DE60315779T2 - Fahrzeuglenkung - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/008Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkung, die ein Lenkmittel mit einer einem Lenkbetrag entsprechenden Lenkreaktionskraft versorgt, welcher der Betrag der von dem Fahrer ausgeführten Lenkbetätigung ist.
  • 2. Beschreibung verwandter Technik
  • Als eine der Lenkungen für Fahrzeuge ist eine Steer-by-Wire-Lenkung bzw. elektronisch unterstützte Lenkung bekannt, bei der ein Lenkrad, das als Lenkmittel wirkt, und ein Lenkmechanismus nicht mechanisch miteinander verbunden sind. Eine derartige Steer-by-Wire-Lenkung ist zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H10-258751 (1998) oder US-A-2002/129988 offenbart. Die dort offenbarte Steer-by-Wire-Lenkung hat ein Lenkrad, das in einer mechanisch getrennten Weise von einem Lenkmechanismus angeordnet ist, und ein Stellglied zum Lenken (Elektromotor) ist an dem Lenkmechanismus bereitgestellt. Der Elektromotor wird von Steuer- bzw. Regelungsmitteln, die aus einem Mikroprozessor gebildet sind, auf der Basis von Detektionsergebnissen des Lenkbetrags des Lenkrads (Lenkwinkel und Lenkrichtung) in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise angetrieben, wodurch die Lenkung entsprechend dem Lenkbetrag des Lenkrads realisiert wird.
  • Ein Reaktionskraftstellglied (Elektromotor) ist an dem Lenkrad befestigt, das nicht mechanisch mit dem Lenkmechanismus verbunden ist. Das Reaktionskraftstellglied wird in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise angetrieben, wobei von den Steuerungs- bzw. Regelungsmitteln zum Beispiel auf der Basis der Detektionsergebnisse des Lenkbetrags des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit Reaktionskraftanweisungssignale ausgegeben werden.
  • Das Reaktionskraftstellglied versorgt das Lenkrad mit der Reaktionskraft, die das Lenkrad in Richtung seiner neutralen Position führt. Die Reaktionskraft ändert ihre Intensität ansprechend auf Änderungen des Lenkbetrags und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein derartiger Aufbau ermöglicht einem Fahrer, das Fahrzeug mit einem ähnlichen Gefühl zu lenken wie dem einer gewöhnlichen Lenkung, bei der ein Lenkrad und ein Lenkmechanismus mechanisch miteinander verbunden sind.
  • Der Antrieb des Reaktionskraftstellglieds (Elektromotor) wird auf der Basis von Fahrzeuginformationen, wie etwa des Lenkbetrags des Lenkrads (Lenkwinkel), einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Giergeschwindigkeit und einer Seitwärtsbeschleunigung, gesteuert bzw. geregelt. Da der Lenkwinkel, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Giergeschwindigkeit oder die Seitwärtsbeschleunigung sich selten in einer kurzen Zeit drastisch ändern, wird der Antrieb des Reaktionskraftmotors hauptsächlich auf der Basis von Fahrzeuginformationen innerhalb eines niedrigen Frequenzbands (zum Beispiel einer Frequenz zwischen 2 Hz und 3 Hz oder niedriger) gesteuert bzw. geregelt. Andererseits ändert sich die Rauheit der Straßenfläche oder ähnliches oft in einer kurzen Zeit, in einem hohen Frequenzband (zum Beispiel zwischen 3 Hz und 15 Hz). Da für die Antriebssteuerung bzw. Regelung des Reaktionskraftmotors hauptsächlich Fahrzeuginformationen in einem niedrigen Frequenzband verwendet werden, kann die Reaktionskraft ansprechend auf die Rauheit der Straßenfläche oder ähnliches nicht zufriedenstellend an den Fahrer übertragen werden.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, das obige Problem zu lösen, und es ist eine ihrer Aufgaben, eine Fahrzeuglenkung zur Verfügung zu stellen, die ein Lenkmittel mit der Reaktionskraft versorgt, die der Komponente innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs des Motorstroms eines Lenkmotors entspricht, um das Lenkgefühl zu verbessern.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Fahrzeuglenkung zur Verfügung zu stellen, die den Verstärkungsfaktor der Komponente innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs des Motorstroms des Lenkmotors steuern bzw. regeln kann, wodurch die Intensität der Lenkreaktionskraft, die auf das Lenkmittel angewendet werden soll, eingestellt wird, wobei die Reaktionskraft der Komponente entspricht.
  • Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Fahrzeuglenkung zur Verfügung zu stellen, die das Lenkmittel mit der Lenkreaktionskraft versorgt, die der Komponente des Motorstroms des Lenkmotors innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz entspricht, was der Rauheit der Straßenfläche entspricht, um das Lenkgefühl zu verbessern.
  • Eine Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet einen Lenkmotor, um einen Lenkmechanismus mit der Lenkkraft zu versorgen, die dem auf das Lenkmittel angewendeten Lenkbetrag entspricht, und verwendet einen Reaktionskraftmotor, um das Lenkmittel mit der Lenkreaktionskraft zu versorgen, die dem Lenkbetrag entspricht. Die Fahrzeuglenkung umfaßt: Stromdetektionsmittel zum Detektieren eines Motorstroms des Lenkmotors; Extraktionsmittel zum Extrahieren der Komponente innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs aus dem Motorstrom, der von dem Stromdetektionsmittel detektiert wurde; und Reaktionskraftmotorantriebsmittel zum Antreiben des Reaktionskraftmotors, um das Lenkmittel mit der Lenkreaktionskraft, die der von dem Extraktionsmittel extrahierten Komponente entspricht und der Lenkreaktionskraft, die dem Lenkbetrag entspricht, zu versorgen. Der Frequenzbereich, der von dem Extraktionsmittel extrahiert werden soll, kann auf einen relativ hohen Frequenzbereich festgelegt werden, der zum Beispiel einer Änderung der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht.
  • Diese Fahrzeuglenkung extrahiert die Komponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs, der zum Beispiel einer Änderung in der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht, aus dem Motorstrom des Lenkmotors und versorgt das Lenkmittel mit der Lenkreaktionskraft, die der extrahierten Komponente entspricht, so daß die Lenkreaktionskraft innerhalb eines hohen Frequenzbands, das der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht, das in dem herkömmlichen Verfahren nicht zufriedenstellend an den Fahrer übertragen werden kann, an den Fahrer übertragen werden kann, wodurch das Lenkgefühl verbessert wird.
  • Die Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner Verstärkungsmittel zum Verstärken der von dem Extraktionsmittel extrahierten Komponente umfassen. Wenn der von dem Extraktionsmittel extrahierte Frequenzbereich ein Frequenzbereich ist, der zum Beispiel einer Änderung der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht, wird es möglich, den Verstärkungsfaktor des Verstärkungsmittels zu ändern, um die Lenkreaktionskraft, die auf das Lenkmittel angewendet werden soll, zu steuern bzw. zu regeln, wobei die Reaktionskraft der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht.
  • Diese Fahrzeuglenkung extrahiert und verstärkt die Komponente innerhalb eines relativ hohen Frequenzbereichs, wie etwa zum Beispiel der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem, aus dem Motorstrom des Lenkmotors, so daß die Intensität der Lenkreaktionskraft, die der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht, die an den Fahrer übertragen wird, durch Ändern des Verstärkungsfaktors eingestellt werden kann.
  • Wenn man die Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden Erfindung betrachtet, kann der vorbestimmte Bereich ein Bereich zwischen 3 Hz und 15 Hz sein.
  • In dieser Fahrzeuglenkung extrahiert das Extraktionsmittel die Komponente innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz aus dem Motorstrom des Lenkmotors, der von dem Stromdetektionsmittel detektiert wird, und das Reaktionskraftmotorantriebsmittel treibt den Reaktionskraftmotor an, um das Lenkmittel mit der Lenkkraft zu versorgen, die dem auf das Lenkmittel angewendeten Lenkbetrag entspricht und der von dem Extraktionsmittel extrahierten Komponente entspricht. Durch Extrahieren der Komponente innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz aus dem Motorstrom wird es möglich, das Lenkmittel mit der Lenkreaktionskraft zu versorgen, die der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht. Als ein Ergebnis wird es möglich, an den Fahrer die Lenkreaktionskraft innerhalb eines hohen Frequenzbands zu übertragen, das der Rauheit der Straßenfläche oder ähnlichem entspricht, was in dem herkömmlichen Verfahren nicht zufriedenstellend an den Fahrer übertragen werden kann, wodurch das Lenkgefühl verbessert wird.
  • Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher.
  • Kurze Beschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Funktion einer Hauptsteuerung bzw. Regelung in einer konzeptionellen Weise zeigt;
  • 3 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Hauptsteuerung bzw. Regelung zur Berechnung eines Reaktionskraftdrehmoments zeigt;
  • 4A ist eine Figur, die die grundlegende Kennlinie des Reaktionskraftdrehmoments TB gegen die Spurstangen-Axialkraft F zeigt, die zur Berechnung eines Reaktionskraftdrehmoments verwendet werden soll;
  • 4B ist eine Figur, die die Kennlinie des Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten KV gegen die Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt, die zur Berechnung eines Reaktionskraftdrehmoments verwendet werden soll;
  • 4C ist eine Figur, die die Kennlinie des Lenkwinkelkoeffizienten Kθ gegen den Lenkwinkel θ zeigt, die zur Berechnung eines Reaktionskraftdrehmoments verwendet werden soll;
  • 5 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb zum Antreiben des Reaktionskraftmotors zeigt; und
  • 6 ist eine Figur, die ein Beispiel für die Extraktion eines Bereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz aus dem Lenkmotorstrom zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die folgende Beschreibung erklärt die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen, die eine ihrer Ausbildungen darstellen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 1 gezeigte Fahrzeuglenkung umfaßt: einen Lenkmechanismus 1 zum Lenken des Fahrzeugs mit einem Paar von bereiften Rädern zum Lenken 10, die auf beiden Seiten des Fahrzeugkörpers angeordnet sind, der in der Figur nicht dargestellt ist; ein Lenkrad 2, das als Lenkmittel arbeitet, das in einer mechanisch getrennten Weise von dem Lenkmechanismus 1 angeordnet ist; einen Elektromotor (nachstehend als ein Reaktionskraftmotor bezeichnet) 3 zum Versorgen des Lenkrads 2 mit der Reaktionskraft; eine Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7 zum Antreiben des Reaktionskraftmotors 3 in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise; einen Elektromotor zum Lenken (nachstehend als Lenkmotor bezeichnet) 5, der in der Mitte des Lenkmechanismus 1 angeordnet ist; eine Lenkmechanismussteuerung bzw. Regelung 8 zum Antreiben des Lenkmotors 5 in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise; und eine Hauptsteuerung bzw. Regelung 4, die aus einem Mikroprozessor besteht. In diesem Aufbau treibt die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 den Lenkmotor 5 ansprechend auf einer Lenkbetätigung des Lenkrads 2 an, um zu bewirken, daß der Lenkmechanismus 1 arbeitet.
  • In dem Lenkmechanismus 1 sind, wie weithin bekannt ist, Gelenkarme 12 zum Halten der bereiften Räder 10 durch jeweilige Spurstangen 13 mit jeweiligen Enden einer Lenkwelle 11 verbunden, die sich von einer Seite des Fahrzeugkörpers zur anderen erstreckt und in der axialen Richtung gleitet. Wenn die Lenkwelle 11 in eine Richtung oder die andere Richtung gleitet, werden die Gelenkarme 12 mit den Spurstangen 13 geschoben oder gezogen, um die bereiften Räder 10 nach links oder rechts zu drehen. Dies wird durchgeführt, indem die Drehung des Lenkmotors 5, der koaxial in der Mitte der Lenkwelle 11 bereitgestellt wird, durch einen geeigneten Bewegungstransformationsmechanismus in ein Gleiten der Lenkwelle 11 transformiert wird.
  • Die Drehung der Lenkwelle 11 auf ihrer Achse wird durch das in der Figur nicht dargestellte Rotationseinschränkungsmittel, das zwischen die Lenkwelle 11 und ein Lenkwellengehäuse 14 geschaltet ist, eingeschränkt. Die Drehung des Lenkmotors 5 wird in ein axiales Gleiten der Lenkwelle 11 transformiert, wodurch ein Lenkbetrieb (Lenken der bereiften Räder 10) durchgeführt wird, welcher der Drehung des Lenkmotors 5 entspricht. in dem Lenkmotor 5 fließender Strom (Lenkmotorstrom) wird von einem Stromsensor 8a detektiert und an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert.
  • Ein Lenkwinkel der bereiften Räder 10 wird von einem Lenkwinkelsensor 16 auf der Basis einer relativen Gleitposition der Lenkwelle 11 relativ zu einem Lenkwellengehäuse 14 auf einer Seite des Lenkmotors 5 detektiert. Die Ausgabe des Lenkwinkelsensors 16 wird zusammen mit der Ausgabe von einem Drehmeßgeber 15, der eine Drehposition des Lenkmotors 5 detektiert, an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert. An den Spurstangen 13 befestigt sind Axialkraftsensoren 9 zum Detektieren einer Axialkraft, die von der Straßenflächenreaktionskraft verursacht wird, welche die bereiften Räder 10 von der Straßenfläche aufnehmen, und die jeweilige Ausgabe von den Axialkraftsensoren 9 wird an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert.
  • Der Reaktionskraftmotor 3 (zum Beispiel Gleichstrommotor) zum Versorgen des Lenkrads 2 mit Reaktionskraft ist fest an einem Gehäuse der Drehwelle 20 befestigt. Die Drehung des Reaktionskraftmotors 3 wird durch eine elektromagnetische Kupplung 3a an die Drehwelle 30 übertragen, wobei die Drehrichtung über einen Schneckengetriebemechanismus 3b transformiert wird. Das Lenkrad 2 ist an einem Ende der Drehwelle 30 koaxial befestigt. Das andere Ende der Drehwelle 30 ist durch eine Torsionsfeder 31 mit einer vorgegebenen Elastizität mit einem geeigneten Abschnitt des Fahrzeugkörpers verbunden, der in der Figur nicht dargestellt ist.
  • Der Reaktionskraftmotor 3 wird ansprechend auf ein von der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefertes Reaktionskraftanweisungssignal in beide Richtungen durch die Energiespeisung von der Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7 angetrieben, um das an einem Ende der Drehwelle 30 befestigte Lenkrad 2 mit der Kraft (Reaktionskraft) in eine Richtung entgegengesetzt zu der Betätigungsrichtung des Lenkrads 2 zu versorgen. Folglich ist es für das Drehen des Lenkrads 2 notwendig, ein Lenkdrehmoment gegen die von dem Reaktionskraftmotor 3 erzeugte Reaktionskraft anzuwenden. Das auf das Lenkrad angewendete Lenkdrehmoment wird von einem Drehmomentsensor 32 detektiert, und das Detektionsergebnis wird an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert.
  • Der Lenkbetrag (Lenkwinkel) und die Betriebsrichtung des Lenkrads 2 werden von einem Drehmeßgeber 33 detektiert. Das Detektionsergebnis wird an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert. Außerdem wird ein in dem Reaktionskraftmotor 3 fließender Strom (Reaktionskraftmotorstrom) von dem Stromsensor 7a detektiert und wird an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert.
  • Wenn die oben erwähnte Drehung angehalten wird, bewirkt die Torsionsfeder 31, die zwischen das andere Ende der Drehwelle 30 und einen Teil des Fahrzeugkörpers geschaltet ist, mit ihrer Elastizität, daß sich die Drehwelle 30 dreht, und bewirkt, daß das Lenkrad in eine vorgegebene neutrale Position zurückkehrt. Die Rückkehrbewegung ist notwendig, um das Lenkrad 2 gemäß einem Rückkehrbetrieb der bereiften Räder 10 zum Zurückkehren in eine geradeaus fahrende Richtung zu bringen, wobei die Betätigung an dem mechanisch getrennten Lenkmechanismus 1 erzeugt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird der aktuell an dem Lenkmechanismus 1 auftretende Lenkzustand als eine Eingabe, die von dem Drehmeßgeber 15 und dem Lenkwinkelsensor 16 übertragen wird, an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert. Außerdem wird der Betriebszustand an dem Lenkrad 2, das als Lenkmittel wirkt, als eine Eingabe, die von dem Drehmomentsensor 32 und dem Drehmeßgeber 33 übertragen wird, an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert. Außerdem wird eine Ausgabe von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6, der die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs detektiert, an die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 geliefert.
  • Eine Ausgabe von der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 wird an die Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7, um das Lenkrad 2 mit der Reaktionskraft zu versorgen, und eine Lenkmechanismussteuerung bzw. Regelung 8 geliefert, um eine Lenkbetätigung mit dem Lenkmechanismus 1 durchzuführen, und die Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7 und die Lenkmechanismussteuerung bzw. Regelung 8 sind dafür konstruiert, jeweilige Steuer- bzw. Regelungsbetriebe ansprechend auf ein Anweisungssignal von der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 durchzuführen. Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 bestimmt zum Beispiel auf der Basis des Lenkbetrags (Lenkwinkel) des Lenkrads 2, der von dem Drehmeßgeber 33 geliefert wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 geliefert wird, eine Sollreaktionskraft, die an das Lenkrad 2 zugeführt werden soll, und führt einen Reaktionskraftsteuerungs- bzw. Regelungsbetrieb durch, indem sie die Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7 mit einem Reaktionskraftanweisungssignal versorgt, um eine Sollreaktionskraft zu erzeugen.
  • Außerdem bestimmt die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 einen Sollwert (Sollenkwinkel) eines Lenkwinkels (von dem Lenkwinkelsensor 16 detektiert) des Lenkmechanismus 1 auf der Basis des von dem Drehmeßgeber 33 gelieferten Lenkbetrags (Lenkwinkels) des Lenkrads und der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 gelieferten Fahrzeuggeschwindigkeit und führt den Lenksteuerungs- bzw. Regelungsbetrieb durch, indem sie den Lenkmotor 5 antreibt, bis der Sollenkwinkel erhalten wird. Hier wird die Eingabe von dem Drehmeßgeber 15 als ein Rückkopplungssignal verwendet, das verwendet wird, um zu prüfen, ob der Lenkmotor 5 eine erforderliche Drehposition erreicht hat oder nicht.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Funktion der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 in einer konzeptionellen Weise zeigt. Wie vorstehend erwähnt, werden Fahrzeuginformationen, wie etwa ein Lenkdrehmoment, ein Lenkwinkel, ein Reaktionskraftmotorstrom, ein Lenkmotorstrom, eine Drehposition des Motors, ein Lenkwinkel, eine Axialkraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit in die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 eingegeben. Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 umfaßt: eine Solllenkwinkel-Festlegungseinheit 40 zum Festlegen eines Sollenkwinkels; eine Subtraktionseinheit 42 zum Berechnen einer Differenz zwischen dem von der Sollenkwinkel-Festlegungseinheit 40 festgelegten Sollenkwinkel und einem von dem Lenkwinkelsensor 16 detektierten Lenkwinkel; und eine Lenkmotorstrom-Festlegungseinheit 44, die einen Lenkmotorstrom zur Verringerung der Differenz (Abweichung) zwischen dem Sollenkwinkel und dem detektierten Lenkwinkel festlegt. Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 versorgt die Lenkmechanismussteuerung bzw. Regelung 8 mit dem festgelegten Lenkmotorstrom, um den Lenkmotor 5 in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise anzutreiben.
  • Die Hauptsteuerung bzw. Regelung (das Reaktionskraftmotorantriebsmittel) 4 umfaßt ferner: eine Sollreaktionskraftmotorstrom-Festlegungseinheit 50 zum Festlegen eines Sollreaktionskraftmotorstroms; ein Filter (Extraktionsmittel) 52 zum Extrahieren der Komponente innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs (zum Beispiel zwischen 3 Hz und 15 Hz) aus dem von dem Stromsensor 8a detektierten Lenkmotorstrom; einen Verstärker (Verstärkungsmittel) 54 zum Verstärken des Stroms der von dem Filter 52 extrahierten Komponente; und eine Additionseinheit 56 zum Addieren des verstärkten Stroms und des festgelegten Sollreaktionskraftmotorstroms. Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 versorgt die Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7 mit einem Sollreaktionskraftmotorstrom, der durch die Addition erhalten wurde, um den Reaktionskraftmotor 3 in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise anzutreiben. Hier entspricht die Komponente innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz des Lenkmotorstroms einem Frequenzband der Rauheit der Straßenfläche.
  • Die folgende Beschreibung erklärt den Betrieb der Fahrzeuglenkung, wie weiter oben aufgebaut, unter Bezug auf einige Flußdiagramme.
  • 3 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 zur Berechnung eines Reaktionskraftdrehmoments T zeigt. Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 liest eine Axialkraft F der Spurstange 13 ein, die von dem Axialkraftsensor 9 detektiert wurde, (Schritt S10) und liest eine Fahrzeuggeschwindigkeit V ein, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 6 detektiert wurde (Schritt S12). Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 liest dann einen Lenkbetrag (Lenkwinkel) θ des Lenkrads 2 aus einer Ausgabe des Drehmeßgebers 33 ein (Schritt S14).
  • Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 liest dann aus einer Tabelle, die eine Kennlinie einer Spurstangen-Axialkraft F und des grundlegenden Reaktionskraftdrehmoments TB speichert, ein grundlegendes Reaktionskraftdrehmoment TB ein, das einer Spurstangen-Axialkraft F entspricht, wobei das grundlegende Reaktionskraftdrehmoment TB, wie in 4a gezeigt, proportional zu der Spurstangen-Axialkraft F ist, (Schritt S16). Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 liest dann aus einer Tabelle, die eine Kennlinie eines Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten KV und der Fahrzeuggeschwindigkeit V speichert, einen Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten KV ein, der einer Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, wobei der Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient KV, wie in 4B gezeigt, den Minimalwert ein wenig größer als null hat, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als einer vorgegebenen Geschwindigkeit mäßig ansteigt, bei einer höheren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Geschwindigkeit schnell ansteigt und den Maximalwert von 1 hat, (Schritt S18).
  • Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 liest aus einer Tabelle, die eine Kennlinie eines Lenkwinkelkoeffizienten Kθ und des Lenkwinkels θ speichert, einen Lenkwinkelkoeffizienten Kθ ein, der einem Lenkwinkel θ entspricht, wobei der Lenkwinkelkoeffizient Kθ, wie in 4C gezeigt, bei einem kleineren Lenkwinkel θ als dem vorgegebenen Lenkwinkel θ proportional zu dem Lenkwinkel θ ist und bei einem größeren Lenkwinkel θ als dem vorgegebenen Lenkwinkel θ einen Wert von 1 hat, (Schritt S20). Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 berechnet dann ein Reaktionskraftdrehmoment unter Verwendung der Gleichung T = KV·Kθ·TB (Schritt S22). Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 (Sollreaktionskraftmotorstrom-Festlegungseinheit 50) legt einen Sollreaktionskraftmotorstrom fest, der dem berechneten Reaktionskraftdrehmoment entspricht. Es sollte bemerkt werden, daß die vorstehend erwähnten Tabellen zum Beispiel in der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 oder in einem mit der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 verbundenen ROM gespeichert sind.
  • 5 ist ein Flußdiagramm das den Betrieb der Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 zum Antreiben des Reaktionskraftmotors zeigt. Die Hauptsteuerung bzw. Regelung 4 legt einen Sollreaktionskraftmotorstrom fest, liest einen Lenkmotorstrom ein (Schritt S30), extrahiert die Komponente innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz aus dem Lenkmotorstrom, wie in 6 gezeigt, (Schritt S32), verstärkt einen Strom der extrahierten Komponente (Schritt S34), addiert den verstärkten Strom zu dem festgelegten Sollreaktionskraftmotorstrom (Schritt S36), versorgt die Reaktionskraftsteuerung bzw. Regelung 7 mit einem Sollreaktionskraftmotorstrom, der durch die Addition erhalten wurde, und treibt der Reaktionskraftmotor 3 in einer gesteuerten bzw. geregelten Weise an.
  • Obwohl ein von dem Filter 52 extrahierter Strom in der obigen Ausführungsform von dem Verstärker 54 verstärkt wird, kann der Verstärker 54 weggelassen werden. Außerdem kann der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 54 auf jeden Wert festgelegt werden. Zum Beispiel kann der Verstärkungsfaktor fest sein oder kann auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert oder verkleinert werden (der Verstärkungsfaktor kann niedrig sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist). Außerdem ist es möglich, die Addition der Additionseinheit 56 ein/auszuschalten. Wenn die Addition ausgeschaltet wird, ergibt sich ein Problem wie bei dem herkömmlichen Verfahren, daß die Reaktionskraft, die der Rauheit der Straßenfläche entspricht, nicht zufriedenstellend an das Lenkrad 2 übertragen werden kann.
  • Außerdem ist der Bereich der aus dem Lenkmotorstrom extrahierten Frequenz nicht auf einen Bereich zwischen 3 Hz und 15 Hz beschränkt, sondern kann auf jeden Frequenzbereich festgelegt werden. Zum Beispiel kann der Bereich der extrahierten Frequenz fest sein oder kann auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert oder verringert werden (zum Beispiel ein Bereich zwischen 3 Hz und 9 Hz bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Bereich zwischen 3 Hz und 15 Hz bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit).
  • Es sollte bemerkt werden, daß die obige Ausbildung ein Beispiel für eine Fahrzeuglenkung gemäß der Erfindung ist und nicht darauf abzielt, den Aufbau des Reaktionskraftmotors 3, der als ein Reaktionskraftstellglied arbeitet, und des Lenkmotors 5 einzuschränken. Außerdem sollte sich verstehen, daß anstelle des Lenkrads 2 andere Lenkmittel, wie etwa ein Hebel oder ein Steuerknüppel, als Lenkmittel verwendet werden können.

Claims (9)

  1. Fahrzeuglenkvorrichtung, die einen Lenkmotor (5) verwendet, um einen Lenkmechanismus (1) mit einer Lenkkraft zu versorgen, welche einem auf das Lenkmittel (2) angewendeten Lenkbetrag entspricht, und einen Reaktionskraftmotor (3) verwendet, um das Lenkmittel (2) mit der Lenkreaktionskraft zu versorgen, welche dem Lenkbetrag entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: Stromdetektionsmittel (8a) zum Detektieren eines Motorstroms des Lenkmotors (5); Extraktionsmittel (52) zum Extrahieren einer Komponente innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs aus dem von dem Stromdetektionsmittel (8a) detektierten Motorstrom; und Reaktionskraftmotorantriebsmittel (4) zum Antreiben des Reaktionskraftmotors (3), um das Lenkmittel (2) mit der Lenkreaktionskraft, die der von dem Extraktionsmittel (52) extrahierten Komponente entspricht, und der Lenkreaktionskraft, die dem Lenkbetrag entspricht, zu versorgen.
  2. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner Verstärkungsmittel (54) zum Verstärken der von dem Extraktionsmittel (52) extrahierten Komponente umfaßt.
  3. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel (54) die Komponente mit einem festen Verstärkungsfaktor verstärkt.
  4. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 2, die an einem Fahrzeug angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (6) zum Detektieren einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfaßt, wobei das Verstärkungsmittel (54) die Komponente mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt, der auf der Basis einer von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (6) detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und abnimmt.
  5. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Bereich ein Bereich zwischen 3 Hz und 15 Hz ist.
  6. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Bereich fest ist.
  7. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die an einem Fahrzeug angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (6) zum Detektieren einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfaßt, wobei der vorgegebene Bereich auf der Basis einer von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (6) detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und abnimmt.
  8. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt: Mittel (50) zum Festlegen eines Sollwerts für die Lenkreaktionskraft, die dem Lenkbetrag entspricht; und Additionsmittel (56), um zu dem Sollwert einen Sollwert der Lenkreaktionskraft zu addieren, welcher der von dem Extraktionsmittel (52) extrahierten Komponente entspricht, wobei das Reaktionskraftmotorantriebsmittel (4) den Reaktionskraftmotor (3) auf der Basis eines Zielwerts bzw. Sollwerts antreibt, der durch die Addition durch das Additionsmittel (56) erhalten wurde.
  9. Fahrzeuglenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkmittel (2) und der Lenkmechanismus (1) mechanisch nicht miteinander verbunden sind.
DE60315779T 2002-10-30 2003-10-30 Fahrzeuglenkung Expired - Lifetime DE60315779T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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JP2002315513 2002-10-30
JP2002315513A JP2004148952A (ja) 2002-10-30 2002-10-30 操舵装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60315779D1 DE60315779D1 (de) 2007-10-04
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DE60315779T Expired - Lifetime DE60315779T2 (de) 2002-10-30 2003-10-30 Fahrzeuglenkung

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