DE60111333T2

DE60111333T2 - Lenkung und Vorrichtung zum Berechnen der inneren Verluste für diese Lenkung

Info

Publication number: DE60111333T2
Application number: DE60111333T
Authority: DE
Inventors: Kariya-Shi Takeuchi. Shinji; Toshihiro Kariya-shi Takahashi; Minekazu Kariya-shi Momiyama; Eiichi Nagakute-cho Ono; Shoji Nagakute-cho Asai; Nagakute-cho Kuroyanagi Hiroshi
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: JP4568996B2; US20020121402A1; JP2002173043A; DE60111333D1; EP1213204A3; EP1213204B1; US6619422B2; EP1213204A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinheit eines Fahrzeugs und insbesondere auf eine Steuerung der Lenkeinheit.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In vielen Fahrzeugen sind Räder vorgesehen und Lenken wird ausgeführt, indem die Richtungen einiger der Räder, die daran vorgesehen sind, verändert werden. Des Weiteren ist hinsichtlich des Lenkens eine Servolenkeinheit bekannt, welche eine Kraft zum Unterstützen einer Fahrerkraft erzeugt.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-62634 offenbart einen Stand der Technik, der sich auf eine Servolenkeinheit bezieht, um immer konstante Reaktionskraftcharakteristika zu realisieren, indem eine Ziellenkkraft bezüglich eines Lenkwinkels erzeugt wird und eine tatsächliche Lenkkraft so gesteuert wird, dass sie auf die Ziellenkkraft anspricht. Des Weiteren offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-142434 einen Stand der Technik einer Servolenkeinheit, die eine Steuerung durchführt, welche an eine Erhöhung der Viskosität angepasst ist, die von einem Absinken der Öltemperatur verursacht wird, indem eine Öltemperatur in der Lenkeinheit geschätzt wird und eine Steuerung, basierend auf der so geschätzten Öltemperatur, durchgeführt wird.
Die Information einer Reaktionskraft gegen eine Lenkbetätigung, die vom Fahrer ausgeführt wird, ist für den Fahrer wichtig, um einen Straßenoberflächenzustand oder dergleichen zu kennen. Jedoch wird bei der Lenkeinheit, die in der ersten der vorstehend genannten Patentanmeldungen offenbart ist, eine Steuerung so durchgeführt, dass die Lenkreaktionskraftcharakteristika konstant werden, ohne dass eine Reaktionskraft von der Straßenoberfläche mit einbezogen wird. Dies verursacht das Problem, dass es schwierig ist, die Informationen bezüglich des Straßenoberflächenzustandes zum Fahrer weiterzuleiten. Des Weiteren ist in der Lenkeinheit, die in der zweiten der vorstehend genannten Patentanmeldungen offenbart ist, möglich, eine Veränderung der Viskosität durch die Temperatur zu schätzen, aber es ist nicht möglich, auf eine Veränderung der Lenkreaktionskraft, basierend auf einer langfristigen Änderung oder Variation zwischen einzelnen Lenkeinheiten oder dergleichen zu reagieren.
Dokument EP 0 718 174 A2 offenbart eine andere elektrische Servolenkvorrichtung vom Stand der Technik. In dieser Vorrichtung ist gemäß diesem Dokument, zusätzlich zum Unterstützen eines statischen Lenkmoments auf der Basis eines Drehmomentsensors, ein Erfassungsschaltkreis zum Erfassen der an den Motor angelegten Spannung vorgesehen, der fähig ist, eine Rechteckwelle, welche die PWM-Ansteuerung eines Motors begleitet, zu entfernen. Eine Motorwinkelgeschwindigkeit ω wird aus den Ausgabedaten des relevanten Schaltkreises geschätzt. Eine Motorwinkelbeschleunigung dω/dt wird aus der Motorwinkelgeschwindigkeit ω unter Verwendung eines Differenzialrechners geschätzt. Die Lenkreibung und das Trägheitsmoment werden jeweils auf der Basis der Motorwinkelgeschwindigkeit ω und der Motorwinkelbeschleunigung dω/dt kompensiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Kräften, welche auf die Lenkeinheit wirken, einen Widerstand zu berechnen, der in der Lenkeinheit erzeugt wird und der Lenkbetätigung entgegen wirkt. Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkeinheit bereitzustellen, welche eine angemessene Unterstützungskraft für den Widerstand erzeugt.
Auf eine Lenkeinheit eines Fahrzeugs wirkt eine Kraft, welche eine Lenkbetätigung eines Fahrers begleitet, eine Unterstützungskraft zum Unterstützen der Lenkbetätigung, eine Krafteingabe von außerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Straßenoberfläche, an Räder, die dem Lenken unterworfen werden, und eine Kraft, die durch eine Reibung erzeugt wird, welche durch die Lenkbetätigung erzeugt wird. Wenn die vorstehend genannten Kräfte, welche auf die Lenkeinheit wirken und eine Kraft, die zum Lenken erforderlich ist, erlangt werden, kann eine externe Kraft, welche auf die Lenkeinheit aus anderen Zwecken wirkt, erlangt werden. Die externe Kraft enthält die vorstehend genannte Außenkrafteingabe von außerhalb des Fahrzeugs und den vorstehend genannten internen Widerstand, der durch die Lenkeinheit erzeugt wird. Der interne Widerstand kann durch Trennen dieser zwei Kräfte erlangt werden.
Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung eine Lenkeinheit bereitstellen, welche die Unterstützungskraft basierend auf dem internen Widerstand steuert und die Informationseingabe von der Straßenoberfläche ohne Verluste an den Fahrer weitergibt.
Wenn die externe Kraft in die Außenkraft und den internen Widerstand aufgeteilt wird, kann die externe Kraft und die Außenkraft berechnet werden, indem Funktionen zum Definieren dieser festgesetzt werden und Koeffizienten und Konstanten dieser Funktionen erlangt werden. Die Funktion der Außenkraft ist eine Funktion vorherbestimmter physikalischer Größe, welche einen Betrag der Lenkbetätigung anzeigt, und die Funktion des internen Widerstands ist eine Funktion vorherbestimmter physikalischer Größe, welche die Geschwindigkeit der Lenkbetätigung anzeigt. Die vorstehend genannten Funktionen können definiert werden, indem wiederholt die externe Kraft und diese vorherbestimmten physikalischen Größen erfasst und berechnet werden. Somit kann die gegenwärtige externe Kraft und der gegenwärtige interne Widerstand aus diesen Funktionen berechnet werden.
Eine auf die Lenkeinheit wirkende Kraft kann berechnet werden, indem Bewegungscharakteristika dieser Lenkeinheit vorab gespeichert werden, vorbestimmte physikalische Größen, welche den Bewegungszustand der Lenkeinheit anzeigen, erfasst werden, und indem diese auf vorab gespeicherte Charakteristika angewendet werden. Die auf die Bewegung bezogene Charakteristik der Lenkeinheit wird beispielsweise durch eine Bewegungsgleichung bezüglich eines bewegbaren Abschnittes der Lenkeinheit ausgedrückt. Somit kann die vorstehend genannte Kraft, die gegenwärtig wirkt, erlangt werden, indem wiederholt die auf die Lenkeinheit wirkende Kraft, der Betätigungsbetrag und die Betätigungsgeschwindigkeit eingesetzt werden.
Des Weiteren kann die Außenkraft berechnet werden, indem die Charakteristika der Bewegung des Fahrzeugs vorab gespeichert werden, die vorbestimmten physikalischen Größen, welche den Bewegungszustand des Fahrzeugs anzeigen, erfasst werden, und diese in die vorstehend erwähnten Charakteristika eingesetzt werden. Charakteristika bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs werden beispielsweise durch eine Bewe gungsgleichung des Fahrzeugs ausgedrückt. Somit kann die gegenwärtige Außenkraft, die Krafteingabe an die Lenkeinheit von außerhalb des Fahrzeugs, erlangt werden, indem wiederholt eine auf das Fahrzeug wirkende Kraft, eine Geschwindigkeit in einer Ebene, die sich senkrecht mit der Gierachse des Fahrzeugs schneidet, und die Drehgeschwindigkeit um die Gierachse eingesetzt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische strukturelle Ansicht einer Lenkeinheit gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Blockdiagramm, das sich auf den Rechenprozess gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel bezieht;
3 sind Graphen, welche ein Ergebnis darstellen, wenn das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel angewendet wird, insbesondere ein Ergebnis im Fall niedriger Temperatur; und
4 ist eine Figur, die ein Ergebnis darstellt, wenn das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel angewendet wird, insbesondere ein Ergebnis im Falle einer normalen Temperatur.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel erklärt. 1 ist eine schematische strukturelle Ansicht einer Lenkeinheit 20 gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Lenkeinheit 20 ist eine Servolenkeinheit, die einen Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus aufweist. Ein Lenkrad 22, welches durch einen Fahrer betätigt wird, um mit einem Fahrzeug abzubiegen oder dergleichen, ist an ein Ritzel 26 des Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus über eine Lenkwelle 24 gekoppelt. Das Ritzel 26 ist mit einer Zahnstange, die an einer Zahnstangenstrebe 28 vorgesehen ist, in eingekämmtem Eingriff, wobei die Drehbewegung des Lenkrads 22 in eine lineare Bewegung der Zahnstangenstrebe 28 umgewandelt wird. Die Bewegung der Zahnstangenstrebe 28 wird über eine Spurstange an einen Achsschenkel übertragen und somit eine Richtung der gesteuerten Räder 30, 32, d.h. der tatsächliche Lenkwinkel, verändert. Des Weiteren ist ein Motor 34 vorgesehen, um eine Lenkbetätigung des Fahrers zu unterstützen und die Ausgabe vom Motor 34 wird an eine Gewindemutter 38 einer Kugelumlaufspindel übertragen. Die Gewindemutter 38 ist mit der Kugelumlaufspindel in Eingriff, die an der Zahnstangenstrebe 28 vorgesehen ist, wobei eine Drehung des Motors 34 in eine Linearbewegung umgewandelt wird.
An der Lenkwelle 24 ist ein Drehmomentsensor 40, der ein an die Welle angelegtes Drehmoment erfasst, und ein Lenkwinkelsensor 42 vorgesehen, der einen Lenkwinkel erfasst, d.h. einen Drehwinkel der Welle. Ausgaben dieser Sensoren werden in einen Steuerteil 50 eingespeist. Obwohl der Drehwinkel der Lenkwelle in diesem Ausführungsbeispiel direkt gemessen wird, kann er auch aus dem Drehwinkel des Motors geschätzt werden. In diesem Fall kann der Drehwinkel der Lenkwelle nur mit einem Übersetzungsverhältnis berechnet werden, wobei die Torsionssteifigkeit der Welle ignoriert wird oder sie kann unter Berücksichtigung der Torsionssteifigkeit korrigiert werden.
Der Steuerteil 50, der ein Mikroprozessor ist, welcher primär von einer CPU (zentrale Steuereinheit) 52 gebildet wird, ist mit einem ROM (Nur-Lesespeicher) 54, der die Verarbeitungsprogramme speichert, einem RAM (Schreib-/Lesespeicher) 56, der vorübergehend Daten speichert, und einem I/O-Anschluss, der nicht dargestellt ist, versehen. Der Steuerteil 50 empfängt ein Drehmomentsignal vom Drehmomentsensor 40, ein Lenkwinkelsignal vom Lenkwinkelsensor 42 und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 58, der an der Fahrzeugkarosserie installiert ist.
Der Steuerteil 50 sendet ein Steuersignal zum Motor 34 aus, so dass eine vorbestimmte Unterstützungskraft entsprechend den vorstehend genannten Eingabesignalen erzeugt wird. Somit wird eine Unterstützungskraft für die Lenkkraft erzeugt, welche einem Zustand des Fahrzeugs einschließlich einem Zustand der Lenkeinheit angepasst ist.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Steuerung in einem Fall darstellt, in dem der Steuerteil 50 als Einheit zum Berechnen eines internen Widerstands, der in der Lenkeinheit 20 erzeugt wird, und ebenso als Einheit zum Steuern eines Motors 34 basierend auf dem internen Widerstand, fungiert. Ein Wirkkraftberechnungsteil 70 berechnet eine Kraft d, welche auf die Lenkeinheit wirkt, aus einer Bewegungsgleichung der Lenkeinheit 20. Charakteristika bezüglich der Bewegung der Lenkeinheit 20 sind im Charakteristikaspeicherteil 72 als Störgrößenbeobachter gespeichert, die durch die Bewegungsgleichung erlangt werden, wie später beschrieben wird. Entsprechend dieser Charakteristika analysiert ein Analyseteil 74 einen momentanen Bewegungszustand basierend auf physikalischen Größen, die den Bewegungszustand anzeigen, wie beispielsweise ein Ritzeldrehwinkel θ_p, und eine Ritzelwinkelgeschwindigkeit ω_p. Insbesondere ist der Charakteristikaspeicherteil 72 und der Analyseteil 74 jeweils der ROM 54 und die CPU 52, wie in 1 dargestellt. Inzwischen berechnet ein Lenkkraftberechnungsteil 76 eine Lenkkraft (T_p + γ·T_m), die auf die Lenkeinheit 20 zum Steuern wirkt; wobei γ ein Verhältnis einer Steigung g_p des Ritzels 26 und eine Steigung g_b der Kugelumlaufspindel repräsentiert (γ = g_p/g_b). Zusätzlich repräsentiert T_p ein Rit zeldrehmoment, das durch den Drehmomentsensor 40 gemessen wird, und T_m repräsentiert ein Motorunterstützungsdrehmoment.
Ein externer Kraftberechnungsteil 78 berechnet eine Kraft, die durch Abziehen der Lenkkraft (T_p + γ·T_m) von der Wirkkraft d erlangt wird, d.h. eine Kraft T_d, welche für andere Zwecke als zum Lenken auf die Lenkeinheit 20 wirkt (nachfolgend als externe Kraft bezeichnet). Inzwischen berechnet ein Schräglaufwinkel-Berechnungsteil 80 einen Schräglaufwinkel α_f aus der Bewegungsgleichung des Fahrzeugs. Die Charakteristika bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs sind in einem Charakteristikaspeicherteil 82 als eine Gleichung des Zustandes gespeichert, der durch die Bewegungsgleichung herausgefunden wird. Gemäß der so gespeicherten Charakteristika analysiert ein Analyseteil 34 einen momentanen Bewegungszustand basierend auf physikalischen Größen, welche den Bewegungszustand des Fahrzeugs anzeigen, wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit u des Fahrzeugs, und dem Ritzeldrehwinkel θ_p. Der Schräglaufwinkel α_f ist in diesem Zustand enthalten und ist als ein Winkel definiert, der durch die Zentrumsebene des Reifens, wenn von oben betrachtet, und durch die Richtung der Fahrt der Räder erzeugt wird.
Die vorstehend erwähnte externe Kraft T_d wird durch eine Krafteingabe von außerhalb des Fahrzeugs, d.h. von den Rädern 30, 32 (nachfolgend als Außenkraft bezeichnet) und einer Kraft, die in der Steuereinheit 20 erzeugt wird, wie beispielsweise einem Viskositätswiderstand (nachfolgend als interner Widerstand bezeichnet) gebildet. Die Außenkraft ist eine Funktion des Schräglaufwinkels α_f und der interne Widerstand ist eine Funktion der Ritzelwinkelgeschwindigkeit ω_p. Ein Außenkraft- und Internwiderstandberechnungsteil 86 berechnet die Außenkraft und den internen Wider stand durch Erlangen von Koeffizienten und Konstanten dieser Funktionen. Basierend auf dem so errechneten internen Widerstand steuert ein Motorsteuerteil 88 den Motor 34. Da der Motor, basierend auf dem internen Widerstand gesteuert wird, wird die Außenkraft, d.h. eine Eingabe der Räder 30, 32, zum Fahrer als Betätigungsreaktionskraft übertragen. Die so übertragene Reaktionskraft erlaubt dem Fahrer eine Seitenführungskraft der gesteuerten Räder zu verstehen und diese in die Lenkbetätigung mit einzubeziehen.
Als Nächstes wird eine spezifische Berechnung in jedem Berechnungsteil erklärt. Eine Bewegungsgleichung der Lenkeinheit 20 wird durch den Ausdruck (1) beschrieben. Dieser Ausdruck ist in einer Form dargestellt, die eine Eingabe des selbstausrichtenden Drehmoments (nachfolgend als SAT) von der Straßenoberfläche an die Räder, eine Coulombreibung des Motors, eine Viskositätsreibung in der Lenkeinheit und dergleichen enthält.

θ_p:: Ritzeldrehwinkel
M_r:: Zahnstangenwellenmasse
T_d:: Externe Kraft
T_m:: Motorunterstützungskraft
g_p:: Steigung der Ritzelübersetzung
g_b:: Steigung der Kugelumlaufspindel
ω_p:: Ritzeldrehgeschwindigkeit
J_m:: Motorträgheitsmoment
T_p:: Ritzeldrehmoment

Wenn die rechte Seite des Ausdrucks (1) als Störgröße im Störgrößenbeobachter betrachtet wird, kann ein Störgrößenbeobachter, wie in Ausdruck (2) dargestellt, gebildet werden. Alle Trägheitsmomente J_e und die Wirkkraft d im Ausdruck (2) sind durch die Ausdrücke (3), (4) definiert. G repräsentiert eine Beobachterverstärkung und ein Suffix h repräsentiert eine geschätzte Größe jeden Zustands.
(Das Gleiche gilt nachfolgend)
wobei
Wenn diese Gleichungen diskret gemacht werden, indem die Beobachterverstärkung G mittels eines Polanordnungsverfahrens (pole arrangement method) und durch Setzen einer Beispielszeit auf 10 ms bestimmt wird, werden die folgenden Ausdrücke (5), (6) erlangt. Jede Koeffizientenmatrix wird basierend auf festen Werten des Systems bestimmt, wie beispielsweise der Zahnstangenwellenmasse M_r, dem Motorträgheitsmoment J_m und den Steigungen g_p, g_b jeweils der Ritzelübersetzung und der Kugelumlaufspindel, und dergleichen.
Weiterhin wird unter Verwendung des Ausdrucks (4) ein geschätzter Wert T_dh der externen Kraft T_d, durch den folgenden Ausdruck (7) erlangt.
Die Antriebscharakteristika des Fahrzeugs werden durch eine Zustandsgleichung durch die folgenden Ausdrücke (8), (9) dargestellt.

ν:: Längsgeschwindigkeit (m/s)
r:: Gierrate (rad/s)
α_f:: Vorderradschräglaufwinkel (rad)
u:: Fahrzeuggeschwindigkeit (m/s)
c_f, c_r:: Seitenführungssteifigkeit (N/rad)
L_f, c_r:: Abstand zwischen Schwerpunkt der Vorder- und Hinterachse
M_z:: Fahrzeugmasse (kg)
I_z:: Gierträgheitsmoment (kgm²)
g_s:: Gierverhältnis zwischen tatsächlichen Lenkungen

In Ausdruck (8) werden die Längsgeschwindigkeit ν und die Gierrate r ausgegeben, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit u und der Ritzeldrehwinkel θ_p als Eingabe gesetzt werden. Der Schräglaufwinkel α_f kann aus der Längsgeschwindigkeit u und der Gierrate r geschätzt werden. Wenn diese zwei Ausdrücke diskret gemacht werden, indem eine Beispielszeit auf 10 ms gesetzt wird und als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgedrückt wird, werden die folgenden Ausdrücke (10) und (11) erlangt. Jede Koeffizientenmatrix wird basierend auf festen Werten des Systems bestimmt. Des Weiteren ist es möglich, die Beispielzeit bis auf eine Zeit entsprechend zur Lenkfrequenz des Fahrers zu verlängern und es ist zu bevorzugen, dass diese im Bereich zwischen 10 ms und 10 ms ist.
Es wird davon ausgegangen, dass die externe Kraft T_d, die durch den vorstehend genannten Störgrößenbeobachter geschätzt wird, durch eine Komponente gebildet wird, die sich auf eine zur Winkelgeschwindigkeit des Motors proportionale Viskosität bezieht und eine Komponente des zum Schräglaufwinkel proportionalen SAT, wie im Ausdruck (12) dargestellt. In Ausdruck (12) wird ein Viskositätskoeffizient dm der sich auf die Viskosität beziehenden Komponente als Verhältnis des Drehmoments ausgedrückt, welches von der Motorwelle zur Lenkwinkelgeschwindigkeit umgewandelt wird. Zusätzlich ist ein Koeffizient k ein Gradient bezüglich des Schräglaufwinkels des SAT, nachfolgend als SAT-Gradient bezeichnet.

k:: Gradient bezüglich des Schräglaufwinkels des SAT
d_m:: Viskositätskoeffizient

Hierbei wird durch Verwenden der rechnerabhängigen Methode der kleinsten Quadrate (on-line least-squares method) bei Ausdruck (12) der SAT-Gradient und der Viskositätskoeffizient identifiziert. Die Viskosität des Motors, welche sich abhängig von der Temperatur verändert, ist, verglichen mit dem SAT-Gradienten, ein Parameter mit kleiner Veränderungsrate. Aus diesem Grund wird eine Technik zum Schätzen der Parameter mit verschiedenen Veränderungsraten verwendet. Die rechnerabhängigen Methode der kleinsten Quadrate wird durch den Algorithmus, der in den folgenden Ausdrücken (13) bis (15) dargestellt ist, berechnet.
wobei y[k] = Tdh[k] (16)
Des Weiteren sind λ₁ und λ₂ Vergess-Koeffizienten jeweils entsprechend einem Viskositätskoeffizienten und dem SAT-Gradienten. In diesen Ausdrücken wird λ₁ auf 0,999 und λ₂ auf 0,95 festgesetzt, so dass der Vergess-Koeffizient, der sich auf den Viskositätskoeffizienten mit kleinerer Veränderungsrate bezieht, größer wird und der Vergess- Koeffizient, der sich auf den SAT-Gradienten mit einer größeren Veränderungsrate bezieht, kleiner wird. Das Setzen eines Vergess-Koeffizienten für jeden Parameter ermöglicht auf diese Art und Weise eine Schätzung, die auf eine tatsächliche Veränderung für den SAT-Gradienten mit einer größeren Veränderungsrate anspricht. Des Weiteren werden Parameter, die durch diesen Algorithmus identifiziert werden, verwendet, um den folgenden Ausdruck (19) zu erzeugen.
Wenn der Viskositätskoeffizient d_m erlangt wird, kann eine Kraft, die aus der Viskosität ω_p resultiert, welche eine Lenkwinkelgeschwindigkeit anzeigt, erlangt werden. Durch Ansprechen auf die Kraft wird es möglich, die Unterstützung entsprechend einer Viskositätsveränderung durchzuführen, indem eine Assistenzkraft, d.h. ein Assistenzdrehmoment, das durch den Motor 34 erzeugt, bestimmt wird. Da des Weiteren die Unterstützungskraft für die Kraft, die vom SAT resultiert, sich nicht verändert, kann die Lenkreaktionskraft, welche den Straßenoberflächenzustand mit einbezieht, zuverlässig zum Fahrer weitergeleitet werden.
Die 3 und 4 zeigen geschätzte Ergebnisse des Viskositätskoeffizienten dm und des SAT-Gradienten k im Falle, bei dem die Temperaturbedingungen unterschiedlich sind. 3 zeigt ein geschätztes Ergebnis im Falle einer niedrigen Temperatur, und 4 im Falle einer normalen Temperatur. Es ist erwiesen, dass der Viskositätskoeffizient sich entsprechend der Temperaturveränderung verändert, während beim SAT-Gradienten eine kleine Änderung entsprechend einer Temperaturveränderung besteht.
Eine Servolenkvorrichtung ist bereitgestellt, um eine Assistenzkraft entsprechend einer Veränderung der Viskositätsreibung in der Lenkeinheit oder dergleichen zu erzeugen, ohne Informationen über die Reaktionskraft von der Straßenoberfläche zu verlieren. Ein Externkraft-Berechnungsteil berechnet eine externe Kraft, d.h. eine Kraft, die nicht zum Lenken (d.h. eine Lenkkraft) unter den Kräften (Wirkkräften), welche auf die Lenkeinheit des Fahrzeugs wirken, vorhanden ist. Es wird davon ausgegangen, dass die externe Kraft aus einer Außenkraft, die von der Straßenoberfläche empfangen wird, wie beispielsweise einem SAT (selbstausrichtendem Drehmoment) und einem internen Widerstand, der von einer Viskositätsreibung resultiert, die in der Lenkeinheit erzeugt wird, und dergleichen gebildet wird, und diese zwei Kräfte in einem Außenkraft und Internwiderstandsberechnungsteil getrennt werden. Diese zwei Kräfte werden unter der Annahme, dass die Außenkraft eine Funktion des Schräglaufwinkels ist und ein interner Widerstand eine Funktion der Lenkwinkelgeschwindigkeit ist, und durch Erlangen von Koeffizienten dieser Funktionen getrennt. Auf der Basis des so berechneten internen Widerstands steuert ein Motorsteuerteil einen Motor, so dass eine angemessene Unterstützungskraft erzeugt wird.

Claims

Internwiderstandsberechnungsgerät für eine Lenkeinheit eines Fahrzeugs, welches einen internen Widerstand berechnet, der in einer Lenkeinheit durch eine Lenkbetätigung in der Lenkeinheit erzeugt wird, dabei weist das Internwiderstandsberechnungsgerät folgende Elemente auf: eine Einrichtung zum Berechnen einer Wirkkraft, die auf eine Steuereinheit wirkt, eine Einrichtung zum Berechnen einer Lenkkraft, die auf eine Lenkeinheit zum Lenken wirkt, eine Einrichtung zum Berechnen einer externen Kraft, die durch Abziehen der Lenkkraft von der Wirkkraft erhalten wird, und einer Internwiderstandsberechnungseinrichtung zum Erlangen des internen Widerstands durch Setzen einer Außenkraft, welche von außerhalb des Fahrzeugs eingebeben wird, als Funktion einer vorherbestimmten physikalischen Größe, welche einen Betrag der Lenkbetätigung anzeigt, Setzen des internen Widerstands als eine Funktion der vorherbestimmten physikalischen Größe, welche eine Geschwindigkeit der Lenkbetätigung anzeigt, und Erlangen einer Funktion, welche den internen Widerstand anzeigt, aus diesen zwei Funktionen und der externen Kraft.
Internwiderstandsberechnungsgerät für eine Lenkeinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Berechnen der Wirkkraft folgendes aufweist: eine Lenkeigenschaftsspeichereinrichtung, um die Eigenschaften bezüglich einer Bewegung der Lenkeinheit vorab zu speichern Lenkzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen einer vorherbestimmten physikalischen Größe, welche einen Bewegungszustand der Lenkeinheit anzeigt, und Lenkbewegungsanalyseeinrichtung zum Errechen der Wirkkraft durch Analysieren der Bewegung der Lenkeinheit basierend auf einer vorherbestimmten physikalischen Größe, welche einen Bewegungszustand der Lenkeinheit gemäß der Eigenschaften bezüglich einer Bewegung der Lenkeinheit anzeigt, und wobei die Einrichtung zum Berechnen der Außenkraft folgende Element aufweist: Fahrzeugeigenschaftsspeichereinrichtung, um die Eigenschaften bezüglich einer Bewegung des Fahrzeugs vorab zu speichern, Fahrzeugzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen einer vorherbestimmten physikalischen Größe, welche den Bewegungszustand des Fahrzeugs anzeigt, und Fahrzeugbewegungsanalyseeinrichtung zum Errechnen der Außenkraft durch Analyse der Bewegung des Fahrzeugs basierend auf einer vorherbestimmten physikalischen Größe, welche den Bewegungszustand des Fahrzeugs gemäß der Eigenschaften bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs anzeigt.
Internwiderstandsberechnungsgerät für eine Lenkeinheit gemäß Anspruch 2, wobei das Fahrzeug Räder hat, die durch die Lenkbetätigung gelenkt werden, die Lenkeinheit einen Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus aufweist, die Außenkraft ein selbst-in-Spur-bringendes Drehmoment ist, das in den Rädern erzeugt wird, die gelenkt werden, die vorherbestimmte physikalische Größe, welche einen Betrag der Lenkbetätigung anzeigt ein Seitenrutschwinkel der Räder ist, welche gelenkt werden, der interne Widerstand eine Viskositätskraft ist, die in der Lenkeinheit erzeugt wird, und die vorherbestimmte physikalische Größe, welche die Geschwindigkeit der Lenkbetätigung anzeigt, eine Drehgeschwindigkeit eines Ritzels des Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus ist.
Lenkeinheit, welche ein Internwiderstandsberechnungsgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, mit: Assistenzeinrichtung zum Erzeugen einer Assistenzkraft für eine Lenkkraft von einem Fahrer, Assistenzsteuereinrichtung zum Steuern der Assistenzkraft basierend auf dem internen Widerstand.