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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkungssteuerungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, die mit einem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus
zur Änderung
eines Übersetzungsverhältnisses
zwischen einem Lenkbetrag eines Lenkrades und einem Schwenkbetrag
der Räder ausgestattet
ist.
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Ein
Beispiel einer solchen Lenkungssteuerungsvorrichtung, die mit dem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus
dieser Bauart ausgestattet ist, ist beispielsweise in der
JP 63-227472 A offenbart.
Wie in dieser Anmeldung offenbart wird, ist der Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus
mit einem Antriebsmotor versehen und hat einen derartigen Aufbau,
daß der
vorstehend erwähnte Getriebemechanismus
eine mit der Lenkradseite verbundene Eingangswelle mit einer mit
der Zugstange verbundenen Ausgangswelle verbindet, und daß das Übersetzungsverhältnis der
Drehungen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle durch
Betreiben des Getriebemechanismus mittels des Antriebsmotors geändert werden
kann.
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Bei
dieser Gelegenheit wird der Antriebsmotor so gesteuert, daß sich eine
Drehposition des Antriebsmotors, die von einem Drehwinkelsensor
erfaßt wird,
einer Sollposition annähert,
die auf der Basis des Lenkwinkels des Lenkrades und des Übersetzungsverhältnisses
berechnet wird.
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Da
die Positionssteuerung des Antriebsmotors auf der Basis einer Abweichung
von der Sollposition ausgeführt
wurde, wie vorstehend beschrieben wurde, könnte der Antriebsmotor um den
Grad betrieben werden, der der verbleibenden Abweichung entspricht,
sogar in den Fällen,
in denen ein Lenkvorgang nach einem plötzlichen Lenkvorgang gestoppt wurde,
und in denen ein plötzlicher
Rückstellvorgang des
Lenkrades ausgeführt
wurde. Ein Beispiel hierfür ist
in 8 dargestellt. Wenn
der plötzliche
Rückstellvorgang
des Lenkrades ausgeführt
wird, ändert sich
die Solldrehposition des Antriebsmotors, wie mit einer durchgezogenen
Linie dargestellt ist. Im Gegensatz dazu bleibt zu einem Zeitpunkt
t1, zu dem das Lenkrad zurückgestellt
ist, die Abweichung e1 aufgrund einer Verzögerung beim Nachfolgen bezüglich einer
tatsächlichen
Drehposition des Antriebsmotors, wie durch eine gestrichelte Linie
dargestellt ist. Da die Lenkrichtung des Lenkrades nach diesem Zeitpunkt
zurückgestellt
ist, wird auch das Lenkdrehmoment umgekehrt, so daß die Richtung
des Lenkdrehmoments zu der Drehrichtung des Antriebsmotors entgegengesetzt
wird. Deshalb passiert es, daß das
Lenkdrehmoment in der Richtung wirkt, in der die Drehung des Antriebsmotors
unterstützt
wird. Dies erhöht
die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors stark. Zur Zeit t2 stimmt
die Drehposition des Antriebsmotors mit der Solldrehposition überein.
Obwohl erwünscht
ist, daß die
Steuerung des Antriebsmotors hier stoppt, tritt zur Zeit t3 ein
großes Überschwingen
e2 aufgrund der Trägheitskraft
des Antriebsmotors auf und die Drehzahl des Antriebsmotors nimmt
zu. Dieses Phänomen
führt dazu,
daß dem
Fahrer ein unverträgliches
Lenkgefühl
vermittelt wird, indem die Lenkrichtung des Lenkrades nicht mit der
gelenkten Richtung der Räder übereinstimmt.
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DE 41 34 390 A1 beschreibt
eine Lenkungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus,
der in der Lage ist, den Winkelbetrag der Drehung einer Ausgangswelle
relativ zu dem Winkelbetrag der Drehung einer mit einer Lenkhandhabung verbundenen
Eingangswelle zu verändern.
Außerdem
weist die Lenkungssteuerungsvorrichtung aus
DE 41 34 390 A1 eine Lenkungssteuerungsvorrichtung
auf, die ein Übersetzungsverhältnis durch
Betreiben des Mechanismus steuert.
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Ferner
zeigt die
DE 41 34
390 A1 eine Lenkungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug
auf, die in der Lage ist, ein Übersetzungsverhältnis zwischen
einem Lenkbetrag und einem Schwenkbetrag durch Antreiben eines Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus
mittels einer Betätigungseinrichtung
zu ändern.
Dabei hat die Lenkungssteuerungsvorrichtung der
DE 41 34 390 A1 eine Übersetzungsverhältniseinstellvorrichtung
zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand eines Fahrzeugs und eine Lenkgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung
zur Erfassung einer Lenkgeschwindigkeit eines Lenkrads.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkungssteuerungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug zu schaffen, die das Lenkgefühl verbessern kann.
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Die
vorliegende Lenkungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug ist eine Lenkungssteuerungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, die dazu angepaßt
ist, ein Übersetzungsverhältnis zwischen
einem Lenkbetrag und einem Schwenkbetrag durch Betreiben eines Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus' durch eine Betätigungseinrichtung
zu ändern,
wobei die Lenkungssteuerungsvorrichtung für das Fahrzeug folgende Bauteile
aufweist: eine Übersetzungsverhältniseinstellvorrichtung
zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand eines Fahrzeugs; eine Lenkgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung zur
Erfassung einer Lenkgeschwindigkeit eines Lenkrades; eine Antriebsgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
zur Einstellung einer Sollantriebsgeschwindigkeit für die Betätigungseinrichtung,
auf der Basis des durch die Übersetzungsverhältniseinstellvorrichtung
eingestellte Übersetzungsverhältnis und der
durch die Lenkgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung erfaßten Lenkgeschwindigkeit;
und eine Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung zur Steuerung einer
Geschwindigkeit der Betätigungseinrichtung
auf die von der Antriebsgeschwindigkeitseinstellvorrichtung eingestellte
Sollantriebsgeschwindigkeit.
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Die
Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung führt die Geschwindigkeitssteuerung
der Betätigungseinrichtung
in Abhängigkeit
von einer Zunahme oder einer Abnahme der Lenkgeschwindigkeit während einer
Manipulation des Lenkrades aus. Beispielsweise vermindert diese
Steuerung in dem vorherigen Beispiel aus 8 die Antriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung
mit der Abnahme der Lenkgeschwindigkeit zur Zeit t1 hin und setzt
die Antriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung zum Zeitpunkt
t1, bei dem die Lenkgeschwindigkeit Null ist, auf Null. Diese Maßnahme unterdrückt das Auftreten
des Überschwingens
aufgrund der Trägheitskraft
des Motors in geeigneter Weise.
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Die
Lenkungssteuerungsvorrichtung kann ferner eine Begrenzungsvorrichtung
zur Begrenzung der Sollantriebsgeschwindigkeit auf die Größe innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches aufweisen.
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Wenn
die Sollantriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung durch die
Begrenzungsvorrichtung begrenzt wird, beispielsweise wenn die Grenze
durch die Grenzarbeitsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung definiert
ist, wird die Geschwindigkeit der Betätigungseinrichtung immer innerhalb
des Bereiches gesteuert, der nicht über die Grenzarbeitsgeschwindigkeit
hinausgeht, was das Auftreten des Überschwingens zuverlässig verhindern
kann.
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Die
Lenkungssteuerungsvorrichtung für
ein Fahrzeug kann ferner folgende Bauteile aufweisen: eine Antriebsgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung zur
Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung; und eine
Fehlerfeststellungsvorrichtung zur Feststellung, ob ein Fehler auftritt,
basierend auf der von der Antriebsgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung
erfaßten
Antriebsgeschwindigkeit und der von der Begrenzungsvorrichtung begrenzten Sollantriebsgeschwindigkeit.
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Da
die Sollantriebsgeschwindigkeit durch die Begrenzungsvorrichtung
auf die Größe in dem
vorbestimmten Bereich begrenzt ist, wird die Abweichung zwischen
der Sollantriebsgeschwindigkeit und der erfaßten Antriebsgeschwindigkeit
kleiner als eine vorbestimmte Abweichung. Deshalb stellt die Fehlerfeststellungsvorrichtung
fest, daß in
einem Steuerungssystem ein Fehler aufgetreten ist, beispielsweise wenn
diese Abweichung größer als
ein vorbestimmter Wert ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung und der beigefügten
Zeichnungen, die lediglich zum Zwecke der Erläuterung dienen und die Erfindung
nicht begrenzen sollen, offensichtlicher.
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Des
weiteren wird der Anwendungsumfang der vorliegenden Erfindung anhand
der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung offensichtlich. Es soll jedoch klargestellt werden,
daß die
ausführliche Beschreibung
und die spezifischen Beispiele, die bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung darstellen, lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung dienen,
da verschiedene Änderungen
und Abwandlungen, die im Erfindungsgedanken und Schutzbereich der
Erfindung liegen, dem Fachmann anhand dieser ausführlichen
Beschreibung offensichtlich werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm,
das den gesamten Aufbau der Lenkungsvorrichtung zeigt.
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2 ist ein Blockschaltbild,
das den Aufbau der Lenkungssteuerungsvorrichtung zeigt.
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3 ist ein Kennliniendiagramm,
das die Beziehung zwischen dem Lastdrehmoment T und der Drehzahl
N in dem Servomotor zeigt.
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4 ist ein Graph, der den
Begrenzungsprozeß in
dem Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt zeigt.
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5A ist ein Graph, der die
Beziehung zwischen der Zeit und einem Lenkwinkel zeigt.
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5B ist ein Graph, der die
Beziehung zwischen der Zeit und der Solldrehzahl zeigt.
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6 ist ein Blockdiagramm,
das den gesamten Aufbau der Lenkungsvorrichtung gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
zeigt.
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7 ist ein Blockschaltbild,
das den Aufbau der Lenkungssteuerungsvorrichtung in 6 zeigt.
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8 ist ein Graph, der die
Beziehung zwischen der Solldrehposition (durchgezogene Linie) und
der Drehposition des Antriebsmotors (gestrichelte Linie) zeigt,
wenn die Steuerung auf der Basis einer Positionsabweichung aufgeführt wird.
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Es
werden Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 zeigt den Aufbau der Lenkungsvorrichtung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
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Eine
Eingangswelle 20 ist durch einen Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus 30 mit
einer Ausgangswelle 40 verbunden und eine Lenkungshandhabung
(Lenkrad) 10 ist mit der Eingangswelle 20 verbunden.
Die Ausgangswelle 90 ist durch eine Getriebesystem 50 von
der Zahnstangengetriebebauart mit einer Zahnstangenwelle 51 verbunden, und
Räder FW
1, FW 2 sind mit den beiden Enden der Zahnstangenwelle 51 verbunden.
Die Eingangswelle 20 ist mit einem Lenkgeschwindigkeitssensor 21 zur
Erfassung der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 10 versehen.
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Der Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus 30 verbindet
die Eingangswelle 20 durch einen Getriebemechanismus mit
der Ausgangswelle 40 und ist so aufgebaut, daß er diesen Getriebemechanismus
mittels eines Servomotors 31 als eine Betätigungseinrichtung
antreibt, wodurch eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
der Drehzahlen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle
zugelassen wird. Dieser Servomotor 31 ist mit einem Drehzahlsensor 32 zur
Erfassung der Drehzahl des Servomotors 31 ausgerüstet.
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Die
Lenkungssteuerungsvorrichtung 70 empfängt die Lieferung von Erfassungsergebnissen, die
die von dem Lenkgeschwindigkeitssensor 21 erfaßte Lenkgeschwindigkeit θhv, die
von dem Drehzahlsensor 32 erfaßte Drehzahl θpv des Servomotors 31 und
die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 60 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit
V enthält,
sie stellt das Übersetzungsverhältnis auf
der Basis dieser erfaßten
Werte ein und steuert die Drehzahl des Servomotors 31 in
Abhängigkeit
von dem so eingestellten Übersetzungsverhältnis.
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2 zeigt den Aufbau der Lenkungssteuerungsvorrichtung 70.
Die Lenkungssteuerungsvorrichtung 70 ist mit einem Übersetzungsverhältniseinstellabschnitt 71,
einem Solldrehzahlbegrenzungsabschnitt 72, einem Kompensator 73 und
einem Fehlerfeststellungsabschnitt 74 ausgerüstet.
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Der Übersetzungsverhältniseinstellabschnitt 71 sucht
eine Tabelle, die das Verhältnis
zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Übersetzungsverhältnis G
anzeigt, auf der Basis der von dem Geschwindigkeitssensor 60 erfaßten Geschwindigkeit
V, um das Übersetzungsverhältnis G
(G = Lenkeingangsbetrag/Schwenkausgangsbetrag) in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit V einzustellen. Auf der Grundlage des so
eingestellten Übersetzungsverhältnisses
G und der von dem Lenkgeschwindigkeitssensor 21 erfaßten Lenkgeschwindigkeit θhv, wird
die Solldrehzahl θmv
des Servomotors 31 gemäß θmv = G·θhv berechnet
und das Ergebnis dieser Berechnung wird an den Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 72 geliefert.
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Der
Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 72 hat eine Funktion
als Begrenzer, um die Solldrehzahl θmv des Servomotors 31 auf
einen Wert unterhalb der voreingestellten maximalen Drehzahl zu
begrenzen. Diese maximale Drehzahl wird auf der Basis der Leistungskennlinien
des Servomotors 31 eingestellt. Dort, wo der Servomotor 31 beispielsweise
die Lastdrehmoment (T) – Drehzahl
(N)-Kennlinien aufweist, die in 3 dargestellt
sind, wird vorläufig
angenommen, daß die
maximale Reaktion (Lastdrehmoment) von den Straßenoberflächen Tmax sind, und anschließend wird
die maximale Drehzahl (Drehgeschwindigkeit) als Nmax von dem Graphen aus 3 erhalten. Der Solldrehzahlbegrenzungsabschnitt 72 begrenzt
die Solldrehzahl θmv
auf einen Bereich von ± Nmax,
wie in 4 dargestellt
ist, und gibt einen Wert θsmv
aus, der Gegenstand der Begrenzung ist.
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An
den Kompensator 73 wird die Abweichung ev (ev = θsmv – θpv) zwischen
der Solldrehzahl θsmv,
die von dem Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 72 und
der Solldrehgeschwindigkeit θpv
des Servomotors 31, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 32 erfaßt wird,
ausgegeben. Dieser Kompensator 73 berechnet Is = C(s)·ev unter Verwendung
der Übertragungsfunktion
C(s), die durch geeignetes Einstellen von Parametern der PID-Regelung
erhalten wird, um das Steuersignal Is zu bestimmen, das an den Servomotor 31 geliefert wird.
In der Funktion steht "s" für den Laplace-Operator.
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Auf
diese Art und Weise führt
die Lenkungssteuerungsvorrichtung 70 die Geschwindigkeitssteuerung
des Servomotors 31 in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit θhv des Lenkrades 10 auf
der Basis des eingestellten Übersetzungsverhältnisses aus.
Unter der Annahme, daß der
plötzliche
Rückstellvorgang
zur Rückstellung
des Lenkrades 10 beispielsweise zum Zeitpunkt t3 durchgeführt wird,
wie in den 5A und 5B gezeigt ist, verringert
diese Steuerung allmählich
die Solldrehgeschwindigkeit θmv
des Servomotors 31 zur Zeit t3 hin und bewirkt, daß zum Zeitpunkt
t3 θmv
= 0 ist. Deshalb wird die tatsächliche
Drehgeschwindigkeit des Servomotors 31 so gesteuert, daß sie allmählich zum
Zeitpunkt t3 hin abnimmt und zum Zeitpunkt t3 Null ist. Folglich kann
der Einfluß der
verbleibenden Abweichung, die infolge der Ausführung der Positionssteuerung
auftritt, beseitigt werden, indem die Steuerung der Drehgeschwindigkeit
des Servomotors 31 auf der Basis der Lenkgeschwindigkeit
ausgeführt
wird, sogar in den Fällen
der plötzlichen
Rückstellungslenkung
und des Stops der Lenkung nach dem plötzlichen Lenkvorgang. Dies
kann das Auftreten eines Überschwingens
aufgrund der Trägheit
des Motors in geeigneter Weise unterdrücken.
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Der
Wert der Abweichung ev wird ferner an den Fehlerfeststellungsabschnitt 74 geliefert.
Der Fehlerfeststellungsabschnitt 74 stellt fest, ob in
diesem Steuersystem ein Fehler auftritt. Da die Solldrehgeschwindigkeit
wie vorstehend festgestellt wurde durch den Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 72 begrenzt
wird, sollte die Abweichung ev zwischen der Solldrehgeschwindigkeit θsmv und
der Drehgeschwindigkeit θpv
des Servomotors 31 einen Wert innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs einnehmen. Der Fehlerfeststellungsabschnitt 74 vergleicht
somit die Abweichung ev mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Wenn
der Wert der Abweichung ev größer als
der Schwellenwert ist, stellt der Fehlerfeststellungsabschnitt 74 fest,
das in diesem Steuersystem ein Fehler auftritt und informiert den Fahrer über das
Auftreten des Fehlers, indem er eine Alarmlampe oder dergleichen
einschaltet.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel
wird nachstehend beschrieben.
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6 zeigt den Aufbau der Lenkungsvorrichtung 200 gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel.
Dieselben Bauteile wie diejenigen in 1 werden
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird
weggelassen.
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Die
Eingangswelle 20 ist mit einem Lenkwinkelsensor 22 zur
Erfassung eines Lenkwinkels des Lenkrades 10 ausgerüstet, und
der Servomotor 31 des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus' 30 ist
mit einem Drehwinkelsensor 33 zur Erfassung eines Drehwinkels
des Servomotors 31 ausgerüstet.
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Die
Lenkungssteuerungsvorrichtung 80 empfängt Erfassungssignale von dem
Lenkwinkelsensor 22, von dem Drehwinkelsensor 33 und
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 60, sie stellt das Übersetzungsverhältnis auf
der Basis dieser erfaßten
Signale ein und führt
die Geschwindigkeitssteuerung des Servomotors 31 in Abhängigkeit
von dem so eingestellten Übersetzungsverhältnis aus.
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7 zeigt den Aufbau der Lenkungssteuerungsvorrichtung 80.
Die Lenkungssteuerungsvorrichtung 80 ist mit einem Übersetzungsverhältniseinstellabschnitt 81,
einem Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 82, einem
Kompensator 83, einem N-Punkt-Verschiebebestimmungsabschnitt 84,
einem Fehlerfeststellungsabschnitt 85, Differenziergeräten 86, 87 und
Integriergeräten 88, 89 ausgestattet.
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Der Übersetzungsverhältniseinstellabschnitt 81 führt die
Tabellensuche basierend auf der von dem Geschwindigkeitssensor 60 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit
V bezüglich
der Tabelle aus, die die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und dem Übersetzungsverhältnis G
anzeigt, um das Übersetzungsverhältnis G
in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V einzustellen. Auf der Grundlage
des so eingestellten Übersetzungsverhältnisses
G und des von dem Lenkwinkelsensor 22 erfaßten Lenkwinkels θh wird ein
Wert eines Solldrehwinkels θm,
der eine Solldrehposition des Servomotors 31 anzeigt, gemäß θm = G·θh berechnet.
Dieses Berechnungsergebnis wird an das Differenziergerät 86 geliefert,
um in die Solldrehgeschwindigkeit θmv des Servomotors 31 umgewandelt
zu werden.
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Der
Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 82 dient als ein
Begrenzer, um die Solldrehgeschwindigkeit θmv auf den Bereich zu begrenzen,
der nicht größer als
die maximale Drehgeschwindigkeit ist, die basierend auf den Leistungskennlinien
des Servomotors 31 eingestellt ist, ähnlich zu dem Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 72,
der vorstehend beschrieben wurde. Die Solldrehgeschwindigkeit θmv, die
von dem Differenziergerät 86 ausgegeben
wird, wird an diesen Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 82 eingegeben,
um auf einen Wert begrenzt zu werden, der nicht größer als die
maximale Drehgeschwindigkeit ist, und anschließend wird der Wert als Solldrehgeschwindigkeit θsmv ausgegeben.
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Andererseits
wird der durch den Drehwinkelsensor 33 erfaßte Drehwinkel θp des Servomotors 31 an
das Differenziergerät 87 geliefert,
um in die Drehgeschwindigkeit θpv
des Servomotors 31 umgewandelt zu werden.
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Der
Kompensator 83 wird mit der Abweichung ev (ev = θsmv – θpv) zwischen
der Solldrehgeschwindigkeit θsmv,
die von dem Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 82 ausgegeben
wird, und der Drehgeschwindigkeit θpv des Servomotors 31, die
von dem Differenziergerät 87 ausgegeben
wird, versorgt und berechnet Is = C(s)·ev, um das Steuersignal Is,
das an den Servomotor 31 geliefert wird, zu bestimmen.
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Die
von dem Differenziergerät 86 ausgegebene
Solldrehgeschwindigkeit θmv
wird an das Integriergerät 88 geliefert,
um in einen Solldrehwinkel θm des
Servomotors 31 umgewandelt zu werden. Dieser Solldrehwinkel θm, der aus
dieser Umwandlung resultiert, und der von dem Drehwinkelsensor 33 erfaßte tatsächliche
Drehwinkel θp
des Servomotors 31 werden in den N-Punkt-Verschiebungsbestimmungsabschnitt 84 eingegeben.
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Der
N-Punktverschiebungsabschnitt 84 vergleicht diesen Solldrehwinkel θm beispielsweise
zu der Zeit, wenn die Abweichung ev Null wird, mit dem Drehwinkel θp. Wenn
dieser Vergleich nicht zu einer Übereinstimmung
zwischen den zwei Werten führt, unterscheidet
sich der neutrale Punkt (N-Punkt) des Lenkrades 10 von
demjenigen der Räder
FW 1, FW 2. Wenn eine Differenz zwischen den zwei Werten außerhalb
eines vorbestimmten Bereiches liegt, führt die Vorrichtung beispielsweise
einen Vorgang zum Anschalten einer Alarmlampe durch, um die N-Punkt-Verschiebung
des Lenkrades 10 anzuzeigen, damit der Fahrer das Auftreten
der N-Punktverschiebung bemerkt. Es wird überhaupt keine Schwierigkeit
beim Lenken des Fahrzeuges an sich geben, sogar wenn eine kleine
Verschiebung zwischen der neutralen Position des Lenkrades 10 und
der neutralen Position der Räder
FW 1, FW 2 auftritt.
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Die
von dem Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 82 ausgegebene
Solldrehgeschwindigkeit θsmv
wird auch an das Integriergerät 89 geliefert,
um in einen Solldrehwinkel θm' des Servomotors 31 umgewandelt
zu werden. Dieser Solldrehwinkel θm', der aus der Umwandlung resultiert,
und der tatsächliche
Drehwinkel θp
des Servomotors 31, der von dem Drehwinkelsensor 33 erfaßt wurde,
werden an den Fehlerfeststellungsabschnitt 85 geliefert.
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Der
Fehlerfeststellungsabschnitt 85 stellt fest, ob in diesem
Steuersystem ein Fehler auftritt. Da die Solldrehgeschwindigkeit
durch den vorstehend beschriebenen Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 82 begrenzt
wird, sollte die Abweichung zwischen dem Solldrehwinkel θm', der durch das Integriergerät 89 nach
der Begrenzung erhalten wurde, und dem tatsächlichen Drehwinkel θp des Servomotors 31 einen
Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einnehmen. Wenn diese
Abweichung größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert ist, stellt der Fehlerfeststellungsabschnitt 85 fest,
daß in
diesem Steuersystem ein Fehler auftritt, und führt den Einschaltvorgang der
Alarmlampe oder dergleichen aus, um den Fahrer über des Auftreten des Fehlers
zu informieren. Der Fehler des Steuersystems wird auf diese Art
und Weise auf der Basis der Winkelposition festgestellt.
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In
jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde der Servomotor 31 als
eine Betätigungseinrichtung
zum Betreiben des Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus' 30 beispielhaft
genannt, aber die Betätigungseinrichtung kann
auch aus einem anderen Motor, wie beispielsweise einem Schrittmotor, zusammengesetzt
sein. In diesem Fall schätzt
der Sollgeschwindigkeitbegrenzungsabschnitt 72, 82 die
maximale Reaktion (Lastdrehmoment) von den Straßenoberflächen ab, bestimmt die maximale
Drehzahl des Motors in Abhängigkeit
von dem abgeschätzten
Lastdrehmoment auf der Grundlage der Lastdrehmoment (T)-Drehzahl (N)-Kennlinien,
die den verwendeten Motor betreffen, und begrenzt die Drehzahl des
Motors auf einen Bereich, der nicht über das festgestellte Maximum
hinausgeht.
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Die
Ausführungsbeispiele
veranschaulichten die Beispiele, bei denen die Fahrzeuggeschwindigkeit
V als Betriebszustand des Fahrzeugs erfaßt wurde, und bei denen das Übersetzungsverhältnis G
in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V eingestellt wurde. Jedoch kann
in einem anderen Ausführungsbeispiel
die Vorrichtung auch so konstruiert sein, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit
V und der Eingangswinkel θh
als Betriebszustände
des Fahrzeuges erfaßt
werden, und daß das Übersetzungsverhältnis G
in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Eingangswinkel θh eingestellt
wird.
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Die
Ausführungsbeispiele
schilderten die Beispiele, bei denen die Sollgeschwindigkeit durch den
Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitt 72 begrenzt wurde.
Allerdings kann die Vorrichtung anstelle des Sollgeschwindigkeitsbegrenzungsabschnitts 72 auch
so aufgebaut sein, daß der
Lenkgeschwindigkeitssensor 21 selbst mit solchen Sättigungskennlinien
ausgestattet ist, so daß der
Ausgang gesättigt
wird, wenn der Ausgang des Lenkgeschwindigkeitssensors 21 ein
vorbestimmtes Niveau überschreitet.
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Wie
vorstehend erläutert
wurde, verwendet die Lenkungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug den
Aufbau, bei dem die Antriebsgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
die Sollantriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit
von der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrades einstellt, und bei der
die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung die Geschwindigkeit der
Betätigungseinrichtung
so steuert, daß sie
mit der so eingestellten Sollantriebsgeschwindigkeit übereinstimmt.
Dies steuert die Antriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit
von der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrades, was das Überschwingen
aufgrund der Trägheit
des Motors, das bei der Gelegenheit der plötzlichen Rückstellungslenkung oder dergleichen
auftritt, in geeigneter Weise unterdrücken kann und andererseits
das Lenkgefühl
verbessern kann, im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Antriebssteuerung
der Betätigungseinrichtung
wie früher
auf der Basis der Positionsabweichung ausgeführt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, weist die Lenkungssteuerungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug folgende Bauteile auf: (A) einen Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus 30,
der in der Lage ist, den Winkelbetrag der Drehung einer Ausgangswelle 40 relativ
zu dem Winkelbetrag der Drehung einer Eingangswelle 20,
die mit einer Lenkhandhabung 10 verbunden ist, zu verändern; und
(B) eine Lenkungssteuerungsvorrichtung 70, die das Übersetzungsverhältnis G
durch Betreiben des Mechanismus 30 steuert, wobei die Vorrichtung 70 den Mechanismus 30 so
antreibt, daß die
tatsächliche Antriebsgeschwindigkeit θpv des Mechanismus' 30 zu einer
Sollantriebsgeschwindigkeit (θmv)
gemacht wird, wobei die Sollantriebsgeschwindigkeit (θmv) auf
einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis G und
einer tatsächlichen
Drehgeschwindigkeit θhv
der Lenkungshandhabung 10 basiert.
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Dieses
vorbestimmte Übersetzungsverhältnis G
wird unter Verwendung von Daten bezüglich des Fahrzeugbetriebszustandes
bestimmt.
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Der
Betriebszustand wird auf der Grundlage von Signalen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 60 definiert.
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Der
Mechanismus 30 enthält
eine Betätigungseinrichtung 31,
die durch die Steuerungsvorrichtung 70 betrieben wird.
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Die
tatsächliche
Drehgeschwindigkeit θhv wird
durch einen Sensor für
die tatsächliche
Drehgeschwindigkeit 21 bezüglich der Lenkungshandhabung 10 erfaßt.
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Die
tatsächliche
Drehgeschwindigkeit θhv wird
unter Verwendung von Winkeldaten θh von einem Lenkwinkelsensor 22 für die Lenkungshandhabung 10 erfaßt, wobei
die Winkeldaten θh
durch Berechnung des Differentials der Winkeldaten θhv in die tatsächliche
Drehgeschwindigkeit θhv
umgewandelt wird.
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Die
Sollantriebsgeschwindigkeit θmv
wird so begrenzt, daß sie
niedriger als ein vorbestimmter Wert Nmax ist.
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Die
Fehlerdiagnose wird basierend auf der tatsächlichen Antriebsgeschwindigkeit θpv und der Sollantriebsgeschwindigkeit θmv ausgeführt.
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Genauer
gesagt ist die obige Vorrichtung eine Lenkungssteuerungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, die in der Lage ist, ein Übersetzungsverhältnis zwischen
einem Lenkbetrag und einem Schwenkbetrag durch Antreiben eines Übersetzungsverhältnis-Veränderungsmechanismus' mittels einer Betätigungseinrichtung
zu ändern,
wobei die Lenkungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug folgende Bauteile
aufweist: eine Übersetzungsverhältniseinstellvorrichtung
zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand eines Fahrzeugs; eine Lenkgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung
zur Erfassung einer Lenkgeschwindigkeit eines Lenkrads; eine Antriebsgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
zur Einstellung einer Sollantriebsgeschwindigkeit für die Betätigungseinrichtung
auf der Basis des von der Übersetzungsverhältniseinstellvorrichtung
eingestellten Übersetzungsverhältnisses
und der von der Lenkgeschwindigkeiterfassungsvorrichtung erfaßten Lenkgeschwindigkeit;
und eine Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung zur Steuerung einer
Geschwindigkeit der Betätigungseinrichtung
auf die von der Antriebsgeschwindigkeitseinstellvorrichtung eingestellte
Sollantriebsgeschwindigkeit.
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Ferner
weist die Lenkungssteuerungsvorrichtung eine Begrenzungsvorrichtung
zur Begrenzung der Sollantriebsgeschwindigkeit auf eine Größe innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs auf.
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Darüber hinaus
weist die Lenkungssteuerungsvorrichtung folgendes auf: eine Antriebsgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung
zur Erfassung der Antriebsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung;
und eine Fehlerfeststellungsvorrichtung zur Feststellung, ob ein
Fehler auftritt, auf der Grundlage der von der Antriebsgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung
erfaßten
Antriebsgeschwindigkeit und der von der Begrenzungsvorrichtung begrenzten
Sollantriebsgeschwindigkeit.
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Eine
Solldrehgeschwindigkeit eines Servomotors 31 wird auf der
Grundlage einer Lenkgeschwindigkeit θhv, die von einem Lenkgeschwindigkeitssensor
erfaßt
wird, und eines Übersetzungsverhältnisses
G, das in Abhängigkeit
von einem Betriebszustand eingestellt wird, eingestellt und eine Geschwindigkeit
des Servomotors 31 wird so gesteuert, daß die Drehgeschwindigkeit θpv des Servomotors 31,
die durch einen Drehgeschwindigkeitssensor erfaßt wird, mit der Solldrehgeschwindigkeit übereinstimmen
kann.