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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystem gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 oder 2, wie z.B. eine in ein Fahrzeug eingebaute
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung. Ein bekanntes System dieses Typs
ist aus der US-A-6,097,286 bekannt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Unter
Bezugnahme auf die 5 und 6 wird im
Folgenden ein Beispiel einer herkömmlichen Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
beschrieben. 5 veranschaulicht die Konstruktion
einer herkömmlichen
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung, und 6 zeigt eine
grafische Darstellung zur Erläuterung
der Relation zwischen einer auf den Reifen aufgebrachten externen
Kraft und einer auf das Lenkrad ausgeübten Reaktionskraft.
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Wie
in 5 gezeigt ist, weist diese Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
Folgendes auf: Ein Lenkrad 1 als Betätigungselement; einen Betätigungswinkelsensor 2,
der den Betätigungszustand des
Lenkrads 1 erfasst; einen Betätigungselement-Aktuator 3 als
Kraftrückkopplungs-Aktuator,
der eine externe Kraft für
eine Kraftrückkopplung
auf das Lenkrad 1 ausübt;
einen Reifen-Reaktionskraftsensor 5 zum Erfassen der Reaktionskraft
von einer Straßenoberfläche, die
auf ein Lenksystem 4 eines Fahrzeugs als betätigte Vorrichtung
wirkt; einen Lenk-Aktuator 6 als Aktuator zum antriebsmäßigen Bewegen
der betätigten
Vorrichtung, die eine externe Kraft für das Lenken auf das Lenksystem 4 ausübt; eine
erste Steuerung 7 (CPU), die Ausgangssignale a und f von
dem Betätigungswinkelsensor 2 bzw. dem
Lenksystem 4 erhält
und den Betätigungselement-Aktuator 3 steuert;
sowie eine zweite Steuerung 9, die ein Ausgangs signal von
dem Reifen-Reaktionskraftsensor 5 sowie ein Signal b für die Information über den
Betriebszustand des Lenkrads 1 erhält und den Betrieb des Lenk-Aktuators 6 steuert.
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Das
Lenkrad 1 ist derart ausgebildet, dass es sich im Uhrzeigersinn
und im Gegenuhrzeigersinn drehen lässt. Das Lenksystem 4 des
Fahrzeugs ist derart ausgebildet, dass es die Reifen 8 nach
rechts und nach links um den gleichen Betrag ausgehend von der Ausgangsstellung
des Systems bewegen kann. Die Ausgangsstellung für das Lenkrad 1 für eine Kraftrückkopplungs-Steuerung
ist in Bezug auf die Ausgangsstellung des Lenksystems 4 des
Fahrzeugs derart eingestellt, dass das Fahrzeug auf einer ebenen
Straßenoberfläche geradeaus
laufen kann.
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Wenn
der Fahrer das Lenkrad 1 während der Fahrt im Uhrzeigersinn
oder im Gegenuhrzeigersinn dreht, werden die Betätigungsrichtung und der Betätigungswinkel
des Lenkrads durch den Betätigungswinkelsensor 2 erfasst,
wobei dieser wiederum ein Lenksignal a in Abhängigkeit von der Betätigungsrichtung
und dem Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 abgibt. Die erste Steuerung 7 erhält dieses
Lenksignal a und erzeugt daraus ein Informationssignal b zum Anzeigen
des Betätigungszustands
des Lenkrads 1, der von dem Signal a abhängt, und
gibt dieses ab. Dieses Informationssignal b veranlasst den Lenk-Aktuator 6 zum
Bewegen des Lenksystems 4 des Fahrzeugs in seitlicher Richtung,
und zwar in der der Betätigungsrichtung
des Lenkrads 1 entsprechenden Richtung um den Rotationswinkel,
der dem Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 entspricht, so dass das Fahrzeug eine Kurve
nach links oder nach rechts fährt.
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Bei
der Kurvenfahrt des Fahrzeugs wirkt eine Reaktionskraft (Kurvenfahrtkraft)
von der Straßenoberfläche, die
von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel sowie anderen Faktoren
abhängig ist,
auf die Reifen 8, und der Reifen-Reaktionskraftsensor 5 gibt
ein Reifen-Reaktionskraft-Detektionssignal c ab, das von der Reaktionskraft
abhängig
ist. Die zweite Steuerung 9 erhält das Reifen-Reaktionskraft-Detektionssignal
c und gibt ein Steuersignal f ab. Die erste Steuerung 7 erhält das Steuersignal
f und erzeugt ein von dem Signal f abhängiges Antriebssignal d für den Betätigungselement-Aktuator 3 und
gibt dieses Signal ab. Dieses Antriebssignal b verursacht eine antriebsmäßige Bewegung
des Betätigungselement-Aktuators 3,
wobei in der in 6 dargestellten Weise eine externe
Kraft proportional zu der auf die Reifen 8 wirkenden Reaktionskraft
auf das Lenkrad 1 ausgeübt
wird. Auf diese Weise kann der Fahrer eine gewisse Art eines Fahrgefühls erhalten,
wenn er ein Fahrzeug mit einer mechanischen Lenkvorrichtung fährt.
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Im
Verlauf der Zeit kann jedoch die Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
in Bezug auf die Ausgangsstellung des in das Fahrzeug eingebauten
Lenksystems 4 aufgrund unregelmäßigen Reifenverschleißes oder unregelmäßigen Verschleißes einer
mechanischen Komponente des Lenksystems in Fehlausrichtung gelangen.
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Wenn
aus irgendeinem Grund die Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
von der Ausgangsstellung des in das Fahrzeug eingebauten Lenksystems 4 abweicht, würde das
Fahrzeug bei Anordnung des Lenkrads 1 in seiner Ausgangsstellung
eine Kurve in der zu dieser Abweichung entgegengesetzten Richtung
fahren; wenn dagegen das Lenkrad 1 derart betätigt wird, dass
dies dem Fahrzustand des Fahrzeugs entspricht, würde sich das Lenkrad 1 außerhalb
von seiner Ausgangsstellung bzw. auf der Seite der Abweichung, befinden,
so dass sich das Fahrgefühl
verschlechtern würde
und auch bei Drehung des Lenkrads 1 um den gleichen Rotationswinkel
im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn das Fahrzeug nicht um
den gleichen Rotationswinkel im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn
eine Kurve bzw. einen Bogen fahren würde, wodurch die Fahrsicherheit und
die Betätigbarkeit
des Fahrzeugs beeinträchtigt werden.
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Der
herkömmliche
Typ der Steer-by-wire-Lenkvorrichtung besitzt keine Einrichtung
zum automatischen Kompensieren einer Diskrepanz zwischen der Ausgangsstellung
des Lenkrads 1 für
die Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung des Lenksystems 4, und aus diesem
Grund kann sie das vorstehend geschilderte Problem nicht verhindern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in
der Schaffung eines Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems mit hoher Funktionsfähigkeit
und hoher Lebensdauer, das eine Diskrepanz zwischen der Ausgangsstellung
des Lenkrads für
die Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung des in das Fahrzeug eingebauten Lenksystems
automatisch kompensiert.
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Gelöst wird
die vorstehend genannte Aufgabe gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung durch ein Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystem, das die Merkmale
des Anspruchs 1 aufweist.
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Bei
einer Steer-by-wire-Lenkvorrichtung z.B. wird das Lenkrad in Bezug
auf die Ausgangsstellung des Lenksystems (betätigte Vorrichtung) unabhängig von
der Ausgangsstellung des Lenkrads (Betätigungselement) für die Kraftrückkopplungs-Steuerung betätigt, um
das Fahrzeug entlang einer gewünschten
Bahn fahren zu lassen. Mit anderen Worten, wenn aus irgendeinem
Grund eine Diskrepanz zwischen der Ausgangsstellung des Lenkrads
für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung des Lenksystems vorhanden ist, steuert
der Fahrer bei seinem Versuch, das Fahrzeug entlang einer gewünschten
Bahn fahren zu lassen, das Lenkrad in Bezug auf eine von dessen
Ausgangsstellung abweichende Position anstatt in Bezug auf die Ausgangsstellung
des Lenkrads. Ferner wird während der
Fahrt, bei der das Lenkrad wiederholt im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn
gedreht wird, der Lenkrad-Betätigungswinkel,
der der Ausgangsstellung des Lenksystems entspricht, am häufigsten
verwendet, wobei er um so weniger häufig verwendet wird, je großer der
Lenkrad-Betätigungswinkel
ist.
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Da
die Steuerung somit wiederholt Häufigkeiten
von Signalen berechnet, die von dem Lenkrad-Betätigungswinkelsensor abgegeben
werden, um Information über
die aktuelle tatsächliche
Ausgangsstellung des Lenkrads zu erhalten, wird der Lenkrad-Betätigungswinkel
(Position), in der das Signal am häufigsten abgegeben wird, in
der Steuerung wieder als neue Ausgangsstellung des Lenkrads gespeichert,
um die Lenkrad-Ausgangsstellung für die Kraftrück kopplungs-Steuerung
mit der Ausgangsstellung des Lenksystems in Übereinstimmung zu bringen.
Sobald die beiden Ausgangsstellungen in Übereinstimmung gebracht sind,
kann die Betätigung
des Betätigungselement-Aktuators
(Kraftrückkopplungs-Aktuator)
in Bezug auf die neue Ausgangsstellung gesteuert werden. Als Ergebnis
hiervon ist es möglich,
eine Beeinträchtigung
des Fahrgefühls
des Fahrzeugs oder eine Verschlechterung in der Fahrsicherheit des
Fahrzeugs aufgrund einer Diskrepanz zwischen der Lenkrad-Ausgangsstellung
und der Lenksystem-Ausgangsstellung zu verhindern.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung aktualisiert die
Steuerung vorzugsweise die in der Steuerung gespeicherte Betätigungselement-Ausgangsstellung,
wenn eine Differenz zwischen der in der Steuerung gespeicherten Betätigungselement-Ausgangsstellung
und der berechneten neuen Ausgangsstellung einen vorbestimmten Wert
erreicht.
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Ein
Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Bedienbarkeit und
die Fahrsicherheit verbessert werden, da die Ausgangsstellung des
Betätigungselements
aktualisiert wird, bevor der Fahrer eine Verschlechterung in der
Bedienbarkeit des Fahrzeugs zu spüren beginnt.
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Zum
Lösen der
vorstehend genannten Aufgabe wird gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung ein Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystem geschaffen,
das die Merkmale des Anspruchs 2 aufweist.
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Ein
Vorteil dieser Anordnung wird im Folgenden unter Verwendung einer
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung als Beispiel beschrieben. Wie bereits
erwähnt
wurde, wirkt bei der Fahrt eines Fahrzeugs eine Reaktionskraft von
der Straßenoberfläche, die von
der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel sowie weiteren Faktoren
abhängig
ist, auf die Reifen. Die auf jeden Reifen wirkende Reaktionskraft
ist am geringsten, wenn das Fahrzeug geradeaus läuft, d.h. wenn sich das Lenksystem
(betätigte
Vorrichtung) des Fahrzeugs in seiner Ausgangsstellung befindet, und
nimmt mit steigendem Drehwinkel des Lenksystems zu. Die Steuerung
kann somit die Ausgangsstellung des Lenksystems aus Signalen berechnen, die
sie von dem Reifen-Reaktionskraftsensor (zweiter Sensor) erhält.
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Wie
vorstehend erwähnt
worden ist, wird während
der Fahrt des Fahrzeugs das Lenkrad in Bezug auf die Ausgangsstellung
des Lenksystems (betätigte
Vorrichtung) unabhängig
von der Ausgangsstellung des Lenkrads (Betätigungselement) für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
betätigt.
Der Lenkrad-Betätigungswinkel
(Position), der der Ausgangsstellung des Lenksystems entspricht,
wird in der Steuerung als neue Ausgangsstellung des Lenkrads wieder
gespeichert, so dass die Lenkrad-Ausgangsstellung mit der Lenksystem-Ausgangsstellung übereinstimmt.
Als Ergebnis hiervon kann eine Verschlechterung des Fahrgefühls des
Fahrzeugs oder eine Beeinträchtigung
bei dessen Fahrsicherheit aufgrund einer Diskrepanz zwischen der
Lenkrad-Ausgangsstellung und der Lenksystem-Ausgangsstellung verhindert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung aktualisiert die
erste Steuerung vorzugsweise die in der ersten Steuerung gespeicherte
Betätigungselement-Ausgangsstellung, wenn
eine Differenz zwischen der in der ersten Steuerung gespeicherten
Ausgangsstellung des Betätigungselements
und der Ausgangsstellung der betätigten
Vorrichtung einen vorbestimmten Wert erreicht.
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Ein
Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Bedienbarkeit und
die Fahrsicherheit verbessert werden, da die Betätigungselement-Ausgangsstellung
aktualisiert wird, bevor der Fahrer eine Verschlechterung der Bedienbarkeit
des Fahrzeugs zu spüren
beginnt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
ausführlicher beschrieben;
darin zeigen:
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1 die
Konstruktion eines Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
grafische Darstellung zur Erläuterung
der Relation zwischen dem Lenkrad-Betätigungswinkel und der Lenkrad-Betätigungshäufigkeit;
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3 eine
Darstellung der Konstruktion eines Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
grafische Darstellung zur Erläuterung
der Relation zwischen dem Lenkwinkel des in das Fahrzeug eingebauten
Lenksystems und der Reifen-Reaktionskraft;
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5 eine
Darstellung der Konstruktion eines herkömmlichen Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems;
und
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6 eine
grafische Darstellung zur Erläuterung
der Relation zwischen der auf das Lenkrad ausgeübten externen Kraft und der
auf den Fahrzeugreifen ausgeübten
externen Kraft.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein
Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystem
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben, und zwar anhand einer Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
als Beispiel. 1 zeigt die Konstruktion eines
Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt
eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Relation zwischen
dem Lenkrad-Betätigungswinkel
und der Lenkrad-Betätigungshäufigkeit.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist die Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
die gleiche Grundkonstruktion wie die in 5 gezeigte
herkömmliche
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung auf. Diese Steer- by-wire-Lenkvorrichtung umfasst: Ein
Lenkrad 1 (Betätigungselement);
einen Betätigungswinkelsensor 2,
der den Betätigungszustand
des Lenkrads 1 erfasst; einen Betätigungselement-Aktuator 3 (Kraftrückkopplungs-Aktuator),
der eine externe Kraft für
eine Kraftrückkopplungs-Steuerung
auf das Lenkrad 1 ausübt;
einen Reifen-Reaktionskraftsensor 5, der die Reaktionskraft
von der Straßenoberfläche erfasst,
die auf das Lenksystem 4 (betätigte Vorrichtung) des Fahrzeugs wirkt;
einen Lenk-Aktuator 6 (Aktuator zum antriebsmäßigen Bewegen
der betätigten
Vorrichtung), der eine externe Kraft zum Lenken auf das Lenksystem 4 ausübt; eine
erste Steuerung 7 (CPU), die ein Ausgangssignal a von dem
Betätigungswinkelsensor 2 und
ein Steuersignal f in Abhängigkeit
von dem Zustand des Lenksystems 4 erhält und ein Antriebssignal d
für den
Betätigungselement-Aktuator 3 abgibt; sowie
eine zweite Steuerung 9, die ein Signal b zum Erhalten
von Information über
den Betätigungszustand
des Lenkrads 1 von der ersten Steuerung 7 erhält und ein
Signal c von dem Reifen-Reaktionskraftsensor 5 abgibt sowie
ein Antriebssignal e für
den Lenk-Aktuator 6 abgibt.
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Die
erste Steuerung 7 weist Folgendes auf: Einen Ausgangsstellungsspeicher 7a,
der die Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung speichert;
einen Häufigkeitsberechnungsbereich 7b,
der ein Lenksignal a von dem Betätigungswinkelsensor 2 erhält und den
Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 in Bezug auf die in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherte
Ausgangsstellungsinformation sowie die Häufigkeit des Eingangs des Lenksignals
a für jeden
Betätigungswinkel berechnet;
sowie einen Ausgangsstellungs-Umschreibbereich 7c, der
den Betätigungswinkel
des Lenkrads 1, der der größten Häufigkeit des Eingangs des Lenksignals
a entspricht, als neue Ausgangsstellung des Lenkrads 1 in
dem Ausgangsstellungsspeicher 7a speichert. Entsprechend
einem Umschreibssignal, das von dem Ausgangsstellungs-Umschreibbereich 7c abgegeben
wird, wird die in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherte
Ausgangsstellung wiederholt umgeschrieben bzw. aktualisiert. Dieser
Ausgangsstellungs-Umschreibvorgang kann in regelmäßigen Intervallen
oder in unregelmäßigen Intervallen
stattfinden. Wenn der Umschreibvorgang z.B. in unregelmäßigen Intervallen
stattfinden soll, kann der Umschreibvorgang jedes Mal stattfinden, wenn
eine Differenz zwischen der in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherten
Ausgangsstellung und der durch den Häufigkeitsberechnungsbereich 7b berechneten
aktuellen Ausgangsstellung einen vorbestimmten Wert erreicht. Die
Anfangs gespeicherte Ausgangsstellung wird in Bezug auf die Ausgangsstellung
des Lenksystems 4 des Fahrzeugs festgelegt, so dass das
Fahrzeug auf einer ebenen Straßenoberfläche geradeaus
läuft.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird aufgrund der wiederholten
Drehbewegung des Lenkrads 1 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
während
der Fahrt der Betätigungswinkel
des Lenkrads 1, der der Ausgangsstellung des Lenksystems 4 entspricht,
am häufigsten
verwendet; je größer der
Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 ist, desto weniger häufig wird dieser Betätigungswinkel
verwendet. Wenn die Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
mit der Ausgangsstellung des Lenksystems 4 übereinstimmt,
ist die Häufigkeit
des Eingangs des Lenksignals a bei einem Betätigungswinkel von 0° am höchsten,
wie dies in 2 durch die durchgezogene Linie
dargestellt ist. Wenn dagegen aus irgendeinem Grund eine Diskrepanz
zwischen der in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherten
Ausgangsstellung des Lenkrads 1 und der Ausgangsstellung
des Lenksystems 4 vorhanden ist, steuert der Fahrer das
Lenkrad 1 in Bezug auf die Ausgangsstellung des Lenksystems 4 bei
seinem Bestreben, das Fahrzeug entlang einer gewünschten Bahn fahren zu lassen.
In diesem Fall weicht der am häufigsten
verwendete Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 von der Ausgangsstellung des Lenkrads 1 um den
Rotationswinkel ab, der der Differenz zwischen der Ausgangsstellung
des Lenkrads 1 und der Ausgangsstellung des Lenksystems 4 entspricht,
wie dies in 2 durch die gestrichelte Linie
dargestellt ist.
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Wenn
die Steuerung 7 ein von dem Betätigungswinkelsensor 7 abgegebenes
Lenksignal a erhält,
um Information über
die tatsächliche
aktuelle Ausgangsstellung des Lenkrads 1 zu erhalten, wird somit
die in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherte Ausgangsstellung
von dem Ausgangsstellungs-Umschreibbereich 7c auf die tatsächliche
aktuelle Ausgangsstellung umgeschrieben, um eine Diskrepanz zwischen
der Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung des Lenksystems 4 zu kompensieren.
Als Ergebnis hiervon stimmt das von dem Betätigungswinkelsensor 2 abgegebene
Lenksignal a mit der tatsächlichen
Betätigungsrichtung
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 überein,
und auch die Signale b und d, die auf der Basis des Lenksignals
a erzeugt werden, stimmen mit der tatsächlichen Betätigungsrichtung
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 überein. Dies
bedeutet, dass der Betätigungselement-Aktuator 3 und
der Lenk-Aktuator 6 in Abhängigkeit von der tatsächlichen
Betätigungsrichtung
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 antriebsmäßig bewegt werden; als Ergebnis
hiervon kann eine Verschlechterung des Fahrgefühls des Fahrzeugs oder eine
Beeinträchtigung
der Fahrsicherheit des Fahrzeugs aufgrund einer Diskrepanz zwischen
der Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung des Lenksystems 4 verhindert werden.
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Im
Folgenden wird ein Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystem gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. 3 zeigt
die Konstruktion einer Steer-by-wire-Lenkvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt
eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Relation zwischen
dem Lenkwinkel des in das Fahrzeug eingebauten Lenksystems und der
Reifenreaktionskraft.
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Wie
in 3 dargestellt ist, hat die Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
gemäß diesem
dritten Ausführungsbeispiel
die gleiche grundlegende Konstruktion wie die Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
das in 1 dargestellt ist. Die vorliegende Steer-by-wire-Lenkvorrichtung
weist Folgendes auf: Ein Lenkrad 1 (Betätigungselement); einen Betätigungswinkelsensor 2 (erster
Sensor), der den Betätigungszustand
des Lenkrads 1 erfasst; einen Betätigungselement-Aktuator 3 (Kraftrückkopplungs-Aktuator),
der eine externe Kraft für
die Kraftrückkopplungs-Steuerung
auf das Lenkrad 1 ausübt,
einen Reifen-Reaktionskraftsensor 5 (zweiter Sensor), der
die Reaktionskraft von der Straßenoberfläche erfasst,
die auf das Lenksystem 4 (betätigte Vorrichtung) des Fahrzeugs
wirkt; einen Lenk-Aktuator 6 (Aktuator zum antriebsmäßigen Bewegen
der betätigten
Vorrichtung), die das Lenksystem 4 an triebsmäßig bewegt;
eine erste Steuerung 7, die ein Ausgangssignal a von dem
Betätigungswinkelsensor 2 und
ein Steuersignal f von dem Lenksystem 4 erhält und ein
Signal d zum antriebsmäßigen Bewegen
des Betätigungselement-Aktuators 3 abgibt;
sowie eine zweite Steuerung 9, die ein Signal b zum Liefern
von Information über
den Betätigungszustand
des Lenkrads 1 von der ersten Steuerung 7 erhält und ein
Signal c von dem Reifen-Reaktionskraftsensor 5 abgibt sowie
ein Antriebssignal e für
den Lenk-Aktuator 6 abgibt.
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Die
erste Steuerung 7 weist Folgendes auf: Einen Ausgangsstellungsspeicher 7a,
der die Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung speichert;
einen Ausgangsstellungs-Berechnungsbereich 7d, der ein
Reifen-Reaktionskraft-Detektionssignal c von dem Reifen-Reaktionskraftsensor 5 (zweiter
Sensor) erhält,
um die Ausgangsstellung des Lenksystems 4 (betätigte Vorrichtung)
des Fahrzeugs zu berechnen; sowie einen Ausgangsstellungs-Umschreibbereich 7c,
der die von dem Ausgangsstellungs-Berechnungsbereich 7d berechnete
Ausgangsstellung als neue Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a speichert. In Abhängigkeit
von einem Umschreibssignal von dem Ausgangsstellungs-Umschreibbereich 7c wird
die in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherte Ausgangsstellung
wiederholt umgeschrieben. Dieser Umschreibvorgang der Ausgangsstellung
kann in regelmäßigen Intervallen
oder in unregelmäßigen Intervallen
stattfinden. Die Anfangs gespeicherte Ausgangsstellung wird in Bezug
auf die Ausgangsstellung des Lenksystems 4 des Fahrzeugs
derart festgelegt, dass das Fahrzeug auf einer ebenen Straßenoberfläche geradeaus
läuft.
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Wie
in 4 dargestellt ist, beträgt bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit
die während
der Fahrt auf die Reifen wirkende Reaktionskraft von der Straßenoberfläche Null,
während
das Fahrzeug geradeaus läuft,
d.h. wenn sich das Lenksystem 4 des Fahrzeugs in seiner
Ausgangsstellung befindet, wobei die Reaktionskraft bei steigendem
Drehwinkel des Lenkrads 1 größer wird.
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Wenn
die Steuerung 7 ein Reifen-Reaktionskraft-Detektionssignal
c von dem Reifen-Reaktionskraftsensor 5 (zweiter Sensor)
erhält,
um Information über
die derzeitige aktuelle Ausgangsstellung des Lenkrads 4 zu
erhalten, wird die in dem Ausgangsstellungsspeicher 7a gespeicherte
Ausgangsstellung durch den Ausgangsstellungs-Umschreibbereich 7c auf
die derzeitige aktuelle Ausgangsstellung umgeschrieben, um eine
Diskrepanz zwischen der Ausgangsstellung des Lenkrads 1 für die Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung des Lenkrads 4 zu kompensieren.
Als Ergebnis hiervon stimmt das von dem Betätigungswinkelsensor 2 abgegebene
Lenksignal a mit der tatsächlichen
Betätigungsrichtung
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel
des Lenkrads 1 überein,
und auch die Signale b und d, die auf der Basis des Lenksignals
a erzeugt werden, stimmen mit der tatsächlichen Betätigungsrichtung
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel des
Lenkrads 1 überein.
Dies bedeutet, dass der Betätigungselement-Aktuator 3 und
der Lenk-Aktuator 6 in Abhängigkeit von der tatsächlichen
Betätigungsrichtung
und dem tatsächlichen
Betätigungswinkel des
Lenkrads 1 antriebsmäßig bewegt
werden; als Ergebnis hiervon kann eine Verschlechterung des Fahrgefühls des
Fahrzeugs oder eine Beeinträchtigung
in der Fahrsicherheit des Fahrzeugs aufgrund einer Diskrepanz zwischen
der Ausgangsstellung des Lenkrads 1 und der Ausgangsstellung
des Lenksystems 4 verhindert werden.
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Obwohl
sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele
mit Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen befassen, kann ein Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht nur für
eine Lenkvorrichtung Anwendung finden, sondern für eine beliebige Vorrichtung,
in die ein Betätigungselement,
das in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung betätigbar ist,
sowie eine betätigte
Vorrichtung integriert sind, die ausgehend von ihrer Ausgangsstellung
in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung betätigt werden
kann.
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Ferner
wird bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Lenkrad 1 als
Betätigungselement
verwendet; die Erfindung kann jedoch auch in Form eines Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems
ausgeführt
werden, das einen in seitlicher Richtung beweglichen Hebel als Betätigungselement verwendet.
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Ferner
versteht es sich, dass bei gleichzeitiger Anwendung der beiden vorstehend
beschriebenen Techniken der erläuterten
Ausführungsbeispiele die
Bedienbarkeit und die Sicherheit eines Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems
noch weiter verbessert werden können.
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Wie
bisher beschrieben worden ist, werden gemäß der vorliegenden Erfindung
die Häufigkeiten von
Signalausgängen
von einem Sensor, der den Betätigungszustand
(Position) eines Betätigungselements
erfasst, mittels einer Steuerung wiederholt berechnet, und die Ausgangsstellung
des Betätigungselements
wird aktualisiert, indem diejenige Position des Betätigungselements,
in der das Signal am häufigsten
abgegeben wird, als neue Ausgangsstellung des Betätigungselements
gespeichert wird, so dass eine Diskrepanz zwischen der Ausgangsstellung
des Betätigungselements
und der Ausgangsstellung der betätigten
Vorrichtung automatisch eliminiert werden kann und die Bedienbarkeit
sowie die Sicherheit des Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems verbessert werden
können.
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Ferner
erhält
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Steuerung ein Signal von einem Sensor, der den Zustand
der betätigten
Vorrichtung erfasst, um die Ausgangsstellung der betätigten Vorrichtung zu
berechnen, und bei Auftreten einer Diskrepanz zwischen der Ausgangsstellung
des Betätigungselements
für die
Kraftrückkopplungs-Steuerung
und der Ausgangsstellung der betätigten
Vorrichtung, wird die Ausgangsstellung des Betätigungselements in Bezug auf
die Ausgangsstellung der betätigten
Vorrichtung derart eingestellt, dass die Diskrepanz zwischen der
Ausgangsstellung des Betätigungselements
und der Ausgangsstellung der betätigten
Vorrichtung automatisch eliminiert werden kann und die Funktionsfähigkeit
sowie die Sicherheit des Steer-by-wire-Mobilitäts-Steuersystems verbessert werden
können.