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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 eine Fahrzeuglenkung, die
ein Lenkmittel mit einer einem Lenkbetrag entsprechenden Lenkreaktionskraft versorgt,
welcher der Betrag der von dem Fahrer ausgeführten Lenkbetätigung ist.
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2. Beschreibung verwandter Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn
man die Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden
Erfindung betrachtet, kann der vorbestimmte Bereich ein Bereich
zwischen 3 Hz und 15 Hz sein.
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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.
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Die
obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen
deutlicher.
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Kurze Beschreibung der mehreren Ansichten
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Fahrzeuglenkung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Funktion einer Hauptsteuerung
bzw. Regelung in einer konzeptionellen Weise zeigt;
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3 ist
ein Flußdiagramm,
das den Betrieb der Hauptsteuerung bzw. Regelung zur Berechnung eines
Reaktionskraftdrehmoments zeigt;
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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;
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4B ist
eine Figur, die die Kennlinie des Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten
KV gegen die Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigt, die zur Berechnung
eines Reaktionskraftdrehmoments verwendet werden soll;
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4C ist
eine Figur, die die Kennlinie des Lenkwinkelkoeffizienten Kθ gegen den
Lenkwinkel θ zeigt,
die zur Berechnung eines Reaktionskraftdrehmoments verwendet werden
soll;
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5 ist
ein Flußdiagramm,
das den Betrieb zum Antreiben des Reaktionskraftmotors zeigt; und
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6 ist
eine Figur, die ein Beispiel für
die Extraktion eines Bereichs zwischen 3 Hz und 15 Hz aus dem Lenkmotorstrom
zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die
folgende Beschreibung erklärt
die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen, die eine
ihrer Ausbildungen darstellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
folgende Beschreibung erklärt
den Betrieb der Fahrzeuglenkung, wie weiter oben aufgebaut, unter
Bezug auf einige Flußdiagramme.
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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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.