DE602004002640T2

DE602004002640T2 - Fahrzeuglenksteuervorrichtung

Info

Publication number: DE602004002640T2
Application number: DE602004002640T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Toyota-shi Aichi-ken YOKOTA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: CN100391774C; CN101121417A; JP2004268659A; US20050236223A1; JP4120427B2; CN1701018A; CN100560417C; US7203582B2; EP1513718A1; DE602004002640D1; EP1513718B1; WO2004078560A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung, die eine automatische Lenkeinheit zur automatischen Lenkung lenkbarer Räder bezüglich einer Lenkeingabeeinheit und eine Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft gemäß einem Betriebszustand eines Fahrzeugs, das die automatische Lenkeinheit und die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit umfasst, steuert.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Als eine Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen, wie sie zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift JP 5-77751 oder in DE 100 32 340 A offenbart ist, ist eine Lenksteuervorrichtung bekannt, die eine aktive Lenksteuerung zur automatischen Lenkung der lenkbaren Räder und eine Lenkhilfskraft-Steuerung zur Ausgleichung einer Lenkgegenkraft aufgrund der automatischen Lenkung der lenkbaren Räder durch die aktive Lenksteuerung durchführt. Die japänische Offenlegungsschrift JP 2000-229579 offenbart eine Steuerung zur Verminderung einer Lenkgegenkraft in einem aktiven Lenksystem.
Gemäß der oben beschriebenen Lenksteuervorrichtung des Standes der Technik können Schwankungen in der Lenkgegenkraft, die von der aktiven Lenkung herrühren, gedämpft werden, sodass das Lenkgefühl verbessert werden kann, da eine Lenkgegenkraft aufgrund der automatischen Lenkung der lenkbaren Räder durch die aktive Lenksteuerung ausgeglichen wird. In dem Fall jedoch, in dem die automatische Lenkung auf der Basis einer aktiven Lenksteuerung erfolgt, wenn die aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, wird die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in einem Lenksystem, welches sich bezüglich eines aktiven Lenkmechanismus auf der Ausgabeseite befindet, umgekehrt, wodurch sich die Lenkgegenkraft plötzlich ändert. Insofern gibt es daher das Problem eines unangenehmen Lenkgefühles bei der Lenkung.
Es ist ferner auch bekannt, eine Steuergröße zu berechnen, die als eine Steuergröße zur Ausgleichung einer Lenkgegenkraft aus einer Trägheitsgröße, einer Dämpfungsgröße, einer Federgröße und einer Reibungsgröße eines Lenksystems besteht, und eine Steuerung einer Lenkhilfskraft durch die Steuerung einer Servolenkungseinheit auf der Basis der Summe der Steuergröße und der Regelgröße, die auf einem Lenkdrehmoment basiert, durchzuführen. Da jedoch die Größe und der Erzeugungszeitpunkt der Reibungskraft in einem Lenksystem nicht genau abgeschätzt werden kann, kann selbst die die Reibungsgröße enthaltende Steuergröße nicht verhindern, dass sich die Lenkgegenkraft wegen der Umkehrung der Aufbringungsrichtung der Reibungskraft im Lenksystem plötzlich ändert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung sieht eine Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung vor, die in der Lage ist, das Lenkgefühl durch die Verminderung des Einflusses der Umkehrung der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in einem Lenksystem auf eine Lenkgegenkraft weiter zu verbessern.
Als ein Aspekt der Erfindung ist eine Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung mit dem folgenden Aufbau vorgesehen. Diese Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung umfasst eine Lenkeingabeeinheit, die von einem Fahrer betätigt wird, eine automatische Lenkeinheit, die die lenkbaren Räder bezüglich der Lenkeingabeeinheit automatisch lenkt, und eine Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit, die eine Lenkhilfskraft erzeugt. Die Lenksteuerung, die durch mindestens eine von der automatischen Lenkeinheit und der Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit erfolgt, wird, wenn die Lenkrichtung durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, so geändert, dass die Schwankungen in einer vom Fahrer erforderlichen Betätigungskraft gedämpft werden können, die aus der Umkehrung einer aktuellen Lenkrichtung der lenkbaren Räder resultiert.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ebenfalls eine Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung vorgesehen. Diese Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung besteht aus einer Lenkeingabeeinheit, die von einem Fahrer betätigt wird, einer automatischen Lenkeinheit, die die lenkbaren Räder bezüglich der Lenkeingabeeinheit automatisch lenkt, einer Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit, die eine Lenkhilfskraft erzeugt, und einer Steuereinheit, die, wenn die Lenkrichtung durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, die Lenksteuerung, die durch mindestens eine von der automatischen Lenkeinheit und der Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit erfolgt, so ändert, dass die Schwankungen in einer vom Fahrer erforderlichen Betätigungskraftgedämpft werden, die aus der Umkehrung einer aktuellen Lenkrichtung der lenkbaren Räder resultieren.
Gemäß den oben genannten Fahrzeug-Lenksteuervorrichtungen wird die Steuerung, wenn die aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, durch mindestens eine von der automatischen Lenkeinheit und der Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit so geändert, dass die Schwankungen in einer vom Fahrer erforderlichen Betätigungskraft gedämpft werden, die aus der Umkehrung einer Lenkrichtung der lenkbaren Räder resultieren. Daher werden die Schwankungen in einer vom Fahrer erforderlichen Betätigungskraft gedämpft, die bei der Umkehrung der Lenkrichtung der lenkbaren Räder erzeugt werden, und werden die Schwankungen in dem vom Fahrer empfundenen Lenkdrehmoment gedämpft.
Demzufolge kann das Lenkgefühl verbessert werden.
Eine Lenkhilfskraft, die von der Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit erzeugt wird, kann im Vergleich zu einem Fall erhöht werden, in dem bei der Umkehrung der Lenkrichtung eine aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, nicht umgekehrt wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau wird die von der Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit erzeugte Lenkhilfskraft, wenn die aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, erhöht, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Lenkrichtung nicht umgekehrt wird.
Somit wird eine Erhöhung der Lenkgegenkraft, welche aus einer Lenkgegenkraft, die von einer Reibungskraft in dem Lenksystem stammt, das in Bezug auf die automatische Lenkeinheit auf der Seite der lenkbaren Räder angeordnet ist, durch eine Erhöhung der Lenkhilfskraft vermindert, wodurch eine plötzliche Änderung der Lenkgegenkraft Lenkgegenkraftsicher verhindert werden kann, wenn die aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird.
In diesem Fall ist es geeignet, dass ein Umkehrzeitbereich, in dem die Lenkrichtung umgekehrt wird, abgeschätzt und eine Lenkhilfskraft, die durch die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit erzeugt wird, in dem Umkehrzeitbereich erhöht wird.
Ferner kann in diesem Fall der Umkehrzeitbereich als ein Zeitbereich einschließlich einer Zeitspanne um einen Zeitpunkt, in dem die Lenkrichtung tatsächlich umgekehrt wird, abgeschätzt werden.
Ferner kann in diesem Fall ein Zeitpunkt, in der eine Betätigungsgeschwindigkeit der Lenkeingabeeinheit und eine Lenkgeschwindigkeit der lenkbaren Räder, die durch automatische Lenkung gelenkt werden, gleich groß und in der Annahme, dass entweder eine Lenkrichtung nach links oder eine Lenkrichtung nach rechts eine positive Richtung ist, mit umgekehrtem Vorzeichen sind, als der Zeitpunkt abgeschätzt werden, bei dem die Lichtrichtung tatsächlich umgekehrt wird.
Ferner kann eine Lenkhilfskraft, die durch die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit erzeugt wird, erhöht werden, indem ein Lenkdrehmoment erfasst und eine Soll-Lenkhilfskraft so berechnet wird, dass ein Verhältnis der Soll-Lenkhilfskraft zu einem Lenkdrehmoment in dem Umkehrzeitbereich größer als bei einem normalen Zustand wird.
Es ist ferner zweckdienlich, dass ein Fahrzustand des Fahrzeugs abgeschätzt wird, dass, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs instabil ist, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeuges durch die Lenkung der lenkbaren Räder berechnet wird, dass die automatische Lenkeinheit zumindest auf der Basis des automatischen Soll-Lenkbetrags gesteuert wird, dass eine Änderung in dem automatischen Soll-Lenkbetrag vorhergesagt wird, und dass ein Umkehrzeitbereich auf der Basis der vorhergesagten Änderung in dem automatischen Soll-Lenkbetrag und einer aktuellen Änderung in dem automatischen Soll-Lenkbetrag berechnet wird.
Ferner ist es bei den vorgenannten Fahrzeug-Lenksteuervorrichtungen zweckdienlich, dass ein automatischer Lenkbetrag der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkeinheit gelenkt werden, vermindert wird, um zu verhindern, dass bei der Umkehrung der Lenkrichtung eine aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird.
Nach dem oben beschriebenen Aufbau wird der automatische Lenkbetrag der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkeinheit gelenkt werden, vermindert, wenn die aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, um zu verhindern, dass die Lenkrichtung der lenkbaren Räder umgekehrt wird. Daher kann eine plötzliche Änderung der Lenkgegenkraft, die durch die Umkehrung der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem, das sich bezüglich der automatischen Lenkeinheit auf der Seite der lenkbaren Räder befindet, und durch die Umkehrung der aktuellen Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, verursacht wird, auf zuverlässige Weise verhindert werden.
In diesem Fall ist es zweckdienlich, dass die automatische Lenkeinheit automatisch die lenkbaren Räder lenkt, um einen Fahrzustand des Fahrzeugs zu stabilisieren und um einen Reduzierungsbetrag eines automatischen Lenkbetrages der lenkbaren Räder durch die automatische Lenkeinheit zu vermindern, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs hoch ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs niedrig ist.
Nach dem oben beschriebenen Aufbau, lenkt die automatische Lenkeinheit die lenkbaren Räder automatisch, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu stabilisieren, und die automatische Lenkeinheit vermindert einen Reduzierungsbetrag eines automatischen Lenkbetrages der lenkbaren Räder durch die automatische Lenkeinheit, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs hoch ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs niedrig ist. Daher verhindert die Verminderung des automatischen Lenkbetrages der lenkbaren Räder durch die automatische Lenkeinheit, dass die Stabilität des Fahrzustands des Fahrzeugs stark gestört wird. Der Fahrzustand des Fahrzeugs kann somit sicherer stabilisiert werden, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Reduzierungsbetrag des automatischen Lenkbetrages nicht vermindert wird.
Ferner in diesem Fall kann der automatische Lenkbetrag der lenkbaren Räder durch die automatische Lenkeinheit nicht vermindert werden, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs hoch ist.
Fernerist es bei den oben genannten Fahrzeug-Lenksteuervorrichtungen zweckdienlich, dass ein Fahrzustand des Fahrzeugs abgeschätzt wird, dass ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs durch die Lenkung der lenkbaren Räder berechnet wird, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs hoch ist, dass die automatische Lenkeinheit zumindest anhand des automatischen Soll-Lenkbetrages gesteuert wird, und dass eine Bestimmung auf einer Situation gemacht wird, in der eine aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, basierend auf einer Beziehung zwischen einem Vorzeichen einer Änderungsrate eines Lenkbetätigungsbetrages und einem Vorzeichen einer Summe einer Änderungsrate eines Lenkbetätigungsbetrages und einer Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrages.
Ferner kann der automatische Lenkbetrag der lenkbaren Räder welche durch die vorgenannte automatische Lenkeinheit gelenkt werden, verringert werden, indem ein Fahrzustand des Fahrzeugs abgeschätzt, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs durch die Lenkung der lenkbaren Räder, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs hoch ist, berechnet, eine Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrages auf der Basis des automatischen Soll-Lenkbetrages berechnet, die automatische Lenkeinheit zumindest auf der Basis der Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrages gesteuert und die Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrages vermindert wird.
In diesem Fall kann die Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrages auf einem Wert reduziert werden, der keine Lenkung der lenkbaren Räder erlaubt.
Ferner ist es bei den vorgenannten Fahrzeug-Lenksteuervorrichtungen zweckdienlich, dass ein Lenkdrehmoment erkannt wird, eine Soll-Lenkhilfskraft auf der Basis des Lenkdrehmoments berechnet wird und die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit zumindest aufgrund von der Soll-Lenkhilfskraft gesteuert wird.
Außerdem ist es bei der vorgenannten Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung zweckdienlich, dass ein Fahrzustand eines Fahrzeugs abgeschätzt wird, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs durch die Lenkung der lenkbaren Räder berechnet wird, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs instabil ist, und die automatische Lenkeinheit zumindest auf der Basis des automatischen Soll-Lenkbetrages gesteuert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten Gegenstände, Merkmale, Vorteile, technischen und industriellen Bedeutung der Erfindung werden durch das Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden.
Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche bei einem Fahrzeug mit einem halbelektronischen Lenksystem, einem sogenannten semi-steering by-wire, das mit einer automatischen Lenkeinheit und einer elektrischen Servolenkungseinheit ausgestattet ist, verwendet wird;
2 ein Ablaufschema einer Steuerroutine zur Berechnung des automatischen Soll-Lenkbetrages, welche durch eine Lenksteuereinheit bei der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
3 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Gierratendifferenz Δγ und einem relativen Soll-Drehwinkel θrt;
4 ein Ablaufschema einer Steuerroutine des Hilfslenkdrehmoments, welche durch eine elektrische Servolenkungseinheit bei der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
5 ein Ablaufschema einer Bestimmungsroutine des Umkehrzeitbereiches, welche in einem Schritt 120 in der 4 ausgeführt wird, um eine Bestimmung eines Zeitbereiches durchzuführen, in der die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in einem Lenksystem umgekehrt wird;
6A bis 6C Diagramme, wovon jede bezüglich eines entsprechenden Fahrzeugsgeschwindigkeitsbereichs die Beziehungen zwischen dem Lenkdrehmoment Ts und dem Hilfslenkdrehmoment Tab in einem Steuerkennfeld im normalen Zustand (durchgezogene Linie) und einem Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand (gestrichelte Linie) zeigt;
7 ein Ablaufschema einer Steuerroutine des Hilfslenkdrehmoments, welche durch eine elektrische Servolenkungseinheit bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
8 ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, dem Lenkdrehmoment Ts und dem Hilfslenkdrehmoment Tab in einem Steuerkennfeld im normalen Zustand;
9 ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, dem Lenkdrehmoment Ts und dem Hilfslenkdrehmoment Tab in einem Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand;
10 ein Diagramm eines Beispiels der Änderungen bei einer vorzeichengeänderten Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd, der aktuellen relativen Winkelgeschwindigkeit θrd und der vorhergesagten relativen Winkelgeschwindigkeit θrad sowie der Änderung bei den Merker Fa und Fb;
11 ein Ablaufschema einer Steuerroutine zur Berechnung des automatischen Soll-Lenkbetrages, welche durch eine Lenksteuereinheit in einer Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird; und
12 ein Ablaufschema einer Steuerroutine zur Berechnung des automatischen Soll-Lenkbetrages, welche durch eine Lenksteuereinheit in einer Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung ausführlicher im Hinblick auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach der Erfindung, die für ein Fahrzeug mit halbelektronischem Lenksystem mit einer automatischen Lenkeinheit und einer elektrischen Servolenkungseinheit verwendet wird.
In 1 stellen die Bezugszeichen 10FL und 10FR ein linkes bzw. rechtes Vorderrad eines Fahrzeugs 12 dar, während die Bezugszeichen 10RL und 10RR ein linkes bzw. rechtes Hinterrad des Fahrzeugs darstellen. Die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR, die lenkbare Räder sind, werden durch eine elektrische Zahnstangen-Servolenkungseinheit 16 über eine Zahnstange 18 und die Spurstangen 20L und 20R gelenkt. Die elektrische Servolenkungseinheit wird in Erwiderung auf eine Betätigung eines Lenkrads 14 von einem Fahrer angetrieben.
In der gezeichneten Ausführungsform weist die elektrische Servolenkungseinheit 16 einen Motor 22 und einen Wandlungsmechanismus 24 auf. Der Wandlungsmechanismus 24 ist zum Beispiel in der Form eines Kugelgewindespindel aufgebaut und wandelt ein Rotationsdrehmoment des Motors 22 in eine Hubkraft der Zahnstange 18 um. Die elektrische Servolenkungseinheit 16 erzeugt eine Lenkhilfskraft zum Antrieb der Zahnstange 18 bezüglich eines Gehäuses 26, und funktioniert daher als Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit zur Erleichterung des Lenkaufwands des Fahrers. Es ist zu beachten, dass für Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit jeder beliebige in dem technischen Gebiet derzeit bekannte Aufbau anwendbar ist..
Das Lenkrad 14 ist mit einer Ritzelwelle 34 der elektrischen Servolenkungseinheit 16 über eine obere Lenkwelle 28A als eine erste Lenkwelle, eine Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30, eine untere Lenkwelle 28B als eine zweite Lenkwelle und ein Kreuzgelenk 32 antriebsmäßig verbunden. In der gezeigten Ausführungsform enthält die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 einen Motor 36 zur Lenk- und Antriebsunterstützung. Der Motor 36 ist auf der Seite eines Gehäuses 36A mit einem unteren Ende der oberen Lenkwelle 28A und auf der Seite eines Rotors 36B mit einem oberen Ende der unteren Lenkwelle 28B gekoppelt.
Auf diese Weise treibt die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 die zweite Lenkwelle bezüglich der ersten Lenkwelle drehend an. Daher funktioniert die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als automatische Lenkeinheit, die das linke und rechte Vorderrad 10FL und 10FR als lenkbaren Räder relative zum Lenkrad 14 lenkt und antreibt.
Vorzugsweise wird bewirkt, dass bei einem normalen Zustand ein Haltestrom durch den Motor 36 strömt, um zu verhindern, dass sich das Gehäuse 36A und der Rotor 36B relativ zu einander drehen wodurch die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 einen Winkel der unteren Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A (nachfolgend einfach als ein relativer Drehwinkel bezeichnet) bei 0 hält. Anderseits dreht der Motor 36 bei der automatischen Lenkung aktiv die untere Lenkwelle 28B relative zur oberen Lenkwelle 28A, wodurch das linke und rechte Vorderrad 10FL und 10FR unabhängig von der Lenkbetätigung des Fahrers automatisch gelenkt werden.
Die obere Lenkwelle 28A ist mit einem Lenkwinkelsensor 40 und einem Drehmomentsensor 42 versehen. Der Lenkwinkelsensor 40 erfasst einen Drehwinkel der oberen Lenkwelle als ein Lenkwinkel θs. Der Drehmomentsensor 42 erfasst ein Lenkdrehmoment Ts. Die untere Lenkwelle 28B ist mit einem Lenkwinkelsensor 44 versehen, der einen Drehwinkel der unteren Lenkwelle als einen aktuellen Lenkwinkel θa der linke und rechten Vorderräder erfasst. Die Ausgaben der Sensoren 40, 42 und 44 werden einer Lenksteuereinheit 46 zugeführt. Ein Signal zur Angabe einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V, die durch einen Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor 48 erfasst wird, und ein Signal zur Angabe einer Gierrate γ des Fahrzeugs, die durch einen Gierratensensor 50 erfasst wird, werden ebenfalls der Lenksteuereinheit 46 eingegeben.
Ein Signal zur Angabe des Lenkwinkels θa und das Signal zur Angabe der Fahrzeugsgeschwindigkeit V werden von der Lenksteuereinheit 46 auch einer variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 zur Steuerung der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 eingegeben. Ein Signal zur Angabe des Lenkdrehmoments Ts und das Signal zur Angabe der Fahrzeugsgeschwindigkeit V werden von der Lenksteuereinheit 46 auch einer elektrischen Servolenkung(EPS)-Steuereinheit 54 zur Steuerung der elektrischen Servolenkungseinheit 16 eingegeben. Das Signal zur Angabe des Lenkwinkels θa, der durch den Lenkwinkelsensor 44 erfasst wird, wird verwendet, um nach der Beendigung der automatischen Lenkung die Stellungen der geradeaus fahrenden linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR auf eine Neutralstellung des Lenkrads 14 abzustimmen.
Wie später beschrieben wird, berechnet die Lenksteuereinheit 46 eine Soll-Gierrate γt des Fahrzeugs und eine relative Soll-Drehwinkel θr der unteren Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A als einen automatischen Soll-Lenkbetrag der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30, nämlich einen Reduzierungsbetrag einer Differenz Δγ zwischen der Soll-Gierrate γt und einer durch den Gierratensensor 50 erfasste Gierrate γ des Fahrzeugs. Dann gibt die Lenksteuereinheit 46 ein Befehlsignal, das den relativen Soll-Drehwinkels θr anzeigt, zu der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 aus.
Die Lenksteuereinheit 46 berechnet auf der Basis des relativen Soll-Drehwinkel θr ein korrigiertes Lenkdrehmoment Te, um ein Gegendrehmoment auszugleichen, das durch die automatische Lenkung, welche durch Betätigung der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 durchgeführt wird, auf das Lenkrad 14 übertragen wird. Dann gibt die Lenksteuereinheit 46 ein Befehlsignal, das das korrigierte Lenkdrehmoment Te anzeigt, zu der elektrischen Servolenkung-Steuereinheit 54 aus.
Die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 hält einen relativen Drehwinkel der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 auf 0, wenn der Fahrer eine normale Lenkbetätigung durchführt. Wenn das Signal, welches den relativen Soll-Drehwinkels θr anzeigt, von der Lenksteuereinheit 46 der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 eingegeben wird, steuert die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 den Motor 36 der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 auf der Basis des relativen Soll-Drehwinkels θr, sodass sich die untere Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A um den relativen Soll-Drehwinkel θr dreht. Die linke und rechten Vorderräder 10FL und 10FR werden daher automatisch gelenkt, und die Gierratendifferenz Δγ des Fahrzeugs wird vermindert. Demzufolge wird die Laufstabilität des Fahrzeugs beim Lenken erhöht.
Die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 berechnet ein Hilfslenkdrehmoment Tab zur Erleichterung des Lenkaufwands des Fahrers in Bezug auf ein Lenkdrehmoment Ts und eine Fahrzeugsgeschwindigkeit V Die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 berechnet die Summe von dem Hilfslenkdrehmoment Tab und von dem korrigierten Lenkdrehmoment Te, das von der Lenksteuereinheit 46 eingegeben wird, als ein Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta. Außerdem steuert die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 den Motor 22 der elektrischen Servolenkungseinheit 16 auf der Basis des Soll-Hilfslenkdrehmoments Ta. Die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 hilft daher dem Fahrer bei der Lenkung und gleicht ein Gegendrehmoment aus, das durch die Betätigung der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 bei der automatischen Lenkung erzeugt wird.
Insbesondere, wie später beschrieben wird, schätzt die Lenksteuereinheit 46 ein Umkehrzeitbereich ab, in dem die Lenkrichtung der Vorderräder durch automatische Lenkung umgekehrt wird, und erhöht ein Hilfslenkdrehmoment, das durch die elektrische Servolenkungseinheit 16 in dem Umkehrzeitbereich erzeugt wird, im Vergleich zu einem Hilfslenkdrehmoment in einem normalen Zustand. Die Lenksteuereinheit 46 vermindert daher eine Veränderungsmenge in dem Lenkdrehmoment, wenn die Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, verhindert eine plötzliche Änderung in dem Lenkdrehmoment und verbessert somit das Lenkgefühl.
Obwohl dies in 1 nicht in Detail gezeigt wird, weisen die Lenksteuereinheit 46, die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 und die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 jeweils eine CPU, ein ROM, ein RAM und eine Ein/Ausgabeeinheit auf. Die Lenksteuereinheit 46, die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 und die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 können jeweils aus einem Antriebskreis und einem Mikrocomputer gebildet werden, in den die CPU, das ROM, das RAM und die Ein/Ausgabeeinheit durch einen bidirektionalen gemeinsamen Bus zusammengeschaltet werden. Die Lenkwinkelsensoren 40 und 44, der Drehmomentsensor 42 und der Gierratensensor 50 erfassen die Lenkwinkel θs und θa, ein Lenkdrehmoment Ts bzw. eine Gierrate γ, unter der Annahme, dass der Lenkbetrag bei einer Lenkung des Fahrzeugs nach links einen positiven Wert annimmt.
Nun wird eine Steuerroutine zur Berechnung des automatischen Soll-Lenkbetrags, die durch die Lenksteuereinheit 46 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf ein Ablaufschema in 2 beschrieben. Die auf ein in der 2 gezeigten Ablaufschema basierende Steuerung wird durch das Schließen eines Zündschalters (nicht gezeigt) gestartet und wiederholt in Intervallen vorbestimmter Dauer durchgeführt.
Zuerst wird in Schritt 10 ein Signal, welches den Lenkwinkel θs oder dergleichen anzeigt, eingelesen. Dann werden in Schritt 20 (i) ein aktueller Lenkwinkel δ der Vorderräder anhand des Lenkwinkel θs, (ii) eine Soll-Gierrate γt des Fahrzeugs gemäß der unten gezeigten Gleichung (1) und (iii) eine Differenz Δγ(= γt – γ) zwischen der Soll-Gierrate γt und einer erfassten Gierrate γ berechnet. In der Gleichung (1) stellen H und Kh einen Radstand des Fahrzeugs bzw. einen Stabilitätsfaktor dar. γt = V × δ/{(1 + Kh × V2) × H} (1)
In Schritt 30 wird ein automatischer Soll-Lenkbetrag der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30, nämlich ein relativer Soll-Drehwinkel θrt der unteren Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A, aus einem Kennfeld, welches einem in 3 gezeigten Diagramm entspricht, anhand der Gierratendifferenz Δγ berechnet.
In Schritt 40 wird ein korrigiertes Lenkdrehmoment Te als eine Steuergröße zur Ausgleichung des Gegendrehmoments, das durch die automatische Lenkung durch die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 erzeugt wird, nach der unten gezeigten Gleichung (2) berechnet. Te = Iθrtdd + Cθrtd + Kθrt (2)
Es ist zu beachten, dass I Massenträgheitsmoment des Lenksystems bezeichnet, das sich von der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 zu den Rädern hin erstreckt, dass C einen Viskositätskoeffizient des Lenksystems bezeichnet, das sich von der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 zu den Rädern hin erstreckt, dass K ein Federmodul des Lenksystems bezeichnet, das sich von der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 zu den Rädern hin erstreckt, und dass θrtd und θrtdd Werte bezeichnen, die man durch einfaches bzw. zweifaches Differenzieren des relativen Soll-Drehwinkels θrt erhält.
In Schritt 50 wird ein Befehlsignal, das den relativen Soll-Drehwinkels θrt anzeigt, zu der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 übergetragen. In Schritt 60 wird ein Befehlsignal, das das korrigierte Lenkdrehmoment Te anzeigt, zu der elektrischen Servolenkung-Steuereinheit 54 übergetragen.
Obwohl nicht gezeigt veranlasst die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 durch die Steuerung des Motors 36, dass sich die untere Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A um den relativen Soll-Drehwinkel θrt dreht, nachdem die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 das Befehlsignal, das den relativen Soll-Drehwinkels θrt anzeigt, von der Lenksteuereinheit 46 erhalten hat. Die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR werden somit automatisch gelenkt.
Nun wird eine Steuerroutine der Lenkhilfskraft, die durch die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 in der dargestellten ersten Ausführungsform ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf ein Ablaufschema in 4 beschrieben. Die auf dem in der 4 gezeigten Ablaufschema basierende Steuerung wird ebenfalls durch Schließen des Zündschalters (nicht gezeigt) gestartet und wiederholt in Intervallen vorbestimmter Dauer durchgeführt.
Zuerst wird in Schritt 110 ein Signal, das ein Lenkdrehmoment Ts anzeigt, das durch den Drehmomentsensor 42 oder dergleichen erfasst wird, eingelesen. Dann wird in Schritt 120 gemäß einem später beschriebenen Ablaufschema bestimmt, ob oder ob nicht ein Umkehrzeitbereich, in dem die Aufbringungsrichtung der Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, eingetreten ist. Wenn das Ergebnis in Schritt 120 negativ ist, wird zu Schritt 150 übergegangen. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 120 positiv ist, wird zu Schritt 160 übergegangen.
In Schritt 150 wird anhand einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V ein Steuerkennfeld im normalen Zustand, das einem durch durchgezogene Linien angedeutete Kurven in 6A bis 6C entspricht, ausgewählt. In Schritt 160 wird ein Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand, das einem der in 6A bis 6C durch gestrichelte Linien angedeutete Kuren entspricht, anhand eines Lenkdrehmoments Ts und einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V festgesetzt, und das Kennfeld ausgewählt.
In diesem Fall wird wie das Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand anhand einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V das Steuerkennfeld im normalen Zustand ausgewählt, das einer durch durchgezogene Linien in 6A bis 6C angedeuteten Kurven entspricht. Wenn angenommen wird, dass das Lenkdrehmoment Ts zu diesem Zeitpunkt gleich Tsi ist, wird das Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand so festgelegt, dass es durch einen Punkt zu einem Zeitpunkt geht, bei dem das Lenkdrehmoment Ts gleich Tsi ist und ein Hilfslenkdrehmoment Tab gleich Tabi ist, und dass der Gradient des Hilfslenkdrehmoments Tab bezüglich des Lenkdrehmoments Ts größer als ein Gradient in dem Fall des Steuerkennfelds im normalen Zustand wird.
In Schritt 170 wird anhand des Lenkdrehmoments Ts ein Hilfslenkdrehmoment Tab als eine Regelgröße zur Erleichterung des Lenkaufwands des Fahrers aus dem in Schritt 150 oder 160 ausgewählten Kennfeld berechnet. Wie aus 6A bis 6C ersichtlich ist, wird die Größe des Hilfslenkdrehmoments Tab, egal ob das Steuerkennfeld im normalen Zustand oder das Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand ausgewählt wird, so berechnet, dass sie mit Zunahme des Lenkdrehmoments Ts größer wird und bei konstantem Lenkdrehmoment Ts mit Zunahme der Fahrzeugsgeschwindigkeit V kleiner wird.
In Schritt 180 wird ein Signal, das ein korrigiertes Lenkdrehmoment Te anzeigt und von der Lenksteuereinheit 46 eingegeben wird, eingelesen. In Schritt 190 wird ein Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta der elektrischen Servolenkungseinheit 16 als die Summe aus dem Hilfslenkdrehmoment Tab und dem korrigierten Lenkdrehmoment Te berechnet. In Schritt 200 wird ein Soll-Antriebsstrom der elektrischen Servolenkungseinheit 16 für den Motor 22 anhand des Soll-Hilfslenkdrehmoments Ta berechnet, und der Motor 22 anhand des Soll-Antriebsstroms gesteuert.
Eine Routine zur Bestimmung des Zeitbereiches, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, nämlich eine Routine, die in dem vorgenannten Schritt 120 ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf ein in 5 gezeigtes Ablaufschema beschrieben.
Wenn angenommen wird, dass θr(= θa – θs) einen aktuellen relativen Winkel der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 darstellt, gilt die unten gezeigte Gleichung (3). Wenn dann angenommen wird, dass θsd, θad und θrd eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, eine aktuelle Lenkwinkelgeschwindigkeit bzw. eine aktuelle relative Winkelgeschwindigkeit darstellen, gilt die unten gezeigte Gleichung (4). Wenn die Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung durch die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 umgekehrt wird, ist die aktuelle Lenkwinkelgeschwindigkeit θad 0. Ein Zeitpunkt, in dem die Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, kann aus der unten gezeigten Gleichung (4) als ein Zeitpunkt bestimmt werden, in dem die unten gezeigte Gleichung (5) gilt, nämlich als ein Zeitpunkt, in dem die Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und die aktuelle relative Winkelgeschwindigkeit θrd gleich groß und mit umgekehrten Vorzeichen sind. Diese Bestimmung kann ohne Rücksicht auf die Richtung der Lenkung, d.h. auf das Vorzeichen der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd, gemacht werden. θs + θr = θa (3) θsd + θrd = θad (4) θsd = –θrd (5)
Zuerst wird in Schritt 122 eine Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd zum Beispiel als ein Wert berechnet, den man durch die zeitliche Differenzierung des Lenkwinkels θs erhält, und eine aktuelle relative Winkelgeschwindigkeit θrd wird als ein Wert berechnet, den man durch die zeitliche Differenzierung des aktuellen relativen Winkels θr der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 erhält.
In Schritt 124 wird eine vorhergesagte relative Winkelgeschwindigkeit θrad der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 nach der unten gezeigten Gleichung (6) berechnet. In der Gleichung (6) stellt θrdd einen Wert dar, den man durch zweifache Differenzierung des aktuellen relativen Winkels θr der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 erhält, und Tm stellt eine Soll-Pufferzeit vor und nach der Umkehrung der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem dar. θrad = θrd + θrdd × Tm (6)
In Schritt 126 wird bestimmt, ob oder ob nicht das Produkt aus der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der aktuellen relativen Winkelgeschwindigkeit θrd negativ ist, nämlich, ob oder ob nicht die Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und die aktuelle relative Winkelgeschwindigkeit θrd umgekehrte Vorzeichen haben. Wenn das Ergebnis in Schritt 126 negativ ist, wird sofort zu Schritt 132 übergegangen. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 126 positiv ist, wird zu Schritt 128 übergegangen.
In Schritt 128 wird bestimmt, ob oder ob nicht der Absolutwert der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd kleiner als der Absolutwert der aktuellen relativen Winkelgeschwindigkeit θrd ist. Wenn das Ergebnis in Schritt 128 positiv ist, wird ein Merker Fa in Schritt 130 auf 1 gesetzt. Wenn das Ergebnis in Schritt 128 negativ ist, wird der Merker Fa in Schritt 132 auf 0 zurückgestellt.
In Schritt 134 wird bestimmt, ob das Produkt aus der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der vorhergesagten relativen Winkelgeschwindigkeit θrad negativ ist, nämlich, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und die vorhergesagte relative Winkelgeschwindigkeit θrad umgekehrte Vorzeichen haben. Wenn das Ergebnis in Schritt 134 negativ ist, wird sofort zu Schritt 140 übergegangen. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 134 positiv ist, wird zu Schritt 136 übergegangen.
In Schritt 136 wird bestimmt, ob oder ob nicht der Absolutwert der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd kleiner als der Absolutwert der vorhergesagten relativen Winkelgeschwindigkeit θrad ist. Wenn das Ergebnis in Schritt 136 positiv ist, wird ein Merker Fb in Schritt 138 auf 1 gesetzt. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 136 negativ ist, wird der Merker Fb in Schritt 140 auf 0 zurückgestellt.
In Schritt 142 wird bestimmt, ob oder ob nicht die Merker Fa und Fb miteinander übereinstimmen. Wenn das Ergebnis in Schritt 142 negativ ist, wird bestimmt, dass der Zeitbereich, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, eingetreten ist, und es wird zu Schritt 160 übergegangen. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 142 positiv ist, wird zu Schritt 144 übergegangen.
In Schritt 144 wird bestimmt, ob oder ob nicht eine Soll-Pufferzeit Tm seit dem letzten Übergangszeitpunkt von einer Unstimmigkeit zwischen den Merkern Fa und Fb zu einer Übereinstimmung zwischen den Merkern Fa und Fb vergangen ist. Wenn das Ergebnis in Schritt 144 positiv ist, wird bestimmt, dass der Zeitbereich, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, nicht eingetreten ist, und es wird zu Schritt 150 übergegangen. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 144 negativ ist, wird bestimmt, dass der Zeitbereich, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, eingetreten ist, und es wird zu Schritt 160 übergegangen.
Nach der dargestellten Ausführungsform wird daher ein automatischer Soll-Lenkbetrag der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30, nämlich ein relativer Soll-Drehwinkel θrt der unteren Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A in den Schritten 20 und 30 als eine Soll-Steuergröße zur automatischen Lenkung der linke und rechten Vorderräder in der Absicht, die Gierrate γ des Fahrzeugs mit der Soll-Gierrate γt abzugleichen und eine stabile Lenkung des Fahrzeugs zuzulassen, berechnet. Ein korrigiertes Lenkdrehmoment Te zur Ausgleichung des Gegendrehmoments, das durch die automatische Lenkung durch die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 erzeugt wird, wird daher in Schritt 40 berechnet.
Dann wird in den Schritten 120 bis 170 ein Hilfslenkdrehmoment Tab als eine Regelgröße zur Erleichterung des Lenkaufwands des Fahrers berechnet. In den Schritten 180 und 190 wird ein Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta der elektrischen Servolenkungseinheit 16 als die Summe aus dem Hilfslenkdrehmoment Tab und dem korrigierten Lenkdrehmoment Te berechnet. In Schritt 200 wird der Motor 22 der elektrischen Servolenkungseinheit 16 anhand des Soll-Hilfslenkdrehmoments Ta gesteuert.
In diesem Fall wird, wenn in Schritt 120 bestimmt wird, dass der Zeitbereich nicht eingetreten ist, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, ein Hilfslenkdrehmoment Tab aus dem Steuerkennfeld im normalen Zustand in den Schritten 150 und 170 berechnet. Anderseits wird in Schritt 160, wenn in Schritt 120 bestimmt wird, dass der Zeitbereich eingetreten ist, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, das Steuerkennfeld im, umgekehrten Zustand gesetzt und ein Hilfslenkdrehmoment Tab aus dem Kennfeld berechnet. Das Verhältnis des Hilfslenkdrehmoments Tab zu dem Lenkdrehmoment Ts wird dadurch im Vergleich zu einem Verhältnis in dem Fall eines normalen Zustands erhöht, und das Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta wird erhöht. Somit kann, egal ob der Fahrer das Fahrzeug in die eine oder in die andere Richtung lenkt, der Veränderungsbetrag in der vom Fahrer benötigten Lenkkraft zu der Umkehrzeit der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem vermindert werden, sodass das Lenkgefühl verbessert werden kann.
Nach der dargestellten Ausführungsform wird zuerst das Steuerkennfeld im normalen Zustand, das einem der durch die durchgezogenen Linien in 6A bis 6C angedeuteten Kurven entspricht, wie das Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand, anhand von einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V ausgewählt. Wenn angenommen wird, dass das Lenkdrehmoment Ts zu diesem Zeitpunkt gleich Tsi ist, wird das Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand so gesetzt, dass es durch ein Punkt zu einem Zeitpunkt geht, in dem das Lenkdrehmoment Ts gleich Tsi und ein Hilfslenkdrehmoment Tab gleich Tabi ist, und dass der Gradient in dem Hilfslenkdrehmoment Tab bezüglich des Lenkdrehmoments Ts größer als ein Gradient in dem Fall des Steuerkennfelds im normalen Zustand wird.
Daher kann eine plötzliche Änderung des Hilfslenkdrehmoments Tab wegen des Wechsels des Kennfelds verhindert werden. Demgemäß kann das Lenkgefühl wünschenswerter als in dem Fall einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend beschrieben wird, verbessert werden.
[Zweite Ausführungsform]
7 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine eines Hilfslenkdrehmoments zeigt, die durch die elektrische Servolenkung-Steuereinheit in der Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird. In Bezug auf 7 ist anzumerken, dass die Schritte, die identisch mit denselben in 4 identisch sind, mit den gleichen Nummern beigefügt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform wird, wenn in Schritt 120 bestimmt wird, dass der Zeitbereich nicht eingetreten ist, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, anhand einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V ein Kennfeld zur Berechnung eines Hilfslenkdrehmoments Tab in Schritt S150 aus einer Vielzahl von Steuerkennfeldern im normalen Zustand ausgewählt, welches dem in 8 gezeigten Diagramm entspricht. Wenn in Schritt 120 bestimmt wird, dass der Zeitbereich eingetreten ist, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, wird anhand einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V ein Kennfeld zur Berechnung eines Hilfslenkdrehmoments Tab in Schritt 160 aus einer Vielzahl von Steuerkennfeldern im umgekehrten Zustand ausgewählt, das dem in 9 gezeigten Diagramm entspricht.
Die anderen Schritte der Steuerroutine des Hilfslenkdrehmoments bei der zweiten Ausführungsform, nämlich, die Schritte 120 und 170 bis 200 und die Schritte (2) der Steuerroutine zur Berechnung des automatischen Soll-Lenkbetrags, die durch die Lenksteuereinheit ausgeführt werden, werden im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie im Fall der vorgenannten ersten Ausführungsform realisiert.
Somit wird gemäß der dargestellten zweiten Ausführungsform, wenn der Umkehrzeitbereich, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, eingetreten ist, während das Lenkdrehmoment Ts konstant ist, das Hilfslenkdrehmoment Tab als ein Wert berechnet, der größer als ein Drehmoment in einem normalen Zustand ist, und wird das Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta erhöht. Dadurch kann wie in der vorgenannten ersten Ausführungsform, egal ob der Fahrer das Fahrzeug in die eine oder in die andere Richtung lenkt, den Veränderungsbetrag der vom Fahrer benötigten Lenkkraft zum Umkehrzeitpunkt der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem vermindert werden, sodass das Lenkgefühl verbessert werden kann.
Insbesondere wird nach der dargestellten zweiten Ausführungsform eines der in Schritt 160 voreingestellten Steuerkennfelder im umgekehrten Zustand anhand einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V ausgewählt. In diesem Fall kann ein Hilfslenkdrehmoment Tab zur Steuerung im umgekehrten Zustand im Vergleich zu dem Fall der vorgenannten ersten Ausführungsform noch einfacher berechnet werden, weil das Steuerkennfeld im umgekehrten Zustand zu jenem Moment nicht anhand eines Lenkdrehmoments Ts festgelegt wird.
Gemäß den dargestellten ersten und zweiten Ausführungsformen wird ein Zeitbereich, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird, um einen Zeitpunkt festgelegt, in dem die Richtung der automatischen Lenkung tatsächlich umgekehrt wird, und das Hilfslenkdrehmoment Ta wird über den gesamten Umkehrzeitbereich erhöht. Demgemäß kann, zum Beispiel im Vergleich zu einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Richtung der automatischen Lenkung umgekehrt wird und in dem das Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta über eine vorbestimmte Dauer von dem Moment der Bestimmung der Umkehrung an erhöht wird, der Veränderungsbetrag der vom Fahrer benötigten Lenkkraft zum Umkehrzeitpunkt der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem ohne Verzögerung der Reaktion auf zuverlässigere Weise vermindert werden.
Insbesondere wird gemäß den dargestellten ersten und zweiten Ausführungsformen eine vorhergesagte relative Winkelgeschwindigkeit θrad der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 in Schritt 124 des in 5 gezeigten Ablaufschemas berechnet. In den Schritten 126 bi s 132 wird eine Bestimmung der Richtungsumkehrung der automatischen Lenkung anhand einer Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und einer aktuellen relativen Winkelgeschwindigkeit θrd der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 durchgeführt. In den Schritten 134 bis 140 wird anhand der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der vorhergesagten relativen Winkelgeschwindigkeit θrad der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 die Richtungsumkehrung der automatischen Lenkung durch die Soll-Pufferzeit Tm im voraus früher als die eigentliche Umkehrung bestimmt.
In den Schritten 142 und 144 wird ein Zeitbereich zwischen einem Zeitpunkt, in dem die Umkehrung der Richtung der automatischen Lenkung voraussagend bestimmt wird, und einem Zeitpunkt, in dem die Soll-Pufferzeit Tm seit einem Zeitpunkt abgelaufen ist, in dem die aktuelle Umkehrung der Richtung der automatischen Lenkung bestimmt wird, als ein Umkehrzeitbereich festgelegt, in dem die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird. Anschließend wird die Bestimmung in Schritt 120 durchgeführt.
10 ist zum Beispiel ein Diagramm, das ein Beispiel der Änderungen der vorzeichenveränderten Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd, der aktuellen relativen Winkelgeschwindigkeit θrd und der vorhergesagten relativen Winkelgeschwindigkeit θrad sowie der Änderungen der Merker Fa und Fb zeigt. Wie in 10 gezeigt wird, wird vorhergesagte relative Winkelgeschwindigkeit θrad in Phase bezüglich der aktuellen relativen Winkelgeschwindigkeit θrd durch den Soll-Schwimmer Tm erhöht.
In 10 wird angenommen, dass zu einem Zeitpunkt t1 die vorhergesagte relative Winkelgeschwindigkeit θrad höher als die vorzeichenveränderte Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd wird, dass zu einem Zeitpunkt t2 die aktuelle relative Winkelgeschwindigkeit θrd höher als die vorzeichenveränderte Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd wird, dass zu einem Zeitpunkt t4 die vorhergesagte relative Winkelgeschwindigkeit θrad niedriger als die vorzeichenveränderte Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd wird, und dass zu einem Zeitpunkt t5 die aktuelle relative Winkelgeschwindigkeit θrd niedriger als die vorzeichenveränderte Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd wird.
In diesem Fall zeigen der Merker Fa der tatsächlichen Änderung und der Merker Fb der prognostizierten Änderung bis zum Zeitpunkt t1 beide 0 an. Jedoch während der Merker Fb prognostizierten Änderung zum Zeitpunkt t1 zu 1 wird, wird der Merker Fa der tatsächlichen Änderung zum Zeitpunkt t2 zu 1. Ferner wird der Merker Fa der tatsächlichen Änderung zum Zeitpunkt t5 0, während der Merker Fb der prognostizierten Änderung 0 zum Zeitpunkt t4 wird.
In einem Bereich vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 stimmen der Merker Fa der tatsächlichen Änderung und der Merker Fb prognostizierten Änderung nicht miteinander überein und das Ergebnis in Schritt 142 ist negativ, wodurch bestimmt wird, dass der Umkehrzeitbereich eingetreten ist. In einem Bereich vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3, in dem die Soll-Pufferzeit Tm verstrichen ist, sind die Ergebnisse in den Schritten 142 und 144 positiv bzw. negativ, wodurch bestimmt wird, dass der Umkehrzeitbereich eingetreten ist.
In einem Bereich vom Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5, stimmen der Merker Fa der tatsächlichen Änderung und der Merker Fb der prognostizierten Änderung nicht miteinander überein, und das Ergebnis in Schritt 142 ist negativ, wodurch bestimmt wird, dass der Umkehrzeitbereich eingetreten ist. In einem Bereich vom Zeitpunkt t5 bis zu einem Zeitpunkt t6, in dem die Soll-Pufferzeit Tm verstrichen ist, sind die Ergebnisse in Schritten 142 und 144 positiv bzw. negativ, wodurch bestimmt wird, dass der Umkehrzeitbereich eingetreten ist.
Demgemäß wird der Umkehrzeitbereich als eine Zeitspanne festgelegt, die doppelt so lang wie die Soll-Pufferzeit Tm um die Zeitpunkte t2 und t5 ist, wenn die Richtung der automatischen Lenkung umgekehrt wird. Daher wird das Hilfslenkdrehmoment Ta zuverlässig über die vorbestimmte Dauer rund um den Zeitpunkt erhöht, in dem die Richtung der automatischen Lenkung tatsächlich umgekehrt wird, wodurch der Veränderungsbetrag in der vom Fahrer benötigten Lenkkraft zum Umkehrzeitpunkt der Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem ohne Reaktionsverzögerung zuverlässig vermindert werden kann.
[Dritte Ausführungsform]
11 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine zur Berechnung eines automatischen Soll-Lenkbetrags zeigt, die durch eine Lenksteuereinheit in einer Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird. Die auf dem in 11 gezeigten Ablaufschema basierende Steuerung wird ebenfalls durch Schließen des Zündschalters (nicht gezeigt) gestartet und wiederholt in Intervallen vorbestimmter Dauer durchgeführt.
Bei der dritten Ausführungsform wird zuerst in Schritt 310 ein Signal, das einen Lenkwinkel θs oder dergleichen abzeigt, eingelesen. In Schritt 320 wird ebenfalls wie in den vorgenannten ersten und zweiten Ausführungsformen eine Soll-Gierrate γt des Fahrzeugs berechnet und eine Differenz Δγ(= γt – γ) zwischen der Soll-Gierrate γt und einer erfassten Gierrate γ berechnet.
In Schritt 330 wird ein automatischer Soll-Lenkbetrag der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30, nämlich ein relativer Soll-Drehwinkel θrt der unteren Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A, nach der unten gezeigten Gleichung (7) anhand der der Gierratendifferenz Δγ berechnet. In der Gleichung (7) stellt N Lenkübersetzungsverhältnis dar. θrt = Δγ(1 + KhV2)N × H/V (7)
In Schritt 340 wird eine provisorische relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 nach der unten gezeigten Gleichung (8) berechnet. In der Gleichung (8) stellt ΔT eine Zykluszeit des in 11 gezeigten Ablaufschemas dar. θrtdp = θrt/ΔT (8)
In Schritt 350 wird bestimmt, ob oder ob nicht der Absolutwert der Gierratendifferenz Δγ größer als ein Referenzwert A (eine positive Konstante) ist, nämlich ob oder ob nicht der Instabilitätsgrad des Fahrzeugs zunimmt. Wenn das Ergebnis in Schritt 350 positiv ist, wird sofort zu Schritt 380 sofort gemacht. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 350 negativ ist, wird zu Schritt 360 übergegangen.
In Schritt 360 wird bestimmt, ob oder ob nicht das Produkt aus einer Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der Summe aus der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der provisorischen relativen Soll-Drehwinkelgesehwindigkeit θrtdp negativ ist, nämlich ob oder ob nicht die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird. Wenn das Ergebnis in Schritt 360 positiv ist, wird in Schritt 370 eine relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als eine vorzeichengeänderte Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd gesetzt. Anderseits, wenn das Ergebnis in Schritt 360 negativ ist, wird in Schritt 380 eine relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als die provisorische relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp gesetzt.
Die Schritte 390 und 410 werden im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie Schritte 40 bzw. 60 der vorgenannten ersten und zweiten Ausführungsformen durchgeführt. In Schritt 400 wird ein Befehlsignal, das die relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd anzeigt, zu der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 übertragen. Die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 führt die Steuerung so durch, dass die relative Drehwinkelgeschwindigkeit der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 gleich groß wie die relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd wird.
Nach der dritten Ausführungsform wird eine Gierratendifferenz Δγ in Schritt 320 berechnet. Dann wird in Schritt 330 ein relativer Soll-Drehwinkel θrt der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 zur Stabilisierung eines Lenkzustands des Fahrzeugs berechnet. Daraufhin wird in Schritt 340 eine provisorische relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 berechnet. Anschließend wird in Schritt S350 bestimmt, ob oder ob nicht der Lenkzustand des Fahrzeugs instabil ist. Dann wird es in Schritt S360 bestimmt, ob oder ob nicht die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung bezüglich der Richtung einer Lenkbetätigung umgekehrt wird. Wenn die Ergebnisse in den Schritten 350 und 360 negativ bzw. positiv sind, wird zum Schritt 370 übergegangen. Anderseits, wenn die Ergebnisse in den Schritten 350 und 360 positiv bzw. negativ sind, wird zum Schritt 380 übergegangen.
Demgemäß wird, wenn die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, wenn der Lenkzustand des Fahrzeugs nicht instabil ist, eine relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 vermindert und in Schritt 370 als eine vorzeichengeänderte Lenkwinkelgeschwindigkeit –θsd festgesetzt. Demzufolge ist die Summe aus der Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der relativen Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd 0, sodass die Vorderräder nicht gelenkt werden. Somit wird verhindert, dass die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird und dass die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem umgekehrt wird. Somit wird ein plötzliche Änderung der vom Fahrer benötigten Lenkkraft verhindert und das Lenkgefühl kann verbessert werden.
Nach der dargestellten dritten Ausführungsform ist das Ergebnis in Schritt 350 positiv, wenn der Stabilisierung des Fahrzeugs eine größere Bedeutung als der Verbesserung des Lenkgefühls zukommt, während der Instabilitätsgrad in dem Lenkzustand des Fahrzeugs hoch ist. Dann wird in Schritt 380 die relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als die provisorische relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp festgesetzt, ohne vermindert zu werden. Somit wird der relative Drehwinkel θr der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 sicher gesteuert, um mit dem relativen Soll-Drehwinkel θrt abgeglichen zu werden, sodass die Stabilität des Fahrzeugs wirksam verbessert werden kann.
Insbesondere wird gemäß der dargestellten dritten Ausführungsform, auch wenn das Ergebnis in Schritt 350 negativ ist, zu Schritt 380 übergegangen, solange das Ergebnis in Schritt 360 negativ ist. Somit wird, wenn die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung nicht umgekehrt wird, während der Lenkzustand des Fahrzeugs nicht instabil ist, die relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtd der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als die provisorische relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp festgesetzt, ohne vermindert zu werden. Somit kann es wirksam verhindert werden, dass der Lenkzustand des Fahrzeugs instabil wird.
[Vierte Ausführungsform]
12 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine zur Berechnung des automatischen Soll-Lenkbetrags zeigt, die durch die Lenksteuereinheit in der Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird. In Bezug auf 12 ist anzumerken, dass die Schritte, die mit denen der in 11 gezeigten identisch sind, die gleichen Nummern haben.
Abgesehen von einem Schritt, der dem Schritt 350 der vorgenannten dritten Ausführungsform entspricht, werden bei der vierten Ausführungsform die anderen Schritte im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie in dem Fall der dritten Ausführungsform durchgeführt.
Nach der vierten Ausführungsform wird, wenn das Ergebnis in Schritt 360 positiv ist, nämlich wenn bestimmt wird, dass die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, auf zuverlässige Weise verhindert, dass die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird und dass die Aufbringungsrichtung einer Reibungskraft in dem Lenksystem wegen der Umkehrung der aktuellen Lenkrichtung der Vorderräder umgekehrt wird. Daher wird eine plötzliche Änderung der erforderlichen Lenkkraft des Fahrers verhindert, sodass das Lenkgefühl verbessert werden kann. Ferner kann die Steuerung der automatischen Lenkung im Vergleich zu dem Fall der vorgenannten dritten Ausführungsform noch einfacher durchgeführt werden.
Insbesondere wird gemäß den vorgenannten dritten und vierten Ausführungsformen in Schritt 340 eine provisorische relative Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 anhand einer relativen Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrt berechnet. In Schritt 360 wird anhand einer Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und der provisorischen relativen Soll-Drehwinkelgeschwindigkeit θrtdp bestimmt, ob oder ob nicht die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder, die durch die automatische Lenkung gelent werden, umgekehrt wird. Somit wird zum Beispiel im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bestimmung anhand von einer Lenkwinkelgeschwindigkeit θsd und einer aktuellen relativen Drehwinkelgeschwindigkeit θrd gemacht wird früher bestimmt, ob die aktuelle Lenkrichtung der Vorderräder, die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, Demzufolge kann die Steuerung zur Verminderung eines automatischen Lenkbetrags wirksam ohne Reaktionsverzögerung durchgeführt werden.
Obwohl die Erfindung hier ausführlich im Bezug auf die bestimmten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist diese Erfindung jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, und es ist offensichtlich, dass weitere Varianten der Ausführungsformen für den Fachmann im Rahmen der Erfindung möglich sind.
Zum Beispiel wird bei den vorgenannten Ausführungsformen eines der Kennfelder ausgewählt, sodass das Verhältnis des Hilfslenkdrehmoments Tab zu dem Lenkdrehmoment Ts mit Zunahme des Absolutwerts des korrigierten Lenkdrehmoments Te, nämlich mit Zunahme der Steuergröße der automatischen Lenkung, zunimmt. Solange jedoch das Hilfslenkdrehmoment Tab aus einem Kennfeld berechnet wird, worin das Verhältnis des Hilfslenkdrehmoments Tab zu dem Lenkdrehmoment Ts bei der automatischen Lenkung größer als die bei der nichtautomatischen Lenkung ist, ist es zweckdienlich, dass nur ein Kennfeld für die automatischen Lenkung verfügbar ist.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen wird das Befehlsignal, das den relativen Soll-Drehwinkels θr anzeigt, zu der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 ausgegeben, und das Befehlsignal, das das Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta anzeigt, wird zu der elektrischen Servolenkung-Steuereinheit 54 ausgegeben. Das Befehlsignal, das zu der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 ausgegeben werden soll, kann jedoch einen Soll-Antriebsstrom für den Motor 36 anzeigen, als ein Wert, der dem relativen Soll-Drehwinkel θr entspricht. Ferner kann das Befehlsignal, das zu der elektrischen Servolenkung-Steuereinheit 54 ausgegeben werden soll, einen Soll-Antriebsstrom für den Motor 22 anzeigen, als ein Wert, der dem Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta entspricht.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen wird das korrigierte Lenkdrehmoment Te zur Ausgleichung eines Gegendrehmoments, das durch die automatische Lenkung durch die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 erzeugt wird, nach der vorgenannten Gleichung (2) berechnet. Das korrigierte Lenkdrehmoment Te kann jedoch nach beliebig bekannten Arten in diesem technischen Gebiet berechnet werden. Insbesondere, wenn das Befehlsignal, das zu der variablen Lenkwinkel-Steuereinheit 52 ausgegeben werden soll, ein Soll-Antriebsstrom für den Motor 36 ist, der dem relativen Soll-Drehwinkel θr entspricht, kann das korrigierte Lenkdrehmoment Te modifiziert werden, um anhand des Soll-Antriebsstroms für den Motor 36 berechnet zu werden.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist die elektrische Servolenkungseinheit 16 als Erzeugungsmittel einer Lenkhilfskraft auf der Seite der lenkbaren Räder bezüglich der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als Lenkhilfsmittel angeordnet. Das Erzeugungsmittel einer Lenkhilfskraft kann jedoch auf der Seite des Lenkrads bezüglich des Lenkhilfsmittels angeordnet sein.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen wird das korrigierte Lenkdrehmoment Te als eine Menge der Optimalwertsteuerung zur Ausgleichung des Drehmoments der Gegenkraft berechnet, die durch die automatische Lenkung durch die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 erzeugt wird, das Hilfslenkdrehmoment Tab als eine Menge der Rückkoppelungssteuerung zur Erleichterung der Bemühung des Fahrers bei der Lenkung wird anhand von dem Lenkdrehmoment Ts und der Fahrzeugsgeschwindigkeit V berechnet, und das Soll-Hilfslenkdrehmoment Ta der elektrischen Servolenkungseinheit 16 wird als die Summe von dem Hilfslenkdrehmoment Tab und dem korrigierten Lenkdrehmoment Te berechnet. Auf die Menge der Optimalwertsteuerung kann jedoch verzichtet werden.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen hält die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52, wenn der Fahrer eine normale Lenkbetätigung durchführt, den relativen Drehwinkel der Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 auf 0. Wenn jedoch bei der normalen Lenkbetätigung keine automatische Lenkung durchgeführt wird, kann die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 als Übersetzungsverhältnis-Änderungseinheit gemäß einer Fahrbedingung des Fahrzeugs verwendet werden, sodass das Verhältnis des Drehwinkels der unteren Lenkwelle 28B zu dem Drehwinkel der oberen Lenkwelle 28A zum Bespiel kleiner wird, je höher die Fahrzeugsgeschwindigkeit V wird.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist der Soll-Lenkbetrag für die lenkbaren Räder ein Soll-Lenkbetrag zur Verminderung der Differenz zwischen einer aktuellen Gierrate des Fahrzeugs und einer Soll-Gierrate des Fahrzeugs. Der Soll-Lenkbetrag für die lenkbaren Räder kann jedoch ein Soll-Lenkbetrag sein, um das Fahrzeug entlang der Fahrbahn fahren zu lassen, zum Beispiel wie es ist in der japanischen Offenlegungsschrift JP 11-73597 offenbart ist. Wenn ein Hindernis vor dem Fahrzeug durch ein Laserradar oder dergleichen erfasst wird, kann die Soll-Lenkbetrag für die lenkbaren Räder einen Soll-Lenkbetrag zur Vermeidung des Hindernisses vor dem Fahrzeug sein, wie es zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift JP 10-31799 offenbart ist. Außerdem kann der Soll-Lenkbetrag für die lenkbaren Räder irgendein anderer Soll-Lenkbetrag sein, der oben nicht erwähnt ist.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen wird die Lenkwinkel-Veränderungseinheit 30 durch die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 gesteuert, die elektrische Servolenkungseinheit 16 wird durch die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 gesteuert, und die variable Lenkwinkel-Steuereinheit 52 und die elektrische Servolenkung-Steuereinheit 54 werden durch die Lenksteuereinheit 46 gesteuert. Es ist jedoch möglich, dass zumindest zwei dieser Steuereinheiten in einer Steuereinheit integriert werden.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Änderungen und äquivalente Anordnungen erfasst.

1

46: LENKSTEUEREINHEIT
48: FAHRZEUGGESCHWINDIGKEITSSENSOR
50: GIERRATENSENSOR
52: VARIABLE LENKWINKEL-STEUEREINHEIT
54: ELEKTRISCHE SERVOLENKUNG-STEUEREINHEIT

2

0: START
S10: SIGNAL LESEN
S20: GIERRATENDIFFERENZ Δγ BERECHNEN
S30: RELATIVEN SOLL-DREHWINKEL θrt BERECHNEN (3)
S40: KORRIGIERTES LENKDREHMOMENT Te BERECHNEN
S50: RELATIVEN SOLL-DREHWINKEL θrt ÜBERTRAGEN
S60: KORRIGIERTES LENKDREHMOMÉNT Te ÜBERTRAGEN
1: ZURÜCK

[4]

2: JA
3: NEIN
S120: ZEITBEREICH, IN DEM DIE REIBUNGSKRAFT UMGEKEHRT WIRD? 5)
S150: STEUERKENNFELD IM NORMALEN ZUSTAND WÄHLEN (DURCHGEZOGENE LINIE IN 6)
S160: STEUERKENNFELD IM UMGEKEHRTEN ZUSTAND SETZEN UND WÄHLEN (GESTRICHELTE LINIE IN 6)
S170: HILFSLENKDREHMOMENT Tab BERECHNEN
S180: KORRIGIERTES LENKDREHMOMENT Te LESEN
S190: SOLL-HILFSLENKDREHMOMENT Ta (Ta = Tab + Te) BERECHNEN
S200: STEUERUNG DES HILFSLENKDREHMOMENTS DURCHFÜHREN

[5]

4: FORTSETZUNG VON S110
S122: LENKWINKELGESCHWINDIGKEIT θsd UND AKTUELLE RELATIVE WINKELGESCHWINDIGKEIT θrd BERECHNEN
S142: STIMMEN Fa UND Fb ÜBEREIN?
S144: KEINE ÜBEREINSTIMMUNG → Tm SEIT MOMENT DER ÜBEREINSTIMMUNG VERSTRICHEN?
5: BESTIMMEN, DASS NICHTUMKEHRZEITBEREICH EINGETRETEN IST ZU SCHRITT S150)
6: BESTIMMEN, DASS UMKEHRZEITBEREICH EINGETRETEN IST (ZU SCHRITT S160)

[6A]

7: HOHE FAHRZEUGSGESCHWINDIGKEIT
8: LENKDREHMOMENT

[6B]

9: MITTLERE FAHRZEUGSGESCHWINDIGKEIT

[6C]

10: NIEDRIGE FAHRZEUGSGESCHWINDIGKEIT

[7]

START
S110: SIGNAL LESEN
S120: ZEITBEREICH, IN DEM DIE REIBUNGSKRAFT UMGEKEHRT WIRD? (5)
S150: STEUERKENNFELD IM NORMALEN ZUSTAND WÄHLEN (8)
S160: STEUERKENNFELD IM UMGEKEHRTEN ZUSTAND WÄHLEN (9)
S170: HILFSLENKDREHMOMENT Tab BERECHNEN
S180: KORRIGIERTES LENKDREHMOMENT Te LESEN
S190: SOLL-HILFSLENKDREHMOMENT Ta(Ta = Tab + Te) BERECHNEN
S200: STEUERUNG DES HILFSLENKDREHMOMENTS DURCHFÜHREN

[8]

11: NIEGRIG FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT V HOCH

[10]

12: VORZEICHENGEÄNDERTE LENKWINKELGESCHWINDIGKEIT θsd-
13: AKTUELLE RELATIVE WINKELGESCHWINDIGKEIT θrd
14: VORHERGESAGTER RELATIVER WINKEL θrad
15: UMKEHRZEITBEREICH
16: ZEIT

[11]/[12]

START
S310: SIGNAL LESEN
S320: GIERRATENDIFFERENZ Δγ BERECHNEN
S330: RELATIVEN SOLL-DREHWINKEL θrt BERECHNEN
S340: PROVISORISCHE RELATIVE SOLL-DREHWINKELGESCHWINDIGKEIT θrtdp (θrtdp = θrt/ΔT) BERECHNEN
S400: RELATIVE SOLL-DREHWINKELGESCHWINDIGKEIT θrtd ÜBERTRAGEN
S390: KORRIGIERTES LENKDREHMOMENT Te BERECHNEN
S400: RELATIVEN SOLL-DREHWINKEL θrtd ÜBERTRAGEN
S410: KORRIGIERTES LENKDREHMOMENT Te ÜBERTRAGEN ZURÜCK

Claims

Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung, mit einer Lenkeingabeeinheit (14), die durch einen Fahrer betätigt wird; einer automatischen Lenkeinheit (30), die automatisch die lenkbaren Räder (10FL, 10FR) bezüglich der Lenkeingabeeinheit (14) lenkt; und einer Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit (16), die eine Lenkhilfskraft erzeugt, besteht, wobei eine Lenksteuerung, die durch mindestens eine von der automatischen Lenkeinheit (30) und der Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit (16) durchgeführt wird, so geändert wird, dass die Schwankungen in einer vom Fahrer erforderlichen Betätigungskraft gedämpft werden, die aus der Umkehrung einer aktuellen Lenkrichtung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) resultieren, wenn bestimmt wird, dass die Lenkrichtung durch die automatische Lenkung umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitpunkt, in dem eine Betätigungsgeschwindigkeit der Lenkeingabeeinheit (14) und eine Lenkgeschwindigkeit der lenkbaren Räder (10FL, 10FR), die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, gleich groß und in der Annahme, dass entweder eine Lenkrichtung nach links oder eine Lenkrichtung nach rechts eine positive Richtung ist, mit umgekehrten Vorzeichen sind, als der Zeitpunkt abgeschätzt wird, in dem die Lenkrichtung tatsächlich umgekehrt wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Lenkdrehmoment erfasst wird, eine Soll-Lenkhilfskraft anhand des Lenkdrehmoments berechnet wird, und die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit (16) zumindest anhand der Soll-Lenkhilfskraft gesteuert wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Fahrzustand eines Fahrzeugs (12) abgeschätzt wird, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs (12) durch die Lenkung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) berechnet wird, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs (12) instabil ist, und die automatische Lenkeinheit (30) zumindest anhand des automatischen Soll-Lenkbetrags gesteuert wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Lenkhilfskraft, die durch die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit (16) erzeugt wird, erhöht wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem eine aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) durch die automatische Lenkung nicht umgekehrt wird, wenn bestimmt wird, dass die Lenkrichtung umgekehrt wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Umkehrzeitbereich, in dem die Lenkrichtung umgekehrt wird, abgeschätzt wird, und eine Lenkhilfskraft, die durch die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit (16) erzeugt wird, in dem Umkehrzeitbereich erhöht wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei der Umkehrzeitbereich als ein Zeitbereich einschließlich einer Zeitspanne um einen Zeitpunkt, in dem die Lenkrichtung tatsächlich umgekehrt wird, abgeschätzt wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Lenkhilfskraft, die durch die Lenkhilfskraft-Erzeugungseinheit (16) erzeugt wird, erhöht wird, indem ein Lenkdrehmoment erfasst wird und ein Soll-Lenkhilfskraft so berechnet wird, dass ein Verhältnis der Soll-Lenkhilfskraft zu einem Lenkdrehmoment in dem Umkehrzeitbereich größer als bei einem normalen Zustand wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein Fahrzustand des Fahrzeugs (12) abgeschätzt wird, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs (12) durch die Lenkung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) berechnet wird, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs (12) hoch ist, die automatische Lenkeinheit (30) zumindest anhand des automatischen Soll-Lenkbetrags gesteuert wird, eine Änderung in dem automatischen Soll-Lenkbetrag vorhergesagt wird, und ein Umkehrzeitbereich anhand der vorhergesagten Änderung in dem automatischen Soll-Lenkbetrag und einer tatsächlichen Änderung in dem automatischen Soll-Lenkbetrag abgeschätzt wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein automatischer Lenkbetrag der lenkbaren Räder (10FL, 10FR), die durch die automatische Lenkeinheit (30) gelenkt werden, vermindert wird, wenn bestimmt wird, dass die Lenkrichtung umgekehrt wird, um zu verhindern, dass eine aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) durch die automatische Lenkung umgekehrt wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Verminderungsbetrag eines automatischen Lenkbetrags der lenkbaren Räder (10FL, 10FR), die durch die automatische Lenkeinheit (30) gelenkt werden, vermindert wird, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs (12) hoch ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs (12) niedrig ist.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der automatische Lenkbetrag der lenkbaren Räder (10FL, 10FR), die durch die automatische Lenkeinheit (30) gelenkt werden, nicht vermindert wird, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs (12) hoch ist.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Fahrzustand des Fahrzeugs (12) abgeschätzt wird, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs (12) durch die Lenkung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) berechnet wird, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs (12) hoch ist, die automatische Lenkeinheit (30) zumindest anhand des automatischen Soll-Lenkbetrages gesteuert wird, und eine Bestimmung in einer Situation, in der eine aktuelle Lenkrichtung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR), die durch die automatische Lenkung gelenkt werden, umgekehrt wird, anhand einer Beziehung zwischen einem Vorzeichen einer Änderungsrate eines Lenkbetätigungsbetrags und einem Vorzeichen einer Summe aus einer Änderungsrate des Lenkbetätigungsbetrags und einer Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrags gemacht wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein automatischer Lenkbetrag der lenkbaren Räder (10FL, 10FR), die durch die automatische Lenkeinheit (30) gelenkt werden, vermindert wird, indem ein Fahrzustand des Fahrzeugs (12) abgeschätzt wird, wenn der Instabilitätsgrad in dem Fahrzustand des Fahrzeugs (12) hoch ist, ein automatischer Soll-Lenkbetrag zur Stabilisierung des Fahrzustands des Fahrzeugs (12) durch die Lenkung der lenkbaren Räder (10FL, 10FR) berechnet wird, eine Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrags anhand des automatischen Soll-Lenkbetrags berechnet wird, die automatische Lenkeinheit (30) zumindest anhand der Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrags gesteuert wird und die Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrags vermindert wird.
Fahrzeug-Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Änderungsrate des automatischen Soll-Lenkbetrags auf einen Wert vermindert wird, der nicht zulässt, dass die lenkbaren Räder (10FL, 10FR) gelenkt werden.