DE19635009A1

DE19635009A1 - Korrektursystem für die Lenkkraft eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19635009A1
Application number: DE19635009A
Authority: DE
Inventors: Masao Nishikawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: US5913375A; DE19635009B4; JPH0966853A; JP3574235B2

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs.

Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 3(1991)- 16879 ist ein System bekannt, welches annimmt, daß der Reifen auf der Straße schlupft, wenn sich herausstellt, daß die er faßte Gierrate um die Fahrzeuggierachse außerhalb eines Werts liegt, der zu diesem Zeitpunkt durch das Lenkverhalten erzeugt werden muß, und das den Lenkmechanismus zum Erzeugen einer Lenkreaktionskraft antreibt, so daß das Lenkverhalten der erfaßten Gierrate entspricht.

Ob nun die Gierrate oder andere ähnliche Parameter, wie etwa die Querbeschleunigung G (welche seitlich auf das Fahrzeug wirkt) als Überwachungsparameter verwendet werden, beruht das herkömmliche System auf dem Konzept der (Rückkopplungs) Regelung, in der der durch den Fahrzeugfahrer erzeugte Lenkwinkel dahingehend überwacht wird, ob die richtige Lenk kraft erzeugt wird, und falls nicht, wird dem Fahrer nahege legt, richtig zu lenken. Allgemein kommt dieser Regeltyp zur Wirkung, nachdem ein Fehler zwischen der fahrerseitigen Bedie nungsvariablen und der gesteuerten Variablen aufgetreten ist. Die Rückkopplungsregelung dient somit zur Korrektur von Symptomen, ist jedoch nicht geeignet, von vornherein das Auf treten des Fehlers zu vermeiden.

Es wurden in den letzten Jahren verschiedene Sensoren oder Detektoren entwickelt, die auf fortgeschrittener Computertech nologie beruhen und den gegenwärtigen Fahrzeugfahrzustand genau überwachen können. Es wird daher möglich, nicht nur den Parameter wie etwa die Querbeschleunigung G zu überwachen, sondern es ist auch möglich, durch Bildbearbeitung die Abwei chung des Fahrzeugs von der Fahrbahn zu erfassen, auf der das Fahrzeug fährt. Ferner möglich wird die Überwachung durch einen Ultraschallsensor oder ein Radar, ob ein anderes Fahr zeug sich von hinten auf einer anderen Fahrbahn annähert. In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 4(1992)-19274 wurde daher vorgeschlagen, eine Kollision von Fahrzeugen vor herzusagen, wenn der Fahrer die Fahrspur zu einer anderen wechselt.

Das in der obigen JP-4-19274 offenbarte herkömmliche System ist so konfiguriert, daß es nicht mehr tut, als einfach den Betrag der Servounterstützung zu senken, wenn der Fahrer das Fahrzeug in eine Richtung lenken will, in der sich das andere Fahrzeug befindet. Insbesondere ist das herkömmliche System nicht in der Lage, die Lenkkraft zu korrigieren. Das herkömm liche System ist nicht so konfiguriert, daß es ein zukünftiges Fahrzeugverhalten oder einen Zustand ab dem gegenwärtigen Fahrzeugfahrzustand vorhersagen und die Lenkkraft auf einen geeigneten Wert korrigieren könnte, so daß das künftige Fahr zeugverhalten oder der künftige Zustand gleich dem Verhalten wird, das der Fahrer erwartet, oder das dem Fahrer Information etwa in Form von Lenkkraft gibt, welche die andernfalls auf tretende Gefahr betrifft, wenn der Fahrer ein Zeichen über sehen hat.

Ein Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das ein künftiges Fahr zeugverhalten oder einen künftigen Zustand aus dem gegenwärti gen Fahrzustand vorhersagt, und mittels vorwärts gerichteter oder Optimalwertsteuerung die Lenkkraft auf einen geeigneten Wert korrigiert, so daß das zukünftige Fahrzeugverhalten oder der zukünftige Zustand dem vom Fahrer erwarteten Verhalten gleicht, und das dem Fahrer Informationen in Form von Lenk kräften gibt, welche die andernfalls auftretende Gefahr be trifft, wenn der Fahrer ein Zeichen übersehen hat.

Ferner kann es eine Situation geben, in der nach Vorhersage eines künftigen Fahrzeugzustands oder -verhaltens es sicherer sein kann, beispielsweise nach rechts zu lenken als die Len kung geradeaus zu halten. Wenn das zutrifft, ist es entspre chend günstiger, die Information an den Fahrer auszugeben, indem man die Lenkkraft (Lenkraddrehmoment oder Lenkradbetäti gungskraft) in die rechte Richtung erhöht oder sie in der entgegengesetzten Richtung senkt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, welches einen künftigen Fahrzeugzustand oder ein künftiges Verhalten vorhersagt, um die vorhergesagte Information an den Fahrer auszugeben, indem es die nach links und rechts wirkenden Lenk kräfte unterschiedlich macht.

Ferner, wenn es nach einem vorhergesagten künftigen Fahrzu stand oder -verhalten sicherer ist, beispielsweise nach rechts zu lenken als die Lenkung geradeaus zu halten, ist es beson ders günstig, den Fahrer zum Lenken nach rechts anzuregen, um einen Unfall zu vermeiden, anstelle ihm einfach Vorschläge zu machen, indem man die Lenkkraft in Richtung nach rechts senkt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das einen künftigen Fahrzeugzustand oder ein künftiges Verhalten vorher sagt und den Fahrer aktiv dazu anregt, das Fahrzeug im Sinne einer Unfallvermeidung zu bedienen.

Im übrigen ist die Erfindung nicht nur bei einem Fahrzeug anwendbar, das mit einer Hilfskraftlenkung oder Fremdkraftlen kung ausgerüstet ist, sondern auch bei einem Fahrzeug, das mit einer Muskelkraftlenkung ausgerüstet ist. Besonders vorteil haft ist das System jedoch bei Anwendung an einem Fahrzeug mit einer Hilfskraftlenkung oder Fremdkraftlenkung, weil das System in der Struktur einfacher und kleiner sein kann.

Bei einem Fahrzeug, das mit einer Hilfskraftlenkung oder Fremdkraftlenkung ausgerüstet ist, wurde vorgeschlagen, den Hilfskraftbetrag zu senken, um die Lenkkraft (Lenkradbetäti gungskraft oder Lenkraddrehmoment) zu intensivieren. So ist es bekannt, die Lenkkraft zu erhöhen, indem von einer Pumpe zuge führter Öldruck zu einem Ölreservoir durch ein Solenoidventil in einem auf Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Servolenk system abgelassen wird. Aus der japanischen Patentschrift Sho 54(1979)-11171 ist es in ähnlicher Weise bekannt, die Lenk kraft durch Anheben des Öldrucks in der Reaktionskammer zu intensivieren. Jedoch sind diese herkömmlichen Systeme derart konfiguriert, daß sie die nach links und rechts gerichtete Lenkkraft in gleichem Maße intensivieren. Insbesondere haben diese herkömmlichen Systeme zum Ziel, das Auftreten übermäßi gen Lenkens zu verhindern, falls dieses bei hoher Fahrzeug geschwindigkeit erwünscht ist.

Wenn bei einem mit einer Hilfskraftlenkung oder Fremdkraftlen kung ausgerüsteten Fahrzeug angenommen wird, daß beispiels weise ein Lenken nach rechts gefährlich ist, wird es entspre chend günstig sein, den Hilfskraftbetrag in Richtung nach rechts zu senken, um die Lenkkraft (die Lenkradbetätigungs kraft) in derselben Richtung zu erhöhen. Wenn andererseits vorhergesagt wird, daß ein Lenken nach rechts sicherer ist, wird es günstiger sein, den Hilfskraftbetrag in Richtung nach rechts zu erhöhen, um die Lenkkraft in derselben Richtung zu senken. Bei dieser Konfiguration wird der Fahrer dazu ange regt, die Lenkung in Richtung nach rechts zu korrigieren.

Natürlich kann dieses System auch so konfiguriert sein, daß es unabhängig von der fahrerseitigen Lenkung eine Lenkkraft er zeugt, um den Fahrer aktiv anzuregen, das Fahrzeug im Sinne einer Unfallvermeidung zu bedienen.

Ein viertes Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines mit einer Hilfskraftlenkung oder Fremdkraftlenkung ausgerüsteten Fahrzeugs anzugeben, das nach links und rechts unterschiedliche Lenkkräfte erzeugt, indem es den Hilfskraftbetrag erhöht/senkt, oder das den Fahrer dazu bringt, das Fahrzeug im Sinne einer Unfallvermeidung zu bedie nen.

Auch in den oben genannten Situationen muß der Fahrer natür lich das Fahrzeug frei lenken können, so daß es nach seinem Wunsch geradeaus fährt oder nach links oder recht abbiegt. Dies deswegen, weil der Fahrer nicht immer eine Kurve oder ein vorausliegendes Hindernis überblickt. Statt dessen könnte er den Wunsch haben, von der Straße vor der Kurve abzubiegen oder beabsichtigen, vor dem Gegenstand anzuhalten oder an diesem vorbeizufahren und dann anzuhalten.

Ein fünftes Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, mit dem der Fahrer die durch das System korrigierte Lenkkraft überlagern kann, wenn die korrigierte Lenkkraft mit seiner Einschätzung nicht übereinstimmt.

Ferner könnte es eine Situation geben, in der es nach Vorher sage eines künftigen Fahrzustands oder -verhaltens besser wäre, nicht nach links oder rechts zu lenken. Beispielsweise könnte es eine Situation geben, in der andere Fahrzeuge gerade auf der linken und rechten Fahrbahn vorbei fahren oder überho len und zusätzlich auf der eigenen Fahrspur voraus ein Hinder nis vorhanden ist. In dieser Situation ist es günstiger, die Lenkkraft nach links oder rechts zu erhöhen oder zu intensi vieren, um den Fahrer dazu anzuregen, weiter geradeaus zu fahren oder zumindest die gegenwärtige Fahrspur zu halten.

Ein sechstes Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das, wenn gewertet wird, daß ein Lenken nach rechts oder links wahr scheinlich ungünstig ist, die Lenkkraft in Antwort auf den Grad der Bewertung in Richtung nach rechts und nach links erhöhen oder intensivieren kann.

Wenn in einem mit einer Hilfskraftlenkung oder Fremdkraftlen kung ausgestatteten Fahrzeug die Lenkkraft nur durch Erhöhen oder Mindern des Kraftbetrags geändert wird, ist die maximale Lenkkraft theoretisch gleich jener der Muskelkraftlenkung. Bei der minimalen Lenkkraft nimmt der Widerstand zur Straßenober fläche lediglich auf null ab, so daß der Fahrer das Lenkrad mit dem kleinen Finger bewegen kann. Wenn die Systemzuverläs sigkeit weiter verbessert werden soll und anzunehmen ist, daß der Fahrer das Fahrzeug nicht richtig lenken kann, wie etwa bei dosiertem Lenken, wird es jedoch günstiger sein, das System derart zu konfigurieren, daß es die Situation erkennt und das Fahrzeug in richtiger Weise lenkt.

Diesbezüglich wurde ein System zur automatischen Lenkung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welches das Fahrzeug führt, so daß es entlang eines gewünschten Fahrkurses fährt. Das automatisch gelenkte Fahrzeug ist so konstruiert, daß der Fahrer die Len kung während der Fahrt dem System anvertraut, wenn eine be stimmte Bedingung erfüllt ist. Bei den zuvor erwähnten Syste men gibt es jedoch keine derartige automatische Lenkung, und es wurde noch keine geeignete Technik vorgeschlagen, wie diese zu konstruieren wäre.

Wenn ein System aufgrund des erfaßten gegenwärtigen Zustands vor dem eigenen Fahrzeug einen optimalen Fahrkurs auf einer Fahrbahn wählen kann, die Lenkung des Fahrzeugs entlang dem Kurs bedienen kann und in Form der Lenkkraft dem Fahrer vor schlagen kann, wie er zu lenken hat, kann der Fahrer die zu lenkende Richtung erkennen, indem er mit seinen Händen eine Richtung erfühlt, in die die Lenkkraft kleiner ist, und er kann das Fahrzeug leicht entlang dem Kurs lenken. Ein solches System, das als gute Schnittstelle zu einem Menschen bzw. dem Fahrer arbeitet, wurde noch nicht vorgeschlagen.

Wenn ein solches System jedoch die Lenkkraft so groß macht, daß das Fahrzeug entlang einer Fahrspur fährt, kann das Fahr zeug auf dem Kurs automatisch auch dann fahren, wenn der Fah rer das Lenkrad losläßt. Durch analoges Ändern des Teilnahme grads des Systems wird es möglich, das System kontinuierlich von dem Zustand, in dem das Fahrzeug in Zusammenwirkung mit dem Fahrer gelenkt wird, zu dem Zustand, in dem das Fahrzeug automatisch gelenkt wird, stufenlos zu ändern. Somit wird die Konstruktion eines Systems möglich, das mit der technologi schen Entwicklung, wie etwa der Umgebungserkennung, Schritt hält.

Ein siebtes Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das die Höhe der Lenkkraft bestimmt, die optimal ist, damit das Fahr zeug entlang einer Fahrspur fährt, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, und das ihm in Form von Lenkkraft Information gibt, so daß er das Fahrzeug leicht entlang der Fahrbahn lenken kann, so daß das System in der Lage ist, mit dem Menschen zu koexistieren.

Ein achtes Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das den Grad mensch licher Teilnahme an der Fahrzeuglenkung stufenlos ändern kann. Obwohl es von der Bestimmung von Steuerparametern abhängt, ist es somit möglich, eine automatische Lenkung zu realisieren, in der ein Mensch nicht länger an der Fahrzeuglenkung teilnimmt.

In Rückschau auf die oben genannte JP-3-16879 ist leicht ein zusehen, daß die Erfindung mit den dort offenbarten Mechanis men nicht realisiert werden kann. Weil nämlich die meisten Hilfskraftlenkungen oder Fremdkraftlenkungen einschließlich der oben zitierten zur Energieeinsparung das sogenannte offene Mittenprinzip verwenden, wird Öldruck zum Erzeugen einer Be einflussungskraft nicht erzeugt, solange das Lenkrad nicht bewegt worden ist. Ferner, obwohl die Drehbewegung des Lenk rads den Öldruck erzeugt und infolgedessen es nach einem er sten Aspekt möglich sein sollte, die gewünschte Beeinflus sungskraft zu erhalten, kann man die Tatsache nicht verleug nen, daß sich der Öldruck mit der Reaktionskraft von der Straßenoberfläche her ändert. Die Tatsache, daß der zu erzeu gende Öldruck nicht konstant ist, macht somit die Beeinflus sungskraft unstabil, was zusätzliche Technik erfordert, um den Öldruck zu stabilisieren.

In der zweiten Ausführung des oben genannten Standes der Tech nik wird anstelle des unstabilen Hydraulikdrucks eine elektri sche Kraft als unabhängige Hilfskraftenergiequelle verwendet. Dies ermöglicht die Bestimmung der Beeinflussungskraft mit hoher Genauigkeit. Jedoch hat das in der zweiten Ausführung des Standes der Technik offenbarte System verschiedene Nach teile:

(1) Weil der Mechanismus zum Erzeugen der Beeinflus sungskraft in einem drehenden Element aufgenommen ist, muß man Gleitringe verwenden, die ziemlich unzuverlässig sind.
(2) Weil die Mechanismen zum Erzeugen elektromagneti scher Kraft im Öl liegen, zieht die Magnetkraft Staub oder Schmutz in das Öl, was den Betrieb verschlechtert.

Die herkömmlichen Systeme erfordern also eine Verbesserung.

Ein neuntes Ziel der Erfindung ist es daher, ein System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das kompakt ist, leicht hergestellt werden kann und im Betrieb zuverlässig ist.

Bevorzugt soll das System bei der Initialisierung auf einen Neutralpunkt (Geradeausstellung) gebracht werden.

Ein zehntes Ziel der Erfindung ist es, ein System zur Korrek tur der Lenkkraft eines Fahrzeugs anzugeben, das den Neutral punkt (Geradeausstellung) während der Initialisierung des Systems leicht einstellen kann.

Zum Erreichen der obigen Ziele wird nach einem Aspekt der Erfindung ein System zur Korrektur einer Lenkkraft eines Fahr zeugs mit einem Lenkrad angegeben, dessen von einem Fahrzeug fahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismusin eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder des Fahrzeugs gewandelt wird, umfassend:
ein Straßenzustandserfassungsmittel, das an dem Fahrzeug ange bracht ist, zur Erfassung eines Zustands einer vorausliegenden Straße mit zumindest einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt;
ein Positionserfassungsmittel zum Erfassen einer Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn aufgrund zumindest eines Ausgangs des Straßenzustanderfassungsmittels;
ein Lenkkraftbestimmungsmittel zum Bestimmen einer von dem Lenkmechanismus auf zubringenden Lenkkraft, die erforderlich ist, um eine gewünschte Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn zu halten, welche aufgrund zumindest eines Ausgangs des Positionsbestimmungsmittels bestimmt ist; und
ein Beeinflussungsmittel zum Beeinflussen des Lenkmechanismus derart, daß der Lenkmechanismus eine gewünschte Lenkkraft erzeugt, die durch das Lenkkraftbestimmungsmittel bestimmt ist.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt im Gesamtschema das System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs;

Fig. 2 zeigt schematisch einen im System von Fig. 1 verwendeten Lenkmechanismus;

Fig. 3 zeigt im Blockdiagramm die Details einer Steuer einheit mit einer CPU 1 etc. nach Fig. 1;

Fig. 4 zeigt von der CPU 1 in Fig. 3 berechnete Parame ter;

Fig. 5 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems nach Fig. 1;

Fig. 6 zeigt einen Hydraulikdrucksteuerkreis eines Hilfskraftlenksystems mit dem System zur Korrektur der Lenk kraft eines Fahrzeugs nach einer zweiten Ausführung der Erfin dung;

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der Struktur um einen Beeinflussungsmotor nach Fig. 6;

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie VIII- VIII in Fig. 7;

Fig. 9 zeigt die herkömmlichen Lenkcharakteristiken des hydraulischen Hilfskraftlenksystems nach Fig. 6;

Fig. 10 zeigt die Lenkcharakteristiken des Systems nach der zweiten Ausführung der Erfindung;

Fig. 11 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems nach der zweiten Ausführung der Erfindung;

Fig. 12 zeigt einen Teil eines Hydraulikdrucksteuerkrei ses eines Hilfskraftlenksystems ähnlich Fig. 6, jedoch mit einem System zur Korrektur der Lenkkraft des Fahrzeugs nach einer dritten Ausführung der Erfindung;

Fig. 13 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems nach der dritten Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 12;

Fig. 14 zeigt die Lenkcharakteristiken, die man mit dem System nach der dritten Ausführung der Erfindung erhält;

Fig. 15 zeigt ähnlich Fig. 12 das System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs nach einer vierten Ausführung der Erfindung;

Fig. 16 zeigt perspektivisch einen Teil eines elektri schen Hilfskraftlenksystems mit dem System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs nach einer fünften Ausführung der Erfindung;

Fig. 17 zeigt die Ausgangscharakteristiken eines Drehmo mentsensors nach Fig. 16;

Fig. 18 zeigt Kennlinien des Stroms des Elektromotors nach Fig. 16 bezüglich der Lenkkraft;

Fig. 19 zeigt die Lenkkennlinien, die man mit dem System nach der fünften Ausführung der Erfindung erhält;

Fig. 20 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems nach der fünften Ausführung der Erfindung;

Fig. 21 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs nach einer sech sten Ausführung der Erfindung;

Fig. 22 zeigt die Kennlinien des Stroms des im System nach der sechsten Ausführung der Erfindung verwendeten Motors bezüglich der Lenkkraft; und

Fig. 23 zeigt die Lenkkennlinien, die man mit dem System nach der sechsten Ausführung der Erfindung erhält.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht des erfin dungsgemäßen Systems zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahr zeugs.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das System mit einem Bildsensor, wie etwa einer CCD (ladungsgekoppelten) Monochrom TV-Kamera 10 ausgerüstet, die über dem Fahrersitz in der Nähe des Rückspie gels angebracht ist, um ein monokulares Bild der Straße ein schließlich der vorausliegenden Fahrbahnen aufzunehmen. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Millimeterwellenradarsystem, das ausgestrahlte und reflektierte Funkfrequenzenergie zum Erfassen der Gegenwart von Hindernissen einschließlich anderer Fahrzeuge verwendet. Das Radarsystem 12 umfaßt zwei vordere Radargeräte 12a, die an der Vorderseite des Fahrzeugs ange bracht sind, und sechs seitliche und hintere Radargeräte 12b (die hinteren Radargeräte sind nicht gezeigt), die an der Seite und an der Rückseite des Fahrzeugs angebracht sind.

Ein Gierratensensor 14 ist in der Nähe des Schwerpunkts des Fahrzeugs angebracht, um die Gierrate (Winkelgeschwindigkeit) des Fahrzeugs um die Gierachse (z-Achse) zu erfassen. Zusätz lich ist ein als ein Reedschalter ausgebildeter Fahrzeugge schwindigkeitssensor 16 in der Nähe der Fahrzeugantriebswelle (nicht gezeigt) angebracht, um die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit zu erfassen.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, umfaßt ein Lenkmechanismus ein Lenkrad 18 und eine mit diesem verbundene Lenkwelle (Lenk säule) 20. Die Lenkwelle 20 ist am entgegengesetzten Ende integral mit einer Ritzelwelle 22 verbunden. Die Ritzelwelle 22 ist an ihrem freien Ende mit einem Ritzel 24 ausgebildet, das mit einer Stangenverzahnung 28 kämmt, die an einer Zahn stange 26 derart gebildet ist, daß eine Drehung des Ritzels die Zahnstange verschiebt. Die Zahnstange 26 ist über Koppel stangen (nicht gezeigt) und Achsschenkel 30 etc. mit lenkbaren Rädern 32 (nur eines gezeigt) mechanisch verbunden. Der Lenk mechanismus wandelt die Lenkraddrehbewegung in eine Schwenkbe wegung der lenkbaren Räder 32 des Fahrzeugs.

Ein Elektromotor 34, nachfolgend als Beeinflussungsmotor oder Beeinflussungsmittel bezeichnet, ist in der Nähe der Lenkwelle 20 vorgesehen. Die Motorausgangsleistung wird durch Riemen scheiben 35, 36 und einen Antriebsriemen 37 auf die Lenkwelle 20 übertragen, um zum Erzeugen einer Lenkkraft die Ritzelwelle 22 zu drehen. Der Beeinflussungsmotor 34 ist mit einem Drehco dierer 38 versehen, der den Eingangslenkwinkel durch den Dreh betrag des Beeinflussungsmotors 34 erfaßt.

Nach Fig. 1 werden Ausgänge der Sensoren zu einer Steuerein heit 60 geleitet.

Fig. 3 zeigt die Steuereinheit 60 im Detail.

Die Steuereinheit 60 enthält drei Mikroprozessoren, nämlich CPU 1, CPU 2 und CPU 3. Der Beeinflussungsmotor 34 wird mit Strom von dem Motorverstärker 62 unter der Steuerung der CPU 2 versorgt. Der Beeinflussungsmotor 34 kann einen Drehzahlunter setzer aufweisen, der das Motordrehmoment verstärkt.

Die Ausgänge der CCD-Kamera 10 werden einer Bildprozessorein heit 64 zugeführt, die die Eingangsdaten berechnet und bear beitet, um den Zustand der Straße vor dem Fahrzeug zu erfas sen. Die Ausgänge des vorderen Radars 12a werden einer vor deren Hindernisauswerteeinheit 66 zugeführt, welche die Ein gangsdaten berechnet und bearbeitet, um die Positionsinforma tion über ein eventuell vor der Fahrzeug befindliches Hinder nis zu erhalten. Die Ausgänge der Bildbearbeitungseinheit 64 und der vorderen Hindernisauswerteeinheit 66 werden der CPU 1 zugeleitet. In ähnlicher Weise werden die Ausgänge von dem Gierratensensor 14 und dem Fahrgeschwindigkeitssensor 16 über eine jeweilige Vorprozessorschaltung (nicht gezeigt) der CPU 1 zugeführt. Aufgrund der Eingangsdaten führt die CPU 1 eine Bewegungsplanung und Entscheidung durch, bestimmt den ge wünschten Weg und den gewünschten Lenkwinkel ΘD und gibt diese dann an die CPU 2 aus.

Die Details der Bestimmung des gewünschten Lenkwinkels sind in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Hei 5(1993)-197423 (entsprechend US-Patent Nr. 5,350,912) und Hei 7(1995)-81604 beschrieben, die beide vom Anmelder stammen. Daher wird die Bestimmung des gewünschten Lenkwinkels hier nur kurz erläu tert. Anzumerken ist, daß die Technik auf der Prämisse beruht, daß das Fahrzeug auf einer Straße, wie etwa einer Autobahn, fährt, auf der durch Fahrbahnmarkierungen (gewöhnlich durch weiße Linien) Fahrbahnen festgelegt sind.

Bei der bisher vorgeschlagenen Technik bestimmt die CPU 1 zuerst den gewünschten Weg. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ins besondere der gewünschte Weg eine Bezugslinie M (in Fig. 4 gestrichelt gezeichnet), die imaginär in der Mitte einer durch Fahrbahnmarkierungen begrenzten Fahrbahn gezogen ist. Dann berechnet die CPU 1 einen gewünschten Punkt auf dem gewünsch ten Weg M sowie eine Anfangsgierrate, die erforderlich ist, damit das Fahrzeug den gewünschten Punkt erreicht. Dann be rechnet die CPU 1 die Richtung, in die sich das Fahrzeug bewe gen sollte sowie die Winkeldifferenz zwischen der Richtung und dem gewünschten Weg und berechnet die Gierratenkorrektur zur Minderung der Winkeldifferenz. Schließlich bestimmt die CPU 1 die gewünschte Gierrate durch Korrektur der gewünschten An fangsgierrate durch die Gierratenkorrektur und bestimmt den genannten gewünschten Lenkwinkel ΘD derart, daß die gewünschte Gierrate erzeugt wird.

Gleichzeitig bestimmt die CPU 1 die Abweichung ΔL, welche den Abstand zwischen der Mitte des Fahrzeugs und der Bezugsmittel linie (gewünschter Weg) M bezeichnet (wobei L den Abstand zwischen der Fahrbahnmarkierung N und der Bezugsmittellinie M bezeichnet) sowie den Inklinationswinkel ΘV der Längsachse (x- Achse) des Fahrzeugs zur Bezugsmittellinie M (oder der Fahr bahnmarkierung N).

Zurück zu Fig. 3. Ausgänge der Seitenradargeräte 12b, welche ein Hindernis wie etwa ein anderes Fahrzeug überwachen, das seitlich und hinter dem eigenen Fahrzeug fährt (die Richtung liegt gelegentlich in einem Totwinkel) wird einer Umgebungs auswerteeinheit 68 zugeführt, welche die Umgebung um das eigene Fahrzeug herum auswertet, indem sie den Gefahrengrad schätzt, wenn die Fahrspur gewechselt wird. Die CPU 2 erhält den Ausgang der Umgebungsauswerteeinheit 68 und wertet aus, ob der gegenwärtige Lenkwinkel geeignet ist. Dann wertet die CPU 2 den Gefahrengrad aus, wenn die Fahrspur gewechselt wird, und wenn der Gefahrengrad hoch ist, erhöht oder intensiviert sie die Lenkkraft in Richtung nach links oder rechts, in der der Gefahrengrad als hoch eingeschätzt wird. Der der somit be stimmten Lenkkraft entsprechende Strom wird durch den Motor verstärker 62 dem Beeinflussungsmotor 34 zugeführt.

Ferner ist die CPU 1 so konfiguriert, daß sie aufgrund der die Gegenwart von Hindernissen vor dem Fahrzeug betreffenden In formation und der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit das Auftreten einer Kollision vorhersagt und mit der die Fahrzeug geschwindigkeit steuernden CPU 3 kommuniziert, um über eine nicht gezeigte Treiberschaltung ein nicht gezeigtes Bremsbetä tigungsglied zum Niederdrücken des nicht gezeigten Bremspedals zu erregen. Da jedoch der Kern der Erfindung nicht in der Bremsbetätigung liegt, wird der Betrieb der CPU 3 nicht weiter erläutert. Zusätzlich beinhaltet die CPU 2 den Betrieb der Lenkwinkelkorrektur. Weil jedoch der Kern der Erfindung auch darin nicht liegt, wird dies nicht näher erläutert.

Der Betrieb des Systems zur Korrektur der Lenkkraft nach der Erfindung wird nun anhand des Flußdiagramms von Fig. 5 erläu tert. Der Betrieb wird durch die CPU 2 durchgeführt, und steuert somit den Betrieb des Lenkmotors 34. Das Programm wird mit vorbestimmten Intervallen von der CPU 2 durchgeführt.

In Schritt S1 wird die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V gele sen und das Programm geht zu Schritt S2 weiter, in dem die Abweichung ΔL (welche den Abstand von der Bezugsmittellinie M bezeichnet) und der durch die CPU 1 bestimmte gewünschte Lenk winkel ΘD gelesen werden. Dann geht das Programm zu Schritt S3 weiter, in dem die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit VTH, beispielsweise 50 km/h, verglichen wird. Wenn die erfaßte Fahrzeuggeschwindig keit V unter der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit VTH liegt, endet das Programm sofort. Wenn V jedoch nicht unter VTH liegt, geht das Programm zu Schritt S4 weiter, in dem die Abweichung ΔL mit dem vorgenannten Wert L verglichen wird, um festzustellen, ob ΔL L überschreitet. Hierbei wird geprüft, ob das Fahrzeug die Fahrspur gewechselt hat (in die nächste rech te oder linke Fahrspur eingefahren ist). Wenn die Antwort in Schritt S4 Ja ist, endet das Programm sofort.

Der Grund für das Einsetzen des Schritts S3 ist, daß es als nicht erforderlich angesehen wird, bei relativ niedriger Fahr zeuggeschwindigkeit die Lenkkraft zu korrigieren. Es genügt, daß die Steuerung wieder aufgenommen wird, wenn der Fahrer das System durch einen nicht gezeigten Schalter rücksetzt. Weil der offenbarte Steueralgorithmus zur Steuerung der Lenkung dient, um die Fahrt auf derselben Fahrbahn fortzusetzen, wenn S4 feststellt, daß die Fahrbahn gewechselt worden ist, ist das System so konfiguriert, daß es den Betrieb unterbricht, bis der Fahrer das System rücksetzt. Was den Schritt S4 betrifft, wird jedoch die Lenkkraft erhöht, damit das Fahrzeug zu der vorherigen Fahrbahn zurückkehrt, obwohl es den Fahrbahnwechsel bereits abgeschlossen hat. Das System kann natürlich auch so konfiguriert sein, daß es die Steuerung auf der neuen Fahrbahn fortsetzt, wenn die CPU 2 so modifiziert ist, daß sie das Überqueren der Linienmarkierung (in Fig. 4 mit N bezeichnet) erkennen kann, um einen neuen gewünschten Weg in der nächsten Fahrbahn erneut zu bestimmen.

Wenn im Flußdiagramm von Fig. 5 das Ergebnis von Schritt S4 negativ ist, geht das Programm zu Schritt S5 weiter, indem ein gewünschtes Motordrehmoment T des Beeinflussungsmotors 34 berechnet oder bestimmt wird, indem der gewünschte Lenkwinkel ΘD mit einem Faktor (einem geeignet gesetzten Proportionalfak tor) KBias multipliziert wird. Weil hier der gewünschte Lenk winkel ΘTH ein Wert ist, der zuerst aufgrund eines gewünschten Punkts auf dem gewünschten Weg M bestimmt ist, läßt sich sa gen, daß die Bestimmung des gewünschten Motordrehmoments der Bestimmung einer gewünschten Lenkkraft entspricht, welche von dem Lenkmechanismus zu erzeugen ist, um eine gewünschte Posi tion des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn erhalten zu können, welche aufgrund der erfaßten Position des Fahrzeugs festge stellt ist, so daß das Beeinflussungsmittel (Beeinflussungsmotor 34) den Lenkmechanismus derart beeinflußt, daß der Lenk mechanismus die festgestellte gewünschte Lenkkraft erzeugt.

Das Programm geht dann zu Schritt S6, in dem das festgestellte gewünschte Motordrehmoment T geprüft wird. Insbesondere wird der Absolutwert des berechneten Drehmoments mit einem oberen Grenzwert T0 verglichen, und wenn die Absolutwert den oberen Grenzwert T0 überschreitet, wird das berechnete Drehmoment auf den oberen Grenzwert begrenzt. Das Programm geht dann zu Schritt S7 weiter, in dem ein Strom berechnet wird und an den Motorverstärker 62 ausgegeben wird, so daß der Beeinflussungs motor 34 das festgestellte und geprüfte Motordrehmoment er zeugt. Das Programm geht dann zu Schritt S8, in dem geprüft wird, ob das Programm beendet werden soll, und falls nicht, geht es zu Schritt S1 zurück und wiederholt dieselben Prozes se.

Somit kann das System derart konfiguriert werden, daß das System den Betrag der Lenkkraft feststellt, der für den Fahrer optimal ist, damit er das Fahrzeug leicht entlang der Fahrbahn lenken kann. Das System kann somit einem Menschen (Fahrer) die Information in Form mit ihm koexistierender Lenkkraft geben und kann ferner den Teilnahmegrad des Menschen kontinuierlich zur automatischen Lenkung hin variieren, bei der der Mensch nicht mehr als aktiver Fahrer teilnimmt.

Weil ferner das System grundlegend so konfiguriert ist, daß es die Ziele durch Steuerung des Lenkkraftbetrags erzielt, ist inhärent ein Ausfallsicherungsbetrieb sichergestellt, auch wann der Beeinflussungsmotor in dem System ausfällt. Bei Motorausfall wird insbesondere nur die Lenkkraft anders, und die wichtigste Rolle des Lenksystems, Hindernisse zu vermei den, bleibt unverändert. Zusätzlich ist es ein wesentliches Merkmal des Systems, daß durch Hinzufügung einiger Komponenten zu dem herkömmlichen Mechanismus es nicht erforderlich ist, Herstellungseinrichtungen in einer Fabrik wesentlich zu ver ändern. Weil das System kompakt und leicht herzustellen ist, ist es sehr zuverlässig und hat geringere Herstellungskosten. Das wesentliche Merkmal ist auch bei anderen Ausführungen anwendbar, die später beschrieben werden.

Das oben beschriebene System zeigt das Grundkonzept der Erfin dung darin, daß es in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, das mit Muskelkraftlenkung oder Fremdkraftlenkung oder Hilfskraft lenkung ausgerüstet ist. Insbesondere bezeichnet der Begriff "Muskelkraftlenksystem" ein Lenksystem, in dem die Lenkkraft ausschließlich von dem Fahrer aufgebracht wird. Der Begriff "Fremdkraftlenksystem" bedeutet ein Lenksystem, bei dem die Lenkkraft ausschließlich durch eine Energiequelle in dem Fahr zeug aufgebracht wird, und der Begriff "Hilfslenkkraftsystem" bedeutet ein Lenksystem, bei dem die Lenkkraft durch Muskel kraft des Fahrers und durch eine Energiequelle aufgebracht wird.

Obwohl der durch die Umgebungsauswerteeinheit 68 geschätzte Gefahrengrad in der Ausführung nicht in Betracht gezogen wird, versteht es sich aus der folgenden Beschreibung, daß bei Be darf der geschätzte Wert hinzugefügt werden kann.

Fig. 6 zeigt einen Hydrauliksteuerkreis eines hydraulischen Hilfskraftlenksystems, in dem das Lenkkraftkorrektursystem nach einer zweiten Ausführung der Erfindung enthalten ist. In der zweiten Ausführung und folgenden weiteren Ausführungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Komponenten wie in der ersten Ausführung.

Obwohl das System nach der ersten Ausführung bei allen Arten von Lenksystemen anwendbar ist, ist das System nach der zwei ten Ausführung nur bei Fremdkraftlenksystemen oder Hilfskraft lenksystemen anwendbar. Fig. 6 zeigt den Zustand, in dem das Lenkrad nach links gedreht wird.

Insbesondere ist die Ritzelwelle 22 mit dem Ritzel 24 an ihrem freien Ende in bekannter Weise drehbar in einem Ritzelhalter 44 aufgenommen. Der die Welle aufnehmende Halter 44 ist in einem Gehäuse 42 drehbar aufgenommen. Wenn auf die Ritzelwelle 22 ein Lenkdrehmoment (Lenkradbetätigungskraft) wirkt, bewegt sich ein nicht gezeigter Ritzelhaltezapfen nach links oder rechts, um ein Vierwegeventil 46 von der Neutralstellung nach rechts oder links zu verschieben, so daß in einem Arbeits- oder Lenkzylinder 50 eine Kammer 50a oder 50b mit der Druck ölzufuhrleitung von einer Flügelpumpe 48 verbunden wird (sie ist durch den nicht gezeigten Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben), wohingegen die andere Kammer 50b oder 50a mit einem Ölreservoir 52 verbunden wird, um hierdurch die ge wünschte Hilfskraft zu erzeugen.

In Fig. 6 setzt die Flügelpumpe 48 Öl aus dem Ölreservoir 52 unter Druck und führt dieses Drucköl zu einem Einlaß des Vier wegeventils 46 und zwei weiteren Steuerventilen (einem Druck reduzierventil 70 und einem variablen Drossel- oder Dosierven til 72), die in Antwort auf die Fahrzeuggeschwindigkeit arbei ten. Das Bezugszeichen 74 bezeichnet ein bekanntes Strömungs steuerventil zum Drosseln der Ölmenge auf eine konstante Menge gegen die Fluktuation der Pumpenauswurfmenge. Das Bezugszei chen 76 bezeichnet ein bekanntes Pilotablaßventil.

Wie zuvor erwähnt, ist das Ritzel 24 drehbar in dem Ritzel halter 44 aufgenommen, der wiederum drehbar in dem Gehäuse 42 aufgenommen ist. Anzumerken ist, daß die Mitte der Drehbewe gung X des Ritzels 24 von jener Y des Halters 44 um E nach oben versetzt ist. Ein nicht gezeigter Haltestift steht von den Figuren von einer Stelle A an dem Halter 44 in Richtung nach oben vor. Der Stift ist in einen Schlitz B eingesetzt, der an dem Vierwegeventil 46 ausgebildet ist. Das Vierwegeven til 46 weist zwei Stifte 78 und 80 auf, die in der Figur nach oben abstehen, so daß sie Kolben 84 und 86 einer Reaktions kammer 82 zwischen sich aufnehmen. Eine andere Reaktionskammer des Systems ist an der entgegengesetzten Seite angeordnet und gegenüber dem Vierwegeventil 46 um 180° versetzt. Zu Erläute rungszwecken ist nur eine Reaktionskammer richtig dargestellt, wohingegen die andere über dieser schematisch dargestellt ist.

Jede Reaktionskammer 82 wird mit Fluiddruck von den Steuerven tilen 70 und 72 versorgt (welche auf die Fahrzeuggeschwindig keit ansprechen). Eine Zentrierfeder 88 spannt den Kolben 84 oder 86 nach außen vor. Die Auswärtsbewegung des Kolbens wird durch die linken und rechten Stifte 78 und 80 oder von der Wand des Gehäuses 42 gebildeten Schultern C begrenzt. Wenn sich das Vierwegeventil in der Neutralstellung befindet (Gera deauslenkung), ist der Abstand zwischen den Schultern C gleich jenem zwischen den Stiften. Das Grundkonzept dieser Systemkon figuration ist in der japanischen Patentschrift Nr. Sho 62(1987)-10871 des Anmelders beschrieben und wird nicht weiter erläutert.

In dem System nach der zweiten Ausführung der Erfindung ist ein ähnlicher Beeinflussungsmotor (Elektromotor oder Beein flussungsmittel) 90 vorgesehen, der die gleiche Funktion wie der Lenkmotor 34 hat. Der Beeinflussungsmotor 90 hat einen Arm 92, der um einen Punkt D herum schwenkbar ist. Der Arm 92 berührt über eine Feder 94 das Vierwegeventil 46 in der Figur rechts. Insbesondere, wenn der Beeinflussungsmotor 90 ange trieben wird, verschwenkt der Arm 92 nach links oder rechts, um die Feder 94 zu verlagern. Diese Bewegung wirkt somit auf das Vierwegeventil 46 als eine Art Lenkkraft oder Beeinflus sungskraft. Um den Hub des Arms 92 zu begrenzen, sind links und rechts Anschläge 96 und 98 vorgesehen. Dies verhindert, daß das Vierwegeventil 46 eine übermäßige Beeinflussungskraft erhält.

Fig. 7 und 8 zeigen die Struktur um den Beeinflussungsmotor 90 im Detail.

Der Beeinflussungsmotor 90 ist in einem Gehäuse 102 befestigt, und zwar durch einen Flansch 104, der an dem das Vierwegeven til 46 aufnehmenden Gehäuse 42 angebracht ist. Eine Motorausgangswelle 106 ist an den Arm 92 geschraubt. Der Arm 92 weist an seinem entgegengesetzten Ende einen Schlitz 108 auf, der eine Rolle 110 aufnimmt. Beide Enden der Rolle 110 sind in Führungsschlitze des Gehäuses eingesetzt, so daß die Rolle 110 linear entlang der Führungsschlitze läuft. Die Rolle 110 steht in ihrer Mitte drehbar mit einem Federträger 115 in Eingriff, so daß die Rolle die Feder in Antwort auf Schwenkbewegung des Arms 92 losläßt oder zusammendrückt. Diese Komponenten ein schließlich des Arms 92 sind in einem Raum angeordnet, der durch einen Deckel fluiddicht verschlossen ist. Die Innenseite des Deckels ist mit Öl gefüllt, das im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht.

Der Beeinflussungsmotor 90 ist an der Rückseite mit einem Drehcodierer 116 versehen, um den Betrag der Drehbewegung des Motors zu erfassen. Der Motor wird durch ein Befehlssignal angetrieben, das aufgrund der durch den Codierer 116 festge stellten Winkelverschiebung bestimmt wird. Der Motor kann mit einem Drehzahluntersetzer versehen sein, um das Ausgangsdreh moment zu verstärken.

Der Arm 92 ist mit Zentrierfedern 118 und 120 versehen, die mechanisch sicherstellen, daß der Arm in die Neutralstellung vorgespannt wird (entsprechend der Geradeausstellung des Lenk rads), wenn das Fahrzeug steht und die Stromzufuhr zu der Steuereinheit 60 unterbrochen wird. Wie in der Figur gezeigt, sind die Federn derart konfiguriert, daß sie die Anfangslast zu der Neutralstellung hin erzeugen, um sicherzustellen, daß der Arm in die Neutralstellung zurückkehrt (Geradeausstel lung). Wie aus Fig. 7 zu ersehen, ist die Motorausgangswelle durch eine Öldichtung 122 abgedichtet, um einen problemlosen Motorbetrieb zu ermöglichen.

Wieder zurück zu Fig. 6. Das Druckreduzierventil 70 reguliert den Fluiddruck von der Pumpe auf einen konstant niedrigen Druck und gibt in ihn durch eine Öffnung 70a aus. Der redu zierte Fluiddruck wirkt auf die linke Seite der variablen Drossel 72, die in der Figur unten dargestellt ist, um das Ventil gegen die Federkraft nach rechts zu drücken. Wenn das Fahrzeug anhält, verbindet durch die entstandene Pegeldiffe renz die variable Drossel 72 die Reaktionskammer 82 mit der Fluiddruckquelle um ein geringes Ausmaß, und gleichzeitig durch eine zweite Pegeldifferenz mit dem Ölreservoir. Im Er gebnis wird der Druck in der Reaktionskammer 82 im wesentli chen bei oder unter Atmosphärendruck gehalten.

Die Auslaßöffnung 70a des Druckreduzierventils 70 ist über eine Drossel 130 mit einer Ölpumpe 132 verbunden. Die Ölpumpe 132 dreht sich synchron mit der Getriebeausgangswelle (nicht gezeigt). Die Ölpumpe 132 enthält einen Rotor 132a, dessen Ausgangswelle ein Zahnrad trägt, das mit einem der Differen tialzahnräder in Eingriff steht, welche die Getriebeausgangs welle bilden. Der Ölpumpenrotor 132a stoppt, wenn die Fahr zeuggeschwindigkeit null ist, und dreht sich mit einer Ge schwindigkeit, die proportional mit der Fahrzeuggeschwindig keit zunimmt, um hierdurch Öl in der Figur von der rechten Öffnung zu der linken Öffnung zu pumpen. Die durch die Ölpumpe 132 tretende Ölmenge nimmt zu, wenn die Fahrzeuggeschwindig keit zunimmt. Wenn die Ölpumpe 132 stoppt, wird der Druck an der linken Seite der variablen Drossel 72 in der Figur auf einen durch das Druckreduzierventil 70 bestimmten Pegel regu liert und wirkt auf die Drossel 72, um diese nach rechts zu drücken. Wenn die Pumpe 132 wieder mit der Drehung beginnt, wird das Öl von der linken Seite der Drossel 72 gepumpt und der Druck fällt ab, wodurch die Drossel 72 durch die von rechts wirkende Federkraft nach links verschoben wird. Wenn somit die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nimmt die Dicht wirkung der Pegeldifferenz zur Verbindung der Reaktionskammer 82 mit der Fluiddruckquelle ab, während jene zur Verbindung der Kammer mit dem Ölreservoir zunimmt. Bei hoher Fahrzeug geschwindigkeit wird die Reaktionskammer 82 von dem Ölreser voir getrennt und vollständig mit der Fluiddruckquelle ver bunden, so daß der Fahrer ein Gefühl erhält, das proportional zu der Reaktionskraft von der Straßenoberfläche ist.

Nun wird der Betrieb des Hilfskraftlenksystems beschrieben.

Angenommen, in der Neutralstellung (Geradeausstellung) wirkt keine Betätigungskraft auf das Lenkrad 18, und somit ist keine Kraft zwischen dem Ritzel 24 und der Zahnstange 28 vorhanden. Das Vierwegeventil 46 befindet sich durch die Kraft der Feder 88 in der Reaktionskammer 82 in der Neutralstellung und arbei tet entsprechend dem offenen Mittenprinzip, so daß das Drucköl zu dem Ölreservoir zurückfließt. Der Fluiddruck ist im wesent lichen null und der Druck in den linken und rechten Kammern 50a und 50b des Arbeitszylinders 50 liegen bei null.

Angenommen, das Lenkrad 18 wird wie mit dem Pfeil gezeigt nach links bewegt, dann dreht sich die Zahnstange 26 wegen des Widerstands von der Straßenoberfläche nicht. Das auf das Rit zel 24 wirkende Drehmoment spannt dieses so vor, daß es auf der Stangenverzahnung 28 nach links rollt, weil sich die Zahn stange 26 nicht bewegt. Die Rollbewegung des Ritzels ist je doch durch die Federkraft in der Reaktionskammer 82 gehemmt. Wenn die Rollkraft des Ritzels geringer als die Federkraft ist, bleibt das Vierwegeventil 46 in der Neutralstellung und erzeugt keine Hilfskraft. Wenn hier das auf das Ritzel 24 wirkende Drehmoment den auf die lenkbaren Vorderräder wirken den Widerstand der Straßenfläche überschreitet, könnten sich die Vorderräder ohne Hilfskraft drehen. Dies geschieht, wenn das Fahrzeug auf Eis fährt und die Vorderräder leicht schlup fen oder das Fahrzeug fährt und die Reaktionskraft von der Straßenfläche gering ist.

Wenn die Betätigungskraft an dem Lenkrad 18 ausreichend hoch wird, so daß das Ritzel 24 auf der Stangenverzahnung 28 nach links rollt, bewegt sich das Vierwegeventil 46 und drückt die Innenfeder nach rechts. Infolge dessen wird die linke Kammer 50a des Arbeitszylinders 50 mit der Fluiddruckwelle verbunden, wohingegen die rechte Kammer 50b mit dem Ölreservoir verbunden wird. Durch die resultierende Kraft aus dem Ritzeldrehmoment und dem Fluiddruck wird die Zahnstange 26 nach rechts ange trieben, um Hilfskraft zu erzeugen. Somit wirkt die Komponen te, die aus der Ritzelwelle 22, dem Ritzel 24, der Zahnstange 26 und der Stangenverzahnung 28 etc. gebildet ist, als eine Art Lenkkrafterfassungsmittel.

Weil bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit die Reaktionskammer 82 mit Fluiddruck versorgt wird, kehrt das Vierwegeventil zu der Neutralstellung zurück, wenn der Fluiddruck zunimmt. Die Höhe des Fluiddrucks hängt vom Hub der variablen Drossel 72 in Richtung nach links ab, anders gesagt von der Fahrzeugge schwindigkeit. Der in die Reaktionskammer 82 eingeführte Fluiddruck und somit die Rückstellkraft des Ventils 46 in die Neutralstellung nimmt mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Fig. 9 zeigt die Kennlinien der Lenkkraft (Ritzeldrehmo ment) bezüglich des Widerstands von der Straßenfläche (Ausgang von der Zahnstange) in dem offenbarten System.

Fig. 9 zeigt die Kennlinien der Lenkkraft (Ritzeldrehmoment) relativ zum Widerstand von der Straßenfläche (Ausgang an der Zahnstange) in dem offenbarten System.

Nun sei angenommen, daß der in Fig. 6 dargestellte Beeinflus sungsmotor 90 des Systems arbeitet und der Arm 92 so angetrie ben wird, daß er mit einem bestimmten Winkel von der darge stellten Stelle im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, so daß das Vierwegeventil 46 nach links vorgespannt wird. In diesem Fall muß das zum Verschieben des Ventils 46 nach rechts erforder liche Ritzeldrehmoment größer sein. Hierdurch wird es schwie riger, die Hilfskraft in Richtung nach links zu erzeugen, wodurch eine Lenkbewegung nach links schwerer wird. Anderer seits ist aufgrund der Beeinflussungskraft ein geringeres Ritzeldrehmoment erforderlich, um das Ventil 46 nach links zu verschieben, wodurch es leichter wird, die Hilfskraft in Rich tung nach rechts zu erzeugen. Durch Verschwenken des Arms 92 im Uhrzeigersinn wird somit das Lenken nach rechts leichter, wohingegen die Lenkung in die entgegengesetzte Richtung schwerer wird. Hierdurch wird die Lenkkraft in Richtung nach links und nach rechts unterschiedlich.

Dies ist in Fig. 10 gezeigt. In den gezeigten Kennlinien verschiebt sich der Anfangspunkt der Hilfskraft mit zunehmen der Beeinflussungskraft entlang der Kennlinie des Muskelkraft lenksystems. Weil das System derart konfiguriert ist, daß die Beeinflussungskraft nur auf die Feder 88 in der Reaktionskam mer wirkt, werden die (unterbrochenen) Kennlinien parallel von (durchgehenden) herkömmlichen Hilfskraftkennlinien parallel verschoben, wie mit den Pfeilen gezeigt, und zwar entlang der geraden Linie des Muskelkraftlenksystems. Hieraus ist ersicht lich, daß ein Verschwenken des Arms im Gegenuhrzeigersinn das Lenken nach rechts schwerer macht und das Lenken nach links leichter.

Wenn festgestellt wird, daß die Beeinflussungskraft größer als die vorbestimmte Kraft der Feder 88 in der Reaktionskammer ist, entspricht dies den in der Figur strichpunktierten Kenn linien. Insbesondere, auch wenn das Ritzeldrehmoment (Ritzel eingang) null ist, wird ein Straßenflächenwiderstand (Ausgang an der Zahnstange) erzeugt, so daß eine Minuslenkkraft erzeugt wird. In diesem Fall dreht sich das Lenkrad 18 von selbst, wenn man es losläßt, so daß das Fahrzeug automatisch gelenkt wird. Der Lenkbetrag ist jedoch auf ein solches Ausmaß be grenzt, daß es mit der Reaktionskraft von der Straßenfläche ausgeglichen ist. Wenn die Beeinflussungskraft weiter zunimmt, kann der Vorderradschwenkwinkel (Lenkwinkel) erhöht werden.

Anzumerken ist, daß die hier genannte Reaktionskraft bei fah rendem Fahrzeug das Ausrichtdrehmoment ist, welches die Reifen aufgrund der Geometrie der Radaufhängung in die Geradeausstel lung schwenkt.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß der Vorderradschwenkwinkel durch Zunahme/Abnahme der Beeinflussungskraft gesteuert werden kann. Weil es jedoch schwierig ist, dies in Offenschleifen steuerung genau zu steuern, ist ein Drehcodierer 126 vorgese hen, um den Drehbetrag der Lenkwelle 20 zu erfassen. Weil sich die Lenkwelle 20 infolge der erzeugten Beeinflussungskraft dreht, steuert die CPU 2 den Beeinflussungsmotor 90 durch einen ähnlichen Motorverstärker wie in der ersten Ausführung, so daß der erfaßte Drehbetrag der Lenkwelle auf einen ge wünschten Lenkwinkel gebracht wird.

Der Betrieb des Systems nach der zweiten Ausführung wird nun anhand des Flußdiagramms in Fig. 11 erläutert.

Die Fig. 11 zeigt den Steueralgorithmus der CPU 2, welche den Betrieb durch den Beeinflussungsmotor 90 steuert. Zu Erläute rungszwecken sei hier angenommen, daß der Gefahrengrad α nur für die rechte Fahrbahn geschätzt wird, gesehen von der gegen wärtigen Fahrbahn, auf der das eigene Fahrzeug fährt. Wenn der Grad sowohl für die rechten als auch linken Fahrbahnen ge schätzt werden soll, genügt es, wenn ähnliche Prozesse für die linke Fahrbahn sich anschließen.

In Schritt S10 des Flußdiagramms werden die erfaßte Verschie bung oder die Stellung ß des Beeinflussungsmotors 90 (aus dem Ausgang des Codierers 116 durch geeignete Wandlung) und die Fahrzeuggeschwindigkeit V gelesen, und das Programm geht zu Schritt S12, in dem die Ausgänge der CPU 1 gelesen werden, das sind die Abweichungen ΔL von der Mittellinie (gewünschter Weg) M, der Inklinationswinkel ΘV der Längsachse des eigenen Fahr zeugs bezüglich der Mittellinie, der gewünschte Lenkwinkel ΘD und der durch die Umgebungsauswerteeinheit 68 geschätzte Ge fahrengrad αR nach rechts. Hier wird der Gefahrengrad αR er läutert.

Die Seitenradargeräte 12b erfassen den relativen Abstand D zwischen dem eigenen Fahrzeug und anderen Fahrzeugen, die auf der linken (oder rechten) Fahrbahn fahren. Durch Differenzie ren des Abstands D zum Erhalt des Werts dD erhält man den Wert, der die relative Fahrzeuggeschwindigkeit bezüglich des eigenen Fahrzeugs bezeichnet. Der Abstandbetrag α wird in der Ausführung wie folgt definiert:

αR = A - (Kd × dDR) - KD × DR)

wobei αR 0 und A eine Konstante ist.

Dies bedeutet, daß, wenn die relative Fahrzeuggeschwindigkeit dD einen positiven Wert hat, sich das andere Fahrzeug von dem eigenen Fahrzeug wegbewegt. Der Gefahrengrad nimmt somit ab, wenn dD zunimmt. Wenn andererseits dD einen negativen Wert hat, bedeutet dies, daß das andere Fahrzeug aufschließt, und der Gefahrengrad zunimmt, wenn der Absolutwert von dD zunimmt. Weil der relative Abstand D immer einen positiven Wert hat, nimmt der Gefahrengrad ab, wenn der Wert D zunimmt. Weil der Gefahrengrad keinen negativen Wert haben sollte, wird der Grad auf 0 gesetzt, wenn der berechnete Wert negativ wird. In der Gleichung bezeichnet das Suffix R den Wert der rechten Fahr bahn. Wenn ein ähnlicher Wert für die-linke Fahrbahn berechnet wird, wird diesem das Suffix L beigefügt.

Hier ist anzumerken, daß, weil bei konstantem Abtastintervall die Differenzierung kompliziert ist, es alternativ möglich ist, eine Differenz zwischen dem zum gegenwärtigen Intervall abgetasteten gegenwärtigen Abstand D1 und dem zum folgenden Intervall abgetasteten folgenden Abstand D1-1 zu erhalten, indem dD = D1-D1-1.

Ferner anzumerken ist, daß, auch wenn der Gefahrengrad nur entweder für die rechte oder linke Fahrbahn berechnet wird, und wenn ein Hindernis, wie etwa ein Pannenfahrzeug, sich voraus auf der eigenen Fahrbahn befindet, der Gefahrengrad in ähnlicher Weise für die eigene Fahrbahn berechnet werden soll te. Obwohl ferner der Gefahrengrad als einfache lineare Funk tion definiert ist, ist es alternativ auch möglich, diesen durch Berechnung zu definieren und das Quadrat des relativen Abstands oder der Fahrzeuggeschwindigkeit oder ähnlicher Werte zu verwenden.

In Fig. 11 geht das Programm dann zu Schritt S14 weiter, wo geprüft wird, ob die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V unter der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit VTH liegt, und wenn das Ergebnis ja ist, endet das Programm sofort, und zwar aus dem gleichen Grund wie in der ersten Ausführung. Wenn nicht, geht das Programm zu Schritt S16, in dem geprüft wird, ob die Abweichung ΔL größer als die Fahrbahnbreite L ist, d. h. es wird geprüft, ob das eigene Fahrzeug in die benachbarte rechte oder linke Fahrbahn eingefahren ist, und falls ja, endet das Programm sofort aus dem gleichen Grund wie in der ersten Ausführung.

Wenn das Ergebnis in Schritt S16 negativ ist, geht das Pro gramm zu Schritt S18, in dem die gewünschte Stellung des Be einflussungsmotors (gewünschte Beeinflussungskraft) βD berech net wird. Insbesondere wird der gewünschte Lenkwinkel ΘD mit einem Faktor K1 multipliziert (geeignet gesetzter Proportio nalfaktor), und die Differenz zwischen ΔL/L und dem Produkt des Inklinationswinkels ΘV des eigenen Fahrzeugs und einem Faktor k wird mit einem Faktor K2 multipliziert (geeignet gesetzter Proportionalfaktor), der mit dem Gefahrengrad αR multipliziert wird. Die Differenz zwischen den zwei Produkten dient zur Bestimmung der gewünschten Verlagerung βD. Die ge wünschte Verlagerung wird im Prinzip bestimmt durch Multipli kation des gewünschten Lenkwinkels ΘD mit dem Faktor und da durch, daß der Lenkmotor zum Verstellen (Verschwenken) des Arms 92 angetrieben wird derart, daß die gewünschte Lenkkraft erreicht wird. Weil die Feder 94, welche zusammen mit der Armverstellung durch den Beeinflussungsmotor 90 die Beeinflus sungskraft bestimmt, in der Ausführung eine lineare Kennung hat, wird die gewünschte Stellung βD proportional zu dem ge wünschen Lenkwinkel ΘD gemacht. Wie bei der ersten Ausführung läßt sich auch hier sagen, daß der gewünschte Lenkwinkel ΘD ein Wert ist, den man braucht, um eine gewünschte Position des Fahrzeugs zur Fahrbahn zu halten, weiche aufgrund der erfaßten Fahrzeugposition bestimmt wird.

Der Grund dafür, warum der Faktor K2 mit dem Gefahrengrad αR korrigiert wird, ist, weil eine Abweichung des Gefahrengrads αR von null eine Situation anzeigt, daß ein anderes Fahrzeug auf der rechten Fahrbahn aufschließt, bevorzugt der Faktor K2 vergrößert wird, um die Steuerreaktion zu verbessern mit dem Ziel, eine Kollision zu vermeiden. Nimmt man jedoch an, daß das eigene Fahrzeug bereits nach rechts gelenkt wird, wenn die Beeinflussungskraft durch den Faktor vergrößert wird, wird das eigene Fahrzeug durch den vergrößerten Faktor stark zur Rück kehr auf die ursprüngliche Fahrbahn gedrängt mit dem Nachteil, daß das Fahrzeug weiter über die gegenüberliegende Fahrbahn markierung zur linken Fahrbahn hin geführt werden könnte. Dies wäre wirklich nachteilig. Wenn daher gemäß Schritt S18 das eigene Fahrzeug die Mitte der Fahrbahn zur entgegengesetzten Fahrbahnmarkierung hin kreuzt, d. h. ΔL 0 ist, wird der Fak tor K2 auf null reduziert, damit das obige Problem nicht auf treten kann. Anders gesagt, der Faktor K2 wird mit zunehmendem ΔL größer, wenn sich das eigene Fahrzeug zwischen der Mittel markierung und der rechten Fahrbahnmarkierung nahe der rechten Fahrbahn befindet, wo ein anderes Fahrzeug folgt, wohingegen K2 auf null gehalten wird, wenn sich das eigene Fahrzeug zwi schen der Mittelmarkierung und der gegenüberliegenden linken Fahrbahnmarkierung befindet.

Für den Notfall sollte das System ferner eine gute Steuerreak tion haben. Wenn daher der Fahrer das Fahrzeug zur Richtungs änderung um den Winkel ΘV bezüglich der Mittellinie (oder Fahrbahnmarkierung) lenkt, wird der Faktor K2 unter Verwendung des Winkels ΘV vergrößert. Weil nämlich der Wert ein Zeichen dafür ist, daß der Fahrer das Fahrzeug zur nächsten Fahrbahn lenken will, wird ein Anheben des Faktors die Steuerreaktion verbessern. Dies ist eine Art Differenzsteuerung. Den gleichen Effekt erhält man natürlich auch durch Verwendung der Betäti gungsgeschwindigkeit des Lenkrads 18 anstelle von ΘV.

Das Programm geht dann zu Schritt S20 weiter, in dem die be rechnete gewünschte Verlagerung βD von der erfaßten Stellung ß des Beeinflussungsmotors 90 subtrahiert wird und die Differenz mit einem Faktor K0 multipliziert wird, um das gewünschte Drehmoment T des Beeinflussungsmotors 90 zu bestimmen. Das Programm geht dann zu Schritt S22, in dem das berechnete Dreh moment T mit einer Obergrenze T0 verglichen wird. Wenn es die Grenze überschreitet, wird das berechnete Drehmoment T durch die Grenze T0 ersetzt. Weil der Hub des Arms 92 durch die Anschläge 96 und 98 begrenzt ist, könnte das übermäßige Dreh moment elektrische Energie verschwenden. Ferner kann dies verhindern, daß der Motor durch Überwärmung beschädigt wird.

Das Programm geht dann zu Schritt S24, in dem die dem Motor zuzuführende Stromstärke derart festgelegt wird, daß das be rechnete Drehmoment erreicht wird, und wird zu dem Motorver stärker ausgegeben. Die Stromzufuhr wird in einer geschlosse nen Schleife derart gesteuert bzw. geregelt, daß der Fehler zwischen dem Ausgang des Codierers 116 und dem gewünschten Wert abnimmt. Das Programm geht dann zu Schritt S26 weiter, in dem geprüft wird, ob das Programm enden soll, und solange nicht das Ergebnis ja ist, geht das Programm zu Schritt S10 zurück, um die obigen Prozesse zu wiederholen.

Durch die obige Konfiguration kann das System die Lenkkraft auf einen bestimmten Wert korrigieren, indem es ein künftiges Fahrzeugverhalten oder einen künftigen Zustand aufgrund gegen wärtiger Fahrzeugfahrzustände nach dem Konzept der vorwärts gerichteten Steuerung bzw. Optimalwertsteuerung vorhersagt, damit der Fahrer die Lenkung derart korrigieren kann, daß das Verhalten des Fahrzeugs mit dem vom Fahrer erwarteten Verhal ten übereinstimmt, oder indem das System Information in Form von Lenkkraft über die Gefahr ausgibt, die anderenfalls auf treten könnte, weil der Fahrer sie übersehen haben könnte.

Ferner sagt das System einen künftigen Fahrzeugzustand oder künftiges Verhalten voraus und teilt dies dem Fahrer mit, indem es die Lenkkraft in Richtung nach rechts oder links unterschiedlich macht, und zwingt ihn, eine mögliche Gefahr zu vermeiden, die anderenfalls auftreten könnte. In einem mit einem Hilfskraftlenksystem oder Fremdkraftlenksystem ausgerü steten Fahrzeug kann das System die gleichen Wirkungen erzie len, indem man den Hilfskraftbetrag ändert. Ferner kann der Fahrer nicht nur unter Verwendung aller seiner Sinne nach Wunsch manövrieren, sondern kann auch unter Bezug auf den Betrieb des Systems das Fahrzeug optimal lenken. Insbesondere, wenn das System feststellt, daß die Bewertung des Fahrers und die festgestellte Lenkkraft nicht gleich sind, kann der Fahrer den Systembetrieb überlagern. Wenn sich herausstellt, daß ein Lenken nach rechts oder links ungeeignet ist, kann in Antwort auf den Grad der Ungeeignetheit die Lenkkraft in beide Rich tungen größer gemacht werden.

Dieses System läßt sich somit so konfigurieren, daß es den Lenkbetrag bestimmt, der für den Fahrer optimal ist, damit er das Fahrzeug leicht entlang der Fahrbahn lenken kann. Das System gibt somit die Information an einen Menschen (Fahrer) durch die Lenkkraft derart, daß sie mit ihm koexistiert, und das System kann ferner den Teilnahmegrad des Menschen stufen los bis zur automatischen Lenkung ändern, bei der der Mensch nicht mehr am Fahrbetrieb teilnimmt. Anzumerken ist, daß das System den Fahrer nicht nur anleiten kann, das Fahrzeug ent lang einer geraden Straße zu lenken, sondern auch entlang einer kurvigen Straße.

Weil insbesondere das System derart konfiguriert ist, daß, auch wenn der Eingang an dem Ritzel null ist, wie in Fig. 10 mit den strichpunktierten Linien gezeigt, ein Ausgang an der Zahnstange erzeugt wird, oder anders gesagt, eine Minuslenk kraft erzeugt wird, so daß sich das Lenkrad von selbst dreht, der Fahrer das Fahrzeug unter Verwendung aller seiner Sinne unter Bezug auf den Ausgang des Systems lenken kann, wenn der Fahrer wachsam ist. Wenn andererseits der Fahrer weniger wach sam ist, kann er sich auf das System verlassen, das die Minus lenkung erzeugt und verhindert, daß das Fahrzeug von der Fahr bahn abweicht, wobei es ein eventuell vorhandenes Hindernis vor dem eigenen Fahrzeug vermeidet. Wenn das System den Fahrer durch die Lenkkraft anleitet, hat dieser somit das Gefühl, als ob er auf einem Kurs fahren würde, in dessen Mitte er wie auf einer Bobschlittenbahn eingefangen ist. Auch wenn er infolge dessen beabsichtigt oder unbeabsichtigt den Versuch macht, von einer geraden Mittellinie nach rechts oder links zu lenken, wird die schwergängige Lenkung in diese Richtung ihn daran hindern, von der Mitte der Fahrbahn abzuweichen. Das System kann somit imaginäre Wälle an den rechten und linken Fahrbahn markierungen erzeugen, so daß der Fahrer gezwungen wird, zur Mitte zurückzukehren und das Fahrzeug zwischen den Wällen zu lenken.

Wenn er andererseits die Fahrbahn wechseln möchte, reicht es aus, daß er das Lenkrad mit einer ausreichenden Kraft bewegt, um über die imaginären Wälle zu fahren. Wenn andere Fahrzeuge auf der nächsten Fahrbahn aufschließen, würde er den imaginä ren Wall an der Seite fühlen, an der das andere Fahrzeug auf schließt, wobei die Höhe des Walls dem Gefahrengrad ent spricht. Auch wenn er sein Fahrzeug in diese Richtung zu len ken versucht, würde er durch den imaginären Wall zurückge drückt. Eine Kollision würde somit von vornherein vermieden. Wenn der Abstand zu dem anderen Fahrzeug groß wird oder wenn das andere Fahrzeug auf eine andere Fahrbahn ausweicht, wird der imaginäre Wall entsprechend verschwinden. Weil das System derart konfiguriert ist, daß in Antwort auf den Inklinations winkel der Fahrzeuglängsachse bezüglich der Mittellinie oder Fahrbahnmarkierung die Lenkkraft zunimmt, anders ausgedrückt, die Höhe des imaginären Walls zunimmt, ist die Steuerantwort verbessert.

Weil der imaginäre Wall nur dann aufgebaut wird, wenn das Fahrzeug in die Richtung gelenkt wird, in der ein anderes Fahrzeug aufschließt, kann er das Fahrzeug lenken, ohne den imaginären Wall zu fühlen, wenn er entlang der Mitte der Fahr bahn fährt. Auch wenn er durch den imaginären Wall zurückge drückt wird, wird ihm der Wall nicht mehr bewußt, nachdem er zu der Mitte der Fahrbahn zurückgekehrt ist. Er würde auch nicht über die Mitte zu der entgegengesetzten Fahrbahn zurück gedrückt. Hierbei beginnt das Kleinerwerden der Walls unmit telbar, sobald die Lenkung das Fahrzeug zurückdrückt, weil der Inklinationswinkel der Fahrzeuglängsachse sich zu einem Nega tivwert gewendet hat. Der Fahrer wird den imaginären Wall nicht länger bemerken.

Weil ferner die Lenkkraft für die Links- und Rechtsrichtungen separat bestimmt werden kann, läßt sich das Fahrzeug so len ken, daß es mit den in diesen Richtungen auftretenden Zustän den zurechtkommt. Weil die Beeinflussungskraft durch die me chanischen Anschläge 96 und 98 begrenzt ist, kann diese Beein flussungskraft auf den durch die Anschläge bestimmten Pegel begrenzt werden, und die Bewertung des Menschen überlagert den Betrieb des Systems auch dann, wenn zwischen seiner Bewertung und dem Systembetrieb keine Übereinstimmung vorliegt. Weil ferner das System so konfiguriert ist, daß es Federn 118 und 120 aufweist, welche den Lenkmechanismus in die Neutralstel lung (Geradeausstellung) spannen, d. h. insbesondere, weil der Arm 92 in die Neutralstellung durch die Federn 118 und 120 gespannt wird, denen die Anfangslast zugeordnet ist, läßt sich der Betrieb aus der Neutralstellung leicht starten, wenn das System initialisiert wird.

Weil ferner das System grundlegend derart konfiguriert ist, daß es die Ziele durch Steuerung des Betrags der Lenkkraft erreicht, wird ein Ausfallsicherungsbetrieb inhärent sicherge stellt, auch wenn der Beeinflussungsmechanismus ausfällt. Insbesondere weicht bei einem Motorfehler nur die Lenkkraft von der gewünschten ab, und die besonders wichtige Rolle des Lenksystems, nämlich Hindernisse zu vermeiden, bleibt unver ändert. Zusätzlich ist es das charakteristische Merkmal des Systems nach der zweiten Ausführung, daß es, wie in der ersten Ausführung, nicht nötig ist, Herstellungseinrichtungen in einer Fabrik drastisch zu ändern, weil es durch Hinzufügen einiger Komponenten zu dem herkömmlichen Mechanismus reali siert werden kann. Weil das System kompakt und leicht herzu stellen ist, ist es zuverlässiger und weniger teuer. Insbeson dere wenn das System in einem Hilfskraftlenksystem enthalten ist, braucht die Beeinflussungsmotorausgangsleistung nicht groß sein, was die Systemkonfiguration kompakt macht. Umge kehrt gesagt, das System läßt sich mit einem Muskelkraftlenk system realisieren, wenn man einen größeren Motor verwendet.

Fig. 12 zeigt einen Teil eines Hydrauliksteuerkreises ähnlich Fig. 6, jedoch mit Darstellung einer dritten Ausführung der Erfindung. Der Rest des Kreises gleicht jenem in Fig. 6.

Bei dem System nach der dritten Ausführung sind parallel zu dem Pilotentlastungsventil 76 für die Flügelpumpe 48 ein zwei tes Pilotentlastungsventil 140 und ein Servomotor 142 vorgese hen. Insbesondere ist das System derart konfiguriert, daß das zweite Pilotentlastungsventil 140 eine Feder 144 aufweist, welche den Hydraulikdruck bestimmt. Die Kennungen der Feder 144 werden durch den Servomotor 142 variabel gesteuert. Weil die zwei Pilotentlastungsventile 76 und 140 parallel vorgese hen sind, ist der maximale Hydraulikdruck des Kreises auf den geringeren Druck eines der Ventile beschränkt.

Obwohl sich ähnlich der zweiten Ausführung die Armbewegung verwenden läßt, wird hier eine Schraubvorrichtung 146 verwen det, um die Federkennlinien durch Drehbewegung des Servomotors 142 zu ändern. Die Schraubvorrichtung 146 weist eine Innen schraube 148 auf (die an dem Rotor des Servomotors 142 koaxial zu diesem befestigt ist), die sich mit der Drehung des Servo motors 142 dreht, um eine Innenschraube 150 linear zu ver schieben, welche wiederum die Feder 144 zusammendrückt bzw. entspannt. Wenn die CPU 2 feststellt, daß es ungeeignet ist, in eine der Richtungen zu lenken, treibt sie den Servomotor 142 so an, daß er die Federkraft des zweiten Pilotentlastungs ventils 140 senkt, um den maximalen Hydraulikdruck zu senken, um hierdurch die Kraftunterstützung zu schwächen (den Betrag der Kraftunterstützung zu senken), so daß eine höhere Betäti gungskraft erforderlich ist, um das Lenkrad 18 zu bewegen.

Fig. 13 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems nach der dritten Ausführung der Erfindung.

Das Programm beginnt und geht über Schritt S100 und Schritt S104 zu Schritt S106, in dem von einem Basiswert δO das Pro dukt aus Multiplikation des Gefahrengrads αR mit einem Faktor K3 (einem geeignet gesetzten Proportionalfaktor) subtrahiert wird, um die gewünschte Verlagerung oder Stellung δD zu be stimmen, um in Abhängigkeit vom Gefahrengrad den Hydraulik druck zu senken, der durch das Pilotentlastungsventil 140 festgelegt ist.

Das Programm geht dann zu Schritt S108, in dem die Differenz zwischen der gewünschten Verlagerung δD und der erfaßten Ver lagerung δ berechnet wird, und diese Differenz wird mit einem Faktor K4 multipliziert, um das gewünschte Drehmoment T des Servomotors zu bestimmen, und das Programm geht zu Schritt S110, in dem der Strom an den Motorverstärker zum Erzeugen des Drehmoments ausgegeben wird. Das Programm geht dann zu Schritt S112, in dem geprüft wird, ob das Programm enden sollte oder nicht, und falls nicht, kehrt es zu Schritt S100 zurück, um die obigen Prozesse zu wiederholen. Wenn Schritt S104 fest stellt, daß die Fahrgeschwindigkeit V unter der vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit VTH liegt, springt das Programm zu Schritt S114, in dem die Servomotorstellung zu dem Grundwert δ0 zu rückgebracht wird, weil aus dem zuvor genannten Grund die Steuerung nicht durchgeführt wird.

Fig. 14 zeigt die Lenkkennlinien, die man mit dem System nach der dritten Ausführung erhält.

Bei Betrieb des Pilotentlastungsventils 140 wird die Lenkkraft durch eine der vier dünnen Linien festgelegt, die parallel zu der dicken Linie verlaufen, welche die Muskelkraft-Lenkcharak teristik bezeichnet. In Abhängigkeit davon, wie stark der Servomotor 142 die Feder löst, werden die Lenkcharakteristiken durch eine der dünnen Linien festgelegt. Wenn die Federkraft auf null gesenkt wird, werden die Lenkkraftcharakteristiken gleich jenen, des Muskelkraftlenksystems. Selbstverständlich ist die Anzahl der dünnen Linien nur ein Beispiel, und sie kann auch anders sein.

Weil die dritte Ausführung so konfiguriert ist, daß sie den Betrag der Hilfskraft senkt, wird dementsprechend keine auto matische Lenkung durchgeführt. Jedoch kann es vorkommen, daß weder ein Lenken nach rechts noch ein Lenken nach links ein gutes Ergebnis bringen würde, beispielsweise dann, wenn auf beiden rechten und linken Fahrbahnen andere Fahrzeuge überho len oder am eigenen Fahrzeug vorbei fahren und unglücklicher weise vor dem eigenen Fahrzeug sich ein Hindernis befindet. In diesem Fall kann das System so konfiguriert werden, daß es die Betätigungskraft an dem Lenkrad in beide rechte und linke Richtungen größer macht, um den Fahrer anzuregen, weiterhin geradeaus zu lenken oder zumindest die gegenwärtige Fahrbahn zu halten.

Weil bevorzugt in der dritten Ausführung das Entlastungsventil 140 ein Pilotventil ist, kann die Ausgangsleistung des Servo motors 142 gering sein, so daß die Systemkonfiguration so klein wie möglich wird. Weil der Lenkmechanismus normalerweise in einem relativ engen Raum angebracht wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Systemkonfiguration klein ist. Die rest lichen Vorteile und Wirkungen der dritten Ausführung gleichen jenen der zweiten Ausführung.

Fig. 15 ähnelt Fig. 12, jedoch mit Darstellung einer vierten Ausführung der Erfindung.

Während in der dritten Ausführung der Hydraulikdruck stufenlos reguliert wird, wird in der vierten Ausführung unter Verwen dung eines Solenoidventils 160 der Druck AN - AUS gesteuert, d. h. auf zwei Pegeln. Insbesondere, wenn die CPU 2 feststellt, daß die Hilfskraft bevorzugt auf einen geringen Wert oder auf null gesenkt werden sollte, führt die CPU 2 dem Solenoid 162 Strom zu, um ein Schlotterventil 164 zu öffnen.

Infolgedessen wird das Hydrauliköl in der rechten Kammer 74a des Strömungssteuerventils 164 abgelassen, und der Druck wird gesenkt. Das Ventil 74 wird demzufolge nach rechts verschoben, so daß das Hydrauliköl in das Ölreservoir zurückkehrt. Der Maximaldruck dieses Kreises wird somit durch die Druckdiffe renz bestimmt, welche somit den Grenzbetrag der Hilfskraft bestimmt. Die Druckdifferenz wird durch den Öffnungsgrad einer in den Kreis eingesetzten Drossel 166 bestimmt. Die Lenkcha rakteristiken entsprechen somit den in Fig. 14 gezeigten dünnen Linien. In Abhängigkeit von der Konstruktion der Dros sel 166 kann der gewöhnliche Hydraulikdruck null sein, wodurch die Charakteristiken genau so werden wie bei Muskelkraftlenk systemen.

Das System der vierten Ausführung kann nur den Betrag der Kraftunterstützung ändern und kann nicht automatisch lenken. Jedoch kann das System der vierten Ausführung die Lenkbetäti gungskraft nach rechts und links größer machen und hat die gleiche Wirkung wie die dritte Ausführung. Weil das System ähnlich der dritten Ausführung das Pilotentlastungsventil verwendet, kann das Ventil sehr klein gemacht werden, was den elektrischen Stromverbrauch gering macht. Die restlichen Vor teile und Wirkungen der vierten Ausführung gleichen der zwei ten Ausführung.

Fig. 16 ist eine Perspektivansicht des Systems nach einer fünften Ausführung der Erfindung. Das System ist in einem elektrischen Hilfskraftlenksystem enthalten, das keine Hydrau likenergie verwendet.

Das System nach Fig. 16 enthält einen Drehmomentsensor (Po tentiometer) 170, einen Elektromotor 172, der zum Antrieb der Lenkwelle 20 aufgrund des erfaßten Drehmoments angesteuert wird, sowie einen Drehzahluntersetzer 174 aus einem Schnecken getriebe, das die Ausgangsdrehzahl des Motors 172 im Sinne einer Erhöhung des Drehmoments reduziert. Die Komponenten sind als Einheit vormontiert und werden an die Lenkwelle 20 ange bracht. Nicht dargestellt ist eine normale Zahnstangenlenkung an der Unterseite der Anordnung.

Wenn bei dem System nach der Erfindung auf das Lenkrad 18 eine Betätigungskraft wirkt wird eine Torsionsstange 176 verdreht. Die Verdrehung wird durch einen Nocken (nicht gezeigt) in eine Auf- und Abbewegung eines Gleitstücks 178 gewandelt, und diese Bewegung wird durch einen Drehmomentsensor (Potentiometer) 170 erfaßt. Das Gleitstück 178 bewegt sich somit in Antwort auf die Größe und Richtung der Betätigungskraft (Lenkkraft) auf und ab, welche auf das Lenkrad 18 wirkt. Die Charakteristiken des Drehmomentsensors 170 sind im Prinzip linear, wie in Fig. 17 gezeigt. Die CPU 2 empfängt die Ausgangssignale des Drehmo mentsensors und des Fahrgeschwindigkeitssensors und liefert einen Befehl, der eine Stromstärke bezeichnet, die in Antwort auf die Lenkkraft dem elektrischen Hilfskraftmotor 172 zuzu führen ist, wie in Fig. 18 gezeigt. Die in dem System erziel ten Lenkcharakteristiken sind ähnlich in Antwort auf die Fahr geschwindigkeit veränderlich, wie in den Fig. 18 und 19 gezeigt. Dies ist an sich bekannt.

Fig. 20 zeigt im Flußdiagramm den Betrieb des Systems nach der fünften Ausführung der Erfindung.

In Schritt S200 werden das erfaßte Drehmoment (oder die er faßte Lenkkraft) TS und die Fahrzeuggeschwindigkeit V gelesen. Das erfaßte Drehmoment S ist der aufgrund des Drehmomentsen sors 170 erhaltene Wert und ist in Abhängigkeit von der Rich tung der Lenkraddrehbewegung positiv oder negativ.

Das Programm geht dann zu Schritt S202, in dem die Gefahren grade in Richtung nach rechts und links αR, αL sowie ein ge wünschter Lenkwinkel ΘD gelesen werden. Anders als in der zweiten Ausführung ist das System der fünften Ausführung der art konfiguriert, daß es den Gefahrengrad jeweils sowohl in Richtung nach rechts als auch nach links schätzt. Insbesonde re, obwohl in der zweiten Ausführung die Lenkkraft beispiels weise in Richtung nach links zunimmt, sowie in den dritten und vierten Ausführungen in beide Rechts- und Linksrichtungen zunimmt, wird die Lenkkraft in der fünften Ausführung unabhän gig voneinander in die Rechts- und Linksrichtungen gesteuert.

Das Programm geht dann zu Schritt S204, in dem ein Schwellen wert τTH zur Bestimmung, ob eine Kraftunterstützung eingelei tet werden soll, durch den gewünschten Lenkwinkel ΘD und den Gefahrengrad in die Rechts- und Linksrichtungen αL und αLR korrigiert wird, um die korrigierten Schwellenwerte τOR, τ0L jeweils für die Rechts- und Linksrichtungen zu bestimmen. Das Programm geht dann zu Schritt S206, in dem das Verhältnis zwischen der erfaßten Fahrgeschwindigkeit V und einer vorbe stimmten Fahrgeschwindigkeit V1 berechnet wird, und das Ver hältnis wird von 1,0 subtrahiert. Die Differenz wird dann mit einem Basiswert K0 multipliziert, um einen Faktor K5 zu be stimmen. Der Faktor wird somit derart festgelegt, daß er mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit sinkt.

Das Programm geht dann zu Schritt S208 weiter, in dem die Gefahrengrade αLR, αLL jeweils mit der erfaßten Fahrzeugge schwindigkeit V multipliziert werden. Die Produkte werden jeweils von der Obergrenze T0 subtrahiert, um maximale Drehmo mente TMAX für rechts und links zu erhalten. Weil der Gefah rengrad in die Rechts- und Linksrichtungen einzeln geschätzt wird, wird dementsprechend das gewünschte maximale Drehmoment für beide Richtungen separat berechnet. Das Programm geht dann zu Schritt S210, in dem der Absolutwert des erfaßten Drehmo ments τS jeweils mit den Schwellenwerten τOR und τOL vergli chen wird, um die Kraftunterstützung für die Rechts- und Linksrichtungen einzuleiten. Wenn sich herausstellt, daß der Absolutwert der erfaßten Lenkkraft einen oder beide Schwellen werte überschreitet, geht das Programm zu Schritt S212, in dem festgestellt wird, ob das erfaßte Drehmoment positiv oder negativ ist, d. h. die Richtung der Lenkkraft festgestellt wird, und entsprechend der Feststellung wird ein Wert γ auf +1 oder -1 gesetzt.

Das Programm geht dann zu Schritt S214, in dem der Wert γ mit den jeweiligen Schwellenwerten τ0 multipliziert wird. Ferner wird die Differenz zwischen dem Produkt und der erfaßten Lenk kraft τS berechnet und mit dem Faktor K5 multipliziert, um ein gewünschtes Motordrehmoment τC zu bestimmen. In Abhängigkeit von der Lenkrichtung wird hier einer der Schwellenwerte mit dem Wert γ multipliziert und bei der Bestimmung des gewünsch ten Motordrehmoments verwendet. Das Programm geht dann zu Schritt S216, in dem das festgestellte gewünschte Motordrehmo ment mit einer Obergrenze TMAX verglichen wird, um das Aus gangsmotordrehmoment T zu prüfen und festzustellen. Wenn der festgestellte Wert die Grenze überschreitet, wird das Aus gangsdrehmoment auf die Grenze beschränkt, nämlich auf einen Wert, der durch Multiplizieren der Grenze mit dem Wert γ er halten ist.

Das Programm geht dann zu Schritt S218, in dem der Strom an den Motorverstärker ausgegeben wird, um das gewünschte Motor drehmoment T zu erzeugen. Somit wird die Lenkkraft in Antwort auf den gewünschten Lenkwinkel ΘD und den Gefahrengrad αR, αL bestimmt und durch Einstellen des Hilfskraftbetrags ausge führt. Übrigens, wenn Schritt S210 herausfindet, daß der Abso lutwert der erfaßten Lenkkraft nicht größer als die Schwellen werte ist, geht das Programm zu Schritt S220, in dem das ge wünschte Motordrehmoment TC auf null gelegt wird. Das Programm geht dann zu Schritt S222, in dem geprüft wird, ob das Pro gramm beendet werden soll, und solange das Ergebnis nicht ja ist, geht das Programm zurück zu Schritt S200 zum Wiederholen der obigen Prozesse.

Nach obiger Beschreibung ist das System der fünften Ausführung derart konfiguriert, daß der Schwellenwert um den gewünschten Lenkwinkel und den Gefahrengrad in der Richtung, in der das Fahrzeug zu lenken ist, korrigiert wird, und der Schwellenwert dann mit dem erfaßten Lenkdrehmoment verglichen wird, um die Differenz zwischen diesen zu berechnen, auf deren Basis die Motorstromstärke bestimmt wird. Der Schwellenwert kann in Abhängigkeit von der Bestimmung des Faktors negativ sein, und hierbei wird die Lenkkraft auch dann erzeugt, wenn kein Lenk drehmoment eingegeben wird, so daß sich eine automatische Lenkung durchführen läßt. Hierdurch kann das System aufgrund desselben Algorithmus mit kooperativer Lenkung eines Menschen (Fahrers) sowie automatischer Lenkung zurechtkommen ähnlich wie bei den vorstehenden Ausführungen.

Die Lenkcharakteristiken in dem System der fünften Ausführung sind anhand der Fig. 18 und 19 erläutert, in denen die dicke durchgehende Linie (unter den dünnen durchgehenden Li nien) eine Situation bezeichnen, in der keine Lenkkraftkorrek tur durchgeführt wird, während das Fahrzeug mit einer Ge schwindigkeit Va fährt, während die dicke, mit E bezeichnete gestrichelte Linie die Korrektur anzeigt, welche die Lenkkraft erhöht. Andererseits zeigt die strichpunktierte Linie F den Fall, in dem die Lenkkraft reduziert ist. Wenn die Charakteri stiken weiter verschoben werden, wie mit der Doppelpunkt strichlinie G gezeigt, wird die Lenkkraft negativ, was zu einer automatischen Lenkung führt.

Weil bei dem System der fünften Ausführung der Steueralgorith mus geändert werden kann, indem man den Softwarealgorithmus umschreibt, kann das System den nach rechts und links unabhän gig wirkenden Hilfskraftbetrag leicht festlegen. Indem man ferner die Bestimmung des Faktors K5 in Schritt S206 im Fluß diagramm von Fig. 20 ändert, läßt sich das System leicht derart modifizieren, daß sich der Faktor nicht nur durch die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, sondern auch durch den Gefah rengrad. In diesem Fall kann die Lenkkraft in Antwort auf den Gefahrengrad entsprechend der in Fig. 19 gezeigten Charak teristiken geändert werden, beispielsweise durch Ändern der Faktorbestimmung nach:

K5 = K0(α0-αR) (α0-αL) × (1-V/V1)

wobei α0 eine Konstante ist.

Der Faktor wird mit zunehmendem Gefahrengrad kleiner, um hier durch den Hilfskraftbetrag zu senken. Dies ist in Fig. 19 erläutert. Die unterbrochenen Linien nähern sich der linearen Muskelkraftlenkcharakteristik an, wenn der Hilfskraftbetrag abnimmt. Wenn, in einem extremen Beispiel, der Gefahrengrad in eine der Richtungen die Konstante α0 überschreitet, wird der Faktor K5 negativ. Infolgedessen liegt der Strom jenseits desjenigen Werts, der den Muskelkraftlenkcharakteristiken entspricht, und die Lenkkraft wird schwergängiger sein als bei Muskelkraftlenkung.

Durch obige Konfiguration kann das System nach der fünften Ausführung die Lenkkraft auf einen geeigneten Wert korrigie ren, indem es ein künftiges Fahrzeugverhalten oder einen Fahr zeugzustand aufgrund der gegenwärtigen Fahrzeugfahrzustände vorhersagt, und zwar nach dem Konzept der Vorwärts- bzw. Opti malwertsteuerung, damit der Fahrer die Lenkung derart korri gieren kann, damit das Verhalten des Fahrzeugs mit dem von ihm erwarteten übereinstimmt, oder durch Ausgeben der Information über die andernfalls auftretende Gefahr, weil der Fahrer etwas übersehen hat, durch die Lenkkraft.

Insbesondere sagt das System ein künftiges Fahrzeugverhalten oder einen künftigen Fahrzeugzustand voraus und teilt dies dem Fahrer mit, indem es die Lenkkraft in Rechts- oder Linksrich tung unterschiedlich macht und drängt ihn dazu, eine mögliche Gefahr zu vermeiden, die andernfalls auftreten könnte. In einem mit einer Hilfskraftlenkung oder einer Fremdkraftlenkung ausgerüsteten Fahrzeug kann das System die gleichen Effekte erzielen, indem es den Betrag der Kraftunterstützung ändert.

Ferner kann der Fahrer nicht nur nach seinem Wunsch unter Nutzung aller seiner Sinne manövrieren, sondern er kann das Fahrzeug auch unter Bezug auf den Betrieb des Systems optimal lenken. Insbesondere ist das System derart konfiguriert, daß, wenn die Bewertung des Fahrers und die durch das System be stimmte Lenkkraft nicht übereinstimmen, der Fahrer den System betrieb überlagern kann. Wenn sich ferner herausstellt, daß ein Lenken nach rechts oder links nicht geeignet ist, können in Antwort auf den Grad der Ungeeignetheit die Lenkkräfte in beide Richtungen größer gemacht werden.

Somit läßt sich das System derart konfigurieren, daß das Sy stem den Lenkbetrag bestimmt, der für den Fahrer optimal ist, um das F 05796 00070 552 001000280000000200012000285910568500040 0002019635009 00004 05677ahrzeug leicht entlang der Fahrbahn lenken zu können. Hierdurch kann das System einen Menschen (Fahrer) durch mit ihm koexistierende Lenkkraft informieren und kann ferner den Teilnahmegrad eines Menschen stufenlos bis hin zu automati scher Lenkung ändern, in der der Mensch nicht länger beim Fahrvorgang teilnimmt.

Fig. 21 zeigt in einem Flußdiagramm ähnlich Fig. 20 den Betrieb des Systems nach einer sechsten Ausführung der Erfin dung.

Die Konfiguration oder die Struktur des Systems der sechsten Ausführung gleicht im wesentlichen jener der fünften Ausfüh rung. Das System unterscheidet sich von der fünften Ausführung im Betrieb oder im Steueralgorithmus. In dem System der sech sten Ausführung wird angenommen, daß der Gefahrengrad in Rechts- und Linksrichtungen gleich ist.

Das Programm geht von Schritt S300 zu Schritt S312, in dem das gewünschte Motordrehmoment TC in ähnlicher Weise berechnet wird wie in der fünften Ausführung. Das Programm geht dann zu Schritt S314, in dem der Gefahrengrad α, mit einem Faktor KT multipliziert wird und das Produkt von dem berechneten ge wünschten Motordrehmoment TC subtrahiert wird. Der Absolutwert der Differenz wird dann mit dem maximalen Drehmoment TMAX verglichen. Wenn sich herausstellt, daß dieser nicht größer als das maximale Drehmoment ist, wird die berechnete Differenz als Ausgangsdrehmoment T verwendet, und falls nicht, wird das maximale Drehmoment mit γ multipliziert, und das Produkt wird dann als Ausgangsdrehmoment T verwendet.

Kurz gesagt, wird in der sechsten Ausführung das Ausgangsdreh moment beeinflußt, wohingegen in der fünften Ausführung die erfaßte Lenkkraft beeinflußt wird. Fig. 22 und 23 zeigen ähnlich den Fig. 18 und 19 der fünften Ausführung die Lenk charakteristiken, die man mit dem System der sechsten Ausfüh rung erhält. Denn die mit der dicken gestrichelten Linie ge zeigten Charakteristiken vorliegen, tritt der Widerstand der Straßenfläche (Ausgang der Zahnstange) auch dann auf, wenn die Lenkkraft (Ritzeldrehmoment) null ist. Dies bedeutet, daß ein kleines Beeinflussungssignal eine Minuslenkkraft erzeugen kann, d. h. ein leichtes Beeinflussungssignal kann bewirken, daß sich das Lenkrad von selbst dreht oder anders gesagt, es kann automatisch lenken. Der Rest der sechsten Ausführung gleich jenem der fünften Ausführung.

Hier sei anzumerken, daß der in Fig. 21 gezeigte Steueralgo rithmus so modifiziert werden kann, daß er in Schritt S302 den gewünschten Lenkwinkel ΘD liest und somit einen Schritt auf weist, der Schritt S204 in Fig. 20 der fünften Ausführung ähnelt. Alternativ läßt sich der Steueralgorithmus derart modifizieren, daß er den Gefahrengrad in Rechts- und Links richtungen unterschiedlich festlegt, wie in der fünften Aus führung.

Obwohl in den ersten bis sechsten Ausführungen die CCD-Kamera und die Bildprozessoreinheit dazu dienen, den Straßenzustand vor dem eigenen Fahrzeug zu erfassen, ist es natürlich auch möglich, die Information von einem Navigationssystem zu bezie hen. Weil die von dem Navigationssystem bereitgestellte Infor mation nicht ausreicht und die Technik, das eigene Fahrzeug zu lokalisieren, nicht sehr genau ist, ist die Bildbearbeitung unter Verwendung der CCD-Kamera nach den vorstehenden Ausfüh rungen für besser geeignet, den gegenwärtigen Straßenzustand und Position bzw. Richtung des Fahrzeugs auf der gegenwärtigen Straße zu erfassen oder ein künftiges Verhalten des eigenen Fahrzeugs vorherzusagen. Daher wird in den Ausführungen diese Technik verwendet. Von den japanischen Behörden wurde vorge schlagen, magnetische Markierungen entlang der Fahrbahnen der Straße einzubetten, um diese erkennen zu können. Wenn die Technik in der Zukunft verfügbar ist, läßt sich die Erfindung ohne Verwendung der Bildbearbeitung realisieren, welche rela tiv teuer ist.

Obwohl hier eine Autobahn als Beispiel einer Straße dient, ist die Erfindung hierauf nicht begrenzt und läßt sich auch bei einer normalen Straße durchführen, wenn diese irgendeine Fahr bahnmarkierung hat.

Obwohl die vorstehenden Ausführungen hauptsächlich anhand eines Fahrzeugs erläutert wurden, das mit dem Hilfskraftlenk system ausgerüstet ist, läßt sich die Erfindung auch bei einem Fahrzeug mit einem Muskelkraftlenksystem anwenden.

Der in den fünften und sechsten Ausführungen verwendete Dreh momentsensor läßt sich durch jeden anderen Sensor dieses Typs ersetzen.

System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad, dessen durch einen Fahrzeugfahrer erzeugte Drehbewe gung durch einen Lenkmechanismus in eine Schwenkbewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs gewandelt wird. Das System ist mit Sensoren einschließlich einer CCD-Kamera versehen, um den Zustand der vorausliegenden Straße zu erfassen, welche zumin dest eine Fahrbahn aufweist, auf der das Fahrzeug fährt, und um eine Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn zu er fassen. In dem System wird die erwünschte Lenkkraft, die der Lenkmechanismus aufbringen muß, um die erfaßte Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn zu halten, aufgrund der er faßten Parameter bestimmt, und der Lenkmechanismus wird derart beeinflußt, daß der Lenkmechanismus die gewünschte Lenkkraft erzeugt. Zustände und der Verkehr auf den nächstliegenden Fahrbahnen werden überwacht, und es wird der Gefahrengrad geschätzt, um die Beeinflussungskraft zu bestimmen. Das System läßt sich an Muskelkraftlenksystemen oder Hilfskraftlenksyste men realisieren.

Claims

1. System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad (18), dessen von einem Fahrzeugfahrer er zeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismusin eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (32) des Fahrzeugs ge wandelt wird, umfassend:
ein Straßenzustandserfassungsmittel (10), das an dem Fahrzeug angebracht ist, zur Erfassung eines Zustands einer vorausliegenden Straße mit zumindest einer Fahr bahn, auf der das Fahrzeug fährt;
ein Positionserfassungsmittel (64, CPU 1) zum Erfassen einer Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn auf grund zumindest eines Ausgangs des Straßenzustanderfas sungsmittels;
ein Lenkkraftbestimmungsmittel (CPU 2) zum Bestimmen einer von dem Lenkmechanismus auf zubringenden Lenkkraft, die erforderlich ist, um eine gewünschte Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn zu halten, welche auf grund zumindest eines Ausgangs des Positionsbestimmungs mittels bestimmt ist; und
ein Beeinflussungsmittel (34, 46, 50, 90, 92, 142, 172) zum Beeinflussen des Lenkmechanismus derart, daß der Lenkmechanismus eine gewünschte Lenkkraft erzeugt, die durch das Lenkkraftbestimmungsmittel bestimmt ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Lenkkraftbestimmungsmittel die nach rechts oder links von der Fahrspur, auf der das eigene Fahrzeug fährt, anzulegende gewünschte Lenkkraft bestimmt, das Beeinflussungsmittel den Lenkmechanismus derart beein flußt, daß der Lenkmechanismus die gewünschte Lenkkraft in derselben Richtung erzeugt.

3. System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad (18), dessen durch einen Fahrzeugfahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismus in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (32) des Fahrzeugs gewan delt wird, umfassend:
ein Straßenzustanderfassungsmittel (10), das an dem Fahr zeug angebracht ist, zum Erfassen eines Zustands einer vorausliegenden Straße mit zumindest einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt;
ein Positionserfassungsmittel (64, CPU 1) zum Erfassen einer Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn auf grund zumindest eines Ausgangs des Straßenzustanderfas sungsmittels;
ein Lenkwinkelbestimmungsmittel (CPU 2) zum Bestimmen eines gewünschten Lenkwinkels (ΘD), der erforderlich ist, um eine gewünschte Position des Fahrzeugs bezüglich der Fahrbahn zu halten, welche aufgrund zumindest eines Aus gangs des Positionserfassungsmittels bestimmt ist;
ein Lenkkrafterfassungsmittel (22, 24, 26, 28, 38, 170) zum Erfassen einer durch das Lenkrad (18) angelegten Lenkkraft;
ein Hilfskraftmittel (46, 50, 172) zum Unterstützen zu mindest eines Teils der Lenkkraft nach einer vorbestimm ten Kennung; und
ein Kennungsänderungsmittel (CPU 2) zum Ändern der vor bestimmten Kennung aufgrund eines Ausgangs des Lenkwin kelbestimmungsmittels.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Lenkwinkelbestimmungsmittel einen Lenkwin kel in Richtung nach rechts oder links feststellt, das Hilfskraftmittel einen Hilfskraftbetrag in derselben Richtung anhebt.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Lenkwinkelbestimmungsmittel den Lenkwinkel in Richtung nach rechts oder links feststellt, das Hilfs kraftmittel einen Hilfskraftbetrag in die entgegenge setzte Richtung senkt.

6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Kennung derart ist, daß ein Hilfs kraftbetrag null ist oder abnimmt, wenn die erfaßte Lenk kraft unter einem vorgeschriebenen Wert liegt, wohingegen der Hilfskraftbetrag unter Bezug auf die Lenkkraft be stimmt wird, wenn die erfaßte Lenkkraft über dem vorge schriebenen Wert liegt.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungsänderungsmittel den vorgeschriebenen Wert ändert.

8. System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungsänderungsmittel die Kennung derart än dert, daß ein bezüglich eines Ausgangs des festgestellten Lenkwinkels erhaltener Betrag zu einem Hilfskraftbetrag addiert wird, um die Lenkkraft in Richtung nach links oder rechts zu erhöhen.

9. System nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch eine Begrenzungseinrichtung (96, 98) zum Begrenzen eines Hilfskraftbetrags des Hilfskraftmittels.

10. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Kennung derart ist, daß ein Hilfs kraftbetrag mit zunehmender erfaßter Lenkkraft zunimmt, wenn die erfaßte Lenkkraft einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, und das Kennungsänderungsmittel den vor geschriebenen Wert auf einen negativen Wert ändert.

11. System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad (18), dessen durch einen Fahrzeugfahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismus in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (32) des Fahrzeugs wan delt, umfassend:
ein Hinderniserfassungsmittel (12), das an dem Fahrzeug angebracht ist, zur Erfassung eines Hindernisses außer halb des Fahrzeugs;
ein Gefahrengradschätzmittel (68) zum Schätzen eines Gefahrengrads (0,) aufgrund eines Ausgangs des Hindernis erfassungsmittels, wenn das Fahrzeug voraussichtlich in eine Richtung gelenkt werden soll, in der sich das Hin dernis befindet;
ein Lenkkrafterfassungsmittel (22, 24, 26, 28, 38, 170) zum Erfassen einer durch das Lenkrad (18) angelegten Lenkkraft;
ein Hilfskraftmittel (46, 50, 172) zum Unterstützen zu mindest eines Teils der Lenkkraft entsprechend einer vorbestimmten Kennung aufgrund eines Ausgangs des Lenk krafterfassungsmittels; und
ein Kennungsänderungsmittel (CPU 2) zum Ändern der vor bestimmten Kennung aufgrund zumindest eines Ausgangs des Gefahrengradschätzmittels.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennungsänderungsmittel die Kennung derart än dert, daß in Antwort auf zumindest einen Ausgang des Gefahrengradschätzmittels ein Hilfskraftbetrag zumindest in die Richtung gesenkt wird, in der sich das Hindernis befindet.

13. System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad (18), dessen durch einen Fahrzeugfahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismus in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (32) des Fahrzeugs gewan delt wird, umfassend:
ein Hinderniserfassungsmittel (12), das an dem Fahrzeug angebracht ist, zum Erfassen eines Hindernisses außerhalb des Fahrzeugs;
ein Gefahrengradschätzmittel (68) zum Schätzen eines Gefahrengrads (α) aufgrund eines Ausgangs des Hindernis erfassungsmittels, wenn das Fahrzeug voraussichtlich in eine Richtung gelenkt werden soll, in der sich das Hin dernis befindet; und
ein Beeinflussungsmittel (34, 90, 92, 142, 172) zum Be einflussen des Lenkmechanismus derart, daß der Lenkmecha nismus die Lenkkraft aufgrund zumindest eines Ausgangs des Gefahrengradschätzmittels erzeugt.

14. System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad (18), dessen durch einen Fahrzeugfahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismus in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (32) des Fahrzeugs gewan delt wird, umfassend:
ein Hinderniserfassungsmittel (12), das an dem Fahrzeug angebracht ist, zum Erfassen eines Hindernisses außerhalb des Fahrzeugs;
ein Gefahrengradschätzmittel (68) zum Schätzen eines Gefahrengrads (α) aufgrund eines Ausgangs des Hindernis erfassungsmittels, wenn das Fahrzeug voraussichtlich in eine Richtung gelenkt werden soll, in der sich das Hin dernis befindet;
ein Fahrzeugabweichungserfassungsmittel (CPU 1) zum Er fassen einer Abweichung des Fahrzeugs (ΔL) von einer Bezugslinie (M) auf der Fahrbahn; und
ein Beeinflussungsmittel (34, 90, 92, 142, 172) zum Be einflussen des Lenkmechanismus derart, daß der Lenkmecha nismus eine Lenkkraft aufgrund zumindest von Ausgängen des Gefahrengradschätzmittels und des Fahrzeugabwei chungserfassungsmittels erzeugt.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkmittel außer Betrieb gesetzt wird, wenn ein Ausgang (ΔL) des Fahrzeugabweichungserfassungsmittels unter einem vorbestimmten Wert (L) liegt.

16. System zur Korrektur der Lenkkraft eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad (18), dessen durch einen Fahrzeugfahrer erzeugte Drehbewegung durch einen Lenkmechanismus in eine Schwenkbewegung lenkbarer Räder (32) des Fahrzeugs gewan delt wird, umfassend:
ein Hinderniserfassungsmittel (12), das zur Erfassung eines Hindernisses außerhalb des Fahrzeugs angebracht ist;
ein Gefahrengradschätzmittel (68) zum Schätzen eines Gefahrengrads (α) aufgrund eines Ausgangs des Hindernis erfassungsmittels, wenn das Fahrzeug voraussichtlich in eine Richtung gelenkt wird, in der sich das Hindernis befindet;
ein Fahrzeugwinkelerfassungsmittel (CPU 1) zum Erfassen eines Inklinationswinkels einer Längsachse des Fahrzeugs (ΘV) bezüglich der Fahrbahn; und
ein Beeinflussungsmittel (34, 90, 92, 142, 172) zum Be einflussen des Lenkmechanismus derart, daß der Lenkmecha nismus eine Lenkkraft aufgrund zumindest von Ausgängen des Gefahrengradschätzmittels und des Fahrzeugwinkeler fassungsmittels erzeugt.

17. System nach Anspruch 16, ferner gekennzeichnet durch:
ein Fahrzeugabweichungserfassungsmittel zum Erfassen einer Abweichung des Fahrzeugs (ΔL) von einer Bezugslinie (M) auf der Fahrbahn; und
wobei das Beeinflussungsmittel außer Betrieb gesetzt wird, wenn ein Ausgang (ΔL) der erfaßten Abweichung unter einem vorbestimmen Wert (L) liegt.

18. System nach einem der Ansprüche 3 bis 17, ferner gekenn zeichnet durch:
ein Fahrbahnwechsel-Erfassungsmittel (S4, S16) zum Erfas sen, ob das Fahrzeug die Fahrbahn gewechselt hat; und
wobei das Kennungsänderungsmittel oder das Beeinflus sungsmittel in Antwort auf zumindest einen Ausgang des Fahrbahnwechsel-Erfassungsmittels außer Betrieb gesetzt wird.

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, ferner gekenn zeichnet durch:
ein Fahrgeschwindigkeitserfassungsmittel (16) zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (V); und
wobei das Beeinflussungsmittel (34, 90, 92, 142, 172) oder das Kennungsänderungsmittel (CPU 2) in Antwort auf zumindest einen Ausgang des Fahrgeschwindigkeitserfas sungsmittels außer Betrieb gesetzt wird.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, ferner gekenn zeichnet durch ein Neutralstellungs-Drückmittel (118, 120) zum Drücken des Beeinflussungsmittels (90, 92) in eine Neutralstellung, die einer Geradeausstellung des Lenkrads entspricht.