DE602005005580T2

DE602005005580T2 - Fahrzeuglenkeinrichtung

Info

Publication number: DE602005005580T2
Application number: DE602005005580T
Authority: DE
Inventors: Koichi Toyota-shi Itoh
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: EP1630069B1; US20060042859A1; US7500537B2; DE602005005580D1; EP1630069A3; EP1630069A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die lenkbare Räder in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang einschlägt, der durch einen Fahrer auf ein Lenkrad ausgeübt wird.
Erläuterung des Stands der Technik
Herkömmlich wurde eine Lenkvorrichtung vom Steer-by-wire-Typ bzw. Typ ohne mechanische Verbindung für ein Fahrzeug bekannt, in der ein Lenkrad mechanisch von den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs getrennt ist, und wenn ein Fahrer einen Lenkvorgang auf das Lenkrad ausübt, wird eine Einschlagstellgliedvorrichtung, die auf der Seite des lenkbaren Rads vorgesehen ist, elektrisch so gesteuert, dass sie die lenkbaren Räder in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang einschlägt, der auf das Lenkrad wirkt. Wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patenanmeldung (kokai) Nr. 2002-145098 gezeigt ist eine solche Vorrichtung so konzipiert, dass sie mit möglichen Fällen zurecht kommt, in denen die Einschlagstellgliedvorrichtung dabei versagt, die lenkbaren Räder einzuschlagen. Genauer gesagt wird ein Lenkgetriebemechanismus zur mechanischen Verbindung des Lenkrads mit den lenkbaren Rädern vorgesehen, und eine elektromagnetische Kupplung ist in dem Lenkgetriebemechanismus so zwischengeschaltet, dass die mechanische Verbindung eingerichtet oder unterbrochen wird. Während die elektromagnetische Kupplung in einem Nichteingriffszustand oder ausgekoppelten Zustand gehalten wird, wird ein Lenken der lenkbaren Räder mittels der Einschlagstellgliedsvorrichtung ermöglicht (steer-by-wire-Modus). Wenn die Lenkstellgliedvorrichtung dazu unfähig wird, die lenkbaren Räder zu lenken, wird die elektromagnetische Kupplung in einen Eingriffszustand oder verbundenen Zustand umgeschaltet, um dadurch mechanisch den Lenkvorgang von dem Lenkrad an die lenkbaren Räder zu übertragen, wodurch die lenkbaren Räder in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang eingeschlagen werden, der auf das Lenkrad wirkt (steer-by-mechanical-connection-Modus bzw. Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung).
Zudem sind in der Lenkvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2002-145098 offenbart ist, zwei Einschlagstellglieder vorgesehen. Wenn ein Einschlagstellglied dazu unfähig wird, die lenkbaren Räder zu lenken, wird die elektromagnetische Kupplung in einen verbundenen Zustand geschaltet, und gleichzeitig wird der Betrieb des anderen Lenkstellglieds umgeschaltet, um das Lenken der lenkbaren Räder zu unterstützen, das in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang durchgeführt wird, der auf das Lenkrad wirkt.
In der herkömmlichen Vorrichtung unterscheidet sich die Einschlagcharakteristik der lenkbaren Räder während des Lenkvorgangs im Steer-by-wire-Modus, in dem die lenkbaren Räder mittels des Einschlagstellglieds eingeschlagen werden, von der Einschlagcharakteristik der lenkbaren Räder während des Lenkvorgangs, der auf das Lenkrad in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung angewendet wird, in dem das Lenkrad mechanisch über den Lenkgetriebemechanismus mit den lenkbaren Rädern verbunden ist. Beispielsweise wird im Steer-by-wire Modus die Lenkcharakteristik typischerweise so festgelegt, dass ein Fahrer die lenkbaren Räder in einem großen Winkel einschlagen kann, ohne die Positionen seiner Hände auf dem Lenkrad zu ändern. Zudem wird die Einschlagcharakteristik in Steer-by-wire Modus durch Verwendung der Eigenschaft, dass das Lenkrad nicht mechanisch mit den lenkbaren Rädern verbunden ist, in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert, um so eine Lenkleistung und Fahrstabilität zu verbessern, was in dem Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung nicht realisiert werden kann. Daher vermittelt die Änderung der Lenkeigenschaften in dem Fall, in dem der Steer-by-wire Modus in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet wird, wenn es unmöglich wird, das Einschlagen der lenkbaren Räder mittels des Einschlagstellglieds durchzuführen, dem Fahrer ein unnatürliches Gefühl, und die Lenkstabilität des Fahrzeugs kann als ein Ergebnis der unpassenden Lenkbetätigung durch den Fahrer schlechter werden.
Weiterhin offenbart die Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer (kokai) 2001-301639 eine Lenkvorrichtung vom Steer-by-wire Typ für ein Fahrzeug, in dem eine Vorrichtung zur Kopplung/Entkopplung, die aus ersten Kopplungs-/Entkopplungseinheiten gebildet wird, die in Serie verbunden sind und jeweils selektiv zwischen einem getrennten Zustand und einem verbundenen Zustand geschaltet werden, in einem Lenkgetriebemechanismus zwischengeschaltet ist. Diese Veröffentlichung offenbart jedoch kein Verfahren, um mit einer Anomalie der Kopplungs-/Entkopplungseinheit zurecht zu kommen.
Die DE 101 01 827 A1 , die als nächstkommender Stand der Technik betrachtet wird, der die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, offenbart ein „Steer-by-wire"-Lenksystem, das ein normales System ohne direkte Kopplung und ein Notfallsystem umfasst, welches eine direkte Kopplung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern aufweist. Zudem umfasst das Steer-by-wire-System zwei redundante Systeme, und falls eines dieser Systeme versagt, übernimmt das andere. Zudem übernimmt das zweite System zunächst das „kritische" Lenkmanöver, wenn eine Lenkanpassung durch das Steer-by-wire-System während eines solchen Versagen stattfindet, und verringert anschließend allmählich die Lenksteuerung und die Kraft auf das Lenkrad (das noch immer nicht direkt mit den gelenkten Rädern gekoppelt ist) wird erhöht. Schließlich wird die direkte mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern eingerichtet.
Die WO 2004/065195 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren der Position eines Lenkrads und eines Einschlagwinkels der gelenkten Räder eines Fahrzeugs mit „Steer-by-wire". Falls die direkte Kopplung zwischen den gelenkten Rädern und dem Lenkrad eingerichtet wurde, während das Lenkrad nicht mit dem Einschlagwinkel der gelenkten Räder übereinstimmt (das heißt beispielsweise das Lenkrad ist gedreht, aber die gelenkten Räder zeigen aufgrund einer Lenksteuerung geradeaus), findet eine relative Verschiebung des Lenkrads zu den gelenkten Rädern bevorzugt dann statt, während das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit und großen Lenkwinkeln während des Parkens gefahren wird, so dass der Fahrer fühlt, dass Lenken nur stattfindet, während er das Lenkrad dreht und kein Unbehagen aufgrund der Befürchtung fühlt, dass die Lenkung nicht seinen Weisungen folgt.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der vorstehenden Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, die so aufgebaut ist, dass einem Fahrer kein unnatürliches Gefühl vermittelt wird, und bei der eine exzellente Lenkstabilität des Fahrzeugs beibehalten wird, wenn der Betriebsmodus vom Steer-by-wire Modus in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet wird.
Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die Folgendes aufweist: Einen Lenkgetriebemechanismus, der mechanisch ein Lenkteil mit einem lenkbaren Rad eines Fahrzeugs verbindet, wobei der Lenkgetriebemechanismus einen Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, mechanisch an das lenkbare Rad überträgt, um dadurch das lenkbare Rad in Übereinstimmung mit einer vorab bestimmten ersten Charakteristik in Bezug auf den Lenkvorgang einzuschlagen, der auf das Lenkteil wirkt; eine Kopplungs-/Ent kopplungsvorrichtung, die in dem Lenkgetriebemechanismus zwischengeschaltet ist, wobei die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung mechanisch das Lenkteil mit dem lenkbaren Rad verbindet, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einem verbundenen Zustand ist und die mechanische Verbindung unterbricht, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einem entkoppelten Zustand ist; eine Einschlagstellgliedvorrichtung, die in dem Lenkgetriebemechanismus angeordnet ist, um zwischen der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung und dem lenkbaren Rad angeordnet zu sein, wobei die Einschlagstellgliedvorrichtung das lenkbare Rad einschlägt, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einem entkoppelten Zustand ist; eine Einschlagsteuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der Einschlagstellgliedvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang, der auf das Lenkrad wirkt, um das lenkbare Rad in Übereinstimmung mit einer vorab bestimmten zweiten Charakteristik in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, einzuschlagen, wobei sich die zweite Charakteristik von der ersten Charakteristik unterscheidet; eine Versagenserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anomalie der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung der Lenkstellgliedvorrichtung; und eine Einrichtung zum Steuern des Übergangs der Einschlagcharakteristik, die betreibbar ist, wenn eine Anomalie der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung oder der Einschlagstellgliedvorrichtung durch die Versagenserfassungseinrichtung erfasst wird, um den Betrieb der Einschlagstellgliedvorrichtung so zu steuern, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik ändert.
Bevorzugt weist die Einschlagstellgliedvorrichtung erste und zweite Einschlagstellglieder auf, die dazu fähig sind, unabhängig voneinander zu arbeiten; die Versagenserfassungseinrichtung erfasst eine Anomalie der ersten und zweiten Einschlagstellglieder; und die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik wird so aufgebaut, dass die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik dann, wenn die Versagenserfassungseinrichtung eine Anomalie eines aus den ersten und zweiten Einschlagstellgliedern erfasst hat, den Betrieb des anderen Einschlagstellglieds so steuert, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik ändert.
Alternativ weist die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung erste und zweite Kopplungs-/Entkopplungseinheiten auf, die in Serie verbunden sind und jeweils selektiv in einen entkoppelten Zustand oder einen gekoppelten Zustand umgeschaltet werden; die Versagenserfassungseinrichtung erfasst eine Anomalie der ersten und zwei ten Kopplungs-/Entkopplungseinheiten; und die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik ist so aufgebaut, dass die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik dann, wenn die Versagenserfassungseinrichtung eine Anomalie erfasst, bei der eine der ersten und zweiten Kopplungs-/Entkopplungseinheiten in einem stets verbunden Zustand ist, den Betrieb der Einschlagstellgliedvorrichtung so steuert, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik ändert.
In diesem Fall ist die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik bevorzugt so aufgebaut, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich mit dem Lenkvorgang ändert, der auf das Lenkteil wirkt. Genauer gesagt wird die Änderungsrate der Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, mit der Anzahl von Malen erhöht, die das Lenkteil bis zu einem vorab bestimmten Betrag oder weiter betätigt wird oder mit der Zeit, über welche das Lenkteil bis zu einem vorab bestimmten Betrag oder weiter betätigt wird. Zudem erhöht sich die Änderungsrate der Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, in dem Ausmaß, mit dem das Lenkteil betätigt wird. Die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Einschlagcharakteristik kann so aufgebaut sein, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich mit Verstreichen der Zeit ändert. Zudem kann die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Einschlagcharakteristik so aufgebaut sein, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich mit der Anzahl von Malen ändert, die ein Zündschalter eingeschaltet wird. Noch genauer wird die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, jedes Mal geändert, wenn der Zündschalter gedreht wird, oder jedes Mal, wenn der Zündschalter eine vorab bestimmte Anzahl von Malen gedreht wurde. Die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik ist bevorzugt so aufgebaut, dass sie die Einschlagcharakteristik bei Erfüllung einer Bedingung ändert, dass das lenkbare Rad einen identischen Einschlagwinkel aufweist, bevor und nachdem die Einschlagcharakteristik geändert wurde. Zudem ist die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Einschlagcharakteristik bevorzugt so aufgebaut, dass sie die Einschlagcharakteristik bei Erfüllung einer Bedingung ändert, dass das Lenkteil nicht betätigt wird.
Mittels des vorstehend erörterten Aufbaus wird der Betrieb des Einschlagstellglieds so gesteuert, dass sich die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik ändert, wenn eine Anomalie der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung oder der Einschlagstellgliedvorrichtung erfasst wird. Genauer gesagt wird in der Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die zwei Einschlagstellglieder umfasst, dann, wenn eine Anomalie bei einem aus dem ersten und zweiten Einschlagstellgliedern auftritt, der Betrieb des anderen Stellglieds so gesteuert, dass die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, sich allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik ändert. Inzwischen wird der Betrieb der Einschlagstellgliedvorrichtung in der Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die zwei Kopplungs-/Entkopplungseinheiten aufweist, dann, wenn eine Anomalie der dauernden Verbindung bei entweder der ersten oder der zweiten Kopplungs-/Entkopplungseinheit auftritt, so gesteuert, dass sich die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik ändert.
In Übereinstimmung damit wird in der Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, das zwei Einschlagstellglieder aufweist, das Einschlagen des lenkbaren Rads durch das andere Einschlagstellglied selbst in dem Fall, in dem das Einschlagen des lenkbaren Rads durch das zweite Einschlagstellglied unmöglich wird, nachdem das Einschlagen des lenkbaren Rads durch ein erstes Einschlagstellglied unmöglich geworden ist, so dass die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einen verbundenen Zustand gebracht, oder in dem Fall, in dem die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung automatisch in einen verbundenen Zustand gebracht wird, nachdem die Steuerung des anderen Einschlagstellglieds durch die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Einschlagcharakteristik wie später beschrieben ausgeführt wird, die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik geändert und wird schließlich zur ersten Charakteristik, nachdem das Einschlagen des lenkbaren Rads durch ein Einschlagstellglied unmöglich wird. Zudem ändert sich in der Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die zwei Kopplungs-/Entkopplungseinheiten aufweist, selbst in dem Fall, in dem eine Anomalie der Dauerverbindung in der zweiten Kopplungs-/Entkopplungseinheit auftaucht, nachdem eine Anomalie der Dauerverbindung in einer der Kopplungs-/Entkopplungseinheiten aufgetaucht ist, so dass das Lenkteil mechanisch mit dem lenkbaren Rad verbunden ist, die Einschlagcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, allmählich von der zweiten Charakteristik in die erste Charakteristik, und wird schließlich zur ersten Charakteristik, nachdem die eine Kopplungs-/Entkopplungseinheit in einen stets verbundenen Zustand gekommen ist. Als ein Ergebnis wird sich der Fahrer nach der vorliegenden Erfindung selbst in dem Fall an eine sich ändernde Einschlagcharakteristik gewöhnen, in dem eine Anomalie in der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung auftritt oder die Einschlagstellgliedvorrichtung und das Lenkteil mechanisch über den Lenkgetriebemechanismus mit dem lenkbaren Rad verbunden ist. Als ein Ergebnis wird dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl der Änderung der Einschlagcharakteristik vermittelt, und eine exzellente Lenkstabilität des Fahrzeugs wird beibehalten. Zudem schafft die sich allmählich ändernde Einschlagcharakteristik in erwarteter Weise einen Effekt, es dem Fahrer zu ermöglichen, eine Anomalie des Einschlagstellglieds zu erkennen.
Nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die zwei Einschlagstellglieder umfasst, weiterhin eine Kopplungssteuereinrichtung auf, um die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einen verbundenen Zustand zu bringen, nachdem die Steuerung des anderen der ersten und zweiten Einschlagstellglieder durch die Einrichtung zur Steuerung des Übergangs der Einschlagcharakteristik ausgeübt wird. Mittels dieses Merkmals wird das Lenkteil automatisch und mechanisch über den Lenkgetriebemechanismus mit dem lenkbaren Rad verbunden, bevor eine Anomalie in dem anderen Einschlagstellglied auftaucht, welche einer zu starken Nutzung des anderen Einschlagstellglieds zuzuschreiben ist. Daher ist eine geeignete Versagenssicherheit des Fahrzeugs sicher gestellt.
Nach einem noch anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Hilfssteuereinrichtung vorgesehen, um dem Betrieb des anderen aus den ersten und zweiten Einschlagstellgliedern so zu steuern, dass das Einschlagen des lenkbaren Rads in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang, der auf das Lenkteil wirkt, unterstützt wird, nachdem die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung mittels der Kopplungssteuereinrichtung in einen gekoppelten Zustand gebracht ist. Aufgrund dieses Merkmals wird der Lenkvorgang, der durch einen Fahrer auf das Lenkteil ausgeübt wird, durch Betätigung des anderen Einschlagstellglieds unterstützt, nachdem das Lenkteil automatisch mechanisch mit dem lenkbaren Rad über den Lenkgetriebemechanismus verbunden ist. Daher kann der Fahrer das Lenkteil leicht bedienen.
Nach einem noch anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst die Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die zwei Kopplungs-/Entkopplungseinheiten aufweist, weiterhin eine Steuereinrichtung zur Reisebeschränkung, um die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs zu beschränken oder das Fahrzeug außer Stand zu setzen, weiter zu fahren, wenn die Versagenserfassungseinrichtung eine Anomalie er fasst, bei welcher eine der Kopplungs-/Entkopplungseinheiten in einem stets verbunden Zustand ist. Mittels dieses Merkmals wird der Start des Fahrzeugs beschränkt, bevor ein Fall auftritt, in dem eine Anomalie in der Lenkstellgliedvorrichtung auftritt und das Lenken des lenkbaren Rads unmöglich wird. Daher wird die Fahrstabilität des Fahrzeugs sichergestellt.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der offensichtlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sofort erkannt, wenn dieselben mit Bezug auf die nachstehende genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen besser verstanden werden, wenn selbige in Verbindung mit den beigefügten Figuren betrachtet wird, in denen:
1 ein schematisches Gesamtschaubild einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Ablaufplan ist, der ein erstes Systemsteuerprogramm zeigt, das durch eine erste Einschlag-ECU der 1 ausgeführt wird;
3 ein Ablaufplan ist, der ein zweites Systemsteuerprogramm zeigt, das durch eine zweite Einschlag-ECU der 1 ausgeführt wird;
4 ein Ablaufplan ist, der die Einzelheiten der Übergangssteuerroutine der 2 und 3 zeigt;
5 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads und dem Zieleinschlagwinkel zeigt;
6 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten zeigt;
7 ein Ablaufplan ist, der die Einzelheiten der Übergangssteuerroutine nach einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ein Schaubild ist, das sich auf die Modifikation bezieht und die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Zielhilfsdrehmoment zeigt;
9 ein schematisches Gesamtschaubild einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 ein Ablaufplan ist, der ein Inspektionsprogramm zeigt, das von einer Inspektions-ECU der 9 durchgeführt wird;
11 ein Ablaufplan ist, der ein Steuerprogramm für die Lenkreaktion zeigt, das von einer Lenkreaktions-ECU der 9 ausgeführt wird;
12 ein Ablaufplan ist, der ein Einschlagsteuerprogramm zeigt, das von einer Einschlag-ECU der 9 ausgeführt wird;
13 ein Ablaufplan ist, der die Einzelheiten der Übergangssteuerroutine der 12 zeigt;
14 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads und der Ziellenkreaktion zeigt;
15 ein Ablaufplan ist, der eine Übergangssteuerroutine nach einer Modifikation der ersten und zweiten Ausführungsformen zeigt; und
16 ein Ablaufplan ist, der eine Übergangssteuerroutine nach einer anderen Modifikation der ersten und zweiten Ausführungsformen zeigt.
ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
a. Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 1 ist ein schematisches Gesamtschaubild einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach der ersten Ausführungsform.
Die Lenkvorrichtung umfasst eine Lenkwelle 12, deren oberes Ende mit einem Lenkrad 11 zur gemeinsamen Drehung damit verbunden ist. Ein Zahnrad 13 ist mit dem unteren Ende der Welle 12 zur gemeinsamen Drehung damit verbunden. Das Zahnrad 13 greift in Zahnstangenzähne ein, die auf einer Zahnstange 14 gebildet werden, um dadurch einen Zahnrad-/Zahnstangenmechanismus zu bilden. Linke und rechte Vorderräder FW1 und FW2 sind lenkbar mit den entgegen gesetzten Enden der Zahnstange 14 verbunden. So werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Übereinstimmung mit einer axialen Verlagerung der Zahnstange 14, die sich aus einer Drehung der Lenkwelle 12 um ihre Achse ergibt, nach links oder rechts gelenkt. Die Lenkwelle 12, das Zahnrad 13, die Zahnstange 14 und andere relevante Komponenten bilden den Lenkgetriebemechanismus der vorliegenden Erfindung.
Eine elektromagnetische Kupplung 15, die als eine Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung dient, ist in die Lenkwelle 12 eingebaut. Wenn der elektromagnetischen Kupplung 15 keine Elektrizität zugeführt wird, ist die elektromagnetische Kupplung 15 in einem entkoppelten Zustand, so dass die Lenkwelle 12 in einen oberen Abschnitt und in einen unteren Abschnitt getrennt ist. Wenn der elektromagnetischen Kupplung Elektrizität zugeführt wird, geht die elektromagnetische Kupplung 15 in einen verbundenen Zustand, so dass der obere Abschnitt und der untere Abschnitt der Lenkwelle 12 mechanisch miteinander verbunden sind. Zudem wird ein Elektromotor 16 für eine Lenkreaktion an der Lenkwelle 12 so angebaut, dass er zwischen der elektromagnetischen Kupplung 15 und dem Lenkrad 11 angeordnet ist. Dieser elektromagnetische Motor 16 überträgt eine Lenkreaktion auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 11 ausgeübt wird, in einem Zustand, in dem die elektromagnetische Kupplung 15 in dem entkoppelten Zustand ist. Elektrische Motoren 21 und 22, die als Einschlagstellglieder dienen, sind an der Zahnstange 14 montiert. Drehungen der Elektromotoren 21 und 22 werden mit Hilfe von Schraubengetriebemechanismen 24 und 25 untersetzt bzw. in der Drehzahl reduziert und in lineare Bewegungen der Zahnstange 14 umgewandelt.
Als Nächstes wird eine elektrische Steuervorrichtung 30 zur Steuerung der Betriebe der elektromagnetischen Kupplung 15 und der Elektromotoren 16, 21, und 22 beschrieben. Die elektrische Steuervorrichtung 30 umfasst einen Lenkwinkelsensor 31, einen Einschlagwinkelsensor 32 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33. Der Lenkwinkelsensor 31 ist an dem oberen Abschnitt der Lenkwelle 12 so angeordnet, dass er zwischen dem Lenkrad 11 und dem Elektromotor 16 platziert ist und erfasst einen Drehwinkel des Lenkrads 11 um die Achse aus seiner Neutralposition und gibt ein Signal aus, welches den Lenkwinkel θ anzeigt. Der Einschlagwinkelsensor 32 ist an einem nicht gezeigten Gehäuse angebaut, welches die Zahnstange 14 umgibt und erfasst eine axiale Verschiebung der Zahnstange 14 gegenüber ihrer neutralen Position und gibt ein Signal aus, welches einen tatsächlichen Einschlagwinkel δ anzeigt. Sowohl der Lenkradlenkwinkel θ als auch der tatsächliche Einschlagwinkel δ werden in der neutralen Position Null, nehmen einen positiven Wert an, wenn der Winkel im Uhrzeigersinn oder nach rechts geht und nehmen einen negativen Wert an, wenn der Winkel ein Winkel im Gegenuhrzeigersinn oder ein Winkel nach links ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit V und gibt ein Signal aus, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigt.
Weiterhin umfasst die elektrische Steuervorrichtung 30 eine erste elektronische Steuereinheit 34 für die Einschlagsteuerung (nachstehend als die „erste Einschlag-ECU" bezeichnet), eine zweite elektronische Steuereinheit 35 für die Einschlagsteuerung (nachstehend als die „zweite Einschlag-ECU" bezeichnet) und eine elektronische Steuereinheit 36 für eine Lenkreaktionssteuerung (nachstehend als die „Lenkreaktions-ECU" bezeichnet). Der Lenkwinkelsensor 31, der Einschlagwinkelsensor 32 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 sind mit der ersten Einschlag-ECU 34 und der zweiten Einschlag-ECU 35 verbunden. Der Lenkwinkelsensor 31 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 sind mit der Lenkreaktions-ECU 36 verbunden. Jede der ECUs 34 bis 36 wird hauptsächlich durch einen Mikrocomputer gebildet, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. besteht.
Die erste Einschlag-ECU 34 steuert einen Betrieb des Elektromotors 21 über eine Antriebschaltung 37 und steuert eine Umschaltschaltung 41 durch die wiederholte Ausführung eines ersten Systemsteuerprogramms der 2 (das eine Übergangssteuerroutine der 4 umfasst) in vorab bestimmten kurzen Intervallen. Die zweite Einschlag-ECU 35 steuert den Betrieb des Elektromotors 22 über eine Antriebsschaltung 38 und steuert eine Umschaltschaltung 42 durch wiederholte Ausführung eines zweiten Systemsteuerprogramms der 3 (welches die Übergangssteuerroutine der 4 umfasst) in vorab bestimmten kurzen Intervallen. Die Lenkreaktions-ECU 36 steuert den Betrieb des Elektromotors 16 über eine Antriebsschaltung 39 durch wiederholte Ausführung eines nicht gezeigten Lenkreaktionssteuerprogramms. Die ECUs 34 bis 36 steuern jeweils die Antriebsschaltungen 37 bis 39 so, dass die Elektromotoren 21, 22 und 16 angetrieben und gesteuert werden. Die Umschaltschaltungen 41 und 42 sind in Serie zwischen einer nicht gezeigten Stromversorgungsschaltung und der elektromagnetischen Kupplung so verbunden, dass sie die Bereitstellung von Elektrizität von der Stromversorgungsschaltung an die elektromagnetische Kupplung 15 steuern.
Als Nächstes wird ein Betrieb der ersten Ausführungsform mit dem vorstehend erwähnten Aufbau beschrieben. Wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird, beginnen die ersten und zweiten Einschlag-ECUs 34 und 35 damit, jeweils wiederholt die ersten und zweiten Systemsteuerprogramme in vorab bestimmten kurzen Intervallen durchzuführen. Zudem beginnt die Lenkreaktion-ECU 36 damit, wiederholt das nicht ge zeigte Lenkreaktionssteuerprogramm in vorab bestimmten kurzen Intervallen auszuführen.
Die erste Einschlag-ECU 34 beginnt die Ausführung des ersten Systemsteuerprogramms vom Schritt S10 der 2 und geht zu Schritt S11 so weiter, dass sie bestimmt, ob der Wert eines ersten Versagensflags FAL1 „0" beträgt. Der Wert „0" des ersten Versagensflags FAL1 gibt wieder, dass das erste Einschlagsteuersystem, welches den Elektromotor 21 und die Antriebsschaltung 37 umfasst, die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 drehen kann, und der Wert „1" des ersten Versagen s-flags FAL1 gibt wieder, dass das erste Einschlagsteuersystem die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nicht drehen kann (das bedeutet, dass das erste Einschlagsteuersystem in einem Zustand des Versagens ist). Das erste Versagensflag FAL1 wird in einem nicht flüchtigen Speicherbereich gespeichert und gehalten, wenn die erste Einschlag-ECU 34 nicht arbeitet, wodurch der Wert des ersten Versagenflags FAL1 selbst dann beibehalten wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist.
Zunächst wird der Fall beschrieben, in dem der Wert des ersten Versagensflags FAL1 „0" ist. In diesem Fall fällt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S11 eine „JA"-Entscheidung und geht dann zum Schritt S12 weiter, um ein Versagen des ersten Einschlagsteuersystems zu erfassen. Genauer gesagt empfängt die erste Einschlag-ECU 34 von der Antriebsschaltung 37 Signale, welche Kabelbruch, Kurzschluss oder andere Anomalien des Elektromotors 21 anzeigen, um dadurch irgendeine Anomalie des ersten Einschlagsteuersystems zu erfassen, welches den Elektromotor 21 und die Antriebsschaltung 37 umfasst. Als Nächstes geht die erste Einschlag-ECU 34 zum Schritt S13 weiter, um zu bestimmen, ob ein Versagen durch die Verarbeitung des Schritts S12 erfasst wurde. Hier wird die Beschreibung unter der Annahme fortgeführt, dass kein Versagen durch den Ablauf der Schritte S12 und S13 erfasst wurde. In diesem Fall stellt die erste Einschlag-ECU 34 nach der Durchführung einer „NEIN"-Bestimmung im Schritt S13 das erste Versagensflag FAL1 im Schritt S14 auf „0" und führt dann die Verarbeitung des Schritts S15 und der nachfolgenden Schritte durch. Man bemerke, dass die Umschaltschaltung 41 in dem Zustand, in dem der Wert des ersten Versagensflags FAL1 „0" ist, d. h. in einem Zustand, in dem kein Versagen in dem ersten Einschlagsteuersystem aufgetreten ist, in einem ursprünglich eingestellten Zustand ist; d. h. in einem Aus-Zustand, so dass der elektromagnetischen Kupplung 15 keine Elektrizität bereitgestellt wird. Daher ist die elektromagnetische Kupplung 15 im getrennten Zustand, und der obere Abschnitt und der untere Abschnitt der Lenkwelle 12 sind voneinander getrennt.
Im Schritt S15 nimmt die erste Einschlag-ECU 34 den Lenkradwinkel θ, den tatsächlichen Einschlagwinkel δ und die Fahrzeuggeschwindigkeit V jeweils von dem Lenkwinkelsensor 31, dem Einschlagwinkelsensor 32 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 33 ebenso auf wie den Wert eines zweiten Versagensflags FAL2, dass von der zweiten Einschlag-ECU 35 wie später beschrieben ausgegeben wird. Als Nächstes bestimmt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S16, ob der aufgenommene Wert des zweiten Versagensflags FAL2 „0" ist. Der Wert „0" des zweiten Versagensflags FAL2 gibt wieder, dass das zweite Einschlagsteuersystem, welches den Elektromotor 22 und die Antriebsschaltung 38 umfasst, die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 einschlagen kann, und der Wert „1" des zweiten Versagensflags FAL2 gibt wieder, dass das zweite Einschlagsteuersystem die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nicht einschlagen kann (das bedeutet, dass das zweite Einschlagsteuersystem in einem Zustand des Versagens ist). Das zweite Versagensflag FAL2 wird ebenfalls in einem nicht flüchtigen Speicherbereich gespeichert und gehalten, wenn die zweite Einschlag-ECU 35 nicht arbeitet, wodurch der Wert des zweiten Versagensflags FAL2 selbst dann beibehalten wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist. Hier wird die Beschreibung unter der Annahme fortgeführt, dass kein Versagen im zweiten Einschlagsteuersystem aufgetreten ist und der Wert des zweiten Versagensflags FAL2 „0" ist.
In Übereinstimmung damit bestimmt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S16 „Ja" und führt die Verarbeitung des Schritts S17 und der darauf folgenden Schritte aus. Im Schritt S17 berechnet die erste Einschlag-ECU 34 einen Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire, der sich in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel θ ändert, mit Bezug auf eine erste Einschlagwinkeltabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire als einen Zieleinschlagwinkel δ*. Wie durch eine durchgezogene Linie in 5 gezeigt definiert die erste Einschlagwinkeltabelle den Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire, der sich nicht linear mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads erhöht. Die Änderungsrate des Zieleinschlagwinkels δa* für Steer-by-Wire bezüglich des Lenkradlenkwinkels θ wird in einem Bereich auf einen kleinen Wert festgelegt, in dem der Absolutwertbetrag |θ| des Lenkradlenkwinkels θ klein ist, und erhöht sich mit dem Absolutwertbetrag |θ| des Lenkradlenkwinkels θ. Man bemerke, dass an Stelle der Verwendung der ersten Einschlagwinkeltabelle eine zuvor vorbereitete Funktion, welche die Beziehung zwischen dem Lenkradlenkwinkel θ und dem Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire wiedergibt, so verwendet werden kann, dass der Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire berechnet wird.
Als Nächstes berechnet die erste Einschlag-ECU 34 in Schritt S18 einen Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-Wire, der sich in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf eine Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-Wire als den Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K. Wie durch eine durchgezogene Linie in 6 angezeigt, definiert die Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle den Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-Wire, der sich nicht linear verringert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V so erhöht, dass der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient Ka einen Wert größer als 1 in einem Bereich annimmt, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V klein ist, und einen Wert unter 1 in einem Bereich annimmt, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V groß ist. Man bemerke, dass eine vorab vorbereitete Funktion, welche die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-Wire wiedergibt, an Stelle der Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle so verwendet werden kann, dass der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient Ka für Steer-by-Wire berechnet wird.
Nach der Bestimmung des Zieleinschlagwinkels δ* und des Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K in Schritt S19 korrigiert die erste Einschlag-ECU 34 den Zieleinschlagwinkel δ* mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K durch die Durchführung einer Berechnung in Übereinstimmung mit der nachstehenden Gleichung Eq. 1, um dadurch einen endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* zu erhalten. δ* = K·δ* Eq. 1
In Schritt S20 steuert die erste Einschlag-ECU 34 die Drehung des Elektromotors 21 über die Antriebsschaltung 37 in Übereinstimmung mit dem Unterschied (δ* – δ) zwischen dem endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* und dem derzeitigen Einschlagwinkel δ so, dass der derzeitige Einschlagwinkel δ gleich dem endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* wird. Als ein Ergebnis wird der Elektromotor 21 angetrieben, um so zu drehen, dass er die Zahnstange 14 über den Schraubengetriebemechanismus 24 axial bewegt, um dadurch die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in den Zieleinschlagwinkel δ* zu bewegen.
Mit der vorstehend erörterten Einschlagsteuerung werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 wie durch die durchgezogene Linie der 5 gezeigt mit Bezug auf eine Änderung im Lenkradlenkwinkel θ in dem Bereich, in dem der Lenkwin kel θ klein ist, in einem geringen Ausmaß eingeschlagen, und werden mit Bezug auf die Änderung in dem Lenkradlenkwinkel θ in dem Bereich in einem großen Ausmaß eingeschlagen, in dem der Lenkwinkel θ groß ist. Als ein Ergebnis kann der Fahrer die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in einen großen Einschlagwinkel einschlagen, ohne die Position seiner Hände auf dem Lenkrad zu ändern. Zudem werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 wie durch die durchgezogene Linie der 6 gezeigt im Vergleich zu dem Lenkradlenkwinkel θ in einem großen Ausmaß eingeschlagen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V klein ist, und werden in Bezug zu dem Lenkradlenkwinkel θ in einem geringen Ausmaß eingeschlagen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V steigt. Nach der Verarbeitung des Schritts S20 gibt die erste Einschlag-ECU 34 den Wert des ersten Versagensflags FAL1 an die zweite Einschlag-ECU 35 aus. Danach beendet die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S26 das erste Systemsteuerprogramm.
Währenddessen führt die zweite Einschlag-ECU 35 parallel zur Durchführung des ersten Systemsteuerprogramms ein zweites Systemsteuerprogramm in vorab bestimmten kurzen Intervallen aus, das in 3 gezeigt ist. Dieses zweite Systemsteuerprogramm ist in derselben Weise wie das erste Systemsteuerprogramm aufgebaut, und die Schritt S31 bis S41 entsprechen jeweils den vorstehend erläuterten Schritten S11 bis S21. Zudem werden die vorab bestimmte erste Einschlagwinkeltabelle (siehe die durchgezogene Linie der 5) und die Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle (siehe die durchgezogene Linie der 6) ebenfalls in der zweiten Einschlag-ECU 35 gespeichert.
Bei der Verarbeitung der Schritte S31 bis S41 empfängt die zweite Einschlag-ECU 35 von der Antriebsschaltung 38 Signale, welche Kabelbruch, Kurzschluss oder irgendwelche andere Anomalien des Elektromotors 22 anzeigen, um dadurch eine Anomalie des zweiten Einschlagsteuersystems zu bestimmen, welches den Elektromotor 22 und die Antriebsschaltung 38 umfasst. Anschließend legt die zweite Einschlag-ECU 35 durch die Abarbeitung der Schritte S33 und S34 das zweite Versagensflag FAL2 auf „0" fest. Zudem schlägt die zweite Einschlag-ECU 35 die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Zusammenarbeit mit der Antrieb s-schaltung 38 durch die Verarbeitung der Schritte S35 bis S40 unter Erfüllung der Bedingungen, dass kein Versagen in den ersten Einschlagsteuersystem aufgetreten ist, und der Wert des ersten Versagensflags FAL1 „0" ist, in den Zieleinschlagwinkel δ* ein. Man bemerke, dass die Umschaltschaltung 42 noch in dem ursprünglich festgelegten Zustand. ist, wenn der Wert des zweiten Versagensflags FAL2 „0" ist; das bedeutet, wie in dem Fall der Umschaltschaltung 41 im Aus-Zustand. Daher werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 sowohl durch die ersten als auch die zweiten Einschlagsteuersysteme eingeschlagen. Im Schritt S41 gibt die zweite Einschlag-ECU 35 den Wert des zweiten Versagensflags FAL2 an die erste Einschlag-ECU 34 aus.
Zudem steuert die Lenkreaktions-ECU 36 in dem vorstehend beschriebenen Fall, in dem die elektromagnetische Kupplung 15 in dem entkoppelten Zustand ist, den Betrieb des Elektromotors 16 für die Lenkreaktion über die Antriebsschaltung 39 durch die Ausführung eines nicht gezeigten Programms in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Daher wird in diesem Zustand die Antriebskraft, die von dem Elektromotor 16 erzeugt wird, als Lenkreaktion auf die Drehbetätigung ausgeübt, welche auf das Lenkrad 11 wirkt. Als ein Ergebnis kann der Fahrer eine geeignete Lenkreaktion fühlen, wenn er das Lenkrad 11 dreht.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben, in dem ein Versagen in einem der ersten und zweiten Einschlagsteuersysteme aufgetreten ist; beispielsweise in dem zweiten Einschlagsteuersystem. In diesem Fall fällt die zweite Einschlag-ECU 35 im Schritt S33 der 3 eine „Ja"-Entscheidung und geht dann zu Schritt S42 weiter, um den Wert des zweiten Versagensflags FAL2 auf „1" festzulegen. Anschließend stoppt die zweite Einschlag-ECU 35 im Schritt S43 die Steuerung des Betriebs des Elektromotors 22, um dadurch den Elektromotor 22 zu stoppen. Danach schaltet die zweite Einschlag-ECU 35 im Schritt S44 die Umschaltschaltung 42 in einen Ein-Zustand. Nach der Verarbeitung des Schritts S44 gibt die zweite Einschlag-ECU 35 im Schritt S41 den Wert des zweiten Versagensflags FAL2 an die erste Einschlag-ECU 34 aus, der auf „1" festgelegt wurde. Im Schritt S46 beendet die zweite Einschlag-ECU 35 die derzeitige Durchführung des zweiten Systemsteuerprogramms.
Wenn das zweite Systemssteuerprogramm zu einer späteren Zeit erneut durchgeführt wird, führt die zweite Einschlag-ECU 35 im Schritt S31 eine „Nein"-Bestimmung durch, das bedeutet, sie bestimmt, dass der Wert des zweiten Versagensflags FAL2 nicht „0" ist, führt die Verarbeitung der vorab beschriebenen Schritte S43, S44 und S41 durch und beendet die Ausführung des zweiten Systemsteuerprogramms im Schritt S46. In dem Fall, in dem die zweite Einschlag-ECU 35 das zweite Systemsteuerprogramm als Antwort auf das erneute Einschalten des Zündschalters nach dem Stoppen des Fahrzeugs ausführt, wurde das zweite Versagensflags FAL2 auf „1" festgelegt. Daher wird die Verarbeitung der Schritte S43, S44 und S41 in einem solchen Fall ebenfalls durchgeführt. Danach werden nach diesem Zeitpunkt die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nur durch das erste Einschlagsteuersystem eingeschlagen, und die Umschaltschaltung 42 wird in dem Ein-Zustand gehalten.
Zudem nimmt die erste Einschlag-ECU 34 nach dem ersten Steuerprogramm der 2 den Wert des zweiten Versagensflags FAL2, der auf „1" gesetzt wurde, durch die Verarbeitung des Schritts S15 auf. Anschließend führt die erste Einschlag-ECU 34 eine „Nein"-Bestimmung im Schritt S16 durch und beginnt damit, die Übergangssteuerroutine des Schritts S25 durchzuführen.
Wie in 4 genau gezeigt, wird die Übergangssteuerroutine ab dem Schritt S50 gestartet. Im Schritt S51 bestimmt die erste Einschlag-ECU 34, ob das Lenkrad 11 über einen vorab bestimmten Lenkwinkel oder weiter gedreht wurde; das bedeutet, ob der Absolutwert |θ| des Lenkradlenkwinkels θ sich von einem Wert, der kleiner als ein vorab bestimmter Wert ist, auf einen Wert geändert hat, der gleich oder größer als der vorab bestimmte Wert ist. Noch genauer bestimmt die erste Einschlag-ECU 34, ob der Absolutwert |θ| des Lenkradlenkwinkels θ zur Zeit der früheren Ausführung der Übergangssteuerroutine kleiner als der vorab bestimmte Wert ist, und der Absolutwert 101 des Lenkradlenkwinkels θ zur Zeit der derzeitigen Ausführung der Übergangssteuerroutine gleich oder größer als der vorab bestimmte Wert ist. Bei Erfüllung dieser Bedingung führt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S51 eine „Ja"-Bestimmung durch und geht nach der Durchführung der Verarbeitung der Schritte S52 bis S56 zum Schritt S57 und den darauffolgenden Schritten weiter. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Bedingung nicht erfüllt ist, führt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S51 eine „Nein"-Bestimmung durch und geht direkt zum Schritt S57 und den darauffolgenden Schritten weiter.
Nach dem Heraufsetzen einer Variable m um 1 im Schritt S52 geht die erste Einschlag-ECU 34 zum Schritt S53, um zu bestimmen, ob die Variable m gleich oder größer als ein vorab bestimmter Wert M ist. Die Variable m wird verwendet, um die Lenkbetätigungen zu zählen, bei denen das Lenkrad 11 über einen vorab bestimmten Lenkwinkel oder weiter ausgelenkt ist, und sie wird ursprünglich auf Null festgelegt. Der vorab bestimmte Wert M definiert die Geschwindigkeit der Aktualisierung der später beschriebenen Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkradlenkwinkel θ und wird auf eine vorab festgelegte positive Ganzzahl eingestellt. Wenn die Variable m kleiner als der vorab bestimmte Wert M ist, führt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S53 eine „Nein"-Bestimmung durch und geht zum Schritt S57 weiter. Wenn die Variable m gleich oder größer als der vorab bestimmte Wert M ist, führt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S53 eine „Ja"-Bestimmung durch und geht zu Schritt S54 weiter, um die Variable m auf Null (Ursprungswert) festzulegen. Anschließend bestimmt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S55, ob eine Variable n gleich oder größer als ein vorab bestimmter Wert N ist. Die Variable n wird verwendet, um die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkradlenkwinkel θ zu ändern, und sie wird ursprünglich auf 1 festgelegt. Der vorab bestimmte Wert N definiert das Ausmaß der Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkradlenkwinkel θ, und er wird auf eine vorab bestimmte positive Ganzzahl festgelegt.
Wenn die Variable n gleich oder größer als der vorab bestimmte Wert N ist, fällt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S55 eine „Ja"-Entscheidung und geht zum Schritt S57 weiter. Wenn die Variable n kleiner als der vorab bestimmte Wert N ist, fällt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S55 eine „Nein"-Entscheidung, geht zum Schritt S56 weiter, um die Variable n um 1 anzuheben, und geht dann zu Schritt S57 weiter. Aufgrund der Verarbeitung dieser Schritte S51 bis S56 wird die Variable n jedes Mal um 1 erhöht, wenn die Anzahl von Malen, die das Lenkrad 11 über den vorab bestimmten Lenkwinkel gedreht wurde, M erreicht, bis die Variable n den vorab bestimmten Wert N erreicht. Man bemerke, dass die Variable n jedes Mal um 1 erhöht wird, wenn das Lenkrad 11 über den vorab bestimmten Lenkwinkel oder weiter gedreht wurde, sofern der vorab bestimmte Wert M auf 1 festgelegt ist.
Im Schritt S57 berechnet die erste Einschlag-ECU 34 ähnlich der Verarbeitung des vorab beschriebenen Schritt S17 einen Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire, der sich in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads ändert, in Bezug auf die erste Einschlagwinkeltabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-Wire als einen ersten Zieleinschlagwinkel δ1*. Weiterhin berechnet die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S57 einen Zieleinschlagwinkel δb* für das Lenken durch mechanische Verbindung, der sich in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel θ ändert, mit Bezug auf eine zweite Einschlagwinkeltabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Zieleinschlagwinkel δb* für das Lenken durch mechanische Verbindung als einen zweiten Zieleinschlagwinkel δ2*. Wie durch eine gestrichelte Linie in 5 gezeigt definiert die zweite Einschlagwinkeltabelle den Zieleinschlagwinkel δb* für das Lenken durch mechanische Verbindung, der sich linear mit dem Lenkradlenkwinkel θ erhöht. Man bemerke, dass anstelle der Verwendung der zweiten Einschlagwinkeltabelle eine vorab vorbereitete Funktion verwendet werden kann, welche die Beziehung zwischen dem Lenkradlenkwinkel θ und dem Zieleinschlagwinkel δb* für das Lenken durch mechanische Verbindung wiedergibt, um den Zieleinschlagwinkel δb* für das Lenken durch mechanische Verbindung zu berechnen.
Als Nächstes berechnet die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S58 ähnlich der Verarbeitung des vorab beschriebenen Schritts S18 einen Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-Wire, der sich in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf eine Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-Wire als einen ersten Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K1. Weiterhin speichert die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S58 eine Konstante Kb als einen zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K2. Wie durch eine gestrichelte Linie in 6 angezeigt, wird die Konstante Kb auf 1,0 festgelegt.
Nach der Bestimmung der ersten und zweiten Zieleinschlagwinkel δ1* und δ2* ebenso wie der ersten und zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K1 und K2 berechnet die erste Einschlag-ECU 34 in Schritt S59 einen endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* durch Durchführung einer Berechnung in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Gleichung Eq. 2. δ* = {K1 + n·(K2 – K1)/N}·{δ1* + n·(δ2* – δ1*)/N} Eq. 2
Aufgrund der Durchführung der Berechnung in Übereinstimmung mit Eq. 2 wird der Zieleinschlagwinkel δ* so berechnet, dass der Zieleinschlagwinkel δ* sich allmählich von dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* in den zweiten Zieleinschlagwinkel δ2* ändert, wenn sich die Variable n von 1 auf den vorab bestimmten Wert N ändert.
Im Schritt S60 steuert die erste Einschlag-ECU 34 ähnlich der Verarbeitung des vorab beschriebenen Schritts S20 die Drehung des Elektromotors 21 über die Antriebsschaltung 37 in Übereinstimmung mit dem Unterschied (δ* – δ) zwischen dem Zieleinschlagwinkel δ* und dem tatsächlichen Einschlagwinkel δ so, dass der tatsächliche Einschlagwinkel δ gleich dem Zieleinschlagwinkel δ* wird. Als Ergebnis werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in den Zieleinschlagwinkel δ* eingeschlagen. In diesem Fall erhöht sich die Variable n wie vorstehend beschrieben mit der Anzahl von Malen, die das Lenkrad 11 weiter als der vorab bestimmte Lenkwinkel gedreht wurde, von 1 auf den vorab bestimmten Wert N, und der Zieleinschlagwinkel δ* ändert sich allmählich von dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* in den zweiten Zieleinschlagwinkel δ2*, wenn sich die Variable n von 1 auf den vorab bestimmten Wert N ändert. Daher werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 mittels des ersten Steuersystems von dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* für Steer-by-Wire in den zwei ten Zieleinschlagwinkel δ2* für Lenken durch mechanische Verbindung geändert, wenn ein Versagen des zweiten Einschlagsteuersystem auftritt.
Wenn die Belastung des ersten Einschlagsteuersystems sich als Ergebnis einer solchen Einschlagsteuerung erhöht und ein Versagen im ersten Einschlagsteuersystem auftaucht, fällt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S13 eine „Ja"-Entscheidung und geht zum Schritt S22 weiter, um das erste Versagensflags FAL1 auf „1" zu setzen, und dann zum Schritt S23, um die Steuerung des Betriebs des Elektromotors 21 zu beenden, um dadurch den Elektromotor 21 zu stoppen. Danach schaltet die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S24 die Umschaltschaltung 41 in einen Ein-Zustand. Nach der Verarbeitung des Schritts S24 gibt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S21 den Wert des ersten Versagensflags FAL1, der auf „1" festgelegt wurde, an die zweite Einschlag-ECU 35 aus. Anschließend beendet die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S26 die derzeitige Ausführung des ersten Systemsteuerprogramms.
Wenn das erste Systemsteuerprogramm später erneut durchgeführt wird, fällt die erste Einschlag-ECU 34 im Schritt S11 eine „Nein"-Entscheidung; das bedeutet, sie bestimmt, dass der Wert des ersten Versagensflags FAL1 nicht „0" ist, und führt die Verarbeitung der vorab beschriebenen Schritte S23, S24 und S21 aus und beendet die Ausführung des ersten Systemsteuerprogramms im Schritt S26. In dem Fall, in dem die erste Einschlag-ECU 34 das erste Systemsteuerprogramm als Antwort auf das erneute Einschalten des Zündschalters nach dem Stoppen des Fahrzeugs ausführt, ist das erste Versagensflags FAL1 „1". Daher wird die Verarbeitung der Schritte S23, S24 und S21 in einem solchen Fall ebenfalls durchgeführt. Daher werden nach diesem Zeitpunkt die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nicht mittels der ersten und zweiten Einschlagsteuersysteme eingeschlagen, und die Umschaltschaltung 41 wird in dem Ein-Zustand belassen.
Weil die beiden Umschaltschaltungen 41 und 42 in den Ein-Zustand gebracht wurden, wird der elektromagnetischen Kupplung 15 Elektrizität zugeführt, so dass die elektromagnetische Kupplung in einen verbundenen Zustand gebracht ist. Daher sind der obere Abschnitt und der untere Abschnitt der Lenkwelle 12 mechanisch miteinander verbunden, wodurch ein Drehvorgang, der auf das Lenkrad 11 wirkt, mechanisch über die Lenkwelle 12 an das Zahnrad 13 und die Zahnstange 14 übertragen wird. Als ein Ergebnis werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 als Antwort auf den Drehvorgang, der auf das Lenkrad 11 wirkt, mechanisch gelenkt, und der Einschlagwinkel δ der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 ändert sich linear mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads.
Die Änderungscharakteristik des Einschlagwinkels δ der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads; das bedeutet die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 11 wirkt, ist dieselbe wie jene, die durch die gestrichelte Linie in 5 angezeigt ist. Folglich ändert sich die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 11 wirkt, selbst dann nicht, wenn die elektromagnetische Kupplung 15 als Antwort auf ein Versagen der ersten und zweiten Einschlagsteuersysteme von einem entkoppelten Zustand in einen gekoppelten Zustand umgeschaltet wird, wodurch der Modus des Lenkens der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 aus dem Steer-by-wire-Modus in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet wird, so dass dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl vermittelt wird. Zudem gewöhnt sich der Fahrer an die sich ändernde Einschlagcharakteristik, weil die Einschlagcharakteristik sich allmählich von jener des Steer-by-wire-Modus zu jener des Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung ändert, nachdem ein Versagen im zweiten Einschlagsteuersystem auftaucht. Als ein Ergebnis wird dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl von der Änderung der Einschlagcharakteristik vermittelt, und eine ausgezeichnete Lenkstabilität des Fahrzeugs wird beibehalten. Zudem schafft die sich allmählich ändernde Einschlagcharakteristik erwartungsgemäß einen Effekt, der es dem Fahrer ermöglicht, eine Anomalie des Einschlagstellglieds zu erkennen.
Zudem beendet die Lenkreaktions-ECU 36 an diesem Zeitpunkt das Steuern des Betriebs des Elektromotors 16 für eine Lenkreaktion, um dadurch die Beeinträchtigung der Reaktion mittels des Elektromotors 16 zu stoppen. Man bemerke, dass der Betrieb des Elektromotors 16 durch die Ausführung eines nicht gezeigten Programms so gesteuert werden kann, dass der Elektromotor 16 das Drehen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 unterstützt, das durch den Einschlagvorgang bewirkt wird, welcher auf das Lenkrad 11 ausgeübt wird, anstatt zu veranlassen, dass der Elektromotor 16 die Durchführung der Reaktion stoppt.
Währenddessen fällt die erste Einschlag-ECU 34 in dem Fall, in dem ein Versagen in dem ersten Einschlagsteuersystem aufgetreten ist, im Schritt S13 der 2 eine „Ja"-Entscheidung. Dann legt die erste Einschlag-ECU 34 durch die Verarbeitung der Schritte S22 und S21 das erste Versagensflag FAL1 auf „1" fest und gibt es an die zweite Einschlag-ECU 35 aus. Weiterhin beendet die erste Einschlag-ECU 34 durch die Verarbeitung des Schritts S23 das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 mittels des Elektromotors 21. Darüber hinaus bringt die erste Ein schlag-ECU 34 durch die Verarbeitung des Schritts S24 die Umschaltschaltung 41 für die elektromagnetische Kupplung 15 in einen Ein-Zustand.
Durch die Verarbeitung der Schritte S35 und S36 beginnt die zweite Einschlag-ECU 35 mit der Durchführung der Übergangssteuerroutine des Schritts S45. Diese Übergangssteuerroutine, welche die zweite Einschlag-ECU 35 ausführt, ist zu der Übergangssteuerroutine der 4, welche die erste Einschlag-ECU 34 ausführt, mit der Ausnahme identisch, dass die letztere Übergangssteuerroutine den Betrieb des Elektromotors 22 steuert. Daher werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 mittels der zweiten Einschlag-ECU 35 in den Zieleinschlagwinkel eingeschlagen, wobei sich der Zieleinschlagwinkel allmählich von dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* für Steer-by-Wire in den zweiten Zieleinschlagwinkel δ2* für das Lenken durch mechanische Verbindung ändert.
Wenn die Belastung des zweiten Einschlagsteuersystem sich als ein Ergebnis dieser Einschlagsteuerung der zweiten Einschlag-ECU 35 erhöht und ein Versagen des zweiten Einschlagsteuersystems auftritt, führt die zweite Einschlag-ECU 35 im Schritt S33 eine „Ja"-Bestimmung durch und beendet den Betrieb des Elektromotors 22 durch die Verarbeitung des Schritts S43. Zudem schaltet die zweite Einschlag-ECU 35 die Umschaltschaltung 42 durch die Verarbeitung des Schritts S44 in einen Ein-Zustand. Folglich wird die elektromagnetische Kupplung 15 auch in diesem Fall auf Grund von Versagen der ersten und zweiten Einschlagsteuersysteme aus einem entkoppelten Zustand in einen gekoppelten Zustand umgeschaltet, wodurch der Modus des Lenkens der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 vom Steer-by-wire-Modus in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet wird. Aufgrund des vorstehend beschriebenen Vorgangs wird in dem Fall, in dem ein Versagen im ersten Einschlagsteuersystem früher als in dem zweiten Einschlagsystem auftaucht, ebenfalls ein Effekt ähnlich jenem in dem vorstehend beschriebenen Fall erwartet, in dem ein Versagen in dem zweiten Einschlagsteuersystem früher als in dem ersten Einschlagsteuersystem auftritt.
a1. Modifikation der ersten Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Modifikation der ersten Ausführungsform beschrieben, welche eine Übergangssteuerroutine verwendet, die sich teilweise von der vorstehend beschriebenen Übergangssteuerroutine unterscheidet. Die Übergangssteuerroutine nach der vorliegenden Modifikation ist in 7 gezeigt und unterscheidet sich von der Übergangssteuerroutine der 4 darin, dass die Verarbeitung der Schritte S71 bis S75 hinzufügt wird. Wenn die Ausführung der Übergangssteuerroutine nach der vorliegenden Modifikation gestartet wird, geht die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) zum Schritt S71 weiter, um zu bestimmen, ob der Wert eines Hilfsflags AST „0" ist. Das Hilfsflag AST gibt einen nicht unterstützenden Zustand wieder, wenn sein Wert „0" ist, und gibt einen unterstützenden Zustand wieder, wenn sein Wert „1" ist. Das Hilfsflag AST wird ursprünglich auf „0" festgelegt. Dieses Hilfsflag AST wird ebenfalls in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert, wenn die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) nicht arbeitet, wodurch der Wert des Hilfsflags AST selbst dann beibehalten wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist. Der unterstützende Zustand bedeutet, dass dann, wenn ein Versagen entweder in dem ersten oder zweiten Einschlagsteuersystem aufgetreten ist, der Elektromotor 21 oder 22 des anderen Systems, in dem kein Versagen aufgetreten ist, verwendet wird, um das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 zu unterstützen, das durch den Drehvorgang bewirkt wird, der auf das Lenkrad 11 wirkt.
Wenn das Hilfsflag AST „0" ist, wird die Verarbeitung des Schritts S51 und der darauf folgenden Schritte durchgeführt. Die vorliegende Modifikation ist darin gleich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, dass die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) die Verarbeitung der Schritte S51 bis S61 so durchführt, dass die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 11 wirkt, sich allmählich von jener des Steer-by-wire-Modus in jene des Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung ändert, wenn ein Versagen im zweiten Einschlagsteuersystem (oder dem ersten Einschlagsteuersystem) auftritt. In diesem Fall fällt die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) im Schritt S55 eine „Ja"-Entscheidung und führt dann die Verarbeitung der Schritte S72 und S73 durch, wenn die Variable n gleich dem vorab bestimmten Wert N wird.
Im Schritt S72 schaltet die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) die Umschaltschaltung 41 (oder die Umschaltschaltung 42) für die elektromagnetische Kupplung 15 in einen Ein-Zustand. In diesem Fall wird die Umschaltschaltung 42 (oder die Umschaltschaltung 41), die mit dem anderen Einschlagsteuersystem verknüpft ist, bereits in einen Ein-Zustand festgelegt, bevor die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) die Ausführung der Übergangssteuerroutine startet. Folglich wird in dieser Modifizierung Elektrizität an die elektromagnetische Kupplung 15 bereitgestellt, wodurch der obere Abschnitt und der untere Abschnitt der Lenkwelle 12 mechanisch miteinander verbunden sind, nachdem die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 aus jener des Steer-by- wire-Modus in jene des Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet wird. Als ein Ergebnis wird in dieser Modifizierung der Lenkmodus in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung geändert, bevor ein Versagen in sowohl dem ersten als auch in dem zweiten Einschlagsteuersystemen auftritt.
Nach der Verarbeitung des Schritts S72 wird das Hilfsflag AST im Schritt S73 auf „1" festgelegt. Während der nächsten und der darauf folgenden Ausführungen der Übergangssteuerroutine fällt die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) im Schritt S71 eine „Nein"-Entscheidung und führt die Verarbeitung der Schritte S74 und S75 durch. Im Schritt S74 berechnet die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) ein Zielhilfsdrehmoment AT*, das sich in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf eine Hilfsbefehlswertstabelle, die in dem ROM gespeichert ist. Wie in 8 gezeigt definiert diese Hilfsbefehlswerttabelle für jede aus eine Vielzahl von repräsentativen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein Zielhilfsdrehmoment AT*, das sich mit dem Lenkradlenkwinkel θ nichtlinear erhöht. Man bemerke, dass an Stelle der Verwendung der Hilfsdrehmomenttabelle eine vorab vorbereitete Funktion, welche das Zielhilfsdrehmoment AT* wiedergibt, das sich in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel θ des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, so verwendet werden kann, dass das Zielhilfsdrehmoment AT* berechnet wird.
Anschließend steuert die erste Einschlag-ECU 34 (oder die zweite Einschlag-ECU 35) im Schritt S75 den Elektromotor 21 (oder den Elektromotor 22) für die Antriebsschaltung 37 (oder die Antriebsschaltung 38) so, dass der Elektromotor 21 (oder der Elektromotor 22) so betrieben wird, dass das berechnete Zielhilfsdrehmoment AT* erzeugt wird. Daher wird der Vorgang des Drehen des Lenkrads 11 mittels des Elektromotors 21 (oder des Elektromotors 22) unterstützt. Man bemerke, dass auch in diesem Fall der Betrieb des Elektromotors 16 für die Lenkreaktion gestoppt wird, nachdem die elektromagnetische Kupplung in einen verbundenen Zustand umgeschaltet wird, oder der Betrieb des Elektromotors 16 so gesteuert wird, dass der Elektromotor 16 eine Lenkhilfskraft erzeugt.
Wie vorstehend erläutert wird in der Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Modifikation die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 11 wirkt, mittels des anderen Einschlagsteuersystems allmählich aus jener des Steer-by-wire-Modus in jene des Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung geändert, wenn ein Versagen in einem Einschlagsteuersystem auftritt, und dann wird der Lenk modus der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet. Dann wird das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2, das durch den Lenkvorgang ausgeführt wird, der in dem umgeschalteten Modus auf das Lenkrad wirkt, durch das andere Einschlagsteuersystem unterstützt. Mittels dieses Vorgangs wird der Lenkmodus in den Modus des Lenkens durch mechanische Verbindung umgeschaltet, bevor ein Versagen in dem anderen Einschlagsteuersystem als ein Ergebnis einer zu heftigen Nutzung des Elektromotors 21 (oder des Elektromotors 22) auftritt, der zu dem anderen Einschlagsteuersystem gehört, wodurch eine geeignete Fehlersicherheit des Fahrzeugs sichergestellt ist. Zudem kann der Fahrer das Lenkrad 11 leicht lenken, weil der Lenkvorgang des Fahrers, der auf das Lenkrad 11 wirkt, durch das andere Einschlagsteuersystem unterstützt wird.
b. Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 9 ist ein schematisches Gesamtschaubild einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach der zweiten Ausführungsform.
Diese Lenkvorrichtung verwendet ein Steer-by-wire-System, in dem eine Lenkbetriebsvorrichtung 110, die durch einen Fahrer betrieben wird, mechanisch von einer Einschlagvorrichtung 120 getrennt ist, welche die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 (lenkbaren Räder) in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang des Fahrers einschlägt. Die Lenkbetriebsvorrichtung 110 umfasst ein Lenkrad 111, das als ein Lenkteil dient, das von dem Fahrer gedreht wird. Das Lenkrad 111 wird am oberen Ende einer Lenkeingangswelle 112 befestigt. Ein Elektromotor für die Lenkreaktion (ein elektrisches Stellglied) 113 ist an einem unteren Abschnitt der Lenkeingangswelle 112 montiert. Der Elektromotor 113 für die Lenkreaktion dreht die Lenkeingangswelle 112 über einen Drehzahlverringerungsmechanismus 114 um ihre Achse.
Die Einschlagvorrichtung 120 weist eine Zahnstange 121 auf, die so angeordnet ist, dass sie sich in die Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Linke und rechte Vorderräder FW1 und FW2 sind lenkbar mit dem entgegen gesetzten Enden der Zahnstange 121 über nicht gezeigte Spurstangen und Lenkarme verbunden. Die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 werden in Übereinstimmung mit der Axialverschiebung der Zahnstange 121 nach links und rechts verschoben. Ein Elektromotor zum Einschlagen (elektrisches Stellglied) 121 wird an einem nicht gezeigten Gehäuse montiert und umgibt die Zahnstange 121. Die Drehung des Einschlagelektromotors 122 wird mittels eines Schraubgewindemechanismus 123 untersetzt und in eine Linearbewegung der Zahnstange 121 umgewandelt. Die Einschlagvorrichtung 120 umfasst auch eine Lenkausgangswelle 124, die sich um ihre Achse drehen kann. Ein Zahnrad 125 ist an dem unteren Ende der Lenkausgangswelle 124 angebracht und greift in Zahnstangenzähne 121a ein, die auf der Zahnstange 121 gebildet sind, so dass sich die Zahnstange 121 als ein Ergebnis der Drehung der Lenkausgangswelle 124 um deren Achse axial verschiebt. Man bemerke, dass die Lenkeingangswelle 112, die Lenkausgangswelle 124, das Zahnrad 125, die Zahnstange 121 und andere relevante Komponenten den Lenkgetriebemechanismus der vorliegenden Erfindung bilden.
Ein Kabel 131, das als Zwischenteil dient, ist zwischen der Lenkeingangswelle 112 und der Lenkausgangswelle 124 angeordnet. Das Kabel 131 überträgt die Drehung der Lenkeingangswelle 112 um ihre Achse an die Lenkausgangswelle 124. Eine erste elektromagnetische Kupplung 132 ist zwischen einem Befestigungsteil 131 am oberen Ende des Kabels 131 und dem unteren Ende der Lenkeingangswelle 112 angeordnet. Wenn der ersten elektromagnetischen Kupplung 132 keine Elektrizität bereitgestellt wird, ist die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einem entkoppelten Zustand, so dass das Kabel 131 und die Lenkeingangswelle 112 voneinander getrennt sind, wodurch eine Kraftübertragung zwischen ihnen verhindert wird. Wenn der ersten elektromagnetischen Kupplung 132 Elektrizität bereitgestellt wird, ist die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einem verbundenen Zustand, so dass das Kabel 131 und die Lenkeingangswelle 112 miteinander verbunden sind, wodurch eine Kraftübertragung dazwischen zugelassen wird. Eine zweite elektromagnetische Kupplung 133 ist zwischen einem Befestigungsteil 131b am unteren Ende des Kabels 131 und dem oberen Ende der Lenkausgangswelle 124 angeordnet. Wenn der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 keine Elektrizität zugeführt wird, ist die zweite elektromagnetische Kupplung 133 in einem entkoppelten Zustand, so dass das Kabel 131 und die Lenkausgangswelle 124 voneinander getrennt sind, wodurch eine Kraftübertragung dazwischen verhindert wird. Wenn der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 Elektrizität zugeführt wird, ist die zweite elektromagnetische Kupplung 133 in einem verbundenen Zustand, so dass das Kabel 131 und die Lenkausgangswelle 124 miteinander verbunden sind, wodurch eine Kraftübertragung dazwischen erlaubt wird. Mittels eines solchen Aufbaus wird in der zweiten Ausführungsform eine Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in den Lenkgetriebemechanismus zwischengeschaltet, die aus den ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 besteht, die über das Kabel 131 in Serie verbunden sind.
Als Nächstes wird eine elektrische Steuervorrichtung 140 beschrieben, die dazu fähig ist, den Elektromotor 113 für die Lenkreaktion, den Einschlagelektromotor 122 und die elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 zu inspizieren und zu steuern. Die elektrische Steuervorrichtung 140 umfasst einen Lenkwinkelsensor 141, einen Einschlagwinkelsensor 142, Drehwinkelsensoren 143 und 144 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 145. Der Lenkwinkelsensor 141 ist an der Lenkeingangswelle 112 montiert. Der Winkelsensor 141 erfasst den Drehwinkel des Lenkrads 111 gegenüber seiner Neutralposition durch Messen der Rotation der Lenkeingangswelle 112 um ihre Achse und gibt den Drehwinkel als Lenkradlenkwinkel θh aus. Der Lenkradlenkwinkel θh wird null, wenn das Lenkrad 111 in der Neutralposition angeordnet ist, nimmt einen positiven Wert an, wenn der Lenkwinkel ein Winkel im Uhrzeigersinn ist und nimmt einen negativen Wert an, wenn der Lenkwinkel ein Winkel im Gegenuhrzeigersinn ist. Der Einschlagwinkelsensor 142 ist an der Zahnstange 121 montiert. Der Einschlagwinkelsensor 142 erfasst den tatsächlichen Einschlagwinkel, den Einschlagwinkel δ, der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 durch Messen der axialen Verlagerung der Zahnstange 121 und gibt ihn aus. Man bemerke, dass der tatsächliche Einschlagwinkel δ Null wird, wenn die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in der neutralen Position angeordnet sind, einen positiven Wert annimmt, wenn der Einschlagwinkel der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 ein Winkel im Uhrzeigersinn ist und einen negativen Wert annimmt, wenn der Einschlagwinkel der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 ein Winkel im Gegenuhrzeigersinn ist.
Die Drehwinkelsensoren 143 und 144 sind jeweils an dem Elektromotor 113 für die Lenkreaktion und dem Einschlagelektromotor 122 montiert und erfassen jeweilige Drehwinkel θm1 und θm2 dieser Elektromotoren 113 und 122 mit Bezug auf die Referenzpositionen. Der Drehwinkel θm1 wird an der Neutralposition 0, nimmt einen positiven Wert an, wenn der Drehwinkel ein Winkel in der Richtung ist, welche der Drehung des Lenkrads 111 im Uhrzeigersinn entspricht und nimmt einen negativen Wert an, wenn der Drehwinkel ein Winkel in der Richtung ist, welche dem Drehen des Lenkrads 111 im Gegenuhrzeigersinn entspricht. Der Drehwinkel θm2 wird an der Neutralposition null, nimmt einen positiven Wert an, wenn der Drehwinkel ein Winkel in der Richtung ist, welche dem Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Richtung des Uhrzeigersinns entspricht, und nimmt einen negativen Wert an, wenn der Drehwinkel ein Winkel in der Richtung ist, welche dem Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in der Richtung des Gegenuhrzeigersinns entspricht. Man bemerke, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Drehwinkelsensor 143 als ein Sensor zum Erfassen einer Ortsveränderung der Lenkeingangswelle 112 arbeitet, und der Drehwinkelsensor 144 als ein Sensor arbeitet, um eine Drehver lagerung der Lenkausgangswelle 124 und eine axiale Verlagerung der Zahnstange 121 zu erfassen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 145 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit V und gibt ein Signal aus, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigt.
Weiterhin umfasst die elektrische Steuervorrichtung 140 eine elektronische Steuereinheit 146 für die Inspektion (die nachstehend als die „Inspektions-ECU" bezeichnet wird), eine elektronische Steuereinheit 147 für die Steuerung der Lenkreaktion (nachstehend als die „Lenkreaktions-ECU" bezeichnet) und eine elektronische Steuereinheit 148 für die Einschlagsteuerung (nachstehend als die „Einschlag-ECU" bezeichnet), die miteinander verbunden sind. Die Drehwinkelsensoren 143 und 144 sind mit der Inspektions-ECU 146 verbunden. Der Lenkwinkelsensor 141 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 145 sind mit der Lenkreaktions-ECU 147 verbunden. Der Lenkwinkelsensor 141, der Einschlagwinkelsensor 142 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor sind mit der Einschlag-ECU 148 verbunden.
Jede der ECUs 146 bis 148 wird hauptsächlich durch einen Mikrocomputer gebildet, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. besteht. Die Inspektions-ECU 146 erfasst eine Anomalie der elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 durch Durchführen eines Inspektionsprogramms der 10. Während der Durchführung dieses Inspektionsprogramms schaltet die Inspektions-ECU 146 die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 über eine Antriebsschaltung 151 um und steuert diese, und treibt und steuert den Elektromotor 113 für die Lenkreaktion und den Einschlagelektromotor 122 über Antriebsschaltungen 152 und 153. Weiterhin veranlasst die Inspektion-ECU 146 eine Warnvorrichtung 154 dazu, eine Warnung auszugeben, wenn eine Anomalie der ersten oder zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 oder 133 erfasst wird. Die Lenkreaktions-ECU 147 treibt und steuert den Elektromotor 113 für die Lenkreaktion über die Antriebsschaltung 152, indem sie einen Lenkreaktiossteuervorgang der 11 ausführt. Die Einschlag-ECU 148 treibt und steuert den Einschlagelektromotor 122 über die Antriebsschaltung 153 durch Durchführung eines Einschlagsteuerprogramms der 12.
Eine Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 155 ist ebenfalls mit der ECU 146 bis 148 verbunden. Die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 155 umfasst einen Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. besteht. Die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 155 empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 155 und steuert eine Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem Befehl von der Inspektions-ECU 146, wodurch sie die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steuert.
Als Nächstes wird der Betrieb der zweiten Ausführungsform, die den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, beschrieben. Als Antwort auf das Einschalten des Zündschalters führt die Inspektions-ECU 146 das Inspektionsprogramm lediglich einmal unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters durch. Weiterhin beginnt die Lenkreaktions-ECU 147 und die Einschlag-ECU 148 damit, wiederholt das Lenkreaktionssteuerprogramm und das Einschlagsteuerprogramm jeweils in vorab bestimmten kurzen Intervallen als Antwort auf das Einschalten des Zündschalters auszuführen.
Das Ausführen des Inspektionsprogramms wird vom Schritt S110 der 10 gestartet. Im Schritt S111 steuert die Inspektions-ECU 146 den Elektromotor 113 für die Lenkreaktion in einen verriegelten Zustand. Genauer gesagt stellt die Inspektions-ECU 146 in Zusammenarbeit mit der Antriebsschaltung 152 dem Elektromotor 113 für die Lenkreaktion einen Steuerstrom bereit, um ein statisches Magnetfeld zu erzeugen, um dadurch den Elektromotor 113 für die Lenkreaktion in einen Zustand zu bringen, in dem sich der Rotor des Elektromotors 113 für die Lenkreaktion nicht dreht. Man bemerke, dass die Verriegelungssteuerung des Elektromotors 113 für die Lenkreaktion so durchgeführt wird, dass eine drehende Verlagerung der Lenkeingangswelle 112 um ihre Achse verhindert wird. Um zu verhindern, dass der Elektromotor 113 für die Lenkreaktion durch die Drehkraft des nachstehend beschriebenen Einschlagelektromotors 122 gedreht wird, wird der Steuerstrom zum Erzeugen eines statischen Magnetfelds auf einen großen Wert festgelegt. Als Nächstes stellt die Inspektions-ECU 146 in Zusammenarbeit mit der Antriebsschaltung 151 in Schritt S112 den ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 Elektrizität bereit, um dadurch die beiden ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 in einen verbundenen Zustand zu bringen.
Nach der Verarbeitung des Schritts 112 arbeitet die Inspektions-ECU 146 im Schritt S113 mit der Antriebsschaltung 153 so zusammen, dass sie den Einschlagelektromotor 122 antreibt und steuert, indem dem Einschlagelektromotor 122 ein Antriebsstrom bereitgestellt wird, um den Einschlagelektromotor 122 zu veranlassen, sich für einen vorab bestimmten kurzen Zeitabschnitt zu drehen. Weiterhin empfängt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S113 parallel zum Antreiben und Steuern des Einschlagelektromotors 122 ein Signal, welches den Drehwinkel θm2 anzeigt, vom Drehwinkelsensor 144 und inspiziert, ob der Einschlagelektromotor 122 gedreht hat. Als Nächstes bestimmt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S114, ob das Drehen des Einschlagelektromotors 122 durch die Inspektion in Schritt S113 erfasst wurde. Man bemerke, dass diese Verarbeitung zur Erfassung der Drehung des Einschlagelektromo tors 122 und die gleichzeitige nachstehend beschriebene Verarbeitung der Erfassung der drehenden Verlagerung der Lenkantriebswelle 124 um ihre Achse und der axialen Verschiebung der Zahnstange 121 entspricht.
Als Erstes wird der Fall beschrieben, in dem sowohl die erste als auch die zweite elektromagnetische Kupplung 132 und 133 normal arbeiten. In diesem Fall werden die drehende Verlagerung der Lenkantriebswelle 124 und die axiale Verlagerung der Zahnstange 129 ebenfalls über das Kabel 131 verhindert, weil die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 durch die Verarbeitung des Schritts 112 in einen verbundenen Zustand gebracht werden, und die Drehung der Lenkeingangswelle 112 durch die Verriegelungssteuerung des Elektromotors 113 für die Lenkreaktion im Schritt S111 verhindert wird. In Übereinstimmung damit dreht der Einschlagelektromotor 122 nicht und die Inspektions-ECU 146 fällt im Schritt S114 eine „NEIN"-Entscheidung und geht zum Schritt S115 weiter.
Die Verarbeitung der Schritte S112 bis S114 wird angepasst, um einen anormalen Zustand zu erfassen, in dem die erste oder zweite elektromagnetische Kupplung 132 oder 133 zu allen Zeiten unabhängig von einer Steuerung kontinuierlich in einem entkoppelten Zustand gehalten wird (eine Anomalie einer fehlerhaften Entkopplung der ersten oder zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 oder 133). Die „NEIN"-Entscheidung in dem vorstehend beschriebenen Schritt S114 bedeutet, dass die Anomalie einer fehlerhaften Entkopplung nicht in der ersten oder zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 oder 132 aufgetreten ist.
Im Schritt S115 arbeitet die Inspektions-ECU 146 mit der Antriebsschaltung 151 so zusammen, dass sie der ersten Kupplung 132 Elektrizität bereitstellt, um dadurch die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einen verbundenen Zustand zu bringen und um die Bereitstellung von Elektrizität an die zweite elektromagnetische Kupplung 132 zu stoppen, um dadurch die elektromagnetische Kupplung 132 in einen entkoppelten Zustand zu bringen. Als Nächstes prüft die Inspektions-ECU 146 durch die Verarbeitung des Schritts S116, der ähnlich dem vorab beschriebenen Schritt 113 ist, ob der Einschlagelektromotor 122 dreht oder nicht, während sie den Einschlagelektromotor 122 für einen vorab bestimmten kurzen Zeitabschnitt antreibt. Anschließend bestimmt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S117, ob die Drehung des Einschlagelektromotors 122 durch die Inspektion im Schritt S116 erfasst worden ist. In diesem Fall ist die zweite elektromagnetische Kupplung 133 in einem entkoppelten Zustand und der Einschlagelektromotor 122 dreht. Daher fällt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S117 eine „JA"-Entscheidung und geht zum Schritt S118 weiter.
Die Verarbeitung der Schritte S115 bis S117 ist dazu angepasst, einen anormalen Zustand zu erfassen, in dem die zweite elektromagnetische Kupplung 133 die gesamte Zeit unabhängig von der Steuerung kontinuierlich in einem gekoppelten Zustand gehalten wird (eine Anomalie einer fehlerhaften Verbindung der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133). Die „JA"-Entscheidung in dem vorstehend beschriebenen Schritt S117 bedeutet, dass die Anomalie der fehlerhaften Verbindung nicht in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 aufgetreten ist.
Im Schritt S118 arbeitet die Inspektions-ECU 146 mit der Antriebsschaltung 151 so zusammen, dass sie die Bereitstellung von Elektrizität an die erste elektromagnetische Kupplung 132 stoppt, um dadurch die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einen entkoppelten Zustand zu bringen, und dass sie der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 Elektrizität bereitstellt, um dadurch die zweite elektromagnetische Kupplung 133 in einen verbundenen Zustand zu bringen. Als Nächstes inspiziert die Inspektions-ECU 146 durch die Verarbeitung des Schritts S119, der dem vorab beschriebenen Schritt S113 ähnlich ist, ob der Einschlagelektromotor 122 dreht oder nicht, während sie den Einschlagelektromotor 122 für einen vorab bestimmten kurzen Zeitabschnitt antreibt. Anschließend bestimmt die Inspektions-ECU 146 im Schritt 120, ob die Drehung des Einschlagelektromotors 122 durch die Inspektion im Schritt S119 erfasst wurde. In diesem Fall ist die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einem entkoppelten Zustand und der Einschlagelektromotor 122 dreht. Daher fällt die Inspektions-ECU 146 im Schritt 120 eine „JA"-Entscheidung.
Die Verarbeitung der Schritte S118 bis S120 ist dazu angepasst, einen anormalen Zustand zu erfassen, in dem die erste elektromagnetische Kupplung 132 kontinuierlich zu jeder Zeit unabhängig von einer Steuerung in einem verbundenen Zustand gehalten wird (eine Anomalie einer fehlerhaften Verbindung der ersten elektromagnetischen Kupplung 132). Die „JA"-Bestimmung in dem vorstehend beschriebenen Schritt S120 bedeutet, dass die Anomalie einer fehlerhaften Verbindung nicht in der ersten elektromagnetischen Kupplung 132 aufgetreten ist.
Als Nächstes legt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S121 ein Anomalieflag MBF, das einen normalen oder anormalen Zustand der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 und 133 wiedergibt, auf einen Wert von „Null" fest, der wiedergibt, dass die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 normal arbeiten. Nach der Verarbeitung der Schritte S122 und S124 geht die Inspekti ons-ECU 146 zum Schritt S125 weiter, um so das vorliegende Inspektionsprogramm zu beenden.
Im Schritt S122 beendet die Inspektions-ECU 146 in Zusammenarbeit mit der Antriebsschaltung 152 die Bereitstellung von Elektrizität an den Lenkreaktionselektromotor 113, um dadurch den Lenkreaktionselektromotor 113 aus dem verriegelten Zustand zu lösen. Im Schritt S123 beendet die Inspektion-ECU 146 in Zusammenarbeit mit der Antriebsschaltung 151 die Bereitstellung von Elektrizität an die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133, um sie dadurch in einen entkoppelten Zustand zu bringen. Im Schritt S124 gibt die Inspektions-ECU 146 den Wert „0" des Anomalieflags MBF an die Einschlag-ECU 148 aus und gibt ein Inspektionsabschlusssignal an die Lenkreaktions-ECU 147 und die Einschlag-ECU 148 aus.
Nachdem der Zündschalter eingeschaltet wurde, führt die Lenkreaktions-ECU 147 währenddessen das Lenkreaktionssteuerprogramm der 11 in vorab bestimmten kurzen Intervallen durch. Die Durchführung des Lenkreaktionssteuerprogramms wird vom Schritt S140 gestartet. Im Schritt S141 bestimmt die Lenkreaktions-ECU 147, ob sie das Inspektionsabschlusssignal von der Inspektions-ECU 146 empfangen hat. In dem Fall, in dem die Lenkreaktions-ECU 147 das Inspektionsabschlusssignal noch nicht empfangen hat, nachdem der Zündschalter eingeschaltet wurde, fällt die Lenkreaktions-ECU 147 im Schritt S141 ein „Nein"-Urfeil und geht zum Schritt S146 weiter, um so die derzeitige Ausführung des Lenkreaktionssteuerprogramms zu beenden. In diesem Zustand führt die Lenkreaktions-ECU 147 keine wesentliche Verarbeitung durch und wartet auf das Inspektionsabschlusssignal.
Wenn die Inspektions-ECU 146 das Inspektionsabschlusssignal ausgibt, nachdem sie die Inspektion der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 wie vorstehend beschrieben abgeschlossen hat, fällt die Lenkreaktion-ECU 147 in Schritt S141 ein „Ja"-Urteil und geht zum Schritt S142 weiter. Im Schritt S142 empfängt die Lenkreaktions-ECU 147 den Lenkwinkel θh des Lenkrads vom Lenkwinkelsensor 141, die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 145 und dem Wert eines Lenkversagensflags STF von der Einschlag-ECU 148. Wie genau beschrieben werden wird, legt die Einschlag-ECU 148 das Lenkversagensflag STF fest. Wenn der Wert „0" ist, gibt das Lenkversagensflag STF wieder, dass das Einschlagsteuersystem, das aus dem Einschlagelektromotor 122 und der Antriebsschaltung 153 besteht, in einem normalen Zustand ist. Wenn der Wert „1" ist, gibt das Lenkversagensflag STF wieder, dass das Einschlagsteuersystem in einem anomalen Zustand ist.
Hier wird die Beschreibung unter der Annahme fortgeführt, dass das Ein schlagsteuersystem normal arbeitet. Daher fällt die Lenkreaktions-ECU 147 im Schritt S143 ein „Ja"-Urteil; das bedeutet, dass der Wert des Lenkversagensflag STF „0" ist, und geht zum Schritt S144 weiter.
Im Schritt S144 berechnet die Lenkreaktions-ECU 147 eine Ziellenkreaktion Th*, die sich in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf eine Lenkreaktionstabelle, die in dem ROM gespeichert ist. Wie in 14 gezeigt definiert diese Lenkreaktionstabelle für jeden aus einer Vielzahl von repräsentativen Fahrzeuggeschwindigkeiten eine Ziellenkrektion Th*, die sich nicht mehr mit dem Lenkradlenkwinkel θh erhöht. Man bemerke, dass anstelle der Verwendung der Lenkreaktionstabelle als einer Tabelle eine vorab vorbereitete Funktion verwendet werden kann, um die Ziellenkreaktion Th* zu berechnen, die sich in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert.
Anschließend stellt die Lenkreaktions-ECU 147 im Schritt S145 in Zusammenarbeit mit der Antriebsschaltung 152 im Elektromotor 113 für die Lenkreaktion eine Antriebsschaltung bereit, welche der berechneten Ziellenkreaktion Th* entspricht. Anschließend geht die Lenkreaktions-ECU 147 zum Schritt S146 weiter, um die derzeitige Ausführung des Lenkreaktionssteuerprogramms zu beenden. Der Elektromotor 113 für die Lenkreaktion treibt die Lenkeingangswelle 112 mit einem Drehmoment an, das der Ziellenkreaktion Th* entspricht. Als ein Ergebnis wird die Ziellenkreaktion Th*, die von dem Elektromotor 113 für die Lenkreaktion erzeugt wird, auf das Lenkrad 112 ausgeübt, das durch den Fahrer gedreht wird. Daher kann der Fahrer das Lenkrad 111 drehen, während er eine geeignete Lenkreaktion spürt.
Zudem führt die Einschlag-ECU 148 das Einschlagsteuerprogramm der 12 wiederholt in vorab bestimmten kurzen Intervallen durch, nachdem der Zündschalter eingeschaltet ist. Die Ausführung des Einschlagsteuerprogramms wird ab dem Schritt S150 gestartet. Im Schritt S151 bestimmt die Einschlag-ECU 148, ob sie das Inspektionsabschlusssignal von der Inspektions-ECU 146 empfangen hat. In dem Fall, in dem die Einschlag-ECU 148 das Inspektionsabschlusssignal noch nicht empfangen hat, nachdem der Zündschalter eingeschaltet wurde, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S151 ein „Nein"-Urteil und geht zum Schritt S163 weiter, um die derzeitige Ausführung des Einschlagsteuerprogramms zu beenden. In diesem Zustand führt die Einschlag- ECU 148 keine wesentliche Verarbeitung durch und wartet auf das Inspektionsabschlusssignal.
Wenn die Inspektions-ECU 146 wie vorstehend beschrieben das Inspektionsabschlusssignal nach dem Abschluss der Inspektion der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 ausgibt, führt die Einschlag-ECU 148 in Schritt S151 eine „Ja"-Bestimmung durch und geht zum Schritt 5152 weiter, um zu bestimmten, ob der Wert des Lenkversagensflags STF „0" ist. Wie vorstehend beschrieben ist der Wert des Lenkversagensflags STF im derzeitigen Zeitpunkt „0". Daher fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S152 eine „Ja"-Entscheidung und geht zu Schritt S153 weiter.
Im Schritt S153 inspiziert die Einschlag-ECU 148, ob ein Versagen im Einschlagsteuersystem aufgetreten ist, das aus dem Einschlagelektromotor 122 und der Antriebsschaltung 153 besteht. Genauer gesagt empfängt die Einschlag-ECU 148 von der Antriebsschaltung 153 Signale, die Drahtbruch, Kurzschluss oder irgendwelche anderen Anomalien des Elektromotors 122 anzeigen, und inspiziert, ob ein Fehler in dem Einschlagsteuersystem aufgetaucht ist. Als Nächstes geht die Einschlag-ECU 148 zum Schritt S154, um zu bestimmen, ob ein Versagen durch die Verarbeitung des Schritts S153 erfasst wurde. Hier wird die Beschreibung unter der Annahme fortgeführt, dass kein Versagen durch die Verarbeitung der Schritte S153 und S154 erfasst wurde. In diesem Fall legt die Einschlag-ECU 148 nach der Durchführung einer „Nein"-Bestimmung im Schritt S154 das Lenkversagensflag STF im Schritt S155 auf „0" fest und führt dann die Verarbeitung des Schritt S156 und der darauffolgenden Schritte durch. Man bemerke, dass das Lenkversagensflag STF in einem nicht flüchtigen Speicherbereich gespeichert und gehalten wird, wenn die Einschlag-ECU 148 nicht arbeitet, wodurch der Wert des Lenkversagensflags STF selbst dann beibehalten wird, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist.
Im Schritt S156 empfängt die Einschlag-ECU 148 den Lenkradlenkwinkel θh vom Lenkwinkelsensor 141, den vorliegenden Einschlagwinkel δ vom Einschlagwinkel 142, die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 145 und den Wert des Anomalieflags MBF von der Inspektions-ECU 146. Als Nächstes bestimmt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S157, ob der Wert des Anomalieflags MBF „2" ist. Hier wird die Beschreibung unter der Annahme fortgeführt, dass der Wert des Anomalieflags MBF „0" ist.
In Übereinstimmung damit fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S157 eine „Nein"-Entscheidung und führt die Verarbeitung des Schritts S158 und der darauf folgenden Schritte durch. Im Schritt S158 berechnet die Einschlag-ECU 148 einen Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-wire, der sich in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel δh ändert, mit Bezug auf eine erste Einschlagwinkeltabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-wire als einen Zieleinschlagwinkel δ* ab. Diese erste Einschlagwinkeltabelle ist zu der ersten Einschlagwinkeltabelle identisch, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird (siehe die durchgezogene Linie der 5). Man bemerke, dass in diesem Fall ebenso der Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-wire unter Verwendung einer vorab vorbereiteten Funktion berechnet werden kann.
Als Nächstes berechnet die Einschlag-ECU 148 im Schritt S159 einen Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-wire, der sich in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf eine Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle, die in dem ROM gespeichert ist, und speichert den berechneten Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka für Steer-by-wire als einen Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K. Diese Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle ist zu der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffiziententabelle identisch, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird (siehe die durchgezogene Linie der 6). Man bemerke, dass auch in diesem Fall der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient Ka für Steer-by-wire durch Verwendung einer vorab vorbereiten Funktion berechnet werden kann.
Nach der Bestimmung des Zieleinschlagswinkels δ* und des Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K korrigiert die Einschlag-ECU 148 im Schritt S160 den Zieleinschlagswinkel δ* mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten K durch die Durchführung einer Berechnung in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Gleichung 3, um dadurch einen endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* zu erhalten. δ* = K·δ* Eq. 3
Im Schritt S161 steuert die Einschlag-ECU 148 die Drehung des Einschlagelektromotors 122 über die Antriebsschaltung 153 in Übereinstimmung mit dem Unterschied (δ* – δ) zwischen dem endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* und dem tatsächlichen Einschlagwinkel δ so, dass der tatsächliche Einschlagwinkel δ gleich dem endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* wird. Als ein Ergebnis wird der Einschlagelektromotor 122 angetrieben, um sich so zu drehen, dass er die Zahnstange 121 über den Schraubgewin demechanismus 123 axial bewegt, um dadurch die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in den Zieleinschlagwinkel δ* einzuschlagen.
Mit der vorstehend erläuterten Einschlagsteuerung werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 wie durch die durchgezogene Linie der 5 gezeigt mit Bezug auf die Änderung des Lenkradlenkwinkels θh in dem Bereich in einem geringen Ausmaß eingeschlagen, in dem der Lenkwinkel θh klein ist, und werden mit Bezug auf die Änderung des Lenkradlenkwinkels θh in dem Bereich in einem großen Ausmaß eingeschlagen, in dem der Lenkwinkel θh groß ist. Als ein Ergebnis kann der Fahrer die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 ohne Änderung der Position seiner Hände auf dem Lenkrad 111 bis zu einem großen Einschlagwinkel einschlagen. Zudem werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Lenkradlenkwinkel θh in großem Ausmaß eingeschlagen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedrig ist, und sie werden in geringem Ausmaß in Bezug auf den Lenkradlenkwinkel θh eingeschlagen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V steigt. Nach der Verarbeitung des Schritts S161 gibt die Einschlag-ECU 148 den Wert des Lenkversagensflags STF im Schritt S162 an die Lenkreaktions-ECU 147 aus. Danach beendet die Einschlag-ECU 148 im Schritt S163 das Einschlagsteuerprogramm.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben, in dem ein Versagen des Einschlagsteuersystems aufgetreten ist. in diesem Fall fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S154 der 12 eine "Ja"-Entscheidung und geht dann zum Schritt S164 weiter, um das Lenkversagensflag STF auf "1" zu setzen. Anschließend beendet die Einschlag-ECU 148 im Schritt S165 das Steuern des Betriebs des Einschlagelektromotors 122, um dadurch den Einschlagsteuermotor 122 zu stoppen. Danach arbeitet die Einschlag-ECU 148 im Schritt S166 mit der Antriebsschaltung 151 so zusammen, dass sie den ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 Elektrizität bereitstellt, um sie in einen verbundenen Zustand zu bringen. Danach gibt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S162 den Wert des Einschlagversagensflags STF, der auf "1" festgelegt wurde, an die Lenkreaktions-ECU 147 aus. Im Schritt S163 beendet die Einschlag-ECU 148 die derzeitige Durchführung des Einschlagsteuerprogramms.
Sobald das Lenkversagensflag STF auf "1" eingestellt ist, wiederholt die Einschlag-ECU 148 den Vorgang des Fällens einer "Nein"-Entscheidung im Schritt S152 und des Ausführens der Verarbeitung der vorstehend beschriebenen Schritte S165, S166 und S162. Folglich schlägt der Einschlagelektromotor 122 die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nicht ein. Weil die Lenkeingangswelle 112 mit der Lenkausgangswelle 124 über die erste elektromagnetische Kupplung 132, das Kabel 131 und die zweite elektromagnetische Kupplung 133 verbunden ist, kann dadurch währenddessen an die Lenkausgangswelle 124 Kraft übertragen werden. Daher wird die auf das Lenkrad 111 wirkende Drehkraft über die Lenkeingangswelle 112, das Kabel 131, die Lenkausgangswelle 124 und die Zahnstange 121 an die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 übertragen, wodurch die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 durch die Drehkraft, die auf das Lenkrad 111 ausgeübt wird, eingeschlagen werden.
Inzwischen empfängt die Lenkreaktions-ECU 147 in diesem Zustand durch die Verarbeitung des Schritts S142 der 11 den Wert des Lenkversagensflags STF, der auf "1" festgelegt wurde, fällt im Schritt S143 eine "Nein"-Entscheidung und geht dann zum Schritt S147 weiter. Im Schritt S147 berechnet die Lenkreaktions-ECU 147 ein Zielhilfsdrehmoment Ta*, das sich in Übereinstimmung mit dem Lenkradlenkwinkel θh und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ändert, mit Bezug auf eine Hilfsinstruktionswerttabelle, die in dem ROM gespeichert ist. Diese Hilfsinstruktionswerttabelle ist dieselbe wie die Hilfsinstruktionswerttabelle, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird (siehe 8). Auch in diesem Fall kann das Zielhilfsdrehmoment Ta* durch Verwendung einer vorab vorbereiteten Funktion berechnet werden.
Anschließend arbeitet die Lenkreaktions-ECU 147 im Schritt S148 mit der Antriebsschaltung 152 so zusammen, dass sie dem Lenkreaktionselektromotor 113 einen Antriebsstrom bereitstellt, der dem berechneten Zielhilfsdrehmoment Ta* entspricht. Daher treibt der Lenkreaktionselektromotor 113 die Lenkeingangswelle 112 mit einem Drehmoment an, welches dem Zielhilfsdrehmoment Ta* entspricht. Als ein Ergebnis wird das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 durch den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 111 wirkt, durch das Zielhilfsdrehmoment Ta* in einem Zustand unterstützt, in dem der Einschlagelektromotor 122 die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nicht einschlagen kann, wodurch der Fahrer das Lenkrad 111 leicht steuern bzw. drehen kann.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben, in dem eine fehlerhafte Trennungsanomalie in einer der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 aufgetreten ist. In diesem Fall wird eine der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133, in der eine fehlerhafte Entkopplungsanomalie aufgetreten ist, in einem getrennten bzw. entkoppelten Zustand gehalten, selbst wenn die Inspektions-ECU 146 die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 durch die Verarbeitung des Schritts S112 der 10 in einen gekoppelten Zustand steuert. In Übereinstimmung damit wird die Lenkeingangswelle 112 von der Lenkaus gangswelle 124 so getrennt, dass keine Kraft an die Lenkausgangswelle 124 übertragen werden kann, und durch die Verarbeitung des Schritts S113 und S114 wird eine Drehung des Einschlagelektromotors 122, das bedeutet, eine drehende Verlagerung der Lenkabtriebswelle 124, erfasst. Folglich fällt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S114 eine "Ja"-Entscheidung und geht zum Schritt S126 weiter.
Im Schritt S126 legt die Inspektions-ECU 146 das Anomalieflag MBF auf "1" fest. Der Wert dieses Anomalieflags MBF, das auf "1" festgelegt wurde, wird durch die Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S124 an die Einschlag-ECU 148 ausgegeben. Nach der Verarbeitung des Schritts S126 steuert die Inspektions-ECU 146 im Schritt S127 die Warnvorrichtung 154, um eine Warnung zu erzeugen, die anzeigt, dass eine fehlerhafte Trennungsanomalie bei mindestens einer der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 aufgetreten ist. Als Nächstes gibt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S128 ein Geschwindigkeitsbegrenzungssignal an die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 155 aus.
In diesem Fall empfängt die Einschlag-ECU 148 durch die Verarbeitung des Schritts S154 der 12 den Wert des Anomalieflags MBF, der auf "1" festgelegt wurde. Anschließend fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S157 eine "Nein"-Entscheidung, und schlägt die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 durch die Verarbeitung der vorstehend beschriebenen Schritte S158 bis S161 ein. In diesem Fall werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 wie in dem vorstehend beschriebenen Fall, in dem sowohl die erste als auch die zweite elektromagnetische Kupplung 132 und 133 normal arbeiten, in den Zieleinschlagwinkel δ* (= Ka·δ*) ein geschlagen, der in Übereinstimmung mit dem Zieleinschlagwinkel δa* für Steer-by-wire (durchgezogene Linie in 5) und dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten Ka (durchgezogene Linie in 6) bestimmt wurde.
Inzwischen steuert die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 155 als Antwort auf den Empfang des Geschwindigkeitsbeschränkungssignals, das die Inspektions-ECU 146 durch die Verarbeitung des Schritts S128 der 10 ausgegeben hat, die Brennkraftmaschine unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 145, um dadurch die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs auf oder unter eine vorab bestimmte Geschwindigkeit zu beschränken. Das heißt, wenn eine fehlerhafte Entkopplungsanomalie in mindestens einer der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 auftritt, wird die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf oder unter eine vorab bestimmte Geschwindigkeit beschränkt.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wird durchgeführt, um eine Beschränkung der Reise des Fahrzeugs in Anbetracht dessen einzurichten, dass es in der Zukunft unmöglich wird, eine fehlersichere Funktion der Verbindung des Lenkrads 111 und der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 über das Kabel 131 in einem kraftübertragenden Zustand zu schaffen, wenn das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 durch den Einschlagelektromotor 122 unmöglich wird. Man bemerke, dass die vorab bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit zur Begrenzung der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs bevorzugt auf eine vergleichsweise geringe Geschwindigkeit festgelegt wird. Weiterhin kann die vorab festgelegte Fahrzeuggeschwindigkeit auf Null festgelegt werden, um eine Fahrt des Fahrzeugs zu verhindern, wodurch die Fahrstabilität des Fahrzeugs sichergestellt ist. Zudem kann die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem Verhindern der Fahrt des Fahrzeugs die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs für einen vorab bestimmten Zeitabschnitt auf die vorab bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit oder kleiner beschränkt werden, der dazu benötigt wird, das Fahrzeug an einen sicheren Ort zu bewegen. Als ein Ergebnis wird die Fahrstabilität des Fahrzeugs sichergestellt.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben, in dem eine fehlerhafte Verbindungsanomalie in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 aufgetreten ist. In diesem Fall wird die zweite elektromagnetische Kupplung 133, in der eine fehlerhafte Verbindungsanomalie aufgetreten ist, selbst dann in einem verbundenen Zustand gehalten, wenn die Inspektions-ECU 146 die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einen verbundenen Zustand steuert und die zweite elektromagnetische Kupplung 133 durch die Verarbeitung des Schritts S115 der 10 in einen entkoppelten Zustand steuert. Folglich wird die Lenkeingangswelle 115 mit der Lenkabtriebswelle 124 so verbunden, dass Kraft an die Lenkabtriebswelle 124 übertragen werden kann, und durch die Verarbeitung der Schritte S116 und S117 wird eine Drehung des Einschlagelektromotors 122, das bedeutet, eine drehende Verlagerung der Lenkabtriebswelle 124, nicht erfasst. Folglich fällt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S117 eine "Nein"-Entscheidung und geht zum Schritt S129 weiter.
Im Schritt S129 legt die Inspektions-ECU 146 das Anomalieflag MBF auf "2" fest. Der Wert dieses Anomalieflags MBF, der auf "2" festgelegt wurde, wird durch die Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S124 an die Einschlag-ECU 148 ausgegeben. Nach der Verarbeitung des Schritts S129 steuert die Inspektions-ECU 146 im Schritt S130 die Warnvorrichtung 154, um eine Warnung zu erzeugen, die an zeigt, dass eine fehlerhafte Verbindungsanomalie in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 aufgetreten ist.
Weiterhin wird die erste elektromagnetische Kupplung 132 in dem Fall, in dem eine fehlerhafte Verbindungsanomalie in der ersten elektromagnetischen Kupplung 132 aufgetreten ist, selbst dann in dem verbundenen Zustand gehalten, wenn die Inspektions-ECU 146 durch die Verarbeitung des Schritts S118 der 10 die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einen entkoppelten Zustand steuert und die zweite elektromagnetische Kupplung 133 in einen gekoppelten Zustand steuert. Folglich ist auch in diesem Fall die Lenkeingangswelle 112 mit der Lenkausgangswelle 124 so verbunden, dass Kraft an die Lenkausgangswelle 124 übertragen werden kann, und durch die Verarbeitung der Schritte S119 und S120 wird eine Drehung des Einschlagelektromotors 122, das bedeutet, eine drehende Verlagerung der Lenkabtriebswelle 124 nicht erfasst. Folglich fällt die Inspektions-ECU 146 im Schritt S120 eine "Nein"-Entscheidung. Daher führt die Inspektions-ECU 146 wie in dem Fall, in dem eine fehlerhafte Verbindungsanomalie in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 aufgetreten ist, die Verarbeitung der vorstehend beschriebenen Schritte S129 und S130 durch. Durch die Verarbeitung des Schritts S130 wird jedoch eine Warnung erzeugt, die anzeigt, dass eine fehlerhafte Verbindungsanomalie in der ersten elektromagnetischen Kupplung 132 aufgetreten ist.
Inzwischen empfängt die Einschlag-ECU 148 in diesem Fall im Schritt S156 der 12 den Wert dieses Anomalieflags MBF, der auf "2" festgelegt wurde, fällt im Schritt S157 eine "Ja"-Entscheidung und geht dann zum Schritt S167 weiter. Im Schritt S167 führt die Einschlag-ECU 148 eine Übergangssteuerroutine durch.
Wie in 13 genau gezeigt, wird die Ausführung der Übergangssteuerroutine vom Schritt S170 gestartet. Die Verarbeitung der Schritte S171 bis S179 der Übergangssteuerroutine der 13 ist identisch mit der Verarbeitung der Schritte S51 bis S59 der Übergangssteuerroutine der 4 in der ersten Ausführungsform. Folglich wird der Zieleinschlagswinkel δ* durch die Verarbeitung der Schritte S171 bis S179 so berechnet, dass der Zieleinschlagwinkel δ* sich allmählich in Übereinstimmung mit der Anzahl von Malen von dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* in den zweiten Zieleinschlagwinkel δ2* ändert, bei denen das Lenkrad 111 über den vorab festgelegten Lenkwinkel oder weiter ausgelenkt wurde. Nach der Berechnung des Zieleinschlagwinkels δ* beendet die Einschlag-ECU 148 die Durchführung der Übergangssteuerroutine im Schritt S180.
Nach dem Abschluss der Durchführung der Übergangssteuerroutine lenkt die Einschlag-ECU 148 durch die Verarbeitung des Schritts S161 der 12 die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 so in den Zieleinschlagwinkel δ*, dass der tatsächliche Einschlagwinkel δ gleich dem Zieleinschlagwinkel δ* wird. In diesem Fall erhöht sich wie vorstehend beschrieben die Variable n mit der Anzahl von Malen, bei denen das Lenkrad 111 über den vorab festgelegten Lenkwinkel oder weiter ausgelenkt wurde, von 1 auf den vorab bestimmten Wert N, und der Zieleinschlagwinkel δ* ändert sich allmählich von dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* in den zweiten Zieleinschlagwinkel δ2*, wenn sich die Variable n von 1 auf den vorab bestimmten Wert N ändert. Daher werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 allmählich aus dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* für Steer-by-wire in den zweiten Zieleinschlagwinkel δ2* für das Lenken durch mechanische Verbindung eingeschlagen.
Dieser Vorgang wird unter der Annahme vorgesehen, dass in der Zukunft eine fehlerhafte Verbindungsanomalie bei der anderen unter den ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 auftreten wird, wenn eine fehlerhafte Verbindungsanomalie bei einer der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 auftritt. In diesem Fall wird die Lenkeingangswelle 112 in einem kraftübertragenden Zustand über das Kabel 131 mit der Lenkausgangswelle 124 verbunden, wodurch das Lenkrad 111 mechanisch mit den linken und rechten Vorderrädern FW1 und FW2 verbunden ist. Inzwischen werden die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nach der Zeit, in welcher fehlerhafte Verbindungsanomalien sowohl in der ersten als auch in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 und 133 auftreten, in Bezug auf den Lenkradlenkwinkel θh mit der Einschlagcharakteristik eingeschlagen, die durch eine gestrichelte Linie in der 5 gezeigt ist. Diese Einschlagcharakteristik unterscheidet sich von der Einschlagcharakteristik des Steer-by-wire-Modus. In diesem Zustand wird das Lenkrad 111 mittels des Einschlagelektromotors 122 wegen des Unterschieds zwischen der Einschlagcharakteristik in dem Fall, in dem die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 mittels des Einschlagelektromotors 122 eingeschlagen werden, und der Einschlagcharakteristik in dem Fall, in dem das Lenkrad 111 mechanisch mit den linken und rechten Vorderrädern FW1 und FW2 über das Kabel 131 verbunden ist, unabhängig von dem Lenkvorgang durch den Fahrer oder entgegen der Absicht des Fahrers gedreht. Wenn daher der Fahrer das Lenkrad 111 dreht, wird dem Fahrer ein unnatürliches Gefühl wie eine Eigensteuerung oder eine Lenkradblockade vermittelt.
Dagegen wird durch die Durchführung der Übergangssteuerroutine des vorstehend beschriebenen Schritts S167 die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 in Bezug auf den Einschlagvorgang, der auf das Lenkrad 111 wirkt, nach der Zeit, zu der eine fehlerhafte Verbindungsanomalie einer der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 erfasst wird, allmählich aus der Einschlagcharakteristik gemäß dem ersten Zieleinschlagwinkel δ1* für Steer-by-wire in die Einschlagcharakteristik gemäß dem zweiten Zieleinschlagwinkel δ2* für die Lenkung durch mechanische Verbindung geändert. Zudem wird allmählich die Korrektur des ersten Zieleinschlagwinkels δ1* über die Fahrzeuggeschwindigkeit V geändert. In Übereinstimmung damit ist die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 bereits zu der Zeit von der Einschlagcharakteristik des Steer-by-wire-Modus in die Einschlagcharakteristik des Modus der Lenkung durch mechanische Verbindung umgeschaltet worden, zu der fehlerhafte Verbindungsanomalien sowohl in der ersten als auch der zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 und 133 auftreten. Weil die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 sich in Bezug auf den Lenkvorgang, der auf das Lenkrad 111 wirkt, nicht ändert, wird dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl vermittelt. Weiterhin wird dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl vermittelt, selbst wenn sich die Einschlagcharakteristik ändert, weil sich die Einschlagcharakteristik allmählich ändert.
Die Lenkvorrichtung der vorliegenden Ausführung kann so aufgebaut sein, dass der Wert des Anomalieflags MBF, das die Anomalie der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 wiedergibt, und die Variablen m und n, die für die allmähliche Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 verwendet werden, nicht gespeichert werden, wenn der Zielschalter ausgeschaltet ist, und der Betrieb der elektrischen Steuervorrichtung, welche die ECUs 146 bis 148 umfasst, stoppt. Alternativ kann die Lenkvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut sein, dass sie diese Werte in einem nichtflüchtigen Speicherbereich bei der Erfassung einer Anomalie der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 wie in dem Fall des Lenkversagensflags STF speichert und hält. In dem ersteren Fall wird jedes Mal, wenn der Zündschalter eingeschaltet ist, eine Bestimmung durchgeführt, ob eine Anomalie der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 aufgetreten ist, und die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 wird allmählich aus der ursprünglichen Einschlagcharakteristik geändert. Im letzteren Fall wird die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 allmählich in einer kontinuierlichen Weise geändert, sobald irgendeine Anomalie der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 erfasst wurde.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung bezüglich des Betriebs verständlich wird, wird die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 geändert oder die Fahrt des Fahrzeugs beschränkt, wenn ein Versagen einer der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 oder 133 auftritt. Daher wird die Bewegung des Fahrzeugs begrenzt, wodurch die Fahrstabilität des Fahrzeugs sichergestellt ist, bevor eine Anomalie sowohl in der ersten als auch in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 und 133 auftritt und die stabile Lenkung des Fahrzeugs unmöglich wird.
b1. Modifikation der zweiten Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform wird das Inspektionsprogramm nur einmal ausgeführt, unmittelbar nachdem der Zündschalter eingeschaltet wird. Die zweite Ausführungsform kann jedoch auf solche Weise geändert werden, dass die Inspektions-ECU 146 das Inspektionsprogramm der 10 so durchführt, dass sie die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 inspiziert, wenn der Schalthebel in die Parkposition geschoben wird, der Fahrer die Feststellbremse betätigt oder die Fahrzeuggeschwindigkeit V null wird. Weiterhin kann die zweite Ausführungsform in solch einer Weise modifiziert werden, dass die Inspektion der ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplung 132 und 133 bei der Erfüllung kombinierter Bedingungen durchgeführt wird, die ausgewählt werden unter dem momentanen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Einschalten des Zündschalters, dem momentanen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Verschieben des Wählhebels in die Parkposition, dem momentanen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Start der Betätigung der Feststellbremse oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null.
In der zweiten Ausführungsform werden Drehungen des Lenkreaktionselektromotors 113, des Lenkrads 111 und der Lenkeingangswelle 112 auf der Grundlage des Drehwinkels θm1 erfasst, der mittels des Drehwinkelsensors 143 erfasst wird, und auf der Grundlage des Drehwinkels θm2, der mittels des Drehwinkelsensors 144 erfasst wird, werden Drehungen des Einschlagelektromotors 122 und der Lenkausgangswelle 124, die axiale Verschiebung der Zahnstange 121 und das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 erfasst. Anstelle dieser Drehwinkel θm1 und θm2 können jedoch der Lenkradlenkwinkel θh und der tatsächliche Einschlagwinkel δ verwendet werden, die jeweils mittels des Lenkwinkelsensors 141 und des Einschlagwinkelsensors 142 erfasst werden.
In der zweiten Ausführungsform wird das Kabel 131 als ein Zwischenteil für die Verbindung der Lenkeingangswelle 112 und der Lenkausgangswelle 124 miteinander verwendet, und die Kraftübertragung zwischen der Lenkeingangswelle 112 und der Lenkausgangswelle 124 wird durch Drehung (oder Torsion) des Kabels 131 realisiert. Dieser Aufbau kann jedoch in einer solchen Weise modifiziert werden, dass ein Umwandlungsmechanismus zur Umwandlung von Drehkraft um die Achse der Lenkeingangswelle 112 oder der Lenkausgangswelle 124 in eine Zugkraft an jeder der Verbindungsenden der Lenkeingangswelle 112 und der Lenkausgangswelle 124 vorgesehen ist, und ein Kabel, das dazu fähig ist, die Zugkraft zwischen den Umwandlungsmechanismen zu übertragen, als ein Zwischenteil verwendet wird. Alternativ kann der Aufbau in einer solchen Weise modifiziert sein, dass eine Drehwelle, die dazu fähig, ist, koaxial mit der Lenkeingangswelle 112 und der Lenkausgangswelle 124 zu drehen, zwischen der Lenkeingangswelle 112 und der Lenkausgangswelle 124 vorgesehen ist, und die Drehwelle als ein Zwischenteil verwendet wird.
In der zweiten Ausführungsform ist der Lenkreaktionselektromotor 113 mit der Lenkeingangswelle 112 so verbunden, dass er die Lenkeingangswelle 112 dreht. Der Lenkreaktionselektromotor 113 kann jedoch mit dem Befestigungsteil 131a oder 131b des Kabels (Zwischenteils) 131 so verbunden sein, dass er das Kabel 131 dreht. In dem Fall, in dem eine drehende Welle anstelle des Kabels 131 als das Zwischenteil verwendet wird, kann der Lenkreaktionselektromotor 113 mit der drehenden Welle verbunden sein, um die Welle zu drehen.
In diesem Fall wird die erste elektromagnetische Kupplung 132 in einen gekoppelten Zustand eingestellt, und die zweite elektromagnetische Kupplung wird in einen entkoppelten Zustand eingestellt, wenn der Lenkreaktionselektromotor 113, der Einschlagelektromotor 122 und ihre Antriebssteuersysteme normal arbeiten und die ersten und zweiten elektromagnetischen Kupplungen 132 und 133 normal arbeiten, wodurch eine Lenkreaktion auf das Lenkrad 111 durch den Lenkreaktionselektromotor 113 ausgeübt wird, und die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 durch den Einschlagelektromotor 122 eingeschlagen werden. Wenn eine fehlerhafte Verbindungsanomalie in der zweiten elektromagnetischen Kupplung 133 auftritt, wird der Lenkreaktionselektromotor 113 bevorzugt in einen Modus geschaltet, um das Einschlagen der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 zu unterstützen, oder er wird gestoppt. Die verbleibenden Steuerungen werden in der gleichen Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchgeführt.
C. Gemeinsame Modifikationen für sowohl die ersten als auch die zweiten Ausführungsformen
In den ersten und zweiten Ausführungsformen wird die Größe der Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 von der Einschlagcharakteristik für steer-by-wire zu jener für die Lenkung durch mechanische Verbindung mit der Anzahl von Malen erhöht, die das Lenkrad 11 oder 111 über einen vorab bestimmten Winkel oder weiter ausgelenkt wurde. Die Größe der Änderung der Einschlagcharakteristik kann jedoch mit der Zeit erhöht werden, über welche das Lenkrad 11 oder 111 über einen vorab bestimmten Winkel oder weiter ausgelenkt wurde. Insbesondere wird in der ersten Ausführungsform die Verarbeitung der Schritte S51 bis S56 der Änderungssteuerroutine der 4 und 7 in einer solchen Weise geändert, dass der Wert der Variablen n sich mit der kumulativen Zeit erhöht, über welche das Lenkrad 11 über den vorab bestimmten Winkel oder weiter ausgelenkt wurde. In der zweiten Ausführungsform wird die Verarbeitung der Schritte S171 bis S176 der Übergangssteuerroutine der 13 in einer solchen Weise geändert, dass der Wert der Variablen n sich mit der kumulativen Zeit erhöht, über welche das Lenkrad 111 über den vorab bestimmten Winkel oder weiter ausgelenkt wurde. In diesen Fällen können die ersten und zweiten Ausführungsformen in einer solchen Weise modifiziert werden, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der Variablen n um so größer wird, je größer der Lenkwinkel des Lenkrads 11 oder 111 ist, und somit die Geschwindigkeit, mit welcher die Einschlagcharakteristik geändert wird, um so höher wird, je größer der Lenkwinkel des Lenkrads 11 oder 111 ist.
Weiterhin kann die Einschlagcharakteristik einfach mit dem Verstreichen der Zeit geändert werden. Insbesondere wird die Verarbeitung der Schritte S51 bis S56 in der ersten Ausführungsform in einer solchen Weise geändert, dass sich der Wert der Variablen n mit der kumulativen Zeit erhöht, nachdem die Durchführung der Übergangssteuerroutine gestartet ist. In der zweiten Ausführungsform wird die Verarbeitung der Schritte S171 bis S176 in einer solchen Weise geändert, dass sich der Wert der Variablen n mit der kumulativen Zeit erhöht, nachdem die Durchführung der Übergangssteuerroutine gestartet wurde.
Weiterhin kann die Einschlagcharakteristik allmählich mit der Anzahl von Malen verändert werden, die der Zündschalter eingeschaltet wird. Genauer gesagt wird in der ersten Ausführungsform die Verarbeitung der Schritte S51 bis S56 so geändert, dass die Variable n jedes Mal erhöht wird, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, oder wenn der Zündschalter eine vorab bestimmte Anzahl von Malen eingeschaltet wird, nachdem die Ausführung der Änderungssteuerroutine gestartet ist. In der zweiten Ausführungsform wird die Verarbeitung der Schritte S171 bis S176 geändert, um die Variable n jedes Mal zu erhöhen, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird oder der Zündschalter eine vorab bestimmte Anzahl von Malen eingeschaltet wird, nachdem die Ausführung der Änderungssteuerroutine gestartet wurde.
Als Nächstes werden Modifikationen der ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 bei Erfüllung der Bedingung geändert wird, dass die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 denselben Einschlagwinkel δ aufweisen, bevor und nachdem die Einschlagcharakteristik geändert wird. Zunächst wird diese Modifikation auf der Grundlage der zweiten Ausführungsform beschrieben. In dieser Modifikation führt die Einschlag-ECU 148 eine Übergangssteuerroutine der 15 anstelle der Übergangssteuerroutine der 13 aus. Die verbleibenden Abschnitte sind dieselben wie jene der zweiten Ausführungsform.
In der Übergangssteuerroutine der 15 wird die Verarbeitung des Schritts S201 zum Festlegen eines Änderungsverhinderungsflags NCG auf „1" zwischen den Schritten S175 und S176 der 13 hinzugefügt. Das Änderungsverhinderungsflag gibt wieder, dass eine Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 verhindert wird, wenn der Wert „1" ist, und gibt wieder, dass eine Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 erlaubt ist, wenn der Wert „0" ist. Das Änderungsverhinderungsflag NCG wird ursprünglich auf „0" festgelegt. Die Verarbeitung dieses Schritts S201 wird angepasst, umvorübergehend zu verhindern, dass die Einschlagcharakteristik selbst zu den Zeitpunkten der Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 geändert wird, die durch die Verarbeitung der Schritte S171 bis S176 bestimmt werden, bis später beschriebene Bedingungen erfüllt sind.
Weiterhin entspricht die Verarbeitung des Schritts S179' in der Übergangssteuerroutine der 15 jener des Schritts S179 der 13, ist jedoch teilweise modifiziert; und die Verarbeitung der Schritte S202 bis S207 wird hinzugefügt. In Schritt S179' wird der Zieleinschlagwinkel, der in Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Eq. 2 berechnet wurde, als ein neuer Zieleinschlagwinkel δnew* gespeichert. Im Schritt S202 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Wert des Änderungsverhinderungsflags NCG „1" ist. Wenn der Wert des Änderungsverhinderungsflags NCG „0" ist und er wiedergibt, dass eine Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 zulässig ist, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S202 eine „Nein"-Entscheidung und geht zum Schritt 206 weiter. Im Schritt S206 wird der endgültige Zieleinschlagwinkel δ* auf den neuen Zieleinschlagwinkel δnew* festgelegt, und im Schritt S180 wird die Ausführung der Übergangssteuerroutine beendet. Folglich arbeitet die Lenkvorrichtung in diesem Fall in der gleichen Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Wenn der Wert des Änderungsverhinderungsflags NCG „1" ist und wiedergibt, dass eine Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 verboten ist, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S202 eine „Ja"-Entscheidung und geht zum Schritt 203 weiter. Im Schritt S203 berechnet die Einschlag-ECU 148 einen alten Zieleinschlagwinkel δold* durch die Durchführung einer Berechnung in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Gleichung Eq. 4. δold* = {K1 + (n – 1)·(K2 – K1)/N}·{δ1* + (n – 1)(δ2* – δ1*)/N} Eq. 4
In Eq. 4 ist der Wert (n – 1) ein variabler Wert, der die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 festlegt, unmittelbar bevor die Variable n durch die Verarbeitung des vorstehend erwähnten Schritts S176 verändert wird. Daher gibt der alte Zieleinschlagwinkel δold*, der im Schritt S203 in Übereinstimmung mit Eq. 4 berechnet wird, den Zieleinschlagwinkel δ* nach der Einschlagcharakteristik wieder, unmittelbar bevor sie geändert wurde.
Im Schritt S204 bestimmt die Einschlag-ECU 148, ob der neue Zieleinschlagwinkel δnew* gleich dem alten Zieleinschlagwinkel δold* ist. Wenn der neue Zieleinschlagwinkel δnew* nicht gleich dem alten Zieleinschlagwinkel δold* ist, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S204 eine „Nein"-Entscheidung und legt den endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* auf den alten Zieleinschlagwinkel δold* fest. Folglich wird der endgültige Zieleinschlagwinkel δ* (= δold*) in diesem Fall in Übereinstimmung mit der Einschlagcharakteristik bestimmt, unmittelbar bevor diese geändert wird, selbst wenn die Variable n durch die Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S176 geändert wurde.
Wenn der neue Zieleinschlagwinkel δnew* inzwischen gleich dem alten Zieleinschlagwinkel δold* wird, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S204 eine „Ja"-Entscheidung und gibt den Wert des Änderungsverhinderungsflags MCG im Schritt S205 wieder auf „0" zurück. Anschließend legt die Einschlag-ECU 148 den endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* durch die Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S206 auf den neuen Zieleinschlagwinkel δnew* fest. Danach fällt die Einschlag-ECU 148 in dem vorstehend erwähnten Schritt S202 eine „Nein"-Entscheidung und führt die Verarbeitung des Schritts S206 durch, bis die Variable n erneut durch die Verarbeitung des Schritts 176 geändert wird. Folglich wird der endgültige Zieleinschlagwinkel δ* auf dem neuen Zieleinschlagwinkel δnew* festgelegt.
Mittels der Verarbeitung der hinzugefügten Schritte S201 bis S207 wird die Einschlagcharakteristik nicht geändert, bis der neue Zieleinschlagwinkel δnew* nach der geänderten Einschlagcharakteristik gleich dem alten Zieleinschlagwinkel δold* nach der Einschlagcharakteristik vor der Änderung wird. Die Einschlagcharakteristik wird dann geändert, wenn der neue Zieleinschlagwinkel δnew* gleich dem alten Zieleinschlagwinkel δold* wird. Daher wird nach der vorliegenden Modifikation verhindert, dass die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 abrupt unabhängig von dem Lenkvorgang durch den Fahrer geändert wird, der auf das Lenkrad 111 wirkt, wodurch dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl vermittelt wird, wenn er das Lenkrad 111 lenkt. Insbesondere wird dem Fahrer kein außergewöhnliches unnatürliches Gefühl vermittelt, selbst wenn die Einschlagcharakteristik in einem großen Ausmaß geändert wird.
Wenn die vorliegende Modifikation auf die erste Ausführungsform angewendet wird, wird die Verarbeitung der Schritte S50 bis S61 der 7 wie folgt geändert. Das bedeutet, dass, wie in 15 unter Verwendung von Klammern angezeigt, die Verarbeitung des Schritts S201 zwischen den Schritten S55 und S56 hinzugefügt wird, der Schritt S59 in den Schritt S59' geändert wird und die Schritte S202 bis S207 zwischen dem Schritt S59' und dem Schritt S60 hinzugefügt sind. Auf diese Weise arbeitet die Lenkvorrichtung nach dieser Modifikation in gleicher Weise wie in der zweiten Ausführungsform. Diese Modifikation der ersten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der Modifikation der zweiten Ausführungsform dadurch, dass in 15 die Verarbeitung des Schritts S60 der 7 nach der Verarbeitung der Schritte S206 und S207 durchgeführt wird.
Die Übergangssteuerroutine der 15 kann auf eine Übergangssteuerroutine der 16 vereinfacht werden. Man bemerke, dass in 16 die Nummern von Schritten, die nicht in Klammern stehen, eine Modifikation der zweiten Ausführungsform wiedergeben, und Nummern von Schritten die in Klammern stehen, eine Modifikation der ersten Ausführungsform wiedergeben. In der Übergangssteuerroutine der 16 wird die Verarbeitung der vorstehend beschriebenen Schritte S179' (S59') und S202 bis S207 der 15 in die Verarbeitung der Schritte S211 bis S215 geändert. Das bedeutet, dass durch die Verarbeitung des Schritts S211 ähnlich dem vorstehend beschriebenen Schritt S202 eine Entscheidung gefällt wird, ob der Wert des Änderungsverhinderungsflags NCG „1" ist. Wenn der Wert des Änderungsverhinderungsflags NCG „0" ist und wiedergibt, dass eine Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 zulässig ist, wird in Schritt S214 der endgültige Zieleinschlagwinkel δ* in Übereinstimmung mit Eq. 2 wie in dem Fall der Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritt S179' berechnet.
Wenn der Wert des Änderungsverhinderungsflags NCG „1" ist und er wiedergibt, dass eine Änderung der Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 verboten ist, wird in Schritt S212 eine Bestimmung gefällt, ob der Lenkradlenkwinkel θh null ist. Wenn der Lenkradlenkwinkel θh null ist, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S212 eine „Ja"-Entscheidung, legt das Änderungsverhinderungsflag NCG auf „0" fest und führt die Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S214 durch. Wenn dagegen der Lenkradlenkwinkel θh nicht null ist, fällt die Einschlag-ECU 148 im Schritt S212 eine „Nein"-Entscheidung und geht dann zum Schritt S215 weiter, um wie in dem Fall der Verarbeitung des vorstehend beschriebenen Schritts S203 den endgültigen Zieleinschlagwinkel δ* in Übereinstimmung mit Eq. 4 zu berechnen.
Das bedeutet, dass die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 nicht geändert wird, bis der Lenkradlenkwinkel θh null wird, selbst wenn die Variable n, die verwendet wird, um die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 zu ändern, durch die Verarbeitung des Schritts S176 (S65) geändert wird. Anschließend wird die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 geändert, wenn der Lenkradlenkwinkel θh null wird. Der vorstehend erörterte Vorgang basiert auf der Tatsache, dass die ersten und zweiten Zieleinschlagwinkel δ1* und δ2*, die durch die Verarbeitung des Schritts S177 (S57) berechnet wurden, beide null sind, und die Ergebnisse von Berechnungen, die in Übereinstimmung mit den Gleichungen Eq. 2 und Eq. 4 durchgeführt wurden, jeweils unvermeidlich null werden, wenn der Lenkradlenkwinkel θh null ist. In anderen Worten wird der Zieleinschlagwinkel δ*, der durch die Verarbeitung des Schritts S214 berechnet wird, und jener, der durch die Verarbeitung des Schritts S215 berechnet wird, jeweils unabhängig von der Variablen n null, wenn das Lenkrad 111 oder 11 nicht ausgelenkt und der Lenkradlenkwinkel θh null ist; dies gilt auch für die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2. Man bemerke, dass auch in diesem Fall die Verarbeitung des Schritts S60 der 7 nach der Verarbeitung der Schritte S214 und S215 in 16 ausgeführt werden muss, wenn die vorliegende Modifikation auf die erste Ausführungsform angewendet wird.
Folglich wird zuerst die Einschlagcharakteristik geändert, wenn der Zieleinschlagwinkel δ* gleich nach der Änderung gleich dem Zieleinschlagwinkel δ* vor der Änderung wird, obwohl dies auf den Fall beschränkt ist, in welchem der Lenkradlenkwinkel θh null ist. Daher wird nach der vorliegenden Modifikation verhindert, dass sich die Einschlagcharakteristik der linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 abrupt unabhängig von dem Lenkvorgang durch den Fahrer ändert, der auf das Lenkrad 111 oder 11 wirkt, wodurch dem Fahrer kein unnatürliches Gefühl vermittelt wird, während er das Lenkrad 111 oder 11 lenkt. Zudem tritt wie vorstehend beschrieben kein Problem auf, selbst wenn die Einschlagcharakteristik in starkem Maße geändert wird.
In den ersten und zweiten Ausführungsformen sind die Lenkräder 111 und 11 dazu aufgebaut, gedreht zu werden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug angewendet werden, in welchem anstelle der Lenkräder 111 und 11 ein linear bewegtes Lenkteil wie ein Joystick verwendet wird, um die linken und rechten Vorderräder FW1 und FW2 einzuschlagen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen und ihre Modifikationen beschränkt und verschiedene andere Modifikationen können verwendet werden, ohne vom Gebiet der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, die Folgendes aufweist: einen Lenkgetriebemechanismus (12 bis 16), der mechanisch ein Lenkteil (11) mit einem lenkbaren Rad (FW1, FW2) des Fahrzeugs verbindet, wobei der Lenkgetriebemechanismus eine Lenkbetätigung des Lenkteils mechanisch auf das lenkbare Rad überträgt, um dadurch das lenkbare Rad in Übereinstimmung mit einer vorab bestimmten ersten Charakteristik in Bezug auf die Lenkbetätigung auf das Lenkteil einzuschlagen; eine Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15, 41, 42), die in den Lenkgetriebemechanismus eingebaut ist, wobei die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung das Lenkteil (11) mechanisch mit dem lenkbaren Rad (FW1, FW2) verbindet, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) in einem verbundenen Zustand ist und die mechanische Verbindung unterbricht, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) in einem entkoppelten Zustand ist; eine Einschlagstellgliedvorrichtung (16, 21, 22, 23, 24, 25), die in dem Lenkgetriebemechanismus angeordnet ist, um zwischen der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) und dem lenkbaren Rad (FW1, FW2) angeordnet zu sein, wobei die Einschlagstellgliedvorrichtung das lenkbare Rad einschlägt, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einem entkoppelten Zustand ist; eine Einschlagsteuereinrichtung (36, 39), um den Betrieb der Einschlagstellgliedvorrichtung (16) in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung, die auf das Lenkteil wirkt, so zu steuern, dass das lenkbare Rad (FW1, FW2) in Übereinstimmung mit einer vorab bestimmten zweiten Charakteristik in Bezug auf die auf das Lenkteil (11) wirkende Lenkbetätigung eingeschlagen wird, wobei sich die zweite Charakteristik von der ersten Charakteristik unterscheidet; eine Einrichtung (30 bis 36) zur Erfassung eines Versagens, um eine Anomalität der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) oder der Einschlagstellgliedvorrichtung (16) zu erfassen; und eine Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik, die betreibbar ist, wenn eine Anomalität der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) oder der Einschlagstellgliedvorrichtung (16) von der Einrichtung zur Erfassung des Versagens erfasst wird, um den Betrieb der Einschlagstellgliedvorrichtung (16) so zu steuern, dass die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die auf das Lenkteil (11) wirkende Lenkbetätigung sich allmählich von der zweiten Charakteristik zu der ersten Charakteristik ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15, 41, 42) erste und zweite Kopplungs-/Entkopplungseinheit (41, 42) aufweist, die in Serie verbunden sind und jeweils selektiv in einen entkoppelten Zustand oder einen gekoppelten Zustand umschaltbar sind; die Einrichtung (30 bis 36) zur Erfassung des Versagens eine Anomalität der ersten und zweiten Kopplungs-/Entkopplungseinheiten erfasst; und die Einrichtung (34 bis 39) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik den Betrieb der Einschlagstellgliedvorrichtung (16, 21, 22, 24, 25) so steuert, dass sich die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, allmählich von der zweiten Charakteristik zu der ersten Charakteristik ändert, wenn die Einrichtung zur Erfassung des Versagens eine Anomalität erfasst, in welcher eine der ersten und zweiten Kopplungs-/Entkopplungseinheiten in einem stets verbundenen Zustand ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Einschlagstellgliedvorrichtung (16, 21, 22, 24, 25) erste und zweite Einschlagstellglieder (21, 22, 24, 25) aufweist, die dazu fähig sind, unabhängig voneinander zu arbeiten; die Einrichtung (30 bis 36) zur Erfassung des Versagens eine Anomalität der ersten und zweiten Einschlagstellglieder erfasst; und die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik den Betrieb eines anderen Einschlagstellglieds so steuert, dass sich die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf die auf das Lenkteil wirkende Lenkbetätigung allmählich von der zweiten Charakteristik zu der ersten Charakteristik ändern, wenn die Einrichtung zur Erfassung des Versagens eine Anomalität in entweder dem ersten oder zweiten Einschlagstellglied (21, 22) erfasst.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, sich allmählich mit der auf das Lenkteil wirkenden Lenkbetätigung ändert.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Änderungsrate der Kurvenfahrcharakteristik des lenkba ren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, sich mit der Anzahl von Malen erhöht, die das Lenkteil (11) bis zu einem gewissen Grad oder weiter betätigt wird.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Änderungsrate der Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die auf das Lenkteil (11) wirkende Lenkbetätigung sich mit der Zeit erhöht, in welcher das Lenkteil in einem vorab bestimmten Ausmaß oder weiter betätigt ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Änderungsrate der Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil wirkt, sich mit dem Ausmaß erhöht, in welchem das Lenkteil betätigt wird.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, sich allmählich mit dem Verstreichen der Zeit ändert.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Lenkcharakteristik so aufgebaut ist, dass sich die Änderungsrate der Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, allmählich mit der Anzahl von Malen ändert, die ein Zündschalter eingeschaltet wird.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Lenkcharakteristik so aufgebaut ist, dass die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, jedes Mal geändert wird, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Bezug auf die Lenkbetäti gung, welche auf das Lenkteil (11) wirkt, sich jedes Mal ändert, wenn der Zündschalter eine vorab bestimmte Anzahl von Malen eingeschaltet wurde.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Lenkcharakteristik so aufgebaut ist, dass sie die Kurvenfahrcharakterisitk des lenkbaren Rads (FW1, FW2) bei der Erfüllung einer Bedingung ändert, dass das lenkbare Rad einen identischen Einschlagwinkel vor und nach der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik aufweist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Lenkcharakteristik so aufgebaut ist, dass sie die Kurvenfahrcharakteristik des lenkbaren Rads (FW1, FW2) bei Vorliegen einer Bedingung ändert, dass das Lenkteil (11) nicht betätigt wird.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, die weiterhin eine Kopplungssteuereinrichtung aufweist, um die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) in einen verbundenen Zustand zu bringen, nachdem die Steuerung des anderen unter der ersten und zweiten Kurvenfahrstellgliedern (21, 22, 24, 25) durch die Einrichtung (34, 35, 36) zur Steuerung der Änderung der Kurvenfahrcharakteristik durchgeführt wurde.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 13, die weiterhin eine Hilfssteuereinrichtung (36 bis 38) aufweist, um dem Betrieb des anderen aus den ersten und zweiten Einschlagstellgliedern (21, 22, 24, 25) so zu steuern, dass das Einschlagen des lenkbaren Rads (FW1, FW2) in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung auf das Lenkteil (11) unterstützt wird, nachdem die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) mittels der Einrichtung (34, 35, 41, 42) zur Verbindungssteuerung in einen verbundenen Zustand gebracht ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, die weiterhin eine Einrichtung zur Steuerung einer Reisebeschränkung aufweist, um die Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs zu beschränken oder die Fahrt des Fahrzeugs zu verunmöglichen, wenn die Einrichtung zur Erfassung des Versagens eine Anomalität erfasst, bei welcher eine der Kopplungs-/Entkopplungseinheiten (15) in einem stets verbundenen Zustand ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die weiterhin ein Reaktionsstellglied (16) aufweist, das in dem Lenkgetriebemechanismus angeordnet ist, um zwischen dem Lenkteil (11) und der Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung (15) angeordnet ist und eine Reaktionskraft auf das Lenkteil ausübt, wenn die Kopplungs-/Entkopplungsvorrichtung in einem entkoppelten Zustand ist; und eine Einrichtung (36, 39) zur Steuerung einer Reaktionsvermittlung, um den Betrieb des Reaktionsstellglieds in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung auf das Lenkteil so zu steuern, dass eine Reaktionskraft auf die Lenkbetätigung, welche auf das Lenkteil wirkt, weitergegeben wird.