DE60129760T2

DE60129760T2 - Kraftfahrzeugvorder- und -hinterradlenkwinkelsteuereinrichtung und ihr Steuerverfahren

Info

Publication number: DE60129760T2
Application number: DE2001629760
Authority: DE
Inventors: Takeaki Yokosuka-shi Obata; Yoshitaka Kounan-ku Deguchi; Nobutaka Yokohama-shi Takahashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: EP1136344A2; JP2001334951A; EP1136344A3; EP1136344B1; DE60129760D1; JP3707379B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und sein Steuerungsverfahren.
Nach dem Stand der Technik ist das in der (japanischen) veröffentlichten Patentanmeldung (KOKAI)Hei 2-74473 dargestellte Fahrzeug-Hinterradlenkwinkelsteuerungssystem bekannt. Nach diesem Stand der Technik sollte zum Erreichen des vorgegebenen Wenderadius des Fahrzeugs der Hauptlenkwinkel des Hinterrads, der durch Multiplikation des durch den Lenkvorgang des Fahren festgelegten Vorderrad-Lenkwinkels mit einem vorgegebenen Verhältnis berechnet wird, so beschränkt werden, daß ein Fixpunkt B, der in der Nähe des Heckabschnitts des Fahrzeugs angeordnet ist, in den inneren Bereich eines geometrischen Orts eines Fixpunkts A eintreten kann, der sich in der Nähe des Frontabschnitts des Fahrzeugs befindet.
JP62125952A offenbart ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und – verfahren in Übereinstimmung mit den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Da jedoch gemäß diesem Stand der Technik eine Konfiguration verwendet wird, die so beschaffen ist, daß ein Hinterrad-Lenkwinkel entsprechend den relativen Dimensionen des Hinterrad-Hauptlenkwinkels und des beschränkten Werts des Hinterrad-Lenkwinkels umgestellt wird, ergaben sich die nachstehend beschriebenen Probleme.
Die 1A bis 1C zeigen die Ergebnisse der gemäß dem Stand der Technik durchgeführten Simulation. Ein Schräglaufwinkel des Fahrzeugs und eine Gierrate ändern sich, wenn der Hinterrad-Lenkwinkel umgestellt wird. Daher bestand das Problem, daß der Fahrer ein Gefühl einer körperlichen Störung spürt.
Außerdem muß der geometrische Ort des Fixpunkts A in der Nähe des Frontabschnitts des Fahrzeugs auf der Basis der Bodenkoordinaten berechnet werden. Folglich müssen eine Berechnung des Massenmittelpunkts des Fahrzeugs und eine Berechnung der Gierrate des Fahrzeugs durchgeführt werden. Daher bestand außerdem das Problem, daß die Berechnung kompliziert wird.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf derartige Probleme des Standes der Technik entwickelt worden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und dessen Steuerungsverfahren bereitzustellen, die imstande sind, die Berechnung einer Zielwendemittelpunktposition zu erleichtern und außerdem einen Überstand des Fahrzeughecks zur rechten/linken Seitenrichtung beim Erreichen eines vorgegebenen Wenderadius zu begrenzen, wenn das Fahrzeug seine Wendebewegung ausführt.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem mit einer Einheit zur unabhängigen Steuerung von Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkeln bereitgestellt, wobei das System aufweist: einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Zielwenderadius auf der Basis eines Betrags eines Lenkvorgangs; einen Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt zum Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs auf der Basis des Zielwenderadius auf einer Geraden, die eine Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, um den Überstandsbetrag des Heckabschnitts in Richtung der linken/rechten Seitenflächen beim Wenden des Fahrzeugs zu beschränken; und einen Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwert-Berechnungsabschnitt zum Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel zum Erreichen der Zielwendemittelpunktposition.
Außerdem wird zum Lösen der obigen Aufgabe ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem mit einer Einheit zur unabhängigen Steuerung von Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkeln bereitgestellt, wobei das System aufweist: einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Zielwenderadius auf der Basis eines Betrags eines Lenkvorgangs;
einen Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt zum Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs auf der Basis der Zielwenderadius als Position auf einer Geraden, die eine Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und in einem Anfangsstadium eines Wendevorgangs des Fahrzeugs durch das Heck des Fahrzeugs geht, und als Position, die sich im Verlauf des Wendevorgangs allmählich in die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt, um einen Überstandsbetrag eines Heckabschnitts in Richtung der rechten/linken Seitenflächen beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs zu beschränken; und
einen Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwert-Berechnungsabschnitt zum Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel zum Erreichen der Zielwendemittelpunktposition.
Ferner wird zum Lösen der obigen Aufgabe ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahren mit Verwendung einer Einheit zur unabhängigen Steuerung der Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkel bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Berechnen eines Zielwenderadius auf der Basis eines Lenkungsbetrags; Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs auf der Basis des Zielwenderadius auf einer Geraden, die eine Längsachse eines Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht; um einen Überstandsbetrag eines Heckabschnitts in Richtung der rechten/linken Seitenfläche beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs zu beschränken; und Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel zum Erreichen der Zielwendemittelpunktposition.
Ferner wird zum Lösen der obigen Aufgabe ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahren mit Verwendung einer Einheit zur unabhängigen Steuerung der Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkel bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Berechnen eines Zielwenderadius auf der Basis eines Lenkungsbetrags; Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition auf der Basis des Zielwenderadius als Position auf einer Geraden, die eine Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und in einem Anfangsstadium des Wendevorgangs des Fahrzeugs durch das Heck des Fahrzeugs geht, und als Position, die sich im Verlauf des Wendevorgangs allmählich in die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt, um einen Überstandsbetrag eines Heckabschnitts in Richtung der rechten/linken Seitenflächen beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs zu beschränken; und Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel zum Erreichen der Zielwendemittelpunktposition.
Ferner wird zum Lösen der obigen Aufgabe ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem mit einer Einheit zur unabhängigen Steuerung eines Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkels bereitgestellt, wobei das System aufweist: einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Zielwenderadius (Re) eines Bezugspunkts (P) an einem Fahrzeug auf der Basis eines Betrags eines Lenkvorgangs; einen Zielpositionswinkel-Berechnungsabschnitt zum Berechnen eines Zielpositionswinkels (β) des Bezugspunkts (P); und einen Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt zum Berechnen von Zielradlenkwinkeln von Vorder-/Hinterrädern auf der Basis des Zielwenderadius (Re) und des Zielpositionswinkels (β); und außerdem zum Berechnen der Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder, indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich ein Radwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder dem Fahrzeug annähert, während der Zielpositionswinkel (β) erhöht wird, und indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich der Radwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder vom Fahrzeug entfernt, während der Zielpositionswinkel (β) vermindert wird.
Ferner wird zur Lösung der obigen Aufgabe ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahren zur unabhängigen Steuerung eines Radlenkwinkels von Vorderrädern bzw. eines Radlenkwinkels von Hinterrädern bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Berechnen eines Zielwenderadius (Re) eines Bezugspunkts (P) an einem Fahrzeug auf der Basis eines Lenkungsbetrags; Berechnen eines Zielpositionswinkels (β) des Bezugspunkts (P); und Berechnen von Zielradlenkwinkeln der Vorder-/Hinterräder auf der Basis des Zielwenderadius (Re) und des Zielpositionswinkels (β); und Berechnen der Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder, indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich ein Radwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder dem Fahrzeug annähert, während der Zielpositionswinkel (β) erhöht wird, und indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich der Radwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder vom Fahrzeug entfernt, während der Zielpositionswinkel (β) vermindert wird.
Natur, Grundgedanke und Nutzen der Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Die 1A bis 1C Diagramme, die einen Lenkwinkel, einen Schräglaufwinkel bzw. eine Gierrate auf der Basis einer Simulation der Vorderrad/Hinterrad-Lenkungsbetatigung nach dem Stand der Technik darstellen;
2 eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrzeug-Fahrdynamikregelungssystems darstellt, auf das ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und dessen Steuerungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden;
3 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit in der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Ablaufdiagramm, das ein Hauptprogramm eines Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahrens in der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Programms zur Berechnung einer Zielwendemittelpunktposition in der ersten Ausführungsform darstellt;
6 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Programms zur Berechnung einer Zielwendemittelpunktposition in der ersten Ausführungsform darstellt;
7 ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Programms zur Berechnung einer Zielwendemittelpunktposition in der ersten Ausführungsform darstellt;
8 eine Ansicht, die ein fahrzeugfixiertes Koordinatensystem in der ersten Ausführungsform darstellt;
9 eine Ansicht, die eine Bewegung der Zielwendemittelpunktposition in der ersten Ausführungsform darstellt;
10 eine Ansicht, die einen sich bewegenden geometrischen Ort eines Fahrzeugs auf der Basis einer Simulation der Vorderrad/Hinterrad-Lenkungsbetätigung in der ersten Ausführungsform darstellt;
die 11A bis 11C Diagramme, die einen Lenkwinkel, einen Schräglaufwinkel bzw. eine Gierrate des Fahrzeugs auf der Basis einer Simulation der Vorderrad/Hinterrad-Lenkungsbetätigung in der ersten Ausführungsform darstellen;
12 eine Ansicht, die einen sich bewegenden geometrischen Ort des Fahrzeugs auf der Basis einer weiteren Simulation der Vorderrad/Hinterrad-Lenkungsbetätigung in der ersten Ausführungsform darstellt;
die 13A bis 13C Diagramme, die einen Lenkwinkel, einen Schräglaufwinkel bzw. eine Gierrate des Fahrzeugs auf der Basis einer weiteren Simulation der Vorderrad/Hinterrad-Lenkungsbetätigung in der ersten Ausführungsform darstellen;
14 eine Ansicht, die ein Steuerungssystem in der ersten Ausführungsform darstellt;
15 eine Ansicht, die ein Beispiel von Simulationsbedingungen zur Erläuterung eines Problems in der ersten Ausführungsform darstellt;
16 eine Ansicht, die ein Beispiel eines Simulationsergebnisses zur Erläuterung des Problems in der ersten Ausführungsform darstellt;
17 eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrdynamikregelungssystems darstellt, auf das ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und dessen Steuerungsverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden;
18 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit in der zweiten Ausführungsform darstellt;
19 ein Ablaufdiaschema, das eine Funktionsweise des Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystems in der zweiten Ausführungsform darstellt;
20 eine Ansicht, die ein Beispiel der Erzeugung eines Zielwenderadius in der zweiten Ausführungsform darstellt;
21 eine Ansicht, die ein Beispiel der Erzeugung eines Zielpositionswinkels in der zweiten Ausführungsform darstellt;
22 eine Ansicht, die ein Beispiel eines Simulationsergebnisses in der zweiten Ausführungsform darstellt;
23 ein Ablaufdiagramm 1 zur Berechnung eines Zielwendemittelpunkts in der zweiten Ausführungsform;
24 ein Ablaufdiagramm 2 zur Berechnung des Zielwendemittelpunkts in der zweiten Ausführungsform;
25 eine Ansicht, die ein Radlenkwinkelberechnungsverfahren von entsprechenden Rädern in der zweiten Ausführungsform darstellt;
26 eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrdynamikregelungssystems darstellt, auf das ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und dessen Steuerungsverfahren gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden;
27 eine Ansicht, die einen verfügbaren Bereich des Radwendemittelpunkts in der dritten Ausführungsform darstellt; und
28 eine Ansicht, die Definitionen entsprechender Begriffe darstellt, die bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Daher werden zunächst unter Bezugnahme auf die weiter unten stehende 28 Definitionen entsprechender Begriffe geklärt, die in der vorliegenden Patentbeschreibung benutzt werden.
BEZUGSPUNKT P DES FAHRZEUGS
Ein Bezugspunkt P des Fahrzeugs ist definiert als Koordinatenursprungspunkt P. der am Fahrzeug fixiert ist. Der Bezugspunkt P kann in irgendeiner Position am Fahrzeug festgesetzt werden. Normalerweise wird zur leichten Berechnung ein Halbierungspunkt einer Strecke, die einen Halbierungspunkt der Vorderachse mit einem Halbierungspunkt der Hinterachse verbindet, als Bezugspunkt gewählt. Als Bezugspunkt P kann auch der Massenmittelpunkt des Fahrzeugs gewählt werden.
FAHRZEUGFIXIERTES KOORDINATENSYSTEM
Ein fahrzeugfixiertes Koordinatensystem ist als ein Koordinatensystem definiert, dessen Ursprungspunkt, x-Achse und y-Achse an dem Fahrzeug fixiert festgelegt werden, wie in 28 dargestellt. Der Bezugspunkt P des Fahrzeugs wird als Ursprungspunkt gewählt, und wie in 28 dargestellt, wird die Längsrichtung des Fahrzeugs als x-Achse und die Querrichtung des Fahrzeugs als y-Achse gewählt. Dabei wird die Wende- bzw. Abbiegerichtung des Fahrzeugs als positive Richtung der y-Achse gewählt (die rechte Seite der y-Achse wird in 28 als positive Seite festgesetzt, da das Fahrzeug nach rechts abbiegt). Wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, wird die linke Seite der y-Achse als positive Seite gewählt.
POSITIONSWINKEL
Ein Positionswinkel ist als Winkel β definiert, der zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs (der x-Achse in 28) und der Bewegungsrichtung des Bezugspunkts P am Fahrzeug aufgespannt wird, und die Richtung entlang der Abbiegebewegung des Fahrzeugs wird als positive Seite definiert. Da in 28 das Fahrzeug nach rechts abbiegt, wird die rechtsläufige Richtung (Uhrzeigerichtung) als positive Richtung festgesetzt. Wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, wird die linksläufige Richtung (Richtung gegen den Uhrzeigersinn) als positive Richtung festgesetzt.
RADLENKWINKEL
Ein Radlenkwinkel ist als der Winkel definiert, der zwischen der x-Achse und jedem Rad in 28 aufgespannt wird (der Radlenkwinkel des rechten Vorderrads ist in 28 als δfr dargestellt).
RADWENDEMITTELPUNKT
Ein Radwendemittelpunkt ist als Punkt Q definiert, der als Wendemittelpunkt der fahrzeugfixierten Koordinate beim Abbiegen bzw. Wenden des Fahrzeugs dient, wobei die Radlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder des Fahrzeugs konstant gehalten werden.
RADWENDEMITTELPUNKTRADIUS
Ein Radwendemittelpunktradius ist als Abstand R zwischen dem Bezugspunkt P am Fahrzeug und dem Radwendemittelpunkt definiert.
RADWENDEMITTELPUHKTHÖHENWINKEL
Ein Radwendemittelpunkthöhenwinkel ist definiert als Winkel θ, der zwischen einer Verbindungslinie zwischen dem Bezugspunkt P am Fahrzeug und dem Radwendemittelpunkt Q und einer Linie gebildet wird, die von dem Bezugspunkt P am Fahrzeug in Querrichtung des Fahrzeugs (parallel zur y-Achse) ausgeht. Dabei wird der Lenkwinkel in Fahrtrichtung des Fahrzeugs als positiv festgesetzt (die Richtung gegen den Uhrzeigersinn ist die positive Richtung, wenn das Fahrzeug nach rechts abbiegt, und die Uhrzeigerrichtung ist die positive Richtung, wenn das Fahrzeug nach links abbiegt).
2 zeigt eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrdynamikregelungssystems darstellt, auf die ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem und dessen Steuerungsverfahren nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
In 2 ist 1 ein Vorderrad, 2 ist ein Hinterrad, 3 ist ein vom Fahrer betätigtes Lenkrad, 4 ist ein Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrads. Zum Beispiel wird ein Sensor vom Geber- bzw. Codierertyp zum Erfassen eines Drehwinkels der Lenksäulenwelle als Lenkwinkelsensor verwendet. Außerdem bezeichnet 5 ein Vorderrad-Lenkantriebselement, und 6 bezeichnet ein Hinterrad-Lenkantriebselement. Als diese Antriebselemente werden Antriebselemente zum Antrieb der Lenkwelle mittels eines Gleichstrommotors oder eines Induktionsmotors verwendet. Außerdem ist 13 eine Treiberschaltung zum Ansteuern des Vorderrad-Lenkantriebselements 5 bzw. des Hinterrad-Lenkantriebselements. Ferner ist 7 ein Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Vorderradwinkels, und 8 ist ein Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Hinterradwinkels. Als diese Sensoren werden beispielsweise Sensoren vom Codierertyp zum Erfassen eines Drehwinkels der Lenkwelle verwendet.
Ferner ist 9 ein Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 11 und mißt z. B. die Radgeschwindigkeiten der entsprechenden Räder. Ferner ist 10 ein Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs 11, und 12 ist eine Vorder-/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit, die durch eine Steuereinheit (ECU) unter hauptsächlicher Verwendung eines Mikrocomputers gebildet wird und die Eingabe/Ausgabe der Informationen von/nach einem externen Gerät sowie verschiedene Berechnungen durchführt. Die Zentraleinheit (CPU) in dieser Einheit führt die Berechnungen durch, der Festwertspeicher (ROM) speichert ein Steuerprogramm, verschiedene Daten usw. (weiter unten beschrieben), der Direktzugriffsspeicher (RAM) speichert vorübergehend die Informationen während der Ausführung des Programms, und die E/A-Schnittstelle führt die Eingabe der Informationen vom externen Sensor usw. und die Ausgabe des Signals zur Steuerung des externen Antriebselements aus.
3 zeigt Steuerungsfunktionen, die durch die Vorder-/Hinterrad-Winkelsteuerungseinheit 12 ausgeführt werden, als Blockdiagramm in der ersten Ausführungsform. Das vorliegende Steuerungssystem 12 weist auf: einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt 201 zum Berechnen eines Zielwenderadius, einen Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt 202 zum Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition, einen Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwert-Berechnungsabschnitt 203 zum Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel auf der Basis der Zielwendemittelpunktposition, und einen Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel-Steuerungsabschnitt 204 zur Steuerung der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel auf der Basis der Sollwerte der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel.
Nachstehend wird ein Steuerungsvorgang erläutert, der durch die Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit 12 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Diese Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerung kann durch Ausführung eines vorgegebenen Programms durch den Mikrocomputer implementiert werden. Eine Hauptroutine des Steuerungsverfahrens zur Ausführung der Operationen in der ersten Ausführungsform ist in einem Ablaufdiagramm von 4 dargestellt. In diesem Fall wird dieses Steuerungsprogramm beispielsweise wiederholt alle 10 ms ausgeführt.
Der Lenkwinkel δ des Lenkrads wird auf der Basis eines Ausgangssignals des Lenkwinkelsensors 4 im Schritt 301 erfaßt, dann wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Basis eines Ausgangssignals des Geschwindigkeitssensors 9 im Schritt 302 erfaßt, dann wird der Zielwenderadius tR im Schritt 303 berechnet, und dann wird die Zielwendemittelpunktposition im Schritt 304 berechnet. Hierbei wird das fahrzeugfixierte Koordinatensystem festgelegt, wie in 8 dargestellt, und dann wird tXc als X-Koordinate der Zielwendemittelpunktposition berechnet. Dann werden der Vorderradwinkel-Sollwert δf und der Hinterradwinkel-Sollwert δr im Schritt 305 berechnet, und dann wird das Verfahren beendet.
Das Verfahren zur Ausführung der Berechnung des Zielwenderadius tR im Schritt 303 wird nachstehend erläutert. Der Zielwenderadius tR wird nach Gl. (1) auf der Basis des Lenkwinkels δ des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet.
Darin bedeuten A einen Stabilitätsfaktor, L einen Achsabstand, und N entspricht einer Lenkgetriebeübersetzung. Außerdem wird, wenn beispielsweise ein Absolutwert des Lenkwinkels δ kleiner als 5° (= 0,0873 rad) ist, die durch Gl. (1) gegebene Berechnung nicht ausgeführt, und der Geradeausfahrtbetrieb wird ausgeführt (sowohl der Vorderradwinkel als auch der Hinterradwinkel werden auf 0° eingestellt). Ferner ist der Lenkwinkel δ positiv, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird, und der Lenkwinkel δ ist negativ, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird. Als Ergebnis wird gemäß der Berechnung der Zielwenderadius tR positiv, wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, und wird negativ, wenn das Fahrzeug nach rechts abbiegt. In diesem Fall kann der Zielwenderadius tR berechnet werden, indem der nach Gl. (1) berechnete Zielwenderadius mit einem vorgegebenen Koeffizienten multipliziert wird; andernfalls kann der Zielwenderadius tR durch Abfragen der Kennfelddaten berechnet werden, die zuvor auf der Basis des Lenkwinkels δ des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit V festgelegt werden, ohne die Berechnungsgleichung, wie z. B. Gl. (1), zu verwenden. Mit anderen Worten, der Prozeß kann so konstruiert werden, daß der Zielwenderadius tR in Abhängigkeit vom Lenkwinkel δ des Lenkrads so festgesetzt werden kann, daß man eine gewünschte Charakteristik erhält.
Nachstehend wird dann das Verfahren zur Berechnung der X-Koordinate tXc der Zielwendemittelpunktposition im Schritt 304 erläutert. Die Zielwendemittelpunktposition tXc wird hier in dem fahrzeugfixierten Koordinatensystem berechnet. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zur Berechnung der Zielwendemittelpunktposition tXc in der ersten Ausführungsform darstellt.
Im Schritt 401 wird ein Absolutwert des Lenkwinkels δ des Lenkrads mit einem vorgegebenen Wert ε verglichen (zum Beispiel 5° = 0,0873 rad). Entsprechend diesem Vergleich wird im Schritt 402 die Zielwendemittelpunktposition tXc als X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes festgelegt (d. h. die Zielwendemittelpunktposition wird auf einer verlängerten Linie des hinteren Fahrzeugendes festgelegt), wenn der Absolutwert des Lenkwinkels δ größer als der vorgegebene Wert ε ist; andernfalls wird im Schritt 403 der Geradeausfahrtbetrieb gewählt (sowohl der Vorderradwinkel als auch der Hinterradwinkel werden auf 0°C gesetzt), wenn der Absolutwert des Lenkwinkels δ kleiner als der vorgegebene Wert ε ist.
Ein Ablaufdiagramm in 6 zeigt ein weiteres Beispiel der Routine zur Berechnung der Zielwendemittelpunktposition tXc in der ersten Ausführungsform. Im Schritt 501 wird der Absolutwert des Lenkwinkels δ des Lenkrads mit dem vorgegebenen Wert ε verglichen (zum Beispiel 5° = 0,0873 rad). Wenn der Absolutwert des Lenkwinkels δ kleiner ist als der vorgegebene Wert ε, wird im Schritt 502 der Geradeausfahrtbetrieb gewählt (sowohl der Vorderradwinkel als auch der Hinterradwinkel werden auf 0° gesetzt). Wenn dagegen der Absolutwert des Lenkwinkels δ größer ist als der vorgegebene Wert ε, dann wird der Absolutwert des vorhergehenden Lenkwinkels δ_old des Lenkrads im Schritt 503 mit dem vorgegebenen Wert ε verglichen (zum Beispiel 5° = 0,0873 rad).
Wenn entsprechend dem Vergleich im Schritt 503 der Absolutwert des vorhergehenden Lenkwinkels δ_old des Lenkrads kleiner ist als der vorgegebene Wert ε, dann wird die Zielwendemittelpunktposition tXc im Schritt 504 auf die X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes eingestellt, und dann wird ein vorhergehender Wert h_old der Bewegungsdistanz h des Fahrzeugs im Schritt 505 auf 0 gesetzt. Wenn dagegen der Absolutwert des vorhergehenden Lenkwinkels δ_old des Lenkrads im Schritt 503 größer ist als der vorgegebene Wert ε, dann wird im Schritt 506 die Bewegungsdistanz h des Fahrzeugs berechnet. Diese Berechnung wird ausgeführt, indem ein Wert, den man durch Multiplikation der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einer Berechnungszeit dt erhält, zum vorhergehenden Wert _hold der Bewegungsdistanz h des Fahrzeugs addiert wird. Dann wird im Schritt 507 die Zielwendemittelpunktposition tXc berechnet, indem die Bewegungsdistanz h des Fahrzeugs zur X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes addiert wird.
Wie in 9 dargestellt, kann hierbei gemäß der Näherung, daß eine Differenz zwischen der X-Koordinate des Wendemittelpunkts, und der X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes mit der Bewegungsdistanz des Massenmittelpunkts des Fahrzeugs (BO₂ = G₁G₂) übereinstimmt, die Zielwendemittelpunktposition so berechnet werden, daß sich im Anfangsstadium des Abbiegen bzw. Wendens hintere Endpunkte der rechten/linken Seitenflächen des Fahrzeugs auf den Tangenten der rechten/linken Seitenflächen des Fahrzeugs bewegen (A₁, A₂, ... liegen auf der Geraden A₁C). Als Ergebnis kann eine Straßenbreite, die für die 180°-Wendung des Fahrzeugs notwendig ist, verringert werden. Wenn ferner der Endwert dieser Zielwendemittelpunktposition tXc auf die X-Koordinate gesetzt wird, die einem Mittelpunkt zwischen der Vorderradachse und der Hinterradachse entspricht, werden sowohl der Schräglaufwinkel als auch die Radinnenseite-Radaußenseite-Differenz nahezu gleich 0.
10 und die 11A bis 11C zeigen Simulationsergebnisse des Wendevorgangs des Fahrzeugs bei Anwendung der ersten Ausführungsform. Ersichtlich ist, daß der Überstand des hinteren Fahrzeugendes in Richtung der rechten/linken Seitenflächen eliminiert werden kann und außerdem der Schräglaufwinkel des Fahrzeugs in der letzten Hälfte des Wendevorgangs gleich 0 wird.
Ein Ablaufdiagramm in 7 zeigt ein weiteres Beispiel der Routine zur Berechnung der Zielwendemittelpunktposition tXc in der ersten Ausführungsform. Entsprechend dieser Routine zur Berechnung der Zielwendemittelpunktposition wird im Schritt 601 der Absolutwert des Lenkwinkels δ des Lenkrads mit dem vorgegebenen Wert ε (z. B. 5° = 0,0873 rad) verglichen. Wenn der Absolutwert des Lenkwinkels δ kleiner ist als der vorgegebene Wert ε, wird im Schritt 602 der Geradeausfahrtbetrieb gewählt (sowohl der Vorderradwinkel als auch der Hinterradwinkel werden auf 0° gesetzt). Wenn dagegen der Absolutwert des Lenkwinkels δ größer ist als der vorgegebene Wert ε, dann wird der Absolutwert des vorhergehenden Lenkwinkels δ_old des Lenkrads im Schritt 603 mit dem vorgegebenen Wert ε verglichen (zum Beispiel 5° = 0,0873 rad).
Wenn der Absolutwert des vorhergehenden Lenkwinkels δ_old des Lenkrads im Schritt 603 kleiner ist als der vorgegebene Wert ε, dann wird im Schritt 604 die Zielwendemittelpunktposition tXc auf die X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes gesetzt, und die vorhergehende Gierrate θ_old des Fahrzeugs wird im Schritt 605 auf 0 gesetzt.
Wenn andererseits der Absolutwert des vorhergehenden Lenkwinkels δ_old des Lenkrads im Schritt 603 größer ist als der vorgegebene Wert ε, dann wird im Schritt 606 die Gierrate θ des Fahrzeugs berechnet. Hierbei wird ein Anderungsbetrag der Gierrate θ nach Beginn des Wendevorgangs berechnet, indem ein Wert, den man durch Multiplikation der durch den Gierratensensor 10 erfaßten Gierrate mit der Berechnungszeit dt erhält, zu der vorhergehenden Gierrate θ_old addiert wird. Dann wird im Schritt 607 die Zielwendemittelpunktposition tXc berechnet.
Wie in 9 dargestellt, kann hierbei gemäß der Näherung, daß eine Differenz zwischen der X-Koordinate des Wendemittelpunkts und der X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes mit einem Wert zusammenfällt, den man durch Multiplikation einer Länge L in 9 mit der Gierrate θ erhält (BO₂ = L × θ), die Zielwendemittelpunktposition berechnet werden, indem man L × θ zur X-Koordinate b des hinteren Fahrzeugendes addiert, so daß die hinteren Endpunkte der rechten/linken Seitenflächen des Fahrzeugs sich im Anfangsstadium des Wendevorgangs auf den Tangenten der rechten/linken Seitenflächen des Fahrzeugs bewegen (A₁, A₂, ... liegen auf der Geraden A₁C). Dementsprechend kann die Straßenbreite verringert werden, die fit die 180°-Wendung des Fahrzeugs erforderlich ist. Wenn ferner der Endwert dieser Zielwendemittelpunktposition tXc auf die X-Koordinate eingestellt wird, die dem Mittelpunkt zwischen der Vorderradachse und der Hinterradachse entspricht, werden sowohl der Schräglaufwinkel als auch die Radinnenseite/Radaußenseite-Differenz nahezu gleich 0.
12 und die 13A bis 13C zeigen Simulationsergebnisse des Wendevorgangs des Fahrzeugs, wenn jeweils ein derartiges Steuerungssystem angewandt wird. Es ist ersichtlich, daß der Überstand des hinteren Fahrzeugendes in Richtung der rechten/linken Seitenflächen eliminiert werden kann und außerdem der Schräglaufwinkel des Fahrzeugs in der letzteren Hälfte des Wendevorgangs gleich 0 wird.
Nachstehend wird dann das Verfahren zur Ausführung der Berechnung der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwerte im Schritt 305 in 4 erläutert. Hierbei wird ein Verfahren zur Berechnung der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwerte erläutert, das auf geometrischen Beziehungen zwischen den Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkeln und der Wendemittelpunktposition im niedrigen Geschwindigkeitsbereich basiert. Da in diesem Fall das seitliche Rutschen der Räder im mittleren/hohen Geschwindigkeitsbereich auftritt, werden die obigen geometrischen Beziehungen nicht realisiert. Daher müssen die Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwerte auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert werden.
Wie in 8 dargestellt, wird angenommen, daß der Ursprungspunkt des fahrzeugfixierten Koordinatensystems als Massenmittelpunkt G des Fahrzeugs festgesetzt wird, und daß außerdem der Wendemittelpunkt des fahrzeugfixierten Koordinatensystems als (Xc, Yc) festgesetzt wird. Zunächst ist Xc durch
gegeben. Wenn dagegen der Zielwendemittelpunkt tR einen positiven Wert hat, d. h. wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, ist Yc gegeben durch
während, wenn der Zielwendemittelpunkt tR einen negativen Wert hat, d. h. wenn das Fahrzeug nach rechts abbiegt, Yc durch
gegeben ist. Dagegen sind die Beziehungen zwischen dem Zielwendemittelpunkt tR und den Koordinatenwerten (Xc, Yc) durch
gegeben. Aus den obigen Beziehungen werden der Vorderrad-Lenkwinkelsollwert δf und der Hinterrad-Lenkwinkelsollwert δr wie folgt berechnet:
und außerdem
Daher werden die Sollwerte der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel auf der Basis des Zielwenderadius tR und der Zielwendemittelpunktposition tXc unter Verwendung der Gleichungen (7) bis (10) berechnet.
In diesem Fall können die zuvor auf der Basis des Zielwenderadius tR und der Zielwendemittelpunktposition tXc berechneten Daten als Kennfelddaten ohne Verwendung der obigen Berechnungsgleichung gespeichert werden, und dann können die Sollwerte der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel berechnet werden.
Außerdem ist die Erläuterung oben unter der Annahme gegeben worden, daß das Fahrzeugprofil ein Rechteck ist. Wenn jedoch das Fahrzeugprofil von einem Rechteck verschieden ist, kann die Zielwendemittelpunktposition durch Ausführung des gleichen Verfahrens wie oben berechnet werden, wobei der Anfangswert der Zielwendemittelpunktposition als Vorwärtsposition bezüglich der verlängerten Linie des hinteren Fahrzeugendes benutzt wird. Dementsprechend wird zwar der Überstand des hinteren Fahrzeugendes in Richtung der rechten/linken Seitenflächen entsprechend dem Profil des Fahrzeugs beschränkt, aber eine unnötige Verhinderung des Überstands bei der Konstruktion des Fahrzeugprofils kann vernachlässigt werden.
Mit der obigen ersten Ausführungsform wird beabsichtigt, den Wenderadius als Reaktion auf den vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel zu implementieren und dabei beim Wenden des Fahrzeugs den Überstand in Richtung der rechten/linken Seitenflächen des Fahrzeugs zu unterdrücken. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Eigenschaften genutzt, bei denen, wenn der Radwendemittelpunkt am fahrzeugfixierten Koordinatensystem fixiert ist, der Radwendemittelpunktradius mit dem Wenderadius des Fahrzeugs übereinstimmen kann und außerdem der Radwendemittelpunkthöhenwinkel mit dem Positionswinkel des Fahrzeugs übereinstimmen kann.
Mit anderen Worten, wenn das Fahrzeug sich zu bewegen beginnt, liegt der Radwendemittelpunkt auf einer verlängerten Linie, die vom hinteren Fahrzeugende ausgeht (bei einem Punkt S1 in 14), um den Überstand des Fahrzeugs zu eliminieren (d. h. um den Positionswinkel des hinteren Fahrzeugendes auf weniger als 0° zu verringern). Nachdem der Zusammenstoß des überstehenden Teils des Fahrzeugs mit dem Hindernis vermieden worden ist, liegt der Radwendemittelpunkt unmittelbar neben dem Mittelpunkt des Fahrzeugs (in einem Punkt F1 in 14), um den Wenderadius des Fahrzeugs zu verringern. Zwischen den beiden obigen Situationen verschiebt sich der Radwendemittelpunkt allmählich vom Punkt S1 zum F1 in 14, in Übereinstimmung mit dem Lauf des Fahrzeugs, um das Verhalten des Fahrzeugs auszugleichen.
Dementsprechend können sowohl der Schräglaufwinkel als auch die Radinnenseite-Radaußenseite-Differenz des Fahrzeugs verringert werden, ohne beim Fahrer ein Gefühl körperlicher Störung hervorzurufen.
Da ferner die Zielwendemittelpunktposition auf der Basis des fahrzeugfixierten Koordinatensystems berechnet wird, sind die Berechnung der Massenmittelpunktposition und die Berechnung der Gierrate, die beide eine Berechnung der Zielwendemittelpunktposition auf der Basis des Bodenkoordinatensystems erfordern, nicht notwendig. Daher kann der Rechenumfang reduziert werden.
In der ersten Ausführungsform besteht jedoch das Problem, daß, da der Einfluß der Bewegung des Radwendemittelpunkts auf den Wenderadius des Fahrzeugs nicht berücksichtigt wird, der gewünschte Wenderadius, der mit dem vom Fahrer eingestellten Radlenkwinkel korreliert ist, nicht erreicht werden kann, während sich der Radwendemittelpunkt bewegt.
Die Simulationsbedingungen zur Erläuterung des Problems sind in 15 dargestellt, und das Simulationsergebnis ist in 16 dargestellt Hierbei ist der Mittelpunkt des Fahrzeugs als Bezugspunkt P am Fahrzeug festgesetzt. Obwohl der Radwendemittelpunktradius vom Punkt B bis zum Punkt C konstant gehalten wird, während sich der Radwendemittelpunkt vorwärts bewegt, wird jedoch der Wenderadius des Fahrzeugs vor diesem Intervall vergrößert.
Auf diese Weise kann in der ersten Ausführungsform der Positionswinkel des Fahrzeugs nicht verändert werden, während der Wenderadius des Fahrzeugs auf dem gewünschten Wert gehalten wird. In dieser Hinsicht kann das Verfahren in zweiten und dritten Ausführungsformen verbessert werden, die nachstehend beschrieben werden.
17 zeigt eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrdynamikregelungssystems darstellt, auf das ein Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
In 17 ist 1 das Vorderrad, 2 ist das Hinterrad, 3 ist das vom Fahrer betätigte Lenkrad, 4 ist der Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads. Als Lenkwinkelsensor kann z. B. ein Sensor vom Typ eines optischen Gebers zum Erfassen des Drehwinkels der Lenksäulenwelle verwendet werden. Außerdem bezeichnen 5a und 5b linke bzw. rechte Vorderrad-Lenkantriebselemente, und 6a und 6b bezeichnen linke bzw. rechte Hinterrad-Lenkantriebselemente. Diese Antriebselemente weisen jeweils einen Gleichstrommotor auf und können die Radlenkwinkel der linken/rechten Vorderräder/Hinterräder einstellen, indem sie eine Drehbewegung des Motors durch ein Schneckengetriebe in eine Querbewegung einer Zahnstange umsetzen, um den Verschiebungsgrad der Zahnstange einzustellen. Der Motor ist nicht auf den Gleichstrommotor beschränkt, und es können ein Induktionsmotor, ein geschalteter Reluktanzmotor oder dergleichen verwendet werden. Außerdem kann ein Linearmotor eingesetzt werden, der einen Verschiebungsbetrag der Zahnstange direkt einstellen kann.
Ferner bezeichnen 20, 21, 22, 23 eine Treiberschaltung zum Ansteuern jedes Radlenk-Gleichstrommotors, und diese Treiberschaltungen sind als H-Brücke konstruiert. Es erfolgt eine Stromrückkopplung der Gleichstrommotoren, um den Motorstrom zu realisieren, der durch eine weiter unten beschriebene ECU (12) angewiesen wird. Außerdem sind 31, 32, 33, 34 ein Zahnstangenhubsensor vom Potentiometertyp zum Erfassen des Bewegungsbetrags jeder von den rechten/linken, vorderen bzw. hinteren Lenkzahnstangen. Ferner sind 14, 15, 16 bzw. 17 die Geschwindigkeitssensoren zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit jedes Rads des Fahrzeugs 11. Es gibt einen Loch-Geschwindigkeitssensor vom IC-Typ, der die Drehung des Zahnrads erfaßt, das an den Achsen entsprechender Räder angebracht ist, und nach Erfassen der Randposition zwischen der Nut und den Zähnen des Zahnrads usw. einen Impuls ausgibt.
Ferner ist 12 die Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit, die durch die Steuerungseinheit (ECU) hauptsächlich unter Verwendung eines Mikrocomputers gebildet wird und die Eingabe/Ausgabe von Informationen von/nach einem externen Gerät sowie verschiedene Berechnungen ausführt. Die Zentraleinheit (CPU) in dieser Einheit führt die Berechnung aus, der Festwertspeicher (ROM) speichert ein Steuerungsprogramm, verschiedene Daten usw. (wird weiter unten beschrieben), der Direktzugriffsspeicher (RAM) speichert vorübergehend die Informationen während der Ausführung des Programms, und die E/A-Schnittstelle führt die Eingabe der Informationen vom externen Sensor usw. und die Ausgabe des Signals zur Steuerung des externen Antriebselements durch. Außerdem ist ein Zeitgeber zum Zählen der Zeit von Impuls zu Impuls des Geschwindigkeitssensors usw. vorgesehen.
18 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit 12 in der zweiten Ausführungsform darstellt. Diese Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit 12 weist auf. einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt 1401 zum Berechnen des Zielwenderadius auf der Basis des Lenkwinkels als Betrag des Lenkvorgangs, einen Zielpositionswinkel-Berechnungsabschnitt 1402 zum Berechnen des Zielpositionswinkels des Bezugspunkts des Fahrzeugs, einen Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt 1403 zum Berechnen des Zielradlenkwinkels der Vorderräder/Hinterräder auf der Basis des Zielwenderadius und des Zielpositionswinkels und einen Radlenkwinkeleinstellungsabschnitt 1404, um einen Ist-Radlenkwinkel so einzustellen, daß der Ist-Radlenkwinkel mit dem Zielradlenkwinkel übereinstimmt.
Diese Bestandteile der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungseinheit 12 können in der ECU (12) in der Reihenfolge 1401, 1402, 1403 und 1404 ausgeführt werden. Auch wenn der Bezugspunkt P des Fahrzeugs auf irgendeinen Punkt an dem Fahrzeug eingestellt wird, kann die gleiche Erläuterung entsprechend angewandt werden. Daher wird nachstehend das Anwendungsbeispiel erläutert, in dem der Bezugspunkt P auf den Mittelpunkt des Fahrzeugs (einen Mittelpunkt auf einer Linie, welche die vorderen/hinteren Laufflächenmittelpunkte miteinander verbindet) eingestellt ist.
Zunächst wird im Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt 1401 als Reaktion auf einen erfaßten Wert ST des Lenkraddrehwinkels der Zielwenderadius Re berechnet. Die Zielwenderadien Re sind vorher im Festwertspeicher (ROM) in Form einer Tabelle in Verbindung mit dem Drehwinkel des Lenkrads gespeichert, wie in 20 dargestellt, und können dann durch Abfragen der Tabelle berechnet werden. Da zu diesem Zeitpunkt der Wenderadius im Geradeausfahrtzustand des Fahrzeugs dem Wert unendlich entspricht, ist es zweckmäßig, Tabellenwerte als reziproke Werte des Zielwenderadius einzugeben, wie in 20 dargestellt. Diese Berechnung wird alle 10 ms ausgeführt, und auch der Zielwenderadius Re wird alle 10 ms ausgegeben.
Dann wird im Zielpositionswinkel-Berechnungsabschnitt 1402 der Zielpositionswinkel β entsprechend den Fahrzeugverhältnissen berechnet. Wenn in diesem Beispiel der Mittelpunkt des Fahrzeugs als Bezugspunkt P am Fahrzeug festgesetzt wird, dann wird der Zielpositionswinkel β so erzeugt, daß er gegen "0" geht, indem der Radwendemittelpunkt vom Punkt S1 auf der Verlängerungslinie des hinteren Fahrzeugendes (14) entsprechend dem Verschiebungsabstand z des Bezugspunkts des P aus dem Stoppzustand des Fahrzeugs zum Punkt F1 verschoben wird, wie in 21 dargestellt.
Um hierbei eine plötzliche Änderung des Zielpositionswinkels zu verhindern, kann der Zielpositionswinkel β so erzeugt werden, daß er sich relativ zur Bewegung des Fahrzeugs ändert, wie in 21 dargestellt. Bei der Berechnung der Bewegungsdistanz z des Bezugspunkts P wird die Bewegungsdistanz jedes Rads vorher berechnet. Diese Bewegungsdistanz jedes Rads kann berechnet werden, indem die Radbewegungsdistanz pro Impuls durch eine Zeit zwischen zwei Impulsen des Geschwindigkeitssensors dividiert wird, um die Bewegungsgeschwindigkeit jedes Rads zu berechnen und dann die Bewegungsgeschwindigkeit über die Zeit zu integrieren.
Andernfalls kann die Bewegungsdistanz jedes Rads durch Integration eines Werts berechnet werden, den man durch Multiplikation der Impulserzeugungszahl des Geschwindigkeitssensors mit der Radbewegungsdistanz pro Impuls erhält. Nun sind für die Räder insgesamt vier Geschwindigkeitssensoren vorgesehen. Da die Bezugspunkte P auf den geometrischen Mittelpunkt dieser Räder eingestellt sind, kann der Mittelpunkt der Bewegungsdistanzen, der auf der Basis der entsprechenden Ausgangssignale von vier Geschwindigkeitssensoren berechnet wird, einfach als Bewegungsdistanz z des Bezugspunkts P verwendet werden.
In diesem Fall können zusätzlich zu den obigen Berechnungen des Zielwenderadius Re und des Zielpositionswinkels β der Zielwenderadius und der Zielpositionswinkel für die automatische Einfahrt in die Parkgarage berechnet werden, wobei ähnlich wie beim automatischen Parksystem die Lage von Randhindemissen erfaßt wird.
Dann wird im Zielpositionswinkel-Berechnungsabschnitt 1403 der Zielradwendemittelpunkt (Punkt Q) berechnet, um den Zielwenderadius Re und den Zielpositionswinkel β zu erhalten, und dann werden die Zielradlenkwinkel (linkes Vorderrad δfl*, rechtes Vorderrad δfr*, linkes Hinterrad δrl*, rechtes Hinterrad δrr*) der entsprechenden Räder berechnet, um den Zielradwendemittelpunkt zu erhalten.
19 zeigt ein Ablaufschema, das eine Funktionsweise des Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystems in der zweiten Ausführungsform darstellt. Zunächst wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfaßt (Schritt 1501). Dann wird die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt (Schritt 1502). Dann wird der Zielwenderadius auf der Basis des Lenkwinkels des Lenkrads berechnet (Schritt 1503). Dann wird der Zielpositionswinkel berechnet (Schritt 1504). Schließlich wird der Zielradlenkwinkel berechnet (Schritt 1505).
Nachstehend werden dann Beispiele zur Berechnung des Radwendemittelpunktradius R und des Radwendemittelpunkthöhenwinkels θ zur Kennzeichnung des Zielradwendemittelpunkts (Punkt Q) unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm 1 (23) und ein Ablaufdiagramm 2 (24) erläutert. Das Ablaufdiagramm 1 führt die Berechnung synchron zum Impulsanstieg des Radgeschwindigkeitssensors des rechten Vorderrads durch, wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, und führt auch die Berechnung synchron zum Impulsanstieg des Radgeschwindigkeitssensors des linken Vorderrads durch, wenn das Fahrzeug nach rechts abbiegt oder auch geradeaus fahrt.
Da der Geschwindigkeitsimpuls nach jeder Verschiebungsdistanz des Fahrzeugs ausgegeben wird, wird die Berechnung des Zielradlenkwinkels auf der Basis des Änderungsbetrags δβ des Zielpositionswinkels gegenüber dem vorgegebenen Verschiebungsbetrag δz des Fahrzeugbezugspunkts erleichtert. Das heißt, wenn der Zielradlenkwinkel zeitsynchron berechnet wird, muß er nach der Berechnung der Verschiebungsdistanz für eine vorgegebene Zeitspanne berechnet werden. Da das vorliegende System durch Einstellen des Bezugspunkts P als Position des Geschwindigkeitssensors angewandt wird, ist dagegen die Verschiebungsdistanz vorher bekannt, und daher wird eine solche Berechnung nicht benötigt. Wenn außerdem das Verfahren zur zeitsynchronen Berechnung der Verschiebungsdistanz und zur anschließenden Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der Impulse angewandt wird, die innerhalb dieser Zeit erzeugt werden, wird im Fall einer kleinen Impulszahl die Meßgenauigkeit der Verschiebungsdistanz schlechter. Gemäß dem vorliegenden System macht jedoch die Berechnung den besten Gebrauch von der maximalen Auflösung des Geschwindigkeitssensors ohne diese Behandlungen.
In diesem Ablaufdiagramm 1 wird die Berechnung alle 10 ms ausgeführt.
Im Ablaufdiagramm 1 wird der Radwendemittelpunkt unter der Bedingung berechnet, daß sich das Fahrzeug bewegt. Im Schritt 1901 wird eine Fahrdistanz dz des Fahrzeugs während eines Jobs (= Durchlaufs) nach Gl. (11) aus der Fahrdistanz z des Bezugspunkts im gegenwärtigen Job und der Fahrdistanz z_old des Bezugspunkts im vorhergehenden Job berechnet. dz = z – zold (11)
Wenn die Position des Geschwindigkeitssensors am rechten Vorderrad als Bezugspunkt P festgesetzt wird, wenn das Fahrzeug links abbiegt und die Position des Geschwindigkeitssensors am linken Vorderrad als Bezugspunkt P festgesetzt wird, wenn das Fahrzeug recht abbiegt oder im wesentlichen geradeaus führt, dann kann der Wert dz einer Distanz entsprechen, die vorher entsprechend dem Impulserzeugungsintervall fixiert wird. Daher braucht die Fahrdistanz dz nicht auf der Basis von Gl. (11) berechnet zu werden.
Im Schritt 1902 wird der Anderungsbetrag dθ des Zielradwendemittelpunkthöhenwinkels θ gemäß Gl. (12) aus dem durch die Zielpositionswinkel-Berechnungseinrichtung berechneten Zielpositionswinkel β und dem Zielradwendemittelpunkthöhenwinkel θ_old im Schritt 1906 im vorhergehenden Job berechnet. dθ = β – θold (12)
In diesem Fall ist der verfügbare Bereich des Radwendemittelpunktradius R durch die Einschlagfähigkeit der vorderen/hinteren Räder begrenzt (27). Wenn daher der Radwendemittelpunktradius R auf der Basis der weiter unten beschriebenen Gl. (14) berechnet wird, dann wird der nicht verfügbare Radwendemittelpunktradius R entsprechend den Größen des Wenderadius Re und δβ/δz berechnet. Als Ergebnis entsteht der Nachteil, daß der Wenderadius nicht in Übereinstimmung mit einem durch den Fahrer betätigten Lenkungsbetrag erzielt werden kann. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden, wird dementsprechend die Größe von δθ/δz in den folgenden Schritten 1903, 1904 und 1905 so begrenzt, daß der Radwendemittelpunktradius R innerhalb des verfügbaren Bereichs abgeleitet werden kann.
Im Schritt 1903 wird der Minimalwert des Radwendemittelpunktradius, der bei jeder Berechnung auf der Basis des Radwendemittelpunkthöhenwinkels θ erreicht werden kann, aus dem Radwendemittelpunkthöhenwinkel θ_old zur Zeit des vorhergehenden Jobs berechnet. Dieser Minimalwert R_min. ist ein Abstand zwischen dem Punkt V und dem Punkt P in 27 und kann berechnet werden, indem vorher experimentell die R_min-Werte als Tabellendaten für die Winkel θ gemessen werden, die Tabelle dann in dem Festwertspeicher (ROM) gespeichert und die Tabelle dann abgefragt wird.
Im Schritt 1904 wird unter Berücksichtigung des Minimalwerts R. des Radwendemittelpunktradius der Maximalwert dθ_max der Änderung dθ des Radwendemittelpunkthöhenwinkels θ berechnet, um den Zielwenderadius Re zu erhalten. dθmax = (1/Rmin – 1/Re) × z (13)
Dann wird im Schritt 1905 der Radwendemittelpunkthöhenwinkel θ durch diesen Wert beschränkt. Das heißt, die Änderung dθ = min(dθ_max, dθ) des Radwendemittelpunkthöhenwinkels θ wird berechnet. Im Schritt 1906 wird der endgültige Zielpositionswinkel β = θ berechnet, und außerdem wird der Radwendemittelpunkthöhenwinkel θ = θ_old + dθ unter Verwendung der Änderung dθ des Radwendemittelpunkthöhenwinkels berechnet.
Schließlich wird im Schritt 1907 der Radwendemittelpunktradius R auf der Basis von Gl. (14) berechnet, und dann wird diese Berechnungsroutine 1 des Radwendemittelpunkts beendet. R = 1/(dθ/dz + 1/Re) (14)
Da indessen das Radlenkservosystem der Vorder-/Hinterräder eine Positionssteuerung mit Trägheitssystem ist, kann die gewünschte schrittweise Zielposition unmöglich sofort erreicht werden. Daher bewegt sich das Fahrzeug kontinuierlich bis zur Zielposition, um die endgültige Zielposition zu erreichen. Wenn dementsprechend die Zielposition diskontinuierlich erzeugt wird, ergibt sich der Nachteil, daß der Fahrzeugwendemittelpunkt nicht in einer gewünschten Position im Übergangszustand erzielt werden kann, um den Zielwert zu erreichen.
Daher wird der Wert δβ/δz so eingestellt, daß er sich in Gl. (14) nicht plötzlich ändert. Dann wird 1/R als ein Wert berechnet, der sich nicht plötzlich ändert. Als Ergebnis wird die Zielposition als Wert berechnet, der sich nicht plötzlich ändert, und daher kann der oben erwähnte Nachteil vermieden werden.
Der Schritt 1907 kann auch wie folgt ausgeführt werden. Das heißt, wenn die Änderung des Zielpositionswinkels gegenüber der Verschiebungsdistanz δz des Bezugspunkts P ein positiver Wert ist, dann ist damit ein Wert des Radwendemittelpunktradius R korreliert, der kleiner ist als der Zielwenderadius Re. Wenn dagegen die Änderung des Zielpositionswinkels in Abhängigkeit von der Verschiebungsdistanz, δz des Bezugspunkts P ein negativer Wert ist, dann ist damit ein Wert des Radwendemittelpunktradius R korreliert, der größer ist als der Zielwenderadius Re. Diese Daten werden im Festwertspeicher (ROM) gespeichert, und der Radwendemittelpunktradius R kann durch Nachschlagen der Daten abgeleitet werden.
In dem Ablaufdiagramm 2 (24) wird der Radwendemittelpunkt im wesentlichen im Stoppzustand des Fahrzeugs oder bei einer Änderung der Abbiegerichtung des Fahrzeugs berechnet. Im Schritt 2001 wird entschieden, ob während einer vorgegebenen Zeit (T1 Sekunden) der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls diskontinuierlich erzeugt wird oder nicht oder ob eine Richtung das Radlenkwinkels umgekehrt wird. Wenn kein Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls erzeugt wird oder die Richtung des Radlenkwinkels umgekehrt wird, geht der Prozeß zum Schritt 2002 über. Dabei wird T1 auf das Impulserzeugungsintervall bei der Fahrzeuggeschwindigkeit von 1 km/h eingestellt. Wenn ferner im Schritt 2001 auf der Basis des vom Fahrer betätigten Lenkbetrags festgestellt wird, daß der für das Fahrzeug erforderliche Wendemittelpunkt von rechts nach links oder umgekehrt verlagert wird, geht der Prozeß zum Schritt 2002 über. Wenn beide Bedingungen im Schritt 2001 nicht erfüllt sind, wird diese Berechnungsroutine 2 beendet.
Im Schritt 2002 wird der Radwendemittelpunkthöhenwinkel θ direkt auf den Zielpositionswinkel β eingestellt, d. h. θ = β. Im Schritt 2003 wird der Radwendemittelpunktradius R direkt auf den Zielwenderadius Re eingestellt, d. h. R = Re. Dann wird diese Berechnungsroutine 2 des Zielradwendemittelpunkts beendet.
Entsprechend den obigen Routinen kann der Fahrer die Bewegung des Fahrzeugs (den Wenderadius und den Positionswinkel) im Stoppzustand des Fahrzeugs diskontinuierlich ändern.
Nachstehend wird dann ein Beispiel erläutert, in dem die Radlenkwinkel (linkes Vorderrad δfl*, rechtes Vorderrad δfr*, linkes Hinterrad δrl*, rechtes Hinterrad δrr*) entsprechender Räder aus dem Zielradwendemittelpunkt (Punkt Q) berechnet werden. Die Beziehungen zwischen den Radlenkwinkeln entsprechender Räder und dem Radwendemittelpunkt werden vorher experimentell berechnet, wenn die Radlenkwinkel (linkes Vorderrad δfl, rechtes Vorderrad δfr, linkes Hinterrad δrl, rechtes Hinterrad δrr) entsprechender Räder jeweils im verfügbaren Bereich geändert werden. Dabei kann der Radwendemittelpunkt für die Radlenkwinkel von vier Rädern eindeutig festgelegt werden; nichtsdestoweniger kann eine Kombination der Radlenkwinkel von vier Rädern nicht eindeutig festgelegt werden, wenn der Radwendemittelpunkt vorher festgelegt wird und Kombinationsfreiheit besteht.
Daher sind im Kombinationsspielraum die Radlenkwinkel entsprechender Räder, die der Kombination nahekommen, die man erhält, wenn die Radlenkwinkel entsprechender Räder so festgelegt werden, daß, wie in 25 dargestellt, Verbindungslinien zwischen entsprechenden Rädern und dem Radwendemittelpunkt die Richtung entsprechender Räder senkrecht schneiden können, mit dem Radwendemittelpunkt korreliert.
Wenn jedoch der Radwendemittelpunkt ausreichend weit vom Fahrzeug entfernt ist (wenn das Fahrzeug sich fast geradeaus bewegt), dann wird die Kombination gewählt, durch welche die Vorspur erzielt werden kann, um die Geradeauslaufstabilität des Fahrzeugs ausreichend aufrechtzuerhalten, und dann werden die Radlenkwinkel der entsprechenden Ruder mit dem Radwendemittelpunkt korreliert. Entsprechend einer solchen Korrelation kann der Fahrwiderstand reduziert werden, wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fahrt, und daher kann die für die Fahrt notwendige Energie abgesenkt werden. Da der Schräglaufwinkel der entsprechenden Räder gleichfalls reduziert werden kann, läßt sich auch der Effekt zur Unterdrückung des Reifenquietschgeräuschs erzielen.
Da die Daten, bei denen die Radlenkwinkel (linkes Vorderrad δfl, rechtes Vorderrad δfr, linkes Hinterrad δrl, rechtes Hinterrad δrr) entsprechender Räder jeweils mit dem verfügbaren Radwendemittelpunkt korreliert sind, im Festwertspeicher (ROM) gespeichert und dann die Daten abgefragt werden können, werden auf diese Weise die Zielradlenkwinkel (linkes Vorderrad δfl*, rechtes Vorderrad δfr*, linkes Hinterrad δrl*, rechtes Hinterrad δrr*) entsprechender Räder in Bezug auf den Zielradwendemittelpunkt Q berechnet.
In diesem Fall wird der Radwendemittelpunkt nicht nur gemäß den Radlenkwinkeln entsprechender Räder, sondern auch gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert. Daher kann ein solcher Einfluß vorzugsweise vorher experimentell erfaßt und in Datenform im Festwertspeicher (ROM) gespeichert werden und dann in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit abgefragt werden.
Im Radlenkwinkeleinstellungsabschnitt 1404 werden Stromsollwerte, die für die Motortreiberschaltungen 20, 21, 22, 23 angewiesen werden, so berechnet, daß die Zielradlenkwinkel (linkes Vorderrad δfl, rechtes Vorderrad δfr, linkes Hinterrad δrl, rechtes Hinterrad δrr) mit den Zielradlenkwinkeln δfl*, δfr*, δrl*, δrr* zusammenfallen können. Hierbei können Abtastwerte der Radlenkwinkel entsprechender Räder aus Abtastwerten der Hubsensoren 31, 32, 33, 34 berechnet werden, indem experimentell Beziehungen zwischen den Abtastwerten des entsprechenden Hubsensors und den Radlenkwinkeln entsprechender Räder ermittelt werden, dann die korrelierten Daten vorher im Festwertspeicher (ROM) gespeichert und die Daten dann abgefragt werden, und auf diese Weise können die Radlenkwinkel entsprechender Räder aus den Abtastwerten der Hubsensoren 31, 32, 33, 34 ermittelt werden.
Die Stromsollwerte werden mit Rückkopplung so berechnet, daß die erfaßten Werte der Radlenkwinkel mit den Zielradlenkwinkeln an entsprechenden Rädern übereinstimmen können. Als Berechnungsverfahren mit Rückführung gibt es die PID-Regelung, die Gleitzustandsregelung, die Regelung auf Modellbasis usw. Da alle Regelungen im allgemeinen bekannt sind, wird ihre ausführliche Erläuterung hierin weggelassen.
Das Simulationsergebnis, das man durch das in der zweiten Ausführungsform konstruierte Regelungssystem unter den in 15 angegebenen Bedingungen erhält, ist in 22 dargestellt. Dabei kann eine allmähliche Änderung des Positionswinkels unter Konstanthaltung des Wenderadius des Fahrzeugs vom Punkt B zum Punkt C erreicht werden.
Hier wird der Fall eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung, welche die Radlenkwinkel von vier Rädern jeweils unabhängig voneinander steuern kann, wie oben erläutert. Die zweite Ausführungsform kann auch auf eine Vorrichtung angewandt werden, welche die rechten/linken Radlenkwinkel der Vorderräder oder der Hinterräder oder der Vorder-/Hinterräder nicht unabhängig voneinander einstellen kann.
26 zeigt eine Konfiguration einer dritten Ausführungsform, in der die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung angewandt wird, welche die Vorderrad-/Hinterrad-Lenkwinkel in den Vorder-/Hinterrädern nicht unabhängig voneinander einstellen kann.
In 26 sind 45 bzw. 46 ein Antriebselement zur gleichzeitigen Einstellung der Radlenkwinkel von Vorder- bzw. Hinterrädern. Das Antriebselement weist einen Gleichstrommotor auf und kann die Zahnstange über ein Schneckengetriebe in Querrichtung bewegen. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine derartige Vorrichtung können die Zielradlenkwinkel-Berechnungseinrichtung und die Radlenkwinkel-Einstelleinrichtung in der obigen zweiten Ausführungsform wie folgt modifiziert werden.
Bei der Berechnung des Radlenkwinkels können, nachdem der Zielradwendemittelpunkt ähnlich wie oben berechnet wird, die vorderen/hinteren Hublängen zur Implementierung des Radwendemittelpunkts berechnet werden (dabei wird nicht der Radlenkwinkel, sondern die dem Radlenkwinkel entsprechende Hublänge als Zielwert verwendet, wodurch aber praktisch keine Schwierigkeit verursacht wird). Die Zielhublängen (Vorderrad STf*, Hinterrad STr*) der Vorder-/Hinterräder können berechnet werden, indem zuvor die Hublängen der Vorder-/Hinterräder in Abhängigkeit von Radwendemittelpunkt experimentell gemessen, die Daten dann im Festwertspeicher (ROM) gespeichert und dann die Daten abgefragt werden. Wie oben erläutert, kann vorzugsweise der Einfluß der Fahrzeuggeschwindigkeit in Form von ROM-Daten gespeichert und dann als Reaktion auf die Fahrzeuggeschwindigkeit abgefragt werden.
Auf der Basis einer solchen Konfiguration wird in der Radlenkwinkeleinstelleinrichtung die Regelung mit Rückführung für entsprechende Räder so ausgeführt, daß Abtastwerte der vorderen/hinteren Hubsensoren mit den Zielhublängen (Vorderrad STf*, Hinterrad STr*) der Vorder-/Hinterräder zusammenfallen können. Als Regelungsverfahren mit Rückführung gibt es die PID-Regelung, die Gleitzustandsregelung, die Regelung auf Modellbasis usw. Ihre ausführliche Erläuterung wird hierin weggelassen.
Auf ähnliche Weise kann die dritte Ausführungsform auch auf die Vorrichtung angewandt werden, welche die rechten/linken Radlenkwinkel ausschließlich in den Vorderrädern oder den Hinterrädern nicht unabhängig voneinander einstellen kann. Die dritte Ausführungsform kann auch auf die Vorrichtung angewandt werden, in der die Vorderräder als Reaktion auf den Lenkvorgang durch den Fahrer eindeutig mechanisch festgelegt werden können und nur die Hinterräder unabhängig von der Lenkoperation eingestellt werden können. In einem solchen Fall können die Zielradlenkwinkel-Berechnungseinrichtung und die Radlenkwinkel-Einstelleinrichtung entsprechend der Vorrichtung gemäß der oben erwähnten Variante konstruiert werden.
Außerdem kann der Zielpositionswinkel vorher in Form von Kennfelddaten im Speicher abgelegt werden, und die Daten können dann verwendet werden.
Vorstehend wird der Fall erläutert, in dem sich das Fahrzeug vorwärts bewegt. Wenn das Fahrzeug rückwärts fährt, kann die vorliegende Erfindung ausgeführt werden, indem die Rückwärtsfahrrichtung als positive Richtung der X-Achse festgelegt wird. Was die Unterscheidung zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs betrifft, wird entsprechend dem Fahrzeug mit Automatikgetriebe, durch das der Fahrer zum Beispiel die Vorwärts-/Rückwärts-Fahrbefehle auswählen kann, festgelegt, daß das Fahrzeug vorwärts fährt, während der Vorwärtsfahrbefehl ausgegeben wird, während festgelegt wird, daß das Fahrzeug rückwärts fahrt, während der Rückwärtsfahrbefehl ausgegeben wird.
Es versteht sich, daß nur erläuternde Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind und daß viele Modifikationen und Anpassungen möglich sind, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen offenbart wird.

Claims

Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem mit einer Einheit zur unabhängigen Steuerung von Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkeln, wobei das System aufweist: einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt (201) zum Berechnen eines Zielwenderadius auf der Basis eines Betrags eines Lenkvorgangs; einen Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) zum Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs; und einen Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsollwert-Berechnungsabschnitt (203) zum Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel zum Erreichen der Zielwendemittelpunktposition; dadurch gekennzeichnet, daß der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) die Zielwendemittelpunktposition auf der Basis des Zielwenderadius als eine Position auf einer Geraden berechnet, die eine Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, um einen Überstandsbetrag eines Heckabschnitts in Richtung der rechten/linken Seitenfläche beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs zu beschränken.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) in einem Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse eines Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich allmählich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich allmählich zu einer Geraden hin verschiebt, die parallel zu einer Vorderachse und einer Hinterachse ist und einen gleichen Abstand zu jeder Achse aufweist.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und als eine Position berechnet, die sich so verschiebt, daß der geometrische Ort eines links- oder rechtsseitigen Heckpunkts des Fahrzeugs im Anfangsstadium des Wendevorgangs mit einer links- oder rechtsseitigen Tangente an das Fahrzeug zusammenfällt
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich auf der Basis eines Verschiebungsbetrags des Fahrzeugs allmählich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs um eine Distanz verschiebt, die gleich einem Schwerpunktverschiebungsbetrag des Fahrzeugs ist.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht scheidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich innerhalb eines Schwerpunktverschiebungsbetrags des Fahrzeugs als Obergrenze in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich auf der Basis einer Position des Fahrzeugs allmählich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs um eine Distanz verschiebt, die durch Multiplikation einer Distanz zwischen der Zielwendemittelpunktposition im Anfangsstadium des Wendevorgangs und einem rechts- oder linksseitigen Heckpunkt des Fahrzeugs mit einer Gierwinkeländerung des Fahrzeugs ermittelt wird.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendens bzw. Abbiegen des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition als Position auf der Geraden, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet, die sich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs innerhalb einer Distanz verschiebt, die durch Multiplikation einer Distanz zwischen der Zielwendemittelpunktposition im Anfangsstadium des Wendevorgangs und einem rechts- oder linksseitigen Heckpunkt des Fahrzeugs mit einer Gierwinkeländerung des Fahrzeugs als Obergrenze ermittelt wird.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) im Anfangsstadium des Wendevorgangs des Fahrzeugs gemäß einem Profil nahe dem Heckteil des Fahrzeugs die Zielwendemittelpunktposition in einer Position festsetzt, die eher vor der Geraden liegt, welche die Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zielwendemittelpunktpositions-Berechnungsabschnitt (202) die Zielwendemittelpunktposition auf der Basis eines fahrzeugfixierten Koordinatensystems berechnet.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahren mit Verwendung einer Einheit zur unabhängigen Steuerung der Vorderrad- bzw. Hinterrad-Lenkwinkel, wobei das Verfahren aufweist: Berechnen eines Zielwenderadius auf der Basis eines Lenkungsbetrags (Schritt 303); Berechnen einer Zielwendemittelpunktposition beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs (Schritt 304); und Berechnen von Sollwerten der Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkel zum Erreichen der Zielwendemittelpunktposition (Schritt 305); dadurch gekennzeichnet, daß die Zielwendemittelpunktposition auf der Basis des Zielwenderadius als Position auf einer Geraden berechnet wird, die eine Längsachse des Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, um einen Überstandsbetrag eines Heckabschnitts in Richtung der rechten/linken Seitenfläche beim Wenden bzw. Abbiegen des Fahrzeugs zu beschränken.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Zielwendemittelpunktposition in einem Anfangsstadium des Wendevorgangs des Fahrzeugs als Position auf der Geraden, welche die Längsachse eines Fahrzeugs senkrecht schneidet und durch das Heck des Fahrzeugs geht, und mit fortschreitendem Wendevorgang als eine Position berechnet wird, die sich allmählich in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verschiebt.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem mit einer Einheit zur unabhängigen Steuerung eines Vorderrad-Lenkwinkels bzw. eines Hinterrad-Lenkwinkels, wobei das System aufweist: einen Zielwenderadius-Berechnungsabschnitt (1401) zum Berechnen eines Zielwenderadius (Re) eines Bezugspunkts (P) an einem Fahrzeug auf der Basis eines Betrags eines Lenkvorgangs; einen Zielpositionswinkel-Berechnungsabschnitt (1402) zum Berechnen eines Zielpositionswinkels (β) des Bezugspunkts (P); und einen Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) zum Berechnen von Zielradlenkwinkeln von Vorder-/Hinterrädern auf der Basis des Zielwenderadius (Re) und des Zielpositionswinkels (β); dadurch gekennzeichnet, daß der Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) die Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder berechnet, indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich ein Radwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder dem Fahrzeug annähert, während der Zielpositionswinkel (β) erhöht wird, und indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich der Zielwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder vom Fahrzeug entfernt, während der Zielpositionswinkel (β) vermindert wird.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 15, wobei der Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) den Zielradlenkwinkel so berechnet, daß man einen Radwendemittelpunktsradius (R) im wesentlichen durch 1/R = 1/Re + δβ/δz aus dem Zielwenderadius (Re) und einer Änderung (δβ/δz) des Zielpositionswinkels (β) bezüglich einer Verschiebungsdistanz (δz) des Bezugspunkts (P) des Fahrzeugs erhält, und daß ein Punkt (Q), in dem ein Radwendemittelpunkt-Höhenwinkel (θ) im wesentlichen gleich dem Zielpositionswinkel (β) ist, als Radwendemittelpunkt festgesetzt wird.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 15, wobei der Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) den Zielpositionswinkel so berechnet, daß eine Änderung (δβ/δz) des Zielpositionswinkels (β) bezüglich einer Verschiebungsdistanz (δz) des Bezugspunkts (P) nicht plötzlich verändert wird.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 15, das ferner mindestens einen Geschwindigkeitssensor aufweist, um jedesmal, wenn sich ein bestimmter Punkt des Fahrzeugs um eine vorgegebene Distanz bewegt, einen Impuls auszugeben, und wobei der Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) eine Berechnung synchron mit dem Impuls des Geschwindigkeitssensors durchführt.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 15, das ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßabschnitt zur Messung einer Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist, und wobei der Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) den Zielradlenkwinkel in einem Punkt (Q) berechnet, in dem unabhängig von einer Änderungsrichtung und einer Änderungsgeschwindigkeit des Zielpositionswinkels in einem Zustand, in dem das Fahrzeug als nahezu stehend angesehen werden kann, ein Radwendemittelpunktradius (R) mit dem Zielwenderadius (Re) übereinstimmt und ein Radwendemittelpunkt-Höhenwinkel (θ) gleich dem Zielpositionswinkel (β) ist.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungssystem nach Anspruch 15, wobei der Zielradlenkwinkel-Berechnungsabschnitt (1403) den Zielradlenkwinkel so berechnet, daß ein oberer Grenzwert einer Änderung (δθ/δz) eines Radwendemittelpunkt-Höhenwinkels (θ) bezüglich einer Verschiebungsdistanz, (δz) des Bezugspunkts (P) entsprechend dem Zielpositionswinkel (β) und dem Zielwenderadius (Re) beschränkt wird.
Fahrzeug-Vorderrad/Hinterrad-Lenkwinkelsteuerungsverfahren zur unabhängigen Steuerung eines Radlenkwinkels von Vorderrädern bzw. eines Radlenkwinkels von Hinterrädern, wobei das Verfahren aufweist: Berechnen eines Zielwenderadius (Re) eines Bezugspunkts (P) an einem Fahrzeug auf der Basis eines Lenkungsbetrags (Schritt 1503); Berechnen eines Zielpositionswinkels (β) des Bezugspunkts (P) (Schritt 1504); und Berechnen von Zielradlenkwinkeln der Vorder-/Hinterräder auf der Basis des Zielwenderadius (Re) und des Zielpositionswinkels (β) (Schritt 1505); gekennzeichnet durch die Berechnung der Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder, indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich ein Radwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder dem Fahrzeug annähert, während der Zielpositionswinkel (β) erhöht wird, und indem die Zielradlenkwinkel so korrigiert werden, daß sich der Zielwendemittelpunkt (Q) bezüglich der bei konstant gehaltenem Zielpositionswinkel ermittelten Zielradlenkwinkel der Vorder-/Hinterräder vom Fahrzeug entfernt, während der Zielpositionswinkel (β) vermindert wird (Schritt 1505).