DE4332233B4

DE4332233B4 - Elektronisch gesteuerte Servolenkung und Verfahren zu deren Steuerung

Info

Publication number: DE4332233B4
Application number: DE4332233A
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Okazaki Miichi; Mitsuhiko Okazaki Harara; Tadao Okazaki Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1993-09-22
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2013-09-23
Also published as: KR970009288B1; KR940006868A; DE4332233A1; JPH06107195A; US5446660A; JP2803487B2

Abstract

Eine elektronisch gesteuerte Servolenkungs-Vorrichtung, die eine Sollwertunterstützungs-Anteilfestsetzeinrichtung vorweist, zum Festsetzen eines Sollwertunterstützungsanteils eines Fahrzeugs, so dass der Lenkunterstützungsanteil des Fahrzeugs gleich dem Sollwertunterstützungsanteil ist, der durch die Sollwertunterstützung-Anteilfestsetzeinrichtung festgesetzt ist, weist die Verbesserung auf:
eine Lenkzustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkwinkels(ha) und einer Lenkwinkelgeschwindigkeit(ha);
eine Ermüdungs-Bestimmungswert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Bestimmungswerts des Ermüdungsgrades, eines numerischen Werts, der die Ermüdung eines Lenkers des Fahrzeugs darstellt, gemäß einer Vielzahl von Werfen (Gleichgeschichte der Lenkwinkelgeschwindigkeit(ha)) der Lenkwinkelgeschwindigkeit(ha) als Funktion des Lenkwinkels(ha), für eine Zahl(n) von Malen des Lenkens, erfasst von der Lenkzustands-Erfassungsvorrichtung; und
eine Querbeschleunigungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung;
wobei die Sollwertunterstützungs-Anteilfestsetzeinrichtung den Sollwertunterstützungsanteil so festsetzt, dass der Lenkunterstützungsanteil vergrößert wird, wenn der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades ansteigt, und der Lenkunterstützungsanteil verringert wird, wenn die Querbeschleunigung anwächst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Servolenkung, bei der der Lenkunterstützungsanteil einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs gesteuert wird, und insbesondere eine Servolenkung, bei der angestrebte Lenkunterstützungsanteil mit einer Fuzzy-Logik bestimmt wird.

Servolenkungen zur Herabsetzung der Kraft, die zur Bedienung eines Lenkrades erforderlich ist (im folgenden kurz als Lenkkraft ezeichnet), sind inzwischen weit verbreitet und variieren sehr. Insbesondere werden hydraulische Servolenkungen, die einen hydraulischen Zylindermechanismus zur hydraulischen Herabsetzung der Lenkkraft benutzen, oft eingesetzt. Auch wurden elektrisch betriebene Servolenkungen, bei denen die Lenkkraft durch einen Elektromotor unterstützt wird, entwickelt.

Die genannten Servolenkungen gestatten die Steuerung von Fahrzeugen, die eine hohe Lenkkraft erfordern, wie z.B. große Fahrzeuge oder Fahrzeuge mit breiten Reifen an den gelenkten Rädern. Die Servolenkung reduziert die erforderliche Lenkkraft und eliminiert so die sogenannte Schwergängigkeit des Lenkrades.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, wie beim Einparken, ist es generell wünschenswert, daß mit einer geringen Lenkkraft gelenkt werden kann. Wenn das Fahrzeug andererseits mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird das Fahrverhalten instabil, wenn die Lenkung leichtgängig ist, so daß dann eine ziemlich schwergängige Lenkung wünschenswert ist. Daher wurde bereits eine geschwindigkeitsabhängige Servolenkung entwickelt, bei der die Lenkradbedienung in Abhängigkeit von der Fahrzeug geschwindigkeit so gesteuert wird, daß bei einer niedrigen Geschwindigkeit des Fahrzeugs der Lenkunterstützungsanteil auf einen relativ hohen Wert festgelegt wird, um die Lenkradbedienung leichter zu machen, wobei jedoch bei einer mittleren oder hohen Fahrzeuggeschwindigkeit der Lenkunterstützungsanteil auf einen vergleichsweise niedrigen Wert festgelegt wird, um die Lenkradbedienung schwerer zu machen.

Bei einer solchen, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Servolenkung ist ein Geschwindigkeitssensor am Fahrzeug vorgesehen. Weiter ist ein Ventil zur Anpassung des Hydraulikölflusses zu einem Hydraulikzylinder in einem hydraulischen System der hydraulischen Servolenkung vorgesehen. Das Ventil wird in Abhängigkeit von der mittels des Geschwindigkeitssensors gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, um den Lenkunterstützungsanteil anzupassen. Diese geschwindigkeitsabhängige Servolenkung wird als elektronisch gesteuerte Servolenkung bezeichnet.

Nachfolgend wird der Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer konventionellen elektronisch gesteuerten Servolenkung anhand der 9 bis 11 beschrieben.

Nach den 9 bis 11 ist eine Eingangswelle 11 drehbar in einem Gehäuse 25 gelagert und mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) verbunden, um Lenkkräfte aufzunehmen. Am unteren Ende der Eingangswelle 11 ist ein relativ verdrehbares Ritzel 12 mit einer dazwischen angeordneten Hülse oder einem ähnlichen Element (nicht dargestellt) vorgesehen.

Ein Torsionsstab 15 ist im hohlen Innenraum der Eingangswelle 11 angeordnet. Der Torsionsstab 15 ist an einem oberen Ende mittels eines Stiftes oder eines ähnlichen Elementes drehfest mit der Eingangswelle 11 gekoppelt, während er am unteren Ende nicht durch die Eingangswelle 11 eingespannt ist.

Das Ritzel 12 steht in einem verzahnten Eingriff mit dem unteren Ende des Torsionsstabes 15, so daß eine an der Eingangswelle 11 angreifende Lenkkraft über den Torsionsstab 15 auf das Ritzel 12 übertragen wird. Das Ritzel 12 greift in eine Zahnstange 13 ein, so daß die Lenkkraft über das Ritzel 12 auf die Zahnstange 13 übertragen wird, um dieselbe in ihrer axialen Richtung (in einer Richtung senkrecht zur Ebene der 9) zur Steuerung nicht dargestellter Räder eines Fahrzeugs zu bewegen.

Ein hydraulischer Lenkzylinder 14 weist einen an der Karosserie des Fahrzeugs angeordneten Zylinder 14A und einen Kolben 14B auf, der dazwischen auf der Zahnstange 13 für eine Bewegung in axialer Richtung in dem Zylinderabschnitt 14A zusammen mit der Zahnstange 13 angeordnet ist. Das Innere des Zylinders 14A wird durch den Kolben 14B in eine linksseitige und eine rechtsseitige Ölkammer 14C und 14D aufgeteilt.

Ein Drehschieber 16 ist zur Betätigung des Hydraulikzylinders 14 vorgesehen. Antriebsöl wird in oder aus der linken oder rechten Ölkammer 14C oder 14D des Hydraulikzylinders 14 durch Öffnen oder Schließen des Drehschiebers 16 gefördert, um eine Lenkunterstützungskraft in der Zahnstange 13 hervorzurufen.

Der Drehschieber 16 ist zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 12 angeordnet. Er wird in Abhängigkeit von einer Phasendifferenz (Winkelposition; Differenz im Drehwinkel) zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 12 geöffnet oder geschlossen. Wenn eine Lenkkraft auf die Eingangswelle 11 wirkt, zeigt die Eingangswelle 11 nur eine kleine Verdrehung, da diese starr ist, aber der Torsionsstab 15 überträgt die Lenkkraft auf das Ritzel 12, wobei dieser sich verwindet, und folglich das Ritzel 12 eine Phasendifferenz zur Lenkungsseite bezüglich der Eingangswelle 11 zeigt. Der Drehschieber 16 wird so geöffnet oder geschlossen, daß die erforderliche Lenkunterstützungskraft in Lenkrichtung in Abhängigkeit von der Phasendifferenz erzeugt wird.

Eine Vielzahl von Reaktionskraftkolben 17 sind an der äußeren Peripherie in einem unteren Abschnitt der Eingangswelle 11 so angeordnet, daß sie die äußere Peripherie der Eingangswelle 11, wie in 11 dargestellt, umgeben. Die Kolben 17 sind vorgesehen, um beim Lenken eine Reaktionskraft zur Erhöhung der Lenkkraft (dies ist die Lenkreaktion) zu erzeugen. Die Reaktionskraftkolben 17 werden von rückwärtig angeordneten Kammern 17A mit Hydrauliköl unter der Kontrolle eines Hydraulikdruckbegrenzungsventils 18 beaufschlagt, um die Eingangswelle 11 einzuspannen, um eine Reaktionskraft beim Lenken in Abhängigkeit vom Hydraulikdruck zu erzeugen. Die Kammern 17A sind mit einem Ölreservoir 24 über entsprechende Auslauföffnungen 22 verbunden.

Das Ventil 18 zur Steuerung des Hydraulikdrucks bzw. zur Regelung des Hydraulikdrucks ist in der Nähe der Eingangswelle 11 angeordnet und erstreckt sich parallel zu dieser im Gehäuse 25, wie in 10 dargestellt. Das Ventil 18 weist einen Kolben 18A, der in dem Gehäuse 25 auf- und abwärts gleitend gelagert ist, eine Topfspule (Solenoid) 19, die auf den Kolben 18A mit einer aufwärts gerichteten axialen Kraft wirkt, und eine Feder 20 auf, die den Kolben 18A normalerweise nach unten vorspannt.

Der Kolben 18A weist zwei Öldurchlässe 18B und 18C auf, die mit dem Ölreservoir 24 verbunden sind. Weiter weist der Kolben 18A einen ringförmigen Öldurchlaß 18D, der mit der Ölpumpe 23 verbunden ist, einen anderen ringförmigen Öldurchlaß 18E, der mit den Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 verbunden ist, und einen Öldurchlaß 18F auf, der die ringförmigen Öldurchlässe 18D und 18E miteinander verbindet. Hydrauliköl wird von der Ölpumpe 23 unter hohem Druck zu den Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 über den ringförmigen Öldurchlaß 18D, den Öldurchlaß 18F und den ringförmigen Öldurchlaß 18E gefördert.

Beim Lenken, während das Fahrzeug beispielsweise anhält oder mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, wird der Topfmagnet 19 mit maximalem Strom versorgt. Folglich ist der Kolben 18A aufwärts in seine höchste Position geschoben, in der der ringförmige Öldurchlaß 18D nicht mit der Ölpumpe 21 verbunden und die Ölversorgung der Kammern 18A mit den Reaktionskraftkolben 17 unterbrochen ist. Folglich spannen die Reaktionskraftkolben 17 die Eingangswelle 11 nicht ein und das Lenken kann mit geringer Kraft erfolgen.

Andererseits, wenn das Fahrzeug beispielsweise mit einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit fährt, wird die Versorgung des Topfmagneten 19 mit Strom in Abhängigkeit von einer Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert. Folglich wird, wenn sich das Lenkrad in seiner neutralen Position befindet, die Axialkraft des Topfmagneten 19 auf den Kolben 18A entsprechend einer Verringerung des Stromes verringert und, da sich die Axialkraft verringert, bewegt sich der Kolben 18A nach unten, so daß der ringförmige Öldurchlaß 18D mit der Ölpumpe 23 verbunden wird, um eine Versorgung der Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 mit Öl zu gestatten.

In diesen Zustand spannen die Reaktionskraftkolben 17 die Eingangswelle ein, um das Lenkrad in seiner neutralen Position zu halten. Wenn das Lenkrad ein bißchen aus seiner neutralen Position bewegt wird, versucht der Ausstoß der Ölpumpe 23 anzusteigen. In diesem Moment wirkt der Ausgangsdruck der Ölpumpe 23 auf die Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 im wesentlichen ohne durch das Hydraulikdruckregelventil 18 kontrolliert zu werden. Entsprechend wird die Lenkkraft in der Nähe der neutralen Position des Lenkrades erhöht und eine hinreichende Reaktion des Lenkrades in seiner neutralen Position wird erhalten, die in einem Gefühl der Stabilität des Lenkrades in einer neutralen Position resultiert.

Wenn das Fahrzeug mit einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit fährt, steigert sich der Ausstoß der Ölpumpe 23 beim Lenken innerhalb eines normalen Lenkbereiches, um den Lenkunterstützungsanteil in Abhängigkeit von einer Betätigung des Lenkrades, dies bedeutet in Abhängigkeit von einer Steigerung der Lenkkraft, zu steigern. Zwischenzeitlich wirkt der Ausgangsdruck der Ölpumpe 23 auf die Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 unter der Kontrolle des Hydraulikdruckbegrenzungsventils 18. Demzufolge spannen die Reaktionskraftkolben 17 die Eingangswelle 11 ein, um die Lenkreaktion (Lenkkraft) zu erhöhen.

Dies führt dazu, daß sich, wenn das Fahrzeug beim Lenken mit mittlerer oder hoher Geschwindigkeit fährt, die. Lenkkraft um einen Betrag erhöht, der der Betätigung der Reaktionskraftkolben 17 entspricht, im Gegensatz zu der erforderlichen Lenkkraft beim Lenken, wenn das Fahrzeug hält oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Kurz gesagt, die Lenkreaktion wird erhöht und ein stabiles Lenkgefühl bei mittlerer oder hoher Geschwindigkeit erhalten. Im einzelnen, wenn die Versorgung des Topfmagneten 19 mit Strom in Abhängigkeit von einer Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, da sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, wird der Lenkunterstützungsanteil verringert und die Lenkkraft (Lenkreaktion) steigt und folglich entsteht das Gefühl einer größeren Lenkstabilität.

Die Lenkunterstützungscharakteristik kann auf diese Weise durch eine Anpassung der Stromzufuhr zu dem Topfmagneten 19 geregelt werden. Wie in 11 dargestellt, wird die Stromzufuhr zu dem Topfmagneten 19 durch eine Kontrolleinheit (Steuereinheit) 30 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, gemessen von einem Geschwindigkeitssensor 31, und zusätzlich in Abhängigkeit von beispielsweise einer Modusinformation von einem EPS- (elektronisch gesteuerte Servolenkung) Modusumschalter 32 und von der Motorendrehzahl, gemessen von dem Drehzahlsensor 33 oder einem. ähnlichen Element, zur Steuerung des Topfmagneten 19 bestimmt.

Mit dem EPS-Modusumschalter 32 kann zwischen einem Normalmodus und einem Sportmodus gewählt werden, bei welchem die Kraft ausgehend von einer niedrigeren Geschwindigkeit als im Normalmodus erhöht wird. wenn einer der Modi gesetzt ist, steuert die Kontrolleinheit 30 die Lenkunterstützungscharakteristik der Servolenkung entsprechend dem gewählten Modus. Wenn beispielsweise der Sportmodus gewählt wurde, wird die Stromzufuhr zu dem Topfmagneten 19 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit so angepaßt, daß sich eine Unterstützungscharakteristik ergibt, daß sich der Unterstützungsanteil graduell mit einem Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem mittleren Geschwindigkeitsbereich der Geschwindigkeit V₁ verringert, wie dies 12 zu entnehmen ist. wenn andererseits der Normalmodus gesetzt ist, wird die Stromzufuhr zu dem Topfmagneten 19 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit so angepaßt, daß sich eine solche Unterstützungscharakteristik ergibt, daß der Unterstützungsanteil mit graduell zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit von einer etwas höheren Geschwindigkeit V₂ (> V₁) abnimmt.

Wenn eine Panne mit einer Erkennungseinheit von den Fahrgeschwindigkeitsinformationen, der Motorendrehzahl oder dergleichen festgestellt wird, wird der Topfmagnet 19 abgeschaltet, um eine Fehlsteuerung zu vermeiden.

Weiterhin ist zu beachten, daß der Fahrer (Lenkbediener), wenn er müde wird, die Bedienung des Lenkrades als schwer empfindet und sich eine leichtere Bedienbarkeit des Lenkrades wünscht.

Mit einer konventionellen elektronisch gesteuerten Servolenkung, bei der die Steuerung des Lenkunterstützungsanteils lediglich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie oben beschrieben, erfolgt, wird die Lenkunterstützungskraft jedoch unabhängig vom Ermüdungszustand des Fahrers festgelegt.

Daher wurde eine Servolenkung bereits vorgeschlagen, bei der der Lenkunterstützungsanteil in Abhängigkeit vom Ermüdungszustand des Fahrers variiert wird. Diese Servolenkung ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. Heisei 3-60480 veröffentlicht. Bei dieser Servolenkung wird die Fahrzeit des Fahrzeugs erfaßt, und wenn die Fahrzeit übermäßig lang ist; wird bestimmt, daß der Fahrer ermüdet ist, und der Lenkunterstützungsanteil wird erhöht.

Mit dieser Servolenkung wird jedoch, da der Lenkunterstützungsanteil mit zunehmender Fahrzeit erhöht wird, die Lenkkraft generell gering, auch wenn der Lenkwinkel im einzelnen groß ist und eine mittlere oder hohe laterale Beschleunigung auf das Fahrzeug wirkt, wie bei einer kurvigen Bergstraße oder dergleichen. Folglich wird das Reaktionsgefühl beim Bedienen des Lenkrades unzureichend und es stellt sich eine ungenügende Lenklinearität oder Verlust oder Fehlen einer Lenkinformation ein, was in dem Problem resultiert, daß die Steuerbarkeit oder Spurtreue des Fahrzeugs abnimmt.

Wenn der Fahrer eine Pause einlegt, während der Motor läuft, bleibt die Lenkkraft gering und der Fahrer kann sich aufgrund der des unzureichenden Lenkgefühls oder der unzureichenden Reaktion beim Lenken unsicher fühlen, obwohl er sich bei der Rast von seiner Müdigkeit erholt hat.

Kurz gesagt, da der Lenkunterstützungsanteil unabhängig von einer Änderung des aktuellen Ermüdungszustandes des Fahrers, wenn sich die Fahrzeit vergrößert, verändert wird, kann die bekannte Servolenkung den aktuellen Ermüdungszustand des Fahrers nicht berücksichtigen, um schließlich einen optimalen Lenkunterstützungsanteil zu erhalten.

In DE 36 43 150 ist ein Stand der Technik offenbart, in dem die Frequenzverteilung der Größe des Signals einer Lenkzustanderfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkwinkels ha dazu verwendet wird, den Straßenzustand zu bestimmen und einen ersten Fahrindex zu berechnen, durch die Charakteristik der Lenkunterstützung zwischen Fahrt in der Stadt und auf einer Bergstraße geändert wird.

In DE 41 20 069 ist ein Stand der Technik offenbart, in dem ein altersbedingtes Abfallen des Verstärkungsfaktors und einer zunehmenden Fahrverzögerung kompensiert wird, und ein persönlicher Unterschied von Lenkbetätigungscharakteristiken im selben Alter kompensiert wird, entsprechend dem Durchschnittswert des Lenkbetätigungsanteils, und die Lenkunterstützungscharakteristik gemäß dem Alter und dem persönlichen Unterschied des Lenkers variiert wird.

In DE 38 26 943 wird ein Stand der Technik offenbart, worin physikalische Daten (Blutdruck, Temperatur usw.) des Lenkers erfasst werden, um den physischen und geistigen Zustand des Fahrers zu bestimmen und die Bremse, Kupplung und Zündung im Falle eines Zustandes, der die Betätigung nicht ermöglicht, durch den Regler zu betätigen, um so das Fahrzeug vor dem Verunglücken zu bewahren.

In DE 39 23 654 wird ein Stand der Technik offenbart, worin in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung die Breite einer Hysterese von Verdrehungsmomenten bis zu einem vorbestimmten Wert vergrößert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst.

In DE 41 34 390 ist ein Stand der Technik offenbart, worin, um ein Herabsinken der Betätigungsstabilität durch ein Zurückschwingen in die Fahrtrichtung, das beim Zurücklenken zur Geradeausfahrt während schnellen Lenkens erzeugt wird, der Lenkwinkel der Vorderräder vergrößert wird, wenn das Lenkrad bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb eines vorbestimmten Wertes zurückgedreht wird, und die Betätigungsgeschwindigkeit des Zurückdrehens einen vorbestimmten Wert überschreitet.

In JP 4-243665 A wird ein Stand der Technik offenbart, worin, um auch bei Änderungen in der Reifencharakteristik aufgrund von Alterung oder Austausch der Reifen oder Änderung in den Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche eine angemessene Lenkunterstützungscharakteristik zu erzielen, ein optimaler Lenkwertunterstützungsanteil in Übereinstimmung mit einer Fuzzy-Logikregel bestimmt wird, gemäß den Erfassungswerten von der Lenkzustandserfassungseinrichtung und den Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmitteln.

Jedoch legt dieser Stand der Technik das Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht nahe, dass der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades berechnet wird, der ein numerischer Wert des Ermüdungszustandes des Lenkers ist, und der Lenkunterstützungsanteil vergrößert wird, wenn der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades ansteigt, und hat nicht den Effekt, dass ein angemessenes Lenkgefühl zur Verfügung gestellt werden kann, gemäß dem Ermüdungsgrad des Lenkers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronisch gesteuerte Servolenkung zu schaffen, bei der der Lenkunterstützungsanteil in Übereinstimmung mit dem Ermüdungszustand des Fahrers angepasst wird, um eine optimale Lenkcharacteristik unter Vermeidung der oben genannten Nachteile zu erhalten.

Diese Aufgabe wird durch eine elektronisch gesteuerte Servolenkung nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine elektronisch gesteuerte Servolenkung vorgesehen, die Mittel zur Festlegung eines angestrebten Unterstützungsanteils und zur Regelung eines Lenkunterstützungsanteils des Fahrzeugs in Abhängigkeit des angestrebten Unterstützungsanteils, festgelegt durch diese Mittel, aufweist. Weiter sind Ermüdungsbestimmungswertberechnungsmittel zur Berechnung eines Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades des Lenkbedieners vorgesehen. Die Mittel zur Festlegung des angestrebten Unterstützungsanteils halten als Eingabewert den Bestimmungswert des Ermüdungsgrades berechnet durch die Ermüdungsbestimmungswertberechnungsmittel zur Festlegung des angestrebten Unterstützungsanteils unter Verwendung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades.

Bei der erfindungsgemäßen elektronisch gesteuerten Servolenkung wird zur Bestimmung des angestrebten Unterstützungsanteils der berechnete Müdigkeitsbestimmungswert berücksichtigt, so daß der angestrebte Unterstützungsanteil den Ermüdungsgrad des Lenkradbedieners berücksichtigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die elektronisch gesteuerte Servolenkung auch Lenkwinkelerfassungsmittel zur Erfassung des Lenkwinkels ha auf. Der Bestimmungswert für den Grad der Müdigkeit wird durch Müdigkeitsbestimmungsmittel festgelegt, die den Wert auf der Grundlage einer Hysterese der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' bei einem Lenkwinkel ha, gemessen durch die Lenkwinkelerfassungsmittel, bestimmen. Der Bestimmungswert des Müdigkeitsgrades wird von einem Referenzwert T₀, der durch Mitteln von Werten R₀ der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' bei einem Lenkwinkel ha in einer vorbestimmten Anzahl n von Lenkbewegungen in einem Anfangsstadium des Fahrens des Fahrzeugs berechnet wird, und von Ermüdungsdaten RR berechnet, die durch Mitteln eines Summenwertes R₁ von Werten R der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' bei einem Lenkwinkel ha in einer vorbestimmten Anzahl n von Lenkoperationen, verbunden mit dem Verlauf der Fahrzeit und einem vorangegangenen Summenwert R₀ berechnet werden. Folglich kann der Müdigkeitsgrad des Lenkers mit Sicherheit bestimmt werden, und der angestrebte Unterstützungsanteil kann zu einer optimalen Lenkcharakteristik in Übereinstimmung mit dem Müdigkeitsgrad des Lenkers festgelegt werden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Referenzwert T₀ jedesmal, nachdem der Zündschalter des Fahrzeugs angeschaltet wird, berechnet. Folglich kann, wenn der Fahrer eine Pause mit abgeschaltetem Motor der Fahrzeugs einlegt und sich von der Müdigkeit erholt, der angestrebte Unterstützungsanteil mit Sicherheit in Übereinstimmung mit dem Grad der Müdigkeit des Lenkers zu diesem Zeitpunkt be stimmt werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die elektronisch gesteuerte Servolenkung ferner Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf, und der Referenzwert T₀ wird nur berechnet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert und der absolute Lenkwinkel gleich oder größer als ein anderer vorbestimmter Wert ist, wobei die Berechnung durch Stichprobenentnahme von Werten R₀ der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' bei dem Lenkwinkel ha bei einer vorbestimmten Anzahl n von Lenkoperationen erfolgt. Folglich kann der Ermüdungszustand des Lenkers und der Fahrzustand, in welchem der Lenker ermüdet, berücksichtigt und mit Sicherheit berechnet werden. Des weiteren werden auch die Ermüdungsdaten RR nur berechnet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert und der absolute Lenkwinkel gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, entsprechend durch eine Stichprobenentnahme von Werten R der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' bei einem Lenkwinkel ha bei einer vorbestimmten Anzahl n von Lenkbewegungen, so daß der Müdigkeitsgrad des Lenkers mit einem höheren Grad an Sicherheit berechnet werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung benutzen die Mittel zur Bestimmung des Sollwertes des Unterstützungsanteils eine mitgliedschaftliche Funktion zur Bewertung des Bestimmungswertes für den Müdigkeitsgrad, so daß der angestrebte Unterstützungsanteil in Abhängigkeit von dem Betrag des Bestimmungswertes für den Müdigkeitsgrad erhöht oder erniedrigt werden kann. So wird eine Feinsteuerung, bei der der Müdigkeitsgrad des Lenkers berücksichtigt wird, ermöglicht, und es kann eine optimale Lenkcharakteristik für den Lenkbediener erreicht werden.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform bestimmen die Mittel zur Festlegung des Sollwertes des Unterstützungsanteils den angestrebten Unterstützungsanteil unter Benutzung einer mitgliedschaftlichen Funktion, mit welcher der angestrebte Unterstützungsanteil von einer Anpassung, die für den Bestimmungswert des Ermüdungsgrades berechnet wird, festgelegt wird, wobei die Anpassung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades auf 0 gesetzt wird, wenn der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Folglich kann verhindert werden, daß der angestrebte Unterstützungsanteil ansteigt, wenn der Lenker bzw. Fahrer nicht müde ist.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Anpassung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades so festgelegt, daß in einem Bereich, in dem der Anpassungswert des Ermüdungsgrades gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert ist, der angestrebte Unterstützungsanteil mit ansteigender Anpassung des Bestimmungswertes ansteigt, jedoch in einem anderen Bereich, in dem der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades gleich oder größer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, welcher größer als der erste vorbestimmte Wert ist, die Anpassung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades unabhängig vom Ansteigen des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades konstant gehalten wird. Damit kann verhindert werden, daß die Lenkkraft generell übermäßig gering wird und so einen Grad erreicht, bei dem das Reaktionsgefühl beim Bedienen des Lenkrades unzureichend ist, so daß Unzulänglichkeiten der Lenklinearität oder ein Verlust oder ein Fehlen von Lenkinformation vermieden wird, was zu einer Reduzierung der Steuerbarkeit und der Spurtreue des Fahrzeugs führen würde.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer elektronisch gesteuerten Servolenkung des Fuzzy-Kontroll-Typs als bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt Diagramme mit Beispielen von mitgliedschaftlichen Funktionen, die zur Fuzzy-Steuerung der Servolenkung nach 1 verwendet werden.
3 zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel eines trapezförmigen Sets, mit welchem der Lenkkraftunterstützungsanteil von einer Anpassung zur Benutzung der Fuzzy-Steuerung einer Servolenkung nach 1 berechnet wird.
4 zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel einer Berechnung einer Anpassung zur Benutzung für die Fuzzy-Steuerung einer Servolenkung nach 1.
5 zeigt ein Diagramm mit einem spezifischen Beispiel eines trapezförmigen Sets, mit welchem ein Lenkunterstützungsanteil von einer Anpassung zur Benutzung für eine Fuzzy-Steuerung für eine Servolenkung nach 1 berechnet wird.
6 zeigt ein Flußdiagramm mit dem generellen Ablauf der Steuerung einer Servolenkung nach 1.
7 zeigen Flußdiagramme mit den Einzelheiten des und 8 Steuerungsablaufs bei der Servolenkung nach 1.
9 zeigt einen Schnitt durch eine konventionelle elektronisch gesteuerte Servolenkung unter Darstellung einer Eingangswelle, einer Welle eines Ritzels und zugehöriger Elemente zusammen mit einem hydraulischen Lenkzylinder.
10 zeigt einen querverlaufenden Schnitt entlang der Linie A-A gemäß 9 unter Darstellung der Eingangswelle und zugehöriger Elemente einer gewöhnlichen elektronisch gesteuerten Servolenkung nach 9.
11 zeigt einen schematischen Schnitt entlang der Linie C-C nach 10 unter Darstellung eines hydraulischen Steuerventils, welches längs der Eingangswelle der konventionellen elektronisch gesteuerten Servolenkung nach 9 angeordnet ist, wobei ein Reaktionskraftkolben im Schnitt längs der Linie B-B nach 9 dargestellt ist.
12 zeigt ein Diagramm, das die Charakteristik des Unterstützungsanteils einer konventionellen elektronisch gesteuerten Servolenkung nach 9 darstellt.
Eine elektronisch gesteuerte Servolenkung des fuzzy-gesteuerten Typs in einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Die elektronisch gesteuerte Servolenkung 1 weist einen mechanischen Teil (hardware construction) auf, der im wesentlichen dem einer konventionellen elektronisch gesteuerten Servolenkung, wie bereits oben unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben, entspricht, wobei nun der mechanische Teil detailliert beschrieben wird.
Nach den 1, 10 und 11 ist im Inneren einer Eingangswelle 11 ein Torsionsstab 15 an seinem oberen Ende mit der welle 11 drehfest gekoppelt, während er an seinem unteren Ende mit der Eingangswelle 11 nicht verspannt ist.
Ein Ritzel 12 steht in Zahneingriff mit dem unteren Ende des Torsionsstabes 15, so daß eine Lenkkraft, die auf die Eingangswelle 11 wirkt über den Torsionsstab 15 auf das Ritzel 12 übertragen wird. Das Ritzel 12 steht in Zahneingriff mit einer Zahnstange 13, so daß die Lenkkraft über das Ritzel 12 auf die Zahnstange 13 übertragen und diese in ihrer axialen Richtung bewegt wird, um die Lenkung der Räder zu verursachen.
Ein Hydraulikzylinder 14 ist auf der Zahnstange 13 vorgesehen. Es weist einen Zylindermantel 14A, der an einem Teil der Karosserie des Fahrzeugs befestigt ist, und einen Kolben 14B auf, der zwischendrin auf der Zahnstange 13 zur Bewegung in einer axialen Richtung im Zylindermantel 14A zusammen mit der Zahnstange 13 angeordnet ist. Der hohle Innenraum des Zylinders 14A wird durch den Kolben 14B in zwei Ölkammern 14C und 14D geteilt.
Ein Drehschieberventil 16 ist zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 12 angeordnet. Der Drehschieber 16 wird in Abhängigkeit einer Phasendifferenz (Winkelposition) zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 12 geöffnet oder geschlossen, und je nachdem, wie der Drehschieber 16 geöffnet oder geschlossen wird, wird Betätigungsöl in oder aus der linken oder rechten Ölkammer 14C oder 14D des Hydraulikzylinders 14 gefördert, so daß eine Lenkunterstützungskraft auf die Zahnstange 13 wirkt.
Eine Vielzahl von Reaktionskraftkolben 17 zum Erzeugen einer Lenkreaktionskraft beim Lenken, die die Lenkkraft erhöht (dies ist die Lenkantwort), sind an der äußeren Peripherie eines unteren Abschnitts der Eingangswelle 11 so angeordnet, daß sie die äußere Peripherie der Eingangswelle 11 umgeben. Die Reaktionskraftkolben 17 erhalten von rückwärtigen Kammern 17A Öl unter Druck unter der Kontrolle eines Hydraulikdruckkontrollventils 18 zugeführt, um die Eingangswelle 11 einzuspannen und so in Abhängigkeit vom Hydraulikdruck eine Lenkreaktionskraft zu zeigen. Die Kammern 17A sind über Auslaßöffnungen 22 mit einem Ölreservoir 24 verbunden.
Das Hydraulikdrucksteuerventil 18 ist in der Nähe der Eingangswelle 11 im Gehäuse 25 angeordnet und erstreckt sich parallel zu dieser. Das Ventil 18 weist einen Kolben 18A auf, der für eine auf- und abwärts gleitende Bewegung im Gehäuse 25 angepaßt ist. Weiterhin weist das Ventil 18 einen Topfmagneten (Solenoid) 19, der mit einer aufwärts gerichteten Axialkraft auf den Kolben 18A wirkt, und eine Feder 20 auf, die den Kolben 18A nach unten vorspannt.
Der Kolben 18A weist Öldurchlässe 18B und 18C, die mit dem Ölreservoir 24 verbunden sind, einen ringförmigen Öldurchlaß 18D, der mit einer Ölpumpe 23 verbunden ist, einen weiteren ringförmigen Öldurchlaß 18E, der mit den Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 verbunden ist, und einen Öldurchlaß 18F auf, der die ringförmigen Öldurchlässe 18D und 18E miteinander verbindet. Kurz gesagt, es wird Öl unter hohem Druck von der Ölpumpe 23 vom ringförmigen Öldurchlaß 18D über den Öldurchlaß 18F und den ringförmigen Öldurchlaß 18E zu den Kammern 17A der Reaktionskraftkolben 17 gefördert.
Im Hydraulikdruckkontrollventil 18 der oben beschriebenen Konstruktion wird die Höhe des Stromes, mit dem der Topfmagnet 19 versorgt wird, mittels einer Steuereinheit (Kontrollmitteln) 30 in Abhängigkeit von der Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31, der Information über den Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 34 und einigen anderen Informationen zur Kontrolle des Topfmagneten 19, wie in 1 dargestellt, festgelegt.
Die Steuereinheit 30 weist eine Einheit 30A zur Berechnung der lateralen Beschleunigung, Mittel 30C zur Berechnung eines Bestimmungswertes für den Ermüdungsgrad und Mittel (Fuzzy-Berechnungseinheit) 30B zur Festlegung eines angestrebten Unterstützungsanteils durch Fuzzy-Berechnung auf. In der Steuereinheit 30 berechnet die Berechnungseinheit 30A für die laterale Beschleunigung eine laterale Beschleunigung G_y, die auf das Fahrzeug wirkt, von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und einem Lenkwinkel ha, und die Mittel 30C zur Berechnung eines Ermüdungsbestimmungswertes berechnen einen Ermüdungsbestimmungswert basierend auf der Hysterese der Lenkwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Lenken. Die Fuzzy-Steuereinheit 30B führt dann die Fuzzy-Berechnung unter Benutzung der lateralen Beschleunigung G_y und des Ermüdungsbestimmungswertes aus.
In der Fuzzy-Berechnungseinheit 30B werden Anpassungen oder Güten der Anpassung von einer solchen mitgliedschaftlichen Funktion, mit der eine Anpassung oder Güte einer Anpassung (Einstufung) vom Ermüdungsgrad des Fahrers (Lenkradbedieners) berechnet wird, und mit einer anderen mitgliedschaftlichen Funktion berechnet, mit welcher eine Anpassung oder die Güte einer Anpassung vom lateralen Beschleunigungswert G_y berechnet wird, wie in 2 dargestellt. Dann wird von den Anpassungen ein Kontrollanteil (dies der Anteil, um den der Unterstützungsanteil reduziert wird) unter Benutzung des Verfahrens des elastischen Zentrierens bestimmt, wie 3 zu entnehmen ist, in welcher ein trapezförmiges Set gezeigt ist, um den Anteil des Versorgungsstromes zu dem Topfmagneten 19 zu steuern. Dadurch wird eine Steuerung des Unterstützungsanteils (Ermüdungs-Gegenmessungs-Steuerung) erreicht, wenn der Fahrer müde wird.
Nun werden die mitgliedschaftlichen Funktionen, dargestellt in 2, beschrieben. Wenn der Ermüdungsbestimmungswert gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert (hier 5 [Grad/s/Grad]) ist, steigt die Anpassung mit steigendem Ermüdungsbestimmungswert an. Wenn dann der Ermüdungsbestimmungswert gleich oder größer als ein zweiter vorbestimmter Wert (hier 10 (Grad/s/Grad]) ist, behält die Anpassung ihren Maximalwert 1 bei. Wenn der laterale Beschleunigungswert G_y niedriger als ein erster vorbestimmter Wert (hier 0,3 g) ist, behält die Anpassung ihren maximalen Wert 1 bei, wenn aber der laterale Beschleunigungswert gleich oder größer als der erste vorbestimmte wert (hier 0,3 g) ist, nimmt die Anpassung in Abhängigkeit mit dem Anstieg des lateralen Beschleunigungswertes G_Y ab. Wenn der laterale Beschleunigungswert G_y dann gleich oder größer als ein anderer vorbestimmter Wert (hier 0,7 g) ist, behält die Anpassung ihren Minimalwert 0 bei.
Die Mittel 30C zur Berechnung des Ermüdungsbestimmungswertes berechnen für eine passende Anzahl von Lenkoperationen in einem Anfangsstadium des Fahrens einen Mittelwert (Referenzwert) T₀ von Werten R₀ (= ha'/ha) der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha'(dha/dt) bei einem Lenkwinkel ha. Nachfolgend addieren die Mittel 30C zur Berechnung des Ermüdungsbestimmungswertes immer für eine passende Anzahl der letzten Lenkoperationen Werte R (= ha'/ha) der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' (= dha/dt) bei einem Lenkwinkel ha und Mitteln die so erhaltenen Summenwerte R₁ mit einem vorangehenden Summenwert R₀ um Ermüdungsdaten RR (= (R₂+R₀)/2) zu berechnen. Dann bestimmen die Mittel 30C eine Differenz Hiro01 (=RR-T₀) zwischen den Ermüdungsdaten RR und dem Referenzwert T₀ als Ermüdungsbestimmungswert.
Dieses Berechnungsverfahren wurde entwickelt unter Kenntnisnahme der Tatsache, daß die Lenkoperationen mit steigender Müdigkeit rauh werden und basiert auf der Idee, daß es effektiv für eine Bestimmung der Ermüdung ist, basierend auf dem Referenzwert T₀, der berechnet ist, wenn der Fahrer nicht müde ist, die Differenz zwischen den Ermüdungsdaten RR und dem Referenzwert T₀ als Ermüdungsbestimmungswert zu bilden.
Die Bewertung des Unterstützungsabnahmesteueranteils ist in fünf Stufen von S (klein / small), MS (mittelklein / medium small), M (mittel / medium), MB (mittelgroß / medium big) bis B (groß / big) hier unterteilt, wie in 3 dargestellt. Es ist zu bemerken, daß der Unterstützungsanteil auf 100 mit der Bewertung S gesetzt wird und auf 0% mit der Bewertung B.
Hinsichtlich der Anpassung des Ermüdungsgrades und der Anpassung des Maßes der lateralen Beschleunigung wird der angestrebte Unterstützungsanteil wird S (klein / small) gesetzt, so daß der Lenkunterstützungsanteil groß sein kann. Hier wird eine relativ kleine Anpassung des Ermüdungsgrades und eine relativ kleine Anpassung der lateralen Beschleunigung angenommen.
Es ist zu bemerken, daß ein angestrebter Wert des Unterstützungsabnahmesteueranteils unter Berücksichtigung des Ermüdungsgrades und der lateralen Beschleunigung bestimmt wird. Dies bedeutet, daß ein angestrebter Unterstützungsanteil aktuell mit einem anderen angestrebten Unterstützungsanteil, bestimmt aus unterschiedlichen Eingangsbedingungen unter Verwendung der Methode des elastischen Zentrierens oder einer anderen Methode verarbeitet wird, um einen Endwert für den angestrebten Unterstützungsanteil festzulegen, so daß folglich die Anpassung des Ermüdungsgrades und die Anpassung der lateralen Beschleunigung als Gewichtungsfaktoren in die Bewertung S eingehen. Die oben genannten unterschiedlichen Eingangs- bzw. Eingabebedingungen umfassen die Fahrzeuggeschwindigkeit, die laterale Beschleunigung, den Lenkwinkel und so fort, und die gewählte Anpassung wird zusammengefügt mit einem angestrebten Un terstützungsanteil, der von zumindest einem der Erfassungswerte der Eingangsbedingungen bestimmt wird, um einen Endwert für den angestrebten Unterstützungsanteil festzulegen.
Da die elektronisch gesteuerte Servolenkung nach dem Fuzzy-Kontroll-Typ in einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung in der oben beschriebenen Art aufgebaut ist, wird die elektronische Steuerung des Servolenkung beispielsweise in einer Art ausgeführt, wie dies in 6 dargestellt ist.
Nach 6 werden zuerst Sensorsignale vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 31 und dem Lenkwinkelsensor 34 in Schritt S1 eingelesen und in die Steuereinheit 30 eingegeben, in welcher sie nachfolgend von Analogsignalen in digitale Signale konvertiert werden (Schritt S2).
Dann wird eine Fuzzy-Variable berechnet. Die Einheit 30A berechnet die laterale Beschleunigung G_y, die auf das Fahrzeug wirkt, von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkwinkel ha, und dann berechnen die Mittel 30C einen Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 vom Lenkwinkel ha und von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' (Schritt S3). Die Einzelheiten dieser Berechnung des Ermüdungsbestimmungswertes werden später beschrieben.
Die Fuzzy-Berechnungseinheit 30B berechnet dann eine Anpassung hinsichtlich des Ermüdungsbestimmungswertes und eine andere Anpassung hinsichtlich der lateralen Beschleunigung G_y unter Benutzung solcher mitgliedschaftlicher Funktionen, wie in 2 dargestellt (Schritt S4).
Von den Anpassungen wird dann ein angestrebter Unterstützungsanteil unter Benutzung des Verfahrens des elastischen Zentrierens bestimmt (Schritt S5). Dieser angestrebte Unterstützungsanteil wird dann in einen entsprechenden Stromanteil zur Ver sorgung des Topfmagneten 19 umgewandelt (Schritt S6) und mittels einer Treiberschaltung an den Topfmagneten 19 des Hydraulikdruckkontrollventils 18 ausgegeben (Schritt S7).
Nun wird die oben angesprochene Berechnung des Ermüdungsbestimmungswertes beschrieben. Zuerst wird eine Lenkcharakteristik, dies ist ein wert (Referenzwert) T₀, berechnet, wenn der Fahrer noch nicht müde ist, in dem über eine erforderliche Anzahl von Werten R₀ (= ha'/ha) bei der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' (= dha/dt) bei dem Lenkwinkel ha in einem Anfangsstadium der Fahrzeugfahrt gemittelt wird.
Eine solche Berechnung wird nur einmal im Anfangsstadium der Fahrt durchgeführt, indem Stichproben einer erforderlichen Anzahl (z.B. 50) sofort nach dem Starten des Motors genommen werden. Obwohl die Berechnungseinheit ihren Betrieb aufnimmt nachdem die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist, wird, wenn einmal ein Referenzwert T₀ berechnet ist, die Berechnung eines solchen Referenzwertes T₀ nicht mehr durchgeführt, solange die Zündung eingeschaltet bleibt.
Der Berechnungsablauf für den Referenzwert T₀ vollzieht sich beispielsweise in einer Art und Weise, wie die im Flußdiagramm einer Unterroutine zur Berechnung von T₀ in 8 dargestellt ist. Bei dem Ablauf nach 8 wird der Wert R anfangs auf 0 und der Wert n anfangs auf 50 gesetzt (Schritt b1).
Dann wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (z.B. 40 km/h) ist oder nicht (Schritt b2), anschließend wird bestimmt, ob der Betrag des Lenkwinkels ha gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (z.B. 30 Grad) ist oder nicht (Schritt b3).
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner als der vorbestimmte Wert oder der Betrag ha des Lenkwinkels kleiner als der entsprechende vorbestimmte Wert ist, werden keine Stichproben genommen. Wenn aber die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer oder gleich dem entsprechenden vorbestimmten Wert und der Betrag ha des Lenkwinkels größer oder gleich dem entsprechenden vorbestimmten Wert ist, setzt sich die Steuersequenz mit Schritt b4 fort, bei welchem ein Wert R₀ (= ha'/ha) von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' (= dha/dt) bei einem Lenkwinkel ha berechnet wird.
Bei Schritt b5 wird dann der vorliegende Wert R₀ zu einem anderen Wert R der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' im Verhältnis zum Lenkwinkel ha, welcher im letzten Steuerzyklus berechnet und gespeichert wurde, addiert, um einen neuen Wert R zu erhalten. Bei Schritt b6 wird der Zählerwert n um 1 erniedrigt.
Anschließend wird in Schritt b7 festgestellt, ob der Zählerwert n gleich 0 ist oder nicht, und wenn der Zählerwert nicht gleich 0 ist, dies bedeutet, daß noch keine 50 Datenproben für den Wert R₀ (= ha'/ha) addiert wurden, setzt die Steuersequenz mit Schritt b11 fort, bei welchem die Flagge (Zustandsvariable) T₀Flg auf 1 gesetzt wird, wonach die Kontrollsequenz zu Schritt S1 (6) zurückkehrt.
Wenn andererseits bei Schritt b7 der Zählerwert n gleich 0 ist, daß heißt, wenn 50 Datenwerte für den Wert R₀ (= ha'/ha) addiert wurden, geht die Kontrollsequenz von Schritt b7 weiter zu Schritt b8, bei welchem die Flagge T₀Flg auf 0 gesetzt wird, und dann weiter zu Schritt b9, bei welchem der Wert R, erhalten durch Addition der 50 Datenwerte, durch 50 zur Berechnung des Mittelwertes (dies ist der Referenzwert für die Ermüdungsbestimmung) T₀ dividiert wird.
Es ist anzumerken, daß die Flagge T₀Flg während der Stichpro bennahme zur Berechnung des Referenzwertes T₀ auf 1 gesetzt wird, aber nach Beendigung der Berechnung auf 0 zurückgesetzt wird.
Die Berechnung des Ermüdungsbestimmungswertes Hiro01 wird unter Verwendung des nach dem oben beschriebenen Verfahren berechneten Referenzwertes T₀ ausgeführt, wobei dies beispielsweise in einer Art und Weise erfolgen kann, wie dies im Flußdiagramm einer Unterroutine zur Berechnung von Hiro01 in 7 dargestellt ist.
Zu 7; der Steuerfluß beginnt, wenn die Zündung eingeschaltet wird, und zuerst wird als Initialisierung der Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 und der Wert R_T auf 0 zurückgesetzt, der Zählerwert n' wird auf 50, die R₀-Flagge R₀Flg auf 0 und die Bestimmungswertstichprobenflagge RFlg auf 1 gesetzt.
Dann wird bestimmt, ob die Flagge T₀Flg gleich 1 ist oder nicht (Schritt a2), und wenn die Flagge T₀Flg gleich 1 ist, dies bedeutet, daß die Probewertnahme zur Berechnung der Referenzwertes T₀ noch nicht abgeschlossen ist, wird die vorliegende Steuerung (Berechnung) nicht ausgeführt. Wenn die Flagge T₀Flg ungleich 1 ist, dies bedeutet, daß die Wertesammlung zur Berechnung des Referenzwertes T₀ abgeschlossen ist, setzt die Steuersequenz mit Schritt a3 fort, bei dem der Referenzwert T₀ eingelesen wird.
Es wird dann festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (z.B. 40 km/h) ist oder nicht (Schritt a4), und anschließend wird festgestellt, ob der Betrag |ha| des Lenkwinkels gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (z.B. 30 Grad) ist oder nicht (Schritt a5).
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als der entsprechende vorbestimmte Wert oder wenn der Betrag |ha| des Lenkwinkels niedriger als der entsprechende vorbestimmte Wert ist, wird die vorliegende Berechnung nicht ausgeführt, wenn jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher ist als der korrespondierende vorbestimmte Wert und der Betrag |ha| der Winkelgeschwindigkeit gleich oder größer als der entsprechende vorbestimmte Wert ist, wird die Steuersequenz mit Schritt a6 fortgesetzt, bei welchem der Wert R (= ha'/ha) von der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' (= dha/dt) beim Lenkwinkel ha berechnet wird.
Beim nächsten Schritt a7 wird der vorliegende Wert R zu dem Wert R_T der Lenkwinkelgeschwindigkeit ha' beim Lenkwinkel ha, welcher beim letzten Steuerzyklus berechnet und abgespeichert wurde, addiert, um einen neuen Wert R_T zu erhalten. Anschließend wird in Schritt a8 der Zählerwert n' um 1 erniedrigt.
Schließlich wird in Schritt a9 festgestellt, ob der Zählerwert n' gleich 0 ist oder nicht, und wenn der Zählerwert n' nicht gleich 0 ist, dies bedeutet, daß falls noch nicht 50 Datenprobewerte für den Wert R (= ha'/ha) addiert wurden, wird der Berechnungszyklus beendet.
Wenn andererseits in Schritt a9 der Zählerwert n' gleich 0 ist, d.h., wenn 50 Datenproben für den Wert R (= ha'/ha) addiert worden sind, schreitet nun die Steuersequenz von Schritt a9 zu Schritt a10 weiter, bei welchem der Zählerwert n' auf 50 gesetzt wird.
Im folgenden Schritt a11 wird festgestellt, ob die R₀-Flagge R₀Flg gleich 1 ist oder nicht. Wenn dieser Schritt zum ersten Mal, nachdem die Berechnung des Ermüdungsbestimmungswertes Hiro01 gestattet worden ist, durchlaufen wird, setzt sich die Steuersequenz mit Schritt a12 fort, da die R₀-Flagge R₀Flg ungleich 1 ist. Bei Schritt a12 wird der Wert R₀ auf T₀ gesetzt, und die Steuersequenz setzt sich dann mit Schritt a13 fort.
In Schritt a13 wird festgestellt, ob die Bestimmungswertprobenahmeflagge RFlg gleich 1 ist oder nicht. In diesem Moment setzt die Kontrollsequenz, da die Bestimmungswertprobennahmeflagge RFlg auf 1 in einem anfänglichen Stadium gesetzt worden ist, mit Schritt a14 fort, in welchem ein Mittelwert durch Division des Wertes R_T durch 50 erhalten und in den Wert (die Variable) R₁ abgelegt wird, und dann folgt Schritt a15, in dem die Bestimmungswertprobensammelflagge RFlg auf 0 zurückgesetzt wird.
Die Kontrollsequenz wird dann mit Schritt a16 fortgesetzt, bei dem ein Mittelwert (Ermüdungsdaten) RR (= (R₁+R₀)/2) aus den Werten R₁ und R2 berechnet wird.
Anschließend wird in Schritt a17 der Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 als eine Differenz (= RR-T₀) aus dem Wert RR der Ermüdungsdaten und dem Referenzwert T₀ berechnet.
Dann, wenn die nächsten 50 Wertesammeloperationen erfolgt sind, setzt sich die Kontrollsequenz über die Schritt a9, a10, a11 und a12 zu Schritt a13 und dann von Schritt a13 zu Schritt a18 fort, da die Bestimmungswertsammelflagge RFlg nun gleich 0 ist.
In Schritt a18 wird ein Mittelwert durch Division des Wertes R_T durch 50 erhalten und als Wert R₀ gesetzt (abgelegt), und anschließend wird in Schritt a19 die Bestimmungswertsammelflagge RFlg auf 1 gesetzt. Dann wird in Schritt a20 die R₀-Flagge R₀Flg auf 1 gesetzt und danach setzt sich die Kontrollsequenz mit Schritt a16 fort.
Nun wird bei Schritt a16 der Wert RR (= (R₁+R₂)/2) der Ermüdungsdaten aus dem Wert R₁, gespeichert seit dem vorangehenden Steuerzyklus, und aus dem Wert R₀, gesetzt bei dem oben beschriebenen Schritt a18, berechnet.
Es wird dann wie in der Verarbeitung im vorangehenden Kontrollzyklus der Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 als eine Differenz (= RR-T₀) aus den Ermüdungsdaten RR und dem Referenzwert T₀ in Schritt a17 berechnet.
In dieser Art wird der Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 immer nach der Mittelwertbildung aus den letzten Datenwerten R₁ und R₀ als letzter und stetiger Datenwert berechnet.
Indem eine Anpassung auf diese Ermüdungsbestimmungswerte Hiro01 angewendet wird, wenn der Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wie in 2 dargestellt, wird festgestellt, daß sich der Fahrer in einem ermüdeten Zustand befindet und die Anpassung wird in Abhängigkeit vom Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 (dem Ermüdungsgrad des Fahrers) gesteigert. Der angestrebte Unterstützungsanteil wird so festgelegt, daß der Unterstützungserniedrigungskontrollanteil auf S (klein / small) gesetzt wird, d.h., der Lenkunterstützungsanteil steigt in Abhängigkeit von der Anpassung an. Folglich wird die Lenkkraft reduziert und der Fahrer kann leicht lenken, wenn er sich in einem ermüdeten Zustand befindet.
Wenn die laterale Beschleunigung G_y auf einen bestimmten Level ansteigt, nimmt die Anpassung, bei welcher der Unterstützungsverringerungskontrollanteil auf S (small) gesetzt ist, mit zunehmender lateraler Beschleunigung G_y ab. Demzufolge wird beispielsweise ein Anstieg des Lenkunterstützungsanteils unterdrückt, wenn der Lenkwinkel groß ist und die laterale Beschleunigung hoch ist. Folglich kann eine instabile Lenkbetä tigung verhindert werden, und eine Verringerung der Betätigungskraft kann unter Beibehaltung von Lenkinformation realisiert werden, wenn der Fahrer sich in einem ermüdeten Zustand befindet.
Wenn z.B. der Ermüdungsbestimmungswert Hiro01 10 ist und die laterale Beschleunigung G_y 0.5 g beträgt, wie in 4 dargestellt, sind die Anpassungen von diesen jeweils 1 und 0.5, wie in 5 dargestellt. Hier wird dann die niedrigere der Anpassungen, dies ist 0.5, angewendet, so daß der Unterstützungsverringerungskontrollanteil S (klein/small) ist. Dann wird die gewählte Anpassung mit einem anderen angestrebten Unterstützungsanteil, der unter verschiedenen Eingangsbedingungen bestimmt wurde, unter Verwendung der Methode des elastischen Zentrierens oder einer anderen passenden Methode gemischt, um einen Endwert des angestrebten Unterstützungsanteils festzulegen.
Es ist anzumerken, daß die elektronisch gesteuerte Servolenkung des vorangehend beschriebenen Fuzzy-Kontroll-Typs bei heckgetriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden kann, es ist aber insbesondere sehr effektiv, wenn die Servolenkung bei frontgetriebenen Fahrzeugen eingesetzt wird, bei welchen es relativ schwierig ist, die gewünschte Lenkkraftcharakteristik zu erhalten.
Weiterhin ist anzumerken, daß das Steuersystem der vorliegenden Servolenkung nicht nur bei einer hydraulischen Servolenkung sondern auch bei einer elektrisch betriebenen Servolenkung eingesetzt werden kann.

Claims

Eine elektronisch gesteuerte Servolenkungs-Vorrichtung, die eine Sollwertunterstützungs-Anteilfestsetzeinrichtung vorweist, zum Festsetzen eines Sollwertunterstützungsanteils eines Fahrzeugs, so dass der Lenkunterstützungsanteil des Fahrzeugs gleich dem Sollwertunterstützungsanteil ist, der durch die Sollwertunterstützung-Anteilfestsetzeinrichtung festgesetzt ist, weist die Verbesserung auf: eine Lenkzustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Lenkwinkels(ha) und einer Lenkwinkelgeschwindigkeit(ha); eine Ermüdungs-Bestimmungswert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Bestimmungswerts des Ermüdungsgrades, eines numerischen Werts, der die Ermüdung eines Lenkers des Fahrzeugs darstellt, gemäß einer Vielzahl von Werfen (Gleichgeschichte der Lenkwinkelgeschwindigkeit(ha)) der Lenkwinkelgeschwindigkeit(ha) als Funktion des Lenkwinkels(ha), für eine Zahl(n) von Malen des Lenkens, erfasst von der Lenkzustands-Erfassungsvorrichtung; und eine Querbeschleunigungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung; wobei die Sollwertunterstützungs-Anteilfestsetzeinrichtung den Sollwertunterstützungsanteil so festsetzt, dass der Lenkunterstützungsanteil vergrößert wird, wenn der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades ansteigt, und der Lenkunterstützungsanteil verringert wird, wenn die Querbeschleunigung anwächst.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermüdungsbestimmungswert-Berechnungsmittel (30C) Mittel zur Berechnung eines Referenzwertes durch Mittelung von Werten der Lenkwinkelgeschwindigkeit bei einem Lenkwinkel für eine vorbestimmte Anzahl von Lenkoperationen in einem anfänglichen Fahrstadium des Fahrzeugs, Mittel zur Berechnung eines zusätzlichen Wertes durch Mittelung von Werten der Lenkwinkelgeschwindigkeit bei einem Lenkwinkel für die vorbestimmte Anzahl von Lenkoperationen in einer nachfolgenden Fahrzeit und Mittel zur Berechnung von Ermüdungsdaten durch Mittelung des Referenzwertes mit dem zusätzlichen Wert aufweisen.
Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermüdungsbestimmungswert-Berechnungsmittel (30C) Mittel zur Berechnung des Ermüdungsgrades durch Subtraktion der Ermüdungsdaten vom Referenzwert aufweisen.
Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Berechnung des Referenzwertes jeweils wenn die Zündung des Fahrzeuges eingeschaltet wird, vorgesehen sind.
Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeugsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel (31) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sind, wobei der Referenzwert durch Sammeln von Werfen von der Lenkgeschwindigkeit bei einem Lenkwinkel für eine vorbestimmte Anzahl von Lenkoperationen nur dann berechnet wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert ist und der Absolutwert des Lenkwinkels gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel (31) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sind, wobei die Ermüdungsdaten durch Sammeln von Werten der Lenkgeschwindigkeit bei einem Lenkwinkel für eine vorbestimmte Anzahl von Lenkoperationen nur dann berechnet werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert ist und der Absolutwert des Lenkwinkels gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertunterstützungsanteil-Festlegungsmittel (30B) Mittel zur Festlegung des angestrebten Unterstützungsanteils, durch Addition einer anderen Eingabe zum Bestimmungswert des Ermüdungszustandes berechnet, durch die Ermüdungsbestimmungswert-Berechnungsmittel (30C), aufweisen.
Servolenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertunterstützungsanteil-Festlegungsmittel (308) Mittel zur Festlegung des angestrebten Unterstützungsanteils, unter Benutzung von wenigstens einer Größe, die Fahrzeuggeschwindigkeit, laterale Beschleunigung oder Lenkwinkel, als andere Eingabe aufweisen.
Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertunterstützungsanteil-Festlegungsmittel (30B) Mittel zur Festlegung des angestrebten Unterstützungsanteils in Übereinstimmung mit einer Fuzzy-Logik unter Benutzung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades als Eingangswert aufweisen.
Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertunterstützungsanteil-Festlegungsmittel (30B) den angestrebten Unterstützungsanteil unter Benutzung einer mitgliedschaftlichen Funktion zur Bewertung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades aufweisen, wobei der angestrebte Unterstützungsanteil in Abhängigkeit vom Betrag des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades erhöht oder erniedrigt werden kann.
Servolenkung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertunterstützungsanteil-Festlegungsmittel (30B) den angestrebten Unterstützungsanteil unter Benutzung einer mitgliedschaftlichen Funktion festlegen, mit welcher der angestrebte Unterstützungsanteil von einer Anpassung, berechnet für den Bestimmungswert des Ermüdungsgrades, festgelegt wird, wobei der angestrebte Unterstützungsanteil mit steigender Anpassung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades ansteigt.
Servolenkung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung in einem Bereich, in dem der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, auf Null gesetzt wird, wodurch der angestrebte Unterstützungsanteil nicht durch den Betrag des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades beeinflußt wird.
Servolenkung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades so festgelegt ist, dass in einem Bereich, in dem der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades gleich oder größer als ein erster vorbestimmter Wert ist, der angestrebte Unterstützungsanteil mit zunehmender Anpassung des Bestimmungswertes ansteigt, dass aber in einem anderen Bereich, in dem der Bestimmungswert des Ermüdungsgrades gleich oder größer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, der größer als der erste vorbestimmte Wert ist, die Anpassung des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades unabhängig von einem Anstieg des Bestimmungswertes des Ermüdungsgrades konstant gehalten wird.
Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertunterstützungsanteil-Festlegungsmittel (30B) Mittel zur Festlegung des angestrebten Unterstützungsanteils durch Addition einer anderen Eingabe zum Bestimmungswert des Ermüdungsgrades aufweisen.