DE112010005485T5 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Wenn eine diverse Automatiklenkung durchführt wird, wird eine von gelenkten Rädern übertragene Lenkreaktion ohne das bewirkt wird, dass dieses sich mit einer Lenkeingabe eines Fahrers überlagert, abgeschwächt. Eine Steuervorrichtung (100) zum Steuern eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug versehen ist mit: einer Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung (400, 800), die in der Lage ist, einen Reifenlenkwinkel von wenigstens einem Rad von Vorderrädern und Hinterrädern zu ändern unabhängig von einer Betätigung eines Fahrers zum Unterstützen einer Änderung im Reifenlenkwinkel; und einer Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung (300, 600), die in der Lage ist, eine Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz des wenigstens einen Rades zu ändern, ist versehen mit: einer Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Sollwertes für eine Fahrzeugzustandsgröße zum Definieren eines Sollbewegungszustandes des Fahrzeugs; und einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Sollwertes für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und von Sollwerten für Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder, sodass die Fahrzeugzustandsgröße den vorgegebenen Sollwert hat und sodass ein Lenkreaktionsmoment einen vorbestimmten Sollwert hat, auf der Basis eines relativen Verhältnisses zwischen: dem Lenkreaktionsmoment und der Fahrzeugzustandsgröße; und dem Reifenlenkwinkel und der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, welche bei einem Fahrzeug eingesetzt werden kann, das mit diversen automatischen Betriebsfunktionen versehen ist, wie beispielsweise einer Fahrspurhalteunterstützung (LKA: Lenkunterstützung zum fahrspurhaltenden Fahren).
  • Stand der Technik
  • Als ein zu dieser Art von Vorrichtung ähnliches Steuerverfahren wurde ein Verfahren zum Steuern einer automatischen Lenkvorrichtung vorgeschlagen, die mit einem ersten Motor zum Steuern eines Reifenlenkwinkels und einem zweiten Motor zum Steuern eines Lenkmoments versehen ist (siehe z. B. Patentdokument 1). Gemäß dem Verfahren zum Steuern der automatischen Lenkvorrichtung, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist, kann eine per Automatiklenkung erzeugte Lenkreaktion durch Verwendung des Moments des oben beschriebenen zweiten Motors aufgehoben werden.
  • Im Übrigen wurde ferner eine Vorrichtung zum Steuern der Brems/Antriebs-Kraft jedes Rades vorgeschlagen, sodass die Gierrate eines Fahrzeugs eine Sollgierrate ist (siehe Patentdokument 2).
  • Stand der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 6-336169 A
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 3-292221 A
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Das Lenkmoment ist ein Faktor zum Beeinflussen einer Lenkbetätigung, welche von einem Fahrer absichtlich durchgeführt wird. Daher überlagert sich, wenn die beim Durchführen dieser Art von Automatiklenkung erzeugte Lenkreaktion durch das Lenkmoment aufgehoben wird, das auf der Basis der Fahrerabsicht von dem die Lenkbetätigung durchführenden Fahrer erzeugte Lenkmoment mit einem Moment zum Aufheben der Lenkreaktion und dies macht das Fahrergefühl in einigen Fällen unbehaglich.
  • Mit anderen Worten hat das Verfahren in Patentdokument 1 solch ein technisches Problem, dass es schwierig ist, die durch die Automatiklenkung erzeugte Lenkreaktion aufzuheben, ohne dabei dem Fahrer das unbehagliche Gefühl zu vermitteln.
  • Ferner wird gemäß dem Verfahren in Patentdokument 1 auf der Basis des in Übereinstimmung mit der Lenkreaktion erfassten Lenkmoments ein Unterstützungsmoment zum Aufheben der Lenkreaktion bewirkt oder berechnet. Mit anderen Worten wird die Lenkreaktion geschätzt, nachdem sie als ein erfassbares Ausmaß eines Lenkmoments realisiert wurde.
  • Mit anderen Worten hat das Verfahren in Patentdokument 1 ferner solch ein technisches Problem, dass die Lenkreaktion ohne Aufhebung während eines beträchtlichen Zeitraums in einem Ausmaß verbleibt, so dass der Fahrer sie wahrnehmen kann, da die Lenkreaktion nur als eine reale Erscheinung erfassbar ist.
  • Diese technischen Probleme können sogar beim Verwenden der in Patentdokument 2 offenbarten Technologie in gleicher Weise auftreten, in welchem die Lenkreaktion weder erwähnt noch andeutet ist, obwohl es die Automatiklenkung durch Verwendung der Brems/Antriebs-Kraft realisiert.
  • In Anbetracht der zuvor genannten Probleme ist es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die in der Lage ist, eine von gelenkten Rädern übertragene Lenkreaktion zu unterdrücken, ohne zu bewirken, dass diese sich mit einer Lenkeingabe eines Fahrers überlagert, wenn diverse Arten von Automatiklenkung realisiert werden.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Das obige Ziel der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden durch eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug mit einer Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung, die in der Lage ist, einen Reifenlenkwinkel der Vorderräder und/oder der Hinterräder unabhängig von einer Betätigung eines Fahrers zum Fördern einer Änderung im Reifenlenkwinkel zu ändern; einer Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung, die in der Lage ist, eine Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder und/oder der Hinterräder zu ändern, versehen ist und wobei Steuervorrichtung mit einer Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Sollwertes für eine Fahrzeugzustandsgröße zum Definieren eines Sollbewegungszustandes des Fahrzeugs und einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Sollwertes für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und von Sollwerten für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder zum Definieren der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz versehen ist, sodass die Fahrzeugzustandsgröße den vorgegebenen Sollwert hat und sodass ein Lenkreaktionsmoment einen vorbestimmten Sollwert hat, auf der Basis eines Fahrzeugbewegungsmodells, das im Voraus zum Definieren eines relativen Verhältnisses zwischen dem an eine Lenkvorrichtung von mit der Lenkvorrichtung gekoppelten gelenkten Rädern übertragenen Lenkreaktionsmoment und der Fahrzeugzustandsgröße und zwischen zustandsgesteuerten Variablen, die den Reifenlenkwinkel und die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz umfassen, festgelegt wurde.
  • Das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit der Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung und der Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung versehen.
  • Die Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung ist eine Einrichtung, die in der Lage ist, den Reifenlenkwinkel der Vorderräder und/oder der Hinterräder unabhängig von der Betätigung des Fahrers zum Bewirken der Änderung im Reifenlenkwinkel zu ändern. Die Betätigung des Fahrers meint bevorzugt die Betätigung von diversen Lenkeingabeeinrichtungen, wie beispielsweise einem Lenkrad. Daher ist es gemäß der Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung möglich, den Reifenlenkwinkel auf einen gewünschten Wert zu ändern, sogar wenn ein Fahrer seine Hände von dem Lenkrad wegnimmt oder sogar wenn der Fahrer die Lenkung nur fixiert.
  • Mit anderen Worten unterscheidet sich die Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung in der essentiellen Bedeutung von dem normalen Lenkmechanismus, der einem mechanischen Übertragungspfad von der zuvor genannten Lenkeingabeeinrichtung zu den gelenkten Rädern (bevorzugt den Vorderrädern) hin folgt. Jedoch kann vom Standpunkt einer physischen Konfiguration her wenigstens ein Teil der Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung gemeinschaftlich mit dieser Art von Lenkmechanismus geteilt werde oder zu diesem gehören. Die Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung kann diverse praktische Ausführungsformen annehmen, wie beispielsweise als eine bevorzugte Form eine Variabel-Übersetzungsverhältnis-Lenkung (VGRS – Variable Gear Ratio Steering) oder eine aktive Hecklenkung (ARS – Active Rear Steering) oder beides.
  • Gemäß der Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung ist bezüglich der Räder, welche die Steuerziele hinsichtlich des Reifenlenkwinkels sind (welche die gelenkten Räder als die mechanisch mit der zuvor genannten Lenkeingabeeinrichtung gekoppelten Räder umfassen können), der Reifenlenkwinkel zumindest in einem bestimmten Bereich variabel. Somit kann theoretisch die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs unabhängig von der Lenkeingabe des Fahrers geändert werden.
  • Die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung ist eine Einrichtung, die in der Lage ist, die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder oder der Hinterräder oder beider dieser (welche eine Differenz zwischen den Brems/Antriebs-Kräften der linken und rechten Räder ist) zu ändern. Die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung kann praktische Ausführungsformen annehmen, wie beispielsweise als bevorzugte Form diverse Antriebskraft-Variiereinrichtungen, die einen Antriebskraftverteilungs-Differentialmechanismus, ein radintegriertes Motorsystem oder dergleichen umfassen, diverse Bremskraft-Variiervorrichtungen, die diverse elektronisch gesteuerte Bremssysteme (ECB's – Electronic Controlled Braking Systems) einschließlich eines Antiblockiersystems (ABS – Antilock Braking System) umfassen, oder beide dieser. Im Übrigen meint der Ausdruck „in der Lage zum Ändern der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz” namentlich „in der Lage zum unabhängig voneinander Ändern der Brems/Antriebskräfte der linken und rechten Räder” in einer einheitlichen oder eindeutigen Weise.
  • Wenn die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung eine Antriebskraft-Variiereinrichtung ist, wird, nachdem ein von diversen Leistungsquellen, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, geliefertes Drehmoment (im Übrigen können das Drehmoment und die Antriebskraft ein einzigartiges oder eindeutiges Verhältnis haben) mit einem festen oder variablen Verteilungsverhältnis an die vorderen und hinteren Räder verteilt wurde, das an jedes von den vorderen und hinteren Rädern verteilte Drehmoment mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis weiter an die linken und rechten Räder verteilt. Im Ergebnis werden die Absolutwerte der Antriebskräfte der linken und rechten Räder hoch-/heruntergesteuert, was die Links-Rechts-Antriebskraft-Differenz bewirken kann.
  • Ferner wird, wenn die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung eine Bremskraft-Variiereinrichtung ist, eine Bremskraft bevorzugt als eine Reibungsbremskraft, welche den linken und rechten Rädern beaufschlagt wird, variabel gemacht, wodurch es möglich ist, bezüglich des Rades auf der Seite mit einer kleineren beaufschlagten Bremskraft den gleichen Effekt wie ein relatives Erhöhen der Antriebskraft zu erzielen.
  • In jedem Fall dreht sich, wenn es die Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zwischen den linken und rechten Rädern gibt, das Fahrzeug zu der Seite des Rades mit einer relativ kleinen Antriebskraft (d. h. des Rades mit einer relativ großen Bremskraft) (d. h. der rechten Seite, wenn die Antriebskraft (Bremskraft) des rechtsseitigen Rades klein (groß) ist). Daher ist es gemäß der Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung theoretisch möglich, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs unabhängig von der Lenkeingabe des Fahrers zu ändern.
  • Die Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern solch eines Fahrzeugs und kann wie erforderlich Formen von diversen Computersystemen annehmen, wie beispielsweise diversen Verarbeitungseinheiten wie einer einzigen oder einer Mehrzahl von elektronischen Steuereinheiten (ECU's – Electronic Control Units) oder dergleichen, diversen Controllern oder Mikrocomputervorrichtungen, welche eine oder eine Mehrzahl von zentralen Verarbeitungseinheiten (CPU's – Central Processing Units), Mikroverarbeitungseinheiten (MPU's – Micro Processing Units), diverse Prozessoren oder diverse Controller oder diverse Speichereinrichtungen aufweisen können, wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM – Read Only Memory), einen Direktzugriffsspeicher (RAM – Random Access Memory), einen Zwischenspeicher oder einen Flash-Speicher.
  • Gemäß der Steuervorrichtung für das Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung wird in deren Betrieb der Sollwert für die Fahrzeugzustandsgröße korrespondierend zu dem Sollbewegungszustand des Fahrzeugs von der Vorgabeeinrichtung festgelegt.
  • Die „Fahrzeugzustandsgröße” der vorliegenden Erfindung ist die Zustandsgröße des Fahrzeugs, welche eine praktisch nutzbare Wirkung beim Realisieren des Sollbewegungszustandes ausüben kann, und sie ist eine Zustandsgröße, die in der Lage ist, als eine bevorzugte Form das Drehverhalten des Fahrzeugs zu definieren. Zum Beispiel meint diese Fahrzeugzustandsgröße als eine bevorzugte Form eine Gierrate, einen Fahrzeugkarosserie-Driftwinkel (welcher ein Winkel in Bezug auf die Drehtangentialrichtung des Fahrzeugs und ein Winkel ist zwischen der Richtung einer Fahrzeugkarosserie und der momentanen Bewegungsrichtung der Fahrzeugkarosserie) oder eine Querbeschleunigung oder dergleichen.
  • Die Vorgabeeinrichtung setzt den Sollwert für die Fahrzeugzustandsgröße zum Beispiel auf der Basis einer Positionszustandsabweichung als einer physikalischen Größe, welche ein Referenzwert sein kann zum Fahren des Fahrzeugs entlang einer Sollfahrstrecke (d. h., welche eine Abweichung ist zum Definieren eines relativen Positionsverhältnisses zwischen der beizubehaltenden Sollfahrroute und dem Fahrzeug und welche als eine bevorzugte Form umfassen kann die Abweichung der Querposition des Fahrzeugs in Bezug auf die Sollfahrstrecke, eine Gierwinkelabweichung oder dergleichen), oder ferner in Bezug auf eine Fahrbedingung, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Zu diesem Zeitpunkt kann der Sollwert in einer zu diversen Parameterwerten korrespondierenden Form abgebildet und im Voraus in einer geeigneten Speichereinrichtung gespeichert sein oder er kann in Übereinstimmung mit einem geeinigten arithmetischen Algorithmus, einem arithmetischen Ausdruck oder dergleichen zu jedem Zeitpunkt hergeleitet werden.
  • Andererseits kann, wenn das Drehverhalten des Fahrzeugs gesteuert wird durch Steuern der Fahrzeugzustandsgröße, sodass der Sollwert durch die Vorgabeeinrichtung gesetzt wird und eine Fahrzeugbewegung mittels einer Art von Automatiklenkung in dem zuvor genannten Sollbewegungszustand gehalten oder nahe zu diesem gebracht wird, das von dem Selbstausrichtungsmoment der gelenkten Räder oder dergleichen repräsentierte Lenkreaktionsmoment an der Lenkvorrichtung, welche die Lenkeingabeeinrichtung, wie beispielsweise ein Lenkrad, und den zuvor genannten Lenkmechanismus umfasst, als einer Einrichtung zum Übertragen der Lenkeingabe an die gelenkten Räder wirken.
  • Das Lenkreaktionsmoment kann ein sogenanntes „Ansprechen” auf das Lenken sein, wenn der Fahrer eine Lenkbeibehaltungskraft an die Lenkeingabeeinrichtung gibt. Jedoch gibt das Lenkreaktionsmoment dem Fahrer leicht das unbehagliche Gefühl, da die Fahrzeugbewegungsstörung für den Sollbewegungszustand eine Art von Automatiklenkung ist, welche unabhängig von der Lenkabsicht des Fahrers durchgeführt werden kann (natürlich kann die Steuerung selbst auf die Absicht des Fahrers hin gestartet werden). Ferner ist das Lenkreaktionsmoment ein Reaktionsmoment zum Rotieren der Lenkeingabeeinrichtung in eine Richtung entgegengesetzt zu der ursprünglichen Drehrichtung. Somit kann bei einem sogenannten freihändigen Fahren, bei welchem der Fahrer keine Lenkbeibehaltungskraft eingibt, die Fahrzeugbewegungssteuerung durch das in die entgegengesetzte Drehrichtung Drehen der Lenkeingabeeinrichtung beeinflusst werden.
  • Übrigens ist gemäß einer bekannten Fahrzeugbewegungsgleichung der Freiheitsgrad der Fahrzeugzustandsgröße gleich der Anzahl von zustandsgesteuerten Variablen, welche unabhängig gesteuert werden können. Daher sind, wenn der Zweck ist, wenigstens einen Freiheitsgrad für das Drehverhalten des Fahrzeugs bereitzustellen (d. h., die Fahrzeugbewegung zu steuern, sodass sie in dem Sollbewegungszustand ist), während Steuerbarkeit für das Lenkreaktionsmoment bereitgestellt wird (d. h., eine Fahrzeugbewegung mit zwei Freiheitsgraden zu realisieren), wenigstens zwei zustandsgesteuerte Variablen des Fahrzeugs erforderlich.
  • Hier kann, wenn das Fahrzeug mit der Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung und der Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung versehen ist, eine Kombination des Reifenlenkwinkels der Vorderräder oder der Hinterräder und der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder oder der Hinterräder (d. h., eine Kombination des Vorderradreifenlenkwinkels und der Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz, eine Kombination des Vorderradreifenlenkwinkels und der Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz, eine Kombination des Hinterradreifenlenkwinkels und der Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz und eine Kombination des Hinterradreifenlenkwinkels und der Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz) als diese Art von zustandsgesteuerten Variablen verwendet werden. Durch Festlegen dieser als die zustandsgesteuerten Variablen ist es möglich, die Fahrzeugbewegung mit zwei Freiheitsgraden zu realisieren.
  • Hier, insbesondere in der vorliegenden Erfindung, wird das relative Verhältnis zwischen der Fahrzeugzustandsgröße und den zustandsgesteuerten Variablen als das im Voraus auf Basis der zuvor genannten Bewegungsgleichung gebildete Fahrzeugbewegungsmodell vorgegeben. Dieses Fahrzeugbewegungsmodell wird bevorzugt verwendet für einen Prozess zum Bestimmen des Sollwertes für den Reifenlenkwinkel und des Sollwertes für die Brems/Antriebs-Kraft durch Verwenden der Bestimmungseinrichtung.
  • Mit anderen Worten bestimmt die Bestimmungseinrichtung auf der Basis des Fahrzeugbewegungsmodells den Sollwert für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder, sodass die Fahrzeugzustandsgröße den festgelegten Sollwert hat und sodass das Lenkreaktionsmoment den vorbestimmten Sollwert hat.
  • Im Übrigen sind die Brems/Antriebs-Kräfte der linken und rechten Räder Faktoren zum Bewirken der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz an der Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung, wobei jedoch die Lösung (Sollwerte) für die Brems/Antriebs-Kräfte der linken und rechten Räder korrespondierend zu der Lösung (Sollwert) für die Brems/Antriebs-Kraft-Differenz, welche die Bedingungen für die Fahrzeugzustandsgröße und das Lenkreaktionsmoment erfüllt und welche auf Basis des zuvor genannten Bewegungsmodells erlangt wird, nicht notwendigerweise einzigartig oder eindeutig ist. Daher kann die Bestimmungseinrichtung in dem Bereich des Erfüllens des Sollwertes für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte der linken und rechten Räder so bestimmen, dass sie eine optimale Lösung gemäß der Fahrbedingung des Fahrzeugs und der Absicht des Fahrers oder dergleichen zu diesem Zeitpunkt ist.
  • Gemäß der Steuervorrichtung für das Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung wird jeder von dem Sollwert für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und den Sollwerten für die Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder wie oben beschrieben bestimmt, womit, wenn die Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung und die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung gesteuert werden, um die bestimmten Sollwerte zu erzielen, die Fahrzeugbewegung in dem Sollbewegungszustand gehalten oder nahe zu diesem gebracht werden kann während eine gewünschte Lenkreaktion erzielt wird.
  • Im Übrigen ist es ersichtlich, dass die Räder (Vorderräder oder Hinterräder), für welche der Sollwert für den Reifenlenkwinkel von der Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, die Räder meinen, welche die Steuerziele für den Reifenlenkwinkel der Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung sind. Außerdem ist es in gleicher Weise ersichtlich, dass die Räder (Vorderräder oder Hinterräder), für welche der Sollwert für die Brems/Antriebs-Kraft von der Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, die Räder meinen, welche die Steuerziele für die Brems/Antriebs-Kraft der Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung sind.
  • In der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Sollwert für das Lenkreaktionsmoment ein Festwert oder ein variabler Wert sein. Wenn er der variable Wert ist, kann sein Verhältnis zu Parametern mittels eines Kennfeldes oder dergleichen definiert sein. Alternativ kann der Sollwert für das Lenkreaktionsmoment auf der Basis eines im Voraus bereitgestellten Algorithmus zu jedem Zeitpunkt individuell und spezifisch festgelegt werden.
  • Hier wird, wenn das gewünschte Lenkreaktionsmoment erzielt werden kann, eine Beeinträchtigung des Fahrverhaltens grundlegend unterdrückt im Vergleich zu einem Fall, in dem während der Fahrzeugbewegungssteuerung für den Sollbewegungszustand etwas Lenkreaktionsmoment erzeugt wird. Dies ist so, da der Sollwert für das Lenkreaktionsmoment auf der Fahrerseite vorhergesehen werden kann oder so gesetzt werden kann, dass er das Fahrergefühl nicht unbehaglich macht.
  • Außerdem ist, insbesondere wenn das Lenkreaktionsmoment einen null entsprechenden Wert hat (was zumindest einen Wert von null umfasst und was bevorzugt begrifflich einen Wert umfasst, der auf Basis von vorausgehenden Experimenten, Erfahrungen, Theorien, Simulationen oder dergleichen definiert wird, sodass er von dem Fahrer nicht als die Verschlechterung des Fahrverhaltens wahrgenommen wird), das Lenkreaktionsmoment im Wesentlichen aufgehoben und das sogenannte freihändige Fahren kann realisiert werden.
  • Ferner ist, da die Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung das gewünschte Lenkreaktionsmoment aus der Änderung im Reifenlenkwinkel und der Brems/Antriebs-Kraft-Differenz erzielen kann, beim Erlangen des gewünschten Lenkreaktionsmomentes eine elektronisch gesteuerte Hilfskraftlenkvorrichtung, wie beispielsweise eine elektronisch gesteuerte Hilfskraftlenkung (EPS – Electronic-controlled Power Steering), nicht erforderlich.
  • Daher gibt es kein Problem, sogar wenn die Hilfskraftlenkvorrichtung als eine Lenklast-Reduziervorrichtung zum Unterstützen der Fahrbetätigung des Fahrers eine hydraulisch gesteuerte Hilfskraftlenkvorrichtung ist, welche weniger sensibel als die elektronisch gesteuerte Hilfskraftlenkvorrichtung ist. Dies ist so, da die relativ geringe Ansprechempfindlichkeit des hydraulisch gesteuerten Typs nicht für den Zweck des Reduzierens einer Lenklast verwirklicht ist und es möglich ist, bevorzugt nur praktische Vorteile zu erhalten, wie beispielsweise eine Reduzierung in den Kosten und eine Reduzierung in einer elektrischen Last.
  • In einer Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese ferner versehen mit einer Steuereinrichtung zum Durchführen einer automatischen Lenksteuerung, bei welcher die Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung und die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung so gesteuert werden, dass der Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder die bestimmten Sollwerte haben.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird die automatische Lenksteuerung von der Steuereinrichtung durchgeführt und wird jeder von dem Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und den Brems/Antriebs-Kräften der Vorderräder oder der Hinterräder so gesteuert, dass er den bestimmten Sollwert hat. Daher ist es möglich, bevorzugt den Sollbewegungszustand zu realisieren während das gewünschte Lenkreaktionsmoment erzielt wird.
  • Im Übrigen kann sie in einer anderen Ausführungsform ferner versehen sein mit einer Erfassungseinrichtung, die in der Lage ist, eine Lenkeingabe eines Fahrers zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung die automatische Lenksteuerung beendet, wenn die Lenkeingabe in einem Zeitraum des Durchführens der automatischen Lenksteuerung erfasst wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird die automatische Lenksteuerung beendet, wenn die Lenkeingabe des Fahrers im Zeitraum des Durchführens der automatischen Lenksteuerung erfasst wird. Daher ist es möglich, die Beeinträchtigung des Fahrverhaltens zu verhindern, ohne dass die automatische Lenksteuerung sich mit der auf der Lenkabsicht des Fahrers basierenden Lenkbetätigung überlagert.
  • Im Übrigen kann zu diesem Zeitpunkt die Erfassungseinrichtung die Lenkeingabe in Übereinstimmung mit irgendwelchen Prinzipien erfassen.
  • Außerdem kann in der Konfiguration, in welcher die Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, die Lenkeingabe wenigstens eines sein von einem Fahrerlenkmoment, welches größer als ein oder gleich zu einem Standardwert ist, und einem Fahrerlenkwinkel, welcher größer als ein oder gleich zu einem Standardwert ist.
  • Bezüglich des Fahrerlenkmoments und des Fahrerlenkwinkels kann jedes von ihren großen und kleinen Ausmaßen bevorzugt eine jeweilige von einer starken und einer schwachen Lenkabsicht des Fahrers kennzeichnen. Daher kann gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt die Erfassungsgenauigkeit für die Lenkeingabe gewährleistet werden.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Sollwert für das Lenkreaktionsmoment kleiner als ein oder gleich zu einem Standardwert.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist das Lenkreaktionsmoment, das in einem Fall erzeugt wird, in dem der Bewegungszustand des Fahrzeugs der Sollbewegungszustand ist, kleiner als der oder gleich zu dem Standardwert, wobei es bevorzugt null, im Wesentlichen null oder der zuvor genannte null entsprechende Wert ist. Daher ist es möglich, die Überlagerung zwischen dem Lenkreaktionsmoment und der Lenkbetätigung des Fahrers in dem Maß zu unterdrücken, dass es in der Praxis kein Problem gibt. Außerdem ist, wenn der Standardwert ausreichend klein ist, das Lenkreaktionsmoment im Wesentlichen aufgehoben. Dies beseitigt solch eine Besorgnis oder Beunruhigung, dass das Lenkreaktionsmoment beim freihändigen Fahren eine unerwartete Änderung im Fahrzeugverhalten bewirkt, und dies realisiert das bevorzugte freihändige Fahren.
  • Im Übrigen kann der Standardwert mittels vorausgehenden Experimenten, Erfahrungen, Theorien, auf einem ergonomischen Standpunkt basierenden Simulationen oder dergleichen so gesetzt werden, dass die Überlagerung mit der Lenkbetätigung des Fahrers in einem Bereich ist, in dem der Fahrer sich nicht unbehaglich fühlt. Außerdem ist, wenn der Standardwert null ist, der Sollwert des Lenkreaktionsmoments null.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Fahrzeugzustandsgröße eine Gierrate.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird die Gierrate als die Fahrzeugzustandsgröße angewendet. Da die Gierrate eine Kennziffer ist, die in der Lage ist, bevorzugt das Drehverhalten des Fahrzeugs zu kennzeichnen, ist sie als die Fahrzeugzustandsgröße gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte auf Basis eines Lenkrollradius der gelenkten Räder.
  • Das Verhältnis zwischen dem über die gelenkten Räder an die Lenkvorrichtung übertragenen Lenkreaktionsmoment und den Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräften der vorderen und hinteren Räder wird signifikant von dem Lenkrollradius beeinflusst, welcher bevorzugt definiert ist als eine Distanz zwischen dem Aufstandsmittelpunkt der gelenkten Räder und dem virtuellen Aufstandspunkt einer Achsschenkelbolzenachse der gelenkten Räder. Daher ist es dadurch, dass das Fahrzeugbewegungsmodell, auf welches sich die Bestimmungseinrichtung bezieht, als ein Modell realisiert ist, das den Lenkrollradius berücksichtigt, möglich die Steuerbarkeit des Lenkreaktionsmomentes zu verbessern.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese ferner versehen mit einer Fahrerabsicht-Spezifizierungseinrichtung zum Spezifizieren einer mit einem Bewegungszustand des Fahrzeugs zusammenhängenden Fahrerabsicht, wobei die Bestimmungseinrichtung die bestimmten Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte gemäß der spezifizierten Fahrerabsicht anpasst.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird die Fahrerabsicht durch die Fahrerabsicht-Spezifizierungseinrichtung spezifiziert.
  • Hier meint die „Fahrerabsicht” eine Absicht, die den Bewegungszustand des Fahrzeugs beeinflusst, und meint einfach z. B. eine Beschleunigung/Verzögerung betreffende Absicht. In diesem Fall spezifiziert die Fahrerabsicht-Spezifizierungseinrichtung die Fahrerabsicht unter Bezugnahme auf einen Gaspedal-Niederdrückbetrag, einen Bremspedal-Niederdrückbetrag oder dergleichen.
  • Da die Fahrerabsicht mit dem Bewegungszustand des Fahrzeugs korreliert, überlagern sich ohne irgendeine Berücksichtigung die Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder, welche ein Teil der zustandsgesteuerten Variablen als Steuerparameter zum Steuern der Fahrzeugzustandsgröße sind, voraussichtlich mit der Fahrerabsicht. Als ein einfaches Beispiel fühlt sich in einer Situation, in welcher der Fahrer eine Absicht zum Beschleunigen (Verzögern) hat, wenn die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder die Bremskraft (Antriebskraft) sind, sogar wenn die Fahrzeugzustandsgröße und das Lenkreaktionsmoment so gehalten werden, dass sie die Sollwerte haben, der Fahrer voraussichtlich unbehaglich.
  • Somit passt in dieser Ausführungsform die Bestimmungseinrichtung die bestimmten Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte gemäß der spezifizierten Fahrerabsicht an. Hier meint der Begriff „anpassen”, eine von der Bremskraft und der Antriebskraft auszuwählen, um geeignet das Verteilungsverhältnis der Brems/Antriebs-Kraft im Bereich der zu realisierenden Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zu ändern und bevorzugt dieses zu optimieren oder dergleichen. Die Anpassung der Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte, wie oben beschrieben, realisiert die bevorzugte Bewegungszustandsteuerung, welche sich nicht mit der Fahrerabsicht überlagert.
  • Im Übrigen kann dazu zusätzlich die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte so anpassen, dass die Summe der Brems/Antriebs-Kräfte der Steuerungszielräder (Vorderräder oder Hinterräder) die Antriebskraft ist, wenn der Fahrer die Absicht hat zu beschleunigen, und dass die Summe der Brems/Antriebskräfte der Steuerungszielräder die Bremskraft ist, wenn der Fahrer die Absicht hat zu verzögern.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte so, dass eine Antriebskraft Vorrang gegenüber einer Bremskraft gegeben wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird bei der Bestimmung der Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte der Antriebskraft Vorrang gegenüber der Bremskraft gegeben. Mit anderen Worten wird, wenn die in der Fahrzeugbewegungssteuerung erforderliche Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder oder der Hinterräder mittels der Antriebskraft realisiert wird, dies generell mittels der Anpassung der Antriebskraft realisiert. Somit ist es möglich, den mit der Anwendung der Bremskraft auf jedes der Räder einhergehenden Fortschritt von Verschleiß und Verschlechterung eines Bremselementes zu verlangsamen, was äußerst nützlich in der Qualitätssteuerung ist.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese ferner mit einer Straßenoberflächenzustand-Spezifizierungseinrichtung versehen zum Spezifizieren eines Zustandes einer Straßenoberfläche, wobei die Bestimmungseinrichtung die bestimmten Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte gemäß dem spezifizierten Zustand der Straßenoberfläche anpasst.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird der Straßenoberflächenzustand mittels der Straßenoberflächenzustand-Spezifizierungseinrichtung spezifiziert.
  • Hier meint der „Straßenoberflächenzustand” den Zustand der Straßenoberfläche, welcher den Bewegungszustand des Fahrzeugs beeinflusst, und meint einfach die Neigung oder Schrägstellung der Straßenoberfläche, den Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche oder dergleichen. In diesem Fall kann die Straßenoberflächenzustand-Spezifizierungseinrichtung Informationen über diese über diverse Straße-Zu-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtungen erlangen, welche einen Teil von diversen Transportinfrastruktursystemen bilden, wie beispielsweise bekannte diverse Fahrzeugnavigationssysteme und ein intelligentes Transportsystem (ITS – Intelligent Transport System), und sie kann die Informationen als einen Referenzwert beim Spezifizieren des Straßenoberflächenzustandes verwenden.
  • Da dieser Straßenoberflächenzustand mit dem Bewegungszustand des Fahrzeugs korreliert, unterstützen ohne irgendeine Berücksichtigung die Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder, welche ein Teil der zustandsgesteuerten Variablen als Steuerparameter zum Steuern der Fahrzeugzustandsgröße sind, voraussichtlich eine Änderung in der von dem Straßenoberflächenzustand beeinflussten Fahrzeugzustandsgröße. Als ein einfaches Beispiel wird in einer Situation, in der die Straßenoberfläche eine Steigung (ein Gefälle) hat, wenn die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte die Bremskraft (Antriebskraft) sind, voraussichtlich die Verzögerung (Beschleunigung) des Fahrzeugs herbeigeführt.
  • Somit passt in dieser Ausführungsform die Bestimmungseinrichtung die bestimmten Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte gemäß dem spezifizierten Straßenoberflächenzustand an. Hier meint der Begriff „Anpassen”, eine von der Bremskraft und der Antriebskraft auszuwählen, um in dem Bereich der zu realisierenden Brems/Antriebs-Kraft-Differenz das Verteilungsverhältnis der Brems/Antriebs-Kraft geeignet zu ändern und dieses bevorzugt zu optimieren oder dergleichen. Die Anpassung der Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte, wie oben beschrieben, realisiert die bevorzugte Bewegungszustandsteuerung, welche die Änderung der Fahrzeugzustandsgröße durch den Straßenoberflächenzustand nicht unterstützt, mit anderen Worten, welche die Änderung der Fahrzeugzustandsgröße unterdrücken kann.
  • Im Übrigen kann zusätzlich dazu die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte so anpassen, dass die Summe der Brems/Antriebs-Kräfte für die Steuerzielräder (Vorderräder oder Hinterräder) die Antriebskraft ist, wenn die Straßenoberfläche den Anstieg hat, und dass die Summe der Brems/Antriebs-Kräfte für die Steuerzielräder die Bremskraft ist, wenn die Straßenoberfläche das Gefälle hat. Alternativ kann die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte so anpassen, dass die Summe der Brems/Antriebs-Kräfte für die Steuerzielräder die Antriebskraft ist, wenn die Straßenoberfläche einen hohen Reibungskoeffizienten hat, und dass die Summe der Brems/Antriebs-Kräfte für die Steuerzielräder die Bremskraft ist, wenn die Straßenoberfläche einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat.
  • In einer anderen Ausführungsform der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Brems/Antriebskraft-Variiereinrichtung die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz in jedem von den Vorderrädern und den Hinterrädern ändern, wobei die Steuervorrichtung für das Fahrzeug ferner eine μ-Aufteilungsbremsung-Entscheidungseinrichtung aufweist, um zu entscheiden, ob sich das Fahrzeug in einer μ-Aufteilungsbremsung bzw. Bremsung mit geteilter Haftreibung befindet oder nicht, und wobei die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder, den Reifenlenkwinkel der Hinterräder und die Brems/Antriebs-Kräfte der Hinterräder, welche zu der bei der μ-Aufteilungsbremsung erzeugten Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder korrespondieren, auf der Basis eines μ-Aufteilungsbremsungsmodells bestimmt, das eine Verhältnis zwischen einer Reifenlenkwinkeldifferenz der Vorderräder und einer Reifenlenkwinkeldifferenz der Hinterräder und zwischen der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Hinterräder und der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder definiert, wobei das Model im Voraus festgelegt wurde, sodass das Lenkreaktionsmoment und die Fahrzeugzustandsgröße kleiner als oder gleich Standardwerte(n) sind, wenn entschieden wird, dass das Fahrzeug sich während der μ-Aufteilungsbremsung befindet.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird von der μ-Aufteilungsbremsung-Entscheidungseinrichtung entschieden, ob in dem Fahrzeug die μ-Aufteilungsbremsung durchgeführt wird oder nicht, wobei die μ-Aufteilungsbremsung eine Bremsung meint, die in dem Zustand durchgeführt wird, in dem die linken und rechten Räder mit Straßenoberflächen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten in Kontakt sind. In der μ-Aufteilungsbremsung gibt es hauptsächlich an den Vorderrädern die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz aus dem Einfluss der Reibungskoeffizienten und das Fahrzeug zeigt in einigen Fällen ein unbeabsichtigtes Drehverhalten.
  • Hier in dieser Ausführungsform wird, damit die Fahrzeugzustandsgröße (z. B. Gierrate) und das Lenkreaktionsmoment in der μ-Aufteilungsbremsung kleiner als die oder gleich zu den Standardwerte(n) sind (bezüglich des Lenkreaktionsmomentes kann dieses z. B. den gleichen Wert wie der zuvor genannte Standardwert haben), das μ-Aufteilungsbremsungsmodell im Voraus gebildet. Die Bestimmungseinrichtung kann die Reifenlenkwinkeldifferenz der vorderen und hinteren Räder und die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Hinterräder gemäß der in der μ-Aufteilungsbremsung generierten Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder auf der Basis des μ-Aufteilungsbremsungsmodells erlangen und sie kann schließlich die Sollwerte für die Reifenlenkwinkel der vorderen und hinteren Räder und die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte der Hinterräder bestimmen.
  • Somit ist es gemäß dieser Ausführungsform, sogar wenn die μ-Aufteilungsbremsung während des Steuerns des Bewegungszustandes des Fahrzeugs für den Sollbewegungszustand auftritt, möglich das Lenkreaktionsmoment und die Fahrzeugzustandsgröße so abzuschwächen, dass sie kleiner als die oder gleich zu den Standardwerte(n) sind (als eine bevorzugte Form können namentlich sowohl das Lenkreaktionsmoment als auch die Gierrate auf null gesetzt werden), und die unerwartete Änderung des Fahrzeugverhaltens bei der μ-Aufteilungsbremsung zu verhindern.
  • Der Betrieb und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen klarer ersichtlich werden.
  • Figurenkurzbeschreibung
  • 1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung, die konzeptionell die Struktur eines Fahrzeugs in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine in dem Fahrzeug in 1 durchgeführte LKA-Steuerung zeigt.
  • 3 ist eine Draufsicht, die ein linkes Vorderrad in einem Fall zeigt, in dem eine Antriebskraft wirkt.
  • 4 sind schematische Darstellungen, die die Zustände der Kraftwirkung an Vorderrädern zeigen, denen eine Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz gegeben ist.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine μ-Aufteilungsbremsungssteuerung in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachstehend werden unter wie erforderlicher Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
  • <Ausführungsbeispiele>
  • <1: Erstes Ausführungsbeispiel>
  • <1-1: Konfiguration des Ausführungsbeispiels>
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf 1 die Struktur eines Fahrzeugs 10 in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert werden. 1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung, die konzeptionell die Struktur des Fahrzeugs 10 zeigt.
  • In 1 ist das Fahrzeug 10 mit einem linken Vorderrad FL, einem rechten Vorderrad FR, einem linken Hinterrad RL und einem rechten Hinterrad RR versehen und ist eingerichtet, sich in eine gewünschte Richtung zu bewegen durch eine Änderung im Reifenlenkwinkel des linken Vorderrades FL und des rechten Vorderrades FR als gelenkten Rädern und durch eine Änderung im Reifenlenkwinkel des linken Hinterrades RL und des rechten Hinterrades RR.
  • Das Fahrzeug 10 ist mit einer ECU 100, einer Antriebsmaschine 200, einer Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung 300, einem VGRS-Stellglied 400, einem EPS-Stellglied 500, einem elektronisch gesteuerten Bremssystem (ECB – Electronic Controlled Braking System) 600, einer Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 und einem ARS-Stellglied 800 versehen.
  • Die ECU 100 ist mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU – Central Processing Unit), einem Nur-Lese-Speicher (ROM – Read Only Memory) und einem Direktzugriffspeicher (RAM – Random Access Memory) versehen, von denen keiner dargestellt ist, und ist eine elektronische Steuereinheit, die in der Lage ist, all die Operationen des Fahrzeugs 10 zu steuern. Die ECU 100 ist ein Beispiel für die „Steuervorrichtung für das Fahrzeug” gemäß der vorliegenden Erfindung. Die ECU 100 ist eingerichtet, eine später beschriebene LKA-Steuerung gemäß einem in dem ROM gespeicherten Steuerprogramm durchzuführen.
  • Im Übrigen ist die ECU 100 eine vereinigte oder einkörperliche elektronische Steuereinheit, die eingerichtet ist, als ein Beispiel für jede von der „Vorgabeeinrichtung”, der „Bestimmungseinrichtung”, der „Steuereinrichtung”, der „Fahrerabsicht-Spezifizierungseinrichtung” und der „Straßenoberflächenzustand-Spezifizierungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung zu fungieren. Die Operationen von jeder der Einrichtungen werden alle von der ECU 100 durchgeführt. Jedoch sind die physischen, mechanischen und elektrischen Konfigurationen von jeder der Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diese beschränkt und jede der Einrichtungen kann als diverse Computersysteme, wie beispielsweise eine Mehrzahl von ECU's, diverse Verarbeitungseinheiten, diverse Controller oder Mikrocomputervorrichtungen konfiguriert sein.
  • Die Antriebsmaschine 200 ist die Leistungsquelle des Fahrzeugs 10.
  • Im Übrigen ist die Leistungsquelle des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Verbrennungsmotor mit diversen praktischen Ausführungsformen (die Antriebsmaschine 200 ist ebenfalls ein Beispiel dieser) als einem Konzept beschränkt, das eine Antriebsmaschine umfasst, die in der Lage ist, die Verbrennung von Kraftstoff in mechanische Energie umzuwandeln und diese herauszuziehen, sondern sie kann eine rotierende elektrische Maschine, wie beispielsweise ein Motor, sein. Alternativ kann das Fahrzeug ein sogenannten Hybridfahrzeug sein, in dem sie kooperierend gesteuert werden. Eine Kurbelwelle als die Antriebskraft-Ausgabewelle der Antriebsmaschine 200 ist mit einer Mitteldifferentialvorrichtung 310 als einem Bestandteil der Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung verbunden. Im Übrigen werden, da die detaillierte Struktur der Antriebsmaschine 200 schwach mit dem Umfang oder Kern der vorliegenden Erfindung korreliert, deren Details hier weggelassen.
  • Die Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung 300 ist ein Beispiel für die „Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung, ist eingerichtet, ein über die zuvor genannte Kurbelwelle von der Antriebsmaschine 200 übertragenes Antriebsmaschinendrehmoment Te in einem vorbestimmten Verhältnis an die Vorderräder und die Hinterräder zu verteilen, und ist eingerichtet, die Antriebskraftverteilung der linken und rechten Räder in jedem von den Vorderrädern und den Hinterrädern zu ändern. Die Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung 300 ist mit einer Mitteldifferentialvorrichtung 310 (nachstehend wie erforderlich als ein „Mitteldifferential 310” bezeichnet), einer Vorderdifferentialvorrichtung 320 (nachstehend wie erforderlich als ein „Vorderdifferential 320” bezeichnet) und einer Hinterdifferentialvorrichtung 330 (nachstehend wie erforderlich als ein „Hinterdifferential 330” bezeichnet) versehen.
  • Das Mitteldifferential 310 ist ein Selbstsperrdifferential (LSD – Limited Slip Differential: ein Differentialmechanismus mit einer Differentialsperrfunktion) zum Verteilen des von der Antriebsmaschine 200 gelieferten Antriebsmaschinendrehmoments Te an das Vorderdifferential 320 und das Hinterdifferential 330. Das Mitteldifferential 310 verteilt das Antriebsmaschinendrehmoment Te unter der Bedingung, dass eine an den vorderen und hinteren Rädern wirkende Last im Wesentlichen konstant ist, mit einem Verteilungsverhältnis (als einem Beispiel, jedoch nicht beschränkt darauf) 50:50 an die vorderen und hinteren Räder. Außerdem wird, wenn die Drehzahl von einem der vorderen und hinteren Räder höher als jene des anderen ist, eine Differentialsperre realisiert, sodass ein Differentialsperrmoment an den einen Rädern wirkt und das Drehmoment an die anderen Räder übertragen wird. Mit anderen Worten ist das Mitteldifferential 310 ein sogenannter drehzahlerfassender (Viskokupplung) Differentialmechanismus.
  • Im Übrigen ist das Mitteldifferential 310 nicht auf solch einen drehzahlerfassenden Differentialmechanismus beschränkt, sondern kann ein drehmomenterfassender Differentialmechanismus sein, in dem eine Differentialsperrwirkung proportional zu einem Eingabedrehmoment zunimmt. Außerdem kann es ein verteilungsverhältnisvariabler Differentialmechanismus sein, in dem eine Differentialwirkung von einem Planetengetriebemechanismus ausgeübt wird, in dem das Differentialsperrmoment kontinuierlich durch die Ein-Aus-Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung geändert wird und in dem ein gewünschtes Verteilungsverhältnis innerhalb eines vorbestimmten Regulierbereichs realisiert werden kann. In jedem Fall kann das Mitteldifferential 310 diverse praktische Ausführungsformen annehmen, unabhängig davon, ob öffentlich bekannt oder unbekannt, solange es das Antriebsmaschinendrehmoment Te an die Vorderräder und die Hinterräder verteilen kann.
  • Das Vorderdifferential 320 ist ein verteilungsverhältnisvariables LSD, das in der Lage ist, das von dem Mitteldifferential 310 an eine Vorderachs(Vorderradachs)-Seite verteilte Antriebsmaschinendrehmoment Te mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis, welches in einem vorbestimmten Regulierbereich festgelegt ist, weiter an die linken und rechten Räder zu verteilen. Das Vorderdifferential 320 ist versehen mit: einem Planetengetriebemechanismus mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und einem Ritzelträger; und einer elektromagnetischen Kupplung zum Bereitstellen eines Differentialsperrmoments. Mit dem Hohlrad des Planetengetriebemechanismus ist ein Differentialgehäuse gekuppelt. Mit dem Sonnenrad und dem Träger ist auf jeder Seite die Achse gekuppelt. Außerdem wird das Differentialsperrmoment kontinuierlich durch eine Elektrisierungssteuerung für die elektromagnetische Kupplung gesteuert und wird das Verteilungsverhältnis des Drehmoments kontinuierlich variabel innerhalb eines vorbestimmten Regulierbereichs gesteuert, welcher in Bezug auf die physischen und elektrischen Konfigurationen des Vorderdifferentials 320 bestimmt ist.
  • Das Vorderdifferential 320 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und die Elektrisierungssteuerung für die elektromagnetische Kupplung wird ebenfalls von der ECU 100 gesteuert. Daher kann die ECU 100 über die Antriebssteuerung des Vorderdifferentials 320 eine gewünschte Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz (hier eine Antriebskraftdifferenz) Ff erzeugen. Im Übrigen ist die Konfiguration des Vorderdifferential 320 nicht auf das beschränkt, was hierin als Beispiel aufgezeigt wird, sondern kann diverse Ausführungsformen annehmen, unabhängig davon, ob öffentlich bekannt oder unbekannt, solange sie eine Antriebskraft (im Übrigen haben das Drehmoment und die Antriebskraft ein einzigartiges oder eindeutiges Verhältnis) mit einem gewünschten Verteilungsverhältnis an die linken und rechten Räder verteilen kann. In jedem Fall ist solch ein Links-Rechts-Antriebskraft-Verteilungsvorgang öffentlich bekannt und seine Details werden hier nicht erwähnt, um eine komplizierte Erläuterung zu vermeiden.
  • Das Hinterdifferential 330 ist ein verteilungsverhältnisvariabeles LSD, das in der Lage ist, das über eine Triebwelle 11 von dem Mitteldifferential 310 an eine Hinterachs(Hinterradachs)-Seite verteilte Antriebsmaschinendrehmoment Te in einem gewünschten Verteilungsverhältnis, welches in einem vorbestimmten Regulierbereich festgelegt ist, weiter an die linken und rechten Räder zu verteilen. Das Hinterdifferential 330 ist versehen mit: einem Planentengetriebemechanismus mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und einem Ritzelträger; und einer elektromagnetischen Kupplung zum Bereitstellen eines Differentialsperrmomentes. Mit dem Hohlrad des Planetengetriebemechanismus ist ein Differentialgehäuse gekuppelt. Mit dem Sonnenrad und dem Träger ist auf jeder Seite die Achse gekuppelt. Außerdem wird das Differentialsperrmoment kontinuierlich durch eine Elektrisierungssteuerung für die elektromagnetische Kupplung gesteuert und wird das Verteilungsverhältnis für das Drehmoment kontinuierlich variabel innerhalb eines vorbestimmten Regulierbereichs gesteuert, welcher in Bezug auf die physischen und elektrischen Konfigurationen des Hinterdifferentials 330 bestimmt ist.
  • Das Hinterdifferential 330 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und die Elektrisierungssteuerung für die elektromagnetische Kupplung wird ebenfalls von der ECU 100 gesteuert. Daher kann die ECU 100 über die Antriebssteuerung des Hinterdifferentials 320 eine gewünschte Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz (hier eine Antriebskraftdifferenz) Fr erzeugen. Im Übrigen ist die Konfiguration des Hinterdifferentials 330 nicht auf das beschränkt, was hierin als Beispiel aufgezeigt wird, sondern kann diverse Ausführungsformen annehmen, unabhängig davon, ob öffentlich bekannt oder unbekannt, solange sie eine Antriebskraft (im Übrigen haben das Drehmoment und die Antriebskraft ein einzigartiges oder eindeutiges Verhältnis) in einem gewünschten Verteilungsverhältnis an die linken und rechten Räder verteilen kann. In jedem Fall ist solch ein Links-Rechts-Antriebskraft-Verteilungsvorgang öffentlich bekannt und seine Details werden hier nicht erwähnt, um eine komplizierte Erläuterung zu vermeiden.
  • Das VGRS-Stellglied 400 ist eine Lenkübertragsverhältnis-Variiervorrichtung, die mit einem Gehäuse, einem VGRS-Motor, einem Untersetzungsgetriebemechanismus, einem Verriegelungsmechanismus (keiner dieser ist dargestellt) und dergleichen versehen ist und ist ein Beispiel für die „Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In dem VGRS-Stellglied 400 sind der VGRS-Motor, der Untersetzungsgetriebemechanismus und der Verriegelungsmechanismus in dem Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse ist an dem Ende auf der strömungsabwärtigen Seite einer oberen Lenkwelle 13 befestigt, die mit einem Lenkrad 12 als der Lenkeingabeeinrichtung gekuppelt ist, und das Gehäuse und die obere Lenkwelle 13 können sich im Wesentlichen einheitlich drehen.
  • Der VGRS-Motor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der einen Anker als einen Rotor, einen Ständer als ein stationäres Teil und eine Rotationswelle als die Ausgabewelle für eine Antriebskraft aufweist. Der Ständer ist an der Innenseite des Gehäuses befestigt, und der Anker ist drehbar im Inneren der Gehäuses gehalten. Die Rotationswelle ist koaxial rotierbar an dem Anker befestigt, und ihr Ende auf der strömungsabwärtigen Seite ist mit dem Untersetzungsgetriebemechanismus gekuppelt. Dem Ständer wird von einem nicht dargestellten elektrischen Treiberschaltkreis eine Steuerspannung zugeführt.
  • Der Untersetzungsgetriebemechanismus ist ein Planetengetriebemechanismus mit einer Mehrzahl von Rotationselementen (ein Sonnenrad, ein Träger und ein Hohlrad), welche eine differenzielle Rotation durchführen können. Eines der Mehrzahl von Rotationselementen ist mit der Rotationswelle des VGRS-Motors gekuppelt, und eines der anderen Rotationselemente ist mit dem zuvor genannten Gehäuse gekuppelt. Außerdem ist das verbleibende Rotationselement mit der unteren Lenkwelle 14 gekuppelte.
  • Gemäß dem solch eine Konfiguration aufweisenden Untersetzungsgetriebemechanismus bestimmen die Drehzahl der oberen Lenkwelle 13 gemäß dem Betätigungsbetrag des Lenkrades 12 (d. h. die Drehzahl des Gehäuses) und die Drehzahl des VGRS-Motors (d. h. die Drehzahl der Rotationswelle) einheitlich die Drehzahl der unteren Lenkwelle 14, die mit dem verbleibenden einen Rotationselement gekuppelt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, eine Erhöhungs/Reduzierungs-Steuerung für die Drehzahl der unteren Lenkwelle 14 durchzuführen durch Durchführen einer Erhöhungs/Reduzierungs-Steuerung für die Drehzahl des VGRS-Motors mittels der Differentialwirkung zwischen den Rotationselementen. Mit anderen Worten können die obere Lenkwelle 13 und die untere Lenkwelle 14 durch die Wirkung des VGRS-Motors und des Untersetzungsgetriebemechanismus eine Relativdrehung durchführen. Im Übrigen wird in Bezug auf die Konfiguration von jedem Rotationselement in dem Untersetzungsgetriebemechanismus die Drehzahl des VGRS-Motors in dem Zustand, dass sie reduziert ist, gemäß einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis, welches gemäß einem Übersetzungsverhältnis zwischen den Rotationselementen bestimmt ist, an die untere Lenkwelle 14 übertragen.
  • Wie oben beschrieben, wird in dem Fahrzeug 10, da die obere Lenkwelle 13 und die untere Lenkwelle 14 die Relativdrehung durchführen können, ein Lenkübertragungsverhältnis in einem vorbestimmten Einstellbereich kontinuierlich variabel, wobei das Lenkübertragungsverhältnis ein Verhältnis ist zwischen einem Lenkwinkel δMA als dem Rotationsbetrag der oberen Lenkwelle 13 und einem Reifenlenkwinkel δf der Vorderräder als den gelenkten Rädern, welcher gemäß dem Rotationsbetrag der unteren Lenkwelle 14 (welcher ebenfalls mit dem Übersetzungsverhältnis eines später beschriebenen Zahnstangenmechanismus zusammenhängt) eindeutig bestimmt ist.
  • Im Übrigen ist der Verriegelungsmechanismus ein Kupplungsmechanismus, der mit einem Kupplungselement auf der VGRS-Motorseite und einem Kupplungselement auf der Gehäuseseite versehen ist. In dem Zustand, in dem beide der Kupplungselemente miteinander in Eingriff stehen, stimmt die Drehzahl der oberen Lenkwelle 13 mit der Drehzahl der Rotationswelle des VGRS-Motors überein. Somit stimmt zwangsläufig die Drehzahl der unteren Lenkwelle 14 ebenfalls mit dieser überein. Mit anderen Worten sind die obere Lenkwelle 13 und die untere Lenkwelle 14 direkt verbunden. Die Details des Verriegelungsmechanismus werden hier nicht erwähnt, da er schwach mit der vorliegenden Erfindung korreliert.
  • Im Übrigen ist das VGRS-Stellglied 400 elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und sein Betrieb wird von der ECU 100 gesteuert.
  • In dem Fahrzeug 10 wird die Rotation der unteren Lenkwelle 14 an einen Zahnstangenmechanismus übertragen. Der Zahnstangenmechanismus ist ein Lenkübertragungsmechanismus, der ein nicht dargestelltes Ritzel, das mit dem Ende auf der strömungsabwärtigen Seite der unteren Lenkwelle 14 verbunden ist, und eine Zahnstange 15 aufweist, auf welcher eine Verzahnung, die mit der Verzahnung des Ritzels in Eingriff steht, ausgebildet ist. Die Rotation des Ritzels wird in eine Bewegung in eine Horizontalrichtung in 1 der Zahnstange 15 umgewandelt, womit eine Lenkkraft über eine Spurstange und einen Achsschenkel (deren Bezugsziffern weggelassen sind), die mit beiden Enden der Zahnstange 15 verbunden sind, an jedes gelenkte Rad übertragen wird. Mit anderen Worten ist der Übertragungsmechanismus für die Lenkkraft von dem Lenkrad 12 an jedes Vorderrad ein Beispiel für die „Lenkvorrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Das EPS-Stellglied 500 ist eine Lenkmoment-Unterstützungsvorrichtung, die mit einem EPS-Motor als einem bürstenlosen Gleichstrommotor versehen ist, der aufweist: einen nicht dargestellten Anker als einen Rotor, an dem ein Permanentmagnet angebracht ist, und einen Ständer als einen stationären Teil, welcher den Anker umgibt.
  • Der EPS-Motor kann ein EPS-Drehmoment Teps in die Rotationsrichtung des Ankers erzeugen, welcher rotiert wird durch die Wirkung eines rotierenden Magnetfeldes, das in dem EPS-Motor ausgebildet wird infolge der Elektrisierung des Ständers über eine nicht dargestellte elektrische Treibervorrichtung.
  • Andererseits ist ein nicht gezeigtes Untersetzungsgetriebe an einer Motorwelle als der Rotationswelle des EPS-Motors befestigt, und das Untersetzungsgetriebe ist ebenfalls direkt oder indirekt mit einem Untersetzungsgetriebe gekuppelt, das an der unteren Lenkwelle 14 angeordnet ist. Somit fungiert im Ausführungsbeispiel das von dem EPS-Motor erzeugte EPS-Drehmoment Teps als ein Drehmoment zum Unterstützen der Rotation der unteren Lenkwelle 14. Somit wird, wenn das EPS-Drehmoment Teps in die gleiche Richtung wie jener eines der oberen Lenkwelle 13 über das Lenkrad 12 beaufschlagten Fahrerlenkmoments MT beaufschlagt wird, eine Lenklast des Fahrers um den Betrag des EPS-Drehmoments Teps reduziert.
  • Im Übrigen ist das EPS-Stellglied 500 eine sogenannte elektronisch gesteuerte Hilfskraftlenkvorrichtung zum Unterstützen des Fahrerlenkmoments durch Verwendung des Drehmoments eines Motors, welcher von der ECU 100 elektrisch gesteuert wird und dessen Betrieb von der ECU 100 gesteuert wird. Die Hilfskraftlenkvorrichtung, die für das Fahrzeug 10 vorgesehen ist, kann eine sogenannte hydraulische Hilfskraftlenkvorrichtung sein zum Reduzieren der Lenklast des Fahrers infolge einer über eine hydraulische Antriebsvorrichtung bereitgestellten hydraulischen Antriebskraft.
  • Das Fahrzeug 10 ist mit einem Lenkwinkelsensor 16 und einem Lenkmomentsenor 17 versehen.
  • Der Lenkwinkelsensor 16 ist ein Winkelsensor, der in der Lage ist, den Lenkwinkel δMA zu erfassen, welcher den Rotationsbetrag der oberen Lenkwelle 13 kennzeichnet. Der Lenkwinkelsensor 16 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und der erfasste Lenkwinkel δMA wird mit einem konstanten oder unregelmäßigen Zeitintervall von der ECU 100 bezogen.
  • Der Lenkmomentsensor 17 ist ein Sensor, der in der Lage ist, das über das Lenkrad 12 von einem Fahrer eingegebene Fahrerlenkmoment MT zu erfassen. Dies genauer erläuternd hat die obere Lenkwelle 13 solch eine Struktur, dass sie in einen strömungsaufwärtigen Abschnitt und einen strömungsabwärtigen Abschnitt unterteilt ist und dass die Abschnitte gegenseitig unter Verwendung einer nicht dargestellten Torsionsstange gekuppelt sind. An beiden Enden auf der strömungsaufwärtigen Seite und der strömungsabwärtigen Seite der Torsionsstange sind Ringe zum Erfassen einer Rotationsphasendifferenz befestigt. Die Torsionsstange wird in ihrer Rotationsrichtung gemäß dem über den strömungsaufwärtigen Abschnitt der oberen Lenkwelle 13 übertragenen Lenkmoment (d. h. dem Fahrerlenkmoment MT) verdreht, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 10 das Lenkrad 12 betätigt, und das Lenkmoment kann mit der erzeugten Verdrehung an den strömungsabwärtigen Abschnitt übertragen werden. Daher gibt es bei der Übertragung des Lenkmoments die Rotationsphasendifferenz zwischen den oben beschriebenen Ringen zum Erfassen der Rotationsphasendifferenz. Der Lenkmomentsensor 17 kann die Rotationsphasendifferenz erfassen, die Rotationsphasendifferenz in das Lenkmoment umwandeln und dieses als ein zu dem Fahrerlenkmoment MT korrespondierendes elektrisches Signal ausgeben. Der Lenkmomentsensor 17 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und das erfasste Fahrerlenkmoment MT wird von der ECU 100 mit einem konstanten oder unregelmäßigen Zeitintervall bezogen.
  • Im Übrigen ist das Verfahren zum Erfassen des Lenkmoments nicht auf diese Art von Torsionsstangenverfahren beschränkt, sondern kann andere Verfahren anwenden.
  • Das ECB 600 ist eine elektronisch gesteuerte Bremsvorrichtung als ein anderes Beispiel für die „Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung und ist eingerichtet, eine Bremskraft individuell jedem von den linken, rechten, vorderen und hinteren Rädern des Fahrzeugs 10 zu beaufschlagen. Das ECB 600 ist versehen mit: einem Bremsstellglied 610; und Bremsvorrichtungen 620FL, 620FR, 620RL und 620RR, die zu dem linken Vorderrad FL, dem rechten Vorderrad FR, dem linken Hinterrad RL bzw. dem rechten Hinterrad RR korrespondieren.
  • Das Bremsstellglied 610 ist ein hydraulisches Steuerstellglied, das eingerichtet ist, Hydrauliköl individuell an jede der Bremsvorrichtungen 620FL, 620FR, 620RL und 620RR zu liefern. Das Bremsstellglied 610 ist mit einem Hauptzylinder, einer elektrischen Ölpumpe, einer Mehrzahl von hydraulischen Übertragungspfaden, einem elektromagnetischen Ventil, das in jedem der hydraulischen Übertragungspfade vorgesehen ist, und dergleichen versehen und es kann den Öffnungs/Schließ-Zustand des elektromagnetischen Ventils steuern, wodurch individuell in jeder Bremsvorrichtung der Hydraulikdruck des einem für jede Bremsvorrichtung vorgesehenen Radzylinder zugeführten Hydrauliköls gesteuert wird. Der Hydraulikdruck des Hydrauliköls hat ein Eins-zu-Eins-Verhältnis zu der Druckkraft eines für jede Bremsvorrichtung vorgesehenen Bremsbelages, und die hohen und niedrigen Hydraulikdrucke des Hydrauliköls entsprechen den großen bzw. kleinen Bremskräften jeder Bremsvorrichtung.
  • Das Bremsstellglied 610 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und die jedem Rad von jeder Bremsvorrichtung beaufschlagte Bremskraft wird von der ECU 100 gesteuert.
  • Das Fahrzeug 10 ist mit einer fahrzeuginternen Kamera 18 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 versehen.
  • Die fahrzeuginterne Kamera ist eine Bildgebungsvorrichtung, welche an der Frontnase des Fahrzeugs 10 oder dergleichen angeordnet ist und welche einen vorbestimmten Bereich vor dem Fahrzeug 10 abbilden kann. Die fahrzeuginterne Kamera 18 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und der davorliegende abgebildete Bereich wird als Bilddaten mit einem konstanten oder unregelmäßigen Zeitintervall an die ECU 100 ausgesendet. Die ECU 100 kann die Bilddaten analysieren und diverse für eine später beschriebene LKA-Steuerung notwendige Daten erlangen.
  • Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 ist ein Sensor, der in der Lage ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V als die Geschwindigkeit oder Schnelligkeit des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 19 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V wird von der ECU 100 mit einem konstanten oder unregelmäßigen Zeitintervall bezogen.
  • Die Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 ist eine Vorrichtung, die in der Lage ist, auf der Basis von über eine VICS-Antenne und eine GPS-Antenne, die in dem Fahrzeug 10 vorgesehen sind, erlangten Signalen diverse Navigationsinformationen bereitzustellen, die umfassen: Informationen über die Position des Fahrzeugs 10, Informationen über Straßen in der Nähe des Fahrzeugs 10 (einen Straßentyp, eine Straßenbreite, die Anzahl von Fahrspuren, eine Geschwindigkeitsbeschränkung, eine Straßenform, usw.), Informationen über Verkehrsampeln, Informationen über diverse in der Nähe des Fahrzeugs 10 platzierte Einrichtungen, Informationen über Verkehrsstaus, Umweltinformationen und dergleichen. Die Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und ihr Betriebszustand wird von der ECU 100 gesteuert.
  • Das ARS-Stellglied 800 ist ein Hinterrad-Lenkstellglied als ein anderes Beispiel für die „Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung und ist in der Lage, unabhängig von einer von dem Fahrer über das Lenkrad 12 eingegebenen Lenkeingabe einen Hinterradreifenlenkwinkel δr zu ändern, welcher der Reifenlenkwinkel des linken Hinterrades RL und des rechten Hinterrades RR ist.
  • Das ARS-Stellglied 800 enthält einen ARS-Motor und einen Untersetzungsgetriebemechanismus, und die Treiberschaltung des ARS-Motors ist elektrisch mit der ECU 100 verbunden. Daher kann die ECU 100 mittels Ansteuerns der Treiberschaltung ein ARS-Drehmoment Tars steuern, welches das Ausgabedrehmoment des ARS-Motors ist.
  • Andererseits kann das Untersetzungsgetriebe das Drehmoment des ARS-Motors mit Verlangsamung an eine hintere Lenkstange 20 übertragen.
  • Die hintere Lenkstange 20 ist mit dem linken Hinterrad RL und dem rechten Hinterrad RR über Verbindungselemente 21RL bzw. 21RR verbunden. Wenn die hintere Lenkstange 20 durch das ARS-Drehmoment Tars in die dargestellte eine horizontale Richtung angetrieben wird, wird jedes der Hinterräder in die eine Richtung gesteuert.
  • Im Übrigen kann das ARS-Stellglied 800 mit einem Direktwirkungsmechanismus versehen sein, der in der Lage ist, eine Drehbewegung in eine Hubbewegung umzuwandeln. Wenn diese Art von Direktwirkungsmechanismus vorgesehen ist, kann die hintere Lenkstange 20 den Reifenlenkwinkel der Hinterräder ändern gemäß der Hubbewegung in die Horizontalrichtung dieses Direktwirkungsmechanismus.
  • Übrigens ist die praktische Ausführungsform der Hinterrad-Lenkvorrichtung nicht auf die des dargestellten ARS-Stellgliedes 800 beschränkt, solange sie bewirken kann, dass der Hinterradreifenlenkwinkel δr in einem vorbestimmten Bereich variabel ist.
  • Im Übrigen kann das Fahrzeug 10 in dem Ausführungsbeispiel die Reifenlenkwinkel der vorderen und hinteren Räder aufgrund des VGRS-Stellgliedes 400 und des ARS-Stellgliedes 800 unabhängig von der Lenkeingabe von Seiten des Fahrers steuern. Jedoch ist solch eine Fahrzeugkonfiguration lediglich ein Konfigurationsbeispiel, welches von dem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung angenommen werden kann und welches gezeigt ist als Erleichterungssache, um es einfach zu machen, die später beschriebenen Variationen eines Fahrzeugbewegungsmodells zum Realisieren der Steuerung einer Gierrate γ und eines Lenkreaktionsmoments T zu erläutern. Z. B. kann das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Fahrzeug 10 eine Fahrzeugkonfiguration, in welcher es kein VGRS-Stellglied 400 gibt, d. h. in welcher nur der Hinterradreifenlenkwinkel aktiv steuerbar ist, oder eine Fahrzeugkonfiguration haben, in welcher es kein ARS-Stellglied 800 gibt, d. h. in welcher nur der Vorderradreifenlenkwinkel aktiv steuerbar ist. Ferner ist die Konfiguration, in welcher nur der Reifenlenkwinkel der vorderen oder hinteren Räder aktiv steuerbar ist, überwältigend vorteilhaft in Bezug auf Kosten, Fahrzeuggewicht und Installationsraum, und bevorzugt hat das Fahrzeug in einer praktischen Ausführungsform eine dieser installiert. Wenn der Reifenlenkwinkel der vorderen oder hinteren Räder aktiv steuerbar ist, können in der Praxis die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T, die später beschrieben werden, ohne irgendwelche Probleme realisiert werden.
  • <1-2: Betrieb des Ausführungsbeispiels>
  • <1-2-1: Details einer LKA-Steuerung>
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 2 als der Betrieb des Ausführungsbeispiels eine Erläuterung über die von der ECU 100 durchgeführte LKA-Steuerung gegeben werden. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die LKA-Steuerung zeigt. Im Übrigen ist die LKA(Lane Keeping Assist – Fahrspurhalteunterstützung)-Steuerung eine Steuerung zum Bewirken, dass das Fahrzeug 10 einer Sollfahrstrecke (d. h. einer Fahrspur in dem Ausführungsbeispiel) folgt, und sie ist eine Fahrunterstützungssteuerung, die an dem Fahrzeug 10 durchgeführt wird. Außerdem ist das der Sollfahrstrecken Folgen nämlich ein Beispiel für den „Sollbewegungszustand des Fahrzeugs” in der vorliegenden Erfindung.
  • In 2 liest die ECU 100 diverse Signale, die Betriebssignale von diversen für das Fahrzeug 10 vorgesehenen Schaltern usw. umfassen, diverse Flags, mit den zuvor genannten diversen Sensoren zusammenhängende Sensorsignale und dergleichen (Schritt S101) und entscheidet, ob eine LKA-Betriebsart als Ergebnis solch einer Betätigung, dass eine im Inneren des Fahrzeugs 10 im Voraus angeordnete Betätigungstaste zum Ausüben der LKA-Betriebsart von dem Fahrer betätigt ist oder ähnliche Maßnahmen, ausgewählt ist oder nicht (Schritt S102). Wenn die LKA-Betriebsart nicht ausgewählt ist (der Schritt S102: NEIN), führt die ECU 100 den Prozess zu Schritt S101 zurück.
  • Wenn die LKA-Betriebsart ausgewählt ist (der Schritt S102: JA), entscheidet die ECU 100 auf Basis der von der fahrzeuginternen Kamera 18 ausgesendeten Bilddaten ob eine weiße Linie (nicht notwendigerweise weiß) zum Definieren der Sollfahrstrecke der LKA erfasst ist oder nicht (Schritt S103).
  • Wenn die weiße Linie nicht erfasst ist (der Schritt S103: NEIN), kann keine virtuelle Sollfahrstrecke gesetzt werden, und daher führt die ECU 100 den Prozess zu Schritt S101 zurück. Wenn andererseits die weiße Linie erfasst wird (der Schritt S103: JA), berechnet die ECU 100 diverse Straßenoberflächeninformationen, die erforderlich sind, wenn das Fahrzeug 10 dazu gebracht wird, der Sollfahrstrecke zu folgen (Schritt S104).
  • In Schritt S104 werden auf Basis eines bekannten Verfahrens eine Querabweichung Y, welche eine Abweichung der weißen Linie und des Fahrzeugs 10 in Querrichtung ist, und eine Gierwinkelabweichung φ zwischen der weißen Linie und dem Fahrzeug 10 berechnet.
  • Wenn die diversen Straßenoberflächeninformationen berechnet sind, berechnet die ECU 100 eine Sollgierrate γtg als den Sollwert für eine Fahrzeugzustandsgröße, der erforderlich ist, um zu bewirken, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrstrecke folgt (Schritt S105). Schritt S105 ist ein Beispiel für den Betrieb der „Vorgabeeinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung (insbesondere entsprechend Anspruch 6 in dieser Anmeldung, der angibt, dass eine Gierrate als die Zustandsgröße verwendet wird). Die Sollgierrate γtg wird in einer Form abgebildet, die zu der oben beschriebenen Querabweichung Y und Gierwinkelabweichung φ korrespondiert und wird in einer geeigneten Speichereinrichtung, wie beispielsweise einem ROM, im Voraus gespeichert. Die ECU 100 wählt wie erforderlich einen relevanten Wert gemäß den in Schritt S104 berechneten diversen Straßenoberflächeninformationen aus und setzt dadurch die Sollgierrate γtg. Bezüglich der Ausführungsform des Setzens der Sollgierrate γtg können diverse Ausführungsformen angewendet werden, unabhängig davon, ob sie öffentlich bekannt oder unbekannt sind.
  • Wenn die Sollgierrate γtg gesetzt ist, setzt die ECU 100 ein Solllenkreaktionsmoment Ttg (Schritt S106). Das Solllenkreaktionsmoment Ttg ist ein Moment, das an der Lenkvorrichtung von den Vorderrädern als den gelenkten Rädern aus wirkt beim Bewirken, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrstrecke folgt, und ist ein Beispiel für das „Lenkreaktionsmoment” gemäß der vorliegenden Erfindung. Beim Ausführungsbeispiel ist im Übrigen das Solllenkreaktionsmoment Ttg im Ausführungsbeispiel null (d. h. entsprechend Anspruch 5 in dieser Anmeldung, der angibt, dass das Solllenkreaktionsmoment kleiner als ein oder gleich zu einem Standardwert ist). Die Tatsache, dass das Sollreaktionsmoment Ttg null ist, bedeutet, dass es nicht notwendig ist, dem Lenkrad 12 ein Lenkbeibehaltungsmoment einzugeben, wenn das Fahrzeug 10 der Sollfahrstrecke folgt, und dass ein freihändiges Fahren möglich ist.
  • Dann bestimmt die ECU 100 eine Fahrerabsicht (Schritt S107).
  • Hier in dem Ausführungsbeispiel meint die „Fahrerabsicht” eine Fahrerabsicht bezüglich der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs. Die ECU 100 bezieht die Sensorausgaben eines Beschleunigungseinrichtung-Öffnungssensors und eines Bremspedalsensors, welche in 1 nicht dargestellt sind, und entscheidet, ob jeder von deren Werten größer als ein oder gleich zu einem jeweiligen von festgelegten Standardwerten ist.
  • Wenn ein von dem Beschleunigungseinrichtung-Öffnungssensor erfasster Beschleunigungseinrichtung-Öffnungsgrad Ta größer als der oder gleich zu dem Standardwert ist, entscheidet die ECU 100, dass der Fahrer die Absicht hat zu beschleunigen. Wenn ein von dem Bremspedalsensor erfasstes Bremspedal-Niederdrückausmaß Tb größer als der oder gleich zu dem Standardwert ist, entscheidet die ECU 100, dass der Fahrer die Absicht hat zu verzögern. Außerdem entscheidet die ECU 100, wenn irgendeiner dieser kleiner als der Standardwert ist, dass der Fahrer weder die Absicht hat zu beschleunigen noch die Absicht hat zu verzögern.
  • Das Entscheidungsergebnis für die Fahrerabsicht wird temporär in einem flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem RAM, gespeichert. Im Übrigen ist der Schritt S107 ein Beispiel für den Betrieb der „Fahrerabsicht-Spezifizierungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Dann erfasst die ECU 100 den Abnutzungszustand von jedem von den vorderen und hinteren Rädern (Schritt S108).
  • Hier meint der „Abnutzungszustand von jedem von den vorderen und hinteren Rädern” im Ausführungsbeispiel den Abnutzungszustand des Bremsbelages von jeder der zu einem jeweiligen der Räder korrespondierenden Bremsvorrichtungen. Bezüglich des Abnutzungszustandes des Bremsbelages kann dann, wenn z. B. jedes Rad mit einem Sensor versehen ist, der in der Lage ist, den Grad des Abnutzungszustandes zu erfassen, dieser unter Bezugnahme auf die Sensorausgabe jedes Sensors erkannt werden. Alternativ kann ein Integrationswert für die jedem Rad beaufschlagte Bremskraft als eine Vergangenheitsfahrhistorie gespeichert werden, und der Abnutzungszustand kann auf Basis des gespeicherten Integrationswertes für die Bremskraft geschätzt werden. Das Erfassungsergebnis für den Abnutzungszustand wird temporär in dem flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem RAM, gespeichert.
  • Ferner erfasst die ECU 100 den Straßenoberflächenzustand der Fahrstrecke des Fahrzeugs 10 (Schritt S109).
  • Hier im Ausführungsbeispiel meint der „Straßenoberflächenzustand der Fahrstrecke” die Neigung oder Schrägstellung der Fahrstrecke. Die Neigung der Fahrstrecke kann über die Fahrzeugnavigationsvorrichtung 700 erlangt werden. Im Übrigen kann die Neigung der Fahrstrecke bevorzugt gemessen werden durch Bereitstellen einer Erfassungseinrichtung, wie beispielsweise eines Neigungssenors. Das Erfassungsergebnis für den Straßenoberflächenzustand wird temporär in dem flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem RAM, gespeichert.
  • In Schritt S105 bis Schritt S109 bestimmt, wenn die für die Berechnung des Sollreifenlenkwinkels und der Soll-Brems/Antriebs-Kraft erforderlichen Elemente erlangt sind, die ECU 100 den Sollreifenlenkwinkel und die Soll-Brems/Antriebs-Kraft so, dass sie der Reifenlenkwinkel bzw. die Brems/Antriebs-Kraft sind, die erforderlich sind, um der Sollfahrstrecke zu folgen (Schritt S110). Im Übrigen ist der Schritt S110 ein Beispiel für den Betrieb der „Bestimmungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Übrigens wird das detaillierte Verfahren zum Bestimmen des Sollreifenlenkwinkels und der Soll-Brems/Antriebs-Kraft später beschrieben werden, aber die ECU 100 bestimmt den Sollwert für den Reifenlenkwinkel der vorderen oder hinteren Räder und die Sollwerte für die Brems/Antriebs-Kräfte der vorderen oder hinteren Räder zum Setzen der Gierrate γ und des Lenkreaktionsmomentes T, sodass sie die Sollgierrate γtg bzw. das Solllenkreaktionsmoment Ttg sind, auf Basis des Fahrzeugbewegungsmodells, das festgelegt wurde, um ein relatives Verhältnis zu definieren zwischen: der Gierrate γ und dem Lenkreaktionsmoment T; und dem Reifenlenkwinkel der vorderen oder hinteren Räder und der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der vorderen oder hinteren Räder. Mit anderen Worten sind einer von dem Vorderradreifenlenkwinkel δf und dem Hinterradreifenlenkwinkel δr und eine von der Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff und der Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr ein Beispiel für die „zustandsgesteuerten Variablen” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wenn der Sollreifenlenkwinkel und die Soll-Brems/Antriebs-Kraft erlangt sind, entscheidet die ECU 100, ob es eine Übersteuerungsbetätigung durch den Fahrer gibt oder nicht (Schritt S111). Die Übersteuerungsbetätigung ist eine durch den Fahrer mit seiner eigenen Absicht durchgeführte Lenkbetätigung, d. h. eine der in Bezug auf eine Fahrzeugfahrsteuerung am meisten zu priorisierenden Lenkeingaben. Die ECU 100 bezieht die Sensorausgaben des Lenkwinkelsensors 16 und des Lenkmomentsensors 17, wenn sie entscheidet, ob es die Übersteuerungsbetätigung gibt oder nicht, und entscheidet, dass die Übersteuerungsbetätigung stattfindet, wenn der Lenkwinkel δMA größer als ein oder gleich zu einem Standardwert δMAth ist oder wenn das Fahrerlenkmoment MT größer als ein oder gleich zu einem Standardwert MTth ist.
  • Im Übrigen ist die Operation in Schritt S111 ein Beispiel für den Betrieb der „Erfassungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wenn entschieden wird, dass die Übersteuerungsbetätigung stattfindet (der Schritt S111: JA), beendet die ECU 100 die LKA-Betriebsart (Schritt S112). Wenn die LKA-Betriebsart beendet ist, wird der Prozess zu Schritt S101 zurückgeführt und eine Reihe der Prozessoperationen wird wiederholt. Im Übrigen entspricht die Operation in Schritt S112 Anspruch 3 in dieser Anmeldung, der angibt, dass „die automatische Lenksteuerung beendet wird, wenn die Lenkeingabe erfasst wird”.
  • Wenn andererseits die Übersteuerungsbetätigung nicht stattfindet (der Schritt S111: NEIN), steuert die ECU 100 zumindest einen von dem VGRS-Stellglied 400 oder dem ARS-Stellglied 800 und der Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung 300 und dem ECB 600, sodass der Sollreifenlenkwinkel und die Soll-Brems/Antriebs-Kraft, die in Schritt S110 berechnet wurden, erreicht werden. Im Übrigen variiert, ob die Soll-Brems/Antriebs-Kraft durch die Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung 300 oder durch das ECB 600 oder durch beide dieser realisiert wird, in Abhängigkeit von dem Ergebnis jeder Entscheidung oder Erfassung in den Schritten S107, S108 und S109 (entsprechend Anspruch 8 und Anspruch 10 in dieser Anmeldung).
  • Wenn die Brems/Antriebs-Kraft gesteuert wird, wird der Prozess zu Schritt S103 zurückgeführt und wird eine Reihe der Prozessoperationen in der LKA-Betriebsart wiederholt. Die LKA-Steuerung wird wie oben beschrieben durchgeführt.
  • <1-2-2: Giermomenterzeugung infolge einer Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz>
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 3 ein Verhältnis zwischen der an dem Rad wirkenden Brems/Antriebs-Kraft und dem Giermoment erläutert werden. 3 ist eine Draufsicht, die das linke Vorderrad FL in einem Fall zeigt, in dem eine Antriebskraft wirkt. Im Übrigen werden in 3 Abschnitte, die jene von 1 überlappen, die gleichen Bezugsziffern tragen und wird deren Erläuterung wie erforderlich weggelassen werden.
  • In 3 bewirkt an einem Aufstandspunkt C des linken Vorderrades FL eine Antriebskraft Fd. Andererseits wird, wenn ein virtueller Aufstandspunkt KP einer Achsschenkelbolzenachse (welche eine virtuelle Lenkachse ist, die ein oberes Stangengelenk und ein unteres Stangengelenk verbindet) von einer durch den Aufstandspunkt C hindurch verlaufenden Achse abweicht, wie dargestellt (das Gleiche sollte für die meisten Fahrzeuge gelten), an dem linken Vorderrad FL Giermoment erzeugt in Abhängigkeit von einem Lenkrollradius k, welcher eine Distanz zwischen der Achse und dem virtuellen Aufstandspunkt KP ist. Hier ist, wie es aus dem dargestellten Positionsverhältnis klar ist, die Erzeugungsrichtung des Giermoments in diesem Fall eine Rechtsdrehrichtung.
  • Hier wird, wenn es keine Antriebskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern gibt, an dem rechten Vorderrad FR in eine Linksdrehrichtung ein Giermoment erzeugt, das die gleiche Größe wie jene des an dem linken Vorderrad FL generierten Giermoments hat. Daher ist die Fahrzeugbewegung eine Geradeausbewegung, wenn es keine Antriebskraftdifferenz gibt.
  • Wenn es jedoch eine Antriebskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern gibt, wird das an den Rädern auf der Seite mit einer größeren Antriebskraft erzeugte Giermoment größer. Somit wird in dem Fahrzeug 10 das Giermoment zum Drehen zu der Seite des Rades mit einer kleineren Antriebskraft hin erzeugt. Daher wird, wenn die Antriebskraft des linken Vorderrades so gesetzt wird, dass sie größer als jene des rechten Vorderrades ist, das Giermoment in die Rechtsdrehrichtung erzeugt und wird, wenn die Antriebskraft des rechten Vorderrades so gesetzt wird, dass sie größer als jene des linken Vorderrades ist, das Giermoment in die Linksdrehrichtung erzeugt.
  • Im Übrigen wird in dem linken Vorderrad FL, wenn die Antriebskraft an dem linken Vorderrad FL wirkt, eine Reifenquerkraft Yf in die Linksrichtung an einem Kraftbeaufschlagungspunkt an der Rückseite des Reifenaufstandspunkts erzeugt. Eine Distanz t zwischen diesem Kraftbeaufschlagungspunkt und dem virtuellen Aufstandspunkt KP stellt die Summe einer Nachlaufstrecke, welche eine Axialrichtungsdistanz zwischen dem virtuellen Aufstandspunkt KP und dem Reifenaufstandspunkt C ist, und eines Reifennachlaufs dar, welcher eine Distanz zwischen dem Reifenaufstandspunkt C und der Querkraft Yf ist.
  • Das wie oben beschriebene Giermoment kann in gleicher Weise erzeugt werden, sogar wenn anstatt der Antriebskraft eine Bremskraft wirkt. Die Bremskraft ist eine negative Antriebskraft, und wenn es eine Bremskraftdifferenz zwischen den linken und rechten Rädern gibt, wird das Giermoment zu der Seite des Rades mit einer größeren Bremskraft hin generiert. In jedem Fall ist es durch Bereitstellen der Brems/Antriebs-Kraft-Differenz für die linken und rechten Räder möglich, ein Drehverhalten für das Fahrzeug 10 bereitzustellen. In Schritt S110 in der LKA-Steuerung werden die Werte für die zustandsgesteuerten Variablen zum Setzen der Gierrate γ und des Lenkreaktionsmoments T, sodass sie die Sollgierrate γtg bzw. das Solllenkreaktionsmoment Ttg sind, durch das Fahrzeugbewegungsmodell erzielt, in welchem der Vorderradreifenlenkwinkel δf oder der Hinterradreifenlenkwinkel δr und die Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff oder die Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr die zustandsgesteuerten Variablen sind und welches auf Basis einer solch ein Prinzip umfassenden bekannten Fahrzeugbewegungsgleichung gebildet wird. Am Ende werden der Reifenlenkwinkel (im Übrigen ist bezüglich des Reifenlenkwinkels, da der Reifenlenkwinkel selbst die zustandsgesteuerte Variable ist, ein aus dem Bewegungsmodell berechneter Wert der Sollreifenlenkwinkel) und die Brems/Antriebs-Kraft berechnet.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 4 ein Verhältnis zwischen den Brems/Antriebs-Kräften der linken und rechten Räder und dem Beschleunigungs/Verzögerungs-Zustand des Fahrzeugs 10 erläutert werden. 4 sind schematische Ansichten, die die Zustände des Wirkens von Kraft an den Vorderrädern zeigen, denen die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz gegeben wird. Im Übrigen werden in 4 Abschnitte, die jene von 1 überlappen, die gleichen Bezugsziffern tragen, und deren Erläuterung wird wie erforderlich weggelassen werden.
  • In 4 zeigt 4(a) einen Fall, in dem das Fahrzeug 10 sich in einem Stabilfahrzustand (d. h. einem Zustand, in welchem eine an den Vorderrädern wirkende Vorder/Hinter-Kraft Ffx (Ffx = Ffl + Ffr) null ist) befindet, zeigt 4(b) einen Fall, in dem das Fahrzeug 10 sich in einem Beschleunigungszustand (d. h. einem Zustand, in welchem Ffx > 0) befindet, und zeigt 4(c) einen Fall, in dem sich das Fahrzeug 10 in einem Verzögerungszustand (d. h. einem Zustand in welchem Ffx < 0) befindet.
  • In 4(a) ist angenommen, dass die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zum Realisieren eines gewünschten Fahrzeugverhaltens Ff0 ist. In diesem Fall ist, wenn eine linke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl so gesetzt ist, dass sie Ffl = Ff0/2 ist, und eine rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr so gesetzt ist, dass sie Ffr = –Ff0/2 ist, die an den Vorderrädern wirkende Vorder/Hinter-Kraft Ffx null. Daher ist es möglich, den Stabilfahrzustand aufrecht zu erhalten, während eine gewünschte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz beaufschlagt wird.
  • In 4(b) ist angenommen, dass eine Antriebskraft Ffl0 an dem linken Vorderrad FL wirkt, dass eine Antriebskraft Ffr0 an dem rechten Vorderrad FR wirkt und dass die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zum Realisieren eines gewünschten Fahrzeugverhaltens Ff0 ist.
  • In diesem Fall ist, wenn die lvinke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl so gesetzt ist, dass sie Ffl = Ffl0 + Ff0/2 ist, und die rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr so gesetzt ist, dass sie Ffr = Ffr0 – Ff0/2 ist, die Vorder/Hinter-Kraft Ffx, die an den Vorderrädern wirkt, Ffl0 + Ffr0. Daher ist es möglich den Beschleunigungszustand aufrecht zu erhalten, während eine gewünschte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz beaufschlagt wird.
  • In 4(c) ist angenommen, dass eine Bremskraft –Ffl0 an dem linken Vorderrad FL wirkt, dass eine Bremskraft –Ffr0 an dem rechten Vorderrad FR wirkt und dass die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zum Realisieren eines gewünschten Fahrzeugverhaltens Ff0 ist.
  • In diesem Fall ist, wenn die linke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl so gesetzt ist, dass sie Ffl = –Ffl0 + Ff0/2 ist, und die rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr so gesetzt ist, dass sie Ffr = –Ffr0 – Ff0/2 ist, die Vorder/Hinter-Kraft Ffx, die an den Vorderrädern wirkt, –(Ffl0 + Ffr0). Daher ist es möglich, den Verzögerungszustand aufrecht zu erhalten, während eine gewünschte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz beaufschlagt wird.
  • <1-2-3: Verfahren zum Bestimmen eines Sollreifenlenkwinkels und einer Soll-Brems/Antriebs-Kraft auf Basis eines Fahrzeugbewegungsmodells>
  • Als Nächstes wird eine Erläuterung für die Operation in Schritt S110 in der LKA-Steuerung gegeben werden, d. h. die Bestimmung des Sollreifenlenkwinkels und der Soll-Brems/Antriebs-Kraft auf Basis des Fahrzeugbewegungsmodells.
  • Im Übrigen kann es in dem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit davon, ob der Vorderradreifenlenkwinkel δf oder der Hinterradreifenlenkwinkel δr als der Reifenlenkwinkel verwendet wird oder ob die Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff oder die Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr als die Brems/Antriebs-Kraft-Differenz verwendet wird, vier Muster von Fahrzeugbewegungsmodellen geben, welche die folgenden Muster A bis Muster D sind.
  • <Muster A: Fall, in dem der Vorderradreifenlenkwinkel δf und die Vorderrad-Brems/Antriebskraft-Differenz Ff zustandsgesteuerte Variablen sind>
  • Zuerst wird eine Erläuterung gegeben werden für ein Muster A, in welchem der Vorderradreifenlenkwinkel δf und die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff als die zustandsgesteuerten Variablen verwendet werden, welche steuerbare Parameter in dem Fahrzeugbewegungsmodell sind.
  • Das Fahrzeugbewegungsmodell im Muster A wird letztlich ausgedrückt als eine Gleichung (4) mittels Auflösens von als die folgenden Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückten Fahrzeugbewegungsgleichungen für die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T. Im Übrigen wird die Bedeutung von jeder Bezugsziffer in den folgenden Gleichungen im Voraus ergänzt.
    • s
    Laplace-Operator
    δf
    Vorderrad-Lenkwinkel
    δr
    Hinterrad-Lenkwinkel
    β
    Fahrzeugkarossiere-Driftwinkel
    γ
    Gierrate
    T
    Lenkreaktionsmoment (im Ausführungsbeispiel Drehmoment um die Achsschenkelbolzenachse herum)
    St
    Stabilitätsfaktor (später beschrieben)
    Mf
    Vorderachsmasse
    Mr
    Hinterachsmasse
    M
    Fahrzeugmasse (M = Mf + Mr)
    I
    Trägheitsgiermoment
    L
    Radstand
    Lf
    Vorder-Hinter-Richtungs-Distanz vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zur Vorderachse
    Lr
    Vorder-Hinter-Richtungs-Distanz vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zur Hinterachse
    Kf
    Vorderrad-Kurvensteifigkeit
    Kr
    Hinterrad-Kurvensteifigkeit
    Tf
    Vorderachsspurweite
    Tr
    Hinterachsspurweite
    t
    Vorder-Hinter-Richtungs-Nachlaufbetrag
    k
    Lenkrollradius
    Yf
    Vorderrad-Querkraft
    Yr
    Hinterrad-Querkraft
    Ffl
    linke Vorderrad-Antriebskraft
    Ffr
    rechte Vorderrad-Antriebskraft
    Frl
    linke Hinterrad-Antriebskraft
    Frr
    rechte Hinterrad-Antriebskraft
    Ff
    Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz
    Fr
    Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz
    Figure 00420001
    Figure 00430001
  • Hier ist A–1 die inverse Matrix einer Matrix A, und die Matrix A wird als die folgende Gleichung (5) ausgedrückt.
  • Figure 00430002
  • In Gleichung (5) ist St ein Stabilitätsfaktor, und dieser ist durch die folgende Gleichung (6) definiert.
  • Figure 00430003
  • Ferner sind in Gleichung (5) A11, A12, A21 und A22 Matrixkoeffizienten und diese sind als die folgenden jeweiligen Gleichungen (7) bis (10) ausgedrückt.
  • Figure 00430004
  • Die Gleichung (4) gibt an, dass es möglich ist, eine Bewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden durchzuführen, bei denen die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T unabhängig gesteuert werden mittels des Vorderradreifenlenkwinkels δf bzw. der Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff als den zustandsgesteuerten Variablen.
  • Mit anderen Worten berechnet die ECU 100 in Schritt S110 in der LKA-Steuerung den Vorderradreifenlenkwinkel δf und die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff zum Erzielen der Sollgierrate γtg und des Solllenkreaktionsmoments Ttg unter Bezugnahme auf das durch die Gleichung (4) repräsentierte Fahrzeugbewegungsmodell. Der erlangte Vorderradreifenlenkwinkel δf wird in Schritt S113 als ein Sollvorderradreifenlenkwinkel δftg, welcher der Sollwert für den Vorderradreifenlenkwinkel ohne Änderung ist, für die Reifenlenkwinkelsteuerung unter Verwendung des VGRS-Stellgliedes 400 verwendet.
  • Andererseits werden die linke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl und die rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr so bestimmt, dass sie die erlangte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff erfüllen. Hier sind die linke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl und die rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr, welche die erlangte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff erfüllen, nicht einzigartig oder nicht eindeutig. Jedoch ist es, solange sie die Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff erfüllen, möglich, die gewünschte Gierrate γ (γ = γtg) zu realisieren, während das Lenkreaktionsmoment T so abgeschwächt wird, dass es das Solllenkreaktionsmoment Ttg (Ttg = 0) ist.
  • Jedoch ist im Ausführungsbeispiel eine bestimmte Regel bereitgestellt, wenn die Brems/Antriebs-Kraft letztendlich aus der auf Basis des Fahrzeugbewegungsmodells erlangten Brems/Antriebs-Kraft-Differenz hergeleitet wird, einschließlich jedes später beschriebenen Musters. Diese Regel wird später beschrieben werden.
  • Hier ist die Gleichung (4) das Fahrzeugbewegungsmodell, in welchem das Frequenzverhalten des Fahrzeugs 10 nicht berücksichtigt ist, und nimmt einen Fall an, in dem das Verhalten des Fahrzeugs 10 stabil ist oder sich konstant ändert. Daher sind für eine Übergangsbewegung oder dergleichen, in welcher das Ausmaß der Beschleunigung/Verzögerung groß ist, die Genauigkeiten des erlangten Vorderradreifenlenkwinkels δf und der erlangten Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff reduziert.
  • In Anbetracht solch eines Falles ist im Ausführungsbeispiel im Voraus ein Fahrzeugbewegungsmodell für ein Übergangsansprechen bereitgestellt, das ein das Frequenzverhalten berücksichtigendes Zeitkonstantenelement enthält. In dem Fahrzeugbewegungsmodell für das Übergangsansprechen wird die Matrix A in der Gleichung (4) als die folgende Gleichung (11) ausgedrückt.
  • Figure 00450001
  • Hier ist det(x) als die folgende Gleichung (12) ausgedrückt. det(x) = X1 + X2 + X3 (12)
  • In Gleichung (12) sind der erste Term X1 auf der rechten Seite, der zweite Term X2 auf der rechten Seite und der dritte Term X3 auf der rechten Seite als die folgenden Gleichungen (13) bis (15) ausgedrückt. X1 = MIVs2 (13) X2 = 2{I(Kf + Kr) + M(Lf 2Kf + Lr 2Kr)}S (14) X3 = 4 / VL2KfKr – 2MV(LfKf – LrKr) (15)
  • Ferner sind die Matrixkoeffizienten B11, B12, B21 und B22 in Gleichung (11) als die folgenden jeweiligen Gleichungen (16) bis (19) ausgedrückt.
  • Figure 00460001
  • Wie oben beschrieben, umfasst gemäß dem Fahrzeugbewegungsmodell für das Übergangsansprechen wie erforderlich die Matrix zum Definieren des relativen Verhältnisses zwischen: der Fahrzeugzustandsgröße (γ) und dem Lenkreaktionsmoment T; und den zustandsgesteuerten Variablen einen Frequenzverhaltenterm (Zeitkonstantenterm) mit dem Laplace-Operator. Somit ist es, sogar für die Fahrzeugbewegung in einem Übergangsbereich, in welchem eine Änderung in der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht ignoriert werden kann, möglich, die bevorzugte Fahrzeugbewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden durchzuführen, bei welcher die Fahrzeugzustandsgröße und das Lenkreaktionsmoment T so gehalten werden, dass sie gewünschte Werte haben.
  • <Muster B: Fall, in dem der Vorderradreifenlenkwinkel δf und die Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr zustandsgesteuerte Variablen sind>
  • Das Fahrzeugbewegungsmodell in Muster B wird schließlich als eine Gleichung (22) ausgedrückt durch Auflösen von als die zuvor genannte Gleichung (1) und die folgenden Gleichungen (20) und (21) ausgedrückten Fahrzeugbewegungsgleichungen für die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T.
  • Figure 00460002
  • Figure 00470001
  • Hier ist C–1 die inverse Matrix einer Matrix C, und die Matrix C wird als die folgende Gleichung (23) ausgedrückt.
  • Figure 00470002
  • Ferner sind in Gleichung (23) C11, C12, C21, C22 Matrixkoeffizienten, und diese sind als die folgenden jeweiligen Gleichungen (24) bis (27) ausgedrückt.
  • Figure 00470003
  • Die Gleichung (22) gibt an, dass es möglich ist, eine Bewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden durchzuführen, wobei die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T unabhängig gesteuert werden mittels des Vorderradreifenlenkwinkels δf bzw. der Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr als den zustandsgesteuerten Variablen.
  • Mit anderen Worten berechnet die ECU 100 in Schritt S110 in der LKA-Steuerung den Vorderradreifenlenkwinkel δf und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr zum Erzielen der Sollgierrate γtg und des Solllenkreaktionsmomentes Ttg unter Bezugnahme auf das durch die Gleichung (22) repräsentierte Fahrzeugbewegungsmodell. Der erlangte Vorderradreifenlenkwinkel δf wird in Schritt S113 als der Sollvorderradreifenlenkwinkel δftg, welcher der Sollwert für den Vorderradreifenlenkwinkel ohne Änderung ist, für die Reifenlenkwinkelsteuerung unter Verwendung des VGRS-Stellgliedes 400 verwendet.
  • Andererseits werden die linke Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frl und die rechte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft. Frr so bestimmt, dass sie die erlangte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr erfüllen. Hier sind die linke Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frl und die rechte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frr, welche die erlangte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr erfüllen, nicht einzigartig oder nicht eindeutig. Jedoch ist es, solange sie die Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr erfüllen, möglich, die gewünschte Gierrate γ (γ = γtg) zu realisieren, während das Lenkreaktionsmoment so abgeschwächt wird, dass es das Solllenkreaktionsmoment Ttg (Ttg = 0) ist.
  • <Muster C: Fall, in dem der Hinterradreifenlenkwinkel δr und die Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff zustandsgesteuerte Variablen sind>
  • Das Fahrzeugbewegungsmodell in Muster C wird schließlich als eine Gleichung (29) ausgedrückt durch Auflösen von als die zuvor genannten Gleichungen (1) und (3) und die folgende Gleichung (28) ausgedrückten Fahrzeugbewegungsgleichungen für die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T.
  • Figure 00480001
  • Hier ist D–1 die inverse Matrix einer Matrix D, und die Matrix D wird als die folgende Gleichung (30) ausgedrückt.
  • Figure 00490001
  • Ferner sind in Gleichung (29) D11, D12, D21 und D22 Matrixkoeffizienten, und diese sind als die folgenden jeweiligen Gleichungen (31) bis (34) ausgedrückt.
  • Figure 00490002
  • Die Gleichung (29) gibt an, dass es möglich ist eine Bewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden durchzuführen, wobei die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T unabhängig gesteuert werden mittels des Hinterradreifenlenkwinkels δr bzw. der Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff als den zustandsgesteuerten Variablen.
  • Mit anderen Worten berechnet die ECU 100 in Schritt S110 in der LKA-Steuerung den Hinterradreifenlenkwinkel δr und die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff zum Erzielen der Sollgierrate γtg und des Solllenkreaktionsmoments Ttg unter Bezugnahme auf das durch die Gleichung (29) repräsentierte Fahrzeugbewegungsmodell. Der erlangte Hinterradreifenlenkwinkel δr wird in Schritt S113 als ein Sollhinterradreifenlenkwinkel δrtg, welcher der Sollwert für den Hinterradreifenlenkwinkel ohne Änderung ist, für die Reifenlenkwinkelsteuerung unter Verwendung des ARS-Stellgliedes 800 verwendet.
  • Andererseits werden die linke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl und die rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr so bestimmt, dass sie die erlangte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff erfüllen. Hier sind die linke Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffl und die rechte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Ffr, welche die erlangte Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff erfüllen, nicht einzigartig oder nicht eindeutig. Jedoch ist es, solange sie die Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff erfüllen, möglich, die gewünschte Gierrate γ (γ = γtg) zu realisieren, während das Lenkreaktionsmoment T so abgeschwächt wird, dass es das Solllenkreaktionsmoment Ttg (Ttg = 0) ist.
  • <Muster D: Fall, in dem der Hinterradreifenlenkwinkel δr und die Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr zustandsgesteuerte Variablen sind>
  • Das Fahrzeugbewegungsmodell in Muster D wird schließlich ausgedrückt als eine Gleichung (36) durch Auflösen von als die zuvor genannten Gleichungen (1) und (21) und die folgende Gleichung (35) ausgedrückten Fahrzeugbewegungsgleichungen für die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T.
  • Figure 00500001
  • Hier ist E–1 die inverse Matrix einer Matrix E, und die Matrix E wird als die folgende Gleichung (37) ausgedrückt.
  • Figure 00500002
  • Ferner sind in Gleichung (37) E11, E12, E21 und E22 Matrixkoeffizienten und diese sind als die folgenden jeweiligen Gleichungen (38) bis (41) ausgedrückt.
  • Figure 00510001
  • Die Gleichung (36) gibt an, dass es möglich ist, eine Bewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden durchzuführen, wobei die Gierrate γ und das Lenkreaktionsmoment T unabhängig gesteuert werden mittels des Hinterrad reifenlenkwinkels δr bzw. der Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr als den zustandsgesteuerten Variablen.
  • Mit anderen Worten berechnet die ECU 100 in Schritt S110 in der LKA-Steuerung den Hinterradreifenlenkwinkel δr und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr zum Erzielen der Sollgierrate γtg und des Solllenkreaktionsmomentes Ttg unter Bezugnahme auf das durch die Gleichung (36) repräsentierte Fahrzeugbewegungsmodell. Der erlangte Hinterradreifenlenkwinkel δr wird in Schritt S113 als der Sollhinterradreifenlenkwinkel δrtg, welcher der Sollwert für den Hinterradreifenlenkwinkel ohne Änderung ist, für die Reifenlenkwinkelsteuerung unter Verwendung des ARS-Stellgliedes 800 verwendet.
  • Andererseits werden die linke Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frl und die rechte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frr so bestimmt, dass sie die erlangte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr erfüllen. Hier sind die linke Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frl und die rechte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frr, welche die erlangte Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr erfüllen, nicht einzigartig oder nicht eindeutig. Jedoch ist es, solange sie die Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr erfüllen, möglich, die gewünschte Gierrate γ (γ = γtg) zu realisieren, während das Lenkreaktionsmoment T so abgeschwächt wird, dass es das Solllenkreaktionsmoment Ttg (Ttg = 0) ist.
  • Wie oben beschrieben, ist der Wert der Brems/Antriebs-Kraft zum Wirken an jedem Rad zum Realisieren der Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff oder der Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr, die auf Basis des Fahrzeugbewegungsmodells in jedem oben beschriebenen Muster berechnet wurde, nicht einzigartig oder nicht eindeutig. Dies ist so, da die Brems/Antriebs-Kraft-Differenz durch die Antriebskraft oder durch die Bremskraft oder durch sowohl die Antriebskraft als auch die Bremskraft bereitgestellt werden kann.
  • Daher wendet die ECU 100 die folgenden Regeln (a) bis (d) beim Bestimmen der Soll-Brems/Antriebs-Kraft für jedes Rad, welche die berechnete Brems/Antriebs-Kraft-Differenz erfüllt, an:
    • (a) der Antriebskraft wird Vorrang gegenüber der Bremskraft gegeben;
    • (b) der Summenwert der Brems/Antriebs-Kräfte stimmt mit der Fahrerabsicht überein;
    • (c) die Antriebskraft wird beaufschlagt, wenn die Bremsvorrichtung verschlissen ist; und
    • (d) der Summenwert der Brems/Antriebs-Kräfte stimmt mit der Neigung der Straßenoberfläche überein.
  • Die Regel (a) ist eine Prioritätsmaßnahme, um die Abnutzung der Bremsvorrichtung 620 jedes Rades nicht zu unterstützen. Die Anpassung der Brems/Antriebs-Kraft in Regel (a) ist ein Beispiel für die Operation entsprechend Anspruch 9 in dieser Anmeldung.
  • Die Regel (b) ist zum Setzen des Summenwertes für die Brems/Antriebs-Kräfte, sodass er die Antriebskraft ist, wenn der Fahrer die Absicht hat zu beschleunigen, und sodass er die Bremskraft ist, wenn der Fahrer die Absicht hat zu verzögern. Die Regel (b) wird auf Basis der in Schritt S107 in 2 bestimmten Fahrerabsicht angewendet. Im Übrigen ist die Anpassung der Brems/Antriebs-Kraft in Regel (b) ein Beispiel für die Operation entsprechend Anspruch 8 in dieser Anmeldung.
  • Die Regel (c) ist eine Prioritätsmaßnahme, um die Abnutzung für das Rad, in welchem die Bremsvorrichtung 620 verschlissen ist, nicht irgendetwas länger zu unterstützen. Die Regel (c) wird auf Basis des in Schritt S108 in 2 erfassten Abnutzungszustandes für jedes Rad angewendet.
  • Die Regel (d) ist zum Setzen des Summenwertes der Brems/Antriebs-Kräfte, sodass er die Antriebskraft ist, wenn die Fahrstrecke einen Anstieg hat, und sodass er die Bremskraft ist, wenn die Fahrstrecke ein Gefälle hat. Die Regel (d) wird auf Basis des in Schritt S109 in 2 erfassten Straßenoberflächenzustandes angewendet. Im Übrigen ist die Anpassung der Brems/Antriebs-Kraft in Regel (d) ein Beispiel für die Operation entsprechend Anspruch 10 in dieser Anmeldung.
  • Wie oben erläutert, wird gemäß der LKA-Steuerung im Ausführungsbeispiel das Lenkreaktionsmoment T, das erzeugt wird beim Bewirken, dass das Fahrzeug 10 der Sollfahrstrecke folgt, in Echtzeit auf das Solllenkreaktionsmoment Ttg abgeschwächt mittels der Reifenlenkwinkelsteuerung der vorderen und hinteren Räder und der Brems/Antriebskraft-Steuerung der vorderen und hinteren Räder, welche das der Sollfahrstrecke Folgen realisieren. Zu diesem Zeitpunkt wird die Abschwächung des Lenkreaktionsmomentes T realisiert ohne den Betrieb des EPS-Stellgliedes 600 als einer Lenkmoment-Steuereinrichtung, d. h. einer Einrichtung, welche sich mit der Lenkbetätigung des Fahrers überlagert. Daher kann die Maßnahme des Abschwächens des Lenkreaktionsmomentes T bevorzugt das dem Fahrer gegebene unbehagliche Gefühl reduzieren, ohne sich mit der Lenkbetätigung des Fahrers zu überlagern.
  • Außerdem wird, insbesondere im Ausführungsbeispiel, da das Solllenkreaktionsmoment Ttg der Nullwert ist, welcher signalisiert, dass das dem Fahrer gegebene unbehagliche Gefühl im Voraus innerhalb eines akzeptablen Bereichs sein kann, das der Sollfahrstrecke Folgen in der Praxis realisiert, ohne dass der Fahrer ein Lenkbeibehaltungsmoment beaufschlagt. Mit anderen Worten kann bevorzugt ein freihändiges Fahren realisiert werden.
  • Im Übrigen muss unter Berücksichtigung, dass die Lenkmoment-Steuereinrichtung für die Steuerung des Lenkreaktionsmomentes nicht notwendig ist, die in dem Fahrzeug installierte Lenkmoment-Steuereinrichtung keine von dem EPS-Stellglied 500 im Ausführungsbeispiel repräsentierte elektronisch gesteuerte Hilfskraftlenkvorrichtung oder dergleichen sein. Einfach ausgedrückt kann diese im Übrigen eine hydraulisch gesteuerte Hilfskraftlenkvorrichtung sein.
  • <2: Zweites Ausführungsbeispiel>
  • Bezüglich der technischen Idee der vorliegenden Erfindung, in welcher die Fahrzeugzustandsgröße (hier die Gierrate γ) und das Lenkreaktionsmoment so gesteuert werden, dass sie die gewünschten Werte haben, und die Fahrzeugbewegungsteuerung mit zwei Freiheitsgraden realisiert wird durch Verwenden des Reifenlenkwinkels und der Brems/Antriebs-Kraft als die zustandsgesteuerten Variablen, kann diese auch angewendet werden, sogar wenn es eine Störung gibt.
  • Als eine Art der Störung gibt es eine μ-Aufteilungsbremsung. Die μ-Aufteilungsbremsung meint eine Bremsung, die in einem Fall durchgeführt wird, in dem die linken und rechten Räder in Kontakt mit Straßenoberflächen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten sind. Wenn die μ-Aufteilungsbremsung notwendig gemacht wurde, verursacht die Differenz im Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche eine unbeabsichtigte Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zwischen den linken und rechten Rädern. Somit bewirkt, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, die Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zwischen den linken und rechten Rädern das Moment in die Drehrichtung des Fahrzeugs 10 und reduziert die Steuerbarkeit der Fahrzeugbewegung.
  • Andererseits kann unter Berücksichtigung, dass die μ-Aufteilungsbremsung die wie oben beschriebene Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz bewirkt, das Fahrzeugverhalten während der μ-Aufteilungsbremsung mittels Anwendens des Konzepts der vorliegenden Erfindung stabilisiert werden. Insbesondere im Ausführungsbeispiel wird unter Fokussieren darauf, dass bei der μ-Aufteilungsbremsung die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff der Vorderräder größer als die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr der Hinterräder ist, die Fahrzeugbewegungssteuerung mit zwei Freiheitsgraden wie im ersten Ausführungsbeispiel in der μ-Aufteilungsbremsung realisiert durch als das Fahrzeugbewegungsmodell (nachstehend wie erforderlich als ein „μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodell” bezeichnet) Bereitstellen eines relativen Verhältnisses zwischen: der Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff; und der Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr und einer Vorder/Hinter-Radreifenlenkwinkel-Differenz δd (δd = δf – δr) zum Setzen der Gierrate γ und des Lenkreaktionsmoments T, sodass sie die gewünschten Werte haben.
  • Die Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens in der μ-Aufteilungsbremsung wird mittels einer von der ECU 100 durchgeführten μ-Aufteilungsbremsungsteuerung realisiert. Nun werden unter Bezugnahme auf 5 die Details der μ-Aufteilungsbremsungsteuerung erläutert werden. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die μ-Aufteilungsbremsungsteuerung zeigt.
  • In 5 entscheidet die ECU 100, ob sich das Fahrzeug 10 während der μ-Aufteilungsbremsung befindet oder nicht (Schritt S201). Wenn es sich nicht während der μ-Aufteilungsbremsung befindet (der Schritt S201: NEIN), ist der Prozess im Wesentlichen in einem Wartezustand in Schritt S201. Im Übrigen ist die Operation in Schritt S201 ein Beispiel für den Betrieb der „μ-Aufteilungsbremsung-Entscheidungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wenn es sich andererseits während der μ-Aufteilungsbremsung befindet (der Schritt S201: JA), setzt die ECU 100 temporär die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr so, dass sie null ist (Schritt S202).
  • Dann erlangt die ECU 100 den Wert der durch die μ-Aufteilungsbremsung verursachten Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff (Schritt S203).
  • Im Übrigen wird der Wert der Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff auf Basis des Antriebszustandes des Vorderdifferentials 320 zum Verteilen der Antriebskräfte für die Vorderräder geschätzt. Mit anderen Worten nimmt in der μ-Aufteilungsbremsung die Drehzahl des Rades auf der Straßenoberflächenseite mit einem geringeren Reibungskoeffizienten zu. Da die Zunahme in der Drehzahl spezifisch ist für einen Anstieg im an diesem Rad wirkenden Drehmoment, kann die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz geschätzt werden.
  • Wenn die Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz erlangt wurde, bestimmt die ECU 100 aus der erlangten Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff die Vorder/Hinter-Radreifenlenkwinkel-Differenz δd und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr zum Setzen der Gierrate γ und des Lenkreaktionsmoments T, sodass sie die Sollgierrate γtg (hier als null zu sein angenommen) bzw. das Solllenkreaktionsmoment Ttg (hier als null zu sein angenommen) sind (Schritt S204).
  • Hier wird in diesem Schritt S204 das zuvor genannte μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodell verwendet. Im Übrigen wird das μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodell später beschrieben werden.
  • Wenn die Vorder/Hinter-Radreifenlenkwinkel-Differenz δd und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr bestimmt sind, steuert die ECU 100 den Vorderradreifenlenkwinkel δf oder den Hinterradreifenlenkwinkel δr oder beide dieser und die Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung 300 und das ECB 600, sodass die Vorder/Hinter-Radreifenlenkwinkel-Differenz δd und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr, welche bestimmt wurden, erzielt werden (Schritt S205).
  • Nach Starten der Steuerung entscheidet die ECU 100, ob die μ-Aufteilungsbremsung beendet ist oder nicht (Schritt S206), und wenn die μ-Aufteilungsbremsung fortgesetzt wird (der Schritt S206: NEIN), führt die ECU 100 den Prozess zu Schritt S203 zurück und wiederholt eine Reihe der Prozessoperationen.
  • Wenn andererseits die μ-Aufteilungsbremsung beendet ist (der Schritt S206: JA), beendet die ECU 100 die Steuerung des Reifenlenkwinkels und der Brems/Antriebs-Kraft in der μ-Aufteilungsbremsung (Schritt S207), führt den Prozess zu Schritt S201 zurück und wiederholt eine Reihe der Prozessoperationen. Die μ-Aufteilungsbremsung wird wie oben beschrieben durchgeführt.
  • Nun wird das μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodell erläutert werden. Das μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodell ist als die folgende Gleichung (42) gegeben.
  • Figure 00570001
  • Hier sind F11 und F21 Matrixkoeffizienten, und diese sind in den folgenden Gleichungen (43) bzw. (44) gezeigt.
  • Figure 00570002
  • Wie oben beschrieben, ist es in der μ-Aufteilungsbremsungsteuerung durch Anwenden des in Gleichung (42) gezeigten μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodells auf die durch die μ-Aufteilungsbremsung verursachte Vorderrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Ff möglich, die Vorder/Hinter-Radreifenlenkwinkel-Differenz δd und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr herzuleiten zum Setzen der Gierrate γ und des Lenkreaktionsmomentes T, sodass sie die Sollgierrate γtg bzw. das Solllenkreaktionsmoment Ttg sind.
  • Somit ist es durch Steuern des Vorderradreifenlenkwinkels δf oder des Hinterradreifenlenkwinkels δr oder beider dieser und der linken Vorderrad-Brems/Antriebs-Kraft Frl und der rechten Hinterrad-Brems/Antriebs-Kraft Frr, sodass die Vorder/Hinter-Radreifenlenkwinkel-Differenz δd und die Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr die mittels des μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodells hergeleiteten Werte haben, möglich, das Fahrzeugverhalten in der μ-Aufteilungsbremsung zu stabilisieren.
  • Im Übrigen wird, da die μ-Aufteilungsbremsung natürlich ein Bremsphänomen ist, die aus dem μ-Aufteilungsbremsung-Fahrzeugbewegungsmodell hergeleitete Hinterrad-Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz Fr wünschenswerter Weise durch über das ECB 600 Steuern der an jedem Rad wirkenden Bremskraft realisiert.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor genannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es können wenn gewünscht diverse Änderungen durchgeführt werden ohne vom Kern oder Sinn der Erfindung abzuweichen, welche aus den Ansprüchen und der gesamten Spezifikation herausgelesen werden kann. Eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug, welche solche Änderungen beinhaltet, ist ebenfalls als innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung zu sein bestimmt.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann z. B. bei einem Fahrzeug angewendet werden, das eine Funktion hat zum Bewirken, dass ein Fahrzeug einer Sollfahrstrecke folgt.
  • Bezugszeichenliste
    • FL, FR, RL, RR
    Räder
    10
    Fahrzeug
    11
    Triebwelle
    12
    Lenkrad
    13
    obere Lenkwelle
    14
    untere Lenkwelle
    15
    Zahnstange
    16
    Lenkwinkelsensor
    17
    Lenkmomentsensor
    100
    ECU
    200
    Antriebsmaschine
    300
    Brems/Antriebs-Kraft-Verteilungsvorrichtung
    310
    Mitteldifferentialmechanismus
    320
    Vorderdifferentialmechanismus
    330
    Hinterdifferentialmechanismus
    400
    VGRS-Stellglied
    500
    EPS-Stellglied
    600
    ECB
    610
    Bremsstellglied
    620FL, 620FR, 620RL, 620RR
    Bremsvorrichtung
    800
    ARS-Stellglied
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 3-292221 A [0004]

Claims (11)

  1. Steuervorrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug aufweist: eine Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung, die in der Lage ist, einen Reifenlenkwinkel von Vorderrädern und/oder Hinterrädern unabhängig von einer Fahrerbetätigung zum Fördern einer Änderung im Reifenlenkwinkel zu ändern; und eine Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung, die in der Lage ist, eine Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz zwischen den Vorderrädern und/oder den Hinterrädern zu ändern, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben eines Sollwertes für eine Fahrzeugzustandsgröße zum Definieren eines Sollbewegungszustandes des Fahrzeugs; und eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Sollwertes für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und von Sollwerten für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder zum Definieren der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz, sodass die Fahrzeugzustandsgröße den vorgegebenen Sollwert hat und sodass ein Lenkreaktionsmoment einen vorbestimmten Sollwert hat, und zwar auf der Basis eines Fahrzeugbewegungsmodells, das im Voraus festgelegt wurde, um ein relatives Verhältnis zwischen dem Lenkreaktionsmoment, das von den mit einer Lenkvorrichtung gekoppelten gelenkten Rädern an die Lenkvorrichtung übertragen wird, und der Fahrzeugzustandsgröße und zwischen zustandsgesteuerten Variablen, die den Reifenlenkwinkel und die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz enthalten, zu definieren.
  2. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Steuereinrichtung zum Durchführen einer automatischen Lenksteuerung, bei welcher die Reifenlenkwinkel-Variiereinrichtung und die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung so gesteuert werden, dass der Reifenlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder und die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte der Vorderräder oder der Hinterräder die bestimmten Sollwerte haben.
  3. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 2, ferner mit einer Erfassungseinrichtung, die in der Lage ist, eine Lenkeingabe eines Fahrers zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung die automatische Lenksteuerung beendet, wenn die Lenkeingabe in einem Zeitraum des Durchführens der automatischen Lenksteuerung erfasst wird.
  4. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei die Lenkeingabe wenigstens eines ist von einem Fahrerlenkmoment, welches größer als oder gleich ein Standardwert ist, und einem Fahrerlenkwinkel, welcher größer als oder gleich ein Standardwert ist.
  5. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei der Sollwert des Lenkreaktionsmoments kleiner als oder gleich ein Standardwert ist.
  6. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Fahrzeugzustandsgröße eine Gierrate ist.
  7. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte auf Basis eines Lenkrollradius der gelenkten Räder bestimmt.
  8. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Fahrerabsicht-Spezifizierungseinrichtung zum Spezifizieren einer mit einem Bewegungszustand des Fahrzeugs zusammenhängenden Fahrerabsicht, wobei die Bestimmungseinrichtung die bestimmten Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte gemäß der spezifizierten Fahrerabsicht anpasst.
  9. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte so bestimmt, dass einer Antriebskraft Vorrang gegenüber einer Bremskraft gegeben wird.
  10. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Straßenoberflächenzustand-Spezifizierungseinrichtung zum Spezifizieren eines Zustandes einer Straßenoberfläche, wobei die Bestimmungseinrichtung die bestimmten Sollwerte für die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kräfte gemäß dem spezifizierten Zustand der Straßenoberfläche anpasst.
  11. Steuervorrichtung für das Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei: die Brems/Antriebs-Kraft-Variiereinrichtung die Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz in jedem von den Vorderrädern und den Hinterrädern ändern kann, die Steuervorrichtung für das Fahrzeug ferner eine μ-Aufteilungsbremsung-Entscheidungseinrichtung aufweist, um zu entscheiden, ob sich das Fahrzeug gerade in einer μ-Aufteilungsbremsung befindet oder nicht, und die Bestimmungseinrichtung die Sollwerte für den Reifenlenkwinkel der Vorderräder, den Reifenlenkwinkel der Hinterräder und die Brems/Antriebs-Kräfte der Hinterräder, welche der während der μ-Aufteilungsbremsung erzeugten Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder entsprechen, auf der Basis eines μ-Aufteilungsbremsungsmodells bestimmt, das ein Verhältnis zwischen einer Reifenlenkwinkeldifferenz der Vorderräder und einer Reifenlenkwinkeldifferenz der Hinterräder und zwischen der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Hinterräder und der Links-Rechts-Brems/Antriebs-Kraft-Differenz der Vorderräder definiert, wobei das Verhältnis im Voraus so festgelegt wird, dass das Lenkreaktionsmoment und die Fahrzeugzustandsgröße kleiner als oder gleich Standardwerten sind, wenn entschieden wird, dass sich das Fahrzeug während der μ-Aufteilungsbremsung befindet.
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