DE4419049A1 - Steuersystem und -verfahren für eine Servolenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Steuern einer Servolenkvorrichtung, das den Soll-Lenkkraft­ unterstützungsanteil eines Lenkmechanismus für ein Fahrzeug steuert, z. B. eines Typs, in dem der gewünschte Unter­ stützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel eingestellt wird.

In den letzten Jahren wurde die Servolenkvorrichtung zur Unterstützung der Kraft (nachstehend Lenkradbedienungskraft oder kurz Lenkkraft genannt) zum Bedienen des Lenkrads weit­ gehend verändert. Insbesondere werden häufig hydraulische Servolenkungen, die einen hydraulischen Zylindermechanismus zur hydraulischen Unterstützung der Lenkkraft als solche Servolenkvorrichtungen eingesetzt. Auch elektrisch betriebene Servolenkungen, bei denen die Lenkkraft durch einen Elektro­ motor unterstützt wird, wurden entwickelt.

Solche oben beschriebenen Servolenkungen lassen das Lenken eines Fahrzeugs, für das im Regelfall eine hohe Lenkkraft erforderlich ist, wie z. B. ein großes Fahrzeug oder ein Fahr­ zeug mit breiten Reifen an den Rädern, die gelenkt werden müssen, mit einer niedrigen Lenkkraft zu und eliminieren so die sogenannte Schwergängigkeit des Lenkrads. Wenn die Fahr­ zeuggeschwindigkeit niedrig ist, wie beim Einparken, ist es allgemein erwünscht, daß mit einer geringeren Lenkkraft ge­ lenkt werden kann. Wenn das Fahrzeug andererseits mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird das Fahrverhalten instabil, wenn die Lenkung sehr leichtgängig ist (auf kleine Lenkkraft an­ spricht). Dementsprechend wird in einer solchen Situation eine ziemlich schwergängige Lenkung gewünscht (die auf eine große Kraft anspricht). Daher wurde bereits eine geschwindig­ keitsabhängige Servolenkung entwickelt, bei der die Lenkrad­ bedienung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird. Wenn also das Fahrzeug mit niedriger Ge­ schwindigkeit fährt, wird der Lenkkraftunterstützungsanteil auf einen vergleichsweise hohen Wert festgelegt, um die Lenkradbedienung leichter zu machen. Wenn jedoch das Fahrzeug mit einer mittleren oder hohen Geschwindigkeit fährt, wird der Lenkkraftunterstützungsanteil auf einen vergleichsweise niedrigen Wert festgelegt, um die Lenkradbedienung schwer­ gängiger zu machen.

Bei einer solchen, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Servolenkung ist ein Geschwindigkeitssensor am Fahrzeug vor­ gesehen, während ein Ventil zur Anpassung des Hydrauliköl­ flusses zu einem Leistungszylinder in einem Hydrauliksystem einer hydraulischen Servolenkung vorgesehen ist. Das Ventil wird in Abhängigkeit von der mittels des Geschwindigkeits­ sensors gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit elektronisch ge­ steuert, um den Lenkkraftunterstützungsanteil anzupassen. Diese geschwindigkeitsabhängige Servolenkung wird als elek­ tronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung bezeichnet.

Fig. 16 ist eine schematische Ansicht und zeigt den Aufbau einer Hydraulikdruck-Steuereinheit für eine bestimmte elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung. Fig. 17 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XVII- XVII in Fig. 16. Schließlich ist Fig. 18 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 16.

Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 16 bis 18; die Bezugszahl 11 bezeichnet eine Eingangswelle zur Aufnahme der Lenkkraft vom (nicht gezeigten) Lenkrad her, die mittels Lager in einem Gehäuse 12 drehbar gelagert ist. Ein Ritzel 13 ist an einem unteren Ende der Eingangswelle 11 mit einer dazwischenlie­ genden (nicht dargestellten) Hülse oder dergl. für die rela­ tive Drehung gelagert. Im hohlen Innenraum der Eingangswelle 11 ist ein Torsionsstab 14 angeordnet. Der Torsionsstab 14 ist an einem oberen Ende mittels eines Stifts oder dergl. drehfest mit der Eingangswelle 11 gekoppelt. Ferner ist er am unteren Ende nicht durch die Eingangswelle 11 eingespannt.

Das Ritzel 13 steht am unteren Ende der Eingangswelle 11 in einem verzahnten Eingriff, mit dem unteren Ende des Torsions­ stabs 14, 50 daß eine an der Eingangswelle 11 angreifende Lenkkraft über den Torsionsstab 14 auf das Ritzel 13 übertra­ gen werden kann. Das Ritzel 13 greift kämmend in eine Zahn­ stange 15 ein, so daß die Lenkkraft von der Eingangswelle 11 über das Ritzel 13 auf die Zahnstange 15 übertragen wird, um dieselbe in ihrer axialen Richtung (in einer Richtung senk­ recht zur Ebene der Fig. 16) zur Lenkung der (nicht darge­ stellten) Räder des Fahrzeugs zu bewegen.

Im Gehäuse 12 ist zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 13 ein Drehschieber 16 angeordnet. Der Drehschieber 16 öffnet oder schließt sich in Abhängigkeit von einer Phasen­ differenz zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 13. Der Drehschieber 16 ist mit einer Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 von einer extern vorgesehenen Ölpumpe 17 und einer Hydrau­ liköl-Abfuhrleitung 20 eines Ölreservoirs 19 verbunden. Ande­ rerseits bezeichnet die Bezugszahl 21 einen Hydraulikzylinder einer Servolenkung, in dem ein Kolben 23 in axialer Richtung in einem Hohlzylinder 22 beweglich gehaltert wird, der auf einem vorgegebenen Glied der Fahrzeugskarosserieseite vorge­ sehen ist. Eine Kolbenwelle 24 des Kolbens 23 ist in der Mitte auf der Zahnstange 15 montiert. Der Kolben 23 teilt das Innere des Zylinders 22 in zwei Teile und bildet so eine rechte und eine linke Ölkammer, 25 bzw. 26 aus.

Wenn also eine Lenkkraft auf die Eingangswelle 11 wirkt, ist die Eingangswelle 11 starr und zeigt nur wenig Verdrehung, aber der Torsionsstab 14 überträgt die Lenkkraft auf das Ritzel 13, während er sich etwas verwindet. Dementsprechend zeigt das Ritzel 13 in Lenkrichtung eine Phasendifferenz gegenüber der Eingangswelle 11, und der Drehschieber 16 wird gemäß der Phasendifferenz betätigt. Der Drehschieber 16 öff­ net und schließt sich so, daß Hydrauliköl von der Ölpumpe 17 durch die Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 in die rechte bzw. linke Ölkammer 25 bzw. 26 des Hydraulikzylinders 22 einge­ leitet wird, um eine Lenkkraftunterstützungskraft auf die Zahnstange 15 auszuüben, die die erforderliche Lenkkraft­ unterstützungskraft in Lenkrichtung liefert.

Ferner sind im Gehäuse 12 eine Vielzahl von Reaktionskraft­ kolben 27 an einer Außenperipherie eines unteren Teils der Eingangswelle 11 angeordnet, so daß sie peripher außen um die Eingangswelle 11 liegen, um beim Lenken eine Reaktionskraft zum Erhöhen der Lenkkraft (d.i. der Lenkreaktion) zu erzeu­ gen. Die Reaktionskraftkolben 27 nehmen Hydrauliköl auf, das ihnen gesteuert von einem Hydraulikdrucksteuerventil 28 zuge­ führt wird, um die Eingangswelle 11 einzuspannen, um so eine Reaktionskraft in Abhängigkeit vom Hydraulikdruck vorzusehen.

Insbesondere sind vier Reaktionskraftkolben 27 gleichmäßig beabstandet im Gehäuse 12 vorgesehen, so daß sie peripher um die Eingangswelle 11 liegen, und an ihren Außenseiten sind Kammern 29 ausgebildet und Rücklaufbohrungen 30 vorgesehen. Andererseits ist in der Nähe der Eingangswelle 11 seitlich ein Hydraulikdrucksteuerventil 28 vorgesehen und erstreckt sich parallel zur Eingangswelle 11 im Gehäuse 12. Im Hydrau­ likdrucksteuerventil 28 ist ein Kolben 31 vorgesehen, der in vertikaler Richtung im Gehäuse 12 beweglich ist und der durch eine in einem oberen Teil vorgesehene Feder 32 nach unten vorgespannt ist. Um die äußere Peripherie des unteren Teils des Kolbens 31 ist ein Topfmagnet 33 vorgesehen, so daß der Topfmagnet 33 unter Strom gesetzt wird, um eine axiale Auf­ wärtskraft auf den Kolben 31 auszuüben.

Der Kolben 31 weist ein Paar Öldurchgänge 34 und 35, die mit der Hydrauliköl-Abfuhrleitung 20 des Ölreservoirs 19 verbun­ den sind, einen ringförmigen Öldurchlaß 36, der mit der Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 der Ölpumpe 17 verbunden ist, und einen ringförmigen Öldurchlaß 38, der als hydraulische Zufuhr/Abfuhrleitung 37 mit der Kammer 29 des Reaktionskraft­ kolbens 27 verbunden ist, und einen Öldurchgang 39, der die ringförmigen Öldurchgänge 36 und 38 miteinander verbindet, auf. Wenn also im Ruhezustand der Topfmagnet 33 nicht unter Strom steht, steht der Kolben 31 an seinem unteren Totpunkt, und die Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 und der ringförmige Öldurchlaß 36 kommunizieren miteinander. Daraus ergibt sich, daß das an das durch die Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 an das Hydrauliköldrucksteuerventil 28 geförderte Öl von dem ring­ förmigen Öldurchlaß 36 durch den Öldurchlaß 39 und den ring­ förmigen Öldurchlaß 38 in die Kammer 29 des Reaktionskraft­ kolbens 27 geliefert wird. Wenn andererseits der Topfmagnet 33 unter Strom steht, steht der Kolben 31 an seinem oberen Totpunkt und die Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18, und der ring­ förmige Öldurchlaß 36 sind nicht miteinander in Verbindung. Daher fließt Hydrauliköl, das von der Ölpumpe 17 durch die Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 an das Hydraulikdrucksteuer­ ventil 28 gefördert wird, nicht in die Kammer 29 des Reak­ tionskraftkolbens 27.

Auf diese Weise kann der dem Topfmagnet 33 zugeführte Strom so geregelt werden, daß er die Lenkhilfecharakteristik steu­ ert. Ferner ist eine Regeleinheit (Control Unit - CU) 40 zum Regeln des Topfmagneten 33 mit einem Fahrzeuggeschwindig­ keitssensor 41, einem Motordrehzahlsensor 42 usw. verbunden, so daß die Regeleinheit 40 den an den Topfmagnet 33 ange­ legten Strom in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen dieser Sensoren zum Steuern des Topfmagneten 33 einstellt.

Beim Lenken, während das Fahrzeug beispielsweise anhält oder mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, wird der Topfmagnet 33 mit maximalem Strom versorgt. Folglich ist der Kolben 31 aufwärts in seine höchste Position gedrückt, in der der ring­ förmige Öldurchlaß 36 nicht mit der Ölpumpe 17 verbunden ist und die Ölversorgung der Kammern 29 der Reaktionskraftkolben 27 ist unterbrochen. Folglich spannen die Reaktionskraft­ kolben 27 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 Versor­ gung des Topfmagneten 33 mit Strom in Abhängigkeit von einer Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert. Folglich nimmt, wenn das Lenkrad in seiner neutralen Position steht, die Axialkraft des Kolbens 31 entsprechend der Stromabnahme ab. Ferner bewegt sich mit der Abnahme der Axialkraft der Kolben 31 nach unten, so daß der ringförmige Öldurchlaß 36 mit der Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 der Ölpumpe 17 verbunden wird, um eine Versorgung der Kammern 29 der Reaktionskraft­ kolben 27 zu gestatten. In diesem Zustand spannen die Reak­ tionskraftkolben 27 die Eingangswelle 11 ein, um das Lenkrad in seiner neutralen Position zu halten. Wenn also das Lenkrad ein bißchen aus seiner neutralen Position bewegt wird, will der Ausstoß der Ölpumpe 17 ansteigen. In diesem Moment wirkt der Ausgangsdruck der Ölpumpe 17 auf die Kammern 29 der Reak­ tionskraftkolben 27 im wesentlichen ohne durch das Hydraulik­ drucksteuerventil 28 gesteuert zu werden. Entsprechend wird die Lenkkraft in der Nähe der neutralen Position des Lenk­ rades erhöht und eine hinreichende Reaktion des Lenkrades in seiner neutralen Position wird erzielt. Das führt zu einem Gefühl der Stabilität des Lenkrades in der neutralen Position.

Wenn das Fahrzeug mit einer mittleren oder hohen Geschwindig­ keit fährt, steigt der Ausstoß der Ölpumpe 17 beim Lenken innerhalb eines normalen Lenkbereichs an, um den Lenkkraft­ unterstützungsanteil in Abhängigkeit von einer Betätigung des Lenkrads, das heißt in Abhängigkeit von einer Steigerung der Lenkkraft zu steigern. Zwischenzeitlich wirkt der Ausgangs­ druck der Ölpumpe 17 auf die Kammern 29 der Reaktionskraft­ kolben 27 unter der Steuerung des Hydraulikdrucksteuerventils 28. Demzufolge spannen die Reaktionskraftkolben die Ein­ gangswelle 11 ein, um die Lenkreaktion (Lenkkraft) zu er­ höhen.

Das führt dazu, daß sich beim Lenken, wenn das Fahrzeug mit mittlerer oder hoher Geschwindigkeit fährt, die Lenkkraft um einen Betrag erhöht, der der Betätigung der Reaktionskraft­ kolben 27 entspricht, im Vergleich zu der Lenkkraft beim Lenken, wenn das Fahrzeug anhält oder nur mit geringer Ge­ schwindigkeit fährt. Kurz gesagt, die Lenkreaktion wird er­ höht und ein stabiles Lenkgefühl wird erreicht, insbesondere wenn die Stromversorgung des Topfmagneten 33 in Abhängigkeit von einer Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, wird der Lenkkraftunterstützungsanteil verringert und die Lenkkraft (Lenkreaktion) steigt, und folglich entsteht das Gefühl einer größeren Lenkstabilität.

Die Regeleinheit 40 zum Regeln des Topfmagneten 33 ist mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 41 und dem Motordrehzahl­ sensor 42 so verbunden, daß bei einer Störung in einem Erfas­ sungsschaltkreis von der Fahrgeschwindigkeitsinformation, einem Motordrehzahlsignal oder dergleichen festgestellt wird, der Topfmagnet 33 abgeschaltet wird, um eine Fehlsteuerung zu vermeiden.

Eine weitere Überlegung ist die, daß die erforderlichen Lenk­ kraftcharakteristiken aktuell mit dem Fahrzustand des Fahr­ zeugs variieren, d. h., es kommt darauf an, ob das Fahrzeug geradeaus oder in einer Kurve fährt, oder ob das Fahrzeug beschleunigt oder abgebremst wird. Jedoch ist es herkömm­ lichen elektronisch gesteuerten Servolenkungen bisher nicht gelungen, immer ein optimales Lenkgefühl zu erzeugen, da sie, wie oben beschrieben, die Lenkkraft lediglich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuern.

Um z. B. die Lenkstabilität im Hochgeschwindigkeitsfahrzustand des Fahrzeugs zu sichern, sollte die Lenkkraftcharakteristik erwünschtermaßen eine etwas schwergängige Kraft mit einem abnehmenden Lenkkraftunterstützungsanteil aufweisen. In manchen Fällen jedoch kann eine leichtgängige Lenkung mit zunehmendem Lenkkraftunterstützungsanteil vorteilhaft für den Fahrer sein, auch wenn das Fahrzeug mit Hochgeschwindigkeit fährt.

Das heißt, in einer gemäßigten und langgestreckten Kurve mit einem großen Kurvenradius oder in einer Einfahrt zu einer Autobahn muß das Lenkrad des Fahrzeug in einem geeigneten Lenkeinschlagwinkel gehalten werden, je nach der Krümmung der Straße. In diesem Fall muß der Fahrer, wenn der Lenkkraft­ unterstützungsanteil des Fahrzeugs auf einen kleinen Wert gesetzt ist und die Lenkkraft etwas schwergängig ist, eine sehr große Lenkkraft (Lenkhaltekraft) aufbringen, was für den Fahrer eine große Anstrengung bedeutet.

Neben den oben beschriebenen elektronisch gesteuerten Servo­ lenkungen wurden bereits mehrere Servolenkungen vorge­ schlagen, einschließlich des in der Japanischen Offenlegungs­ schrift 2-171384 geoffenbarten Geräts, bei dem sich der Lenk­ kraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel aus einem Lenkrichtungssignal des Lenkrads und einem Höhensignal des Fahrzeugs verändert. Ein anderes Servolenkgerät wird in der Japanischen Auslegeschrift 2-171385 geoffenbart, in dem sich der Lenkkraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzy­ logik-Regel aus dem Lenkrichtungssignal des Lenkrads und einem Temperatursignal des Fahrzeugs ändert.

Jedoch gelingt es auch diesen Servolenkungen nicht, den Lenk­ kraftunterstützungsanteil für das Lenkrad so zu steuern, daß eine optimale Lenkcharakteristik in Abhängigkeit vom Fahr­ zustand des Fahrzeugs erreicht wird, und insbesondere erzeu­ gen sie nicht immer ein optimales Lenkgefühl, wie oben be­ schrieben, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit eine langgestreckte Kurve mit großem Kurvenradius fährt, wo das Lenkrad in einem gewissen Lenkeinschlagwinkel gehalten werden muß.

Darüber hinaus ist ein Patent (des Anmelders) für eine elektronisch gesteuerte Servolenkung unter Fuzzylogik- Steuerung, die die obigen Probleme löst, (Japanische Patentanmeldung 4-334617) bekannt.

Die darin beschriebene elektronisch gesteuerte Servolenkung vom Fuzzylogiktyp weist eine Einstellvorrichtung für einen Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil auf zum Einstellen eines Soll-Lenkkraftunterstützungsanteils unter elektronischer Steuerung auf, die den; Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel aus der Fahrgeschwindigkeit und der Höhe des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands in Abhängigkeit vom Lenkeinschlagwinkel als Eingabebedingungen einstellt. Im Einzelnen benutzt die Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil- Einstellvorrichtung eine erste mitgliedschaftliche Funktion zur Bewertung der Fahrzeuggeschwindigkeit und eine zweite mitgliedschaftliche Funktion zur Bewertung der Höhe der Lenkeinschlagwinkelhaltezustands in Abhängigkeit vom Lenkeinschlagwinkel zur Einstellung des Soll- Lenkkraftunterstützungsanteils gemäß einer Fuzzylogik-Regel, in der der Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil vergrößert wird, wenn die Höhe des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands zunimmt. Die Höhe des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands wird aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkeinschlagwinkel und der Anzahl der Veränderungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit in der Zeiteinheit bestimmt.

Diese elektronisch gesteuerte Servolenkung vom Fuzzylogiktyp ist jedoch nicht in der Lage, eine hinreichende Lenkstabili­ tät zu erreichen, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Das heißt, in der elektronisch gesteuerten Servolen­ kung vom Fuzzylogiktyp, wie früher beschrieben, ist der Lenk­ einschlagwinkel als einer der Faktoren zum Festsetzen der Höhe des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands eingesetzt, eine Lenkeinschlagwinkelanpassung (Höhe des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands) wird als Absolutwert |ha| der Lenkeinschlagwinkel-Zunahme von 0 erhöht, und die Anpassung ist ein Festwert von 1 bei 20 Grad. Somit, wie oben beschrieben, wenn das Fahrzeug eine gemäßigte langgestreckte Kurve mit einem großen Kurvenradius einer Autobahn entlangfährt, wird das Lenkrad mit einem Lenkeinschlagwinkel gemäß der Krümmung der Straße gelenkt, und der Lenkkraftunterstützungsanteil des Fahrzeugs kann erhöht werden, um die Lenkkraft in gewissem Ausmaß leichter zu machen. Wenn jedoch das Fahrzeug auf einer Straße mit einer Überhöhung (Querneigung der Straße) fährt, beträgt der Absolutwert des Lenkeinschlagwinkels |ha| etwa 1 bis 3 Grad, und die Lenkkrafthalteanpassung ist nur gering. Daraus ergibt sich, daß der Lenkkraftunterstützungsanteil des Fahrzeugs klein ist und die Lenkkraft schwergängig wird. Der Fahrer muß eine große Lenkkraft (Lenkhaltekraft) aufbringen, was eine große Anstrengung für den Fahrer bedeutet.

Um diese Probleme zu eliminieren, wird in Betracht gezogen, eine Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit zu benutzen, um den in der Japanischen Patentveröffentlichung 3-35145 (USP 4530414, EP 90294) beschriebenen Lenkeinschlagwinkelhaltezu­ stand zu erfassen.

Auf diesem Entwicklungsstand wird ein Fall, in dem das Lenk­ rad gedreht wird um das Fahrzeug aus der Geradeausfahrt zu bringen und die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit unter einen vorgegebene Wert abnimmt, als Lenkeinschlagwinkelhaltebedingung festgelegt und das Lenkeinschlagwinkelhalten wird gesteuert. Da die Lenkeinschlagwinkelhaltebedingung aus einer geringen Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird, läßt sich der Einfluß der Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Bestimmung der Lenkeinschlagwinkelhaltebedingung eliminieren.

Bei diesem Verfahren jedoch kann, auch wenn der Fahrer das Lenkrad nur langsam dreht, eine Lenkeinschlagwinkelhaltebe­ dingung aus der kleinen Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit bestimmt und ein geeigneter Lenkkraftunterstützungsanteil kann nicht eingestellt werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem und eine Steuerverfahren zum Steuern einer Ser­ volenkvorrichtung zu schaffen, die auf geeignete Weise die Lenkeinschlagwinkelhaltebedingung erfaßt und eine optimale Lenkcharakteristik vorsieht.

Die vorhergehend beschriebene, elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung vom Fuzzylogik-Typ war zudem nicht in der Lage, eine hinreichende Lenkstabilität bei Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs zu erzielen. D.h., in der obigen elektronisch gesteuerten Servolenkvorrichtung geht die Anzahl der Veränderungen der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit in der Zeiteinheit als einer der Faktoren zum Bestimmen des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands ein, so daß eine Lenkeinschlagwinkelhalteanpassung (Höhe des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands) ein fester Wert 1 ist, wenn die Anzahl der Änderungen 0 bis 2 ist, er nimmt ab, wenn die Anzahl der Änderungen von 2 aus zunimmt, und ist ein fester Wert 0, wenn die Anzahl der Änderungen 3 erreicht. Im einzelnen wird die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit aus dem Lenkeinschlagwinkel bestimmt, der vom Lenkeinschlagwinkelsensor erfaßt wird und feststellt, in welchem der drei Bereiche die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit liegt, ein Linkslenkbe­ reich und ein Rechtslenkbereich und die Anzahl gezählt, wie oft in 4 Sekunden das Phänomen auftritt, daß die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit in einen anderen Bereich wechselt. Somit, wie oben beschrieben ist, wenn das Fahrzeug in einer gemäßigten, langgestreckten Kurve mit großem Kurven­ radius, wie auf einer Autobahn, fährt, wird das Lenkrad in einem Lenkeinschlagwinkel gemäß der Krümmung gehalten, die Anzahl der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit-Änderungen in 4 Sekunden ist 0, und die Anpassung ist 1, der Lenkkraftunter­ stützungsanteil des Fahrzeugs nimmt zu, um die Lenkkraft im gewissen Maße zu reduzieren.

Wenn in diesem obigen Lenkeinschlagwinkelhaltezustand, in dem das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, der Fahrer das Lenkrad um einen kleinen Betrag dreht, um z. B. die Fahrbahn zu wechseln, sollte die Lenkkraft-Charakteristik eine etwas schwergängigere Kraft zeigen, um ein Übersteuern zu vermeiden. Bei der obigen Servolenkvorrichtung erhöht sich der Lenkkraftunterstützungsanteil und die Lenkkraft wird während der Hochgeschwindigkeitsfahrt im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand etwas leichter. Wenn das Lenkrad um einen bestimmten Betrag gedreht wird, um die Fahrbahn zu wechseln oder dergl., nimmt die Lenkkraftanpassung ab, weil sich die Anzahl der Veränderungen der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit verändert, und der Lenkkraftunterstützungsanteil wird verringert, um das Lenken etwas schwergängiger zu machen. In der Servolenkvorrichtung muß die Anzahl der Veränderungen der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit mindestens 4 Sekunden lang gezählt werden, um die Lenkeinschlagwinkelhalteanpassung zu verringern, was zu einer schlechten Reaktion führt. D.h., wenn der Fahrer plötzlich das Lenkrad betätigt, um einem Hindernis auf der Autobahn auszuweichen oder dergl., kann der Lenkkraftunterstützungsanteil nicht plötzlich verringert werden, um das Lenken schwerer zu machen. Und zwar deswegen, weil das zu einem instabilen Lenken des Fahrzeugs führen würde.

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem und -verfahren zum Steuern einer Servolenk­ vorrichtung zu schaffen, bei der sich eine optimale Lenk­ charakteristik in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs unter Vermeiden der obigen Probleme erreichen läßt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist als Lösung der obigen Aufgabe vorgesehen: Ein Steuersystem für eine Servolenk­ vorrichtung, die einen Lenkkraftunterstützungsanteil eines Lenkmechanismus für ein Fahrzeug auf einen Soll-Lenkkraft­ unterstützungsanteil regelt, enthaltend ein Lenkeinschlag­ winkel-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Lenkeinschlag­ winkels des Lenkmechanismus, ein Lenkeinschlagwinkelgeschwin­ digkeits-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Lenkeinschlag­ winkelgeschwindigkeit des Lenkmechanismus, und einen Regler zum Regeln des Soll-Lenkkraftunterstützungsanteils auf einen höheren Wert, wenn die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und der integrierte Änderungsbetrag des Lenkeinschlagwinkels in einer Einheits­ zeit kleiner ist, als ein vorgegebener Wert.

Auf diese Weise kann durch Feststellen, daß die Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Wert ist, der Einfluß der Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Fest­ stellung eines Lenkeinschlagwinkelhaltezustands minimiert werden. Ferner, durch Feststellung, daß der integrierte Betrag der Lenkeinschlagwinkeländerung in einer vorgegebene Zeit kleiner als ein vorgegebener Wert ist, läßt sich die Fehlinterpretation eines Zustands, wenn der Fahrer das Lenk­ rad nur langsam betätigt, verhindern. Damit steigert sich die Erfassungsgenauigkeit des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands und die Lenkcharakteristik im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand wird auf einen optimalen Zustand eingestellt. Damit ergibt sich, daß im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand, wenn das Fahr­ zeug in Hochgeschwindigkeit fährt, eine genügend große Stabi­ lität und optimale Lenkcharakteristiken erzielt werden kön­ nen.

Im Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung erhöht der Regler einen Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten jedesmal, wenn er feststellt, daß die Lenkeinschlagwinkelgeschwindig­ keit kleiner als ein vorgegebener Wert ist und der inte­ grierte Betrag der Lenkeinschlagwinkel-Änderungen kleiner ist als ein vorgegebener Wert, so daß der Soll-Lenkkraftunter­ stützungsanteil höher gesetzt wird als in Reaktion auf eine Erhöhung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten.

Ferner weist das Steuersystem für eine erfindungsgemäße Ser­ volenkvorrichtung eine Querbeschleunigungs-Erfassungsvor­ richtung zum Feststellen (Erfassen oder Abschätzen) der auf das Fahrzeug einwirkenden Querbeschleunigung auf, und der Regler mindert den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten sobald er feststellt, daß die Querbeschleunigung größer ist als ein vorgegebener Wert und die Lenkeinschlagwinkel­ geschwindigkeit größer ist als ein vorgegebener Wert.

Da nun der Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil in Reaktion auf eine Erhöhung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten erhöht wird, wird das Lenken leichtgängiger und leichter zu bedienen, wenn das Fahrzeug in einem Lenkeinschlagwinkelhaltezustand fährt, z. B. auf einer Straße mit Überhöhung.

Ferner, im Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht der Regler den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten durch Addition eines vorgegebene Werts zum Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten, jedesmal, wenn er feststellt, daß die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit kleiner ist als ein vorgegebener Wert, und der integrierte Betrag des Lenkeinschlagwinkeländerungen in der Zeiteinheit kleiner ist, als ein vorgegebener Betrag. Ferner mindert er den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten durch Subtraktion eines Werts, der größer ist als der vom Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten vorgegebene Wert, jedesmal wenn er feststellt daß die erfaßte Querbeschleunigung größer ist als ein vorgegebener Wert und die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit größer ist als ein vorgegebener Wert.

Wenn also das Fahrzeug in Hochgeschwindigkeit im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand fährt, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient feinreguliert, um eine optimale Lenkcharakteristik zu erzielen.

Im Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung der vorliegen­ den Erfindung generiert der Regler einen Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizienten, der als Reaktion auf eine Erhöhung der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit abnimmt, und der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient wird benutzt als Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient, wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient kleiner ist als der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient.

Wenn also das Fahrzeug im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, wird der Lenkkraftunterstützungsanteil schrittweise erhöht, um das Lenken leichtgängiger zu machen und die Lenk­ barkeit wird verbessert. Ferner wird im Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabezustand der Lenkkraftunterstützungsanteil momentan verringert, um das Lenken momentan schwergängiger zu machen und so die Lenkstabilität zu verbessern und eine optimale Hochgeschwindigkeits-Lenkcharakteristik zu erzielen.

Als bevorzugte Ausführungsform des Steuersystems für eine Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung teilt der Regler den vorgegebenen Wert durch das Quadrat der Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit zur Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizienten.

Ferner bestimmt der Regler den Lenkeinschlagwinkelhaltfrei­ gabekoeffizienten durch eine Funktionsabbildung für die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit.

Ferner weist das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeuggeschwindigkeits- Erfassungsvorrichtung auf, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erfassen, und der Regler stellt den Soll-Lenkkraftunter­ stützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel ein, nach der sich der Lenkkraftunterstützungsanteil verringert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und gemäß einer Fuzzylogik- Regel, nach der der Lenkkraftunterstützungsanteil zunimmt, wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient zunimmt.

Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung der vorliegen­ den Erfindung weist eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungs­ vorrichtung zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, und eine Querbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung zum Bestimmen (Erfassen oder Abschätzen) einer auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung auf. Der Regler berechnet das Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit und Querbeschleunigung, und stellt den Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzy­ logik-Regel ein, wonach der Lenkkraftunterstützungsanteil abnimmt wenn das Produkt zunimmt, und gemäß einer Fuzzylogik- Regel, wonach der Lenkkraftunterstützungsanteil zunimmt, wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient zunimmt.

Ein Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung der vorlie­ genden Erfindung zum Regeln eines Lenkkraftunterstützungs­ anteils eines Lenkmechanismus eines Fahrzeugs auf einen Soll- Lenkkraftunterstützungsanteil wird dadurch gekennzeichnet, daß ein integrierter Änderungsbetrag für einen erfaßten Lenkeinschlagwinkel des Lenkmechanismus innerhalb einer vor­ gegebenen Zeit, als Reaktion auf den Lenkeinschlagwinkel generiert wird. Ferner wird und ein Soll-Lenkkraftunter­ stützungsanteil auf einen höheren Wert eingestellt, sobald gefunden wird, daß eine Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit des Lenkmechanismus kleiner ist als ein vorgegebener Wert, und der integrierte Änderungsbetrag kleiner ist als ein vorgegebener Wert.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Anmeldung werden durch die nachstehende detaillierte Beschreibung verdeut­ licht. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele sich nur auf be­ vorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung be­ ziehen und daher nur hinweisenden Charakter haben, dem Fachmann sind natürlich eine Reihe Änderungen und Modifika­ tionen bewußt, die alle unter den Umfang und die Wesensart der Erfindung fallen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt eine Struktur einer Hydraulikdruck-Steuereinheit für eine Servo­ lenkung in einer ersten Ausführungsform der Servolenkvor­ richtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Graph, der eine mitgliedschaftliche Funktion für die Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt, die in der Fuzzy­ logiksteuerung zur Anwendung kommt;

Fig. 3 ist ein Graph, der eine mitgliedschaftliche Funktion für Fahrzeuggeschwindigkeit × Querbeschleunigung zeigt, die für die Fuzzylogiksteuerung zur Anwendung kommt;

Fig. 4 ist ein Graph, der eine mitgliedschaftliche Funktion für den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten zeigt, der für die Fuzzylogiksteuerung zur Anwendung kommt;

Fig. 5 ist ein Graph, der die Berechnung zum Erzielen eines Servolenkkraftunterstützungsanteils aus einer Anpassung der einzelnen mitgliedschaftlichen Funktionen nach der Methode des elastische Mittelpunkts zeigt;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm zur Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Berechnung eines Lenkein­ schlagwinkeländerungsbetrags;

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das die Fuzzylogiksteuerung zeigt;

Fig. 9 ist eine schematische Illustration, die ein prakti­ sches Beispiel der Steuerung zur Berechnung des Lenkkraft­ unterstützungsanteils nach der Methode des elastischen Mittelpunkts aus den einzelnen mitgliedschaftlichen Funktio­ nen für die Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeuggeschwindig­ keit × Querbeschleunigung sowie den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten zeigt;

Fig. 10 ist ein Graph, der einen Effekt betreffend die Lenkeinschlagwinkelhaltekraft bei Hochgeschwindigkeitsfahrt durch Fuzzylogik-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform zeigt;

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das die Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten in einer zweiten Ausführungsform des Steuersystems für eine Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das die Berechnung des Lenkein­ schlagwinkel-Änderungsbetrags zeigt;

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das die Steuerung unter Fuzzy­ logik zeigt;

Fig. 14 ist ein Graph, in dem die Lenkkraft gegen den Lenkeinschlagwinkel unter Fuzzylogik-Steuerung der vorliegen­ den Erfindung aufgetragen ist, gemäß unterschiedlicher Lenk­ geschwindigkeit beim Wechseln der Fahrbahnen;

Fig. 15 ist eine Funktionsabbildung, die den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten aufgetragen gegen Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit zeigt;

Fig. 16 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur einer Hydraulikdruck-Steuereinheit für eine Servolenkung als Bei­ spiel für eine bereits vorgeschlagene elektronische Servolenkvorrichtung zeigt;

Fig. 17 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII in Fig. 16;

Fig. 18 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 16.

Jetzt wird eine elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung als erste Ausführungsform anhand der Zeichnungen beschrieben.

Die elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung der vor­ liegenden Ausführungsform wird benutzt, um gemäß einer Fuzzy­ logik-Regel die hydraulische Drucksteuereinheit für die Servolenkung zu steuern, die einen mechanischen Abschnitt (Hardware-Konstruktion) aufweist, der im wesentlichen ähnlich dem einer oben beschriebenen herkömmlichen elektronischen Servolenkung ist, und daher soll jetzt hier nachstehend kurz der mechanische Abschnitt beschrieben werden.

Nehmen wir Bezug auf Fig. 1; eine Eingangswelle 11 nimmt eine Lenkkraft von einem (nicht dargestellten) Lenkrad her auf und ist in einem Gehäuse 12 drehbar gelagert. Diese Eingangswelle ist an ihrem unteren Ende drehbar mit einem Ritzel 13 und in ihrem hohlen Innenraum mit einem Torsionsstab 14 versehen, von dem nur ein oberes Ende mit der Eingangswelle 11 gekop­ pelt ist. Das Ritzel 13 steht im verzahnten Eingriff mit einem unteren Ende des Torsionsstabs 14, und das Ritzel 13 greift in eine Zahnstange 15 ein, wobei die Lenkkraft der Eingangswelle 11 über den Torsionsstab 14 auf das Ritzel 13 und dann auf die Zahnstange 15 übertragen wird, so daß die Zahnstange 15 zum Lenken der Fahrzeugräder in axialer Richtung bewegt wird.

Ein Drehschieber 16 im Gehäuse 12 öffnet und schließt sich gemäß einer Phasendifferenz in peripherer Richtung zwischen der Eingangswelle 11 und dem Ritzel 13, und ist mit einer Hydraulikölzufuhrleitung 18 von einer Ölpumpe 17 und einer Hydraulikölabfuhrleitung 20 zu einem Ölreservoir 19 verbun­ den. Andererseits enthält ein Servolenkungs-Hydraulikzylinder 21 einen in einem Zylinder 22 gelagerten Kolben 23, der in axialer Richtung beweglich ist, und eine Kolbenstange 24 des Zylinders 23 ist in der Mitte an der Zahnstange 15 montiert. Der Kolben 23 unterteilt den Zylinder 22 in eine rechte und eine linke Ölkammer 25 bzw. 26.

Wenn also auf die Eingangswelle 11 eine Lenkkraft aufgebracht wird, überträgt der Torsionsstab 14 diese Lenkkraft auf das Ritzel 13, wobei er sich im gewissen Maße verdreht. Demzu­ folge weist das Ritzel 13 gegenüber der Eingangswelle 11 eine gewisse Phasenverschiebung in Lenkrichtung auf, und der Dreh­ schieber 16 wird gemäß dieser Phasenverschiebung angetrieben. Der Drehschieber 16 öffnet und schließt sich so, daß Hydrau­ liköl von der Ölpumpe 17 zu den einzelnen Ölkammern 25 und 26 des Hydraulikzylinders 22 gefördert wird und der Zahnstange 15 eine Lenkkraftunterstützungskraft gibt, um so eine erfor­ derliche Lenkkraftunterstützungskraft in Lenkrichtung vorzu­ sehen.

An der Außenperipherie eines unteren Teils der Eingangswelle 11 sind Reaktionskraftkolben 27 zum Ausüben einer Lenkreak­ tionskraft beim Lenken angeordnet, um die Lenkkraft (d. h. die Lenkreaktion) zu verstärken. Die Reaktionskraftkolben 27 spannen die Eingangswelle 11, gesteuert von einem Hydraulik­ drucksteuerventil 28, ein. D.h., die vorliegende Ausführungs­ form weist vier Einheiten der Reaktionskraftkolben 27 gleich­ mäßig beabstandet im Gehäuse 12 auf, so daß sie die Außen­ peripherie der Eingangswelle 11 umgeben, und an der Seite ihrer äußeren Enden sind Kammern 29 ausgebildet. Andererseits ist das Hydraulikdrucksteuerventil 28 im Gehäuse 12 seitlich entlang und parallel zur Eingangswelle 11 angeordnet. Im Hydraulikdrucksteuerventil 28 ist ein vertikal beweglicher Kolben 31 vorgesehen, der durch eine Feder 32 in einem oberen Teil nach unten vorgespannt ist. Ein Topfmagnet 33 ist an einer äußeren Peripherie des unteren Teils des Kolbens 31 vorgesehen, so daß der Topfmagnet 33, wenn er unter Strom gesetzt wird, eine nach oben wirkende axiale Kraft auf den Kolben 31 ausübt.

Der Kolben 31 weist ein Paar Öldurchgänge 34 und 35, die mit der Hydrauliköl-Abfuhrleitung 20 des Ölreservoirs 19 verbun­ den sind, einen ringförmigen Öldurchlaß 36 zur Verbindung mit der Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 der Ölpumpe 17, einen ring­ förmigen Öldurchlaß 38 zur Verbindung mit der Kammer 29 des Reaktionskraftkolbens 27 als Hydraulikzufuhr/abfuhrleitung 37, und einen Öldurchlaß 39 zur Verbindung der ringförmigen Öldurchlässe 36 und 38 miteinander auf. Also wird im Regel­ fall, wenn der Topfmagnet 33 nicht unter Strom steht, der Kolben 31 an seinem unteren Totpunkt stehen, und die Hydrau­ liköl-Zufuhrleitung 18 und der ringförmige Öldurchlaß 36 stehen miteinander in Verbindung. Daraus ergibt sich, daß Hydrauliköl aus der Ölpumpe 17 durch die Hydrauliköl-Zufuhr­ leitung 18 in das Hydraulikdrucksteuerventil 28, und aus dem ringförmigen Öldurchlaß 36 durch den Öldurchlaß 39 und den ringförmigen Öldurchlaß 38 in die Kammer 29 des Reaktions­ kraftkolbens 27 gefördert wird. Andererseits, wenn der Topf­ magnet 33 unter Stroh steht, steht der Kolben 31 an seinem oberen Totpunkt und die Hydrauliköl-Zufuhrleitung 18 und der ringförmige Öldurchlaß 36 sind nicht miteinander in Verbin­ dung. Daher wird auch kein Öl in das Hydraulikdrucksteuer­ ventil 28 gefördert.

Das Hydraulikdrucksteuerventil 28 wird von einer Steuerein­ heit (Control Unit - CU) 51 gesteuert. D.h., die Steuerein­ heit 51 ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 41, einem Lenkeinschlagwinkelsensor 52, einem Motordrehzahlsensor 42 und dergl. verbunden. Die Steuereinheit 51 weist eine Querbeschleunigungs-Berechnungseinheit 53, eine Lenkeinschlagwinkelhaltegrad-Berechnungseinheit 54 und eine Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 zum Einregeln des Soll-Lenk­ kraftunterstützungsanteils als Fuzzylogik-Berechnung auf. In der Steuereinheit 51 berechnet die Querbeschleunigungs- Berechnungseinheit 53 die Querbeschleunigung G_Y, der das Fahrzeug unterliegt, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 41 eingegeben wird, und dem Lenkeinschlagwinkel ha, der vom Lenkeinschlagwinkelsensor 52 eingegeben wird. Ferner multipliziert die Querbeschleu­ nigungs-Berechnungseinheit 53 die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der berechneten Querbeschleunigung G_Y, um das Produkt V·G_Y zu erhalten, das an die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 ausgegeben wird.

In der Steuereinheit 51 berechnet die Lenkeinschlagwinkel­ grad-Berechnungseinheit 54 die Lenkeinschlagwinkelge­ schwindigkeit ha′ gemäß dem Lenkeinschlagwinkel ha, der vom Lenkeinschlagwinkelsensor 52 eingegeben wird, und einen Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H in einer vorgegebenen Zeit, bestimmt einen Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S aus der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′, den Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H, und die Querbeschleu­ nigung G_Y, die von der Querbeschleunigungs-Berechnungseinheit 53 eingegeben wird, und gibt den Lenkeinschlagwinkelhalte­ koeffizient K_S an die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55. Die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 führt eine Fuzzylogik-Be­ rechnung aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Fahrzeug­ geschwindigkeitssensor 41 eingegeben wird, dem Produkt V·G_Y, das von der Querbeschleunigungs-Berechnungseinheit 53 einge­ geben wird, und dem Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S, der von der Lenkeinschlagwinkelgrad-Berechnungseinheit 54 eingegeben wird, durch und gibt das Berechnungsergebnis an das Hydraulikdruck-Steuerventil 28, so daß der an den Topfma­ gneten 33 anzulegende Strom zur Steuerung des Topfmagneten 33 eingestellt wird.

In der Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 ist, wie in Fig. 2 gezeigt wird, eine mitgliedschaftliche Funktion zum Festlegen einer Anpassung (Grad) des Fahrzustands aus der Fahrzeug­ geschwindigkeit V enthalten. Ferner, wie in Fig. 3 gezeigt wird, .ist eine mitgliedschaftliche Funktion zum Festlegen einer Anpassung des berechneten Werts V·G_Y als Produkt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Querbeschleunigung G_Y enthalten. Schließlich, wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist eine mitgliedschaftliche Funktion zum Festlegen einer Anpassung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S enthalten. In der Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 werden diese drei mit­ gliedschaftlichen Funktionen angewandt, um eine Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit V, eine Anpassung des berechneten Werts V·G_Y, und eine Anpassung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S des Fahrzustands des Fahrzeugs zu erhalten. Aus diesen Anpassungen wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein Steuerbetrag, d.i. ein Lenkkraftunterstützungsanteil unter Benutzung des Verfahrens des elastischen Mittelpunkts aus dem Graphen, der einen tra­ pezförmigen Satz enthält, zwecks Regelung der Stromstärke, die an den Topfmagneten 33 angelegt werden soll, bestimmt.

In der vorliegenden Ausführungsform sind als Fahrzustand drei Modi festgelegt, d.i. ein Niedriggeschwindigkeits-Modus für eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von 0 bis 75 km/h, ein Mittel­ geschwindigkeits-Modus für 30-120 km/h, und ein Hochge­ schwindigkeits-Modus für mehr als 75 km/h. Ferner wird eine Anpassung für jeden dieser Modi als Reaktion auf die Fahr­ zeuggeschwindigkeit V festgelegt. Andererseits wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die Bewertung des Lenkkraftunter­ stützungsanteils in drei Stufen unterteilt, S (small - klein), M (mittel) und B (big - groß), so daß der Lenkkraft­ unterstützungsanteil in der Bewertung S auf 100%, und in der Bewertung B auf 0% festgelegt wird.

Dann werden die Lenkmodi und die Lenkkraftunterstützungsmodi so gemacht, daß sie einander entsprechen, so daß der Niedrig­ geschwindigkeits-Fahrmodus der Bewertung S des Unterstüt­ zungsanteils, der Mittelgeschwindigkeits-Fahrmodus der Bewer­ tung M, und der Hochgeschwindigkeits-Fahrmodus der Bewertung B entsprechen. Das heißt, es wird eine Regel angewandt, so daß, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, der Lenk­ kraftunterstützungsanteil abnimmt, um die Lenkung schwergän­ giger zu machen.

Ferner wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die mitglied­ schaftliche Funktion hinsichtlich des Produkts V·G_Y der Fahr­ zeuggeschwindigkeit V und der Querbeschleunigung G_Y so einge­ stellt, daß die Anpassung als Reaktion auf eine Steigerung des berechneten Werts V·G_Y linear zunimmt bis in einen Be­ reich, in dem der berechnete Wert V·G_Y 0 bis 100 Gkm/h er­ reicht, und die Anpassung unabhängig vom berechneten Wert V·G_Y in einem Bereich festgelegt ist, wo der berechnete Wert V·G_Y mehr als 100 Gkm/h beträgt. Die mitgliedschaftliche Funktion betreffend den berechneten Wert V·G_Y wird so ge­ macht, daß sie der Bewertung B des Lenkkraftunterstützungs­ anteils gemäß der Anpassung entspricht. D.h. wenn der berech­ nete Wert V·G_Y zunimmt, nimmt der Lenkkraftunterstützungs­ anteil ab, um die Lenkung schwergängiger zu machen.

Die mitgliedschaftliche Funktion betreffend den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S wird so eingestellt, daß die Anpassung als Reaktion auf die Zunahme des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S zunimmt bis in einen Bereich, in dem der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S 0 bis 200 beträgt. Die mitgliedschaftliche Funktion betreffend den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S wird so gemacht, daß sie der Bewertung S des Lenkkraftunterstützungsanteils gemäß der Anpassung entspricht. D.h. wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient zunimmt, nimmt der Lenkkraftunterstützungsanteil zu, um das Lenken leichter zu machen.

Die Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S durch die Lenkeinschlagwinkelgrad-Berechnungseinheit 54 wird beschrieben unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme in Fig. 6 und Fig. 7. Wie in Fig. 6 gezeigt wird, wird in Schritt C1 der Lenkeinschlagwinkel ha vom Lenkeinschlagwinkelsensor 52 gelesen, und in Schritt C2 wird die Lenkeinschlagwinkel­ geschwindigkeit ha′ bestimmt durch Berechnung aus dem Lenkeinschlagwinkel ha. In Schritt C3 wird die Querbe­ schleunigung von der Querbeschleunigungs-Berechnungseinheit 53 gelesen und in Schritt C4 wird der Lenkeinschlagwinkel- Änderungsbetrag H in den vergangenen 2 Sekunden bestimmt unter Benutzung der später noch beschriebenen Methode.

In Schritt C5 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ nicht über 30 Grad/s, und der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H nicht über 10 Grad beträgt. Das heißt, dieser Schritt wird durchgeführt, um den Lenkeinschlagwinkelhaltezustand des Fahrers zu bestimmen, und wenn der Fahrer im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S in den Schritten 6 bis 8 hochgezählt. Daher, wenn die Lenkeinschlag­ winkelgeschwindigkeit ha′ und der Lenkeinschlagwinkel-Ände­ rungsbetrag H in Schritt C5 innerhalb eines vorgegebenen Lenkeinschlagwinkelhaltebereichs liegen, dann wird festge­ legt, daß der Fahrer nicht so viel lenkt, d. h. im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, und die Verarbeitung geht auf Schritt C6 über. Wenn andererseits die Lenkwinkelgeschwindigkeit ha′ oder der Lenkeinschlagwinkel- Änderungsbetrag H nicht innerhalb dieses Bereichs liegen, wird festgestellt, daß der Fahrer lenkt und nicht im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, und die Verarbeitung geht auf Schritt C9 über.

Wenn in Schritt C5 aus der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H bestimmt wird, daß der Fahrer im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, wird in Schritt C6 der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S um 1 hochgezählt. In Schritt C7 wird eine Bestimmung gemacht, ob der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient größer als 200 ist. Wenn er größer als 200 ist, wird in Schritt C8 der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient auf 200 gesetzt, und die Verarbeitung geht auf Schritt C9 über. Wenn er nicht größer als 200 ist, bleibt der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S unverändert, und die Verarbeitung geht auf Schritt C9 über.

In Schritt C9 wird eine Bestimmung gemacht, ob die Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit ha′ nicht über 20 Grad/s, und die Querbeschleunigung G_Y nicht über 0,1 G liegt. D.h., dieser Schritt soll den Lenkzustand des Fahrers feststellen, und wenn der Fahrer im Lenkzustand ist, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S in den Schritten 10 bis 12 heruntergezählt. Somit, wenn in Schritt C9 die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und die Querbeschleunigung G_Y innerhalb eines bestimmten Lenkeinschlagwinkelbereichs liegen, wird festgestellt, daß der Fahrer im Lenkzustand ist, und die Verarbeitung geht auf Schritt C10 über. Andererseits, wenn die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ oder die Querbeschleunigung G_Y nicht innerhalb dieses Bereichs liegen, wird festgestellt, daß der Fahrer im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist.

Da in Schritt C10 aus der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und der Querbeschleunigung G_Y festgestellt wird, daß der Fahrer im Lenkzustand ist, wird entschieden, ob der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S über 5 liegt. Wenn er größer als 5 ist, geht die Verarbeitung auf Schritt C11 über, wo der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S um 5 herunter­ gezählt wird. Wenn andererseits der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient nicht größer als 5 ist, geht die Verarbeitung auf Schritt C12 über, wo der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S auf 0 gesetzt wird.

Wie oben beschrieben, wird der Einschlagwinkel-Haltezustand als Reaktion auf die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und den Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H festgelegt, um den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S zu vergrößern. Ferner wird der Lenkzustand als Reaktion auf die Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und die Querbeschleunigung G_Y bestimmt, um den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S zu reduzieren. Die Anpassung der mitgliedschaftlichen Funktion wird bestimmt aus dem sich ergebenden Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S, und der Unterstützungsanteil wird gemäß dieser Anpassung bestimmt.

Im oben beschriebenen Berechnungsflußdiagramm für den Lenkeinschlagwinkel-Koeffizienten K_S wird der Lenkeinschlag­ winkel-Änderungsbetrag H nach der nachstehenden Methode be­ rechnet: Die Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoef­ fizienten wird bei jedem Interruptsignal durchgeführt, z. B. alle 50 ms, und der Lenkeinschlagwinkel wird alle 50 ms vom Lenkeinschlagwinkelsensor 52 gelesen. Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt wird, in Schritt D1 der Absolutwert b des Unter­ schieds zwischen dem jetzigen Lenkeinschlagwinkel ha_(t) und dem vorhergehenden Lenkeinschlagwinkel ha_(t-1) berechnet. In Schritt D2 wird der Absolutwert b des berechneten Lenk­ einschlagwinkels integriert und ergibt B_(n), und der Durch­ gangszeitgeber fängt in Schritt D3 zu zählen an. In Schritt D4 wird entschieden, ob mehr als 0,5 s verstrichen sind oder nicht. Wenn so, wird in Schritt D5 der Zählwert des Durchgangszeitgebers auf 0 rückgestellt.

In Schritt D6 wird n um 1 hochgezählt. In Schritt D7 wird entschieden, ob n schon über 3 gezählt hat oder nicht, wenn n nicht über 3 steht, gebt die Verarbeitung auf Schritt D9 über. Wenn aber n über 3 steht, wird in Schritt D8 n auf 0 gestellt. In Schritt D9 werden vier integrierte Werte der Absolutwerte der Unterschiede zwischen den Lenkeinschlag­ winkeln, B(₀), B(₁), B(₂) und B(₃) summiert und ergeben der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H in 2 Sekunden.

Aus der Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Anpas­ sung des Produkts V·G_Y, und der so erhaltenen Anpassung des Lenkeinschlag-Haltekoeffizienten K_S läßt sich der Soll-Lenk­ kraftunterstützungsbetrag mit Hilfe des Verfahrens des ela­ stischen Mittelpunkts unter Verwendung des in Fig. 5 gezeig­ ten Graphen erhalten.

Dann soll jetzt in der vorliegenden Ausführungsform der elek­ tronisch gesteuerten Servolenkvorrichtung der obigen Be­ schreibung das Regelverfahren durch die Regeleinheit 51 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in Fig. 8 beschrieben werden.

Nehmen wir also Bezug auf Fig. 8; in Schritt S1 erfaßt zu­ nächst der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 41 die Fahrge­ schwindigkeit V des Fahrzeugs, gibt ein Fahrzeuggeschwindig­ keitssignal an die CU 51 (die Querbeschleunigungs-Berech­ nungseinheit 53 und die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55), und die Verarbeitung geht auf Schritt S2 über. In Schritt S2 erfaßt der Lenkeinschlagwinkelsensor 52 den Lenkeinschlag­ winkel ha des Fahrzeugs, das Sensorsignal des Lenkeinschlag­ winkels wird an die CU 51 (die Querbeschleunigungs-Berech­ nungseinheit 53, und die Lenkeinschlagwinkelhaltegradberech­ nungseinheit 54) gegeben, und die Verarbeitung geht auf Schritt S3 über. In Schritt S3 wandelt die CU 51 die Ana­ logsignale der Sensoren für die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Lenkeinschlagwinkel ha in Digitalsignale um, und die Querbeschleunigungs-Berechnungseinheit 53 berechnet die im Fahrzeug auftretende Querbeschleunigung G_Y aus der Fahrzeug­ geschwindigkeit V und dem Lenkeinschlagwinkel ha. Ferner wird im Schritt S4 die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der Querbe­ schleunigung G_Y multipliziert, um das Produkt V·G_Y zu bestim­ men.

In Schritt S5 werden die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H aus dem Lenkeinschlagwinkel ha berechnet, und die Verarbeitung geht auf Schritt S6 über. In Schritt S6 wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S aus der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′, dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H, und der Querbeschleunigung G_Y erhalten.

In Schritt S7 bestimmt die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 die Anpassung gemäß dem Fahrzustand der Fahrzeuggeschwindig­ keit V aus dem Gemeinschaftsfunktionsgraphen gemäß Fig. 2, die Anpassung hinsichtlich des Fahrzustands des Produkts V·G_Y aus dem Gemeinschaftsfunktionsgraphen gemäß Fig. 3, und die Anpassung gemäß dem Fahrzustand des Einschlagwinkel-Halte­ koeffizienten K_S aus dem Gemeinschaftsfunktionsgraphen gemäß Fig. 3. In Schritt S8 wird aus diesen Anpassungen der Soll- Lenkkraftunterstützungsanteil mit Hilfe des Berechnungs­ graphen gemäß Fig. 5 nach der Methode des elastischen Mittel­ punkts bestimmt. In Schritt S9 wird dann der Soll-Lenkkraft­ unterstützungsanteil in den betreffenden Strom umgewandelt, der in den Topfmagneten 33 des Hydraulikdrucksteuerventils 28 eingespeist wird, und in Schritt S10 wird dieser Strom zum Steuern des Lenkkraftunterstützungsanteils an einen Treiber­ kreis ausgegeben, d.i. an den Topfmagneten 33 des Hydraulik­ drucksteuerventils 28.

Jetzt soll die Fuzzylogik-Steuerung anhand eines praktischen Fahrzustands des Fahrzeugs beschrieben werden unter Bezug­ nahme auf die Berechnung zum Festlegen des Lenkkraftunter­ stützungsanteils mit Hilfe des Verfahrens des elastischen Mittelpunkts gemäß Fig. 9. Nehmen wir z. B. einen Zustand an, in dem das Fahrzeug mit der Geschwindigkeit V = 60 km/h fast ohne zu lenken fährt. Dieser Zustand entspricht dem, in dem das Fahrzeug mit′ Halten des Lenkeinschlagwinkels im Mittelge­ schwindigkeitsmodus eine gemäßigte, langgestreckte Kurve mit großem Radius auf einer Autobahn oder einer Straße mit Über­ höhung entlangfährt. In diesem Fall ist die Querbeschleuni­ gung G_Y, solange das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit V = 60 km/h fährt, gleich 0,2 G, und der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S = 200.

Wie also in Fig. 9 gezeigt wird, ist, wenn die Fahrzeugge­ schwindigkeit V = 60 km/h beträgt, die Anpassung im Mittel­ geschwindigkeits-Modus 0,67, und die Anpassung im Niedrig­ geschwindigkeits-Modus beträgt 0,3,3, die Bewertung des Lenk­ kraftunterstützungs-Steueranteils entsprechend dem Mittelge­ schwindigkeitslauf ist M und die Bewertung des Lenkkraft­ unterstützungs-Steueranteils entsprechend dem Niedrig­ geschwindigkeitslauf ist S. Weiter, da die Querbeschleunigung G_Y zu diesem Zeitpunkt 0,2 G ist, ist das Produkt aus Fahr­ zeuggeschwindigkeit V (60 km/h) und Querbeschleunigung G_Y (0,2 G) = 12 Gkm/h, und die Anpassung ist 0,12. Ferner ist der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S zu diesem Zeit­ punkt 200 und die Anpassung ist 1.

Die Position des elastischen Mittelpunkts des Gesamtbereichs entsprechend der Anpassung wird aus den einzelnen Anpassungen der auf diese Weise erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeit V, dem Produkt V · G_Y, und dem Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S berechnet, um den Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil zu bestimmen. D.h., im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V = 60 km/h die Bewertung des Lenkkraftunterstützungssteuerbetrags für die Fahrzeugge­ schwindigkeit V gleich M und seine Anpassung ist 0,67, und in der Bewertung S ist die Anpassung 0,33, die Bewertung des Lenkkraftunterstützungssteuerbetrags für das Produkt V·G_Y ist B und seine Anpassung ist 0,12, und die Bewertung des Lenk­ kraftunterstützungssteuerbetrags für den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S ist S und seine Anpassung ist 1. Somit ist der Lenkkraftunterstützungsbetrag etwa 92%.

Wie oben beschrieben, wenn das Fahrzeug im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 60 km/h fährt, ist jetzt, weil die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch, aber die Querbeschleunigung G_Y niedrig ist, und der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S zunimmt, der Lenk­ kraftunterstützungsanteil für die Servolenkung 92% hoch. Das bedeutet, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, nimmt im allgemeinen der Lenkkraftunterstützungsanteil der Servolenkung ab, da jetzt die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist, um das Lenken schwergängiger zu machen. Wenn aber der Fahrer das Lenkrad in einem kleinen Lenkeinschlagwinkel hält ohne das Lenkrad zu drehen, muß der Fahrer eine große Lenk­ kraft (Lenkhaltekraft) aufbringen, was für den Fahrer an­ strengend werden kann. Somit ist in der vorliegenden Aus­ führungsform der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S gemäß der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H des Lenkmechanismus und der Querbeschleunigung G_Y als Gemeinschaftsfunktion angelegt, so daß, wenn das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient zunimmt und abnimmt, um den Lenkkraftunterstützungsanteil der Servolenkung zu erhöhen, um das Lenken leichter zu machen als üblich.

Wie nun oben beschrieben, wird, da bei der elektronisch ge­ steuerten Servolenkung der vorliegenden Ausführungsform zu­ sätzlich zur Zunahme und Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit V auch der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S gemäß der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′, der Lenkeinschlag­ winkel-Änderungsbetrag H, und die Querbeschleunigung G_Y als Gemeinschaftsfunktion angewandt werden, der Lenkkraftunter­ stützungsanteil laut einer Fuzzylogik-Regel gemäß dieser Gemeinschaftsfunktion gesteuert, und daher nimmt der Lenk­ kraftunterstützungsbetrag ab, wenn die Fahrzeuggeschwindig­ keit zunimmt und das Lenken wird schwergängiger, um das Lenkrad zu stabilisieren. Andererseits nimmt im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand des Fahrzeugs bei Hochgeschwindigkeitsfahrt der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S zu, um den Anstieg des Lenkkraftunterstützungsbetrags zu beschleunigen, und erleichtert somit die Bedienung des Lenkrad um diesen Betrag. Deshalb muß also der Fahrer im Hochgeschwindigkeit- Lenkeinschlagwinkelhaltezustand keine große Lenkkraft (Lenkhaltekraft) aufbringen, was ihm eine leichte Bedienung des Lenkrads ermöglicht.

Auch wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit Überhöhung mit einem Lenkeinschlagwinkel von 1 bis 3 Grad fährt, wird im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand des Fahrzeugs durch den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S ein optimaler Lenk­ kraftunterstützungsanteil bestimmt, und der Fahrer kann sein Lenkrad mit einer kleinen Lenkeinschlagwinkelhaltekraft leicht bedienen.

Weil bei der elektronisch gesteuerten Servolenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform das Produkt V·G_Y aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Querbeschleunigung G_Y als Gemeinschaftsfunktion angewandt wird, und der Lenkkraftunter­ stützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel unter Verwendung dieser Gemeinschaftsfunktionen gesteuert wird, nimmt dann, wenn das Fahrzeug in eine Kurve fährt, durch die Steigerung der Querbeschleunigung G_Y (Lenkeinschlagwinkel) die Abnahme des Lenkkraftunterstützungsanteils schneller zu, und das Lenkrad wird entsprechend schwergängiger. Auch bei unter­ schiedlichen Geschwindigkeitszuständen kann der Fahrer lenken während er das Einfahren in die Kurve im Lenkrad fühlt. Auch ist ein Lenklinearitätsbereich in der Gemeinschaftsfunktion betreffend die Querbeschleunigung G_Y vorgesehen, in dem sich die Anpassung linear bezüglich der Querbeschleunigung G_Y ver­ ändert und somit die Lenklinearität sichert.

Ferner, da bei der elektronisch gesteuerten Servolenkvor­ richtung der vorliegenden Ausführungsform das Produkt V·G_Y aus Fahrzeuggeschwindigkeit y und Querbeschleunigung G_Y als Gemeinschaftsfunktion zum Steuern des Lenkkraftunter­ stützungsanteils angewandt wird, wird bei Hochgeschwindig­ keitsfahrt des Fahrzeugs, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V hinreichen hoch ist, auch wenn der Lenkeinschlagwinkel ab­ nimmt um die Querbeschleunigung G_Y zu verringern, das Produkt V·G_Y nicht wesentlich verringert, der Soll-Lenkkraftunter­ stützungsanteil erhöht sich nicht wesentlich, und das Lenken wird nicht so sehr viel erleichtert. Somit wird das Lenk­ gefühl bei Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs hinrei­ chend beibehalten, mit verbesserter Stabilität der Lenkrad­ bedienung.

Bei der elektronisch gesteuerten Servolenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird der Lenkkraftunter­ stützungsanteil gemäß drei Fuzzylogik-Regeln gesteuert, wobei der Lenkkraftunterstützungsanteil abnimmt, um das Lenken schwergängiger zu machen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, der Lenkkraftunterstützungsanteil nimmt ab, um das Lenken schwergängiger zu machen, wenn das Produkt V·G_Y zu­ nimmt, und der Lenkkraftunterstützungsanteil nimmt zu, um das Lenken leichter zu machen, wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S zunimmt, wodurch eine Feinsteuerung mit einer reduzierten Anzahl Fuzzylogik-Regeln ermöglicht wird.

Jetzt wird die elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei Anwendung auf das Fahrzeug für die Lenkeinschlagwinkelhaltekraft gegenüber dem Lenkeinschlagwinkel beim Lenkeinschlagwinkelhalten in Hochge­ schwindigkeitsfahrt experimentell bewertet. Das heißt, die Lenkeinschlagwinkelhaltekraft aufgetragen gegen den Lenkeinschlagwinkel beim Lenkeinschlagwinkelhalten bei Hoch­ geschwindigkeitsfahrt wird im Graphen in Fig. 10 gezeigt. In Fig. 10 zeigt der schraffierte Bereich die Lenkeinschlagwinkelhaltekraft der elektronisch gesteuerten Servolenkvorrichtung (EPS) der vorliegenden Ausführungsform, und der weiße Bereich zeigt die Lenkeinschlagwinkelhaltekraft einer herkömmlichen elektronischen Servolenkvorrichtung (EPS). Wie in Fig. 10 gezeigt wird, kann in der EPS der vorliegenden Ausführungsform die Lenkeinschlagwinkelhaltekraft beim Hochgeschwindigkeitsfahren im Vergleich zur herkömmlichen EPS beträchtlich erleichtert werden.

Jetzt soll eine zweite Ausführungsform der elektronisch ge­ steuerten Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung beschrieben werden. Die elektronisch gesteuerte Servo­ lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der ersten Ausführungsform in Struktur und Funktionen ähn­ lich, abgesehen von unterschiedlichen Berechnungsmethoden des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten. Daher werden detail­ lierte Beschreibungen ähnlicher Teile übersprungen.

Die Berechnungsmethode des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizi­ enten K_S durch die Lenkeinschlagwinkelgrad-Berechnungseinheit 54 wird beschrieben unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme in Fig. 11 und Fig. 12. Wie in Fig. 11 gezeigt wird, wird in Schritt F1 der Lenkeinschlagwinkel ha vom Lenkeinschlag­ winkelsensor 52 gelesen, und in Schritt F2 wird die Lenk­ einschlagwinkelgeschwindigkeit ha aus dem Lenkeinschlag­ winkel ha berechnet. In Schritt F3 wird der Lenkeinschlag­ winkel-Änderungsbetrag H in den vergangenen 2 Sekunden bestimmt unter Benutzung der später noch beschriebenen Methode.

In Schritt F4 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ nicht über 30 Grad/s, und der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H nicht über 10 Grad beträgt. Das heißt, dieser Schritt wird durchgeführt, um den Lenkeinschlagwinkelhaltezustand des Fahrers zu bestimmen, und wenn der Fahrer im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S in den nachfolgenden Schritten F6 bis F8 hochgezählt. Wenn daher in Schritt F4 die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H innerhalb eines vorge­ gebenen Lenkeinschlagwinkelhaltebereichs liegen, dann wird festgelegt, daß der Fahrer nicht so viel lenkt, d. h. im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, und die Verarbeitung geht auf Schritt F5 über. Wenn andererseits die Lenkwinkel­ geschwindigkeit ha′ oder der Lenkeinschlagwinkel-Änderungs­ betrag H nicht innerhalb dieses Bereichs liegen, wird festge­ stellt, daß der Fahrer lenkt und nicht im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, und die Verarbeitung geht auf Schritt F8 über.

Wenn in Schritt F4 aus der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H bestimmt wird, daß der Fahrer im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S um 1 hoch­ gezählt. In Schritt F6 wird dann eine Bestimmung gemacht, ob der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S größer als 200 ist. Wenn er größer als 200 ist, wird in Schritt F7 der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S auf 200 gesetzt, und die Verarbeitung geht auf Schritt F8 über. Wenn er nicht größer als 200 ist, bleibt der Lenkeinschlagwinkelhaltekoef­ fizient K_S unverändert, und die Verarbeitung geht auf Schritt F8 über.

In Schritt F8 wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S gesetzt, wenn der Fahrer im Lenkzustand ist und, wenn der Fahrer im Lenkzustand ist, wird in den nachfolgenden Schrit­ ten F8 bis F10 der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S neu berechnet, um den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S zu ersetzen. Zunächst wird dazu in Schritt F8 ein Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient K₁ berechnet gemäß der folgenden Gleichung:

Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient K₁ = Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient-Standardwert
k/(Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′)²

Der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient-Standardwert k ent­ spricht der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ in Anwen­ dung zum Bestimmen des Lenkeinschlagwinkelhaltezustands des Fahrers, der in der vorliegenden Ausführungsform ein Lenkein­ schlagwinkelhaltekoeffizient-Standardwert k = 216000 ent­ sprechend einer Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ = 30 Grad/s. ist, und zwischen dem Lenkeinschlagwinkelhaltezustand und dem Lenkzustand ist eine tote Zone vorgesehen.

In Schritt F9 wird bestimmt, ob der Lenkeinschlagwinkelhalt­ freigabekoeffizient K₁ kleiner ist als der Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizient K_S oder nicht, und wenn so, dann wird festgelegt, daß der Fahrer im Lenkzustand ist, und die Ver­ arbeitung geht auf Schritt F10 über, wo der Lenkeinschlag­ winkelhaltfreigabekoeffizient K₁ statt des Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizienten K_S eingesetzt wird. Wenn anderer­ seits der Einschlagwinkel-Haltfreigabekoeffizient K₁ nicht kleiner ist als der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S, dann wird entschieden, daß der Fahrer noch immer im Lenk­ einschlagwinkelhaltezustand ist.

Wie oben beschrieben, wird der Lenkeinschlagwinkelhalte­ zustand aus der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H bestimmt, um den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S zu erhöhen, und der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S wird ersetzt durch Einstellen des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S unter Verwendung einer vorgegebenen Gleichung durch die Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit ha′. Dann wird die Anpassung der mitgliedschaftlichen Funktion aus dem so ermittelten Lenk­ einschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S festgelegt, und der Unterstützungssteuerbetrag wird gemäß dieser Anpassung fest­ gelegt. Insbesondere, wenn z. B. das Fahrzeug in einer ge­ mäßigten und langgestreckten Kurve mit großem Durchmesser einer Autobahn fährt, weil ja der Fahrer das Lenkrad in einem Lenkeinschlagwinkel gemäß der Krümmung der Straße hält und die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und der Lenk­ einschlagwinkel-Änderungsbetrag H unter einem vorgegebenen Bereich liegen, wird entschieden, daß der Fahrer im Lenk­ einschlagwinkelhaltezustand ist, und der Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizient K_S wird auf max. 200 hochgezählt. Wenn der Fahrer um einen vorgegebenen kleinen Betrag aus dem Lenk­ einschlagwinkelhaltezustand (Lenkeinschlagwinkelhalte­ koeffizient K_S = 200) herauslenkt, um die Fahrbahn zu wech­ seln, wird, weil die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H den vorge­ gebenen Betrag überschreitet, festgelegt, daß das Lenkrad so gelenkt wird, daß das Hochzählen des Lenkeinschlagwinkel­ haltekoeffizienten K_S gestoppt wird. Der aus der Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit ha′ berechnete Lenkeinschlag­ winkelhaltfreigabekoeffizient K₁ wird zu diesem Zeitpunkt als Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S ersetzt, um den Lenk­ einschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S von 200 herunter­ zuzählen.

Dann wird der im Berechnungsflußdiagramm des Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizienten K_S zu berechnende, oben beschriebene Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H wie folgt berechnet. Die Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S wird in einer vorgegebenen Periode ausgeführt, z. B. bei einem Interruptsignal alle 50 ms, und der Lenkeinschlagwinkel wird vom Lenkeinschlagwinkelsensor 52 alle 200 µs gelesen. Wie in Fig. 12 gezeigt wird, wird dann in Schritt G1 der Unterschied b zwischen dem derzeitigen Lenkeinschlagwinkel ha_(t) und dem (um 50 ms) vorhergehenden Einschlagwinkel ha_(t-1) berechnet. In Schritt G2 wird der Absolutwert b des so berechneten Differenz-Lenkeinschlagwinkels integriert, um b_(n) zu er­ halten, und das Hochzählen des Durchgangszeitgebers beginnt in Schritt G3. In Schritt G4 wird bestimmt, ob die Durch­ gangszeit T über 0,5 s beträgt oder nicht, und wenn ja, wird der Durchgangszeitgeber in Schritt G5 auf 0 rückgestellt.

In Schritt G6 werden die Absolutwerte b(₀), b(₁), b(₂) und b(₃) auf 0,5 s integriert, um den Lenkeinschlagwinkel-Ände­ rungsbetrag H für 2 s festzustellen. Dann wird in Schritt G7 n um 1 inkrementiert, eine Bestimmung wird in Schritt G8 gemacht, ob n bereits größer als 3 ist, und wenn so, wird n in Schritt G9 auf 0 gesetzt.

Aus der oben bestimmten Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Anpassung des Produkts V · G_Y, und der Anpassung des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S kann der Soll-Lenk­ kraftunterstützungsanteil durch die Methode des elastischen Mittelpunkts mit Hilfe des Berechnungsgraphen in Fig. 5 be­ stimmt werden.

Im Berechnungsflußdiagramm des Lenkeinschlagwinkelhaltekoef­ fizienten K_S kann durch die oben beschriebene Lenkeinschlag­ winkelhaltegrad-Berechnungseinheit 64 der Lenkeinschlag­ winkelhaltfreigabekoeffizient K₁ in Schritt F8 unter Verwen­ dung der vorbestimmten Gleichung berechnet werden. Jedoch beschränkt sich die Einstellmethode des Lenkeinschlagwinkel­ haltfreigabekoeffizienten K₁ nicht auf eine vorgegebene Glei­ chung. Z.B. kann eine Funktionsabbildung gemäß Fig. 15 ver­ wendet werden. Die Funktionsabbildung gemäß Fig. 15 stellt einen Graphen des Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffi­ zienten gegen die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit dar, in der der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient für eine Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit von 0 bis 30 Grad/s auf den Wert 200 gesetzt wird, und der Lenkeinschlagwinkelhalt­ freigabekoeffizient nimmt bei 200 Grad/s für eine Lenk­ einschlagwinkelgeschwindigkeit von mindestens 30 Grad/s auf 0 ab. Daher speichert die Lenkeinschlagwinkelhaltegradberech­ nungseinheit 54 der CU 51 vorher die Funktionsabbildung ab, und in Fig. F8 des Berechnungsflußdiagramms des Lenkein­ schlagwinkelhaltekoeffizienten K_S der Fig. 11 wird der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient gegen die Lenk­ einschlagwinkelgeschwindigkeit mit Hilfe der Funktionsab­ bildung bestimmt.

Jetzt soll in der oben beschriebenen elektronisch gesteuerten Servolenkvorrichtung das Regelverfahren durch die Regel­ einheit 51 unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm in Fig. 13 beschrieben werden.

Nehmen wir also Bezug auf Fig. 13; in Schritt T1 erfaßt zu­ nächst der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 41 die Fahrge­ schwindigkeit V des Fahrzeugs,, gibt ein Fahrzeuggeschwindig­ keitssignal an die CU 51 (die Querbeschleunigungs-Berech­ nungseinheit 53 und die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55), und die Verarbeitung geht auf Schritt T2 über. In Schritt T2 erfaßt der Lenkeinschlagwinkelsensor 52 den Lenkeinschlag­ winkel ha des Fahrzeugs, gibt das Sensorsignal des Lenk­ einschlagwinkels an die CU 51 (die Querbeschleunigungs-Be­ rechnungseinheit 53, und die Lenkeinschlagwinkelhaltegrad­ berechnungseinheit 54) und die Verarbeitung geht auf Schritt T3 über. In Schritt T3 wandelt die CU 51 die Analogsignale der Sensoren für die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Lenk­ einschlagwinkel ha in Digitalsignale um, und die Quer­ beschleunigungs-Berechnungseinheit 53 berechnet die im Fahr­ zeug auftretende Querbeschleunigung G_Y aus der Fahrzeug­ geschwindigkeit V und dem Lenkeinschlagwinkel ha. Ferner wird im Schritt T4 die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit der Quer­ beschleunigung G_Y multipliziert, um das Produkt V·G_Y zu be­ stimmen .

In Schritt T5 werden die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha und der Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H aus dem Lenkeinschlagwinkel ha berechnet, und die Verarbeitung geht auf Schritt T6 über. In Schritt T6 wird der Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizient K_S aus der Lenkeinschlagwinkelge­ schwindigkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H erhalten.

In Schritt T7 bestimmt dann die Fuzzylogik-Berechnungseinheit 55 die Anpassung für den Fahrzustand der Fahrzeuggeschwindig­ keit V aus dem Gemeinschaftsfunktionsgraphen gemäß Fig. 2, die Anpassung für den Fahrzustand des Produkts V·G_Y aus dem Gemeinschaftsfunktionsgraphen gemäß Fig. 3, und die Anpassung für den Fahrzustand des Einschlagwinkel-Haltekoeffizienten K_S aus dem Gemeinschaftsfunktionsgraphen gemäß Fig. 4. In Schritt T8 wird aus diesen Anpassungen der Soll-Lenkkraftun­ terstützungsanteil mit Hilfe des Berechnungsgraphen gemäß Fig. 5 nach der Methode des elastischen Mittelpunkts be­ stimmt. In Schritt T9 wird dann der Soll-Lenkkraftunter­ stützungsanteil in den betreffenden Strom umgewandelt, der in den Topfmagneten 33 des Hydraulikdrucksteuerventils 28 einge­ speist wird. Schließlich wird in Schritt T10 dieser Strom zum Steuern des Lenkkraftunterstützungsanteils an einen Treiber­ kreis ausgegeben, d.i. an den Topfmagneten 33 des Hydraulik­ drucksteuerventils 28.

Wenn, wie oben beschrieben, in der vorliegenden Ausführungs­ form das Fahrzeug mit Hochgeschwindigkeit fährt, nimmt im allgemeinen der Lenkkraftunterstützungsanteil der Servo­ lenkung ab, um das Lenken schwergängiger zu machen, weil jetzt die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist. Wenn aber jetzt der Fahrer im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand das Lenkrad in einem kleinen Lenkeinschlagwinkel hält ohne das Lenkrad zu drehen, muß der Fahrer eine große Lenkkraft (Lenkhaltekraft) aufbringen, was für den Fahrer anstrengend werden kann. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform der Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizient K_S gemäß der Lenkeinschlagwinkel­ geschwindigkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungs­ betrag H des Lenkmechanismus als Gemeinschaftsfunktion ange­ legt. In dieser Anordnung, wenn das Fahrzeug mit hoher Ge­ schwindigkeit fährt, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffi­ zient K_S variiert, um den Lenkkraftunterstützungsanteil der Servolenkung zu erhöhen, um das Lenken leichter zu machen als üblich.

Im Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S, wenn ein Lenk­ einschlagwinkelhaltezustand des Fahrzeugs festgestellt wird, wird der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S um 1 auf­ gezählt in Abhängigkeit von der Lenkeinschlagwinkelgeschwin­ digkeit ha′ und dem Lenkeinschlagwinkel-Änderungsbetrag H des Lenkmechanismus, wobei der Lenkkraftunterstützungsanteil der Servolenkung schrittweise erhöht wird, um das Lenken leichter als üblich zu machen ohne ein unübliches Gefühl zu ver­ mitteln. Wenn andererseits der Fahrer um einen vorgegeben Bereich lenkt, um z. B. auf einer Autobahn die Fahrbahn zu wechseln und den Lenkeinschlagwinkelhaltezustand freigibt, weil jetzt der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient K₁ als Reaktion auf die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ des Lenkmechanismus um eine vorgegebene Berechnungsgleichung eingestellt wird, um den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S zu ersetzen, kann der Lenkkraftunterstützungsanteil der Servolenkung momentan verringert werden, um die Lenkkraft momentan leichter zu machen als üblich.

Wie nun oben beschrieben, wird, da bei der elektronisch ge­ steuerten Servolenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungs­ form zusätzlich zu Veränderungen in der Fahrzeuggeschwindig­ keit V auch der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S gemäß der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit ha′ und der Lenkein­ schlagwinkel-Änderungsbetrag H als Gemeinschaftsfunktion angewandt werden, der Lenkkraftunterstützungsanteil laut einer Fuzzylogik-Regel gemäß diesen Gemeinschaftsfunktionen gesteuert, und daher nimmt der Unterstützungsbetrag ab, wenn das Fahrzeug aus der niedrigen Geschwindigkeit in die hohe Geschwindigkeit wechselt und das Lenken wird schwergängiger, um das Lenkrad zu stabilisieren. Wenn das Fahrzeug im Lenk­ einschlagwinkelhaltezustand mit Hochgeschwindigkeit fährt, nimmt, da der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S hoch ist, der steigende Lenkkraftunterstützungsanteil ab, um das Lenken um diesen Betrag zu erleichtern. Deshalb muß also der Fahrer im Hochgeschwindigkeits-Lenkeinschlagwinkelhalte­ zustand keine große Lenkkraft (Lenkhaltekraft) aufbringen und kann das Lenkrad leicht bedienen.

Auch wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit Überhöhung mit einem Lenkeinschlagwinkel ha von 1 bis 3 Grad fährt, muß gemäß dem Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten K_S ein für den Lenkhaltezustand des Fahrzeugs optimaler Lenkkraftunter­ stützungsanteil bestimmt werden, um das Lenken leichter zu machen, und der Fahrer kann das Lenkrad mit einer kleinen Lenkeinschlagwinkelhaltekraft leicht bedienen. Wenn dann der Fahrer um einen vorgegeben Betrag lenkt, um die Fahrbahn zu wechseln wenn das Fahrzeug im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand auf einer Autobahn fährt, wird der Lenkeinschlagwinkelhalt­ freigabekoeffizient K₁ von der Lenkeinschlagwinkelgeschwin­ digkeit ha′ gemäß einer vorgegebene Berechnungsgleichung eingestellt, um den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient K_S zu ersetzen. So wird der Lenkkraftunterstützungsanteil momentan verringert, um die Lenkkraft als Reaktion auf das Lenkmanöver des Fahrers momentan schwergängiger zu machen. Dadurch kann der Fahrer durch ein stabiles Lenkmanöver die Fahrbahn wechseln.

Wenn die elektronisch gesteuerte Servolenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform in ein Fahrzeug eingebaut ist, wird das Schaubild Lenkkraft gegen Lenkeinschlagwinkel durch den Unterschied der Lenkgeschwindigkeit beim Wechseln der Fahrbahn so, wie es in den Graphen der Fig. 14 dargestellt ist. In Fig. 14 zeigt die voll durchgezogenen Linie und die strichpunktierte Linie die Lenkkraft der elektronisch gesteu­ erten Servolenkvorrichtung (EPS) der vorliegenden Aus­ führungsform, wobei die voll durchgezogene Linie einen Fall darstellt, in dem die Lenkgeschwindigkeit hoch ist, und die strichpunktierte Linie einen Fall darstellt, in dem die Lenk­ geschwindigkeit niedrig ist, und die gestrichelte Linie stellt den Fall der Lenkkraft der herkömmlichen EPS dar. Wie in Fig. 14 gezeigt wird, ist bei der EPS der vorliegenden Ausführungsform beim Wechseln der Fahrbahn bei Hochgeschwin­ digkeit, wenn die Lenkgeschwindigkeit hoch ist, die Lenkkraft größer als in den Fällen, in denen die Lenkgeschwindigkeit gering ist, und somit wird die Fahrstabilität gewährleistet. Andererseits ist bei der herkömmlichen EPS die Lenkkraft konstant, ungeachtet der Lenkgeschwindigkeit, sie fühlt sich als schwer an, wenn langsam gelenkt wird, und als zu leicht, wenn schnell gelenkt wird.

In der obigen Ausführungsform wurde die elektronisch gesteu­ erte Servolenkung als hydraulischer Typ beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungs­ form beschränkt; sie läßt sich auch auf elektrisch betriebene Servolenkungen anwenden, bei denen die Lenkkraft durch einen Motor erzeugt und so die gleiche Wirkung erzielt wird. Ferner ist das mechanische System der geregelten Servolenkung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sie läßt sich auch auf beliebige andere Servolenkungstypen anwenden.

In der obigen Ausführungsform ist ferner die Steuereinheit 51 mit der Querbeschleunigungs-Berechnungseinheit 53 ausge­ rüstet, die die auf das Fahrzeug einwirkende Querbeschleu­ nigung G_Y aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von Fahr­ zeuggeschwindigkeitssensor 41 eingegeben wird, und dem Lenkeinschlagwinkel ha, der vom Lenkeinschlagwinkelsensor 52 eingegeben wird, berechnet. Als Alternative kann jedoch auch ein Querbeschleunigungssensor im Fahrzeug vorgesehen sein, der die Querbeschle 03200 00070 552 001000280000000200012000285910308900040 0002004419049 00004 03081unigung G_Y direkt mißt. Ferner wird die Bewertung der Gemeinschaftsfunktion für das Produkt V·G_Y aus der Fahrgeschwindigkeit V und der Querbeschleunigung G_Y und der Lenkkraftunterstützungsanteil individuell in drei Stufen unterteilt. Sie kann jedoch auch beispielsweise in fünf Stufen unterteilt werden. Der Lenkkraftunterstützungsanteil wird bestimmt nach dem Verfahren des elastischen Mittel­ punkts, kann aber auch auf andere Weise, z. B. nach dem Ver­ fahren gemäß dem maximalen Durchschnitt, der Höhenmethode (Skelettmethode), oder der Flächenmethode bestimmt werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Soll-Lenk­ kraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel von der Steuereinheit (Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil-Ein­ stellmittel) 51 festgelegt, er kann aber auch durch eine anderes Steuervorrichtung festgelegt werden.

Wie oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsform in Einzel­ heiten beschrieben ist, kann im erfindungsgemäßen Steuer­ system und Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung die Lenkkraft gemäß dem Lenkeinschlagwinkelzustand und dem Lenk­ einschlagwinkelhaltezustand geregelt werden, um das Lenk­ gefühl zu verbessern, und durch Verwenden des Lenkeinschlag­ winkelhaltekoeffizienten gemäß der Lenkeinschlagwinkelge­ schwindigkeit als Eingabe läßt sich die Lenkbarkeit beim Fahren des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit verbessern. Daraus ergibt sich, daß eine optimale Lenkcharakteristik je nach Fahrzustand des Fahrzeugs erzielt wird.

Weil der Lenkkraftunterstützungsanteil bei zunehmender Fahr­ zeuggeschwindigkeit abnimmt, wird das Lenken bei Schnellfahrt schwergängiger, um die Lenkbarkeit zu stabilisieren. Da der Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil bei Zunahme des Lenkein­ schlagwinkelhaltekoeffizienten zunimmt, wird das Lenken leichter, wenn das Fahrzeug z. B. in einem Lenkeinschlag­ winkelhaltezustand auf einer überhöhten Straße fährt, und verbessert somit die Lenkbarkeit. Daraus ergibt sich, daß eine Feinsteuerung der Lenkkraft mit reduzierter Anzahl von Fuzzylogik-Regeln möglich wird, und somit ein Lenkgefühl mit gutausgeglichener Stabilität und Bedienbarkeit je nach Lenkeinschlagwinkelhaltezustand möglich wird.

Wenn das Fahrzeug im Lenkeinschlagwinkelhaltezustand ist, wird der Lenkkraftunterstützungsanteil schrittweise ver­ stärkt, um das Lenken leichter zu machen und die Lenkbarkeit zu verbessern. Wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltezustand freigegeben wird, wird der Lenkkraftunterstützungsanteil kurzzeitig verringert, um das Lenken schwergängiger zu machen und die Lenkstabilität zu verbessern, wobei sich eine opti­ male Hochgeschwindigkeits-Lenkcharakteristik ergibt.

Die Erfindung wurde zwar wie oben dargestellt beschrieben, jedoch sind selbstverständlich zahlreiche Abänderungen mög­ lich ohne von Umfang und Wesensart der Erfindung abzuweichen. Alle für den Fachmann ersichtlichen Abänderungen gelten daher in den Umfang der nachstehenden Ansprüche als aufgenommen.

Claims (18)

1. Ein Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung zum Ein­ regeln eines Lenkkraftunterstützungsanteils eines Lenkmecha­ nismus eines Fahrzeugs auf einen Soll-Lenkkraftunter­ stützungsbetrag, enthaltend:
Lenkeinschlagwinkel-Erfassungsmittel (52) zum Erfassen eines Lenkeinschlagwinkels (ha) des Lenkmechanismus;
Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) des Lenkmechanismus; und
Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag-Einstellmittel zum Ein­ stellen des Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrags;
wobei das Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag-Einstellmittel (51) den Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag auf einen höheren Wert setzt, wenn die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner als ein vorgegebener Wert, und ein integrierter Ände­ rungsbetrag (H) des Lenkeinschlagwinkels in einer Zeiteinheit kleiner als ein vorgegebener Wert ist.

2. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag- Einstellmittel (51) einen Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffi­ zienten (K_S) gemäß einem Grad einstellt, wenn gefunden wird, daß die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner als ein vorgegebener Wert, und der integrierter Änderungsbetrag (H) des Lenkeinschlagwinkels (ha) in einer vorgegebenen Zeit kleiner als ein vorgegebener Wert ist, so daß der Soll-Lenk­ kraftunterstützungsbetrag als Reaktion auf eine Zunahme des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) auf einen größeren Wert eingestellt wird.

3. Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, mit ferner einem Querbeschleunigungs-Erfassungsmittel (53) zum Erfassen bzw. Abschätzen einer Querbeschleunigung (G_Y), die auf das Fahrzeug wirkt, und die Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag-Einstellmittel (51) den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) vermindern, wenn gefunden wird, daß die Querbeschleunigung (G_Y) größer als ein voreingestellter Wert ist und die Lenkeinschlagwinkel­ geschwindigkeit (ha′) größer als ein vorbestimmter Wert ist.

4. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, bei dem die Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag- Einstellmittel (51) den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) vergrößern durch Addition eines vorgegebenen Werts zum Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) jedesmal, wenn festgestellt wird, daß die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner als ein spezifizierter Wert ist und der integrierte Änderungsbetrag (H) des Lenkeinschlagwinkels in einer Einheitszeit kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und den Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) reduziert durch Abziehen eines Werts, der größer ist als der voreingestellte Wert, vom Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffi­ zienten (K_S) jedesmal wenn festgestellt wird, daß die Querbe­ schleunigung (G_Y) größer als ein vorbestimmter Wert ist und die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) größer als ein vorbestimmter Wert ist.

5. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem die Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag- Einstellmittel (51) einen Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabe­ koeffizienten (K₁) erzeugen, der als Reaktion auf eine Zu­ nahme der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) abnimmt, und der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient (K₁) benutzt wird als Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S) wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient (K₁) kleiner ist als der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S).

6. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5, bei dem die Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag- Einstellmittel (51) einen vorgegebenen Wert zur Berechnung des Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizienten (K₁) durch das Quadrat der Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) teilen.

7. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5, bei dem die Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag- Einstellmittel (51) den Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabe­ koeffizienten (K₁) als Funktionsabbildung für die Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) bestimmen.

8. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, mit ferner einem Fahrzeuggeschwindigkeitser­ fassungsmittel (41) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwin­ digkeit (V), und die Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag-Ein­ stellmittel (51) den Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag gemäß einer Fuzzy­ logik-Regel einstellen, nach der der Lenkkraftunterstützungs­ betrag bei Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) abnimmt, und gemäß einer Fuzzylogik-Regel einstellen, nach der der Lenkkraftunterstützungsbetrag bei Zunahme des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) zunimmt.

9. Das Steuersystem für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, das ferner umfaßt:
Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (41) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und
Querbeschleunigung-Erfassungsmittel (53) zum Erfassen oder Abschätzen einer Querbeschleunigung (G_Y), die auf das Fahr­ zeug einwirkt;
und diese Soll-Lenkkraftunterstützungsbetrag-Einstellmittel (51) ein Produkt (V·G_Y) aus Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und Querbeschleunigung (G_Y) berechnen und den Soll-Lenkkraft­ unterstützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel einstellen nach der der Lenkkraftunterstützungsanteil abnimmt wenn das Produkt (V·G_Y) zunimmt, und gemäß einer Fuzzylogik-Regel einstellen, nach der der Lenkkraftunterstützungsanteil zu­ nimmt wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) zunimmt.

10. Ein Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein Einstellen eines Lenkkraftunterstützungsanteils als Reaktion auf einen erfaßten Lenkeinschlagwinkel (ha) eines Lenkmechanismus eines Fahrzeugs und einer Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) des Lenkmechanismus auf den Lenkkraftunterstützungsanteil erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß
ein integrierter Änderungsbetrag (H) eines Lenkeinschlag­ winkels (ha) in einer vorgegebenen Zeit generiert wird, und der Soll-Lenkkraftunterstützungsanteil auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn gefunden wird, daß die Lenkeinschlag­ winkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und der integrierte Änderungsbetrag (H) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert.

11. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 10, bei dem der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S) abnimmt gemäß einem Grad wenn festgestellt wird, daß die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert und der integrierte Änderungsbetrag (H) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, der integrierte Lenkkraftunterstützungsanteil auf einen größeren Wert einge­ stellt wird gemäß einer Zunahme des Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S).

12. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, bei dem der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S) abnimmt, wenn festgestellt wird, daß die erfaßte bzw. geschätzte Querbeschleunigung (G_Y), die auf das Fahrzeug ein­ wirkt, kleiner als ein voreingestellter Wert ist und die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.

13. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 12, in dem der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) vergrößert wird durch Aufaddieren eines voreingestellten Werts zum Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) jedesmal, wenn festgestellt wird, daß die Lenkeinschlag­ winkelgeschwindigkeit (ha′) kleiner als ein spezifizierter Wert ist, und der integrierte Änderungsbetrag (H) des Lenkeinschlagwinkels (ha) in der Einheitszeit kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und der Lenkeinschlagwinkelhalte­ koeffizient (K_S) verkleinert wird durch Abziehen eines Werts, der größer ist als der voreingestellte Wert, vom Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) jedesmal, wenn gefunden wird, daß die Querbeschleunigung (G_Y) größer als ein vorbestimmter Wert ist und die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) größer als ein vorbestimmter Wert ist.

14. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, bei dem ein Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoef­ fizient (K₁), der als Reaktion- auf eine Zunahme der Lenkein­ schlagwinkelgeschwindigkeit (ha′) abnimmt, generiert wird, und der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient (K₁) benutzt wird als Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizienten (K_S) wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoeffizient kleiner als der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S) ist.

15. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 14, bei dem ein Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoef­ fizient (K₁) berechnet wird durch Teilen eines vorbestimmten Wertes durch das Quadrat der Lenkeinschlagwinkelgeschwin­ digkeit (ha′).

16. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 14, in dem der Lenkeinschlagwinkelhaltfreigabekoef­ fizient (K₁) bestimmt wird als Funktionsabbildung für die Lenkeinschlagwinkelgeschwindigkeit (ha′).

17. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, in dem der Lenkkraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel festgelegt wird, nach der der Lenk­ kraftunterstützungsanteil abnimmt, wenn die erfaßte Fahrzeug­ geschwindigkeit (V) zunimmt, und gemäß einer Fuzzylogik-Regel festgelegt wird, nach der der Lenkkraftunterstützungsanteil zunimmt, wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S) zunimmt.

18. Das Steuerverfahren für eine Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, in dem ein Produkt (V·G_Y) aus der gefundenen Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der gefundenen oder geschätz­ ten Querbeschleunigung (G_Y) berechnet wird, und der Lenk­ kraftunterstützungsanteil gemäß einer Fuzzylogik-Regel fest­ gesetzt wird, nach der Lenkkraftunterstützungsanteil abnimmt, wenn das Produkt (V · G_Y) zunimmt, und gemäß einer Fuzzylogik- Regel festgesetzt wird, nach der der Lenkkraftunterstützungs­ anteil zunimmt, wenn der Lenkeinschlagwinkelhaltekoeffizient (K_S) zunimmt.