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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug,
wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug, und ein Steuerverfahren davon.
Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine automatische
Lenkvorrichtung für
ein Fahrzeug, welche nach Bedarf automatisch gelenkte Räder lenkt,
sowie auf ein Steuerverfahren dieser automatischen Lenkvorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
ist eine elektrische Servolenkung, wie sie z.B. in der japanischen
Patentveröffentlichung
JP 11-78949 offenbart ist, bekannt, welche ein Antriebsmoment von
einem Motor der elektrischen Servolenkung verwendet, um eine Lenkunterstützung bereitzustellen,
wenn ein Fahrzeug durch einen Fahrer gelenkt wird, und welche ferner
automatisch gelenkte Räder
lenkt, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 14.
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Gemäß der elektrischen
Servolenkung in der vorhergehenden Veröffentlichung ist es möglich, eine Lenkunterstützung und,
wenn notwendig, ein automatisches Lenken unter Verwendung eines
Motors durchzuführen.
Es ist jedoch schwierig, zu verhindern, dass ein Gegendrehmoment,
welches erzeugt wird, wenn die elektrische Servolenkung die gelenkten
Räder lenkt,
auf das Lenkrad übertragen
wird, sowie zu verhindern, dass der Fahrer durch dieses Gegendrehmoment
ein unangenehmes Gefühl
empfindet. Darüber
hinaus fühlt
der Fahrer über
das Lenkrad auch eine plötzliche Änderung
im Drehmoment, wenn der Lenkmodus zwischen einem Lenken durch den
Fahrer und einem automatischen Lenken wechselt.
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Um
die vorangegangenen Probleme zu lösen, wurde eine automatische
Lenkvorrichtung vorgeschlagen, wie sie z.B. in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 05-77751 offenbart ist. Diese automatische Lenkvorrichtung ist
in einem Lenksys tem zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern vorgesehen
und enthält
eine variable Übertragungsverhältniseinheit
(d.h. einen variablen Lenkwinkelmechanismus) als eine Lenkantriebseinrichtung,
welche die gelenkten Räder
relativ zum Lenkrad lenkt, und eine Servolenkung als eine im Lenksystem
vorgesehene Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung. Ferner lenkt diese
automatische Lenkvorrichtung unter Verwendung der variablen Übertragungsverhältniseinheit
automatisch die gelenkten Räder
und hebt ein während
des automatischen Lenkens durch die variable Übertragungsverhältniseinheit
erzeugtes Gegendrehmoment mit einer Hilfslenkkraft von der Servolenkung
auf.
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Jedoch
ist es bei diesem Typ der automatischen Lenkvorrichtung schwierig,
genau das während
des automatischen Lenkens durch die variable Übertragungsverhältniseinheit
erzeugte Gegendrehmoment abzuschätzen.
Infolgedessen ist es schwierig, dieses Gegendrehmoment mit der Hilfslenkkraft von
der Servolenkung aufzuheben. Entsprechend ist es schwierig, auf
wirksame Weise zu verhindern, dass der Fahrer ein unangenehmes Gefühl empfindet.
Es ist ebenso schwierig, auf wirksame Weise zu verhindern, dass
durch den Fahrer über
das Lenkrad das Drehmoment durch den Wechsel gefühlt wird, wenn der Lenkmodus
zwischen Lenken durch den Fahrer und automatischem Lenken wechselt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, auf wirksame Weise das während des
automatischen Lenkens durch einen Fahrer empfundene unangenehme
Gefühl
zu minimieren und auf wirksame Weise eine Drehmomentsänderung
zu reduzieren, welche durch den Fahrer über das Lenkrad gefühlt wird,
wenn ein Lenkmodus zwischen einem Lenken durch den Fahrer und einem
automatischen Lenken wechselt, indem eine Lenkkrafterzeugungseinrichtung
so gesteuert wird, dass ein Drehmoment, welches während des
automatischen Lenkens auf das Lenkrad wirkt, während eines automatischen Lenkens
ein Zieldrehmoment wird.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine automatische Semi-Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung
für ein
Fahrzeug, die mit einer variablen Übertragungsverhält niseinheit,
welche in einem Lenksystem zwischen einem Lenkrad und gelenkten Rädern zur
Lenkunterstützung
und zum automatischen Lenken der gelenkten Räder relativ zum Lenkrad vorgesehen
ist, mit einer Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung, welche in dem
Lenksystem zur Erzeugung einer Hilfslenkkraft, welche das Lenken
der gelenkten Räder
unterstützt,
vorgesehen ist und mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der variablen Übertragungsverhältniseinheit
und der Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung versehen ist. Die Steuereinrichtung
enthält
eine erste Einrichtung zum Berechnen eines Zielhilfsbetrags der
variablen Übertragungsverhältniseinheit,
eine zweite Einrichtung zum Erfassen eines Drehmoments des Lenksystems, eine
dritte Einrichtung zum Berechnen einer ersten Zielhilfslenkkraft,
um ein auf das Lenkrad wirkendes Drehmoment während eines nicht-automatischen Lenkens
auf der Basis des erfassten Drehmoments auf ein Zieldrehmoment zu
steuern, eine vierte Einrichtung zum Berechnen einer zweiten Zielhilfslenkkraft,
um ein auf das Lenkrad wirkendes Drehmoment während eines automatischen Lenkens
auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags und eines Fahrzustands des
Fahrzeugs auf ein Zieldrehmoment zu steuern, eine fünfte Einrichtung
zum Berechnen einer endgültigen
Zielhilfslenkkraft als eine Summe aus den Gewichtungen der ersten
und zweiten Zielhilfslenkkräfte,
eine sechste Einrichtung zum Steuern der variablen Übertragungsverhältniseinheit
auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags, eine siebte Einrichtung zum
Steuern der Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung auf der Basis der
endgültigen
Zielhilfslenkkraft und eine achte Einrichtung zum Verkleinern der
Gewichtung der ersten Zielhilfslenkkraft und zum Vergrößern der
Gewichtung der zweiten Hilfslenkkraft während des automatischen Lenkens
im Vergleich zum nicht-automatischen Lenken.
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Gemäß dem vorangegangenen
ersten Aspekt der Erfindung wird die erste Zielhilfslenkkraft, um
während
des nicht-automatischen Lenkens das auf das Lenkrad wirkende Drehmoment
auf das Zieldrehmoment zu steuern, auf der Basis des erfassten Drehmoments
des Lenksystems berechnet. Ferner wird die zweite Zielhilfslenkkraft,
um das auf das Lenkrad wirkende Drehmoment während des automatischen Lenkens
auf das Zieldrehmoment zu steuern, auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags
der variablen Übertragungsverhältniseinheit
und des Fahrzustandes des Fahrzeuges berechnet. Die endgültige Zielhilfslenkkraft
wird als Summe der Gewichtungen der ersten und zweiten Zielhilfslenkkräfte berechnet. Die
variable Übertragungsverhält niseinheit
wird auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags gesteuert und die Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung
wird auf der Basis der endgültigen
Zielhilfslenkkraft gesteuert. Ferner wird während des automatischen Lenkens
im Vergleich zum nicht-automatischen
Lenken die Gewichtung der ersten Zielhilfslenkkraft verringert und die
Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft erhöht. Entsprechend ist es während des
nicht-automatischen Lenkens möglich,
das auf das Lenkrad wirkende Drehmoment auf einen Wert nahe dem
Zieldrehmoment während
des nicht-automatischen Lenkens zu steuern, und ist es während des
automatischen Lenkens möglich,
das auf das Lenkrad wirkende Drehmoment auf einen Wert nahe dem
Zieldrehmoment während
des automatischen Lenkens zu steuern. Indem das Zieldrehmoment während des
automatischen Lenkens auf geeignete Weise auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags
der variablen Übertragungsverhältniseinheit
und des Fahrzustands des Fahrzeugs gesteuert wird, ist es daher
möglich,
auf wirksame Weise das während
des automatischen Lenkens durch den Fahrer empfundene unangenehme
Gefühl
zu minimieren.
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Ferner
kann die achte Einrichtung während eines
nicht-automatischen Lenkens die Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft
auf Null setzen, während
eines automatischen Lenkens die Gewichtung der ersten Zielhilfslenkkraft
auf Null setzen, und, wenn es einen Wechsel zwischen dem nicht-automatischen
Lenken und dem automatischen Lenken gibt, die Gewichtungen der ersten
und zweiten Zielhilfslenkkräfte
schrittweise ändern.
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Gemäß dieser
Konfiguration ist es möglich, eine
Drehmomentsänderung
auf wirksame Weise zu reduzieren, welche durch den Fahrer über das
Lenkrad gefühlt
wird, wenn der Lenkmodus zwischen dem Lenken durch den Fahrer und
dem automatischen Lenken wechselt.
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Wenn
die Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung auf diese Weise gesteuert
wird, erhöht
sich mit Zunahme des Selbstausrichtungsmoments von der Straßenoberfläche, welches
auf die gelenkten Räder wirkt,
normalerweise auch die Drehmomentsänderung, welche durch den Fahrer über das
Lenkrad gefühlt
wird, wenn der Lenkmodus zwischen dem automatischen Lenken und dem
nicht-automatischen Lenken wechselt.
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Deshalb
kann die Steuereinrichtung mit einer Einrichtung zum Erhalten eines
Selbstausrichtungsmoments von einer Straßenoberfläche, welches auf die gelenkten
Räder wirkt,
versehen sein, und kann die achte Einrichtung mit Zunahme des erhaltenen Selbstausrichtungsmoments
den Änderungsgradienten
der Gewichtungen der ersten und zweiten Zielhilfslenkkräfte reduzieren.
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Je
größer das
Selbstausrichtungsmoment ist, desto gradueller ist gemäß diesem
Aufbau die Änderung
in den Gewichtungen der ersten und zweiten Zielhilfslenkkräften, wenn
der Lenkmodus zwischen automatischem Lenken und nicht-automatischem Lenken
wechselt. Deshalb ist es möglich,
auf zuverlässige
und wirksame Weise eine durch den Fahrer über das Lenkrad empfundene
plötzliche
Drehmomentsänderung
zu minimieren, wenn der Lenkmodus zwischen automatischem Lenken
und nicht-automatischem Lenken wechselt, ungeachtet des Betrags des
Selbstausrichtungsmoments.
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Ferner
kann die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten eines Selbstausrichtungsmoments
der gelenkten Räder
und eine Einrichtung zum Erfassen eines vom Fahrer eingeleiteten
Lenkzustands enthalten. Die vierte Einrichtung kann auch die zweite
Zielhilfslenkkraft auf der Basis a) einer Kraft, welche verhindert,
dass die Reaktionskraft, wenn die variable Übertragungsverhältniseinheit
auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags das Lenken der gelenkten
Räder unterstützt oder
diese automatische lenkt, auf das Lenkrad wirkt, b) einer Kraft,
welche das erhaltene Selbstausrichtungsmoment aufhebt, um zu verhindern,
dass das Selbstausrichtungsmoment auf das Lenkrad übertragen
wird, und c) einer Kraft, welche das erfasste Lenkmoment entsprechend
dem vom Fahrer eingeleiteten Lenkzustands erzeugt, berechnen.
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Ferner
kann die Einrichtung zum Erfassen des vom Fahrer eingeleiteten Lenkzustands
einen Lenkwinkel erfassen und die vierte Einrichtung eine Kraft
berechnen, welche auf der Basis des Lenkwinkels ein Lenkmoment erzeugt,
das dem vom Fahrer eingeleiteten Lenkzustand entspricht.
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Ebenso
kann die achte Einrichtung auf der Basis des Zielhilfslenkbetrages
bestimmen, ob das Fahrzeug automatisch oder nicht-automatisch gelenkt
wird.
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Ferner
kann die Summe aus der Gewichtung der ersten Zielhilfslenkkraft
und der Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft konstant sein.
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Die
achte Einrichtung kann ferner die Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft
gemäß dem Zielhilfslenkbetrag
variabel so einstellen, dass die Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft
mit Zunahme des Zielhilfslenkbetrags schrittweise zunimmt.
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Darüber hinaus
kann die achte Einrichtung ferner die Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft entsprechend
dem Betrag des Selbstausrichtungsmoments variabel so einstellen,
dass der Änderungsbetrag
in der Gewichtung der zweiten Zielhilfslenkkraft bezüglich des Änderungsbetrags
im Zielhilfslenkbetrag mit Zunahme des erhaltenen Selbstausrichtungsmoments
abnimmt.
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Die
Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung in dem Lenksystem kann zwischen
der variablen Übertragungsverhältniseinheit
und den gelenkten Rädern vorgesehen
sein.
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Ferner
kann das Lenksystem eine erste Lenkwelle und eine mit dem Lenkrad
verbundene zweite Lenkwelle enthalten. Die variable Übertragungsverhältniseinheit
kann einen Motor zur Lenkunterstützung
enthalten, der ein Gehäuse,
welches mit einer aus der ersten und zweiten Lenkwellen gekoppelt
ist, und einen Rotor hat, der mit der anderen aus der ersten und
zweiten Lenkwellen gekoppelt ist, welche sich relativ zum Gehäuse dreht.
Ferner kann die variable Übertragungsverhältniseinheit
die zweite Lenkwelle relativ zur ersten Lenkwelle antreiben, d.h. drehen.
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Die
erste Einrichtung kann den Zielhilfslenkbetrag der variablen Übertragungsverhältniseinheit als
einen Zielrelativdrehwinkel der zweiten Lenkwelle bezüglich der
ersten Lenkwelle berechnen.
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Die
Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung kann eine elektrische Servolenkung
sein.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren
für eine
automatische Semi-Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Die
Semi-Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung
hat eine Hilfslenkeinheit, welche in einem Lenksystem zwischen einem
Lenkrad und den gelenkten Rädern
vorgesehen ist und welche das Lenken der gelenkten Räder relativ
zum Lenkrad unterstützt
und diese automatisch lenkt, und eine Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung,
welche in dem Lenksystem vorgesehen ist und eine Hilfslenkkraft
erzeugt, welche das Lenken der gelenkten Räder unterstützt. Das Steuerverfahren des
zweiten Aspekts der Erfindung enthält die Schritte: Berechnen
eines Zielhilfslenkbetrags der Hilfslenkeinheit; Erfassen eines
Drehmoments des Lenksystems; Berechnen einer ersten Zielhilfslenkkraft,
um ein auf das Lenkrad wirkendes Moment während eines nicht-automatischen
Lenkens auf der Basis des erfassten Drehmoments auf ein Zielmoment
zu steuern; Berechnen einer zweiten Zielhilfslenkkraft, um ein auf
das Lenkrad wirkendes Moment während
des automatischen Lenkens auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags
und eines Fahrzustands des Fahrzeugs zu steuern; Berechnen einer
endgültigen Zielhilfslenkkraft
als eine Summe aus den Gewichtungen der ersten und zweiten Zielhilfslenkkräfte; Steuern
der Hilfslenkeinheit auf der Basis des endgültigen Zielhilfslenkbetrags;
Steuern der Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung auf der Basis der
endgültigen
Zielhilfslenkkraft; und Verkleinern der Gewichtung der ersten Zielhilfslenkkraft
und Vergrößern der Gewichtung
der zweiten Zielhilfslenkkraft während des
automatischen Lenkens im Vergleich zum nicht-automatischen Lenken.
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Gemäß diesem
Verfahren ist es möglich,
das durch den Fahrer während
des automatischen Lenkens empfundene unangenehme Gefühl auf wirksame
Weise zu minimieren, genauso wie beim ersten Aspekt der Erfindung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
offensichtlich, wobei dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente verwendet
werden.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch eine beispielhafte Ausführungsform
einer automatischen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung
zeigt, das bei einem mit einer variablen Winkellenkeinheit und einer
elektrischen Servolenkung versehenen Semi-Steer-by-Wire-Fahrzeug angewandt wird;
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2 ist
ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf zum Berechnen eines Zielrelativwinkels
und eines Zielstroms für
die Drehmomentsteuerung zeigt, der durch eine Lenksteuereinheit
in der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt wird;
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3 ist
ein Diagramm, welches das Verhältnis
zwischen einer Gierratendifferenz Δy und einem Zielrelativdrehwinkel θr zeigt;
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches einen Ablauf zum Steuern der Hilfslenkkraft
zeigt, der durch eine elektrische Servolenkungssteuereinheit in
der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt
wird;
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5 ist
ein Diagramm, welches das Verhältnis
zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, dem Lenkdrehmoment Ts und
dem Zielstrom Ips für die
Hilfssteuerung zeigt; und
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6 ist
ein Diagramm, welches das Verhältnis
zwischen einem Absolutwert des Zielrelativdrehwinkels θr, einem
Absolutwert eines Selbstausrichtungsmoments Tsat und einer Gewichtung ω zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform einer automatischen Lenkvorrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß der Erfindung
zeigt, welche bei ei nem mit einer variablen Winkellenkeinheit und
einer elektrischen Servolenkung versehenen Semi-Steer-by-Wire-Fahrzeug
angewandt wird.
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In 1 ist
ein Fahrzeug 12 mit linken und rechten Vorderrädern 10FL und 10FR und
linken und rechten Hinterrädern 10RL und 10RR versehen.
Die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR,
welche gelenkte Räder
sind, werden durch eine elektrische Servolenkung 16 eines
Zahnstangentyps über eine
Zahnstange 18 und Spurstangen 20L und 20R gelenkt.
Die elektrische Servolenkung 16 wird wiederum auf eine
Betätigung
eines Lenkrads 14 durch einen Fahrer hin angetrieben.
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In
der beispielhaften Ausführungsform
in der Figur ist die elektrische Servolenkung 16 konzentrisch
mit der Zahnstange angeordnet. Diese elektrische Servolenkung 16 enthält einen
Motor 22 und einen Mechanismus, der ein Drehmoment des
Motors 22 in eine Kraft in einer hin- und herbewegenden Richtung
der Zahnstange 18 umwandelt, z.B. einem Kugelgewindespindel-Umwandlungsmechanismus 24.
Die elektrische Servolenkung 16 verringert die Lenkkraft
auf den Fahrer, indem sie eine Hilfslenkkraft zum Antreiben der
Zahnstange 18 relativ zu einem Gehäuse 26 erzeugt. Die
elektrische Servolenkung 16 kann als Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung
der Erfindung betrachtet werden. Diese Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung
kann eine aus verschiedenen dem Fachmann gut bekannten Bauarten sein.
Vorzugsweise ist die Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung zwischen
den linken und rechten Vorderrädern
und einer variablen Winkellenkeinheit 30 vorgesehen und
erzeugt eine Hilfslenkkraft bezüglich der
linken und rechten Vorderräder.
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Das
Lenkrad 14 ist verbunden über eine obere Lenkwelle 28A,
welche als eine erste Lenkwelle angesehen wird, die variable Winkellenkeinheit 30, eine
untere Lenkwelle 28B, welche als eine zweite Lenkwelle
angesehen wird, und einem Gelenk 32 mit einer Ritzelwelle 34 der
elektrischen Servolenkung 16, um die Ritzelwelle 34 anzutreiben.
In der beispielhaften Ausführungsform
in der Figur enthält
die variable Winkellenkeinheit 30 einen Motor 36 für die Hilfslenkung.
Das untere Ende der oberen Lenkwelle 28A ist mit einem
Gehäuse 36A des
Motors 36 verbunden. Das obere Ende der unteren Lenkwelle 28B ist
mit einem Rotor 36B des Motors 26 verbunden.
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Die
variable Winkellenkeinheit 30 stellt eine Hilfslenkkraft
zur Verfügung,
um die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR,
welche die gelenkten Räder
sind, relativ zum Lenkrad 14 anzutreiben, indem sie die
zweite Lenkwelle relativ zur ersten Lenkwelle antreibt, d.h. dreht.
Die variable Winkellenkeinheit 30 kann als variable Übertragungsverhältniseinheit
der Erfindung angesehen werden.
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Insbesondere
wird normalerweise in der variablen Winkellenkeinheit 30 ein
Haltestrom, der eine relative Drehung des Gehäuses 36A und des Rotors 36B unterbindet,
dem Motor 36 zugeführt,
welcher den relativen Drehwinkel der unteren Lenkwelle 28B zur
oberen Lenkwelle 28A (vereinfacht als Relativdrehwinkel
bezeichnet) bei Null hält.
Jedoch dreht der Motor 36 während eines automatischen Lenkens aktiv
die untere Lenkwelle 28B relativ zur oberen Lenkwelle 28A,
um die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR automatisch
zu lenken, ohne sich dabei auf eine Lenkbetätigung durch den Fahrer zu verlassen.
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Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform in
der Figur sind an der oberen Lenkwelle 28A ein Lenkwinkelsensor 40,
der einen Drehwinkel der oberen Lenkwelle als einen Lenkwinkel θs erfasst,
und ein Drehmomentsensor 42, der ein Lenkdrehmoment Ts
erfasst, vorgesehen. Ferner ist an der unteren Lenkwelle 28B ein
Lenkwinkelsensor 44, der einen Drehwinkel der unteren Lenkwelle
als einen tatsächlichen
Lenkwinkel θa
der linken und rechten Vorderräder
erfasst, vorgesehen. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden
zu einer Lenksteuereinheit 46 gesendet. Die Lenksteuereinheit 46 erhält auch
Signale, welche eine durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 48 erfasste
Fahrzeuggeschwindigkeit V und eine durch einen Gierratensensor 50 erfasste Gierrate γ des Fahrzeugs
anzeigen.
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Das
den Lenkwinkel θa
anzeigende Signal und das die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigende Signal
werden über
die Lenksteuereinheit 46 auch einer variablen Lenkwinkelsteuereinheit 52 zugeführt, welche
die variable Winkellenkeinheit 30 steuert. Ebenso werden
das das Lenkmoment Ts anzeigende Signal und das die Fahrzeuggeschwindigkeit
V anzeigende Signal über
die Lenksteuereinheit 46 einer elektrischen Servolenkung
(elektrische PS) Steuereinheit 54 zugeführt, welche die elektrische
Servolenkung 16 steuert. Ferner wird das Signal, das den durch
den Lenkwin kelsensor 44 erfassten Lenkwinkel θa anzeigt,
verwendet, um die Geradestellung der linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR nach der
Neutralstellung des Lenkrads 14 auszurichten, nachdem das
automatische Lenken beendet worden ist.
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Die
Lenksteuereinheit 46 berechnet ein Zielgierrate γt des Fahrzeugs.
Zusätzlich
berechnet die Lenksteuereinheit 46 einen Zielrelativdrehwinkel θr der unteren
Lenkwelle 28B bezüglich
der oberen Lenkwelle 28A als einen Zielhilfslenkbetrag
der variablen Winkellenkeinheit 30, um eine Differenz Δγ zwischen
der Zielgierrate γt
und einer durch den Gierratensensor 50 erfassten Gierrate γ des Fahrzeugs
zu reduzieren. Die Lenksteuereinheit 46 gibt dann ein Befehlssignal,
das den Zielrelativwinkel 8r anzeigt, an die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 aus.
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Ferner
berechnet die Lenkwinkeleinheit 46 ein Selbstausrichtungsmoment
Tsat von einer Straßenoberflächengegenkraft
auf die linken und rechten Vorderräder; berechnet ein Zieldrehmoment
Tsw des Lenkrads auf der Basis des Lenkwinkels θs; berechnet ein Zieldrehmoment
Ttc während
des automatischen Lenkens auf der Basis des Zielrelativdrehwinkels θr, des Selbstausrichtungsmoments
Tsat und eines Zieldrehmoments Tsw; und berechnet als einen Zielstrom,
welcher der zweiten Zielhilfslenkkraft entspricht, einen Zielstrom
Itc für
die Drehmomentsteuerung des Motors 22 der elektrischen
Servolenkungssteuereinheit 54 während des automatischen Lenkens
auf der Basis des Zieldrehmoments Ttc. Die Lenksteuereinheit 46 gibt
dann ein Befehlssignal, welches den Zielstrom Itc für die Drehmomentsteuerung
anzeigt, an die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 aus.
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Normalerweise
hält die
variable Lenkwinkelsteuereinheit 52, wenn der Fahrer lenkt,
den Relativdrehwinkel der variablen Winkellenkeinheit 30 bei Null.
Ebenso steuert die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52,
wenn die Lenksteuereinheit 46 ein Signal, das den Zielrelativdrehwinkel θr anzeigt,
erhält,
den Motor 36 der variablen Winkellenkeinheit 30 auf
der Basis des Zielrelativdrehwinkels θr, um die untere Lenkwelle 28B bezüglich der
oberen Lenkwelle 28A den Zielrelativdrehwinkel θr zu drehen.
Infolgedessen werden die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR automatisch
gelenkt und der Unterschied Δγ in der Gierrate
des Fahrzeugs so reduziert, dass sich die Fahrstabilität während des
Lenkens des Fahrzeugs verbessert.
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Die
elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 berechnet als
einen Zielstrom, der einer ersten Zielhilfslenkkraft entspricht,
einen Zielstrom Ips für die
Hilfslenkung für
den Motor 22 der elektrischen Servolenkung 16 gemäß dem Lenkdrehmoment
Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, um die Lenkkraft auf den Fahrer
zu reduzieren; berechnet die Gewichtung ω des Zielstroms Itc für die Drehmomentsteuerung
auf der Basis des Zielrelativdrehwinkels θr; und berechnet einen endgültigen Zielstrom
It als die Summe der Gewichtungen des Zielstroms Ips für die Hilfslenkung
auf der Basis der Gewichtung ω und des
Zielstroms Itc für
die Drehmomentsteuerung. Die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 steuert dann
den Motor 22 der elektrischen Servolenkung 66 auf
der Basis dieses endgültigen
Zielstroms It.
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Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform in
der Figur berechnet insbesondere die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 den
endgültigen
Zielstrom It mit der Gewichtung des Zielstroms Ips für die Hilfslenkung
als (1-ω)
und die Gewichtung des Zielstroms Itc für die Drehmomentsteuerung als ω. Wenn kein
automatisches Lenken durchgeführt
wird (d.h. während
nicht-automatischen Lenkens), setzt die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 die
Gewichtung ω auf
Null, und wenn automatisches Lenken durchgeführt wird (d.h. während automatischen Lenkens),
setzt die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 den
Wert ω auf
1. Durch variables Einstellen der Gewichtung ω gemäß dem Zielrelativdrehwinkel θr, so dass
sich die Gewichtung ω mit
Zunahme des Zielrelativdrehwinkels θr 1 annähert, ändert die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 schrittweise
die Gewichtung ω,
wenn der Lenkmodus zwischen nicht-automatischem Lenken und automatischem
Lenken geändert
wird.
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Ebenso
reduziert die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 die Änderungsgeschwindigkeit
in der Gewichtung ω,
wenn der Lenkmodus zwischen dem nicht-automatischen Lenken und dem automatischen
Lenken geändert
wird, je größer das Selbstausrichtungsmoment
Tsat ist, indem das Verhältnis
der Betragsänderung
in der Gewichtung ω zur Betragsänderung
in dem Zielrelativdrehwinkel θr
reduziert wird, je größer das
Selbstausrichtungsmoment Tsat ist.
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Obwohl
nicht im Detail in 1 gezeigt, haben die Lenksteuereinheit 46,
die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 und die elektrische
Servolenkungssteuereinheit 54 jeweils eine CPU, ein ROM, ein
RAM, und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung.
Die Lenksteuereinheit 46, die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 und
die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 können jeweils
einen Mikrocomputer und einen Steuerkreis enthalten, in welchem
die CPU, das ROM, das RAM und die Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung
allesamt miteinander über
einen gemeinsamen Bus bidirektional verbunden sind. Ferner erfasst
der Lenkwinkelsensor 40 den Lenkwinkel θs, der Lenkwinkelsensor 44 erfasst
den Lenkwinkel θa,
der Drehmomentsensor 42 erfasst das Lenkdrehmoment Ts und
die Gierratensensor 50 erfasst die Gierrate γ, wobei das
Lenken des Fahrzeugs nach links einen positiven Wert ergibt.
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Als
Nächstes
wird eine durch die Lenksteuereinheit 46 durchgeführte Routine
zum Berechnen eines Zielrelativdrehwinkels und eines Zielstroms
für die
Drehmomentsteuerung gemäß der beispielhaften Ausführungsform
in 1 mit Bezug auf das Flussdiagramm in 2 beschrieben.
Die Steuerung gemäß dem in 2 gezeigten
Flussdiagramms beginnt mit dem Einschalten eines nicht gezeigten
Zündungsschalters
und wird in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt durchgeführt.
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Zunächst wird
in Schritt S10 das Signal, welches den Lenkwinkel θs und ähnliches
anzeigt, eingelesen. Anschließend
wird in Schritt S20 ein tatsächlicher
Lenkwinkel δ der
Vorderräder
auf der Basis des Lenkwinkels θs
berechnet; die Zielgierrate γt des
Fahrzeugs wird gemäß der unteren
Gleichung 1 berechnet, mit H als Radstand und Kh als Stabilitätsfaktor;
und es wird die Differenz Δγ (=γt – γ) zwischen der
Zielgierrate γt
und der erfassten Gierrate γ berechnet. γt = V × δ/(1 + Kh × V2)H (1)
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In
Schritt S30 wird der Zielhilfslenkbetrag der variablen Winkellenkeinheit 30,
d.h. der Zielrelativdrehwinkel θr
der unteren Lenkwelle 28B bezüglich der oberen Lenkwelle 28A,
gemäß einem
Kennfeld, welches dem in 3 gezeigten Diagramm entspricht,
auf der Basis der Gierratendifferenz Δγ berechnet.
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In
Schritt S40 wird gemäß einer
theoretischen Gleichung auf der Basis des Fiala-Modells, welches dem Fachmann bekannt
ist, das Selbstausrichtungsmoment Tsat berechnet, welches durch
die auf die linken und rechten Vorderräder wirkende Kraft von der
Straßenoberfläche verursacht
wird. Das Selbstausrichtungsmoment Tsat kann als Summe eines Hilfsdrehmoments
Taps der elektrischen Servolenkung 16 und eines Drehmoments
Tp berechnet werden, welches in der Ritzelwelle 34 oder
der unteren Lenkwelle 28B erfasst wird. Ferner kann das Selbstausrichtungsmoment
Tsat auch z.B. auf der Basis einer Axialkraft abgeschätzt werden,
welche in den Spurstangen 20L und 20R erfasst
wird.
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In
Schritt S50 wird das Zieldrehmoment Tsw des Lenkrads auf der Basis
des Lenkwinkels θs
(d.h. dem Moment, das dem Lenkwinkel θs entspricht) gemäß der unteren
Gleichung 2 berechnet, mit Kp, Kd und Kdd als positive Konstanten
und θsd
als erste Ableitung des Lenkwinkels θs und θstd als die zweite Ableitung
des Lenkwinkels θs,
wie es z.B. in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung JP 2000-108917 offenbart ist. Tsw = Kpθs + Kdθsd + Kddθstd (2)
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In
Schritt S60 wird das Zieldrehmoment Ttc des Lenkrads während des
automatischen Lenkens gemäß unterer
Gleichung 3 berechnet, mit I als Trägheitsmoment des Motors 36 und
desgleichen der variablen Winkellenkeinheit 30, C als Viskositätskoeffizient
der variablen Winkellenkeinheit 30 und desgleichen, θrd als erste
Ableitung des Zielrelativdrehwinkels θr, θrtd als zweite Ableitung des
Zielrelativdrehwinkels θr
und Ksat als einen positiven Koeffizienten. Die erste und zweite
Ausdruck in Gleichung 3 sind das Drehmoment zur Unterstützung des
automatischen Lenkens durch die variable Winkellenkeinheit 30,
so dass das Gegendrehmoment des automatischen Lenkens nicht auf
das Lenkrad wirkt. Ttc
= Iθrtd
+ Cθrd
+ KsatTsat + Tsw (3)
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In
Schritt S70 wird der Zielstrom Itc für die Drehmomentsteuerung während des
automatischen Lenkens gemäß unterer
Gleichung 4 berechnet, mit dem Zieldrehmoment Ttc als eine Variable
und f(Ttc) als eine Funktion, welche den Zielstrom Itc für die Drehmomentsteuerung
für den
Motor 22 der elektrischen Servolenkung 16 während des
automatischen Lenkens berechnet. Itc = f(Ttc) (4)
-
In
Schritt S80 wird ein Befehlssignal, welches den Zielrelativdrehwinkel θr anzeigt,
zu der variablen Lenkwinkelsteuereinheit 52 gesendet, während ein
Signal, welches den Zielrelativdrehwinkel θr anzeigt, ein Signal, welches
das Selbstausrichtungsmoment Tsat anzeigt, und ein Befehlssignal,
welches den Zielstrom Itc für
die Drehmomentsteuerung während
des automatischen Lenkens anzeigt, zu der elektrischen Servolenkungssteuereinheit 54 gesendet
werden.
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Obwohl
nicht in der Figur gezeigt, erhält
die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 ein Befehlssignal,
welches den Zielrelativdrehwinkel θr anzeigt, von der Lenksteuereinheit 46 und
steuert den Motor 36, um die untere Lenkwelle 28B bezüglich der
oberen Lenkwelle 28A den Zielrelativdrehwinkel θr zu drehen
und dabei automatisch die linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR zu
lenken.
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Als
Nächstes
wird eine durch die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 durchgeführte Routine
zum Steuern einer Hilfslenkkraft gemäß der in 1 gezeigten
beispielhaften Ausführungsform
mit Bezug auf das in 4 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
Die Steuerung gemäß dem in 4 gezeigten
Flussdiagramm beginnt mit dem Einschalten eines nicht gezeigten
Zündungsschalters
und wird in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt durchgeführt.
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Zunächst wird
in Schritt S110 das Signal, welches das durch den Drehmomentsensor 42 erfasste
Lenkdrehmoment Ts anzeigt, und dergleichen eingelesen. Anschließend wird
in Schritt S120 der Zielstrom Ips für die Hilfssteuerung für den Motor 22 der
elektrischen Servolenkung 16, um die Lenklast auf den Fahrer
zu reduzieren, auf der Basis des Lenkdrehmoments Ts und der Fahrzeuggeschwindigkeit
V gemäß ei nem
dem in 5 gezeigten Diagramm entsprechenden Kennfeld berechnet.
Wie aus 5 ersichtlich ist, wird in diesem
Fall der Zielstrom Ips für
die Hilfssteuerung so berechnet, dass er mit Zunahme des Lenkdrehmoments
Ts größer und bei
gleichem Lenkdrehmoment Ts mit Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit
V kleiner wird.
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In
Schritt S130 werden das Signal, welches den Zielrelativdrehwinkel θr anzeigt,
das Signal, das das Selbstausrichtungsmoment Tsat anzeigt, und das
Befehlssignal, das den Zielstrom Itc anzeigt, die durch die Lenksteuereinheit 46 gesendet
worden sind, für
die Drehmomentsteuerung während
des automatischen Lenkens eingelesen.
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In
Schritt S140 wird ein Kennfeld für
die Berechnung der Gewichtung ω gemäß einem
Absolutwert des Selbstausrichtungsmoments Tsat ausgewählt und
die Gewichtung ω gemäß dem ausgewählten Kennfeld,
wie in 6 gezeigt, berechnet. Wie aus 6 ersichtlich
ist, wird in allen Kennfeldern die Gewichtung ω so festgesetzt, dass sie sich
mit Zunahme des Absolutwerts des Zielrelativdrehwinkels θr von Null
aus progressiv 1 annähert.
Ferner wird ein Kennfeld ausgewählt,
bei dem die Gewichtung ω in dem
Bereich, in dem der Zielrelativdrehwinkel θr klein ist, abnimmt, je größer der
Absolutwert des Selbstausrichtungsmoments Tsat ist.
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In
Schritt S150 wird der endgültige
Zielstrom It für
den Motor 22 der elektrischen Servolenkung 16 gemäß der unteren
Gleichung 5 als Summe der Gewichtungen des Zielstroms Ips für die Hilfssteuerung und
des Zielstroms Itc für
die Drehmomentsteuerung während
des automatischen Lenkens berechnet. In Schritt S160 wird der Motor 22 der
elektrischen Servolenkung 16 auf der Basis dieses endgültigen Zielstroms
It gesteuert. It
= (1 – ω) Ips + ω × Itc (5)
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Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform in
der Figur wird in den Schritten S20 und S30 der Zielhilfslenkbetrag
der variablen Winkellenkeinheit 30, d.h. der Zielrelativdrehwinkel θr der unteren
Lenkwelle 28B bezüglich
der oberen Lenkwelle 28A, als Zielsteuerbetrag berechnet,
um die Gierrate γ des Fahrzeugs
als die Zielgierrate γt
zu machen und die linken und rechten Vorderräder automatisch zu steuern,
um das Fahrzeug stabil zu lenken. Anschließend werden in den Schritten
S40 bis S60 das Zieldrehmoment Ttc des Lenkrads während des
automatischen Lenkens auf der Basis des Antriebsmoments der variablen
Winkellenkeinheit 30 auf der Basis des Zielrelativdrehwinkels θr, das Selbstausrichtungsmoment Tsat
und das Zieldrehmoment Tsw des Lenkrads auf der Basis des Lenkwinkels θs berechnet.
In Schritt S70 wird der Zielstrom Itc für die Drehmomentsteuerung für den Motor 22 der
elektrischen Servolenkung 16 während des automatischen Lenkens
berechnet, d.h. der Zielstrom, welcher der zweiten Zielhilfslenkkraft
entspricht, um das während
des automatischen Lenkens auf das Lenkrad 14 wirkende Drehmoment auf
das Zieldrehmoment während
des automatischen Lenkens zu steuern.
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Dann
wird in Schritt S120 der Zielstrom Ips für das Hilfslenken für den Motor 22 der
elektrischen Servolenkung 16, d.h. der Zielstrom, der der
ersten Zielhilfslenkkraft entspricht, um das während des nicht-automatischen
Lenkens auf das Lenkrad 14 wirkende Drehmoment auf das
Zieldrehmoment während
des nicht-automatischen Lenkens zu steuern, als ein Wert berechnet,
der dem Hilfslenkdrehmoment entspricht, um die Lenklast auf den
Fahrer zu reduzieren. In Schritt S140 wird die Gewichtung ω des Zielstroms
Itc für
die Drehmomentsteuerung berechnet, um diese mit Zunahme des Absolutwerts des
Zielrelativdrehwinkels θr
zu erhöhen.
In Schritt S150 wird der endgültige
Zielstrom It für
den Motor 22 der elektrischen Servolenkung 16 als
die Gewichtungssumme des Zielstroms Ips für die Hilfslenkung und des
Zielstroms Itc für
die Drehmomentsteuerung berechnet, mit der Gewichtung des Zielstroms
Ips für die
Hilfslenkung als (1 – ω) und die
Gewichtung des Zielstroms Itc für
die Drehmomentsteuerung als ω während des
automatischen Lenkens. In Schritt S160 wird der Motor 22 der
elektrischen Servolenkung 16 auf der Basis des endgültigen Zielstroms
It gesteuert.
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Das
Zieldrehmoment Ttc des Lenkrads während des automatischen Lenkens
wird in diesem Fall gemäß obiger
Gleichung 3 als die Summe des Drehmoments (Iθrtd + Cθrd), welche unterbindet, dass eine
Gegenkraft vom automatischen Lenken durch die variable Winkellenkeinheit 30 auf
das Lenkrad 14 wirkt, des Drehmoments (KsatTsat), welches
das auf das Lenkrad 14 wirkende Drehmoment aufhebt, welches aus
dem Selbstausrichtungsmoment der linken und rechten Vorderräder resultiert,
und des Drehmoments (Zieldrehmoment Tsw) gemäß dem Lenkwinkel θs berechnet.
Der Zielstrom Ips für
die Hilfslenkung wird auf der Basis des Zieldrehmoments Ttc berechnet.
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Da
das Drehmoment (Iθrtd
+ Cθrd)
unterbindet, dass eine Gegenkraft vom automatischen Lenken auf das
Lenkrad 14 wirkt, das Drehmoment (KsatTsat) unterbindet,
dass das Selbstausrichtungsmoment, welches gemäß dem aktuellen Lenkwinkel der
linken und rechten Vorderräder
während
des automatischen Lenkens erzeugt wird, auf das Lenkrad 14 wirkt,
und das Drehmoment (Tsw) zu einem Drehmoment führt, welches dem Lenkwinkel θs entspricht,
d.h. einer Betätigung
des Lenkrads 14 durch den Fahrer, das auf das Lenkrad 14 weitergegeben wird,
ist es möglich,
auf wirksame Weise das unangenehme Gefühl des Fahrers zu minimieren,
welches daraus resultiert, dass während des automatischen Lenkens
die Gegenkraft vom automatischen Lenken auf das Lenkrad 14 wirkt,
und daraus, dass das Selbstausrichtungsmoment sich von dem Selbstausrichtungsmoment
unterscheidet, welches dem Lenkwinkel θs entspricht, da der tatsächliche
Lenkwinkel der linken und rechten Vorderräder nicht dem Lenkwinkel θs entspricht.
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Insbesondere,
wenn der Lenkmodus vom nicht-automatischen Lenken zum automatischen Lenken
wechselt, nimmt gemäß der beispielhaften Ausführungsform
in der Figur die Gewichtung (1 – ω) des Zielstroms
Ips für
die Hilfslenkung schrittweise von 1 ab und nimmt die Gewichtung ω des Zielstroms Itc
für die
Drehmomentsteuerung schrittweise von Null aus zu, wenn sich der
Absolutwert des Zielrelativdrehwinkels θr erhöht. Wenn der Lenkmodus vom automatischen
Lenken zum nicht-automatischen Lenken wechselt, nimmt die Gewichtung
w des Zielstroms Itc für
die Drehmomentsteuerung von 1 schrittweise ab und die Gewichtung
(1 – ω) des Zielstroms
Ips für
die Hilfslenkung von Null schrittweise zu, wenn der Absolutwert
des Zielrelativdrehwinkels θr
abnimmt. Daher ist es möglich,
wenn der Lenkmodus zwischen automatischen Lenken und nicht-automatischen
Lenken wechselt, auf zuverlässige
und wirksame Weise eine plötzliche Änderung
in der Hilfslenkkraft der elektrischen Servolenkung 16 sowie
ein durch diese plötzliche Änderung
in der Hilfslenkkraft verursachtes unangenehmes Gefühl beim Fahrer
zu minimieren.
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Ferner
wird gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
in der Figur ein Kennfeld ausgewählt, bei
dem die Gewichtung ω in
einem Bereich, in dem der Zielrelativdrehwinkel θr klein ist, mit Zunahme des
Absolutwerts des Selbstausrichtungsmoments Tsat abnimmt. Deshalb
wird die Änderung
in der Gewichtung des Zielstroms Ips für die Hilfslenkung und des
Zielstroms Itc für
die Drehmomentsteuerung, wenn der Lenkmodus zwischen nicht-automatischem Lenken
und automatischem Lenken wechselt, gleichmäßig, wenn der Absolutwert des
Selbstausrichtungsmoments Tsat zunimmt und die Gegenkraft der Straßenoberfläche auf
die gelenkten Räder
ebenso zunimmt. Entsprechend ist es möglich, auf zuverlässige und
wirksame Weise zu unterbinden, dass sich der endgültige Zielstrom
It plötzlich ändert, und
ein unangenehmes Gefühl
beim Fahrer zu minimieren, welches durch diese plötzliche Änderung
in dem Moment verursacht wird, welches auf das Lenkrad 14 wirkt,
wenn der Lenkmodus zwischen nicht-automatischem Lenken und automatischem
Lenken wechselt.
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Wie
in der oben erwähnten
veröffentlichten japanischen
Patentanmeldung JP 05-77751 muss die Hilfslenkkraft, wenn die Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung
auf der Seite des Lenkrads 14 der variablen Winkellenkeinheit 30 als
die variable Übertragungsverhältniseinheit
vorgesehen ist und eine Lenkunterstützung unter Verwendung der
Hilfslenkkraft der Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung vorgesehen
ist, über
die variable Winkellenkeinheit 30 auf die gelenkten Räder übertragen
werden. Dies bedeutet, dass eine relativ große Last auf die variable Winkellenkeinheit
gebracht wird. Infolgedessen muss die variable Winkellenkeinheit
sehr fest sein und kann nicht als eine kleine Getriebevorrichtung
verwendet werden. Infolgedessen kann das Lenksystem nicht kompakt
sein.
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Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform in
der Figur vermeidet das Vorsehen der elektrischen Servolenkung 16,
welche als Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung angesehen werden
kann, auf der Seite der gelenkten Räder der variablen Winkellenkeinheit 30,
welche als die variable Übertragungsverhältniseinheit
angesehen werden kann, den Bedarf, eine weitere Hilfslenkkrafterzeugungseinrichtung
auf der Lenkradseite der variablen Übertragungsverhältniseinheit
vorzusehen. Ferner kann die elektrische Servolenkung 16 während des
nicht-automatischen Lenkens als Einrichtung zur Erzeugung eines
Lenkhilfsmoments und während
des automatischen Lenkens als eine Einrichtung zum automatischen
Lenken der gelenkten Räder
zusammen mit der variablen Winkellenkeinheit 30 sowie zum
Steuern des Drehmoments, welches auf das Lenkrad wirkt, auf das Zieldrehmoment
funktionieren.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf ihre spezifischen bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht
auf diese begrenzt, sondern es ergeben sich für den Fachmann auf einfache
Weise viele Abwandlungen und Änderungen.
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Zum
Beispiel wird in der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform
das Zieldrehmoment Ttc des Lenkrads, das der zweiten Zielhilfslenkkraft während des
automatischen Lenkens entspricht, gemäß der vorangegangenen Gleichung
3 berechnet. Jedoch ist das Zieldrehmoment Ttc nicht auf die Berechnung
als Zielstrom begrenzt, welcher der zweiten Zielhilfslenkkraft entspricht,
um das Moment, welches auf das Lenkrad wirkt, während des automatischen Lenkens
auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags und des Fahrzustands des
Fahrzeugs auf das Zieldrehmoment zu steuern. Eine andere Berechnungsart
kann verwendet werden, solange das Zieldrehmoment Ttc vorzugsweise
als Zielstrom berechnet wird, welcher der zweiten Zielhilfslenkkraft
entspricht, welche auf der Basis i) einer Kraft, welche unterbindet, dass
die Reaktionskraft, wenn die variable Übertragungsverhältniseinheit
das Lenken der gelenkten Räder
auf der Basis des Zielhilfslenkbetrags lenkt bzw. diese automatisch
lenkt, auf das Lenkrad wirkt, ii) einer Kraft, welche das Selbstausrichtungsmoment aufhebt,
um zu unterbinden, dass das Selbstausrichtungsmoment auf das Lenkrad übertragen
wird, und iii) einer Kraft, welche ein Lenkdrehmoment gemäß eines
vom Fahrer veranlassten Lenkzustands erzeugt, berechnet wird.
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Ebenso
kann in der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform die Gewichtung ω variabel
gemäß dem Absolutwert
des Selbstausrichtungsmoments Tsat eingestellt werden, indem das Kennfeld
ausgewählt
wird, in dem die Gewichtung ω in
dem Bereich, in dem der Zielrelativdrehwinkel θr klein ist, abnimmt, je größer der
Absolutwert des Selbstausrichtungsmoments Tsat ist. Alternativ kann jedoch
das vari able Einstellen der Gewichtung ω, welche dem Absolutwert des
Selbstausrichtungsmoments Tsat entspricht, weggelassen werden.
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Ferner
wird in der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform die Gewichtung ω variabel
auf der Basis des Absolutwerts des Zielrelativdrehwinkels θr festgesetzt
und es wird auf der Basis des Absolutwerts dieses Zielrelativdrehwinkels θr bestimmt,
ob das Fahrzeug automatisch oder nicht-automatisch gelenkt wird.
Alternativ kann jedoch die Gewichtung ω gemäß einem beliebigen Wert variabel
festgesetzt werden, solange der Wert dem Ziellenkbetrag des automatischen
Lenkens durch die variable Winkellenkeinheit 30 entspricht.
Beispielsweise kann ein Wert der horizontalen Achse in dem Diagramm
in 6 durch die Summe der ersten und zweiten Terme
in der vorangegangenen Gleichung 3 ersetzt werden.
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In
der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform wird der Zielstrom
Itc für
die Drehmomentsteuerung, welcher gemäß der vorangegangenen Gleichung
4 auf der Basis des Zieldrehmoments Ttc berechnet wird, an die elektronische
Servolenkungssteuereinheit 54 ausgegeben. Alternativ kann jedoch
das Befehlssignal, welches den Zielrelativdrehwinkel θr angibt,
an die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 und der elektrischen
Servolenkungssteuereinheit 54 ausgegeben werden und kann
der Zielstrom Itc für
die Drehmomentsteuerung in der elektrischen Servolenkungssteuereinheit 54 gemäß den vorangegangenen
Gleichungen 3 und 4 berechnet werden.
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Ferner
hält in
der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 beim
normalen Lenken durch den Fahrer den relativen Drehwinkel der variablen
Winkellenkeinheit 30 bei Null. Alternativ kann jedoch während des
normalen Lenkens, bei dem kein automatisches Lenken durchgeführt wird,
die variable Winkellenkeinheit 30 auch als eine variable
Getriebeübersetzungseinheit
gemäß dem Fahrzustand
des Fahrzeugs verwendet werden, so dass das Verhältnis des Drehwinkels der unteren
Lenkwelle 28B zum Lenkwinkel der oberen Lenkwelle 28A zum
Beispiel mit Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner wird.
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In
der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform ist der Ziellenkbetrag
der gelenkten Räder
ein Ziellenkbetrag, um die Differenz zwischen der tatsächlichen
Gierrate des Fahrzeugs und der Zielgierrate des Fahrzeugs zu reduzieren.
Alternativ kann jedoch der Ziellenkbetrag der gelenkten Räder ein
Ziellenkbetrag sein, um das Fahrzeug gemäß einer Linienmarkierung, wie
es in der veröffentlichten japanischen
Patentanmeldung JP 11-73597 beispielsweise offenbart ist, zu fahren,
oder ein Ziellenkbetrag sein, um ein vor dem Fahrzeug befindliches Hindernis
zu umgehen, wenn das Hindernis durch einen Laserradar oder dergleichen
erfasst wird, wie es z.B. in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
JP 10-31799 offenbart ist. Ferner kann der Ziellenkbetrag der gelenkten
Räder ein
beliebig anderer Ziellenkbetrag als die oben genannten sein.
-
Ferner
wird in der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsform die variable Winkellenkeinheit 30 durch
die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 gesteuert, die
elektrische Servolenkung 16 durch die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 gesteuert
und werden die variable Lenkwinkelsteuereinheit 52 und
die elektrische Servolenkungssteuereinheit 54 durch die
Lenksteuereinheit 46 gesteuert. Alternativ können jedoch
mindestens zwei dieser Steuereinheiten in eine Steuereinheit integriert
werden.