DE602005004204T2 - Fahrzeuglenkapparat - Google Patents

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DE602005004204T2
DE602005004204T2 DE602005004204T DE602005004204T DE602005004204T2 DE 602005004204 T2 DE602005004204 T2 DE 602005004204T2 DE 602005004204 T DE602005004204 T DE 602005004204T DE 602005004204 T DE602005004204 T DE 602005004204T DE 602005004204 T2 DE602005004204 T2 DE 602005004204T2
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steering
vehicle
steering angle
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Takeshi Toyota-shi Goto
Kenji Kariya-shi Aichi-ken Tozu
Ryuichi Toyota-shi Kurosawa
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Toyota Motor Corp
Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems, das mit einem Lenkrad versehen ist, das von einem Fahrer zum Lenken eines Fahrzeugs betätigt wird, einem Lenkstellantrieb, um gelenkte Räder zu verschwenken bzw. einzuschlagen, und einer Lenksteuervorrichtung, die den Lenkstellantrieb entsprechend der am Lenkrad stattfindenden Betätigung zum Einschlagen der gelenkten Räder regelt.
  • Beschreibung der verwandten Technik:
  • Die Entwicklung einer dieser Art zugehörigen Lenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems wurde jüngst mit positivem Ergebnis durchgeführt. So offenbart zum Beispiel die untenstehende Patentschrift 1 eine Lenkvorrichtung, die einen Lenkwinkel und eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, ein Übertragungsverhältnis berechnet, das mit einer Vergrößerung des Lenkwinkels abnimmt und mit einer Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, den Lenkwinkel (Verschiebungsbetrag einer Zahnstangenwelle) eines Vorderrads berechnet, indem der Lenkwinkel durch dieses Übertragungsverhältnis geteilt wird, und die Vorderräder auf den berechneten Lenkwinkel einschlägt. Bei dieser Lenkvorrichtung wird der berechnete Lenkwinkel gemäß der Lenkgeschwindigkeit korrigiert, die erhalten wird, indem der erfasste Lenkrad-Lenkwinkel nach der Zeit differenziert wird, wodurch sich das Lenkansprechen und die Spurtreue des Vorderrads verbessern. Des Weiteren wird eine Sollgierrate berechnet, indem die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit und der erfasste Lenkrad-Lenkwinkel verwendet werden, und der berechnete Lenkwinkel wird gemäß der Differenz zwischen der berechneten Sollgierrate und der erfassten tatsächlichen Gierrate korrigiert, wodurch eine Lenksteuerung verwirklicht ist, die das Fahrzeugverhalten mit einbezieht.
  • Die untenstehende Patentschrift 2 offenbart eine Lenkvorrichtung, die ein Lenkdrehmoment und einen Lenkrad-Lenkwinkel erfasst, zwei Lenkwinkel berechnet, die mit einem Anstieg des Lenkdrehmoments und des Lenkrad-Lenkwinkels zunehmen, und die Vorderräder auf den Lenkwinkel einschlägt, der erhalten wird, indem diese berechneten Lenkwinkel aufaddiert werden. Bei dieser Lenkvorrichtung wird auch die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, wobei beide Lenkwinkel anhand dieser erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert werden, wodurch die Lenkcharakteristik entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird.
    • [Patentschrift 1]
    • Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-85604
    • [Patentschrift 2]
    • Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. HEI11-124047
  • Die beiden herkömmlichen Vorrichtungen erfassen den Lenkwinkel und das Lenkdrehmoment, bei denen es sich um Betätigungseingabewerte handelt, die durch einen Fahrer in das Lenkrad zum Lenken des Fahrzeugs gelangen, berechnen auf direktem Wege den Lenk- bzw. Einschlagwinkel des Vorderrads, indem dieser erfasste Lenkwinkel und dieses erfasste Lenkdrehmoment verwendet werden, und schlagen die Vorderräder auf den berechneten Einschlagwinkel ein. Obwohl jedoch die mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern nicht starr ist, sind diese Lenksteuerungen für die Vorderräder vom technischen Grundkonzept her gesehen völlig gleich, bei dem der Einschlagwinkel des Vorderrads so bestimmt wird, dass er mit der Lenkposition und der Lenkkraft des Lenkrads übereinstimmt, und zwar vom Standpunkt eines Lenkverfahrens der Vorderräder in Bezug auf die Betätigung des Lenkrads her gesehen. Durch diese Lenkverfahren wird der Lenk- bzw. Einschlagwinkel des Vorderrads nicht so bestimmt, dass er mit der sensorischen Ausprägung eines Menschen übereinstimmt, so dass der Fahrer ein Gefühl der Unstimmigkeit hat und es für ihn schwierig ist, das Fahrzeug zu fahren.
  • Genauer gesagt wird bei den herkömmlichen Vorrichtungen der Einschlagwinkel, der vom Fahrer nicht wahrgenommen werden kann, auf direktem Weg so bestimmt, dass er mit der Betätigung des Lenkrads übereinstimmt, und das Fahrzeug wird durch den Einschlag der Vorderräder gemäß dem Lenkwinkel durch die Kurve geführt. Über das Tastgefühl oder den Sehsinn hat der Fahrer die Querbeschleunigung, die Gierrate und den Kurvenlauf des Fahrzeugs erfasst, die durch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs verursacht werden, und diese Größen bei der Betätigung des Lenkrads wieder einfließen lassen, um das Fahrzeug in gewünschter Weise um die Kurve zu steuern. Anders ausgedrückt ist der Einschlagwinkel des Vorderrads in Bezug auf die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer eine physikalische Größe, die der Mensch nicht wahrnehmen kann. Deshalb ist der direkt mit Bezug auf den durch den Fahrer erfolgenden Lenkvorgang bestimmte Einschlagwinkel nicht so bestimmt, dass er an die Wahrnehmungscharakteristik des Fahrers angepasst ist, mit dem Ergebnis, dass der Fahrer ein Gefühl der Unstimmigkeit verspürt. Dies macht es für den Fahrer schwierig, das Fahrzeug zu fahren.
  • Bei den herkömmlichen Vorrichtungen wird der gestimmte Einschlagwinkel entsprechend der Differenz zwischen der Sollgierrate, die unter Verwendung der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit und des erfassten Lenkrad-Lenkwinkels errechnet wird, und der erfassten tatsächlichen Gierrate korrigiert. Dies ist nur eine Korrektur des Einschlagwinkels unter Berücksichtigung des Fahrzeugverhaltens, so dass der Einschlagwinkel nicht entsprechend der Gierrate bestimmt wird, die der Fahrer durch die sich ständig verändernde Fahrzeuglenkcharakteristik (z. B. die Veränderung in der Lenkcharakteristik aufgrund eines Schlupfs, der durch die Veränderung der Reibungskraft zwischen einer Straßenoberfläche und Rädern verursacht wird) und die Betätigung des Lenkrads wahrnimmt. Demzufolge ist auch in diesem Fall der mit Bezug auf die Lenkbetätigung durch den Fahrer bestimmte Einschlagwinkel nicht so bestimmt, dass er an die Wahrnehmungscharakteristik des Fahrers angepasst ist, und dies macht es daher für den Fahrer schwierig, das Fahrzeug zu fahren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um diesem vorstehend erwähnten Problem beizukommen, haben sich die vorliegenden Erfinder mit der Entwicklung einer Fahrzeuglenkvorrichtung auseinandergesetzt, mit der sich ein Fahrzeug in Bezug auf die Betätigung eines Lenkrads durch einen Fahrer unter Anpassung an die Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen lenken lässt. Was die vorstehend beschriebene Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen anbelangt, besagt das Gesetz von Weber-Fechner, dass das sensorische Vermögen eines Menschen proportional zum Logarithmus einer physikalischen Größe einer gegebenen Stimulation ist. Anders ausgedrückt, wenn sich die physikalische Größe der einem Menschen vermittelten Stimulation in Bezug auf den Betätigungsbetrag durch den Menschen in der Art einer Exponentialfunktion ändert, wenn es sich bei dem Betätigungsbetrag um eine Verschwenkung oder Verschiebung handelt, oder wenn sich die zuvor erwähnte physikalische Größe in der Art einer Potenzierungsfunktion verändert, wenn es sich bei dem Betätigungsbetrag um ein Drehmoment handelt, dann kann der Zusammenhang zwischen dem Betätigungs betrag und der physikalischen Größe an die menschliche Wahrnehmungscharakteristik angepasst werden. Als Ergebnis der Anwendung des Gesetzes von Weber-Fechner auf einen Fahrzeuglenkvorgang haben die vorliegenden Erfinder Folgendes herausgefunden.
  • Beim Fahren eines Fahrzeugs durchfährt das Fahrzeug unter Betätigung eines Lenkrads eine Kurve. Die Kurvenfahrt des Fahrzeugs verändert eine Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße wie zum Beispiel die Querbeschleunigung, Gierrate, das Kurvenfahrverhalten oder dergleichen. Der Fahrer erfasst diese Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße über das Tastvermögen oder den Sehsinn. Wenn sich nun die Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße, die ein Fahrer wahrnehmen kann, in der Art einer Exponentialfunktion oder in der Art einer Potenzierungsfunktion bezüglich der Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer ändert, kann er/sie das Fahrzeug durch Betätigung des Lenkrads unter Anpassung an die Wahrnehmungscharakteristik fahren.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der vorstehend erwähnten Erkenntnis und zielt darauf ab, eine Fahrzeuglenkvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Fahrzeug in Bezug auf eine durch einen Fahrer an einem Lenkrad erfolgende Betätigung gelenkt wird, während in korrekter Weise eine Bewegungszustandsgröße erzeugt wird, die an die Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen angepasst ist, wodurch sich das Fahren eines Fahrzeugs leichter gestaltet.
  • Um die vorgenannte Aufgabe zu erfüllen, ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems, das mit einem Lenkrad versehen ist, das von einem Fahrer zum Lenken eines Fahrzeugs betätigt wird, einem Lenkstellantrieb, um gelenkte Räder zu verschwenken bzw. einzuschlagen, und einer Lenksteuervorrichtung, die den Lenkstellantrieb entsprechend der am Lenkrad stattfindenden Betätigung zum Einschlagen der gelenkten Räder regelt, die Lenksteuervorrichtung umfasst: eine Betätigungseingabewert-Erfassungseinrichtung, die einen Betätigungseingabewert erfasst, der durch einen Fahrer in das Lenkrad gelangt; eine Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung, die eine zu erwartende Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs berechnet, indem der erfasste Betätigungseingabewert verwendet wird, wobei die zu erwartende Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs den Fahrzeugbewegungszustand darstellt, der sich auf eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs bezieht und vom Fahrer verspürt werden kann, und in der vorbestimmten Beziehung einer Exponentialfunktion oder in der vorbestimmten Beziehung einer Potenzierungsfunktion zum Betätigungseingabewert des Lenkrads steht; eine Lenkwinkel-Berechnungseinrichtung, die einen Lenkwinkel der gelenkten Räder berechnet, der notwendig ist, um das Fahrzeug mit der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße, die von der Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung unter Verwendung der berechneten Bewegungszustandsgröße berechnet wird, um die Kurve fahren zu lassen; eine Bewegungszustandsgrößen-Erfassungseinrichtung, die eine tatsächliche Bewegungszustandsgröße erfasst, die einen tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs darstellt; eine Lenkungskenngrößen-Berechnungseinrichtung, die eine Lenkungskenngröße berechnet, die sich auf den tatsächlichen Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der erfassten tatsächlichen Bewegungszustandsgröße bezieht; eine Lenkwinkel-Korrektureinrichtung, die den berechneten Lenkwinkel korrigiert, indem die berechnete Lenkungskenngröße verwendet wird, um die berechnete zu erwartende Bewegungszustandsgröße zu erzeugen; und eine Lenksteuereinrichtung, die den Lenkstellantrieb entsprechend dem korrigierten Lenkwinkel steuert, um die gelenkten Räder auf den korrigierten Lenkwinkel einzuschlagen.
  • In diesem Fall ist die zu erwartende Bewegungszustandsgröße eine am Fahrzeug erzeugte Querbeschleunigung und/oder eine am Fahrzeug erzeugte Gierrate. Darüber hinaus kann die Lenkwinkel-Korrektureinrichtung den berechneten Lenkwinkel unter Verwendung der berechneten Lenkungskenngröße korrigieren, um den Phasenunterschied zwischen der Zeitspanne, in der die zu erwartende Bewegungszustandsgröße erzeugt wird, und der Zeitspanne zu verkleinern, in der die der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße entsprechende, tatsächliche Bewegungszustandsgröße erzeugt wird. Außerdem kann die Lenkwinkel-Korrektureinrichtung den berechneten Lenkwinkel korrigieren, indem die berechnete Lenkungskenngröße verwendet wird, um die Ansprechverzögerung ab dem Zeitpunkt, an dem die Lenksteuereinrichtung den Lenkstellantrieb zu steuern beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die gelenkten Räder auf den korrigierten Lenkwinkel eingeschlagen sind, zu verringern. Die von der Lenkungskenngrößen-Berechnungseinrichtung berechnete Lenkungskenngröße kann ein Schlupfwinkel sein, der einen Schlupf darstellt, der durch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs entsteht.
  • Die Betätigungseingabewert-Erfassungseinrichtung kann zum Beispiel aus einem Verschwenkungsbetragssensor bestehen, der einen Verschwenkungsbetrag des Lenkrads erfasst. In diesem Fall kann die Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung aus einer Betätigungskraft-Umwandlungseinrichtung bestehen, die den erfassten Verschwenkungsbetrag in die Betätigungskraft umwandelt, die auf das Lenkrad ausgeübt wird, und aus einer Bewegungszustandsgrößen-Umwandlungseinrichtung, die die umgewandelte Betätigungskraft in die zu erwartende Bewegungszustandsgröße umwandelt. Die Betätigungskraft-Umwandlungseinrichtung kann den Verschwenkungsbetrag in die Betätigungskraft umwandeln, die mit dem Verschwenkungsbetrag über eine Exponentialfunktion in Beziehung steht, während die Bewegungszustandsgrößen-Umwandlungseinrichtung die Betätigungskraft in eine zu erwartende Bewegungszustandsgröße umwandeln kann, die mit der Betätigungskraft über eine Exponentialfunktion in Beziehung steht.
  • Die Betätigungseingabewert-Erfassungseinrichtung kann zum Beispiel aus einem Betätigungskraftsensor bestehen, der die auf das Lenkrad ausgeübte Betätigungskraft erfasst. Hierbei kann die Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung aus einer Bewegungszustandsgrößen-Umwandlungseinrichtung bestehen, die die erfasste Betätigungskraft in die zu erwartende Bewegungszustandsgröße umwandelt. Die Bewegungszustandsgrößen-Umwandlungseinrichtung kann die Betätigungskraft in eine zu erwartende Bewegungszustandsgröße umwandeln, die mit der Betätigungskraft über eine Potenzierungsfunktion in Beziehung steht. Darüber hinaus kann in diesen Fahrzeuglenkvorrichtungen eine Reaktionskraftvorrichtung installiert sein, um der Betätigung des Lenkrads eine Reaktionskraft zu verleihen.
  • Bei der vorliegenden Erfindung mit der vorstehend erwähnten Konfiguration wird der durch den Fahrer in das Lenkrad gelangende Betätigungseingabewert zuerst in die zu erwartende Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße umgewandelt (Querbeschleunigung, Gierrate etc.), die sich auf eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs bezieht, von einem Fahrer erfasst werden kann, und mit dem in das Lenkrad gelangenden Betätigungseingabewert in der vorbestimmten Beziehung einer Exponentialfunktion oder in der vorbestimmten Beziehung einer Potenzierungsfunktion steht. Dann wird auf der Grundlage der umgewandelten, zu erwartenden Bewegungszustandsgröße der Lenk- bzw. Einschlagwinkel der gelenkten Räder berechnet, der notwendig ist, um das Fahrzeug mit der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße um die Kurve fahren zu lassen. Der berechnete Einschlagwinkel wird korrigiert, um auf korrekte Weise eine zu erwartende Bewegungszustandsgröße zu erzeugen, und die gelenkten Räder werden auf den korrigierten Lenkwinkel eingeschlagen. Von daher wird, wenn das Fahrzeug durch das Einschlagen der gelenkten Räder eine Kurve fährt, die zu erwartende Bewegungszustandsgröße dem Fahrer als die "physikalische Größe der gegebenen Stimulation" gemäß dem Gesetz von Weber-Fechner vermittelt. Da sich die zu erwartende Bewegungszustandsgröße in Bezug auf den Betätigungseingabewert am Lenkrad in der Art einer Exponentialfunktion oder in der Art einer Potenzierungsfunktion ändert, kann der Fahrer das Lenkrad so drehen, dass er die Bewegungszustandsgröße als an die Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen angepasst wahrnimmt. Der Fahrer kann die Querbeschleunigung und die Gierrate durch Kontakt mit jedem Abschnitt im Fahrzeug auf taktile Weise erspüren. Im Ergebnis kann der Fahrer das Lenkrad unter Anpassung an die Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen drehen, wodurch der Fahrer das Fahrzeug mühelos fahren kann, ohne ein Gefühl einer Unstimmigkeit zu haben.
  • Da der Lenkwinkel auf der Grundlage einer Lenkungskenngröße (z. B. eines am Fahrzeug entstandenen Schlupfwinkels) korrigiert wird, die sich auf den Fahrzeugkurvenfahrtzustand bezieht, wenn das Fahrzeug tatsächlich eine Kurve durchfährt, kann die zu erwartende Querbeschleunigung mit einem besseren Timing erzeugt werden. Genauer gesagt hat der Fahrer ein Gefühl einer Unstimmigkeit aufgrund des Auftretens eines Phasenunterschieds (eines Phasennachlaufs oder einer Phasenverzögerung) zwischen der Zeitspanne, in der am Fahrzeug die tatsächliche Bewegungszustandsgröße wirklich erzeugt wird, und der Zeitspanne, in der die Erzeugung der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße erwartet wird. Dieser Phasenunterschied wird zum Beispiel durch den Unterschied zwischen dem vorab erwarteten Kurvenfahrtzustand und dem tatsächlichen Kurvenfahrtzustand verursacht, der auf die Veränderung des am Fahrzeug entstandenen Schlupfwinkels zurückzuführen ist. Dieser Phasenunterschied wird als Zeitunterschied erachtet, bis der tatsächliche Fahrzeugkurvenfahrtzustand unter Verstreichen einer gewissen Zeit wieder mit dem vorab erwarteten Kurvenfahrtzustand übereinstimmt. Demzufolge kann der tatsächliche Fahrzeugkurvenfahrtzustand mit dem vorab erwarteten Kurvenfahrtzustand in einem früheren Stadium in Übereinstimmung gebracht werden, indem man den Lenkwinkel unter Berücksichtigung des momentan am Fahrzeug erzeugten Schlupfwinkels oder dergleichen korrigiert. Deshalb kann das Fahrzeug unter Reduzierung des Zeitunterschieds (d. h. des Phasenunterschieds) um die Zeitdauer, in der die tatsächliche Bewegungszustandsgröße erzeugt wird, die der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße entspricht, um die Kurve fahren. Im Ergebnis kann der Fahrer die zu erwartende Bewegungszustandsgröße ohne ein Gefühl einer Unstimmigkeit korrekt wahrnehmen, wodurch der Fahrer das Fahrzeug leichter fahren kann.
  • Wenn zum Beispiel der Fahrer das Lenkrad so dreht, dass er das Fahrzeug von einem Geradeausfahrtzustand in einen Kurvenfahrtzustand bringt, dann kann ein Fall auftreten, wo der Fahrer ein Gefühl einer Unstimmigkeit hat, bevor er/sie die zu erwartende Bewegungszustandsgröße wahrzunehmen beginnt. Genauer ausgedrückt muss der Fahrer das Lenkrad stärker verdrehen und hat somit ein Gefühl einer Unstimmigkeit, wenn eine Ansprechverzögerung (vorübergehende Ansprechverzögerung) groß ist, und zwar ab dem Zeitpunkt, an dem sich die gelenkten Räder in Bezug auf die Betätigung des Lenkrads zu drehen beginnen, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Fahrer die zu erwartende Bewegungszustandsgröße (tatsächliche Bewegungszustandsgröße) wahrzunehmen beginnt. Der Fall, bei dem der Fahrer verspürt, dass die Ansprechverzögerung (vorübergehende Ansprechverzögerung) groß ist, ist dann gegeben, wenn er/sie wahrnimmt, dass sich – aufgrund des Auftretens eines Schlupfs am Fahrzeug – die Fahrtrichtung des Fahrzeugs nicht schnell auf die gewünschte Richtung ändert. Demgemäß kann das Fahrzeug ohne die Ansprechverzögerung um die Kurve gelenkt werden, indem man den Lenkwinkel unter Berücksichtigung des momentan am Fahrzeug entstandenen Schlupfwinkels oder dergleichen korrigiert. Im Ergebnis ist es für den Fahrer schwierig, die Ansprechverzögerung (vorübergehende Ansprechverzögerung) bezüglich der Betätigung des Lenkrads zu verspüren, und der Fahrer kann darüber hinaus die korrekt erzeugte zu erwartende Bewegungszustandsgröße wahrnehmen, wodurch er/sie das Fahrzeug müheloser fahren kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der Begleitvorteile der vorliegenden Erfindungen werden sich ohne Weiteres ergeben, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen umfassender verstanden wird.
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer Fahrzeuglenkvorrichtung, die der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemeinsam ist;
  • 2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das funktionsmäßig eine Computerprogrammverarbeitung zeigt, die gemäß der ersten Ausführungsform von einer elektronischen Steuereinheit von 1 ausgeführt wird;
  • 3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Lenkwinkel und einem Lenkdrehmoment zeigt;
  • 4 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einem Lenkdrehmoment und einer zu erwartenden Querbeschleunigung zeigt;
  • 5 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer zu erwartenden Querbeschleunigung und einem Solllenkwinkel zeigt;
  • 6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das funktionsmäßig eine Computerprogrammverarbeitung zeigt, die gemäß der zweiten Ausführungsform von einer elektronischen Steuereinheit von 1 ausgeführt wird;
  • 7 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einem Lenkdrehmoment und einer zu erwartenden Gierrate zeigt; und
  • 8 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer zu erwartenden Gierrate und einem Solllenkwinkel zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste Ausführungsform
  • Nachstehend wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • Diese Lenkvorrichtung ist mit einem Lenkrad 11 als Betätigungsabschnitt versehen, der von einem Fahrer gedreht wird, um ein linkes und rechtes Vorderrad FW1 und FW2 zu lenken, bei denen es sich um gelenkte Räder handelt. Das Lenkrad 11 ist am oberen Ende einer Lenkeingangswelle 12 befestigt. Das untere Ende der Lenkeingangswelle 12 ist an einen Reaktionskrafterzeuger 13 angeschlossen, der aus einem Elektromotor und einer Drehzahlverminderungsvorrichtung besteht. Der Reaktionskrafterzeuger 13 übt auf den durch einen Fahrer erfolgenden Lenkvorgang am Lenkrad 11 eine Reaktionskraft aus.
  • Diese Lenkvorrichtung ist darüber hinaus mit einem Lenkstellantrieb 21 versehen, der aus einem Elektromotor und einer Drehzahlverminderungsvorrichtung besteht. Die Lenkkraft vom Lenkstellantrieb 21 wird über eine Lenkausgangswelle 22, ein Zahnritzel 23 und eine Zahnstangenwelle 24 auf das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 übertragen. Gemäß dieser Konfiguration wird die Drehkraft vom Lenkstellantrieb 21 über die Lenkausgangswelle 22 auf das Zahnritzel 23 übertragen, wobei dann die Drehung des Zahnritzels 23 die Zahnstangenwelle 24 in der Axialrichtung verschiebt. Die Verschiebung der Zahnstangenwelle 24 in der Axialrichtung ermöglicht es, dass das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 nach links oder rechts eingeschlagen werden können.
  • Nachfolgend wird eine elektronische Steuerung zum Steuern der Umdrehungen des Reaktionskrafterzeugers 13 und des Lenkstellantriebs 21 erläutert. Die elektronische Steuerung verfügt über einen Lenkwinkelsensor 31, Einschlagwinkelsensor 32, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 und Gierratensensor 34.
  • Der Lenkwinkelsensor 31 ist an der Lenkeingangswelle 12 angebracht. Er erfasst den Drehwinkel des Lenkrads 11 gegenüber der Neutralstellung und gibt den erfassten Winkel als Lenkwinkel θ aus. Der Einschlagwinkelsensor 32 ist an der Lenkausgangswelle 22 angebracht. Er erfasst den Drehwinkel der Lenkausgangswelle 22 gegenüber der Neutralstellung und gibt den erfassten Winkel als tatsächlichen Drehwinkel δ aus (in Entsprechung mit den Einschlagwinkeln des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2). Es wäre festzuhalten, dass sich der Lenkwinkel θ und der tatsächliche Dreh- bzw. Einschlagwinkel δ so darstellen, dass, wenn ihre Neutralstellung als "0" definiert ist, der Drehwinkel in der Richtung nach links durch einen positiven Wert und der Drehwinkel in der Richtung nach rechts durch einen negativen Wert dargestellt ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und gibt die erfasste Geschwindigkeit aus. Der Gierratensensor 34 erfasst die tatsächliche Gierrate γ des Fahrzeugs und gibt das Ergebnis aus. Die tatsächliche Gierrate γ stellt sich auch so dar, dass die Kurvenfahrt (Kurvenfahrtrichtung) nach links durch einen positiven Wert dargestellt ist und die Kurvenfahrt (Kurvenfahrtrichtung) nach rechts durch einen negativen Wert.
  • Diese Sensoren 31 bis 34 sind an eine elektronische Steuereinheit 36 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 36 hat einen Mikrocomputer, der als Hauptkomponente aus einer CPU, einem ROM, RAM oder dergleichen besteht. Die elektronische Steuereinheit 36 steuert jeweils die Funktionen des Reaktionskraft erzeugers 13 und des Lenkstellantriebs 21 durch die Ausführung eines Programms. Steuerschaltkreise 37 und 38 zum Ansteuern des Reaktionskrafterzeugers 13 und des Lenkstellantriebs 21 sind mit der Ausgangsseite der elektronischen. Steuereinheit 36 verbunden. In den Steuerschaltkreisen 37 und 38 sind Stromfühler 37a und 38a angeordnet, um einen durch die Elektromotoren im Reaktionskrafterzeuger 13 und Lenkstellantrieb 21 fließenden Steuerstrom zu erfassen. Der von den Stromfühlern 37a und 38a erfasste Steuerstrom wird an die elektronische Steuereinheit 36 zurückgeführt, um die Ansteuerung beider Elektromotoren zu überwachen.
  • Nachstehend wird mit Bezug auf ein in 2 gezeigtes funktionales Blockdiagramm der Betrieb der ersten Ausführungsform mit der vorstehend erwähnten Konfiguration erklärt, wobei das Diagramm eine Funktion zeigt, die durch einen Computerprogrammprozess in der elektronischen Steuereinheit 36 verwirklicht wird. Die elektronische Steuereinheit 36 umfasst einen Reaktionskraft-Steuerabschnitt 40 zur Steuerung der Ausübung einer Reaktionskraft auf das Lenkrad 11, einen Abschnitt 50 zur Steuerung der sensorischen Adaptation zur Bestimmung eines Solllenkwinkels 6d des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2 entsprechend dem Empfinden eines Fahrers auf der Grundlage des Lenkvorgangs am Lenkrad 11, und einen Lenksteuerabschnitt 60 zum Steuern des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2 auf der Grundlage des Solllenkwinkels δd.
  • Wenn der Fahrer das Lenkrad 11 dreht, erfasst der Lenkwinkelsensor 31 den Lenkwinkel θ, bei dem es sich um einen Drehwinkel des Lenkrads 11 handelt. Der erfasste Lenkwinkel θ wird an den Reaktionskraft-Steuerabschnitt 40 bzw. den Abschnitt 50 zur Steuerung der sensorischen Adaptation ausgegeben. Im Reaktionskraft-Steuerabschnitt 40 berechnet, wenn der Fahrer das Lenkrad 11 so betätigt, dass es sicht dreht, ein Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 41 ein Reaktionskraftmoment TZ, bei dem es sich um eine lineare Funktion des Lenkwinkels θ handelt, gemäß der folgenden Gleichung 1, wenn der Absolutwert des Lenkwinkels θ des Lenkrads 11 kleiner als ein positiver vorbestimmter Wert θZ ist. Wenn der Absolutwert des Lenkwinkels θ nicht kleiner als der positive vorbestimmte Wert θZ ist, berechnet der Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 41 gemäß folgender Gleichung 2 ein Reaktionskraftmoment TZ, bei dem es sich um eine Exponentialfunktion des Lenkwinkels θ handelt. Die lineare Funktion von Gleichung 1 und die Exponentialfunktion von Gleichung 2 hängen kontinuierlich mit dem Lenkwinkel θZ zusammen. Als lineare Funktion von Gleichung 1 kann z. B. die Tan gente übernommen werden, die den Ursprung "0" des Lenkwinkels θZ in der Exponentialfunktion von Gleichung 2 schneidet. Die Gleichung 1 ist nicht auf die lineare Gleichung beschränkt. Es können beliebige Funktionen übernommen werden, solange sie eine Beziehung zeigen, bei der die Reaktionskraft TZ zu "0" wird, wenn der Lenkwinkel θ "0" ist, und sie mit der Exponentialfunktion von Gleichung 2 kontinuierlich bzw. stetig zusammenhängen. TZ = a·θ(|θ| < θZ) Gleichung 1 TZ = To·exp(K1·θ)(θZ ≤ |θ|) Gleichung 2
  • In Gleichung 1 ist a eine Konstante, die die Steigung der linearen Funktion darstellt. Darüber hinaus sind To und K1 Konstanten, wobei To das kleinste Lenkdrehmoment ist, das ein Fahrer wahrnehmen kann. Die Konstante K1 wird in der weiter unten dargestellten Erklärung über den Abschnitt 50 zur Steuerung der sensorischen Adaptation in näherer Einzelheit erläutert. Der Lenkwinkel θ in Gleichung 1 und Gleichung 2 stellt einen Absolutwert des erfassten Lenkwinkels θ dar. Deshalb werden, wenn der erfasste Lenkwinkel θ positiv ist, die Konstante a und die Konstante To negativ gemacht, während, wenn der erfasste Lenkwinkel θ negativ ist, die Konstante a und die Konstante To positiv gemacht werden und dabei denselben Absolutwert haben wie die negative Konstante a bzw. die negative Konstante To. Anstelle der Berechnungen durch die Gleichungen 1 und 2 lässt sich das Reaktionskraftmoment TZ mittels einer Umwandlungstabelle berechnen, die eine in 3 gezeigte Kennlinie hat und in der das Reaktionskraftmoment TZ gegenüber dem Lenkwinkel θ abgespeichert ist.
  • Das berechnete Reaktionskraftmoment TZ wird einem Antriebssteuerabschnitt 42 zur Verfügung gestellt. Der Antriebssteuerabschnitt 42 lässt vom Steuerschaltkreis 37 einen Steuerstrom durch den Elektromotor im Reaktionskrafterzeuger 13 fließen und regelt den Steuerschaltkreis 37 so, dass durch den Elektromotor ein dem Reaktionskraftmoment TZ entsprechender Steuerstrom fließt. Die Antriebssteuerung des Elektromotors im Reaktionskrafterzeuger 13 lässt den Elektromotor über die Lenkeingangswelle 12 das Reaktionskraftmoment TZ auf das Lenkrad 11 ausüben. Dementsprechend beginnt der Fahrer mit dem Lenkvorgang am Lenkrad 11 und dreht dieses, wobei er das Reaktionskraftmoment TZ verspürt, das sich in der Art einer linearen Funktion ändert, wenn der Lenkwinkel kleiner als der Lenkwinkel θZ ist, während er die Reaktionskraft TZ spürt, die sich in der Art einer Exponentialfunktion ändert, wenn der Lenkwinkel nicht kleiner als der Lenkwinkel θZ ist. Anders ausgedrückt betätigt der Fahrer das Lenkrad 11 drehender Weise so, dass er zusätzlich das Lenkdrehmoment auf das Lenkrad 11 aufbringt, welches gleich dem Reaktionskraftmoment TZ ist, das sich wie vorstehend beschrieben ändert.
  • Genauer gesagt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad 11 aus der Neutralstellung herausdreht, die Reaktionskraft TZ, die sich in der Art einer linearen Funktion gemäß Gleichung 1 ändert, d. h. in Bezug auf den erfassten Lenkwinkel θ, berechnet, wenn der Lenkwinkel kleiner als der vorbestimmte Lenkwinkel θZ ist. Wenn der erfasste Lenkwinkel θ nicht kleiner wird als der vorbestimmte Lenkwinkel θZ, wird das Reaktionskraftmoment TZ berechnet, das sich in Bezug auf den erfassten Lenkwinkel θ in der Art einer Exponentialfunktion gemäß Gleichung 2 ändert. Da die Gleichung 1, d. h. die lineare Funktion, und die Gleichung 2, d. h. die Exponentialfunktion, stetig zusammenhängen, verspürt der Fahrer, wenn beim Reaktionskraftmoment TZ bei dem vorbestimmten Lenkwinkel θz ein Wechsel von der Berechnung gemäß Gleichung 1 zur Berechnung gemäß Gleichung 2 erfolgt, nicht die Unstimmigkeit des Reaktionskraftmoments TZ, die durch die Änderung verursacht wird. Wenn der erfasste Lenkwinkel θ nicht kleiner als der vorbestimmte Lenkwinkel θZ ist, lautet die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel θ und dem Reaktionskraftmoment TZ nach dem Gesetz von Weber-Fechner, wodurch der Fahrer das Lenkrad 11 drehen kann und dabei vom Lenkrad 11 ein Gefühl vermittelt bekommt, das an die menschliche Wahrnehmungscharakteristik angepasst ist.
  • Wenn dagegen der Fahrer so auf das Lenkrad 11 einwirkt, dass er es in Richtung zur Neutralstellung dreht, betätigt der Fahrer das Lenkrad 11 unter Wahrnehmung des Reaktionskraftmoments TZ gemäß dem Gesetz von Weber-Fechner, d. h. ein Reaktionskraftmoment TZ, das sich in Bezug auf den Lenkwinkel θ in der Art einer Exponentialfunktion verändert, wie vorstehend angegeben. Wenn das Lenkrad 11 eine Position in der Nähe der Neutralstellung einnimmt, d. h. wenn der erfasste Lenkwinkel θ kleiner als der vorbestimmte Lenkwinkel θZ wird, wird das von einem Fahrer wahrgenommene Reaktionskraftmoment TZ unter Übergang von Gleichung 2 zu Gleichung 1 berechnet. Wenn wie vorstehend beschrieben die Reaktionskraft TZ unter einem Wechsel von Gleichung 2 zu Gleichung 1 berechnet wird, konvergiert die Reaktionskraft TZ angesichts der linearen Funktion in Bezug auf den Lenkwinkel θ gegen "0".
  • Wenn die Berechnung des Reaktionskraftmoments TZ bis zur Neutralstellung des Lenkrads 11 gemäß Gleichung 2 erfolgt, wird das Reaktionskraftmoment TZ zu einem vorbestimmten Wert To, obwohl der Lenkwinkel θ in Gleichung 2 "0" beträgt. In dem Fall, dass der Fahrer das Lenkrad 11 geringfügig aus der Neutralstellung herausdreht, wird aufgrund des Reaktionskraftmoments To eine Drehvibration des Lenkrads 11 zur Neutralstellung hin erzeugt. Dies erzeugt dann eine Vibration am Lenkrad 11, wenn in der Neutralstellung des Lenkrads 11 das Reaktionskraftmoment TZ aufgebracht wird, was nicht wünschenswert ist. In dem Fall jedoch, bei dem der erfasste Lenkwinkel θ kleiner als der vorbestimmte Lenkwinkel θZ ist, wird das Reaktionskraftmoment TZ gemäß Gleichung 1 berechnet, die das Reaktionskraftmoment TZ in Bezug auf den Lenkwinkel θ stetig gegen "0" konvergieren lässt, d. h. hinsichtlich der Abnahme des Absolutwerts des Lenkwinkels θ, wodurch das Reaktionskraftmoment TZ in der Neutralstellung des Lenkrads 11 zu "0" gemacht werden kann. Dementsprechend kann die Erzeugung von Vibrationen in der Neutralstellung des Lenkrads 11 verhindert werden.
  • Gemäß den folgenden Gleichungen 3 und 4, die den Gleichungen 1 und 2 ähnlich sind, wird im Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 50 aus dem Lenkwinkel θ, der in den Abschnitt 50 zur Steuerung der sensorischen Adaptation eingegeben wurde, ein Lenkdrehmoment Td berechnet. Bei der Berechnung des Lenkdrehmoments Td ist Gleichung 3 nicht auf eine lineare Funktion beschränkt. Es können beliebige Funktionen übernommen werden, solange sie eine Beziehung zeigen, bei der das Lenkdrehmoment Td zu "0" wird, wenn der Lenkwinkel θ "0" beträgt, und sie stetig mit der Exponentialfunktion der Gleichung 4 zusammenhängen. Td = a·θ(|θ| < θZ) Gleichung 3 Td = To·exp(K1·θ)(θZ ≤ |θ|) Gleichung 4
  • In Gleichung 3 ist a eine Konstante, die die Steigung der linearen Funktion darstellt. Darüber hinaus sind To und K1 in Gleichung 4 Konstanten ähnlich denen von Gleichung 2. Der Lenkwinkel θ in Gleichung 3 und Gleichung 4 stellt einen Absolutwert des erfassten Lenkwinkels θ dar. Daher werden, wenn der erfasste Lenkwinkel θ positiv ist, die Konstante a und die Konstante To positiv gemacht, während, wenn der erfasste Lenkwinkel θ negativ ist, die Konstante a und die Konstante To negativ gemacht werden, wobei sie denselben Absolutwert haben wie die positive Konstante a bzw. die positive Konstante To. Anstelle der Berechnungen der Gleichungen 3 und 4 kann das Lenkdrehmoment Td kann auch mittels einer Umwandlungstabelle berechnet werden, die eine in 3 gezeigte Charakteristik hat und in der das Lenkdrehmoment Td gegenüber dem Lenkwinkel θ abgespeichert ist.
  • Das berechnete Lenkdrehmoment Td wird einem Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 zur Verfügung gestellt. Der Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 berechnet die zu erwartende Querbeschleunigung Gd, mit der der Fahrer gemäß der Drehbetätigung des Lenkrads 11 rechnet, gemäß der folgenden Gleichung 5. Gd = C·TdK2(To ≤ |Td|) Gleichung 5
  • C und K2 in Gleichung 5 sind Konstanten. Das Lenkdrehmoment Td in Gleichung 5 stellt einen Absolutwert des Lenkdrehmoments Td dar, das mittels der Gleichungen 3 und 4 berechnet wird. Wenn das berechnete Lenkdrehmoment Td positiv ist, wird die Konstante C daher positiv gemacht, während, wenn das berechnete Lenkdrehmoment Td negativ ist, die Konstante C negativ gemacht wird, wobei sie denselben Absolutwert wie die positive Konstante C hat. Darüber hinaus wird in dem Fall, dass das Lenkdrehmoment Td kleiner als der vorbestimmte Wert To ist, die zu erwartende Querbeschleunigung Gd auf "0" gehalten. Gemäß diesem Umstand wird für den Fall, dass das Lenkrad 11 in der Neutralstellung zu halten ist (wo der Lenkwinkel θ nahezu "0" beträgt), die zu erwartende Querbeschleunigung Gd auf "0" gehalten, wodurch sie an die Wahrnehmungscharakteristik eines Fahrers angepasst werden kann. Anstatt durch Berechnung der Gleichung 5 kann die zu erwartende Querbeschleunigung Gd auch mittels einer Umwandlungstabelle berechnet werden, die eine in 4 gezeigte Kennlinie hat und in der die zu erwartende Querbeschleunigung Gd in Bezug auf das Lenkdrehmoment Td abgespeichert ist.
  • Hier wird Gleichung 5 erläutert. Wenn unter Verwendung von Gleichung 4 das Lenkdrehmoment Td eliminiert wird, erhält man die folgende Gleichung 6. Gd = C·(To·exp(K1·θ))K2 = C·ToK2·exp(K1·K2·θ) = Go·exp(K1·K2·θ) Gleichung 6
  • In Gleichung 6 ist Go die Konstante C·ToK2, und Gleichung 6 zeigt, dass sich die zu erwartende Querbeschleunigung Gd in Bezug auf den durch den Fahrer herbeigeführten Lenkwinkel θ des Lenkrads 11 in der Art einer Exponentialfunktion ändert. Die zu erwartende Querbeschleunigung Gd ist eine physikalische Größe, die der Fahrer durch den Kontakt eines Teils seines Körpers mit einem vorbestimmten Abschnitt im Fahrzeug wahrnehmen kann, und ist in Übereinstimmung mit dem vorstehend erwähnten Gesetz von Weber-Fechner. Demzufolge lässt sich, wenn der Fahrer das Lenkrad 11 so drehen kann, während er eine Querbeschleunigung wahrnimmt, die der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd entspricht, die Beziehung zwischen der Drehbetätigung des Lenkrads 11 und der Kurvenfahrt des Fahrzeugs mit der menschlichen Wahrnehmungscharakteristik assoziieren.
  • Da sich die durch Gleichung 5 (d. h. Gleichung 6) dargestellte, zu erwartende Querbeschleunigung Gd in Bezug auf den Lenkwinkel θ, bei dem es sich um den Lenkbetrag des Lenkrads 11 handelt, wie vorstehend beschrieben in der Art einer Exponentialfunktion ändert, ist die zu erwartende Querbeschleunigung Gd an die Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen angepasst. Darüber hinaus besteht der einfachste Prozess beim Lenkvorgang des Lenkrads 11 durch den Fahrer darin, das Lenkrad 11 mit einer konstanten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ω(θ = ω·t) zu drehen. Gemäß diesem Lenkvorgang ändert sich die zu erwartende Querbeschleunigung Gd in der Art einer Exponentialfunktion bezüglich einer Zeit t, wie durch die folgende Gleichung 7 dargestellt ist. Aus diesem Umstand heraus wird danach klar, dass der Lenkvorgang des Lenkrads 11 durch den Fahrer erleichtert ist, wenn der Fahrer das Lenkrad 11 so drehen kann, dass er eine Querbeschleunigung verspürt, die gleich der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd ist. Gd = Go·exp(K0·ω·t) Gleichung 7
  • Es wäre festzuhalten, dass K0 eine Konstante mit einer Beziehung K0 = K1·K2 ist.
  • Nachfolgend wird erläutert, wie die in den Gleichungen 1 bis 7 verwendeten Parameter K1, K2 und C (vorbestimmte Werte K1, K2 und C) zu bestimmen sind. Bei der Erläuterung, wie die Parameter K1, K2 und C zu bestimmen sind, werden das Lenkdrehmoment Td und die zu erwartende Querbeschleunigung Gd in den Gleichungen 1 bis 7 als Lenkdrehmoment T und Querbeschleunigung G behandelt. Gemäß dem Gesetz nach Weber-Fechner ist "das Verhältnis von ΔS/S der kleinstmöglichen Änderung ΔS der physikalischen Größe, die ein Mensch wahrnehmen kann, und der an diesem Punkt bestehenden physikalischen Größe S ungeachtet des Werts der physikalischen Größe S konstant, und dieses Verhältnis ΔS/S wird als Weber-Verhältnis bezeichnet". Die vorliegenden Erfinder konnten bestätigen, dass das Gesetz nach Weber-Fechner beim Lenkdrehmoment und der Querbeschleunigung gilt, und haben folgenden Test an verschiedenen Typen von Menschen durchgeführt, wobei deren Geschlecht, Alter, Fahrpraxis etc. unterschiedlich war.
  • Was das Lenkdrehmoment anbelangt, wird ein Drehmomentsensor an das Lenkrad eines Fahrzeugs angebracht. Von außen wurde auf das Lenkrad ein Testdrehmoment aufgebracht, und dieses Testdrehmoment wurde in verschiedenen Arten verändert, wodurch man die Fähigkeit eines Menschen zur Einstellung eines Lenkdrehmoments messen konnte, das er/sie als Betätigungskraft am Lenkrad diesem Testdrehmoment entgegensetzte, um eine solche Einstellung auszuführen, dass sich das Lenkrad nicht drehte. Genauer gesagt wurde unter der vorstehend erwähnten Bedingung das Verhältnis ΔT/T, d. h. das Weber-Verhältnis für verschiedene Typen von Menschen gemessen, wobei vorausgesetzt wurde, dass das erfasste Lenkdrehmoment an einem bestimmten Punkt als T definiert ist, und der kleinstmögliche Lenkdrehmoment-Anderungsbetrag, den er/sie als Abweichung vom erfassten Lenkdrehmoment T noch verspüren kann, als ΔT definiert ist. Als Ergebnis dieses Tests wurde das Weber-Verhältnis ΔT/T für verschiedene Typen von Menschen im Allgemeinen zu einem konstanten Wert, ungeachtet der Betätigungsrichtung des Lenkrads, der Form der Hände, mit denen das Lenkrad ergriffen wurde, der Größe oder Richtung des Testdrehmoments oder dergleichen.
  • Ein Test bezüglich der Querbeschleunigung ist wie folgt. Seitlich des Fahrersitzes wurde ein Wandelement vorgesehen, und es wurde ein Kraftsensor angebracht, um die Druckkraft einer Schulter des Menschen auf das Wandelement zu erfassen. Eine Schulter des Menschen bzw. Fahrers wurde in Kontakt mit dem Kraftsensor am Wandelement gebracht. Von außen wurde auf das Wandelement in der Breitenrichtung bezüglich des Fahrers eine Testkraft aufgebracht, wobei diese Testkraft in verschiedenen Arten verändert wurde, um dadurch die Fähigkeit eines Fahrers zur Einstellung einer Querkraft zu messen, mit der der Fahrer gegen diese Testkraft auf das Wandelement drückte, und zwar so, dass sich das Wandelement nicht bewegte, d. h. die Fähigkeit des Fahrers, seine/ihre Körperhaltung beizubehalten. Genauer gesagt wurde unter dieser Bedingung das Verhältnis ΔF/F, d. h. für verschiedene Arten von Menschen das Weber-Verhältnis berechnet, wobei vorausgeschickt wurde, dass die erfasste Kraft an einem bestimmten Punkt, an dem der Fahrer seine/ihre Körperhaltung gegenüber der externen Querkraft beibehalten kann, als F definiert ist, und der kleinstmögliche Kraftänderungsbetrag, den er/sie als Abweichung von der erfassten Kraft F noch wahrnehmen kann, als ΔF definiert ist. Als Ergebnis dieses Tests wurde das Weber-Verhältnis ΔF/F im Allgemeinen zu einem konstanten Wert für verschiedene Arten von Menschen, und zwar ungeachtet der Größe oder Richtung der auf das Wandelement aufgebrachten Referenzkraft.
  • Dagegen erhält man, wenn Gleichung 4 differenziert wird und die Gleichung 4 als Differentialgleichung betrachtet wird, die folgende Gleichung 8. ΔT = To·exp(K1·θ)·K1·Δθ = T·K1·Δθ Gleichung 8
  • Wenn diese Gleichung 8 verändert wird, und das Weber-Verhältnis ΔT&T, das sich auf das durch den vorstehend erwähnten Test erhaltene Lenkdrehmoment bezieht, als Kt definiert wird, ergibt sich folgende Gleichung 9. K1 = ΔT/(T·Δθ) = K/Δθ Gleichung 9
  • Darüber hinaus ergibt sich aus Gleichung 4 unter der Annahme, dass das maximale Lenkdrehmoment Tmax lautet, die folgende Gleichung 10. Tmax = To·exp(K1·θmax) Gleichung 10
  • Ein Verändern dieser Gleichung 10 ergibt die folgende Gleichung 11. K1 = log(Tmax/To)/θmax Gleichung 11
  • Dann wird aus den Gleichungen 9 und 11 die folgende Gleichung 12 abgeleitet. Δθ = Kt/K1 = Kt·θmax/log(Tmax/To) Gleichung 12
  • In dieser Gleichung 12 ist Kt das Weber-Verhältnis des Lenkdrehmoments T, θmax ist der Maximalwert des Lenkwinkels, Tmax ist der Maximalwert des Lenkdrehmoments, und To entspricht dem kleinsten Lenkdrehmoment, das ein Mensch wahrnehmen kann. Diese Werte Kt, θmax, Tmax und To sind Konstanten, die durch den Test und das System bestimmt sind, so dass der Differenzialwert Δθ mittels der Gleichung 12 berechnet werden kann. Der vorbestimmte Wert (Koeffizient) K1 kann auch berechnet werden, indem dieser Differenzialwert Δθ und das Weber-Verhältnis Kt basierend auf Gleichung 9 verwendet werden.
  • Wenn Gleichung 5 differenziert wird und Gleichung 5 als Differentialgleichung betrachtet wird, ergibt sich folgende Gleichung 13. ΔG = C·K2·TK2-1·ΔT = G·K2·ΔP/T Gleichung 13
  • Wenn diese Gleichung 13 verändert wird, das Weber-Verhältnis ΔT/T, das sich auf das durch den vorstehend erwähnten Test erhaltene Lenkdrehmoment bezieht, als Kt definiert wird, und das sich auf die Querbeschleunigung beziehende Weber-Verhältnis ΔF/F als Ka definiert wird, ergeben sich die folgenden Gleichungen 14 und 15. ΔG/G = K2·ΔT/T Gleichung 14 K2 = Ka/Kt Gleichung 15
  • In Gleichung 15 ist Kt das Weber-Verhältnis, das sich auf das Lenkdrehmoment bezieht, und Ka ist das Weber-Verhältnis, das sich auf die Querbeschleunigung bezieht. Beide sind als Konstanten gegeben, so dass der Koeffizient K2 beruhend auf Gleichung 15 mittels dieser Weber-Verhältnisse Kt und Ka auch berechnet werden kann.
  • Unter der Voraussetzung, dass der Maximalwert der Querbeschleunigung Gmax und der Maximalwert des Lenkdrehmoments Tmax ist, wird aus Gleichung 5 die folgende Gleichung 16 abgeleitet. C = Gmax/TmaxK2 Gleichung 16
  • In dieser Gleichung 16 sind Gmax und Tmax Konstanten, die durch den Test und das System bestimmt sind, und K2 wird durch Gleichung 15 berechnet, so dass die Konstante (der Koeffizient) C auch berechnet werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, können durch Bestimmung des Maximalwerts θmax des Lenkwinkels θ, des Maximalwerts Tmax des Lenkdrehmoments T, des Maximalwerts Gmax der Querbeschleunigung G, des kleinstmöglichen Lenkdrehmoments To, der minimal erfassbaren Querbeschleunigung Go, des sich auf das Lenkdrehmoment T beziehenden Weber-Verhältnisses Kt und des sich auf die Querbeschleunigung beziehenden Weber-Verhältnisses Ka durch den Test und das System die Koeffizienten K1, K2 und C in den Gleichungen 1 bis 6 vorab durch Berechnung bestimmt werden. Dementsprechend können unter Verwendung der Gleichungen 1 bis 7 das Reaktionskraftmoment TZ, das Lenkdrehmoment Td und die zu erwartende Querbeschleunigung Gd, da sie ja an die Wahrnehmungscharakteristik eines Fahrers angepasst sind, in den Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitten 41, 51 und im Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungs abschnitt 52 berechnet werden.
  • Unter erneutem Bezug zur Erklärung zu 2 wird die im Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 berechnete und zu erwartende Querbeschleunigung Gd dem Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 zur Verfügung gestellt. Der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 berechnet den Solllenkwinkel δd des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2, der zur Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd notwendig ist. Wie in 5 gezeigt, verfügt der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 über eine Tabelle, die eine Veränderungscharakteristik des Solllenkwinkels δd darstellt, der sich gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, in Bezug auf die zu erwartende Querbeschleunigung Gd. Diese Tabelle stellt eine Menge von Daten dar, die beim Fahren des Fahrzeugs gesammelt werden, während die Fahrzeuggeschwindigkeit V verändert wird und der Lenk- bzw. Einschlagwinkel δ des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2 sowie die Querbeschleunigung G vorab gemessen werden. Auf diese Tabelle greift der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 zurück, um den Solllenkwinkel δd zu berechnen, der der eingegebenen, zu erwartenden Querbeschleunigung Gd und der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 her eingegangenen, erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht. Obwohl die Querbeschleunigung G (die zu erwartende Querbeschleunigung Gd) und der in der Tabelle gespeicherte Solllenkwinkel δd beides positive Werte sind, wird der ausgegebene Solllenkwinkel δd negativ, wenn die vom Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 gelieferte, zu erwartende Querbeschleunigung Gd negativ ist.
  • Dieser berechnete Solllenkwinkel δd wird einem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 des Lenksteuerabschnitts 60 zur Verfügung gestellt. Bei dem dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 zur Verfügung gestellten Solllenkwinkel δd handelt es sich um den Wert, den der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 auf der Basis der vorab gespeicherten und in 5 gezeigten Umwandlungstabelle berechnet. Der so berechnete Solllenkwinkel δd wird nicht unter Berücksichtigung einer Lenkungskenngröße bei der tatsächlichen Kurvenfahrt des Fahrzeugs berechnet (diese Lenkungskenngröße bei der Kurvenfahrt wird nachstehend als dynamische Lenkungskenngröße bezeichnet), d. h. einer Lenkungskenngröße, die sich durch den Kurvenfahrtzustand ändert, der mit einem bei der Kurvenfahrt erzeugten Fahrzeugschlupf einhergeht, sondern wird in einem Eins-zu-eins-Verhältnis mit der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt, beruht anders ausgedrückt auf einer statischen Lenkungskenngröße. Demzufolge kann, sofern das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 so gesteuert werden, dass sie auf den berechneten Solllenkwinkel δd eingeschlagen werden, ein Fall auftreten, bei dem sich der vorab erwartete Fahrzeugkurvenfahrtzustand (insbesondere der durch den Solllenkwinkel δd bestimmte Kurvenfahrtzustand) von Stunde zu Stunde ändert, und die zu erwartende Querbeschleunigung Gd, mit der ein Fahrer rechnet, kann nicht korrekt erzeugt werden.
  • Insbesondere kann ein Fall eintreten, bei dem die tatsächlich am Fahrzeug erzeugte Querbeschleunigung G und die zu erwartende Querbeschleunigung Gd beim vorab erwarteten Kurvenfahrtzustand sich voneinander unterscheiden, was auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass sich der tatsächliche Fahrzeugkurvenfahrtzustand gegenüber einem vorab erwarteten Kurvenfahrt-Beharrungszustand ändert. Demgemäß verspürt ein Fahrer das Gefühl einer Unstimmigkeit, derart, dass er/sie einen Phasennachlauf (eine Phasenverzögerung) zwischen der Zeitspanne, in der er/sie die Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd erwartet, und der Zeitspanne empfindet, in der die Querbeschleunigung, die der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd entspricht, auch tatsächlich am Fahrzeug erzeugt wird, oder eine Ansprechverzögerung (nachstehend als vorübergehende Ansprechverzögerung bezeichnet) verspürt, die sich als die Zeit darstellt, in der das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 so gesteuert werden, dass sie sich auf den Solllenkwinkel δd einschlagen und mit dem Solllenkwinkel δd die Kurvenfahrt beginnen. Um diese Unstimmigkeit zu beseitigen, gibt der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 als Lenkungskenngröße die tatsächliche Gierrate γ ein, die vom Gierratensensor 34 erfasst wurde, und gibt von einem Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 62 einen Fahrzeugschlupfwinkel β ein, wodurch der zur Verfügung gestellte Solllenkwinkel δd korrigiert wird, um einen korrigierten Solllenkwinkel δda zu berechnen.
  • Der Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 62 gibt die zu erwartende Querbeschleunigung Gd vom Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 ein und gibt auch die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V sowie die vom Gierratensensor 34 erfasste tatsächliche Gierrate γ ein. Unter Verwendung dieser Werte berechnet der Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 62 den Fahrzeugschlupfwinkel β, der erzeugt wird, wenn das Fahrzeug mit der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd die Kurvenfahrt ausführt. Der positive Wert des Schlupfwinkels β stellt den Schlupfwinkel in der Richtung nach rechts dar, während der negative Wert des Schlupfwinkels β den Schlupfwin kel in der nach links führenden Richtung darstellt. Bei Berechnung dieses Schlupfwinkels β kann die Beziehung zwischen der bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs erzeugten Querbeschleunigung G und der vom Gierratensensor 34 erfassten, tatsächlichen Gierrate γ durch die folgende Gleichung 17 dargestellt werden. G = V·(β' + γ) Gleichung 17
  • Es ist festzuhalten, dass β' ein zeitdifferenzierter Wert des Fahrzeugschlupfwinkels β ist. Gemäß diesem Umstand ist der zeitdifferenzierte Wert des Schlupfwinkels β, in dem Zustand, in dem das Fahrzeug mit der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd die Kurvenfahrt ausführt, durch die folgende Gleichung 18 dargestellt, die sich durch Veränderung aus Gleichung 17 ergibt. β' = GdN – γ Gleichung 18
  • Dementsprechend berechnet der Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 62 den Schlupfwinkel β, wenn das Fahrzeug mit der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd die Kurvenfahrt ausführt, gemäß der folgenden Gleichung 19, d. h. durch Integrieren der Gleichung 18 über eine Zeit t. β = ∫(Gd/V – γ)dt Gleichung 19
  • Der so berechnete Schlupfwinkel β wird dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 zugeführt. Der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 korrigiert den Solllenkwinkel δd gemäß der folgenden Gleichung 20, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda errechnet wird. δda = δd + (1 + Kr/Kf)·β + (If – Ir·Kr/Kf)·γ/V Gleichung 20
  • Es ist festzuhalten, dass Kf und Kr in Gleichung 20 Kurvenfahrt-Leistungsgrößen (d. h. Reibungskraft zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs) des vorderen Radreifens und des hinteren Radreifens sind, und If und Ir sind Abstände zwischen der Vorder- und Hinterachse und dem Schwerpunkt. Darüber hinaus ist der zweite Term auf der rechten Seite in Gleichung 20 ein Term zur Korrektur des Phasennachlaufs, den der Fahrer aufgrund des Fahrzeugschlupfs verspürt, und der dritte Term auf der rechten Seite von Gleichung 20 ist ein Term zur Korrektur der vorübergehenden Ansprechverzögerung.
  • Hier wird die Ableitung von Gleichung 20 erläutert. Der Bewegungszustand in der Seitenrichtung (insbesondere die Richtung, in der die Querbeschleunigung erzeugt wird) bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs ist durch die folgende Gleichung 21 dargestellt. m·V·β' + 2·(Kf + Kr)·β + (m·V + 2·(If·Kf – Ir·Kr)/V)·γ = 2·Kf·δ Gleichung 21
  • Es ist festzuhalten, dass m in Gleichung 21 ein Gewicht des Fahrzeugs darstellt, V eine momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist, β ein momentaner Fahrzeugschlupfwinkel, und δ ein momentaner Lenkwinkel ist. Wenn der zeitdifferenzierte Wert β' des Fahrzeugschlupfwinkels β an der linken Seite von Gleichung 21 unter Verwendung von Gleichung 18 eliminiert wird, erhält man folgende Gleichung 22. m·G + 2·(Kf + Kr)·β + 2·(If·Kf–Ir·Kr)·y/V = 2·Kf·δ Gleichung 22
  • Wenn Gleichung 22 umgestellt wird, indem beide Seiten durch 2·Kf geteilt werden, stellt sich der Lenkwinkel δ durch folgende Gleichung 23 dar. δ = m/(2·Kf)·G + (1 + Kr/Kf)·β + (If – Ir·Kr/Kf)/V·γ Gleichung 23
  • Unter der Annahme, dass die Koeffizienten m und Kf bei einem bestimmten Moment während der Kurvenfahrt Konstanten sind, ist der erste Term auf der rechten Seite in Gleichung 23 ein Term, der sich abhängig von der Querbeschleunigung G errechnet. Von daher kann unter der Annahme, dass die Querbeschleunigung G die zu erwartende Querbeschleunigung Gd ist, der durch den ersten Term auf der rechten Seite von Gleichung 23 berechnete Wert ein Wert des Solllenkwinkels δd sein, der vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 basierend auf der statischen Lenkungskenngröße berechnet wurde, und vorausgesetzt, dass der berechnete Lenkwinkel δ der korrigierte Solllenkwinkel δda ist, kann die vorerwähnte Gleichung 20 abgeleitet werden.
  • Der zweite und dritte Term auf der rechten Seite von Gleichung 20 (oder von Gleichung 26) sind Terme, die sich auf den Fahrzeugbewegungszustand beziehen, d. h. Terme, die auf der Grundlage der dynamischen Lenkungskenngröße berechnet werden, und sind Korrekturterme zur Korrektur des Solllenkwinkels δd. Noch genauer ausgedrückt ist der zweite Term auf der rechten Seite von Gleichung 20 (oder von Gleichung 23) ein Term, der abhängig vom Schlupfwinkel β berechnet wird, vorausgesetzt, dass die Koeffizienten Kf und Kr zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Kurvenfahrt Konstanten sind. Anders ausgedrückt ist er ein Term, durch den der Unterschied zwischen dem Winkel in der Kurvenfahrtrichtung, der zur Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd erwartet wird, mit der ein Fahrer rechnet, und dem Winkel bei der tatsächlichen Kurvenfahrtrichtung berechnet wird. Daher erfolgt die Korrektur, indem dieser berechnete Winkelunterschied zum Solllenkwinkel δd hinzuaddiert wird, wodurch man den Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) zwischen der Zeitspanne, in der die Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd erwartet wird, und der Zeitspanne korrigieren kann, in der die der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd entsprechende Querbeschleunigung dann tatsächlich am Fahrzeug erzeugt wird.
  • Der dritte Ausdruck auf der rechten Seite in Gleichung 20 (in Gleichung 23) ist ein Term, der abhängig von der Gierrate γ berechnet wird, vorausgesetzt, dass die Koeffizienten If, Ir, Kf und Kr und die Fahrzeuggeschwindigkeit V zu einem bestimmten Moment während der Kurvenfahrt Konstanten sind. Anders ausgedrückt ist er ein Term, durch den ein Rotationswinkel zum Drehen (genauer gesagt eine Rotation um die vertikale Achse am Schwerpunkt des Fahrzeugs) des Fahrzeugs so berechnet wird, dass sich die momentane Fahrzeugkurvenfahrtrichtung der Kurvenfahrtrichtung angleicht, um die zu erwartende Querbeschleunigung Gd zu erzeugen, mit der der Fahrer rechnet. Deshalb erfolgt die Korrektur, indem dieser berechnete Rotationswinkel zum Solllenkwinkel δd hinzuaddiert wird, wodurch man in der Lage ist, die vorübergehende Ansprechverzögerung zu reduzieren, d. h. die Fahrzeugkurvenfahrtrichtung schnell auf die vom Fahrer zu erwartende Kurvenfahrtrichtung anzupassen in der Lage ist.
  • Der wie vorstehend beschrieben berechnete korrigierte Solllenkwinkel δda wird einem Antriebssteuerabschnitt 63 zugeführt. Der Antriebssteuerabschnitt 63 gibt den tatsächlichen, vom Einschlagwinkelsensor 32 erfassten Lenkwinkel δ in den Lenkstellantrieb 21 ein und regelt die Drehung des Elektromotors im Lenkstellantrieb so, dass das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen werden. Darüber hinaus gibt der Antriebssteuerabschnitt 63 auch den vom Steuerschaltkreis 38 her fließenden Steuerstrom in den Elektromotor ein und regelt den Steuerschaltkreis 38 so, dass zweckmäßigerweise ein Steuerstrom durch den Elektromotor fließt, der eine dem Lenkdrehmoment entsprechende Größe hat. Durch die Antriebssteuerung des Elektromotors im Lenkstellantrieb 21 wird die Rotation des Elektromotors über die Lenkausgangswelle 22 auf das Zahnritzel 23 übertragen, wodurch die Zahnstangenwelle 24 durch das Zahnritzel 23 in der Wellenrichtung verschoben wird. Die Verschiebung der Zahn stangenwelle 24 in der Wellenrichtung schlägt das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda ein.
  • Wie aus der Erläuterung des Betriebs klar wird, wird gemäß der ersten Ausführungsform der durch den Fahrer in das Lenkrad 11 gelangende Lenkwinkel θ als Betätigungseingabewert im Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 in das Lenkdrehmoment Td umgewandelt. Das umgewandelte Lenkdrehmoment Td wird dem Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 zugeführt, um in die zu erwartende Querbeschleunigung Gd umgewandelt zu werden. Die umgewandelte, zu erwartende Querbeschleunigung Gd wird dem Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 zugeführt, wo der Solllenkwinkel δd berechnet wird. Der berechnete Solllenkwinkel δd wird dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 zugeführt. Der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 erhält den Schlupfwinkel β vom Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 62 bzw. die tatsächliche Gierrate γ vom Gierratensensor 34, um den Solllenkwinkel δd zu korrigieren, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wird. Dann werden das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 durch den Antriebssteuerabschnitt 63 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen.
  • In diesem Fall ist das Lenkdrehmoment Td eine physikalische Größe, die vom Fahrer am Lenkrad 11 aufgrund der Wirkung des Lenkkrafterzeugers 13 wahrgenommen werden kann. Auch das Lenkdrehmoment Td ändert sich bezüglich des Lenkwinkels θ in der Art einer Exponentialfunktion. Dadurch kann der Fahrer das Lenkrad 11 gemäß der Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen drehen, während er eine Reaktionskraft gemäß dem Gesetz von Weber-Fechner verspürt. Des Weiteren ändert sich die zu erwartende Querbeschleunigung Gd in der Art einer Potenzierungsfunktion in Bezug auf das Lenkdrehmoment Td, das sich aus dem Lenkwinkel θ errechnet, der durch den Fahrer eingegeben wird (d. h. in der Art einer Exponentialfunktion mit Bezug auf den Lenkwinkel θ durch Abändern der Gleichung 5 auf Gleichung 6). Dementsprechend kann der Fahrer das Lenkrad 11 gemäß der Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen drehen, während er die Querbeschleunigung gemäß dem Gesetz nach Weber-Fechner fühlt, wodurch er in der Lage ist, das Fahrzeug zu lenken. Im Ergebnis kann der Fahrer das Lenkrad 11 unter Anpassung an die menschliche Wahrnehmungscharakteristik betätigen, wodurch er in der Lage ist, das Fahrzeug mühelos zu fahren.
  • Der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 korrigiert den Solllenkwinkel δd so, dass die tatsächliche, momentan am Fahrzeug entstehende Querbeschleunigung G in korrekter Weise der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd entspricht, mit der der Fahrer rechnet, indem der Schlupfwinkel β berücksichtigt wird, der mit dem momentan am Fahrzeug erzeugten Schlupf einhergeht, wodurch am Fahrzeug die zu erwartende Querbeschleunigung Gd erzeugt wird, die in korrekter Weise dem Lenkwinkel θ des Lenkrads 11 entspricht. Darüber hinaus kann bei Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd der Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) oder die vorübergehende Ansprechverzögerung im Hinblick auf die vom Fahrer erwartete Erzeugungszeitspanne reduziert werden. Im Ergebnis kann der Fahrer das Lenkrad 11 drehen, während er gleichzeitig spürt, dass die Querbeschleunigung (die zu erwartende Querbeschleunigung Gd) sich noch genauer an die menschliche Wahrnehmungscharakteristik anpasst. Dadurch wird das Fahren des Fahrzeugs noch leichter.
  • In der ersten Ausführungsform wurde die Gleichung 20 abgeleitet, indem β', d. h. der zeitdifferenzierte Wert des Schlupfwinkels β, in Gleichung 21 unter Verwendung von Gleichung 18 eliminiert wurde. Dann korrigierte der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 den vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 zugeführten Solllenkwinkel δd unter Verwendung des aus Gleichung 19 berechneten Schlupfwinkels β und der durch den Gierratensensor 34 erfassten Gierrate γ gemäß Gleichung 20, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wurde. Der korrigierte Solllenkwinkel δda kann aber auch berechnet werden, indem man die Gierrate γ in Gleichung 21 gemäß Gleichung 17 eliminiert. Der Bewegungszustand in der Seitenrichtung des Fahrzeugs lässt sich vereinfachter darstellen (d. h. die Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße ist reduziert), indem wie vorstehend beschrieben der korrigierte Solllenkwinkel δda durch Eliminierung der Gierrate γ berechnet wird. Dieses modifizierte Beispiel wird nachstehend genauer erklärt. Dieses modifizierte Beispiel ist dasselbe wie bei der ersten Ausführungsform, außer dass die Berechnungsgleichung (die Gleichung 20) des korrigierten Solllenkwinkels δda im Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 anders ist, so dass eine ausführliche Erläuterung hiervon unterbleibt.
  • Bei diesem modifizierten Beispiel korrigiert der in 2 gezeigte Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 den vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 zur Verfügung gestellten Solllenkwinkel δd gemäß folgender Gleichung 24, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wird. δda = δd + (1 + Kr/Kf)·β – (If– Ir·Kr/Kf)/V·β' Gleichung 24
  • Es ist festzuhalten, dass Kf und Kr in Gleichung 24 Kurvenfahrt-Leistungsgrößen (d. h. Reibungskraft zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs) des vorderen Radreifens und hinteren Radreifens sind, und If und Ir Abstände zwischen der Vorder- und Hinterachse und dem Schwerpunkt sind. Darüber hinaus ist der zweite Term auf der rechten Seite in Gleichung 24 ein Term zur Korrektur des Phasennachlaufs, den der Fahrer aufgrund des Fahrzeugschlupfs verspürt, und der dritte Term auf der rechten Seite in Gleichung 24 ist ein Term zur Korrektur der vorübergehenden Ansprechverzögerung.
  • Hier wird die Ableitung von Gleichung 24 erläutert. Bei Ableitung der Gleichung 24 wird die Gleichung 17 verändert, so dass die Gierrate γ, wenn das Fahrzeug mit der Querbeschleunigung G durch die Kurve fährt, durch die folgende Gleichung 25 dargestellt ist. γ = GN – β' Gleichung 25
  • Es ist festzuhalten, dass wie in Gleichung 17 β' ein zeitdifferenzierter Wert ist. Wenn die Gleichung 21 unter Verwendung von Gleichung 25 unter Eliminierung der Gierrate γ umgestellt wird, erhält man die folgende Gleichung 26. (m + 2·(If·Kf – Ir·Kr)/V2)·G + 2·(Kf + Kr)β – 2·(If·Kf – Ir·Kr)/V·β' = 2·Kf·δ Gleichung 26
  • Wenn die Gleichung 26 umgestellt wird, indem beide Seiten durch 2·Kf dividiert werden, ist der Lenkwinkel δ durch die folgende Gleichung 27 dargestellt. δ = (m·V2 + 2·(Ir·Kf – Ir·Kr))/(2·Kf·V2)·G + (1 + Kr/Kf)·β – (If – Ir·Kr/Kf)/V·β' Gleichung 27
  • Unter der Voraussetzung, dass die Koeffizienten m, V, If, Ir, Kf und Kr zu einem bestimmten Moment während der Kurvenfahrt Konstanten sind, ist der erste Term auf der rechten Seite von Gleichung 27 ein Term, der unter Abhängigkeit von der Querbeschleunigung G berechnet wird. Von daher kann unter der Annahme, dass die Querbeschleunigung G die zu erwartende Querbeschleunigung Gd ist, der durch den ersten Term auf der rechten Seite von Gleichung 27 berechnete Wert ein Wert des Solllenkwinkels δd sein, der vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 auf der Grundlage der statischen Lenkungskenngröße berechnet wurde, und vorausgesetzt, dass der berechnete Lenkwinkel δ der korrigierte Solllenkwinkel δda ist, kann die vorstehende Gleichung 24 abgeleitet werden.
  • Der zweite und dritte Term auf der rechten Seite von Gleichung 24 sind Terme, die sich auf den Fahrzeugbewegungszustand beziehen, d. h. Terme, die auf der Grundlage der dynamischen Lenkungskenngröße berechnet werden, und bei denen es sich, wie bei der Gleichung 20 in der ersten Ausführungsform, um Korrekturterme zum Korrigieren des Solllenkwinkels δd handelt. Noch genauer erklärt, ist der zweite Term auf der rechten Seite von Gleichung 24 ein Term, der in Abhängigkeit vom Schlupfwinkel β berechnet wird, vorausgesetzt, dass zu einem bestimmten Moment während der Kurvenfahrt die Koeffizienten Kf und Kr Konstanten sind. Anders ausgedrückt ist er ein Term, durch den die Differenz zwischen dem Winkel in der Kurvenfahrtrichtung, der zur Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd erwartet wird, mit der ein Fahrer rechnet, und dem Winkel bei der tatsächlichen Kurvenfahrtrichtung berechnet wird. Deshalb erfolgt die Korrektur, indem diese berechnete Winkeldifferenz zum Solllenkwinkel δd hinzuaddiert wird, wodurch man in der Lage ist, den Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) zwischen der Zeitspanne, in der die Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd erwartet wird, und der Zeitspanne zu korrigieren, in der die der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd entsprechende Querbeschleunigung auch tatsächlich am Fahrzeug erzeugt wird.
  • Der dritte Term auf der rechten Seite von Gleichung 24 ist ein Term, der abhängig vom zeitdifferenzierten Wert β' des Schlupfwinkels berechnet wird, d. h. abhängig vom Änderungsbetrag (Steigung) des Schlupfwinkels β zu einem bestimmten Zeitpunkt, vorausgesetzt, dass die Koeffizienten If, Ir, Kf und Kr und die Fahrzeuggeschwindigkeit V zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Kurvenfahrt Konstanten sind. Der Schlupfwinkel β ist eine Variable, die im Laufe der Zeit immer kleiner und schließlich zu "0" wird. Deshalb wird der zeitdifferenzierte Wert des Schlupfwinkels β, d. h. die Steigung der Änderung negativ. Dementsprechend kann die vorübergehende Ansprechverzögerung durch die Korrektur reduziert werden, bei der dieser berechnete dritte Term zum Solllenkwinkel δd hinzuaddiert (oder von diesem subtrahiert) wird.
  • Der wie vorstehend beschrieben berechnete korrigierte Solllenkwinkel δda wird dem Antriebssteuerabschnitt 63 zugeführt. Der Antriebssteuerabschnitt 63 regelt die Rotation des Elektromotors im Lenkstellantrieb 21 so, dass das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen werden. Demgemäß dreht sich das Fahrzeug so, dass die zu erwartende Querbeschleunigung Gd erzeugt wird, mit der der Fahrer rechnet.
  • Wie aus der oben stehenden Erklärung klar wird, korrigiert auch gemäß diesem modifizierten Beispiel der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 den Solllenkwinkel δd derart, dass die tatsächliche, aktuell am Fahrzeug erzeugte Querbeschleunigung G in korrekter Weise, der zu erwartenden Querbeschleunigung. Gd erzeugt wird, mit der der Fahrer rechnet; dies geschieht unter Berücksichtigung des Schlupfwinkels β, der mit dem momentan am Fahrzeug erzeugten Schlupf einhergeht, wodurch am Fahrzeug eine zu erwartende Querbeschleunigung Gd erzeugt wird, die in korrekter Weise mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads 11 übereinstimmt. Darüber hinaus kann bei Erzeugung der zu erwartenden Querbeschleunigung Gd. der Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) oder die vorübergehende Ansprechverzögerung in Bezug auf die vom Fahrer erwartete Erzeugungszeitspanne eliminiert werden. Im Ergebnis kann der Fahrer das Lenkrad 11 drehen, während er gleichzeitig eine Querbeschleunigung (zu erwartende Querbeschleunigung Gd) verspürt, die noch besser an die menschliche Wahrnehmungscharakteristik angepasst ist. Dadurch ist das Fahren des Fahrzeugs weiter vereinfacht. Des Weiteren kann in diesem Fall der Solllenkwinkel δd ohne den Einsatz des Gierratensensors 34 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda korrigiert werden, so dass sich das Fahrzeug vom Aufbau her vereinfacht. Außerdem können dieselben Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erwartet werden, was auch noch andere Effekte betrifft.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, bei der anstelle der Querbeschleunigung als Bewegungszustandsgröße in der ersten Ausführungsform eine Gierrate verwendet wird. Zusätzlich zum Gierratensensor 34 in der ersten Ausführungsform ist diese zweite Ausführungsform auch mit einem Querbeschleunigungssensor 35 versehen, der eine tatsächliche Querbeschleunigung G erfasst, bei der es sich um eine Bewegungszustandsgröße handelt, die der Fahrer wahrnehmen kann. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform, wobei sich aber das von der elektronischen Steuereinheit 36 ausgeführte Computerprogramm von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
  • Das in der zweiten Ausführungsform von der elektronischen Steuereinheit 36 ausgeführte Computerprogramm ist in 6 anhand eines Funktionsblockdiagramms gezeigt. In diesem Fall funktioniert der Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform, wobei aber im Abschnitt 50 zur Steuerung der sensorischen Adaptation anstelle des Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitts 52 ein Drehmoment-/Gierraten-Umwandlungsabschnitt 54 vorgesehen ist.
  • Der Drehmoment-/Gierraten-Umwandlungsabschnitt 54 berechnet gemäß der folgenden Gleichung 28 die zu erwartende Gierrate γ, die vom Fahrer anhand der Lenkbetätigung des Lenkrads 11 erwartet wird, wobei das Drehmoment Td verwendet wird, das im Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 berechnet wird. γd = C·TdK2(To ≤ |Td|) Gleichung 28
  • C und K2 in Gleichung 28 sind Konstanten, wie bei der ersten Ausführungsform. Das Lenkdrehmoment Td in Gleichung 28 stellt einen Absolutwert des mittels der Gleichungen 3 und 4 berechneten Lenkdrehmoments Td dar. Von daher wird, wenn das berechnete Lenkdrehmoment Td positiv ist, die Konstante C positiv gemacht, während, wenn das berechnete Lenkdrehmoment Td negativ ist, die Konstante C negativ gemacht wird, wobei sie denselben Absolutwert hat wie die positive Konstante C. Darüber hinaus wird für den Fall, dass das Lenkdrehmoment Td kleiner als der vorbestimmte Wert To ist, die zu erwartende Gierrate γd auf "0" gehalten. Gemäß diesem Umstand wird, wenn das Lenkrad 11 in der Neutralstellung zu halten ist (wo der Lenkwinkel θ nahezu "0" beträgt), die zu erwartende Gierrate γd auf "0" gehalten, wodurch sie an die Wahrnehmungscharakteristik eines Fahrers angepasst werden kann. Anstelle der Berechnung der Gleichung 28 kann die zu erwartende Gierrate γd auch durch Verwendung einer Umwandlungstabelle mit einer in 7 gezeigten Kennlinie berechnet werden, in der die zu erwartende Gierrate γd in Bezug auf das Lenkdrehmoment Td abgespeichert ist.
  • Ein Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 berechnet den Solllenkwinkel δd des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2, der notwendig ist, um die berechnete, zu erwartende Gierrate γd zu erzeugen. Wie in 8 gezeigt ist, verfügt der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 über eine Tabelle, die eine Änderungscharakteristik des Solllenkwinkels δd darstellt, der sich entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf die zu erwartende Gierrate γd. Diese Tabelle ist eine Menge von Daten, die gesammelt werden, indem man das Fahrzeug mit einer sich verändernden Fahrzeuggeschwindigkeit V fährt und vorab den Lenkwinkel δ des linken und rechten Vorderrads FW1 und FW2 sowie die Gierrate γ misst. Der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 greift auf diese Tabelle zurück, um den Solllenkwinkel δd entsprechend der eingegebenen, zu erwartenden Gierrate γd und entsprechend der vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 erfassten, eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V zu berechnen. Obwohl die Gierrate γ (die zu erwartende Gierrate γd) und der in der Tabelle gespeicherte Solllenkwinkel δd beide positiv sind, wird der ausgegebene Solllenkwinkel δd negativ, wenn die vom Drehmoment-/Gierraten-Umwandlungsabschnitt 54 bereitgestellte, zu erwartende Gierrate γd negativ ist.
  • Dieser berechnete Solllenkwinkel δd wird dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 des Lenksteuerabschnitts 60 zur Verfügung gestellt. Der dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 zur Verfügung gestellte Solllenkwinkel δd ist in dieser zweiten Ausführungsform auch der Wert, den der Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 basierend auf der in 7 gezeigten, vorab gespeicherten Umwandlungstabelle berechnet. Der so berechnete Solllenkwinkel δd ist nicht unter Berücksichtigung einer dynamischen Lenkungskenngröße berechnet, sondern wird wie bei der ersten Ausführungsform in einem Eins-zu-eins-Verhältnis mit der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt. Demzufolge kann, wenn das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 so gesteuert werden, dass sie auf den berechneten Solllenkwinkel δd eingeschlagen werden, ein Fall auftreten, bei dem sich die Fahrzeugfahrtrichtung aufgrund des Schlupfs von Stunde zu Stunde ändert, so dass die tatsächlich am Fahrzeug erzeugte Gierrate und die zu erwartende Gierrate γd voneinander verschieden sind, wodurch die zu erwartende Gierrate γd, mit der ein Fahrer rechnet, nicht korrekt erzeugt werden kann. Angesichts dessen gibt der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 den Fahrzeugschlupfwinkel β vom Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 65 ein und korrigiert den bereitgestellten Solllenkwinkel δd zur Berechnung des korrigierten Solllenkwinkels δda.
  • Der Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 65 gibt die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Gierratensensor 34 erfasste, tatsächliche Gierrate γ, und die vom Querbeschleunigungssensor 35 erfasste, tatsächliche Querbeschleunigung G ein, wodurch der Fahrzeugschlupfwinkel β berechnet wird, der momentan am Fahrzeug erzeugt wird. Der positive Wert des Schlupfwinkels β stellt den Schlupfwinkel in der nach rechts führenden Richtung dar, während der negative Wert des Schlupfwinkels β den Schlupfwinkel in der nach links führenden Richtung darstellt. Bei Berechnung dieses Schlupfwinkels β kann in der zweiten Ausführungsform der Zusammenhang zwischen der Querbeschleunigung G und der Gierrate γ, die bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs erzeugt werden, auch durch die vorstehende Gleichung 17 dargestellt werden. Der zeitdifferenzierte Wert des Fahrzeugschlupfwinkels β zu diesem Zeitpunkt ist durch die folgende Gleichung 29 dargestellt. β' = G/V – γ Gleichung 29
  • Dementsprechend berechnet der Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 65 den Schlupfwinkel β, wenn das Fahrzeug mit der tatsächlichen Gierrate γ die Kurvenfahrt ausführt, gemäß der folgenden Gleichung 30, die erhalten wird, indem Gleichung 29 über die Zeit t integriert wird. β = ∫(G/V – γ)dt Gleichung 30
  • Der so berechnete Schlupfwinkel β wird dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 zur Verfügung gestellt. Der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 korrigiert den Solllenkwinkel δd gemäß der folgenden Gleichung 31, wodurch sich der korrigierte Solllenkwinkel δda errechnet. δda = δd + (1 – Ir·Kr/If·Kf)·β' Gleichung 31
  • Es ist festzuhalten, dass Kf und Kr in Gleichung 31 Kurvenfahrt-Leistungsgrößen (d. h. Reibungskraft zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs) des vorderen Radreifens und hinteren Radreifens sind, und If und Ir Abstände zwischen der Vorder- und Hinterachse und dem Schwerpunkt sind. Die Ableitung dieser Gleichung 31 wird nachstehend genauer erläutert.
  • Die Bewegung um die Trägheitsachse des Fahrzeugs ist durch die folgende Gleichung 32 dargestellt. I·(dγ/dt) + 2·(If2·Kf + Ir2·Kr)/V·γ + 2·(If·Kf – Ir·Kr)·β = 2·If·Kf·δ Gleichung 32
  • Es ist festzuhalten, dass in Gleichung 32 I eine Trägheitswirkung der am Fahrzeug erzeugten Trägheit ist, d. h. das Ausmaß der Drehung bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs, γ eine momentane Gierrate ist, V eine momentane Fahrzeuggeschwin digkeit ist, β ein momentaner Fahrzeugschlupfwinkel ist, und δ ein momentaner Lenkwinkel ist. Wenn das Fahrzeug eine Lenkcharakteristik hat, bei der sich das Fahrzeug mit dem Lenkwinkel in die Kurve begibt, wie er durch die Betätigung des Lenkrads 11 durch den Fahrer bestimmt ist (sogenannte neutrale Lenkcharakteristik), durchfährt das Fahrzeug die Kurve ohne Schlupf, also ohne einen Schlupfwinkel β. Daher wird der dritte Term auf der linken Seite von Gleichung 32 zu "0", wodurch die Fahrzeugbewegung um die Trägheitsachse nur von der Gierrate γ abhängig ist, was sich durch die folgende Gleichung 33 darstellt. I·(dγ/dt) + 2·(If2·Kf + Ir2·Kr)/V·γ = 2·If·Kf·δ Gleichung 33
  • Insbesondere kann, um das Fahrzeug sich um die Trägheitsachse gemäß Gleichung 33 drehen zu lassen, d. h. um das Fahrzeug sich mit der neutralen Lenkcharakteristik drehen zu lassen, der Lenkwinkel δ auf der rechten Seite von Gleichung 32 durch den durch die folgende Gleichung 34 dargestellten Lenkwinkel ersetzt werden. δ + (1 – Ir·Kr/If·Kf)·β Gleichung 34
  • In Gleichung 34 wird unter der Annahme, dass Kf, Kr, If und Ir zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs Konstanten sind, (1 – Ir·Kr/If·Kf) zu einer Konstanten. Deshalb wird der Wert, der durch Multiplizieren des momentan am Fahrzeug erzeugten Schlupfwinkels β mit dem konstanten Wert erhalten wird, zum momentanen Lenkwinkel δ hinzuaddiert, d. h. der Winkel, der durch Korrektur des momentanen Lenkwinkels δ mit dem Schlupfwinkel β erhalten wurde, wird als der neue Lenkwinkel δ festgesetzt, wodurch das Fahrzeug die neutrale Lenkcharakteristik zu haben scheint. Vorausgesetzt, dass es sich bei dem momentanen Lenkwinkel δ um den vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 zur Verfügung gestellten Solllenkwinkel δd handelt und der neue Lenkwinkel δ der korrigierte Solllenkwinkel δda ist, lässt sich folglich die vorstehende Gleichung 31 ableiten.
  • Darüber hinaus wird der korrigierte Solllenkwinkel δda gemäß Gleichung 31 berechnet, und das Fahrzeug dreht sich mit dem korrigierten Solllenkwinkel δda, wodurch der Fahrer das Fahrzeug durch die Kurve fahren kann, wobei er das Gefühl verspürt, als sei der am Fahrzeug erzeugte Schlupf reduziert (oder die Kurvenfahrtleistungsgröße aufseiten der Vorderräder gesteigert). Noch genauer ausgedrückt stellt sich der Bewegungszustand in der Seitenrichtung bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs durch die folgende Gleichung 35 dar, ähnlich wie bei Gleichung 21, die in der ersten Ausführungsform erläutert wurde. m·V·β' + 2·(Kf + Kr)·β + (m·V + 2·(If·Kf – Ir·Kr)/V)·γ = 2·Kf·δ Gleichung 35
  • Wenn die Gleichung 35 umgestellt wird, indem der neue Lenkwinkel δ, der gemäß Gleichung 34 berechnet wurde, für den Lenkwinkel δ in Gleichung 35 eingesetzt wird, erhält man folgende Gleichung 36. m·V·β' + 2·(Kf + Kr)·β + (m·V + 2·(If·Kf – Ir·Kr)/V)·γ = 2·Kf·(δ + (1 – Ir·Kr/If·Kf)·β) Gleichung 36
  • Wenn diese Gleichung 36 weiter umgestellt wird, ergibt sich die folgende Gleichung 37. m·V·β' + 2·((Ir/If)·Kr + Kr)·β + (m·V + 2·(If·Kf – Ir·Kr)/V)·γ = 2·Kf·δ Gleichung 37
  • Vergleicht man die Gleichung 35 mit der Gleichung 37, stellt sich die Kurvenfahrt-Leistungsgröße Kf seitens der Vorderräder im zweiten Term auf der linken Seite von Gleichung 35 durch (Ir/If)·Kr dar, welcher Ausdruck im zweiten Term auf der linken Seite von Gleichung 37 auftaucht. Dies bedeutet, dass die Kurvenfahrt-Leistungsgröße seitens der Vorderräder offensichtlich zugenommen hat, indem man den korrigierten Solllenkwinkel δda gemäß Gleichung 31 berechnet, um das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 so zu steuern, dass sie sich auf den korrigierten Solllenkwinkel δda drehen. Insbesondere hat ein Fahrzeug allgemein eine Lenkcharakteristik (eine so genannte Untersteuerungscharakteristik), bei der die Kurvenfahrt-Leistungsgröße Kf seitens der Vorderräder verglichen mit der Kurvenfahrt-Leistungsgröße Kr seitens der Hinterräder vermindert ist, wodurch an den Vorderrädern bei der Kurvenfahrt ein Schlupf entsteht und somit der Kurvenradius größer als der vom Fahrer geforderte Kurvenradius wird. Wenn die Kurvenfahrt-Leistungsgröße Kf seitens der Vorderräder im zweiten Term auf der linken Seite von Gleichung 35 durch (Ir/If)·Kf dargestellt ist, welcher Ausdruck im zweiten Term auf der linken Seite von Gleichung 37 gezeigt ist, ist die Kurvenfahrt-Leistungsgröße seitens der Vorderräder bei einem Fahrzeug mit Untersteuerungscharakteristik offensichtlich erhöht, mit dem Ergebnis, dass der durch den am Fahrzeug erzeugte Schlupf gegebene Einfluss verringert werden kann.
  • Der wie vorstehend beschrieben berechnete korrigierte Solllenkwinkel δda wird dem Antriebssteuerabschnitt 66 zugeführt. Der Antriebssteuerabschnitt 66 regelt die Drehung des Elektromotors im Lenkstellantrieb 21 so, dass das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen werden. Demgemäß dreht sich das Fahrzeug so, dass die zu erwartende Gierrate γd erzeugt wird, mit der der Fahrer rechnet.
  • Wie aus der obigen Erläuterung des Betriebs klar hervorgeht, wird der durch den Fahrer als Betätigungseingabewert in das Lenkrad 11 gelangende Lenkwinkel θ gemäß der zweiten Ausführungsform im Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 in das Lenkdrehmoment Td umgewandelt. Das umgewandelte Lenkdrehmoment Td wird dem Drehmoment-/Gierraten-Umwandlungsabschnitt 54 zugeführt, um in die zu erwartende Gierrate γd umgewandelt zu werden. Die umgewandelte, zu erwartende Gierrate γd wird dem Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 zugeführt, wo der Solllenkwinkel δd berechnet wird. Der berechnete Solllenkwinkel δd wird dem Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 zur Verfügung gestellt. Der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 erhält den Schlupfwinkel β vom Schlupfwinkel-Berechnungsabschnitt 65 zur Korrektur des Solllenkwinkels δd, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wird. Dann werden vom Antriebssteuerabschnitt 66 das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen.
  • In diesem Fall ist das Lenkdrehmoment Td eine physikalische Größe, die aufgrund der Wirkung des Reaktionskrafterzeugers 13 durch den Fahrer anhand des Lenkrads 11 wahrgenommen werden kann. Bezüglich des Lenkwinkels θ ändert sich auch das Lenkdrehmoment Td in der Art einer Exponentialfunktion. Deshalb kann der Fahrer das Lenkrad 11 gemäß der Wahrnehmungscharakteristik eines Menschen drehen, während er die Reaktionskraft gemäß dem Gesetz von Weber-Fechner verspürt. Darüber hinaus ändert sich die zu erwartende Gierrate γd in der Art einer Potenzierungsfunktion bezüglich des Lenkdrehmoments Td, das sich aus dem Lenkwinkel θ berechnet, der durch den Fahrer eingegeben wird (z. B. in der Art einer Exponentialfunktion bezüglich des Lenkwinkels θ, indem die Gleichung 28 in derselben Weise verändert wird, wie es bei der Veränderung von Gleichung 5 zu Gleichung 6 der Fall war). Demzufolge kann der Fahrer das Lenkrad 11 gemäß der menschlichen Wahrnehmungscharakteristik drehen, während er die Querbeschleunigung gemäß dem Gesetz nach Weber-Fechner verspürt, wodurch er in der Lage ist, das Fahrzeug durch die Kurve zu führen. Im Ergebnis kann der Fahrer das Lenkrad 11 unter Anpassung an die menschliche Wahrnehmungscharakteristik betätigen, wodurch er in der Lage ist, das Fahrzeug mühelos zu steuern.
  • Darüber hinaus korrigiert der Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 den Solllenkwinkel δd derart, dass die momentan am Fahrzeug erzeugte, tatsächliche Gierrate γ der zu erwartenden Gierrate γd entspricht, mit der der Fahrer rechnet, wobei dies unter Berücksichtigung des Schlupfwinkels β geschieht, der mit dem momentan am Fahrzeug erzeugten Schlupf einhergeht, wodurch am Fahrzeug die zu erwartende Gierrate γd erzeugt wird, die in korrekter Weise mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads 11 übereinstimmt. Darüber hinaus wird der Solllenkwinkel δd auf den korrigierten Solllenkwinkel δda korrigiert, wobei der Fahrer das Gefühl hat, als wäre der am Fahrzeug erzeugte Schlupf (insbesondere der Schlupfwinkel β) reduziert. Im Ergebnis kann der Fahrer das Lenkrad 11 drehen, während er die Gierrate (die zu erwartende Gierrate γd) so wahrnimmt, dass sie der menschlichen Wahrnehmungscharakteristik besser entspricht. Deshalb ist das Fahren des Fahrzeugs erleichtert.
  • Bei der zweiten Ausführungsform wurde der Solllenkwinkel δd so korrigiert, dass der durch den am Fahrzeug erzeugten Schlupf gegebene Einfluss vermindert ist, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wird, und es wurde bewirkt, dass die zu erwartende Gierrate γd, mit der der Fahrer rechnet, in korrekter Weise erzeugt wird. Andererseits ist es möglich, den Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) zwischen der Zeitspanne, in der die zu erwartende Gierrate γd erwartet wird, und der Zeitspanne zu eliminieren, in der die der zu erwartenden Gierrate γd entsprechende Gierrate auch tatsächlich erzeugt wird, um die zu erwartende Gierrate γd, mit der der Fahrer rechnet, noch genauer zu erzeugen. Dieses modifizierte Beispiel wird nachstehend genauer erläutert. Dieses modifizierte Beispiel ist dasselbe wie bei der zweiten Ausführungsform, außer dass die Berechnungsgleichung (Gleichung 31) des korrigierten Solllenkwinkels δda im Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 anders ist, so dass eine ausführliche Erläuterung hiervon unterbleibt.
  • In diesem modifizierten Beispiel korrigiert der in 6 gezeigte Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 64 den vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 bereitgestellten Solllenkwinkel δd gemäß der folgenden Gleichung 38, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wird. δda = δd + (1 – Ir·Kr/If·Kf)·β + I·V/(2·(If2 Kf + Ir2·Kr))·δd' Gleichung 38
  • Es ist festzuhalten, dass Kf und Kr in Gleichung 38 Kurvenfahrt-Leistungsgrößen (d. h. Reibungskraft zwischen Reifen und Straßenoberfläche bei der Kurvenfahrt des Fahrzeugs) des vorderen Radreifens und hinteren Radreifens sind, If und Ir Abstände zwischen der Vorder- und Hinterachse und dem Schwerpunkt sind, und I eine Trägheitswirkung der am Fahrzeug erzeugten Trägheit ist, d. h. das Ausmaß der Drehung, wenn das Fahrzeug durch die Kurve fährt. Darüber hinaus ist der zweite Term auf der rechten Seite von Gleichung 38 ein Term zur Korrektur des Phasennachlaufs (der Phasenverzögerung) zwischen der Zeitspanne der Erzeugung der zu erwartenden Gierrate γd und der Zeitspanne der Erzeugung der tatsächlichen Gierrate.
  • Die Gleichung 38 wird nun im Einzelnen erläutert. Wie bei der zweiten Ausführungsform erklärt wurde, stellt sich die Bewegung um die Trägheitsachse gemäß Gleichung 32 dar. In diesem Fall wird, um das Fahrzeug so zu drehen, als ob es eine neutrale Lenkcharakteristik hätte, der gemäß Gleichung 31 berechnete, korrigierte Solllenkwinkel δda mit dem Lenkwinkel δ in Gleichung 32 ersetzt, wodurch sich die Fahrzeugbewegung um die Trägheitsachse durch Gleichung 33 darstellt. Dies macht es möglich, die vom Fahrer erwartete, zu erwartende Gierrate γd in korrekter Weise zu erzeugen. Andererseits werden das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 so gesteuert, dass sie sich entsprechend dem gemäß Gleichung 31 berechneten, korrigierten Solllenkwinkel δda drehen, wodurch die vom Fahrer erwartete, zu erwartende Gierrate γd korrekt erzeugt werden kann, wobei aber in diesem Fall ein Phasennachlauf (eine Phasenverzögerung) ab dem Zeitpunkt, an dem das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen werden, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die zu erwartende Gierrate γd erzeugt wird, entsteht.
  • Deshalb wird zu dem gemäß Gleichung 31 berechneten, korrigierten Solllenkwinkel δda eine sich mit der Zeit ändernde Kenngröße des Solllenkwinkels δd (Lenkwinkels δ) hinzuaddiert, der vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 bereitgestellt wird, d. h. ein zeitdifferenzierter Term des Solllenkwinkels δd (Lenkwinkels δ), wodurch der erzeugte Phasennachlauf aufgelöst werden kann. Um dieses Schema im Einzelnen zu erklären, wird der durch die folgende Gleichung 39 dargestellte Lenkwinkel in den Lenkwinkel δ auf der rechten Seite von Gleichung 32 eingesetzt. δ + (1 – Ir·Kr/If·Kf)·β + I·V/(2·(If2·Kf + Ir2·Kr))·δ' Gleichung 39
  • Wenn die Gleichung 32 mit dem ersetzten Lenkwinkel umgestellt wird, erhält man folgende Gleichung 40. I·(dγ/dt) + 2·(If2·Kf + IT2·Kr)/V·γ = 2·If·Kf·(δ + I·V/(2·(If2·Kf + Ir2·Kr)))·δ' Gleichung 40
  • Wenn die Differenzialgleichung der Gleichung 40 nach der Zeit t aufgelöst wird, erhält man die folgende Gleichung 41. γ(t) = If·Kf·V/(If2·Kf + Ir2·Kr)·δ(t) + (γo – If·Kf·V/(If2·Kf + Ir2·Kr)·δo)·exp((2·(If2·Kf + Ir2·Kr)/I·V)·t) Gleichung 41
  • Es ist festzuhalten, dass γo und δo in Gleichung 41 vorbestimmte Konstanten sind. Wie aus Gleichung 41 zu ersehen ist, ist die Phase zwischen der Zeitfunktion γ(t) der Gierrate γ und der Zeitfunktion δ(t) des Lenkwinkels δ in perfekter Weise synchronisiert. Demgemäß kann Gleichung 38 abgeleitet werden, wenn man den momentanen Lenkwinkel δ zum Solllenkwinkel δd macht, der vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 55 bereitgestellt wird, und man den neuen Lenkwinkel δ in Gleichung 39 zum korrigierten Solllenkwinkel δda macht. Wie aus der obigen Erläuterung ersichtlich wird, wird durch dieses modifizierte Beispiel der Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) eliminiert, wodurch man in der Lage ist, die vom Fahrer erwartete, zu erwartende Gierrate γd in korrekter Weise zu erzeugen. Außerdem können dieselben Effekte wie bei der zweiten Ausführungsform erwartet werden, was auch die anderen Effekte betrifft.
  • In der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform sowie in jedem der modifizierten Beispiele wird der Lenkwinkel θ als Betätigungseingabewert des Lenkrads 11 verwendet. Dagegen wird nachstehend ein modifiziertes Beispiel erklärt, bei dem als Betätigungseingabewert des Lenkrads 11 ein Lenkdrehmoment T verwendet wird. Dieses modifizierte Beispiel ist mit einem Lenkdrehmomentsensor 39 versehen, der wie durch eine unterbrochene Linie in 1 dargestellt an der Lenkeingangswelle 12 angebracht ist, um das auf das Lenkrad 11 aufgebrachte Lenkdrehmoment T zu erfassen. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie diejenigen bei der ersten und zweiten Ausführungsform sowie bei jedem der modifizierten Beispiele, wobei sich aber das von der elektronischen Steuereinheit 36 ausgeführte Computerprogramm geringfügig von der ersten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform und jedem der modifizierten Beispiele unterscheidet.
  • Bei diesem modifizierten Beispiel ist der Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 nicht in den Funktionsblockdiagrammen von 2 und 6 vorgesehen, die das Computerprogramm zeigen, wobei der Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 oder der Drehmoment-/Gierraten-Umwandiungsabschnitt 54 die zu erwartende Querbeschleunigung Gd durch Ausrechnen der Gleichung 5 berechnet, oder die zu erwartende Gierrate γd durch Ausrechnen der Gleichung 28 berechnet, und zwar unter Verwendung des vom Lenkdrehmomentsensor 39 erfassten Lenkdrehmoments T anstelle des in der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und jedem der modifizierten Beispiele im Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 berechneten Lenkdrehmoments Td. Auch in diesem Fall kann die zu erwartende Querbeschleunigung Gd anstatt über die Berechnung durch Gleichung 5 mittels der Tabelle berechnet werden, die die in 4 gezeigte Kennlinie hat, oder die zu erwartende Gierrate γd kann anstatt über die Berechnung durch Gleichung 28 unter Verwendung der Tabelle berechnet werden, die die in 7 gezeigte Kennlinie aufweist. Die anderen in der elektronischen Steuereinheit 36 ausgeführten Programmprozesse sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und jedes der modifizierten Beispiele.
  • Gemäß diesem modifizierten Beispiel wird das Lenkdrehmoment T, das als Betätigungseingabewert des Fahrers in das Lenkrad 11 dient, durch den Drehmoment-/Querbeschleunigungs-Umwandlungsabschnitt 52 oder den Drehmoment-/Gierraten-Umwandlungsabschnitt 54 in die zu erwartende Querbeschleunigung Gd oder in die zu erwartende Gierrate γd umgewandelt. Die umgewandelte, zu erwartende Querbeschleunigung Gd oder zu erwartende Gierrate γd wird vom Lenkwinkel-Umwandlungsabschnitt 53 oder 55 als Solllenkwinkel δd bestimmt, woraufhin der Solllenkwinkel δd vom Lenkwinkel-Korrekturabschnitt 61 oder 64 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda abgeändert wird. Dann werden das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 vom Antriebssteuerabschnitt 63 oder 66 auf den korrigierten Solllenkwinkel δda eingeschlagen. Auch in diesem Fall ist das Lenkdrehmoment T eine physikalische Größe, die der Fahrer am Lenkrad 11 wahrnehmen kann, und die zu erwartende Querbeschleunigung Gd oder die zu erwartende Gierrate γd verändert sich in Bezug auf das Lenkdrehmoment T auch in der Art einer Potenzierungsfunktion (z. B. in der Art einer Exponentialfunktion bezüglich des Lenkwinkels θ durch Abändern der Gleichung 5 auf Gleichung 6). Demzufolge kann der Fahrer das Lenkrad 11 gemäß der menschlichen Wahrnehmungscharakteristik drehen, während er eine Reaktionskraft in Übereinstimmung mit dem Gesetz von Weber-Fechner verspürt. Dementsprechend kann auch bei diesem Modifikationsbeispiel der Fahrer das Lenkrad 11 gemäß der menschlichen Wahrnehmungscharakteristik drehen, während er gleichzeitig die Querbeschleunigung in Übereinstimmung mit dem Gesetz von Weber-Fechner verspürt, wodurch er in der Lage ist, wie bei der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und jedem der modifizierten Beispiele das Fahrzeug durch die Kurve zu fahren. Deshalb wird derselbe Effekt wie in der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und jedem der modifizierten Beispiele erwartet, und darüber hinaus werden die anderen Effekte in entsprechender Weise erwartet.
  • Ferner ist zwischen der Lenkungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und jedem der modifizierten Beispiele und der Lenkungssteuerung nach dem vorstehend erwähnten, modifizierten Beispiel ein Übergang möglich. Genauer gesagt sind der Lenkwinkelsensor 31 und der Lenkdrehmomentsensor 39 beide vorgesehen, wobei der Übergang von dem Fall, bei dem die zu erwartende Querbeschleunigung Gd oder die zu erwartende Gierrate γd berechnet wird, indem wie bei der ersten Ausführungsform, zweiten Ausführungsform und jedem der modifizierten Beispiele das im Verschwenkungs-/Drehmoment-Umwandlungsabschnitt 51 berechnete Solllenkdrehmoment Td verwendet wird, zu dem Fall ausgeführt werden kann, bei dem die zu erwartende Querbeschleunigung Gd oder die zu erwartende Gierrate γd mittels des vom Lenkdrehmomentsensor 39 erfassten Lenkdrehmoments T berechnet wird. In diesem Fall kann der Übergang automatisch erfolgen, gemäß der Absicht des Fahrers oder auch entsprechend dem Fahrzeugbewegungszustand verändert werden.
  • Weiteres modifiziertes Beispiel
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste und zweite Ausführungsform und die modifizierten Beispiele beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen möglich, ohne vom Sinngehalt der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise korrigieren in der ersten Ausführungsform und seinem modifizierten Beispiel die Lenkwinkel-Korrekturabschnitte 61 und 64 den Solllenkwinkel δd durch Korrektur des Phasennachlaufs (der Phasenverzögerung) als auch der vorübergehenden Ansprechverzögerung, wodurch der korrigierte Solllenkwinkel δda berechnet wird. Es ist aber auch möglich, den korrigierten Solllenkwinkel δda zu berechnen, indem entweder der Phasennachlauf (die Phasenverzögerung) oder die vorübergehende Ansprechverzögerung korrigiert wird. Auch in diesem Fall kann die zu erwartende Querbeschleunigung Gd, mit der ein Fahrer rechnet, in korrekter Weise erzeugt werden, wodurch sich das Fahren eines Fahrzeugs leichter gestaltet.
  • Des Weiteren wird in der ersten und zweiten Ausführungsform sowie in den modifizierten Beispielen ein Lenkrad 11 zum Steuern des Fahrzeugs verwendet. Anstelle dieses Lenkrads kann jedoch ein Lenkelement in der Art eines Joysticks verwendet werden, der linear verschoben wird, oder es können irgendwelche anderen Lenkelemente verwendet werden, solange sie vom Fahrer betätigt werden und dem Fahrzeug die Lenkung vorgeben.
  • Bei der ersten und zweiten Ausführungsform sowie in den modifizierten Beispielen wird die Lenkausgangswelle 22 mittels des Lenkstellantriebs 21 gedreht, wodurch das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 eingeschlagen werden. Anstatt dessen können das linke und rechte Vorderrad FW1 und FW2 aber auch eingeschlagen werden, indem mittels des Lenkstellantriebs 13 die Zahnstange 24 linear verschoben wird.
  • Außerdem wird in der ersten und zweiten Ausführungsform sowie in den modifizierten Beispielen eine Querbeschleunigung oder Gierrate unabhängig voneinander als Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße verwendet, die ein Mensch wahrnehmen kann. Bezüglich der Fahrzeugbewegungs-Zustandsgröße findet jedoch durch einen Auswahlvorgang seitens des Fahrers ein Übergang statt, oder es wird gemäß dem Fahrzeugfahrtzustand automatisch übergewechselt, um dadurch eine Fahrzeuglenkungssteuerung auszuführen. Im Falle des automatischen Überwechselns gemäß dem Fahrzeugfahrtzustand kann eine Querbeschleunigung als Bewegungszustandsgröße verwendet werden, wenn ein Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit oder einer hohen Geschwindigkeit fährt, währenddessen als Bewegungszustandsgröße eine Gierrate verwendet werden kann, wenn das Fahrzeug mit einer mittleren Geschwindigkeit unterwegs ist. Dadurch wird eine zweckentsprechende Fahrzeuglenkungssteuerung in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit erzielt, wodurch sich das Fahren eines Fahrzeugs noch einfacher gestaltet.

Claims (8)

  1. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems, das mit einem Lenkrad (11) versehen ist, das von einem Fahrer zum Lenken eines Fahrzeugs betätigt wird, einem Lenkstellantrieb (32), um gelenkte Räder (Fw1, Fw2) zu verschwenken bzw. einzuschlagen, und einer Lenksteuervorrichtung (36), die den Lenkstellantrieb (32) entsprechend der am Lenkrad (11) stattfindenden Betätigung zum Einschlagen der gelenkten Räder (Fw1, Fw2) regelt, wobei die Lenksteuervorrichtung (36) umfasst: eine Betätigungseingabewert-Erfassungseinrichtung (31), die einen Betätigungseingabewert (Θ) erfasst, der durch einen Fahrer in das Lenkrad (11) gelangt; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zusätzlich umfasst: eine Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung (52, 54), die eine zu erwartende Bewegungszustandsgröße (Gd, γd) des Fahrzeugs berechnet, indem der erfasste Betätigungseingabewert (Θ) verwendet wird, wobei die zu erwartende Bewegungszustandsgröße (Gd, γd) des Fahrzeugs den Fahrzeugbewegungszustand darstellt, der sich auf eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs bezieht und vom Fahrer verspürt werden kann, und in der vorbestimmten Beziehung einer Exponentialfunktion oder in der vorbestimmten Beziehung einer Potenzierungsfunktion zum Betätigungseingabewert (Θ) des Lenkrads (11) steht; eine Lenkwinkel-Berechnungseinrichtung (53, 55), die einen Lenkwinkel (δ) der gelenkten Räder berechnet, der notwendig ist, um das Fahrzeug mit der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße (Gd, γd), die von der Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung (52, 54) unter Verwendung der berechneten Bewegungszustandsgröße (Gd, γd) berechnet wird, um die Kurve fahren zu lassen; eine Bewegungszustandsgrößen-Erfassungseinrichtung (34, 35), die eine tatsächliche Bewegungszustandsgröße (G, γ) erfasst, die einen tatsächlichen Bewegungszustand des Fahrzeugs darstellt; eine Lenkungskenngrößen-Berechnungseinrichtung (62, 65), die eine Lenkungskenngröße (β) berechnet, die sich auf den tatsächlichen Kurvenfahrtzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der erfassten tatsächlichen Bewegungszustandsgröße (G, γ) bezieht; eine Lenkwinkel-Korrektureinrichtung (61, 64), die den berechneten Lenkwinkel (δd) korrigiert, indem die berechnete Lenkungskenngröße (β) verwendet wird, um die berechnete zu erwartende Bewegungszustandsgröße (Gd, γd) zu erzeugen; und eine Lenksteuereinrichtung (38), die den Lenkstellantrieb entsprechend dem korrigierten Lenkwinkel steuert, um die gelenkten Räder auf den korrigierten Lenkwinkel (δda) einzuschlagen.
  2. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach Anspruch 1, wobei die zu erwartende Bewegungszustandsgröße eine am Fahrzeug erzeugte Querbeschleunigung und/oder eine am Fahrzeug erzeugte Gierrate ist.
  3. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Lenkwinkel-Korrektureinrichtung den berechneten Lenkwinkel unter Verwendung der berechneten Lenkungskenngröße korrigiert, um den Phasenunterschied zwischen der Zeitspanne, in der die zu erwartende Bewegungszustandsgröße erzeugt wird, und der Zeitspanne, in der die tatsächliche Bewegungszustandsgröße entsprechend der zu erwartenden Bewegungszustandsgröße erzeugt wird, zu verkleinern.
  4. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach Anspruch 3, wobei die Lenkwinkel-Korrektureinrichtung den berechneten Lenkwinkel korrigiert, indem die berechnete Lenkungskenngröße verwendet wird, um die Ansprechverzögerung von dem Zeitpunkt, an dem die Lenksteuereinrichtung den Lenkstellantrieb zu steuern beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die gelenkten Räder auf den korrigierten Lenkwinkel eingeschlagen sind, zu verkleinern.
  5. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die von der Lenkungskenngrößen-Berechnungseinrichtung berechnete Lenkungskenngröße ein Schlupfwinkel ist, der einen Schlupf darstellt, der am Fahrzeug infolge einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs entsteht.
  6. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Betätigungseingabewert-Erfassungseinrichtung aus einem Verschwenkungsbetragssensor besteht, der einen Verschwenkungsbetrag des Lenkrads erfasst, und die Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung aus einer Betätigungskraft-Umwandlungseinrichtung, die den erfassten Verschwenkungsbetrag in die Betätigungskraft umwandelt, die auf das Lenkrad ausgeübt wird, und aus einer Bewegungszustandsgrößen-Umwandlungseinrichtung besteht, die die umgewandelte Betätigungskraft in die zu erwartende Bewegungszustandsgröße umwandelt.
  7. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Betätigungseingabewert-Erfassungseinrichtung aus einem Betätigungskraftsensor besteht, der die auf das Lenkrad ausgeübte Betätigungskraft erfasst, und die Bewegungszustandsgrößen-Berechnungseinrichtung aus einer Bewegungszustandsgrößen-Umwandlungseinrichtung besteht, die die erfasste Betätigungskraft in die zu erwartende Bewegungszustandsgröße umwandelt.
  8. Fahrzeuglenkvorrichtung eines Steer-by-Wire-Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, darüber hinaus mit einer Reaktionskraftvorrichtung versehen, um bei der Betätigung des Lenkrads eine Reaktionskraft auszuüben.
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