DE19842439B4

DE19842439B4 - Elektrische Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19842439B4
Application number: DE19842439A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Yamawaki; Yasuo Shimizu; Shigenori Takimoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2018-09-17
Also published as: JP3469098B2; US6091214A; DE19842439A1; JPH11152057A

Abstract

Elektrische Servolenkvorrichtung, umfassend:
einen Lenkdrehmomentsensor (12) zum Erfassen eines Lenkdrehmoments eines Lenksystems (1 );
einen Elektromotor (8) zum Anlegen eines Hilfsdrehmoments an das Lenksystem (1); und
eine Steuereinheit (13) mit einem Solldrehmomentsignal-Setzabschnitt (21) zum Setzen eines Solldrehmomentsignals (IMO) auf der Basis eines Lenkdrehmomentsignals (T) von dem Lenkdrehmomentsensor (12),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (13) einen Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16) zum Vorhersagen einer Differenz (βfr) zwischen einem Schlupfwinkel (βf) von Vorderrädern und einem Schlupfwinkel (βr) von Hinterrädern aufweist, sowie einen Korrekturabschnitt (17; 50) zur Korrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) auf der Basis eines Winkeldifferenzsignals (βfr) von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16).

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine elektrische Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs zum Reduzieren der Lenkkraft des Fahrers durch direktes Anlegen der Kraft eines Elektromotors an das Lenksystem des Fahrzeugs, und insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung, welche den Fahrer über eine Änderung der Straßenreaktionskraft informieren kann, um hierdurch den Fahrer zu veranlassen, richtig zu lenken.
Es ist eine elektrische Servolenkvorrichtung bekannt, die eine Steuereinheit, einen Motortreiber und einen Motor aufweist. In der Vorrichtung erzeugt die Steuereinheit ein Solldrehmomentsignal zum Antrieb des Motors nach Maßgabe eines durch Drehung eines Lenkrads erzeugten Lenkdrehmoments. Ein Motorsteuersignal zur Antriebssteuerung des Motors auf der Basis des Solldrehmomentsignals wird dem Motortreiber zugeführt, der eine Brückenschaltung aufweist. Der Motor wird dann über den Motortreiber PWM-mäßig (Impulsweitenmodulation) angetrieben, um hierdurch an das Lenksystem ein vom Motor erzeugtes Hilfsdrehmoment anzulegen.
Die Steuereinheit regelt den Motorantrieb, indem sie ein einem Motorstrom entsprechendes Signal auf das Solldrehmomentsignal rückkoppelt (negative Rückkopplung), um den durch den Motor fließenden Motorstrom schnell anzugleichen.
Ferner wird das Solldrehmomentsignal durch ein von einem Fahrgeschwindigkeitssensor erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeitssignal korrigiert, wobei das Solldrehmomentsignal mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit reduziert wird, wobei dem Lenksystem ein ausreichend großes Hilfsdrehmoment gegeben wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit gering ist, und ein geringes Hilfsdrehmoment dem Lenksystem gegeben wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit hoch ist, um hierdurch die Lenkkraft des Fahrers zu reduzieren, wenn die Fahrgeschwindigkeit gering ist, und die Fahrstabilität des Fahrzeugs sicherzustellen, wenn die Fahrgeschwindigkeit hoch ist.

Ferner wurde in der JP 5-58318 A eine elektrische Servolenkvorrichtung vorgeschlagen, bei der, wenn das Fahrzeug in wesentlichem Maße schleudert, über das Lenkrad dem Fahrer eine Straßeninformation zugeführt wird, indem durch Reduktion eines Hilfsdrehmoments relativ zum Lenkdrehmoment eine Straßenreaktionskraft von einer Straßenfläche vergrößert wird.

In der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der JP 5-58318 A ist ein Fahrgeschwindigkeitssensor, ein Lenkwinkelsensor und ein Querbeschleunigungssensor vorgesehen. In der Vorrichtung wird eine Bezugsquerbeschleunigung GO, die voraussichtlich entsteht, wenn das Fahrzeug keiner Störung unterliegt, aus einer vom Fahrgeschwindigkeitssensor erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer vom Lenkwinkel erfaßten Lenkwinkel Θ bestimmt wird. Dann erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob ein Absolutwert |Gact – GO|, der eine Differenz zwischen einer momentanen Querbeschleunigung Gact, die als momentan auf das Fahrzeug einwirkende Querbeschleunigung vom Querbeschleunigungssensor erfaßt wird, und einer Bezugsquerbeschleunigung GO ist größer als ein vorbestimmter Wert "g" ist. Wenn er größer ist (|Gact – GO| > g) wird das Schleudern (seitliche Abgleiten) des Fahrzeugs als groß betrachtet, und es wird ein zuvor gesetztes Hilfskennfeld für eine Low-μ-Straße (Straße mit geringem Reibkoeffizienten μ) gewählt. Wenn er klein ist (|Gact – GO| < g), wird angenommen, daß das Schleudern des Fahrzeugs gering ist, wobei ein vorab gesetztes Hilfskennfeld für eine High-μ-Straße (Straße mit hohem Reibkoeffizienten μ) gewählt wird, und ein Hilfs- oder Unterstützungsbetrag der Lenkung wird entsprechend der Lenkkraft gesteuert bzw. geregelt.

Bei dieser herkömmlichen elektrischen Servolenkvorrichtung besteht die Neigung, daß der Fahrer das Fahrverhalten des Fahrzeugs über das Lenkrad als Information nicht genau erfühlen kann, da eine vom Verhalten des Fahrzeugs verursachte geringe Änderung der Straßenreaktionskraft durch diese Anordnung unterbunden wird, bei der ein Hilfsdrehmoment, welches der Lenkkraft des Fahrers entspricht, zu dem Lenksystem hinzugefügt wird.

In letzter Zeit wurde diese Neigung besonders signifikant durch die Tendenz, die von der Reduktion der Lenkkraft resultierende Straßenreaktionskraft zu reduzieren, und ferner die Tendenz, das Lenkübersetzungsverhältnis so gering wie möglich zu machen.

Im Hinblick auf das Lenkgefühl bei der Low-μ-Straßenreaktionskraft möchte der Fahrer das Fahrzeug genau lenken, indem er die Straßenreaktionskraft in einem kritischen Bereich des Fahrzeugverhaltens oder bei einem Notfallmanöver genau erfühlen kann.

Wenn beispielsweise für das Fahrzeug in einem kritischen Bereich des Fahrzeugverhaltens Schleudergefahr besteht, muß der Fahrer durch Eingriff in das Verhalten des Fahrzeugs rasch einen optimalen Lenkvorgang durchführen.

Das am leichtesten verfügbare und effektivste Verfahren zum Eingriff in das Fahrzeugverhalten ist es, eine Änderung der Straßenreaktionskraft zu erkennen, die dem Verhalten des Fahrzeugs zugeordnet ist.

Bei der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der JP 5-58318 A wird das Hilfskennfeld für eine High-μ-Straße oder eine Low-μ-Straße auf der Basis einer Differenz zwischen der momentanen Querbeschleunigung Gact, welche momentan auf das Fahrzeug wirkt, und der Bezugsquerbeschleunigung GO gewählt, wenn das Fahrzeug keiner Störung unterliegt. Jedoch läßt sich die Bezugsquerbeschleunigung GO nur schwer feststellen oder setzen, da sie sich mit dem Straßenreibkoeffizienten μ ändert.

Obwohl ein Reibkoeffizient (μ)-Sensor am Fahrzeug angebracht sein kann, um die Bezugsquerbeschleunigung GO entsprechend dem Straßenreibkoeffizienten μ zu setzen, ist der Reibkoeffizient (μ) nur schwer genau zu erfassen, auch wenn der Reibkoeffizienten-(μ)-Sensor verwendet wird.

Beispielsweise hat die Querbeschleunigung G mit einem Parameter des Reibkoeffizienten (μ) in bezug auf einen Lenkwinkel Θ eine lineare Charakteristik, wenn der Lenkwinkel Θ in einen vorbestimmten Bereich fällt. Wenn jedoch der Lenkwinkel Θ den vorbestimmten Bereich überschreitet, wird die Charakteristik nicht linear, und die Bezugsquerbeschleunigung GO kann nicht gesetzt werden.

Bei der herkömmlichen elektrischen Servolenkvorrichtung nach der JP 58318 A wird das Schleudern eines Fahrzeugs auf der Basis des Absolutwerts |Gact – GO| der Differenz zwischen der momentanen Querbeschleunigung Gact und der Bezugsquerbeschleunigung GO bestimmt. Obwohl bestimmt werden kann, ob das Schleudern des Fahrzeugs stark oder schwach ist, kann jedoch nicht bestimmt werden, ob das Schleudern des Fahrzeugs durch Übersteuern oder Untersteuern erzeugt wird, und der Fahrer kann nicht genau über das Verhalten des Fahrzeugs als Reaktionskraft über das Lenkrad informiert werden.

Aus der DE 196 49 166 C2 ist eine elektrische Servolenkvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Dort wird das Hilfslenkdrehmoment reduziert, wenn ein geschätzter Straßenreibkoeffizient unter einem Standardbezugswert liegt.

Ein Ziel der Erfindung ist es daher, eine elektrische Servolenkvorrichtung anzugeben, welche einen Übersteuerzustand oder einen Untersteuerzustand des Verhaltens des Fahrzeugs entsprechend einem Straßenzustand erfassen kann, welche Straßeninformation (Reaktionskraft) zu einem Fahrer übermitteln kann, indem es eine Hilfslenkkraft an das Lenksystem anlegt, welche dem Übersteuerzustand oder dem Untersteuerzustand entspricht, und welche dem Fahrer entsprechend seinem Wunsch eine optimale Lenkbetätigung gestattet.

Um zumindest eines dieser Ziele zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine elektrische Servolenkvorrichtung mit einer Steuereinheit vorgeschlagen, welche einen Schlupfwinkel Differenz-Vorhersageabschnitt aufweist, um eine Differenz zwischen einem Vorderradschlupfwinkel und einem Hinterradschlupfwinkel vorherzusagen, sowie einen Korrekturabschnitt zum Korrigieren eines Solldrehmomentsignals auf der Basis eines Winkeldifferenzsignals von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt.

Die Steuereinheit ist demzufolge mit dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnittversehen, um die Differenz zwischen dem Vorderradschlupfwinkel und dem Hinterradschlupfwinkel vorherzusagen, und dem Korrekturabschnitt zum Korrigieren des Solldrehmomentsignals auf Basis des Winkeldifferenzsignals von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt. Infolgedessen kann aus dem Winkeldifferenzsignal das Verhalten des Fahrzeugs vorhergesagt werden, während das Solldrehmomentsignal durch einen Korrekturbetrag entsprechend dem Winkeldifferenzsignal korrigiert werden kann. Demzufolge kann der Motor zum Anlegen des Hilfsdrehmoments an das Lenksystem unter Berücksichtigung des Einflusses einer Änderung der Straßenreaktion gesteuert bzw. geregelt werden.

Bevorzugt berechnet der Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt die Winkeldifferenz auf Basis eines Drehwinkelsignals von einem Drehwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Vorderrads, wie etwa eines Vorderrad-Lenkwinkels, eines von einem Fahrgeschwindigkeitssensor erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, eines von einem Gierratensensor erfaßten Gierratensignals oder/und von Dimensionsparametern des Fahrzeugs.

Bevorzugt wird in im Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt die Winkeldifferenz auf der Basis des Drehwinkelsignals, das vom Drehwinkelsensor zum Erfassen des Drehwinkels des Vorderrads erfaßt ist, des Fahrgeschwindigkeitssignals, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfaßt ist, des Gierratensignals, das vom Gierratensensor erfaßt ist, oder/und Dimensionsparametern des Fahrzeugs berechnet. Demzufolge kann die Winkeldifferenz unter Verwendung der am Fahrzeug bereits vorhandenen Sensoren berechnet werden, ohne einen zusätzlichen Sensor zum tatsächlichen Erfassen der Winkeldifferenz.

Bevorzugt umfaßt der Korrekturabschnitt einen im Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe eines Untersteuer-Korrekturbetrags, einen Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeschnitt zur Ausgabe eines Übersteuer-Korrekturbetrags, einen ersten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtüberstimmung zwischen einer Richtung des Winkeldifferenzsignals, das von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt erfaßt ist, und einer Richtung des Gierratensignals, sowie einen Wählabschnitt zum Wählen des Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn das Signal von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt die Übereinstimmung der Richtungen anzeigt, und zur Wahl des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn das Bestimmungssignal die Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt.

Wie gesagt, umfaßt der Korrekturabschnitt den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe des Untersteuer-Korrekturbetrags, den Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe des Übersteuer-Korrekturbetrags, den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung des vom Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt erfaßten Winkeldifferenzsignals und der Richtung des Gierratensignals, sowie den Wählabschnitt zum Wählen des Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn das Bestimmungssignal von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt die Übereinstimmung der Richtungen anzeigt, und zum Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn das Bestimmungssignal die Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt. Hierdurch kann aus der Richtung des Bestimmungssignals bestimmt werden, ob das Verhalten des Fahrzeugs sich in dem Übersteuerbereich oder dem Untersteuerbereich befindet, wobei die Information, ob das Verhalten des Fahrzeugs sich im Übersteuerbereich oder im Untersteuerbereich befindet, als Reaktionskraft über das Lenkrad zum Fahrer übertragen wird, und das an das Lenksystem angelegte Hilfsdrehmoment kann entsprechend dem Verhalten des Fahrzeugs korrigiert werden.

Bevorzugt umfaßt der Korrekturabschnitt auch einen Subtraktions-Korrekturabschnitt zur Subtraktionskorrektur soll des Solldrehmomentsignals durch ein Subtraktions-Korrektursignal entsprechend einem Untersteuerkorrekturbetrag von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, sowie einen Subtraktions-Korrekturabschnitt zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch ein Subtraktionskorrektursignal entsprechend einem Übersteuer-Korrekturbetrag von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt.

Wie erwähnt, umfaßt der Korrekturabschnitt den Subtraktions-Korrekturabschnitt zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch das Subtraktionskorrektursignal in Übereinstimmung mit dem Untersteuer-Korrekturbetrag von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, sowie den Subtraktions-Korrekturabschnitt zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch das Subtraktionskorrektursignal in Übereinstimmung mit dem Übersteuer-Korrekturbetrag von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt. Infolgedessen kann im Übersteuerbereich eine große Reaktionskraft über das Lenkrad zu dem Fahrer übertragen werden, indem das Hilfsdrehmoment durch die Subtraktionskorrektur des Untersteuer-Korrekturbetrags von dem Solldrehmomentsignal reduziert wird, während im Übersteuerbereich eine große Reaktionskraft über das Lenkrad zum Fahrer übertragen werden kann, durch eine Subtraktionskorrektur des Übersteuer-Korrekturbetrags von dem Solldrehmomentsignal. Ferner kann eine optimale Korrektur in Übereinstimmung mit dem Übersteuerzustand oder dem Untersteuerzustand erfolgen, indem der Übersteuer-Korrekturbetrag unabhängig vom Untersteuer-Korrekturbetrag gesetzt wird.

Bevorzugt umfaßt der Korrekturabschnitt ferner einen Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Änderungs betrags des Winkeldifferenzsignals, sowie einen Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt zur Ausgabe eines Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Winkeldifferenz-Änderungssignal von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt, derart, daß der Untersteuer-Korrekturbetrag und der Übersteuer-Korrekturbetrag durch den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten korrigiert werden kann.

Wie gesagt, umfaßt hier der Korrekturabschnitt den Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt zum Berechnen des Änderungsbetrags des Winkeldifferenzsignals, sowie den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt zur Ausgabe des Winkefdifferenz-Änderungskoeffizienten nach Maßgabe des Winkeldifferenz-Änderungssignals von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt derart, daß der Untersteuer-Korrekturbetrag und der Übersteuer-Korrekturbetrag durch den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten korrigiert werden können. Infolgedessen kann, wenn sich das Verhalten des Fahrzeugs im Untersteuerzustand oder im Übersteuerzustand schnell ändert, das Verhalten des Fahrzeugs, d.h. eine Änderung der Reaktionskraft, über das Lenkrad zum Fahrer übermittelt werden.

Bevorzugt umfaßt der Korrekturabschnitt einen Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe eines Untersteuer-Korrekturbetrags, einen Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe eines Übersteuer-Korrekturbetrags, einen Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe eines Gegenlenk-Korrekturbetrags, einen ersten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen einer Richtung des vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt erfaßten Winkeldifferenzsignals und einer Richtung des vom Gierratensensor erfaßten Gierratensignals, einen zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung des vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt erfaßten Winkeldifferenzsignals und einer Richtung des vom Lenkdrehmomentsensor erfaßten Lenkdrehmomentsignals, sowie einen Wählabschnitt zum Wählen des Übersteuer-Korrektrubetrag-Ausgabeabschnitts, wenn Bestimmungsergebnisse von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigen, und zum Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn beide Bestimmungsergebnisse von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt und dem zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigen, und Wählen des Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn ein Bestimmungsergebnis vom ersten Richtungsbestimmungsabschnitt eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt und ein Bestimmungsergebnis des zweiten Richtungsbestimmungsabschnitts die Übereinstimmung der Richtungen anzeigt.

Wie gesagt, umfaßt hier der Korrekturabschnitt den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe des Untersteuer-Korrekturbetrags, den Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe des Übersteuer-Korrekturbetrags, den Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt zur Ausgabe des Gegenlenk-Korrekturbetrags, den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt zur Bestimmung der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung des vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt erfaßten Winkeldifferenzsignals und der Richtung des vom Gierratensensor erfaßten Gierratensignals, sowie den zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung des vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt erfaßten Winkeldifferenzsignals und der Richtung des vom Lenkdrehmomentsensor erfaßten Lenkdrehmomentsignals, sowie den Wählabschnitt zum Wählen des Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn Bestimmungsergebnisse von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigen, und Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn beide Bestimmungsergebnisse des ersten Richtungsbestimmungsabschnitts und des zweiten Richtungsbestimmungsabschnitts eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigen, und zum Wählen des Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts, wenn ein Bestimmungsergebnis durch den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt die Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt, und ein Bestimmungsergebnis des zweiten Richtungsbestimmungsabschnitts eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigt. Infolgedessen wird durch Bestimmung der Richtungen des Winkeldifferenzsignals, des Gierratensignals und des Lenkdrehmomentsignals bestimmt, ob das Fahrzeug untersteuert oder übermäßig gegengelenkt wird, und es kann entsprechend dem Untersteuer-Zustand oder dem übermäßigen Gegenlenkzustand ein Korrekturbetrag ausgegeben werden.

Weiter bevorzugt umfaßt der Korrekturabschnitt einen Subtraktionskorrekturabschnitt zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch das Substraktionskorrektursignal entsprechend dem Untersteuer-Korrekturbetrag von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, einen dritten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung eines differenzierten Werts des Winkeldifferenzsignals und einer Richtung des Lenkdrehmomentsignals, sowie einen Additions-Subtraktions-Korrekturabschnitt der Additions korrektur des Solldrehmomentsignals durch ein Additionskorrektursignal entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, wenn ein Bestimmungsergebnis des dritten Richtungsbestimmungsabschnitts eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt, und zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch ein Subtraktions-Korrektursignal entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt oder dem Gegenlenk- Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, wenn das Bestimmungsergebnis von dem dritten Richtungsbestimmungsabschnitt eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigt.

Wie gesagt, umfaßt hier der Korrekturabschnitt den Subtraktions-Korrekturabschnitt zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch das Subtraktions-Korrektursignal entsprechend dem Untersteuer-Korrekturbetrag von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, den dritten Richtungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung des differenzierten Werts des Winkeldifferenzsignals und der Richtung des Lenkdrehmomentsignals, und den Additions-Subtraktions-Korrekturabschnitt zur Additionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch das Additions-Korrektursignal entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, wenn das Bestimmungsergebnis des dritten Richtungsbestimmungsabschnitts eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt, und zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals durch das Subtraktions-Korrektursignal entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt, wenn das Bestimmungsergebnis von dem dritten Richtungsbestimmungsabschnitt eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigt. Durch Bestimmung der Richtung des differenzierten Werts des Winkeldifferenzsignals und der Richtung des Lenkdrehmomentsignals kann daher der Fahrer über die Reaktionskraft informiert werden, ob der Gegenlenk-Korrekturbetrag übermäßig groß oder übermäßig gering ist, durch Addition des Übersteuer-Korrekturbetrags oder des Gegenlenk-Korrekturbetrags zu dem Solldrehmomentsignal oder durch Subtraktion des Übersteuer-Korrekturbetrags oder des Gegenlenk-Korrekturbetrags von dem Solldrehmomentsignal.

Weiter bevorzugt umfaßt der Korrekturabschnitt einen Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Änderungsbetrags des Winkeldifferenzsignals sowie einen Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt zur Ausgabe eines Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten entsprechend einem Winkeldifferenz-Änderungssignal von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt derart, daß der Untersteuer-Korrekturbetrag, der Übersteuer-Korrekturbetrag und der Gegenlenk-Korrekturbetrag um den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten korrigiert werden kann.

Wie gesagt, umfaßt hier der Korrekturabschnitt einen Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt zum Berechnen des Änderungsbetrags des Winkeldifferenzsignals, sowie den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt zur Ausgabe des Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten entsprechend dem Winkeldifferenz-Änderungssignal von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt derart, daß der Untersteuer-Korrekturbetrag, der Übersteuer-Korrekturbetrag sowie der Gegenlenk-Korrekturbetrag durch den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten korrigiert werden kann. Auch wenn sich das Verhalten des Fahrzeugs im Übersteuerzustand, im Untersteuerzustand oder im Gegenlenkzustand schnell ändert, kann daher die Änderung des Fahrzeugverhaltens dem Fahrer als Änderung der Reaktionskraft durch das Lenkrad schnell mitgeteilt werden.

Nach einer Ausführung der Erfindung umfaßt die Steuereinheit den Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt zum Vorhersagen der Differenz zwischen dem Schlupfwinkel des Vorderrads und dem Schlupfwinkel des Hinterrads, sowie den Korrekturabschnitt zum Korrigieren des Solldrehmomentsignals auf der Basis des Winkeldifferenzsignals von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt, in dem das Verhalten des Fahrzeugs aus dem Winkeldifferenzsignal vorhergesagt wird, wobei das Solldrehmomentsignal durch den Korrekturbetrag entsprechend dem Winkeldifferenzsignal korrigiert wird, wobei der Motor zur Drehmomentunterstützung des Lenksystems unter Berücksichtigung des Einflusses einer Änderung der Straßenreaktionskraft angesteuert wird, und man demzufolge bei normaler Fahrt des Fahrzeugs ein agiles Lenkgefühl erhält, und im Untersteuerbereich und im Übersteuerbereich, wo das Fahrzeugverhalten unstabil ist, das Fahrzeug in bezug auf das Verhalten des Fahrzeugs das Lenkrad optimal betätigen kann, indem dem Fahrer eine Straßenreaktionskraft übermittelt wird.

Bevorzugt berechnet der Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt die Winkeldifferenz auf der Basis des Drehwinkelsignals vom Drehwinkelsensor zum Erfassen des Drehwinkels des Vorderrads, des Fahrgeschwindigkeitssignals vom Fahrgeschwindigkeitssensor, des Gierratensignals vom Gierratensensor und des Dimensionsparameters des Fahrzeugs, und kann die Winkeldifferenz unter Verwendung vorhandener Sensoren berechnen, die am Fahrzeug angebracht sind, ohne tatsächlich die Winkeldifferenz direkt zu erfassen, wobei die Differenzierschaltung nicht in der Berechnung eingeschlossen ist und demzufolge kein Rauschen eingemischt wird und eine genaue Schlupfwinkeldifferenz vorhergesagt werden kann.

Bevorzugt bestimmt der Korrekturabschnitt, ob sich das Fahrzeugverhalten im Untersteuerbereich oder im Übersteuerbereich befindet, in Abhängigkeit von der Richtung des Bestimmungssignals, und führt entsprechend dem Verhalten des Fahrzeugs eine Korrektur durch, und demzufolge kann der Fahrer das Verhalten genau erkennen, je nachdem, ob sich das Fahrzeug im Untersteuerzustand oder im Übersteuerzustand befindet.

Bevorzugt kann der Korrekturabschnitt eine starke Reaktionskraft übertragen, indem das Hilfsdrehmoment reduziert wird durch Subtraktionskorrektur eines Betrags von dem Solldrehmomentsignal in dem Übersteuerbereich, und kann eine kleine Reaktionskraft übertragen durch Subtraktionskorrektur eines Betrags von dem Solldrehmomentsignal in dem Übersteuerbereich. Die Charakteristiken können separat festgelegt werden, und demzufolge kann der Fahrer sich des Fahrzeugverhaltens bewußt werden und kann entsprechend dem Verhalten des Fahrzeugs nach Wunsch das Lenkrad in optimaler Weise betätigen.

Bevorzugt kann der Korrekturabschnitt den Untersteuer-Korrekturbetrag und den Übersteuer-Korrekturbetrag um den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten korrigieren und kann daher eine präzise Lenkung mit schneller Reaktion auch im Hinblick auf eine schnelle Änderung des Fahrzeugverhaltens realisieren.

Bevorzugt kann der Korrekturabschnitt bestimmen, ob sich das Fahrzeugverhalten im Untersteuerzustand, im Übersteuerzustand oder im übermäßigen Gegenlenkzustand befindet, durch Bestimmung der Richtungen des Winkeldifferenzsignals, des Gierratensignals und des Lenkdrehmomentsignals, und kann den Korrekturbetrag entsprechend dem Untersteuerzustand, dem Übersteuerzustand oder dem übermäßig großen Gegenlenkzustand ausgeben. Demzufolge kann auch in einem kritischen Bereich des Fahrzeugverhaltens, wie bei Driftfahrt, der Fahrer seine optimale Leistung erreichen.

Bevorzugt kann der Korrekturabschnitt durch die Reaktionskraft dem Fahrer mitteilen, ob ein Gegenlenkbetrag übermäßig groß oder übermäßig klein ist, durch Addition des Übersteuer-Korrekturbetrags oder des Gegenlenk-Korrekturbetrags zu dem Solldrehmomentsignal oder durch Subtraktion desselben von dem Solldrehmomentsignal, durch Bestimmung der Richtung des differenzierten Werts des Winkeldifferenzsignals und der Richtung des Lenkdrehmomentsignals, und demzufolge kann in einem kritischen Bereich des Fahrzeugverhaltens, wie bei Driftfahrt, der Fahrer bis in den Grenzbereich fahren.

Bevorzugt kann der Korrekturabschnitt den Untersteuer-Korrekturbetrag, den Übersteuer-Korrekturbetrag und den Gegenlenk-Korrekturbetrag durch den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten korrigieren, und demzufolge kann auch bei schneller Änderung des Untersteuer-, Übersteuer- oder Gegenlenkzustands die schnelle Änderung dem Fahrer rasch als Änderung der Reaktionskraft über das Lenkrad mitgeteilt werden, und demzufolge kann der Fahrer auch im kritischen Bereich des Fahrzeugverhaltens, wie bei Driftfahrt oder dergleichen, rasch handeln.

Hierdurch wird eine elektrische Servolenkvorrichtung angegeben, bei der auch dann, wenn die Querbeschleunigung G mit einem Reibkoeffizienten als Parameter in einem nichtlinearen Bereich liegt, oder im kritischen Bereich des Fahrzeugverhaltens von Untersteuern, Übersteuern und übermäßigem Gegenlenkzustand, sich der Fahrer hierüber genau bewußt werden und nach Wunsch einen optimalen Lenkvorgang durchführen kann, ohne daß die Bezugsquerbeschleunigung auf der Basis des nur schwer direkt erfaßbaren Straßenreibkoeffizienten gesetzt werden muß.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden nun beispielshalber anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 schematisch die Gesamtanordnung einer elektrischen Servolenkvorrichtung;
2 ein Blockdiagramm eines Teils der elektrischen Servolenkvorrichtung;
3 ein Blockdiagramm eines Teils einer Steuereinheit und eines Korrekturabschnitts eines Ausführungsbeispiels;
4 ein Blockdiagramm eines Teils einer Variante des Korrekturabschnitts;
5 ein Flußdiagramm des Betriebs des Korrekturabschnitts von 4;
6 eine Lissajous-Figur eines momentanen Lenkwinkels θ gegen eine Vorder- und Hinterrad-Schlupfwinkeldifferenz βfr des Fahrzeugs, das die elektrische Servolenkvorrichtung mit dem Korrekturabschnitt von 4 aufweist;
7 schematisch eine Driftfahrt eines Fahrzeugs, welches mit der elektrischen Servolenkvorrichtung ausgestattet ist;
8 eine Grafik von Charakteristiken eines Lenkdrehmomentsignals T gegenüber einem Solldrehmomentsignal IMS;
9 eine Grafik von Charakteristiken eines Fahrgeschwindigkeitssignals V gegenüber einem Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KT;
10 eine Grafik von Charakteristiken eines Fahrgeschwindigkeitssignals V gegenüber einem Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR;
11 eine Grafik von Charakteristiken eines Winkeldifferenzsignals βfr gegenüber einem Untersteuer-Korrekturbetrag DA;
12 eine Grafik von Charakteristiken des Winkeldifferenzsignals βfr gegenüber einem Übersteuer-Korrekturbetrag DO;
13 eine Grafik von Charakteristiken des Winkeldifferenzsignals βfr gegenüber einem Gegenlenk-Korrekturbetrag DC; und
14 eine Grafik von Charakteristiken eines Winkeldifferenz-Änderungsbetrags DV gegenüber einem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV.
Allgemein betrifft die Erfindung eine Anordnung, bei der eine Reaktionskraft, welche in einem Untersteuerzustand, einem Übersteuerzustand und einem übermäßigen Gegenlenkzustand dem Fahrzeugverhalten entspricht, in präziser Weise einem Fahrer des Fahrzeugs durch das Lenkrad mitgeteilt wird, um hierdurch die vom Fahrer erwünschte Lenkbetätigung entsprechend dem jeweiligen Verhalten des Fahrzeugs zu unterstützen.
Zu 1. Eine elektrische Servolenkvorrichtung 1 umfaßt ein Lenkrad 2, eine Lenkwelle 3, ein Hypoidgetriebe 4 sowie einen Zangenstangen- und Kitzelmechanismus 5 mit einem Kitzel 5a und einer Zahnstange 5b. Sie umfaßt ferner eine Spurstange 6, vordere Lenkräder 7 (nur eines gezeigt), einen Motor 8 zum Aufbringen eines Hilfsdrehmoments für das Lenksystem, eine Steuereinheit 13, einen Motortreiber 14 sowie einen Motorstromdetektor 15.
Ferner umfaßt die elektrische Servolenkvorrichtung 1 einen Gierratensensor 9 zum Erfassen einer im Fahrzeug entstehenden Gierrate und zur Ausgabe eines Gierratensignals Y, welches entsprechend der Gierrate in ein elektrisches Signal gewandelt ist, einen Drehwinkelsensor 10 (hier einen Lenkwinkelsensor) zum Erfassen eines Drehwinkels des Vorderrads und zur Ausgabe eines Drehwinkelsignals 6, welches entsprechend dem Drehwinkel des Vorderrads in ein elektrisches Signal gewandelt ist, einen Fahrgeschwindigkeitssensor 11 zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit und zur Ausgabe eines Fahrgeschwindigkeitssignals V, welches entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit in ein elektrisches Signal gewandelt ist, sowie einen Lenkdrehmomentsensor 12 zum Erfassen eines vom Lenkrad 2 erzeugten Lenkdrehmoments und zur Ausgabe eines Lenkdrehmomentsignals, welches entsprechend dem Lenkdrehmoment in ein elektrisches Signals gewandelt ist.
Das Drehwinkelsignal 6 kann aus einem Lenkwinkel der Lenkwelle berechnet werden.
Das Gierratensignal Y, das Drehwinkelsignal 6 sowie das Lenkdrehmomentsignal T haben jeweils einen Betrag und eine Richtung und werden der Steuereinheit 13 zugeführt.
Was die Richtungen des Gierratensignals Y, des Drehwinkelsignals δ, des Fahrgeschwindigkeitssignals V und des Lenkdrehmomentsignals T betrifft, wird die Uhrzeigerrichtung als positiv (+) bezeichnet, während die Gegenuhrzeigerrichtung als negativ (–) bezeichnet wird.
Bei Betätigung des Lenkrads 2 ändert ein in der Lenkwelle 3 erzeugtes manuelles Lenkdrehmoment die Ausrichtung der Vorderräder 7 über die Spurstange 6 durch Wandlung einer Drehkraft des Ritzels 5a über den Zahnstangen- und Kitzelmechanismus 5 in eine Linearbewegung der Zahnstange 5b.
Wenn der Motor 8 entsprechend dem Lenkdrehmomentsignal T zum Unterstützen des manuellen Lenkdrehmoments angetrieben wird, wird das Motordrehmoment in ein Hilfsdrehmoment gewandelt, das über das Hypoidgetriebe 4 verstärkt wird, und wird an die Lenkwelle 3 angelegt, wodurch die Lenkkraft des Fahrers reduziert wird.
Die Steuereinheit 13 umfaßt im Prinzip einen Mikroprozessor und enthält verschiedene Arbeitseinheiten, Prozessoreinheiten, Bestimmungsabschnitte, Schaltabschnitte, einen Signalerfassungsabschnitt, Speicher usf. Die Steuereinheit 13 erzeugt ein Solldrehmoment (IMS) entsprechend dem Lenkdrehmomentsignal T, ein Motorsteuersignal VO (d.h. ein Mischsignal eines AN-Signals, eines AUS-Signals sowie eines PWM-Signals) entsprechend einer Differenz zwischen dem Solldrehmomentsignal (IMS) und ein Motordrehmomentsignal IMF, das einem vom Motorstromdetektor 15 erfaßten Motorstrom IM entspricht, (negative Rückkopplung) und regelt den Antrieb des Motortreibers 14 derart, daß die Differenz schnell auf null gebracht wird (d.h. 0 wird).
Ferner enthält die Steuereinheit 13 einen Vorder- und Hinterrad-Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt sowie einen Korrekturabschnitt, sagt durch Berechnung einer Differenz zwischen dem Schlupfwinkel der Vorderräder und einem Schlupfwinkel der Hinterräder (Winkeldifferenzsignal) auf der Basis des Gierratensignals Y, des Drehwinkelsignals δ, des Fahrgeschwindigkeitssignals V und Fahrzeugdimensionsparametern (Radstand) eine Schlupfwinkeldifferenz voraus, bestimmt einen Korrekturbetrag in einem Untersteuerbereich, einem Übersteuerbereich oder einem übermäßigen Gegenlenkbereich auf der Basis des Betrags oder der Differenz (Winkeldifferenzsignal), und korrigiert das Solldrehmomentsignal (IMS) durch den Korrekturbetrag.
Ferner bestimmt die Steuereinheit 13, daß ein Fahrzeugzustand (Fahrzeugverhalten) im Untersteuerbereich, im Übersteuerbereich oder im übermäßigen Gegenlenkbereich liegt, durch Vergleichen einer Richtung (P) der Differenz zwischen dem Schlupfwinkel der Vorderräder und dem Schlupf der Hinterräder (Winkeldifferenzsignal), einer Richtung (N) des Gierratensignals Y und einer Richtung (S) des Lenkdrehmomentsignal T.
Der Motortreiber 14 umfaßt eine Brückenschaltung mit vier Schaltelementen, beispielsweise vier Leistungs-FETs (Feldeffekttransistoren), bipolaren Isolierschichttransistoren (IGBT) usf., gibt auf der Basis des Motorsteuersignals VO eine PWM (impulsweitenmodulierte) Motorspannung VM aus und treibt den Motor 8 PWM-mäßig derart an, daß sich dieser vorwärts oder rückwärts dreht.
Der Motorstromdetektor 15 erfaßt den Motorstrom IM, indem der diesen durch einen Widerstand, ein Lochelement oder dergleichen, der mit dem Motor 8 seriell verbunden ist, in eine Spannung wandelt, und führt ein Motordrehmomentsignal IMF entsprechend dem Motorstrom IM zur Steuereinheit 13 zurück (negative Rückkopplung).
Nun wird auf 2 Bezug genommen, die als Blockbild einen Teil der elektrischen Servolenkvorrichtung darstellt.
Wie in 2 gezeigt, umfaßt die Steuereinheit 13 einen Solldrehmomentsignal-Setzabschnitt 21, einen Korrekturabschnitt 17, einen Differenzberechnungsabschnitt 22, einen Treibersteuerabschnitt 23 sowie einen Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16.
Der Soll-Drehmomentsignal-Setzabschnitt 21 weist einen Speicher wie etwa ein ROM (Nur-Lese-Speicher) auf, speichert Daten entsprechend dem Drehmomentsignal T sowie Soll-Drehmomentsignal-Daten IMO, die vorab auf der Basis von experimentellen Werten oder Konstruktionsmerkmalen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V als Parameter gesetzt wurden, liest die entsprechenden Soll-Drehmomentsignal-Daten IMO auf der Basis des Lenkdrehmomentsignals T vom Lenkdrehmomentsensor 12 sowie dem Fahrgeschwindigkeitssignal V vom Fahrgeschwindigkeitssensor 11 aus und leitet das Solldrehmomentsignal IMO zu dem Korrekturabschnitt 17.
Der Korrekturabschnitt 17 weist einen Speicher, wie etwa ein ROM auf, softwaregesteuerte Vergleichs-, Schalt- und Berechnungsfunktionen, speichert Korrekturbeträge (Untersteuer-Korrekturbetrag, Übersteuer-Korrekturbetrag sowie Gegenlenk-Korrekturbetrag) entsprechend einer Schlupfwinkeldifferenz, erzeugt einen entsprechenden Korrekturbetrag auf der Basis eines Winkeldifferenzsignal βfr, das eine Differenz (βf – βr) zwischen einem Vorderradschlupfwinkel (βf) und einem Hinterradschlupfwinkel (βr) vorhersagt und das von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersa geabschnitt 16 berechnet wurde, und leitet ein Solldrehmomentsignal IMH, welches durch Korrektur des Solidrehmomentsignals IMO mit dem Korrekturbetrag erzeugt wurde, zu dem Differenzberechnungsabschnitt 22.
Wenn die Differenz zwischen dem Vorderradschlupfwinkel (βf) und dem Hinterradschlupfwinkel (βr) gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, fährt das Fahrzeug normal, wobei das Verhalten des Fahrzeugs stabilisert ist. Daher wird der Korrekturbetrag von dem Korrekturabschnitt 17 auf null gebracht, und das von dem Korrekturabschnitt 17 ausgegebene Solldrehmomentsignal IMH ist gleich dem Solldrehmomentsignal IMO (IMH = IMO).
Wenn nun die Differenz zwischen dem Vorderradschlupfwinkel (βf) und dem Hinterradschlupfwinkel (βr) den vorbestimmten Wert überschreitet, ist das Verhaften des Fahrzeugs unstabil, und daher wird das Solldrehmomentsignal IMO mit dem Korrekturbetrag von dem Korrekturabschnitt 17 korrigiert, und das Solldrehmomentsignal IMH, welches vom Korrekturabschnitt 17 ausgegeben wird, wird erzeugt durch Subtraktion des Korrekturbetrags von dem Solldrehmomentsignal IMO (IMH < IMO) oder Addition des Korrekturbetrags hierzu (IMH > IMO) entsprechend dem Verhalten des Fahrzeugs.
Der Differenzberechnungsabschnitt 22 ist mit einem Subtrahierer oder einer Subtraktionsfunktion versehen, berechnet eine Differenz ΔI (= IMH – IMF) zwischen dem Solldrehmomentsignal IMH, das vom Korrekturabschnitt 17 zugeführt wird, und dem Motordrehmomentsignal IMF, welches vom Motorstromdetektor 15 zugeführt wird, und führt das Differenzsignal ΔI (= IMH – IFM) dem Treibersteuerabschnitt 23 zu.
Der Treibersteuerabschnitt 23 weist ein PID (proportional + integral + differential) Steuerglied sowie einen Motor-Steuersignal-Erzeugungsabschnitt auf, unterzieht das Differenzsignal ΔI von dem Differenzberechnungsabschnitt 22 einer Proportional- (P), Integral- (I) sowie differentiellen (D) Steuerung bzw. Regelung und erzeugt anschließend das PWM-Motorsteuersignal VO entsprechend der Links- oder Rechtsdrehung des Lenkrads auf der Basis eines Mischsignals, vermischt mit Signalen, die der Proportional-, Integral- und Differential- (PID) Steuerung unterzogen sind, und leitet das Motorsteuersignal VO zu dem Motortreiber 14.
Der Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16 umfaßt einen Speicher sowie einen Berechnungsabschnitt, sagt das Verhalten des Fahrzeugs voraus durch Berechnung der Differenz βfr (= βf – βr) zwischen dem Vorderradschlupfwinkel (βf) und dem Hinterradschlupfwinkel (βr) auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit V, des Gierratensignals Y, des dem Drehwinkel der Vorderräder entsprechenden Drehwinkelsignals δ sowie Dimensionsparametern des Fahrzeugs (zum Beispiel Radstand L), die vorher in dem Speicher gesetzt wurden, und leitet die Differenz βfr dem Korrekturabschnitt 17 als Winkeldifferenzsignal βfr zu.
Auf diese Weise kann die Steuereinheit 13 das Verhalten des Fahrzeugs aus dem Winkeldifferenzsignal βfr vorhersagen, das Solldrehmomentsignal IMO durch den Korrekturbetrag entsprechend dem Winkeldifferenzsignal βfr korrigieren und den Motor zur Addition eines Hilfsdrehmoments zu dem Lenksystem antriebsmäßig steuern, wobei der Einfluß einer Änderung der Reaktionskraft berücksichtigt wird, da die Steuereinheit 13 mit dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16 versehen ist, um die Differenz βfr (= βf – βr) zwischen dem Vorderradschlupfwinkel (βf) und dem Hinterradschlupfwinkel (βr) vorherzusagen, sowie dem Korrekturabschnitt 17 zum Korrigieren des Solldrehmomentsignals IMO auf der Basis des Winkeldifferenzsignals βfr von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16.
Nun wird auf 3 Bezug genommen, das in Blockform einen Teil einer Ausführung der erfindungsgemäßen Steuereinheit darstellt.
Wie in 3 gezeigt, umfaßt die Steuereinheit 13 den Solldrehmomentsignal-Setzabschnitt 21, einen Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 18, einen Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 19, einen Multiplizierabschnitt 24, den Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16, den Korrekturabschnitt 17 sowie den Differenzberechnungsabschnitt 22.
Der Solldrehomentsignal-Setzabschnitt 21 speichert vorab charakteristische Daten des Lenkdrehmomentsignals T gegenüber einem Solldrehmomentsignal IMS, wie in 8 gezeigt, und zwar in seinem Speicher, wie etwa einem ROM. Wenn das Lenkdrehmomentsignal T von dem Lenkdrehmomentsensor 12 zugeführt wird, liest der Solldrehmomentsignal-Setzabschnitt 21 ein entsprechendes Solldrehmomentsignal IMS und führt dies dem Multiplizierabschnitt 24 zu.
Der Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 18 umfaßt einen Speicher, wie etwa ein ROM, und speichert vorab charakteristische Daten der Fahrgeschwindigkeit V gegenüber einem Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KT, wie in 9 gezeigt. Wenn das Fahrgeschwindigkeitssignal V von dem Fahrgeschwindigkeitssensor 11 zugeführt wird, liest der Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 18 einen entsprechenden Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KT und führt diesen dem Multiplizierabschnitt 24 zu.
Mit einer softwaregesteuerten Multiplizierfunktion multipliziert der Multiplizierabschnitt 24 ein von dem Solldrehmomentsignal-Setzabschnitt 21 zugeführtes Solldrehmomentsignal IMS mit dem vom Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 18 zugeführten Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KT und führt das Solldrehmomentsignal IMO entsprechend der Fahrgeschwindigkeit V einem Subtraktionsabschnitt 37 des Korrekturabschnitts 17 zu.
Da der Fahrgeschwindigkeitskoeffizient KT eine derartige Charakteristik hat, daß er mit zunehmendem Fahrgeschwindigkeitssignal V abnimmt, wie in 9 gezeigt, wird das in 8 gezeigte Solldrehmomentsignal derart korrigiert, daß es mit zunehmendem Fahrgeschwindigkeitssignal V kleiner wird.
Der Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 19 umfaßt einen Speicher, wie etwa ein ROM, und speichert vorab Daten der Fahrgeschwindigkeit V gegenüber einem Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR, wie in 10 gezeigt. Wenn das Fahrgeschwindigkeitssignal V von dem Fahrgeschwindigkeitssensor 11 zugeführt wird, liest der Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 19 einen entsprechenden Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR und führt diesen einem Multiplizierabschnitt 35 sowie einem Multiplizierabschnitt 36 des Korrekturabschnitts 17 zu.
Der Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt 16 weist einen Speicher sowie eine Berechnungsfunktion auf, berechnet die Differenz βfr (= βf – βr) zwischen dem Vorderradschlupfwinkel (βf) und dem Hinterradschlupfwinkel (βr) aus Gleichung (1) auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit V, dem Gierratensignal Y, dem Drehwinkelsignal δ sowie dem Dimensionsparameter L (z. B. Radstand) des Fahrzeugs, der vorab in dem Speicher gesetzt ist, und leitet das Winkeldifferenzsignal βfr zu einem Wählabschnitt 31, einem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 sowie einem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 des Korrekturabschnitts 17. βfr = Y·L/V – δ (1)
Der Vorderradschlupfwinkel (βf) sowie der Hinterradschlupfwinkel (βr) stellt jeweils eine Progressionsrichtung von Reifen in bezug auf die Reifenorientierung dar. Wenn das Lenkrad im Uhrzeigersinn gedreht wird, verläuft die Progressionsrichtung der Reifen in Gegenuhrzeigerrichtung relativ zur Richtung der Vorderradreifen, und wenn die Uhrzeigerrichtung als positiv (plus) bestimmt wird, wird die Richtung des Vorderradschlupfwinkels (βf) negativ (minus).
Entsprechend wird der Hinterradschlupfwinkel (βr) ebenfalls negativ (minus) und eine Richtung (Vorzeichen) des Winkeldifferenzsignals βfr negativ (minus), bis ein Absolutwert |βr| des Hinterradschlupfwinkels (βr) gleich oder größer als ein Absolutwert |βf| des Vorderradschlupfwinkels (βf) wird (|βr| ≥ |βf|).
Das dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 zugeführte Gierratensignal Y kann durch eine Querbeschleunigung G ersetzt werden.
Auf diese Weise berechnet der Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt 16 die Winkeldifferenz βfr auf der Basis des Drehwinkelsignals δ, das vom Drehwinkelsensor 10 zum Erfassen des Drehwinkels des Vorderrads erfaßt ist, der Fahrgeschwindigkeit V, die vom Fahrgeschwindigkeitssensor 11 erfaßt ist, des Gierratensignals Y, das vom Gierratensensor 9 erfaßt ist, sowie dem Dimensionsparameter L des Fahrzeugs. Demzufolge kann die Winkeldifferenz βfr unter Verwendung vorhandener Sensoren berechnet werden, die an dem Fahrzeug angebracht sind, ohne tatsächlich die Winkeldifferenz zu erfassen.
Der Korrekturabschnitt 17 umfaßt den Wählabschnitt 31, den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32, einen Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33, einen Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34, den Mulitplizierabschnitt 35, den Multiplizierabschnitt 36, den Subtraktionsabschnitt 37 als Subtraktionskorrekturabschnitt, einen Subtraktionsabschnitt 41, den Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 sowie den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 40.
Der Wählabschnitt 31 hat eine Software-gesteuerte Schaltfunktion, schaltet einen Umschalter auf der Basis eines Bestimmungssignals HO von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32, und leitet das vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt 16 zugeführte Winkeldifferenzsignal βfr dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 oder dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 zu.
Der erste Richtungsbestimmungsabschnitt 32 hat eine Vorzeichen-Vergleichsfunktion, führt dem Wählabschnitt 31 das Bestimmungssignal HO zu, mit beispielsweise einem hohen Pegel (H) auf der Basis eines Richtungssignals P des vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt zugeführten Winkeldifferenzsignals βfr und eines Richtungssignals N der vom Gierratensensor 9 zugeführten Gierrate Y, wenn das Richtungssignal P und das Richtungssignal N miteinander übereinstimmen (gleiche Vorzeichen), und führt dem Wählabschnitt 31 das Bestimmungssignal HO mit beispielsweise niedrigem Pegel (L) zu, wenn das Richtungssignal P und das Richtungssignal voneinander unterschiedlich sind (verschiedene Vorzeichen).
Wenn das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal N des Gierratensignals Y voneinander unterschiedlich sind (Nichtübereinstimmung), da beispielsweise die Gierrate Y in Uhrzeigerrichtung weist und der Schlupfwinkel (βf) des Vorderrads im Gegenuhrzeigerrichtung größer ist als der Schlupfwinkel (βr) des Hinterrads in Gegenuhrzeigerrichtung, wird das Richtungssignal N des Gierratensignals Y plus (+) und das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr wird minus (–), wobei das Verhalten des Fahrzeugs als im Untersteuerbereich liegend bestimmt wird und der Wählabschnitt 31 den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 wählt.
Wenn das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal N des Gierratensignals Y gleich sind (Übereinstimmung), falls beispielsweise die Gierrate Y in Uhrzeigerrichtung weist und der Schlupfwinkel (βr) des Hinterrads in Gegenuhrzeigerrichtung größer ist als der Schlupfwinkel (βf) des Vorderrads in Gegenuhrzeigerrichtung, wird das Richtungssignal N des Gierratensignals Y plus (+), und das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr wird plus (+), wobei das Verhalten des Fahrzeugs als im Übersteuerbereich bestimmt wird und der Wählabschnitt 31 den Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 wählt.
Ein starker Untersteuerbereich des Fahrzeugs ist ein Zustand; in dem auch bei weiterer Drehung des Lenkrads vom gegenwärtigen Lenkzustand das Fahrzeug nicht weiter um die Kurve fährt. Dies ist ein Lenkbereich, in dem der Fahrer eine starke Reaktionskraft erhält und der Fahrer informiert wird, daß er das Lenkrad besser zurückdrehen sollte.
In einem schwachen Untersteuerbereich ist eine Korrektur der Straßenreaktionskraft nicht erforderlich, und daher sollte gemäß 11 ein Totzonenbereich eines Untersteuer-Korrekturbetrags DA bezüglich des Winkeldifferenzsignals βfr auf einen großen Wert gesetzt sein.
Ein starker Übersteuerbereich des Fahrzeugs liegt vor, wenn das Fahrzeug schleudern könnte, wenn es unverändert weiterfährt, und der Fahrer eine starke Reaktionskraft erhält und ein Gegenlenken leicht durchführbar ist.
Der Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 enthält einen Speicher, wie etwa ein ROM, speichert vorab charakteristische Daten des Absolutwerts |βfr| des Winkeldifferenzsignals gegenüber dem Untersteuer-Korrekturbetrag DA gemäß 11. Wenn das Winkeldifferenzsignal βfr von dem Wählabschnitt 31 zugeführt wird, liest der Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 einen entsprechenden Untersteuer-Korrekturbetrag DA und führt das Untersteuer-Korrekturbetrag-Signal DA dem Multiplizierabschnitt 35 zu.
Der Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 enthält einen Speicher, wie etwa ein ROM, und speichert vorab charakteristische Daten des Absolutwerts |βfr| des Winkeldifferenzsignals gegenüber einem Übersteuer-Korrekturbetrag DO gemäß 12. Wenn das Winkeldifferenzsignal |βfr| von dem Wählabschnitt 31 zugeführt wird, liest der Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 einen entsprechenden Übersteuer-Korrekturbetrag DO und führt das Übersteuer-Korrekturbetrag-Signal DO dem Multiplizierabschnitt 36 zu.
Wie oben erläutert, umfaßt der Korrekturabschnitt 17 den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 zur Ausgabe des Untersteuer-Korrekturbetrags DA, den Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 zur Ausgabe des Übersteuer-Korrekturbetrags DO, den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Richtung P des Winkeldifferenzsignals βfr, der vom Schlupfwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt 16 erfaßt ist, und der Richtung N des Gierratensignals Y, sowie den Wählabschnitt 31 zum Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts 33, wenn das Bestimmungssignal HO von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 bestimmt, daß die Richtungen nicht miteinander übereinstimmen, und Wählen des Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts 34, wenn das Bestimmungssignal HO bestimmt, daß die Richtungen miteinander übereinstimmen. Demzufolge kann aus der vom Bestimmungssignal HO erfaßten Richtung bestimmt werden, ob das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert, und das Solldrehmomentsignal IMS kann entsprechend dem Verhalten des Fahrzeugs korrigiert werden.
Für den Untersteuer-Korrekturbetrag und den Übersteuer-Korrekturbetrag sind jeweilige Totzonen gemäß den 11 und 12 vorgesehen, wodurch eine optimale Korrektur entsprechend dem Untersteuerzustand oder dem Übersteuerzustand durchgeführt werden kann.
Der Multiplizierabschnitt 35 hat eine Software-gesteuerte Multiplizierfunktion, multipliziert den Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR, das Untersteuer-Korrekturbetrag-Signal DA sowie einen Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV, und leitet ein Untersteuer-Korrekturbetrag-Signal IDA (= KR·KV·DA) als Subtraktionskorrektursignal zu dem Subtrahierabschnitt 37.
Das Untersteuer-Korrekturbetrag-Signal IDA wird erzeugt durch Korrektur des Untersteuer-Korrekturbetrags DA gemäß 11 um den Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR gemäß 10. Somit wird in einem Niedergeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugsder Untersteuer-Korrekturbetrag DA auf null gebracht und keine Korrektur durchgeführt. Von einem Bereich mittlerer Fahrgeschwindigkeit zu höherer Fahrgeschwindigkeit kann das Untersteuer-Korrekturbetrag-Signal IDA genauso gesetzt werden wie in der Charakteristik des Untersteuer-Korrekturbetrags DA.
Der Multiplizierabschnitt 36 hat eine Software-gesteuerte Multiplizierfunktion, multipliziert den Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR, das Übersteuer-Korrekturbetrag-Signal DO und den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV und leitet das Übersteuer-Korrekturbetrag-Signal IDO (= KR·KV·DO) als Subtraktionskorrektursignal zu dem Subtraktionsabschnitt 41.
Das Übersteuer-Korrekturbetrag-Signal IDO wird durch Korrektur des Übersteuer-Korrekturbetrags DO gemäß 12 mit dem Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR gemäß 10 erzeugt. Somit wird in einem Niedergeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs der Übersteuer-Korrekturbetrag DO auf null gebracht und eine Korrektur durchgeführt. In einem Bereich von mittlerer Fahrgeschwindigkeit zu hoher Fahrgeschwindigkeit kann das Übersteuer-Korrekturbetrag-Signal IDO genauso gesetzt werden wie in der Charakteristik des Übersteuer-Korrekturbetrags DO.
Im Vergleich zum Untersteuer-Korrekturbetrag DA wird im Übersteuer-Korrekturbetrag DO die Totzone enger und die Neigung geringer festgelegt.
Der Subtraktionsabschnitt 37 hat eine softwaregesteuerte Subtraktionsfunktion, bildet einen im Untersteuerbereich benutzten Subtraktionskorrekturabschnitt, berechnet die Differenz (= IMO – IDA) zwischen dem Solldrehmomentsignal IMO vom Multiplizierabschnitt 24 und dem Untersteuer-Korrekturbetragsignal IDA (= KR·KV·DA), der ein vom Multiplizierabschnitt 35 zugeführtes Subtraktionskorrektursignal ist, und führt über den Subtraktionsabschnitt 41 ein neues Solldrehmomentsignal IMA (= IMO – IDA) dem Differenzberechnungsabschnitt 22 als Solldrehmomentsignal IMH zu.
Wenn das Untersteuer-Korrekturbetragsignal IDA ausgegeben wird, wird das Übersteuer-Korrekturbetragsignal IDO nicht ausgegeben (IDO = 0). Demzufolge wird das Solldrehmomentsignal IMH gleich dem Solldrehmomentsignal IMA (IMH = IMA).
Der Subtraktionsabschnitt 41 hat eine softwaregesteuerte Subtraktionsfunktion, bildet einen in dem Übersteuerbereich benutzten Subtraktionskorrekturabschnitt, berechnet die Differenz (IMO – IDO zwischen dem vom Multiplizierabschnitt 24 zugeführten Solldrehmomentsignal IMO und dem Übersteuer-Korrekturbetragsignal IDO (= KR·KV·DO), das ein vom Multiplizierabschnitt 36 zugeführtes Subtraktionskorrektursignal ist, und führt dieses dem Differenzberechnungsabschnitt 22 als das neue Solldrehmomentsignal IMH zu.
Wie bereits erläutert, enthält der Korrekturabschnitt 41 den Subtraktionskorrekturabschnitt 37 zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals IMO mit dem Subtraktionskorrektursignal IDA entsprechend dem Untersteuerbetrag DA von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33, sowie den Subtraktionskorrekturabschnitt 41 zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals IMO mit dem Subtraktionskorrektursignal IDO entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag DO von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34. Demzufolge kann über das Lenkrad dem Fahrer eine starke Reaktionskraft mitgeteilt werden, indem im Untersteuerbereich das Hilfsdrehmoment durch die Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals IMO mit dem Subtraktionskorrektursignal IDA reduziert wird, und ihm kann eine starke Reaktionskraft mitgeteilt werden, indem im Übersteuerbereich eine Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals IMO mit dem Subtraktionskorrektursignal IDO erfolgt.
Falls eine Differenzierfunktion vorgesehen ist, differenziert der Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 das vom Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16 zugeführte Winkeldifferenzsignal βfr und leitet dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 40 ein Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignal DV (= d βfr/dt) zu.
Der Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 40 umfaßt einen Speicher für ein ROM, der charakteristische Daten des Winkeldifferenz-Änderungsbetrags DV gegenüber dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV gemäß 14 speichert. Wenn das Winkeldifferenz-Änderungsbetragsignal DV zugeführt wird, liest der Winkeldifferenz-Änderungskoeffizient-Erzeugungsabschnitt 40 einen entsprechenden Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV und führt diesen dem Multiplizierabschnitt 35 und dem Multiplizierabschnitt 36 zu.
Der Winkeldifferenz-Änderungsbetrag DV stellt eine Änderung im Winkeldifferenzsignal βfr dar, und somit eine Änderung des zeitlichen Verhaltens des Fahrzeugs, und kann somit das Untersteuer-Korrekturbetragssignal IDA (= KR·KV·DA) oder das Übersteuer-Korrekturbetragssignal IDO (= KR·KV·DO) auch bei einer schnellen Änderung des Fahrzeugverhaltens erzeugen.
Da der Korrekturabschnitt 17 den Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 zum Berechnen des Änderungsbetrags DV des Winkeldifferenzsignals βfr aufweist, sowie den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsschnitt 40 zur Ausgabe des Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV entsprechend dem Winkeldifferenz-Änderungssignal DV von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39, und den Untersteuer-Korrekturbetrag DA und den Übersteuer-Korrekturbetrag DO mit dem Wikeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV korrigiert, kann dem Fahrer über das Lenkrad eine schnelle Änderung der Reaktionskraft mitgeteilt werden, auch wenn sich das Verhalten des Fahrzeugs schnell ändert.
Anhand von 4 wird nun eine andere Ausführung des Korrekturabschnitts erläutert. Der andere Korrekturabschnitt bestimmt, zusätzlich zum Untersteuerzustand und zum Übersteuerzustand, einen übermäßigen Gegenlenkzustand und führt Korrekturen entsprechend dem jeweiligen Verhalten des Fahrzeugs durch.
Wie in 4 gezeigt, umfaßt ein Korrekturabschnitt 50 einen Wählabschnitt 51, einen zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt 52, einen Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53, einen dritten Richtungsbestimmungsabschnitt 54, einen Wählabschnitt 55, einen Addierabschnitt 56 und einen Addierabschnitt 57 zusätzlich zum Wählabschnitt 31, den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32, den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33, den Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34, den Multiplizierabschnitt 35, den Multiplizierabschnitt 36, den Subtraktionsabschnitt 37 und Addierabschnitt 38, welcher einen Additions-Subtraktions-Korrekturabschnittdarstellen, den Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 und den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 40.
Diskutiert in bezug auf 3 wurden bereits der Wählabschnitt 31, der erste Richtungsbestimmungsabschnitt 32, der Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33, der Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34, der Multiplizierabschnitt 35, der Multiplizierabschnitt 36, der Subtraktionsabschnitt 37, der den Subtraktionskorrekturabschnitt darstellt, der Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 sowie der Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt 40. Daher wird deren detaillierte Erläuterung weggelassen, und nur Teile ihrer Elemente sind in der folgenden Erläuterung enthalten.
Der Wählabschnitt 51 hat eine softwaregesteuerte Schaltfunktion, schaltet einen Umschalter auf der Basis eines vom zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt 42 zugeführten Bestimmungssignals HO2, und führt das vom Wählabschnitt 31 zugeführte Winkeldifferenzsignal βfr dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53 zu.
Der zweite Richtungsbestimmungsabschnitt 32 hat eine Vorzeichenvergleichsfunktion, führt das Bestimmungssignal HO2, beispielsweise mit hohem Pegel (H) dem Wählabschnitt 51 zu, auf Basis des Richtungssignals P des vom Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16 zugeführten Winkeldifferenzsignals βfr sowie eines Richtungssignals S des dem Lenkdrehmomentsensor 12 zugeführten Lenkdrehmomentsignals T, wenn das Richtungssignal P und das Richtungssignal S miteinander übereinstimmen (gleiche Vorzeichen), und führt das Bestimmungssignal HO2 mit beispielsweise niedrigem Pegel (L) dem Wählabschnitt 51 zu, wenn das Richtungssignal P und das Richtungssignal S voneinander verschieden sind (unterschiedliche Vorzeichen).
Wenn das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T voneinander verschieden sind (Nichtübereinstimmung), wenn beispielsweise das Lenkdrehmoment T in Uhrzeigerrichtung weist und der Schlupfwinkel (βf) der Vorderräder in Gegenzeigerrichtung größer ist als der Schlupfwinkel (βr) der Hinterräder in Gegenzeigerrichtung, wird das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T ein Plus (+), und das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr wird ein Minus (–), wobei das Verhalten des Fahrzeugs als in dem Untersteuerbereich liegend bestimmt wird und der Wählabschnitt 51 den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 wählt (mit unterbrochener Linie gezeigt).
Wenn nun das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T gleich sind (Übereinstimmung), beispielsweise wenn das Lenkdrehmomentsignal T in Uhrzeigerrichtung weist und der Schlupfwinkel (βr) der Hinterräder in Gegenzeigerrichtung größer ist als der Schlupfwinkel (βf) der Vorderräder in Gegenzeigerrichtung, wird das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T ein Plus (+) und das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr wird ein Plus (+), wobei das Verhalten des Fahrzeugs im übermäßigen Gegenlenkbereich liegend bestimmt wird und der Wählabschnitt 51 den Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53 wählt (mit dicker Linie bezeichnet).
Was den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 und den Wählabschnitt 31 betrifft, ist folgendes anzumerken: Wenn beispielsweise das Gierratensignal Y in Uhrzeigerrichtung weist und der Vorderradschlupfwinkel (βf) in Gegenzeigerrichtung größer ist als der Hinterradschlupfwinkel (βr) in Gegenzeigerrichtung, wird das Richtungssignal N des Gierratensignals Y ein Plus (+), während das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr ein Minus wird (–), worauf der Wählabschnitt 31 den Wählabschnitt 51 wählt (mit unterbrochener Linie gezeigt), während der Wählabschnitt 51 den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33 oder den Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53 entsprechend einem Ergebnis der Bestimmung des oben erwähnten zweiten Richtungsbestimmungsmittels 52 wählt.
Was den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 und den Wählabschnitt 31 betrifft, ist folgendes anzumerken: Wenn das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal N des Gierratensignals Y gleich sind (Übereinstimmung), wenn beispielsweise das Gierwinkelratensignal Y in Uhrzeigerrichtung weist und der Hinterradschlupfwinkel (βr) in Gegenzeigerrichtung größer ist als der Vorderradschlupfwinkel (βf) in Gegenzeigerrichtung, wird das Richtungssignal N des Gierratensignals ein Plus (+), während das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr ein Plus wird (+), wobei das Verhalten des Fahrzeugs als im Übersteuerbereich liegend bestimmt wird und der Wählabschnitt 31 den Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 wählt (mit dicker Linie bezeichnet).
Der Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53 weist einen Speicherwert wie ein ROM auf und speichert vorab charakteristische Daten des Absolutwerts |βfr| des Winkeldifferenzsignals gegenüber einem Gegenlenk-Korrekturbetrag DC, wie in 13 gezeigt. Wenn die Winkeldifferenz-Signaldaten βfr von dem Wählabschnitt 51 zugeführt werden, liest der Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53 einen entsprechenden Gegenlenk-Korrekturbetrag DC aus und führt ein Gegenlenk-Korrekturbetragsignal DC über den Addierabschnitt 57 dem Wählabschnitt 55 zu.
Mit dieser Anordnung bestimmt der Korrekturabschnitt 50, daß sich das Verhalten des Fahrzeugs im Untersteuerzustand befindet und wählt den Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 33, wenn der erste Richtungs-Bestimmungsabschnitt 32 bestimmt, daß das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal N des Gierratensignals Y nicht miteinander übereinstimmen, und der zweite Richtungsbestimmungsabschnitt 52 bestimmt, daß das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal S des Winkeldrehmomentsignals T nicht miteinander übereinstimmen.
Ferner bestimmt der Korrekturabschnitt 50, daß sich das Verhalten des Fahrzeugs in dem übermäßigen Gegenlenkzustand befindet und wählt den Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53, wenn der erste Richtungsbestimmungsabschnitt 32 bestimmt, daß das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal N des Gierratensignals N nicht miteinander übereinstimmen, und der zweite Richtungsbestimmungsabschnitt 52 bestimmt, daß das Richtungssignal P des Winkeldifferenzsignals βfr und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T miteinander übereinstimmen.
Der dritte Richtungsbestimmungsabschnitt 54 hat eine Vorzeichenvergleichsfunktion, führt ein Bestimmungssignal HO3 mit beispielsweise hohem Pegel (H) dem Wählabschnitt 55 zu, auf Basis eines Richtungssignals D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV (= d βfr/dt), das vom Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 zugeführt ist, und des Richtungssignals S des Lenkdrehmomentsignals T, wenn das Richtungssignal D und das Richtungssignal S miteinander übereinstimmen (gleiche Vorzeichen), und führt das Bestimmungssignal HO3 mit beispielsweise niedrigem Pegel (L) dem Wählabschnitt 55 zu, wenn das Richtungssignal D und das Richtungssignal S voneinander unterschiedlich sind (verschiedene Vorzeichen).
Das Richtungssignal D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV wird als negativ (–) bestimmt, wenn das Winkeldifferenzsignal βfr negativ (–) ist und der Absolutwert |βfr| zunimmt, und wird als positiv (+) bestimmt, wenn der Absolutwert |βfr| abnimmt.
Das Richtungssignal D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV wird als positiv (+) bestimmt, wenn das Winkeldifferenzsignal βfr negativ (–) ist und der Absolutwert |βfr| zunimmt, und wird als negativ (-) bestimmt, wenn der Absolutwert |βfr| abnimmt.
Wenn das Richtungssignal D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV (= d βfr/dt) und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T nicht miteinander übereinstimmen (verschiedene Vorzeichen), wählt der Wählabschnitt 55 den Multiplizierabschnitt 36 (mit dicker Linie bezeichnet) und führt den Gegenlenk-Korrekturbetrag DC oder den Übersteuer-Korrekturbetrag DO dem Multiplizierabschnitt 36 zu.
Wenn nun das Richtungssignal D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV ( = d βfr/dt) und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T miteinander übereinstimmen (gleiche Vorzeichen), wählt der Wählabschnitt 55 den Addierabschnitt 56 (mit unterbrochener Linie bezeichnet) und führt den Gegenlenk-Korrekturbetrag DC oder den Übersteuer-Korrekturbetrag DO dem Addierabschnitt 56 zu.
Der dem Addierabschnitt 56 zugeführte Gegenlenk-Korrekturbetrag DC wird in dem Multiplizierabschnitt 35 mit dem Fahrgeschwindigkeits-Koeffizienten KR und dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV multipliziert, und ein Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC (= KR·KV·DC), welches ein Subtraktionskorrektursignal ist, wird dem Subtraktionsabschnitt 37 zugeführt.
Der dem Multiplizierabschnitt 36 zugeführte Gegenlenk-Korrekturbetrag DC oder der Übersteuer-Korrekturbetrag DO wird mit dem Fahrgeschwindigkeitskoeffizienten KR und dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV multipliziert, und das Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC (= KR·KV·DC) oder das Übersteuer-Korrekturbetragssignal IDO (= KR·KV·DO) wird dem Addierabschnitt 38 zugeführt.
Wenn, wie oben beschrieben, das Richtungssignal D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV (= d βfr/dt) und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals T mit einander übereinstimmen (gleiche Vorzeichen) und der Übersteuerzustand in eine Übereinstimmungsrichtung weist, ist ein weiteres Gegenlenken nicht erforderlich. Somit wird das Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC (= KR·KV·DC) oder das Übersteuer-Korrekturbetragssignal IDO (= KR·KV·DO) von dem Solldrehmomentsignal IMO subtrahiert, und ein Solldrehmomentsignal IMH ( = IMO – IDC, IMO – IDO) wird ausgegeben, wodurch über das Lenkrad dem Fahrer eine starke Reaktionskraft mitgeteilt wird.
Wenn das Richtungssignal D des Winkeldifferenz-Änderungsbetragssignals DV ( = d βfr/dt) und das Richtungssignal S des Lenkdrehmomentsignals D nicht miteinander übereinstimmen (unterschiedliche Vorzeichen) und der Übersteuerzustand in eine divergierende Richtung weist, wird das Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC (= KR·KV·DC) oder das Übersteuer-Korrekturbetragssignal IDO (= KR·KV·DO) zum Solldrehmomentsignal IMO addiert, und es wird ein Solldrehmomentsignal IMH (= IMO + IDC, IMO + IDO) ausgegeben, wodurch dem Fahrer über das Lenkrad eine geringe Reaktionskraft mitgeteilt wird, um ihn zum Gegenlenken zu zwingen.
Die Erläuterung des Untersteuerzustands und des Übersteuerzustands wird hier weggelassen, da dies bereits unter Bezug auf 3 erläutert ist.
Obwohl die beschriebene Ausführung derart angeordnet ist, daß das Untersteuer-Korrekturbetragssignal DA und das Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC unter Verwendung des Addierabschnitts 56 addiert werden und der Fahrgeschwindigkeitskoeffizient KR und der Winkeldifferenz-Änderungskoeffizient KV durch den Multiplizierabschnitt 36 multipliziert werden, kann auch das Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC (= KR·KV·DC) gebildet werden durch einen Multiplizierabschnitt zum Multiplizieren des Gegenlenk- Korrekturbetragssignals IDC mit dem Fahrgeschwindigkeits-Koeffizienten KR und dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizient KV, anstelle des Addierabschnitts 56. Das Solldrehmomentsignal IMH (= IMO – IDC) kann durch einen Subtraktionsabschnitt ausgegeben werden, um das Solldrehmomentsignal IMO mit dem Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC subtraktiv zu korrigieren.
Durch den ersten Richtungsbestimmungsabschnitt 32 zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung des Richtungssignals P des Winkeldifferenzsignals βfr und des Richtungssignals N des Gierratensignals Y, durch den zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt 52 zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung des Richtungssignals P des Winkeldifferenzsignals βfr und des Richtungssignals S des Lenkdrehmomentsignals T, und durch die Wählabschnitte 31 und 51 zum Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts 33, wenn beide Bestimmungsergebnisse des ersten Richtungsbestimmungsabschnitts 32 und des zweiten Richtungsbestimmungsabschnitts 52 anzeigen, daß die Richtungen nicht miteinander übereinstimmen, und zum Wählen des Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts 53, wenn ein Ergebnis der Bestimung des ersten Richtungsbestimmungsabschnitts 32 anzeigt, daß die Richtungen nicht miteinander übereinstimmen, und wenn ein Ergebnis der Bestimmung des zweiten Richtungsbestimmungsabschnitts 52 anzeigt, daß die Richtungen miteinander übereinstimmen, kann der Korrekturabschnitt 50 durch Bestimmung der Richtungen des Winkeldifferenzsignals βfr, des Gierratensignals Y und des Lenkdrehmomentsignals T bestimmen, ob das Verhalten des Fahrzeugs sich im Untersteuerzustand befindet oder im übermäßigen Gegenlenkzustand, und kann den Korrekturbetrag DA oder DC entsprechend dem Untersteuerzustand oder dem übermäßigen Gegenlenkzustand ausgeben.
Ferner umfaßt der Korrekturabschnitt 50 den dritten Richtungsbestimmungsabschnitt 54 zum Bestimmen der Übereinstimmung oder Nichtüberein stimmung des Richtungssignals D des differenzierten Werts DV des Winkeldifferenzsignals βfr und des Richtungssignals des Lenkdrehmomentsignals T, sowie die Additions-Subtraktions-Korrekturabschnitte 37 und 38 zur Additionskorrektur des Solldrehmomentsignals IMO mit dem Additions-Korrektursignal (Übersteuer-Korrekturbetragssignal IDO oder Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC) entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag DO oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag DC von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53, wenn das Ergebnis der Bestimmung des dritten Richtungsbestimmungsabschnitts 54 anzeigt, daß die Richtungen nicht miteinander übereinstimmen, und zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals IMO mit dem Subtraktions-Korrektursignal (Übersteuer-Korrekturbetragssignal IDO oder Gegenlenk-Korrekturbetragssignal IDC) entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag IDO oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag DC von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 34 oder dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt 53, wenn das Ergebnis der Bestimmung anzeigt, daß die Richtungen miteinander übereinstimmen. Durch Bestimmen des Richtungssignals D des differenzierten Werts DV des Winkeldifferenzsignals βfr und des Richtungssignals S des Lenkdrehmomentsignals T kann der Korrekturabschnitt 50 dem Fahrer über die Reaktionskraft mitteilen, daß das Gegenlenken zu stark oder zu schwach ist. Dies wird erreicht durch Addieren des Übersteuer-Korrekturbetrags DO oder des Gegenlenk-Korrekturbetrags DC zu dem Solldrehmomentsignal IMO oder durch Subtraktion des Übersteuer-Korrekturbetrags DO oder des Gegenlenk-Korrekturbetrags DC von dem Solldrehmomentsignal IMO.
Da ferner der Korrekturabschnitt 50 mit dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt 39 zum Berechnen des Änderungsbetrags DV des Winkeldifferenzsignals βfr versehen ist, sowie dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizient-Erzeugungsabschnitt 40 zur Ausgabe des Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV entsprechend dem Winkeldifferenz-Änderungssignal DV von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berech nungsabschnitt 39 und er den Untersteuer-Korrekturbetrag DA, den Übersteuer-Korrekturbetrag DO und den Gegenlenk-Korrekturbetrag DC durch den Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV korrigiert, kann eine schnelle Änderung des Fahrzeugverhaltens im Untersteuerzustand oder im Übersteuerzustand als Änderung der Reaktionskraft über das Lenkrad dem Fahrer schnell mitgeteilt werden.
Nun wird anhand des Flußdiagramms von 5 der Betrieb des Korrekturabschnitts gemäß 4 diskutiert.
In Schritt S1 bestimmt der erste Richtungsbestimmungsabschnitt 32 die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Richtung P des Winkeldifferenzsignals und der Richtung N des Gierratensignals. Im Falle der Übereinstimmung geht der Prozeß zu Schritt S2 weiter, wo der Wählabschnitt 31 den Übersteuer-Korrekturbetrag DO wählt. Danach geht der Prozeß zu Schritt S6 weiter. Im Falle einer Nichtübereinstimmung in Schritt S1 geht der Prozeß zu Schritt S3 weiter, wo der zweite Richtungsbestimmungsabschnitt 52 die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Richtung P des Winkeldifferenzsignals und der Richtung S des Drehmoments bestimmt.
Wenn in Schritt S3 die Richtungen miteinander übereinstimmen, geht der Prozeß zu Schritt S4 weiter, wo der Wählabschnitt 51 den Gegenlenk-Korrekturbetrag DC wählt, wonach der Prozeß zu Schritt S6 weitergeht.
Wenn die Richtungen in Schritt S3 nicht miteinander übereinstimmen, geht der Prozeß zu Schritt S5 weiter, wo der Wählabschnitt 51 den Untersteuer-Korrekturbetrag DA wählt, wonach der Prozeß zu Schritt S9 weitergeht.
In Schritt S6 bestimmt der dritte Richtungsbestimmungsabschnitt 54 die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung der Richtung D des differenzierten Werts des Winkeldifferenzsignals und der Richtung S des Lenk drehmomentsignals. Im Falle der Nichtübereinstimmung geht durch die Wahl durch den Wählabschnitt 55 der Prozeß zu Schritt S7 weiter. Im Falle der Übereinstimmung in Schritt S6 geht durch die Wahl des Wählabschnitts 55 der Prozeß zu Schritt S9 weiter.
In Schritt S7 wird der Übersteuer-Korrekturbetrag DO oder der Gegenlenk-Korrekturbetrag DC mit dem Fahrzeugkoeffizienten KR und dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV multipliziert, wodurch der Koreekturbetrag IDO oder der Korrekturbetrag IDC erzeugt wird. Danach geht der Prozeß zu Schritt S8 weiter, wo der Korrekturbetrag IDO oder der Korrekturbetrag IDC zum Solldrehmomentsignal IMO addiert wird, um letzteren zu korrigieren.
In Schritt S9 wird der Untersteuer-Korrekturbetrag DA, der Übersteuer-Korrekturbetrag DO oder der Gegenlenk-Korrekturbetrag DC mit dem Fahrzeugkoeffizienten KR und dem Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten KV multipliziert, wodurch der Korrekturbetrag IDA, der Korrekturbetrag IDO oder der Korrekturbetrag IDC erzeugt wird. Danach geht der Prozeß zu Schritt S10 weiter, wo der Korrekturbetrag IDA, der Korrekturbetrag IDO oder der Korrekturbetrag IDC von dem Solldrehmomentsignal IMO subtrahiert wird, um letzteren zu korrigieren.
6 zeigt ein Lissajous-Diagramm eines momentanen Lenkwinkels θ gegenüber einer Differenz βfr zwischen Schlupfwinkeln von Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs, welches die elektrische Servolenkvorrichtung mit dem Korrekturabschnitt von 4 aufweist.
In 6 ist die Koordinate des momentanen Lenkwinkels θ derart dargestellt, daß der Lenkwinkel θ in Uhrzeigerrichtung (+) in der Figur nach rechts weist, und die Koordinate der Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder minus (–) ist, wenn der Schlupfwinkel f des Vorderrads größer ist als der Schlupfwinkel r des Hinterrads.
Ein fahrendes Fahrzeug wird in einen linearen Fortbewegungszustand gebracht, wenn sowohl der momentane Lenkwinkel θ als auch die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder am Schnittpunkt der Koordinate des momentanen Lenkwinkels θ und der Koordinate der Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder jeweils null ist.
Bei einem Größerwerden des momentanen Lenkwinkels θ in Uhrzeigerrichtung (+ Richtung) aus diesem Zustand heraus nimmt die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder in Minus-Richtung (–) zu, und das Fahrzeug behält seinen linearen Fortbewegungszustand.
In diesem Zustand (vierter Koordinatenquadrant) besteht die Neigung, daß der Schlupfwinkel βf des Vorderrads stärker zunimmt als der Schlupfwinkel βr des Hinterrads in bezug auf die Zunahme des momentanen Lenkwinkels θ, und es bildet sich der Untersteuerbereich, wo der Schlupf des Vorderrads groß ist.
Ein Abschnitt des Untersteuerbereichs, wo die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder in der Nähe von 0 liegt, wird als schwacher Untersteuerbereich bezeichnet, und ein Abschnitt in einem Bereich, wo die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder groß ist, wird als übermäßig starker Untersteuerbereich bezeichnet.
Ein Zustand, in dem die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder sich in der Nähe von 0 liegt, auch wenn der Lenkwinkel θ aus einem Zustand heraus größer wird, wo sowohl der momentane Lenkwinkel θ als auch die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder O ist, wird als neutraler Lenkbereich bezeichnet.
Wenn die Differenz βfr zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterräder von dem neutralen Lenkbereich (Zustand, in dem der Schlupfwinkel βr der Hinterräder größer ist als der Schlupfwinkel βf der Vorderräder und die Hinterräder schlupfen) nach Plus (+) verschoben wird, tritt das Fahrzeug in den Übersteuerbereich ein (erster Koordinatenquadrant), und das Fahrzeug schleudert, wenn der Übersteuerzustand fortdauert und der Schlupfwinkel βr des Hinterrads zunimmt.
Um dieses Schleudern des Fahrzeugs zu verhindern, wird das Lenkrad in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, wobei der momentane Lenkwinkel in Gegenuhrzeigerrichtung (- Richtung) zunimmt, der Schlupf des Hinterrads gehemmt wird und der Schlupfwinkel βr des Hinterrads reduziert wird, wodurch das Fahrzeug den linearen Fortbewegungszustand im zweiten Koordinatenquadrant wieder einnehmen kann.
Dieser Bereich (zweiter Koordinatenquadrant) wird als Gegenlenkbereich bezeichnet.
Wenn jedoch zu stark gegengelenkt wird, weicht das Fahrzeug von der linearen Fortbewegungslinie ab und entfernt sich von dem Radius.
Wenn ein anfänglicher Gegenlenkbetrag zu groß gemacht wird, um das Fahrzeug auf der linearen Fortbewegungslinie fahren zu lassen, muß die Anzahl der Betätigungen des Lenkrads in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung mehrmals wiederholt werden, und das Verhalten des Fahrzeugs wird unnormal.
Durch den anhand von 4 erläuterten Korrekturabschnitt 50 wird der Übersteuerzustand, der Untersteuerzustand und der übermäßige Gegenlenkzustand des Fahrzeugs dem Fahrer als Straßenreaktionskraft über das Lenkrad mitgeteilt, wodurch der Fahrer in signifikanter Weise die Steuerung des Fahrzeugverhaltens verbessern kann (Driftfahrt), wie anhand von 6 erläutert.
7 zeigt schematisch eine Driftfahrt des Fahrzeugs, das mit der erfindungsgemäßen elektrischen Servolenkvorrichtung ausgestattet ist.
Anhand von 7 wird nun ein Vorgang erläutert, bei dem eine Fortbewegungslinie des Fahrzeugs durch eine Driftfahrt durch eine Kurve mit Radius R geändert wird.
Wenn das Lenkrad bei sich linear fortbewegendem Fahrzeug aus einem Zustand (➀) nach rechts, d. h. in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wird der Schlupfwinkel βf der Vorderräder größer als der Schlupfwinkel βr der Hinterräder, wodurch der Untersteuerzustand (➁ und ➂) entsteht.
Wenn das Lenkrad weiter nach rechts bzw. in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wird der Schlupfwinkel βr der Hinterräder größer als der Schlupfwinkel βf der Vorderräder, wodurch das Fahrzeug in den Übersteuerzustand (➃) eintritt.
Wenn durch fortdauernden Übersteuerzustand der Schlupfwinkel βr der Hinterräder sehr viel größer als der Schlupfwinkel βf der Vorderräder wird, schleudert das Fahrzeug. Hierbei wird das Hilfsdrehmoment reduziert, und es wird dem Fahrer eine starke Reaktionskraft mitgeteilt.
Der Fahrer wird sich eines kleinen Hilfsdrehmoments und einer großen Reaktionskraft über das Lenkrad bewußt und dreht das Lenkrad nach links bzw. in Gegenuhrzeigerrichtung. Dann wird das Fahrzeug in den Gegenlenkzustand 50 gebracht, wobei das Hilfsdrehmoment reduziert wird, und dem Fahrer eine starke Straßenreaktionskraft mitgeteilt wird.
Wenn in diesem Moment der Fahrer weiter in Gegenuhrzeigerrichtung lenkt als erforderlich, wird der Schlupfwinkel βf der Vorderräder größer als der Schlupfwinkel βr der Hinterräder. Da die Richtung des Lenkdrehmoments in Gegenuhrzeigerrichtung weist, wird der übermäßige Gegenlenkzustand erzeugt, bei dem das Hilfsdrehmoment groß ist und die Straßenreaktionskraft klein ist. Wenn die Lenkradbetätigung unverändert fortgeführt wird, bewegt sich das Fahrzeug von der Kurve zur Kurvenaußenseite.
Wenn der Fahrer, um diese Situation zu vermeiden, das Lenkrad im Uhrzeigersinn dreht, wird der Schlupfwinkel βr der Hinterräder größer als der Schlupfwinkel βf der Vorderräder, und das Fahrzeug wird von dem übermäßigen Gegenlenkzustand wieder zu dem Übersteuerzustand gebracht.
Wenn hierbei der übermäßige Gegenlenkzustand von Anfang an erzeugt wird, ist das Abfangen des Fahrzeugs schwierig, und das Verhalten des Fahrzeugs (die Driftfahrt) wird unstabil.
Daher wird das Lenkrad von (➆ bis ➇) derart betätigt, daß sich der Schlupfwinkel βf der Vorderräder dem Schlupfwinkel βr der Hinterräder annähert und sich diesem schließlich angleicht, und zwar im Gegenlenkbetrieb, in dem das Fahrzeug in einen linearen Fahrzustand (➈) gebracht wird, und die Kurve wird verlassen.
Eine elektrische Servolenkvorrichtung 1 umfaßt eine Steuereinheit 13 zur Antriebssteuerung eines Motors 8, der zum Anlegen eines Hilfsdrehmoments an ein Lenksystem dient, auf der Basis von Signalen verschiedener Sensoren 9, 10, 11, 12. Die Steuereinheit umfaßt einen Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt 16 zum Vorhersagen einer Differenz zwischen einem Schlupfwinkel von Vorderrädern und einem Schlupfwinkel von Hinterrädern sowie einen Korrekturabschnitt 17 zur Korrektur eines dem Motor zugeführten Solldrehmomentsignals auf der Basis eines vom Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt ausgegebenen Winkeldifferenzsignals. Das Verhalten des Fahrzeugs wird aus dem Winkeldifferenzsignal vorhergesagt, und das Solldrehmomentsignal wird durch einen Korrekturbetrag entsprechend dem Winkeldifferenzsignal derart korrigiert, daß der Motor antriebsmäßig gesteuert werden kann und hierbei der Einfluß einer Änderung der Straßenreaktionskraft berücksichtigt wird.

Claims

Elektrische Servolenkvorrichtung, umfassend: einen Lenkdrehmomentsensor (12) zum Erfassen eines Lenkdrehmoments eines Lenksystems (1 ); einen Elektromotor (8) zum Anlegen eines Hilfsdrehmoments an das Lenksystem (1); und eine Steuereinheit (13) mit einem Solldrehmomentsignal-Setzabschnitt (21) zum Setzen eines Solldrehmomentsignals (IMO) auf der Basis eines Lenkdrehmomentsignals (T) von dem Lenkdrehmomentsensor (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) einen Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16) zum Vorhersagen einer Differenz (βfr) zwischen einem Schlupfwinkel (βf) von Vorderrädern und einem Schlupfwinkel (βr) von Hinterrädern aufweist, sowie einen Korrekturabschnitt (17; 50) zur Korrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) auf der Basis eines Winkeldifferenzsignals (βfr) von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16).
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drehwinkelsensor (10) zum Erfassen eines Drehwinkels der Vorderräder, einen Fahrgeschwindigkeitssensor (11) zum Erfassen einer Geschwindigkeit eines die Vorrichtung tragenden Fahrzeugs sowie einen Gierratensensor (9) zum Erfassen einer in dem Fahrzeug erzeugten Gierrate, wobei der Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16) dazu dient, um die Winkeldifferenz (βfr) auf der Basis eines Drehwinkelsignals (6) von dem Drehwinkelsensor (10), eines Fahrgeschwindigkeitssignals (V) von dem Fahrgeschwindigkeitssensor (11), eines Gierratensignals (Y) von dem Gierratensensor (9) sowie Dimensionsparametern (L) des Fahrzeugs zu berechnen.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturabschnitt (17) ferner umfaßt: einen Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (33) zur Ausgabe eines Untersteuer-Korrekturbetrags (DA); einen Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (34) zur Ausgabe eines Übersteuer-Korrekturbetrags (DO); einen ersten Richtungsbestimmungsabschnitt (32) zum Bestimmen einer Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen einer Richtung des vom Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16) erfaßten Winkeldifferenzsignals (βfr) und einer Richtung des Gierratensignals (Y) von dem Gierratensensor (9); und einen Wählabschnitt (31) zum Wählen des Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts (DO), wenn ein Bestimmungssignal (HO) von dem ersten Richtungsbestimmungsabschnitt (32) eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigt, und zum Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts (DA), wenn das Bestimmungssignal (HO) die Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturabschnitt (17) ferner umfaßt: einen Subtraktions-Korrekturabschnitt (37) zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) mit einem Subtraktionskorrektursignal (IDA) entsprechend dem Untersteuer-Korrekturbetrag (DA) von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (33); und einen Subtraktions-Korrekturabschnitt (41) zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) mit einem Subtraktionskorrektursignal (IDO) entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag (DO) von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (34).
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturabschnitt (17) ferner umfaßt: einen Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt (39) zum Berechnen eines Änderungsbetrags (DV) des Winkeldifferenzsignals (βfr); und einen Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt (40) zur Ausgabe eines Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten (KV) entsprechend einem Winkeldifferenz-Änderungssignal (DV) von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt (39), wobei der Winkeldifferenz-Änderungskoeffizient (KV) verwendet wird, um den Untersteuer-Korrekturbetrag (DA) und den Übersteuer-Korrekturbetrag IDO) zu korrigieren.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturabschnitt (50) ferner umfaßt: einen Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (33) zur Ausgabe eines Untersteuer-Korrekturbetrags (DA); einen Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (34) zur Ausgabe eines Übersteuerkorrekturbetrags (DO); einen Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (53) zur Ausgabe eines Gegenlenk-Korrekturbetrags (DC); einen ersten Richtungsbestimmungsabschnitt (32) zum Bestimmen einer Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen einer Richtung des Winkeldifferenzsignals (βfr) von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16) und einer Richtung eines Gierratensignals (Y) von einem Gierratensensor (9), zum Erfassen einer in dem Fahrzeug erzeugten Gierrate; einen zweiten Richtungsbestimmungsabschnitt (52) zum Bestimmen einer Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen der Richtung des Winkeldifferenzsignals (βfr) von dem Schlupfwinkel-Differenz-Vorhersageabschnitt (16) und einer Richtung des Lenkdrehmomentsignals (T) von dem Lenkdrehmomentsensor (12); und einen Wählabschnitt (51) zum Wählen des Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts (34), wenn Bestimmungsergebnisse des ersten Richtungsbestimmungsabschnitts (32) eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigen, und zum Wählen des Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts (33), wenn beide Bestimmungsergebnisse des ersten Richtungsbestimmungsabschnitts (32) und des zweiten Richtungsbestimmungabschnitts (52) eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigen, und zum Wählen des Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitts (53), wenn ein Bestimmungsergebnis des ersten Richtungsbestimmungsabschnitts (32) eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt und ein Bestimmungsergebnis des zweiten Richtungsbestimmungsabschnitts (52) eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigt.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturabschnitt (50) ferner umfaßt: einen Subtraktionskorrekturabschnitt (37) zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) mit einem Subtraktionskorrektursignal (IDA) entsprechend dem Untersteuer-Korrekturbetrag (DA) von dem Untersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (33); einen dritten Richtungsbestimmungsabschnitt (54) zur Bestimmung einer Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen einer Richtung eines differenzierten Werts (DV) des Winkeldifferenzsignals (βfr) und einer Richtung des Lenkdrehmomentsignals (T, S); und einen Additions-Subtraktions-Korrekturabschnitt (38) zur Additionskorrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) mit einem Additionskorrektursignal (IDO, IDC) entsprechend dem Übersteuer-Konekturbetrag (DO) von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (34) oder entsprechend dem Gegenlenk-Korrekturbetrag (DC) von dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (53), wenn ein Bestimmungsergebnis des dritten Richtungsbestimmungsabschnitts (54) eine Nichtübereinstimmung der Richtungen anzeigt, und zur Subtraktionskorrektur des Solldrehmomentsignals (IMO) mit einem Subtraktionskorrektursignal (IDO, IDC) entsprechend dem Übersteuer-Korrekturbetrag (DO) von dem Übersteuer-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (34) oder entsprechend dem Gegenlenk-Korrekturbetrag (DC) von dem Gegenlenk-Korrekturbetrag-Ausgabeabschnitt (53), wenn das Bestimmungsergebnis von dem dritten Richtungsbestimmungsabschnitt (34) eine Übereinstimmung der Richtungen anzeigt.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturabschnitt (50) ferner umfaßt: einen Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt (39) zum Berechnen eines Änderungsbetrags (DV) des Winkeldifferenzsignals (βfr); und einen Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten-Erzeugungsabschnitt (40) zur Ausgabe eines Winkeldifferenz-Änderungskoeffizienten (KV) entsprechend einem Winkeldifferenz-Änderungssignal (DV) von dem Winkeldifferenz-Änderungsbetrag-Berechnungsabschnitt (39), wobei der Winkeldifferenz-Änderungskoeffizient (KV) verwendet wird, um den Untersteuer-Korrekturbetrag (DA), den Übersteuer-Korrekturbetrag (DO) und den Gegenlenk-Korrekturbetrag (DC) zu korrigieren.