Konfiguration möglich,
in der das Reibdrehmoment dem Lenksystem mittels eines mechanischen
Mechanismus hinzugefügt wird, solange ein Effekt des durch
den mechanischen Mechanismus hinzugefügten Reibdrehmoments
im Wesentlichen klein ist.
-
Die
vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Prioritätsanmeldung
JP 2007-300932 , eingereicht
am 20. November 2007, deren Gesamtinhalt durch Bezugnahme hiermit
integriert wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine
Lenksteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf: eine Reibdrehmomenteinstellungsvorrichtung
zum Einstellen eines auf eine Lenkung aufzubringenden Reibdrehmomentwerts
(Tt) auf der Grundlage von Informationen, die einen Zustand eines
Fahrzeugs darstellen; eine Solllenkwinkeleinstellungsvorrichtung
zum Einstellen eines Solllenkwinkel (θt) auf der Grundlage
des eingestellten Reibdrehmoments (Tt); eine Zusatzreibdrehmomenteinstellungsvorrichtung
zum Einstellen eines Zusatzreibdrehmoments (Tc) auf der Grundlage
einer Abweichung zwischen dem eingestellten Solllenkwinkel (θt)
und einem Lenkwinkel (θ); und eine Lenkreibdrehmomentsteuerungsvorrichtung
zum Steuern eines Reibdrehmoments, das auf die Lenkung durch einen
Aktuator aufgebracht wird auf der Grundlage des eingestellten Zusatzreibdrehmoments
(Tc).
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 3901928 [0002, 0003, 0005, 0005]
- - JP 2007-300932 [0096]