DE19806458B4

DE19806458B4 - Kraftfahrzeuglenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19806458B4
Application number: DE19806458A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kato; Mitsuhiko Nishimoto; Hiroshi Mishima Kawaguchi
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: JPH10230861A; EP0860347B1; JP3627120B2; DE19806458A1; US6082482A; EP0860347A1

Abstract

Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit einem mechanisch nicht mit einer Lenkbetätigungseinrichtung (2) verbundenen Lenkmechanismus (1) zum Lenken von Rädern (10) auf der Basis eines von der Lenkbetätigungseinrichtung (2) gelieferten Steuerungsbetrags zum Steuern einer auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft durch Antreiben eines Reaktionskraftmotors (3) auf der Basis eines Lenksteuerbetrags der Räder (10), mit
einer Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16) zum Erkennen des Lenkwinkels des Lenkmechanismus (1);
gekennzeichnet durch
– eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens, wenn die Lenkbetätigungseinrichtung (2) in ihre Neutralposition zurückkehrt;
– eine Reaktionskraftunterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Reaktionskraftsteuerung in Bezug auf den Reaktionskraftmotor (3) auf der Basis eines Erkennungssignals der Freihandfahrt-Erkennungsschaltung; und
– eine Lenkbetätigungswinkelsteuereinrichtung zum Steuern des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung (2) auf der Basis eines Lenkwinkelsignals der Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16) während der Unterbrechung der Reaktionskraftsteuerung der Lenkbetätigungseinrichtung (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung gemäß der im Oberbegriff der Ansprüche 1, 2 und 4 angegebenen Art.
Das Lenken eines Kraftfahrzeugs erfolgt durch Betätigen einer im Fahrzeuginnenraum angeordneten Lenkbetätigungseinrichtung, wobei zum Beispiel die Drehung des Lenkrades auf einen außerhalb der Fahrgastzelle angeordneten Lenkmechanismus zum Lenken der lenkbaren Räder (im allgemeinen der Vorderräder) übertragen wird.
In letzter Zeit hat die Verbreitung von Servolenkvorrichtungen zugenommen. Eine Servolenkvorrichtung ist derart aufgebaut, dass Aktuatoren zum Unterstützen des Lenkens, beispielsweise Hydraulikzylinder oder ein Elektromotor im Mit telbereich des Lenkmechanismus angeordnet sind, wobei diese Aktuatoren auf der Basis von Ergebnissen der Erkennung einer auf das Lenkrad aufgebrachten Betätigungskraft getrieben werden und die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrades durch die von den Aktuatoren erzeugte Kraft unterstützt wird, wodurch der Kraftaufwand des Fahrers beim Lenkvorgang verringert ist.
Bei einer solchen herkömmlichen Fahrzeuglenkvorrichtung ist es jedoch erforderlich, das Lenkrad, das die Lenkbetätigungseinrichtung darstellt, mit dem Lenkmechanismus zu verbinden, woraus sich das Problem ergibt, dass die Position, an der das Lenkrad im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, auf die Position beschränkt ist, an der das Lenkrad mit dem außerhalb der Fahrgastzelle angeordneten Lenkmechanismus verbindbar ist. Selbst wenn das Lenkrad an einer mit dem außerhalb der Fahrgastzelle angeordneten Lenkmechanismus verbindbaren Position angeordnet ist, ist ferner eine komplizierte Verbindungsstruktur zur Herstellung einer zufriedenstellenden Verbindung erforderlich, und dies führt zu einer Erhöhung des Fahrzeuggewichts und steht einer Vereinfachung der Montageschritte des Fahrzeugs entgegen.

Das Gebrauchsmuster JP 2-29017 Y2 (1990) offenbart eine Fahrzeuglenkvorrichtung, bei der es sich um eine Servolenkvorrichtung ohne Verbindung handelt, welche der Lösung der zuvor genannten Probleme dienen soll. Diese Fahrzeuglenkvorrichtung ist derart aufgebaut, dass ein Lenkrad getrennt von einem Lenkmechanismus angeordnet ist, während ein Elektromotor in der Mitte des Lenkmechanismus als Aktuator für das Lenken, ähnlich einem Aktuator für die Lenkkraftunterstützung in einer Servolenkvorrichtung, angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion wird der Elektromotor auf Basis der Ergebnisse der Erkennung der Betätigungsrichtung und eines Betätigungsbetrags des Lenkrades getrieben, wodurch das Lenken entsprechend der Betätigung des Lenkrades durchgeführt wird.

An dem nicht mechanisch mit dem Lenkmechanismus verbundenen Lenkrad ist ein mit einem Motor versehener Reaktionskraftaktuator angebracht. Der Reaktionskraftaktuator treibt den Motor auf der Basis der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkbetätigungswinkels des Lenkrads wodurch auf das Lenkrad eine Reaktionskraft zum Ausrichten des Lenkrads in dessen Neutralposition aufgebracht wird, wobei die Reaktionskraft in Reaktion auf den Betrag der Fahrzeuggeschwindigkeit (hoch oder gering) und die Größe des Lenkbetätigungswinkels (groß oder klein) zu- oder abnimmt. Bei einer solchen Fahrzeuglenkvorrichtung wird das auf das Lenkrad gegen die Reaktionskraft aufgebrachte Drehmoment erkannt, der für das Lenken erforderliche Motorstrom im Elektromotor wird in Reaktion auf die erkannten Ergebnisse erhöht oder verringert, wodurch die vom Elektromotor zu erzeugende Lenkkraft vergrößert oder verringert wird. Somit erfolgt bei der zuvor beschriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung das Lenken mit dem gleichen Lenkgefühl wie bei einer herkömmlichen Fahrzeuglenkvorrichtung, bei der das Lenkrad mechanisch mit dem Lenkmechanismus verbunden ist.

Die gemäß der vorhergehenden Beschreibung aufgebaute nicht mechanisch verbundene Fahrzeuglenkvorrichtung ist über die genannten Zwecke des Erreichens einer größeren Flexibilität für die Anordnung des Lenkrades, eines geringeren Fahrzeuggewichts und dergleichen, für zukünftige Entwicklungen in der Fahrzeugtechnik in Zusammenhang mit neuartigen Lenkbetätigungseinrichtungen, wie Hebel und Pedale, anstelle eines existierenden Lenkrades, und die Ausbildung eines automatischen Verkehrssystems nützlich, bei dem Verkehrsinformationen, beispielsweise die Erkennung von Leitmarken auf der Straße, das Empfangen von Satelliteninformationen und dergleichen ausgewertet werden.

Wenn bei einer nicht mechanisch verbundenen Fahrzeuglenkvorrichtung jedoch ein Fahrer das Lenkrad nicht festhält während die Räder beim Fahren aufgrund des Selbstausrichtungsdrehmoments in ihre Neutralposition (Geradeausfahrtstellung) zurückkehren, ist kein auf das Lenkrad entgegen der genannten Reaktionskraft aufzubringendes Drehmoment vorhanden, wodurch lediglich die in die Neutralposition führende Reaktionskraft auf das Lenkrad aufgebracht wird. In diesem Fall stellt sich das Lenkrad schnell zurück, so daß sich das Lenkgefühl für den Fahrer von dem einer herkömmlichen Fahrzeuglenkvorrichtung unterscheidet.

Als eine Einrichtung zum Steuern der Drehung des Lenkrads für den Fall, dass ein Fahrer das Lenkrad nicht festhält, wurden im Stand der Technik JP 4-176781 A (1992) eine Fahrzeuglenkvorrichtung vorgeschlagen, die ein dämpfendes Drehmoment auf das Lenkrad aufbringt, um durch den Straßenzustand und ein in der Fahrzeuglenkvorrichtung wirkendes Steuersystem herrührende Vibrationen im Fall des freihändigen Fahrens zu unterdrücken. Jedoch handelt es sich bei dieser Vorrichtung um eine Einrichtung, die beim freihändigen Fahren Einflüsse, die sich aus dem Straßenzustand und dem Steuersystem herleiten, unterdrückt.

Eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung, von der der Oberbegriff der Ansprüche 1, 2 und 4 ausgeht, ist beschrieben in US 5,347,458 A . Diese Lenkvorrichtung ohne mechanische Kopplung der Lenkwelle mit den Rädern enthält eine Lenkwinkelerkennungseinrichtung zum Erkennen des Lenkwinkels der Lenkwelle und eine Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung zum Erkennen der Fahrzeuggeschwindigkeit. Auf die Lenkwelle wirkt ein Aktuator, der der Lenkwelle eine Reaktionskraft erteilt, so dass der Fahrer ein natürliches Lenkgefühl erhält und die Lenkung insgesamt stabiler wird. Eine Freihandfahrt-Erkennung erfolgt nicht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeuglenkvorrichtung zu schaffen, durch welche eine natürliche Rückstellung der Lenkbetätigungseinrichtung in die Neutralposition, welche der durch das Selbstausrichtungsdrehmoment bewirkten Rückstellung der Räder in die Neutralposition folgt, erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkvorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Wenn der Fahrer das Lenkrad nicht festhält, während sich die Räder beim Fahren aufgrund des Selbstausrichtungsdrehmoments in die Neutralposition (Geradeausfahrtposition) zurückstellen, und die Lenkbetätigungseinrichtung infolgedessen in ihre Mittelstellung (Neutralposition) zurückkehrt, erkennt bei der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkvorrichtung die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens. Die Reaktionskraftunterbrechungseinrichtung unterbricht die Reaktionskraftsteuerung der Lenkbetätigungseinrichtung auf der Basis eines Erkennungssignals der Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung, während die Lenkbetätigungswinkelsteuereinrichtung den Lenkbetätigungswinkel der Lenkbetätigungseinrichtung auf der Basis eines Lenkwinkelsignals der Lenkwinkelerkennungseinrichtung steuert. Auf diese Weise kann das natürliche Rückstellen des Lenkrades in seine Neutralposition, welches dem Rückstellen der Räder in deren Neutralposition aufgrund des Selbstausrichtungsdrehmoments folgt, erreicht werden.

Ferner ist die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkvorrichtung gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 2.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung wird das zuvor genannte natürliche Rückstellen der Lenkbetätigungseinrichtung in die Neutralposition auf der Basis des Lenkwinkels des Lenkmechanismus und der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht.

Die Vorrichtung kann ferner eine Lenkbetätigungswinkelerkennungseinrichtung zum Erkennen des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung und eine Lenkwinkelsteuereinrichtung aufweisen, welche den Lenkwinkel des Lenkmechanismus auf der Basis eines Lenkbetätigungswinkelsignals der Lenkbetätigungswinkelerkennungseinrichtung verringert, wenn die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkannt hat.

In diesem Fall erfolgt die vorgenannte natürliche Rückstellung der Lenkbetätigungseinrichtung auf der Basis des Lenkwinkels des Lenkmechanismus, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung.

Ferner ist die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkvorrichtung gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 4.

Bei dieser Kraftfahrzeuglenkvorrichtung wird die Rückstellung der Lenkbetätigungseinrichtung auch durch eine Steuerung der Reaktionskraft gesteuert, ohne, wie in dem zuvor genannten Beispiel, die Rückstellungssteuerung separat durchzuführen, so dass der Vorgang vereinfacht ist und infolgedessen eine natürlichere Rückstellung erreicht wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung derart auszubilden, dass der Zustand des freihändigen Fahrens genau erkannt wird.

Hierzu ist die in der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuglenkvorrichtung vorgesehene Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung gekennzeichnet durch eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; und eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung erkannten Lenk drehmoments mit einem vorbestimmten Wert, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens in denjenigen Fällen erkennt, in denen die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit und das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert ist.

Hieraus ergibt sich, dass der Zustand des freihändigen Fahrens auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkdrehmoments genau erkannt werden kann.

Ferner weist die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zusätzlich zu den beiden zuvor genannten Vergleichseinrichtungen eine Reaktionskraftvergleichseinrichtung zum Vergleichen der auf die Lenkbetätigungseinrichtung aufzubringenden Reaktionskraft mit einem vorbestimmten Wert auf, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung das freihändige Fahren in den Fällen erkennt, in denen die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und die auf die Lenkbetätigungseinrichtung aufzubringende Reaktionskraft größer als der vorbestimmte Wert ist.

Es folgt daraus, dass der Zustand des freihändigen Fahrens auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Drehmoments und der auf die Lenkbetätigungseinrichtung aufzubringenden Reaktionskraft genau erkennbar ist.

Darüber hinaus ist die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuglenkvorrichtung gekennzeichnet durch eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; eine Differenziereinrichtung zum Differenzieren des Lenkdrehmoments; und eine Differenzwertvergleichseinrichtung zum Vergleichen des Differenzwertes mit einem vorbestimmten Wert, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens in den Fällen erkennt, in denen die Fahrgeschwindigkeit höher ist als die vorbestimmte Geschwindigkeit, das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und der Differenzwert größer als der vorbestimmte Wert ist.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß der Zustand des freihändigen Fahrens auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkdrehmoments und der Veränderungen des Lenkdrehmoments genau bestimmt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 – ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
2 – ein Flußdiagramm des Verarbeitungsvorgangs in der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
3 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung der Routine zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
4 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung einer Routine für de Rückstellungssteuerung bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
5 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung einer Routine zur Reaktionskraftsteuerung bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
6 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung der Routine zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
7 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung einer Routine für de Rückstellungssteuerung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
8 – ein Flußdiagramm des Verarbeitungsablaufs bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung;
9 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung der Routine zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens bei dem dritten Ausführungsbeispiek der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung; und
10 – ein Flußdiagramm der Verarbeitung der Routine zum Korrigieren der Reaktionskraft für das Befehlsdrehmoment bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung.
1 zeigt ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung. Die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung weist auf: einen Lenkmechanismus 1 zum Lenken zweier auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugchassis Räder 10; ein eine Lenkbetätigungseinrichtung darstellendes Lenkrad 2, das mit dem Lenkmechanismus 1 nicht mechanisch verbunden ist; ein Reaktionskraftaktuator 3 zum Ausbringen einer Reaktionskraft auf das Lenkrad 2; und eine Lenksteuereinheit 4 mit einem Mikroprozessor 4, welche den Lenkmechanismus 1 derart betätigt, daß ein mittig in dem Lenkmechanismus 1 angeordneter Lenkmotor 5 durch die Lenksteuereinheit 4 in Reaktion auf die Betätigung des Lenkrades 2 angetrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Lenksteuereinheit 4 auf: eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustandes des freihändigen Fahrens, eine Reaktionskraftunterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Reaktionskraftsteuerung der Lenkbetätigungseinrichtung, eine Lenkbetätigungswinkelsteuereinrichtung zum Steuern des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung, eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, und eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen eines erkannten Drehmoments mit einem vorbestimmten Wert.
Der Lenkmechanismus 1 ist bekanntermaßen derart angeordnet, daß die entgegengesetzten Enden einer Lenkwelle 11, die sich von einer Seite des Fahrzeugchassis zur anderen erstreckt und in axialer Richtung gleitend verschiebbar ist, mit Spurstangenhebeln 12 zum Stützen von Rädern 10 durch separate Spurstangen 13 verbunden sind, und die Spurstangenhebel 12 werden infolge der Querverschiebung der Lenkwelle 11 über die Spurstangen 13 geschoben und gezogen, wodurch die Räder 10 nach links und rechts gerichtet werden. Dieses Richten der Räder erfolgt durch Umsetzen der Drehung des koaxial in der Mitte der Lenkwelle 11 angebrachten Lenkmotors 5 in eine Gleitbewegung der Lenkwelle 11 mittels eines geeigneten Bewegungsunsetzungsmechanismus.
Die Drehbewegung um die Achse der Lenkwelle 11 ist durch eine zwischen einem Lenkwellengehäuse 14 und der Lenkwelle 11 angeordnet Drehbegrenzungseinrichtung begrenzt, wodurch die Drehung des Lenkmotors 5 in eine axial gerichtete Gleitbewegung der Lenkwelle 11 umgesetzt wird, so daß in Reaktion auf die Drehung des Lenkmotors 5 ein Lenkvorgang (Richten der Räder 10 zum Lenken) erfolgt.
Der Lenkwinkel der derart gelenkten Räder 10 wird von einem eine Lenkwinkelerkennungseinrichtung darstellenden Lenkwinkelsensor 16 anhand der relativen Verschiebung des Lenkwellengehäuses 14 und der Lenkwelle 11 auf einer Seite des Lenkmotors 5 erkannt. Das Ausgangssignals des Lenkwinkelsensors 16 wird an die Lenksteuereinheit 4 zusammen mit dem Ausgangssignal eines Drehkodierers 15 zum Erkennen der Drehposition des Lenkmotors 5 ausgegeben.
Der Reaktionskraftaktuator 3 zum Aufbringen der Reaktionskraft auf das Lenkrad 2 ist ein Elektromotor (beispielsweise ein drei-phasiger bürstenloser Motor), dessen Gehäuse an einem geeigneten Teil des Fahrzeugchassis fest in bezug zu einer Drehwelle 30 angebracht ist. Das Lenkrad 2 ist koaxial an einem vorstehenden Ende auf einer Seite der Drehwelle 30 angebracht, während ein vorstehendes Ende auf der anderen Seite mit einem geeigneten Teil des Fahrzeugchassis über eine Torsionsfeder 31 mit einer vorbestimmten Elastizität verbunden ist.
Der Reaktionskraftaktuator wird hin- und hergehend getrieben, wenn von einer Antriebssehaltung 3a kommender Strom in Reaktion auf ein Reaktionskraftbefehlsdrehmomentsignal der Lenksteuereinheit 4 angelegt wird, wobei der Aktuator eine der Betätigungsrichtung entgegengesetzte Kraft (Reaktionskraft) auf das an einem Ende der Drehwelle 30 angebrachte Lenkrad 2 aufbringt. Es ist daher erforderlich, ein zusätzliches Lenkdrehmoment gegen die von dem Reaktionskraftaktuator 3 erzeugte Reaktionskraft zum Drehen des Lenkrades 2 vorzusehen. Das auf das Lenkrad 2 aufgebrachte Lenkdrehmoment wird von einem an dem Reaktionskraftaktuator 3 angebrachten Drehmomentsensor 32 erkannt. Ferner wird der Betätigungsbetrag (der Lenkbetätigungswinkel), der auch die Betätigungsrichtung des Lenkrads 2 angibt, von einem an dem Reaktionskraftaktuator 3 angebrachten Drehkodierer 33 erkannt. Diese Erkennungsergebnisse werden der Lenksteuereinheit 4 zugeführt.
Ferner wird der von der Antriebsschaltung 3a an den Reaktionskraftaktuator 3 angelegte Strom von einem Stromsensor 3b erkannt und der erkannte Wert der Lenksteuereinheit 4 zugeführt.
Die zwischen dem anderen Ende der Drehwelle 30 und einem Teil des Fahrzeugchassis angeordnete Torsionsfeder 31 dient dem Drehen der Drehwelle 30 aufgrund ihrer Elastizität, wenn der zuvor beschriebene Drehvorgang gestoppt wird, wodurch das Lenkrad 2 in eine vorbestimmte Neutralposition zurückkehrt. Die Rückstellbewegung ist für das Rückstellen des Lenkrads 2 entsprechend der Rückstellung in die Geradeaus fahrtposition der Räder 10 erforderlich, die in dem mechanisch vom Lenkrad 2 getrennten Lenkmechanismus 1 erzeugt wird.
Wie zuvor beschrieben wird der Lenksteuereinheit 4 durch die vom Drehkodierer 15 und vom Lenkwinkelsensor 16 kommenden Eingangssignale ein Lenkzustand vermittelt, der in dem Lenkmechanismus 1 tatsächlich gegeben ist, und ferner wird ein Betätigungszustand des eine Lenkbetätigungseinrichtung darstellenden Lenkrades 2 durch die von dem Drehmomentsensor 32 und dem Drehkodierer 33 kommenden Eingangssignale zugeführt. Zusätzlich zu diesen Eingangssignalen wird an die Eingangsseite der Lenksteuereinheit 4 ein Ausgangssignal eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 6 zum Erkennen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs angelegt.
Das Ausgangssignal der Lenksteuereinrichtung 4 wird dem Reaktionskraftaktuator 3 zum Anlegen der Reaktionskraft an das Lenkrad 2 und dem Lenkmotor 5 für den Lenkvorgang des Lenkmechanismus 1 über jeweilige separate Antriebsschaltungen 3a und 5a zugeführt, wodurch der Reaktionskraftaktuator 3 und der Lenkmotor 5 getrennt voneinander in Reaktion auf Befehlssignale der Lenksteuereinheit 4 hin agieren.
Die Lenksteuereinheit 4 bestimmt, beispielsweise in Reaktion auf die als Eingangssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 kommende Fahrgeschwindigkeit (hoch oder niedrig), ob die auf das Lenkrad 2 aufzubringende Reaktionskraft größer oder kleiner werden soll, wodurch die Reaktionskraftsteuerung ur Ausgabe des Reaktionskraftbefehlsdrehmomentsignals an den Reaktionskraftaktuator 3 zum Erzeugen der Reaktionskraft durchgeführt wird.
Ferner erkennt die Lenksteuereinheit 4 einen Betätigungswinkel, der die Betätigungsrichtung des Lenkrads 2 beinhaltet, anhand eines vom Drehkodierer 33 kommenden Eingangssignals, um eine zwischen dem Betätigungswinkel und dem tatsächlichen Lenkwinkel, der aus dem Eingangssignal des am Lenkmechanismus 1 vorgesehenen Lenkwinkelsensors 16 erkannt wird, bestehende Lenkwinkelabweichung zu berechnen.
Anschließend korrigiert sie die Lenkwinkelabweichung derart, daß diese in Reaktion auf die als Eingangssignal vom Fahrzeugsensor 6 zur Ermittlung eines Soll-Lenkwinkels zugeführte Fahrzeuggeschwindigkeit (hoch oder niedrig) größer oder kleiner wird. Des weiteren wird die Lenksteuerung zum Treiben des Lenkmotors 5 durchgeführt, bis der Soll-Lenkwinkel erreicht ist. In diesem Fall wird das vom Drehkodierer 15 kommende Eingangssignal als Rückkopplungssignal verwendet, um festzustellen, ob der Lenkmotor 5 die gewünschte Drehposition erreicht hat oder nicht.
Im folgenden wird die Funktionsweise einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 2–10 beschrieben.
2 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitungsabläufe der Betätigung einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt. Die Lenksteuereinheit 4 arbeitet periodisch eine Routine ab, bei der der Zustand des freihändigen Fahrens (d.h. der Fahrer hält das Lenkrad 2 nicht fest) jedesmal erkannt wird, wenn die Räder sich aufgrund des Selbstausrichtungsdrehmoments während der Fahrt in die Neutralposition (Geradeausfahrtposition) zurückstellen, und das Lenkrad 2 infolgedessen in die Neutralposition zurückkehrt (R2). Wird der Zustand des freihändigen Fahrens (R4) nicht erkannt, wird die Routine zur Reaktionskraftsteuerung (R8) abgearbeitet. Wenn der Zustand des freihändigen Fahrens erkannt wird (R4), wird nicht die Reaktionskraftsteuerung, sondern eine Routine zur Rückstellungssteuerung des Lenkrades 2 durchgeführt (R6).
3 zeigt ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung der Routine (R2) zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens nach dem ersten Ausführungsbeispiel im einzelnen darstellt. Die Lenksteuereinheit 4 liest die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 gelieferte Fahrzeuggeschwindigkeit (S2), und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S4), fragt die Lenksteuereinheit 4 das Lenkdrehmoment des Lenkrads 2 von dem Drehmomentsensor 32 ab (S6). Wenn das erhaltene Lenkdrehmoment (S6) einen vorbestimmten Wert oder weniger aufweist (S8), wird festgestellt, daß ein zu erkennender Zustand des freihändigen Fahrens vorliegt (S10) und der Ablauf kehrt zum Anfang zurück. Wenn entweder die gelesene Fahrzeuggeschwindigkeit (S2) niedriger als der vorbestimmte Wert ist (S4) oder das gelesene Lenkdrehmoment (S6) den vorbestimmten Wert übersteigt (S8), wird kein zu erkennender Zustand des freihändigen Fahrens festgestellt und der Ablauf kehrt zurück.
Bei der Routine zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens (R2) kann, wenn in den Fällen, in denen Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert oder mehr (S4) und das Lenkdrehmoment den vorbestimmten Wert oder weniger (S8) aufweist, der Zustand des freihändigen Fahrens erkannt wird, zusätzlich zu den beiden genannten Verzweigungen (S4, S8) die Verzweigung, bei der festgestellt wird, ob das Reaktionskraftbefehlsdrehmoment einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (die Abweichung zwischen dem Reaktionskraftbefehlsdrehmoment und dem Lenkdrehmoment ist erheblich), und die Verzweigung, bei der festgestellt wird, ob der Differenzwert des Lenkdrehmoments einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (starker Abfall des Lenkdrehmoments), vorgesehen sein.
4 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung der Rückstellungssteuerungsroutine (R6) des ersten Ausführungsbeispiels im einzelnen Darstellt. Wenn die Lenksteuereinheit 4 den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt (R4 in 2), liest sie den Lenkwinkel (die Position einer Zahnstange) der Räder 10 (S12) aus dem Lenkwinkelsensor 16 und berechnet den Soll-Lenkbetätigungswinkel θ_M in Reaktion auf den Lenkwinkel (S14). Anschließend wird der Lenkbetätigungswinkel θ_S des Lenkrads 2 durch den Drehkodierer 33 erkannt (S16) und die Lenkwinkelabweichung ΔI_n = θ_M + θ_S zwischen dem Soll-Lenkbetätigungswinkel θ_M und dem Lenkbetätigungswinkel θ_S berechnet (S18).
Danach wird ein Integral-Element I_n = ΔI_n × K_I (K_I: vorbestimmte Integral-Konstante) der Rückstellungssteuerung berechnet (S20), und ferner wird ein Proportional-Element P_n = (ΔI_n + ΔI_n-1) × K_P (ΔI_n-1 Lenkwinkelabweichung im vorangegangenen Zyklus; K_p: vorbestimmte Proportional-Konstante) berechnet (S22). Anschließend wird eine Soll-Spannung eines Elektromotors in dem Reaktionskraftaktuator 3 (Reaktionskraftmotorsollspannung) V_M = V₀ + I_n + P_n (V₀ : Sollspannung im vorangegangenen Zyklus) berechnet (S24), welche aus der Antriebsschaltung 3a ausgegeben wird, wodurch der Elektromotor des Reaktionskraftaktuators 3 getrieben wird. Anschließend werden die Sollspannung V_M und die Lenkwinkelabweichung ΔI_n auf die Sollspannung V₀ und die Lenkwinkelabweichung des vorangegangenen Zyklus ΔI_n-1 übertragen (S26) und der Vorgang kehrt zurück.
5 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung der Reaktionskraftsteuerungsroutine (R6) des ersten Ausführungsbeispiels im einzelnen zeigt. Erkennt die Lenksteuervorrichtung 4 keinen Zustand des freihändigen Fahrens (R4 in 2), liest sie das Reaktionskraftbefehlsdrehmoment T_M, das einem vom Drehkodierer 33 erkannten Lenkbetätigungswinkel θ_S des Lenkrads 2 entspricht, aus einer Reaktionskraftbefehlsdrehmoment-Tabelle in bezug zu dem Lenkbetätigungswinkel aus (S30) und der Drehmomentsensor 32 erkennt das Lenkdrehmoment T_S (S32). Danach wird die Drehmomentabweichung ΔD_n = T_M – T_S zwischen dem Reaktionskraftbefehlsdrehmoment T_M und dem Lenkdrehmoment T_S berechnet (S34), und es wird ein Integral-Element D_n = ΔD_n × K_I2 der Reaktionskraftsteuerung berechnet (K_I2: vorbestimmte Integral-Konstante) (S36).
Danach wird ein Proportional-Element P_n – (ΔD_n – ΔD_n-1) × K_P2 (ΔD_D-1: Drehmomentabweichung im vorhergehenden Zyklus; K_P2: vorbestimmte Proportional-Konstante) berechnet (S38), und es wird ein Sollstrom des Elektromotors des Reaktionskraftaktuators 3 (Reaktionskraftmotor-Sollstrom) J_M = J₀ + D_n + P_n (J₀: Sollstrom im vorangegangenen Zyklus) berechnet (S40). Danach erkennt der Stromsensor 3b den Strom J_S des Elektromotors des Reaktionskraftaktuators 3 (S42), und es wird die Stromabweichung ΔD_n' = J_M – J_S zwischen dem Sollstrom J_M und dem Iststrom J_S des Elektromotors berechnet (S44).
Danach berechnet die Lenksteuereinheit 4 ein Integral-Element D_n' = ΔD_n' × K_I2' (K_I2': vorbestimmte Integral-Konstante) und ein Proportional-Element P_n' = (ΔD_n' – ΔD_n-1') × K_P2' (ΔD_n-1': Drehmomentabweichung im vorhergehenden Zyklus; K_P2': vorbestimmte Proportional-Konstante) (S48). Anschließend wird die Sollspannung des Elektromotors im Reaktionskraftaktuator 3 (Reaktionskraftmotor-Sollspannung) V_M = V₀ + D_n' + P_n' (V₀: Sollwert eines vorangegangenen Zyklus) berechnet (S50), um die Sollspannung V_M aus der Antriebsschaltung 3a auszugeben und so den Motor des Reaktionskraftaktuators 3 zu treiben. Anschließend werden der Sollstrom J_M, die Sollspannung V_M, die Drehmomentabweichung ΔD_n und die Stromabweichung ΔD_n' auf den Sollstrom J₀ des vorangegangenen Zyklus, die Sollspannung V₀ des vorangegangenen Zyklus, die Drehmomentabweichung ΔD_n-1, des vorangegangenen Zyklus und die Stromabweichung ΔD_n-1' des vorangegangenen Zyklus übertragen (S52) und der Vorgang kehrt zurück.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Aufbau der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung und deren Funktion, mit Ausnahme der Routine zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens und der Routine zur Steuerung der Rückstellung, gleich dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß auf eine erneute Beschreibung in diesem Zusammenhang verzichtet wird. Die Lenksteuereinheit 4 weist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens, eine Reaktionskraftunterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Reaktionskraftsteuerung der Lenkbetätigungseinrichtung, eine Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeitssteuereinrichtung um Steuern der Rückstellwinkelgeschwindigkeit des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung, Lenkwinkelsteuereinrichtung zum gesteuerten Verringern des Lenkwinkels des Lenkmechanismus, eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, und eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen eines erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert auf.
6 ist ein Flußdiagramm, das die Routine (R2 in 2) der Verarbeitung der Erkennung des Zustands des freihändigen Fahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im einzelnen darstellt. Die Lenksteuereinheit 4 erhält die Fahrzeuggeschwindigkeit vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 (S80), und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S82), liest die Lenksteuereinheit das Lenkdrehmoment des Lenkrads 2 vom Drehmomentsensor 32 (S84) ein. Weist das eingelesene Lenkdrehmoment einen vorbestimmten Wert oder weniger auf (S86), erhält die Lenksteuereinheit 4 ein Reaktionskraftbefehlsdrehmoment, das dem Lenkbetätigungswinkel des Lenkrades 2 entspricht (S88).
Wenn das erhaltene Reaktionskraftbefehlsdrehmoment einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S90), stellt die Lenksteuereinheit 4 fest, daß ein zu erkennender Zustand freihändigen Fahrens vorliegt (S92), und der Vorgang kehrt zurück. Wenn einer der Fälle vorliegt, daß die gelesene Fahrzeuggeschwindigkeit (S80) den vorbestimmten Wert oder weniger aufweist (S82), das erhaltene Lenkdrehmoment (S84) den vorbestimmten Wert übersteigt (S86), oder das gelesene Reaktionskraftbefehlsdrehmoment geringer als der vorbestimmte Wert ist (S90), stellt die Lenksteuereinheit 4 keinen zu erkennenden Zustand des freihändigen Fahrens fest und der Vorgang kehrt zurück.
Anders ausgedrückt: die Lenksteuereinheit 4 erkennt das Vorliegend des Zustandes freihändigen Fahrens, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S82), das Lenkdrehmoment den vorbestimmten Wert oder weniger aufweist (S86), und das Reaktionskraftbefehlsdrehmoment den vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S90) (die Abweichung zwischen dem Reaktionskraftbefehlsdrehmoment und dem Lenkdrehmoment ist erheblich).
Es sei darauf hingewiesen, daß die Verzweigung, bei der festgestellt wird, ob das Reaktionskraftbefehlsdrehmoment den vorbestimmten Wert oder mehr innehat (S90), durch eine Verzweigung ersetzt werden kann, bei der festgestellt wird, ob der Diffe renzwert des Lenkdrehmoments einen vorbestimmten Wert oder mehr innehat (schnelle Abnahme des Lenkdrehmoments).
7 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung der Rückstellungssteuerroutine (R6 in 2) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im einzelnen zeigt. Wird der Zustand des freihändigen Fahrens erkannt (R4 in 2), liest die Lenksteuereinheit 4 den Lenkwinkel der Räder 10 (Lenkmechanismus) aus dem Lenkwinkelsensor 16 und ferner die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 (S56) ein, wodurch eine Soll-Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeit dθ_M des Lenkrades 2 auf der Basis des gelesenen Lenkwinkels und der Fahrgeschwindigkeit berechnet wird (S58).
Anschließend erkennt die Lenksteuereinheit 4 die Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeit dθ_S des Lenkrads 2 aus Veränderungen des Lenkbetätigungswinkels θ_S des Lenkrads 2, der durch den Drehkodierer 33 erkannt wird, (S60), und berechnet die Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeitsabweichung ΔH_n = dθ_M – dθ_s zwischen der Soll-Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeit dθ_M und der tatsächlichen Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeit dθ_S des Lenkrads 2 (S62). Anschließend wird ein Integral-Element der Rückstellungssteuerung H_n = ΔH_n × K_I3 (K_I3: vorbestimmte Integral-Konstante) berechnet (S64), und ferner wird ein Proportional-Element P_n – (ΔH_n – ΔH_n-1) × K_P3 (ΔH_n-1: Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeitsabweichung im vorangegangenen Zyklus; K_P3: vorbestimmte Proportional-Konstante) berechnet (S66).
Danach wird die Sollspannung des Elektromotors im Reaktionskraftaktuator 3 (Reaktionskraftmotor-Sollspannung) V_M = V₀ + H_n + P_n (V₀: Sollwert eines vorangegangenen Zyklus) berechnet (S68), um die Sollspannung V_M aus der Antriebsschaltung 3a auszugeben und so den Motor des Reaktionskraftaktuators 3 zu treiben. Anschließend werden die Sollspannung V_M und die Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeitsabweichung ΔH_n auf die Sollspannung V₀ des vorangegangenen Zyklus und die Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeitsabweichung ΔH_n-1 des vorangegangenen Zyklus (S70). Danach verringert die Lenksteuereinheit 4 den Lenkwinkel der Räder 10 (Lenkmechanismus) auf der Basis des vom Drehkodierer 33 erkannten (S60) Lenkbetätigungswinkels θ_S des Lenkrades 2 (S72) und der Vorgang kehrt zurück.
Der Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung und die Routine der Reaktionskraftsteuerung gleichen denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, so daß auf eine Beschreibung in Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel verzichtet wird. Die Lenksteuereinheit 4 des dritten Ausführungsbeispiels weist eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens, eine Korrektureinrichtung zum Verringern der auf die Lenkbetätigungseinrichtung aufzubringenden Reaktionskraft auf der Basis eines Freihandfahrt-Erkennungssignals der Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung in Reaktion auf ein Lenkwinkelsignal der Lenkwinkelerkennungseinrichtung, eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen eines erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert, eine Differenzwertvergleichseinrichtung zum Vergleichen des durch Differenzieren des Lenkdrehmoments erhaltenen Werts mit einem vorbestimmten Wert auf.
8 ist ein Flußdiagramm, daß die Verarbeitung der Funktionsabläufe der Kraftfahrzeuglenkvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Kraftfahrzeuglenkvorrichtung führt periodisch eine Routine durch, bei der der Zustand des freihändigen Fahrens (d.h. der Fahrer hält das Lenkrad 2 nicht fest) jedesmal erkannt wird, wenn die Räder sich aufgrund des Selbstausrichtungsdrehmoments während der Fahrt in die Neutralposition (Geradeausfahrtposition) zurückstellen, und das Lenkrad 2 infolgedessen in die Neutralposition zurückkehrt (R3). Wird der Zustand des freihändigen Fahrens (R4) nicht erkannt, wird die Routine zur Reaktionskraftsteuerung (R8) abgearbeitet. Wenn der Zustand des freihändigen Fahrens erkannt wird (R4), wird nach der Korrektur eines Befehlsdrehmoments der Reaktionskraftsteuerung (R7) die Reaktionskraftsteuerung durchgeführt (R8).
9 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung der Routine (R3 in 8) zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im einzelnen zeigt. Die Lenksteuereinheit 4 liest die Fahrzeuggeschwindigkeit vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 ein (S94), und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S96), liest die Lenksteuereinheit 4 das Lenkdrehmoment des Lenkrads 2 vom Drehmomentsensor 32 (S98). weist das gelesene Lenkdrehmoment einen vorbestimmten Wert oder weniger auf (S100), wird die Differenz zwischen dem Lenkdrehmoment des vorhergehenden Abtastzyklus und dem Lenkdrehmoment des aktuellen Zyklus gebildet (S102).
Wenn der Differenzwert (d. h. der Absolutwert desselben) des Lenkdrehmoments einen vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S104), stellt die Lenksteuereinheit 4 fest, daß ein zu erkennender Zustand des freihändigen Fahrens vorliegt (S106), und der Vorgang kehrt zurück. Andererseits stellt die Lenksteuereinheit 4 das Vorliegen des Zustands des freihändigen Fahrens nicht fest, wenn die erhaltene Fahrzeuggeschwindigkeit (S94) den vorbestimmten Wert oder weniger aufweist (S96), das erhaltene Lenkdrehmoment (S98) den vorbestimmten Wert überschreitet (S100), und der Differenzwert des Lenkdrehmoments (S102) kleiner als der vorbestimmte Wert (S104) ist, und der Vorgang kehrt zurück.
Anders ausgedrückt: die Lenksteuereinheit 4 stellt fest, daß ein Zustand des freihändigen Fahrens vorliegt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S96), das Lenkdrehmoment den vorbestimmten Wert oder weniger aufweist (S100), und der Differenzwert des Lenkdrehmoments den vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S104) (schnelle Abnahme des Lenkdrehmoments).
Es sei darauf hingewiesen, daß die Verzweigung, bei der festgestellt wird, ob das Reaktionskraftdrehmoment einen vorbestimmten Wert oder mehr Aufweist (die Abweichung zwischen dem Reaktionskraftbefehlsdrehmoment und dem Lenkdrehmoment ist erheblich), anstelle der genannten Verzweigung vorgesehen werden kann, bei der festgestellt wird, ob der Differenzwert des Lenkdrehmoments den vorbestimmten Wert oder mehr aufweist (S104).
10 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitung zur Korrektur der Befehlsdrehmomentroutine (R7) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im einzelnen darstellt. Wird der Zustand des freihändigen Fahrens erkannt (R4 in 8), liest die Lenksteuereinheit 4 den Lenkwinkel der Räder 10 (Lenkmechanismus) vom Lenkwinkelsensor 16 ein (S76) und verringert korrigierend das Reaktionskraftbefehlsdrehmoment auf der Basis des erhaltenen Lenkwinkels (S76). Anschließend kehrt der Vorgang zurück. Die Lenksteuereinheit 4 arbeitet die Reaktionskraftsteuerroutine (5) basierend auf dem reduzierten und korrigierten Reaktionskraftbefehlsdrehmoment ab.
Es sei darauf hingewiesen, daß die in Zusammenhang mit den zuvor genannten Ausführungsbeispielen beschriebene Kraftfahrzeuglenkvorrichtung lediglich ein Beispiel für die Erfindung darstellt und der Aufbau des Reaktionskraftaktuators 3 und des Lenkmotors 5 durch diese nicht eingeschränkt sind. Ferner können bei der vorliegenden Erfindung andere Lenkbetätigungseinrichtungen, beispielsweise Hebel, Joysticks und dergleichen, anstelle des Lenkrades 2 verwendet werden.
Die Erfindung ermöglicht somit eine natürliche Rückstellung des Lenkrades in die Neutralposition nach dem durch das Selbstausrichtungsdrehmoment bedingten Rückstellen der Räder in deren Neutralposition, und sie ermöglicht ferner ein genaues Erkennen des Zustandes des freihändigen Fahrens sowie das natürliche Rückstellen des Lenkrades in diesem Zustand.

Claims

Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit einem mechanisch nicht mit einer Lenkbetätigungseinrichtung (2) verbundenen Lenkmechanismus (1) zum Lenken von Rädern (10) auf der Basis eines von der Lenkbetätigungseinrichtung (2) gelieferten Steuerungsbetrags zum Steuern einer auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft durch Antreiben eines Reaktionskraftmotors (3) auf der Basis eines Lenksteuerbetrags der Räder (10), mit einer Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16) zum Erkennen des Lenkwinkels des Lenkmechanismus (1); gekennzeichnet durch – eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens, wenn die Lenkbetätigungseinrichtung (2) in ihre Neutralposition zurückkehrt; – eine Reaktionskraftunterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Reaktionskraftsteuerung in Bezug auf den Reaktionskraftmotor (3) auf der Basis eines Erkennungssignals der Freihandfahrt-Erkennungsschaltung; und – eine Lenkbetätigungswinkelsteuereinrichtung zum Steuern des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung (2) auf der Basis eines Lenkwinkelsignals der Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16) während der Unterbrechung der Reaktionskraftsteuerung der Lenkbetätigungseinrichtung (2).
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit einem mechanisch nicht mit einer Lenkbetätigungseinrichtung (2) verbundenen Lenkmechanismus (1) zum Lenken von Rädern (10) auf der Basis eines von der Lenkbetätigungseinrichtung (2) gelieferten Steuerungsbetrags zum Steuern einer auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft durch Antreiben eines Reaktionskraftmotors (3) auf der Basis eines Lenksteuerbetrags der Räder (10), mit einer Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16) zum Erkennen des Lenkwinkels des Lenkmechanismus (1), und einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) zum Erkennen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; gekennzeichnet durch – eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens, wenn die Lenkbetätigungseinrichtung (2) in ihre Neutralposition zurückkehrt; – eine Reaktionskraftunterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen der Reaktionskraftsteuerung in Bezug auf den Reaktionskraftmotor (3) auf der Basis eines Erkennungssignals der Freihandfahrt-Erkennungsschaltung; und – eine Lenkbetätigungswinkelgeschwindigkeitssteuereinrichtung zum Steuern der Rückstellwinkelgeschwindigkeit des Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung (2) auf der Basis eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) und des Lenkwinkelsignals der Lenkwinkel erkennungseinrichtung (16) während der Unterbrechung der Reaktionskraftsteuerung der Lenkbetätigungseinrichtung (2).
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit: – einer Lenkbetätigungswinkelerkennungseinrichtung (33) zum Erkennen eines Lenkbetätigungswinkels der Lenkbetätigungseinrichtung (2); und – einer Lenkwinkelsteuereinrichtung zum Verringern des Lenkwinkels des Lenkmechanismus (1) auf der Basis des von der Lenkbetätigungswinkelerkennungseinrichtung (33) erkannten Lenkbetätigungswinkels, wenn die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit einem mechanisch nicht mit einer Lenkbetätigungseinrichtung (2) verbundenen Lenkmechanismus (1) zum Lenken von Rädern (10) auf der Basis eines von der Lenkbetätigungseinrichtung (2) gelieferten Steuerungsbetrags zum Steuern einer auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft durch Antreiben eines Reaktionskraftmotors (3) auf der Basis eines Lenksteuerbetrags der Räder (10), mit einer Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16) zum Erkennen des Lenkwinkels des Lenkmechanismus (1); gekennzeichnet durch – eine Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung zum Erkennen des Zustands des freihändigen Fahrens, wenn die Lenkbetätigungseinrichtung (2) in ihre Neutralposition zurückkehrt; und – eine Korrektureinrichtung zum korrigierenden Verringern der auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft auf der Basis des Erkennungssignals der Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung in Reaktion auf das Lenkwinkelsignal der Lenkwinkelerkennungseinrichtung (16).
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4, ferner mit – einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) zum Erkennen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; und – einer Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) zum Erkennen eines auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufgebrachten Lenkdrehmoments, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung aufweist: – eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; und – eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; und wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit und das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, ferner mit einer Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) zum Erkennen eines auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufgebrachten Lenkdrehmoments, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung aufweist: – eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; und – eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; und wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit und das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4, ferner mit – einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) zum Erkennen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; und – einer Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) zum Erkennen eines auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufgebrachten Lenkdrehmoments, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung aufweist: – eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; – eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; und – eine Reaktionskraftvergleichseinrichtung zum Vergleichen einer auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft mit einem vorbestimmten Wert; und wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit, das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert und die auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringende Reaktionskraft größer als der vorbestimmte Wert ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, ferner mit einer Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) zum Erkennen eines auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufgebrachten Lenkdrehmoments, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung aufweist: – eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; und – eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; – eine Reaktionskraftvergleichseinrichtung zum Vergleichen einer auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringenden Reaktionskraft mit einem vorbestimmten Wert; und wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit, das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert und die auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufzubringende Reaktionskraft größer als der vorbestimmte Wert ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 4, ferner mit – einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) zum Erkennen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs; und – einer Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) zum Erkennen eines auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufgebrachten Lenkdrehmoments, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung aufweist: – eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; – eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; – eine Differenzierungseinrichtung zum Differenzieren des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments; und – eine Differenzwertvergleichseinrichtung zum Vergleichen des durch das Differenzieren des Lenkdrehmoments durch die Differenzierungseinrichtung erhaltenen Differenzwertes mit einem vorbestimmten Wert, und wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit, das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert und der durch das Differenzieren des Lenkdrehmoments erhaltene Wert größer als der vorbestimme Wert ist.
Kraftfahrzeuglenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, ferner mit einer Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) zum Erkennen eines auf die Lenkbetätigungseinrichtung (2) aufgebrachten Lenkdrehmoments, wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung aufweist: – eine Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung zum Vergleichen der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (6) erkannten Fahrgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit; und – eine Drehmomentvergleichseinrichtung zum Vergleichen des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments mit einem vorbestimmten Wert; – eine Differenzierungseinrichtung zum Differenzieren des von der Lenkdrehmomenterkennungseinrichtung (32) erkannten Lenkdrehmoments; und – eine Differenzwertvergleichseinrichtung zum Vergleichen des durch das Differenzieren des Lenkdrehmoments durch die Differenzierungseinrichtung erhaltenen Differenzwertes mit einem vorbestimmten Wert, und wobei die Freihandfahrt-Erkennungseinrichtung den Zustand des freihändigen Fahrens erkennt, wenn die Fahrgeschwindigkeit höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit, das Lenkdrehmoment kleiner als der vorbestimmte Wert und der durch das Differenzieren des Lenkdrehmoments erhaltene Wert größer als der vorbestimme Wert ist.