DE68914558T2

DE68914558T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des neutralen Steuerwinkels eines Fahrzeugslenkrades.

Info

Publication number: DE68914558T2
Application number: DE68914558T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Shiraishi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2009-09-19
Also published as: DE68914558D1; JPH07100446B2; US5032996A; EP0359673B1; EP0359673A2; JPH0281768A; EP0359673A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Gerät und Verfahren zur Ermittlung ein es neutralen Steuerwinkels eines Lenkrades für ein Fahrzeug, wobei der neutrale Steuerwinkel desselben als ein Steuerwinkel bestimmt ist, bei welchem das Fahrzeug gerade fährt und sie bezieht sich insbesondere auf das Gerät und Verfahren zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels während eines kurzen Zeitraumes sofort nachdem das Fahrzeug gefahren ist.
Eine Ermittlung eines neutralen Steuerwinkels ist unerlässlich für eine Betätigung einer während einer Wendung des fahrenden Fahrzeugs durchgeführten Steuerung von vier Rädern.
Eine am 5. September 1987 veröffentlichte erste Veröffentlichung Showa 62-201306 einer Japanischen Patentanmeldung offenbart ein Beispiel eines vorher vorgeschlagenen Gerätes zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels.
Das vorher vorgeschlagene System zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels umfasst einen Mikrorechner zum Empfang eines durch einen Steuerwinkelmeßwertgeber gemäss einem Steuerwinkel eines Lenkrades abgegebenen ersten Impulssignals und eines durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßwertgebers gemäss einer Fahrzeuggeschwindigkeit abgegebenen zweiten Impulssignals. Der Mikrorechner leitet einen relativen Steuerwinkel bezüglich einer Steuerstellung des Lenkrades auf Grund des ersten Ausgangssignals ab, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird und leitet eine Fahrtwegstreckenlänge des Fahrzeugs von dem zweiten Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßwertgebers ab. Der Mikrorechner leitet einen bzw. eine in einem regelmässigen Zeitabschnitt während der Fahrt des Fahrzeugs bemusterten bzw. bemusterte Durchschnittswert und Veränderungsbreite des Lenkrades ab, jedesmal, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Bezugswegstreckenlänge durchfahren hat. In einem Fall, wo die Veränderungsbreite innerhalb eines vorbestimmten Bezugswertes fällt, stellt der Mikrorechner fest, dass der zusammen mit der Veränderungsbreite abgeleitete Durchnittswert der neutrale Steuerwinkel ist. Gemäss dem vorher vorgeschlagenen Gerät, da die Veränderungsbreite des Lenkrades schmal ist und der Mikrorechner nur den Durchschnittswert des Steuerwinkels als den neutralen Steuerwinkel ermittelt, wenn eine Möglichkeit der Fahrt auf einer geraden Strecke äusserst gross ist, kann der neutrale Steuerwinkel immer genau ermittelt werden, in Fällen, wo die Wendung in derselben Richtung wiederholt wird oder wo der Steuerwinkel von dem neutralen Winkel weitgehend abgewichen ist, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird.
Jedoch kann das oben beschriebene Gerät zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels den Durchschnittswert des Lenkrades als den neutralen Steuerwinkel nicht ermitteln, wenn das Fahrzeug nicht über eine grössere als die vorbestimmte Wegstreckenlänge gerade fährt, nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist. Demzufolge, wenn der Zündschalter ausgeschaltet worden ist und der vorher ermittelte neutrale Steuerwinkel verschwunden ist, wird der neutrale Steuerwinkel von neuem aktualisiert, jedesmal, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird. Demzufolge kann die Ermittlungsgenauigkeit durch eine Ansammlung von den ermittelten Daten nicht verbessert werden.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät und Verfahren für die Ermittlung eines neutralen Steuerwinkels eines Lenkrades für ein Fahrzeug zu schaffen, die eine hohe Genauigkeit der Ermittlung des neutralen Steuerwinkels gewährleisten.
Das oben beschriebene Ziel kann durch die Schaffung eines Verfahrens gemäss Anspruch 1 und eines Gerätes gemäss Anspruch 10 erreicht werden.
In den Zeichnungen:
ist die Figur 1 ein schematisches Kreislauf-Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Gerätes für die Ermittlung des neutralen Steuerwinkels für ein Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung;
ist die Figur 2 eine Stirnansicht eines Lenkmeßwertgebers und eines neutralen Annäherungsfühlers in der auf der Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung;
sind die Figuren 3 (a) bis 3 (c) Wellenformdiagramme der Gramme von Ausgangssignalen des Steuerwinkelmeßwertgebers und des neutralen Annäherungsfühlers;
ist die Figur 4 ein das Verfahren der vorliegenden Erfindung erläuterndes Ablaufflußdiagram;
ist die Figur 5 ein anderes das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erläutern des Ablaufflußdiagram;
ist die Figur 6 ein Zeitdiagramm eines Betriebszustandes der auf der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsform;
ist die Figur 7 eine Stirnansicht eines wesentlichen Teiles des neutralen Annäherungsfühlers in einer anderen bevorzugten Ausführungsform gemäss der vorliegenden Erfindung;
ist die Figur 8 ein Zeitdiagram eines Betriebszustandes der anderen auf der Figur 7 dargestellten bevorzugten Ausführungsform.
Es wird hier nachstehend auf die Zeichnungen bezug genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Die Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Gerätes zur Ermittlung eines neutralen Steuerwinkels gemäss der vorliegenden Erfindung.
In der Figur 1 sind ein Steuerwinkelmeßwertgeber 1, ein Fahrzeugsgeschwindigkeitsmeßwertgeber 3 und ein neutraler Annaherungsfühler 2 mit einem Mikrorechner 4 verbunden.
Der Mikrorechner 4 weist eine CPU 8, einen Speicher 9, eine Eingangs- /Ausgangsschnittstellenfläche 10 und einen Hilfsstromsammler 11 auf.
Der Steuerwinkelfühler 1 und der neutrale Annäherungssteuerwinkel 2 sind an einer Lenkwelle 5, wie auf der Figur 2 gezeigt, fest angeordnet. Eine geschlitzte Scheibenplatte 6 ist mit der Lenkwelle 5 einheitlich drehbar. Ein Fotounterbrecher 7 ist an der geschlitzten Scheibenplatte 6 im Abstand von derselben angeordnet.
Die geschlitzte Scheibenplatte 6 umfasst eine mehrfache Anzahl von entlang eines Umfangrandes an einem Aussenumfang derselben fluchtend ausgerichteten Steuerwinkelmeßschlitzen 6a und einen Einzelschlitz 6b, der angeordnet ist, um eine Stellung zu ermitteln, in welcher der Fotounterbrecher 7, in dem Fall, wo das an der Lenkquelle 5 angeordnete Lenkrad in der Nähe des neutralen Steuerwinkels gestellt wird, sich mit diesem Einzelschlitz überlappt. Ausserdem umfasst der Fotounterbrecher 7 zwei Steuerwinkelmeßlichtempfangselemente 7a, 7b, die in Stellungen in einer Radialrichtung der geschlitzten Scheibenplatte 6, in welcher der Schlitz 6a überlappt wird, angeordnet sind, um voneinander durch eine Entfernung, die einer geraden Anzahl von Malen einer um eine Viertelteilung vergrösserte oder verminderte Teilung p eines solchen Schlitzes 6a entspricht, getrennt zu sein, ein einzelnes neutrales Annäherungslichtempfangselement 7c, das in einer Stellung in der radialen Richtung, in welcher es sich mit dem Schlitz 6b überlappt, angeordnet ist, und eine (nicht dargestellte) Lichtquelle, die diesen Lichtempfangselementen 7a, 7b und 7c entgegengesetzt ist, damit die geschlitzte Scheibenplatte 6 sandwichartig dazwischen liegt. Wenn das (nicht dargestellte) Lenkrad, das mit der Lenkwelle 5 verbunden ist, gesteuert wird, wird der Schlitz 6a der geschlitzten Scheibenplatte 6 (grundsätzlich der Lenkwelle 5) zwischen den Lichtempfangselementen 7a, 7b und der Lichtquelle bewegt. Da zwei Arten von Steuerwinkelimpulssignalen E1, E2, die zwei verschiedene Phasenabweichungen gemäss der Richtung, in welcher das Lenkrad gesteuert wird, wie auf den Figuren 3 (a) und 3 (b) gezeigt, haben, von dem Lichtempfangselementen 7a, 7b abgegeben werden, arbeiten die dem Steuerwinkelmeßschlitz 6a gegenüberliegende Lichtquelle und die Steuerwinkelmeßlichtempfangselemente 7a, 7b wie der Steuerwinkelmeßwertgeber 1.
Ausserdem, wenn das Lenkrad gesteuert wird, wird der Schlitz 6b zwischen dem Lichtempfangselement 7c und der Lichtquelle aufgrund der Drehung der geschlitzten Scheibenplatte 6 gedreht.
Wenn die Stellung des Lenkrades oder der Steuerwinkel somit einen vorbestimmten Winkel, der durch die Lage eines Schlitzes 6b in der Nähe des neutralen Steuerwinkels bestimmt wird, erreicht, wird das neutrale Annäherungsimpulssignal E3, wie in der Figur 3 (c) gezeigt, von dem Lichtempfangselement 7c abgegeben. Demzufolge arbeiten der neutrale Annäherungsfühlerschlitz 6b und das neutrale Annäherungsfühlerlichtempfangselement 7c und die dem neutralen Annäherungsfühlerschlitz 7c gegenüberliegende Lichtquelle wie ein neutraler Annäherungsfühler 2.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßwertgeber 3 umfasst einen Magnet, der mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesserdrahtseil verbunden und mit dem Geschwindigkeitsmesser einheitlich drehbar ist, und einen an dem Fahrzeugkasten befestigten und in der Nähe des Magnets gelegenen Zuführungsleitungsschalter. Das Fahrzeugsgeschwindigkeitsimpulssignal S, dessen Anzahl der Wegstreckenlänge aufgrund der auf das Fahren des Fahrzeugs ansprechenden Drehung des Magnets entspricht.
Der Mikrorechner 4 umfasst eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) 8, einen Speicher 9 mit einem Todspeicher (ROM) und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), eine Eingangs-/Ausgangssignale durchführende Schnittstelle 10 und einen Hilfstromsammler 11, um das Verschwinden der Speicherinhalte zu verhindern. Der Hilfsstromsammler 11 hält einen Teil des Speichers mit direktem Zugriff (RAM) in dem Speicher 9 in einem gültigen Zustand, selbst wenn der Zündschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet ist.
Der Mikrorechner 4 empfängt die Stromversorgungsleistungszufuhr, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird und nimmt die Steuerwinkelsignale E1 und E2 und das neutrale Annäherungssignal E3 und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S über die Schnittstelle 10 auf. Wenn auf den Figuren 4 und 6 dargestellte Datenverarbeitungsrechenprogramme in dem Todspeicher (ROM) des Speichers 9 durchgeführt werden, wird der neutrale Steuerwinkel θN (n) abgeleitet (vorausgesetzt, dass n eine positive gerade Zahl bezeichnet, die, jedesmal wenn θN abgeleitet wird, inkrementiert wird).
Die Figur 4 zeigt ein Programm zur Ermittlung des Steuerwinkels und Wiedergabe des neutralen Steuerwinkels, das durchgeführt wird, jedes Mal wenn es durch ein Zeitsteuerungsgerät während einem vorbestimmten Zeitraum Δ t unterbrochen wird, der im Vergleich mit einer möglichst kürzesten Fahrzeuggeschwindigkeit kurz genug ist.
Bei einem Vorgangsschritt 20 stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, ob der Mikrorechner 4 die Eingangsgrössen der Steuerwinkelsignale E1 und E2 empfangen hat. Bei einem Vorgangsschritt 21 geht das Maschinenprogramm auf einen Vorgangsschritt 21 über, wenn kein Steuerwinkelsignal empfangen wird. Bei dem Vorgangsschritt 21 wird der Steuerwinkel θ (t - Δt), wenn das Programm vorher durchgeführt worden ist (es ist zu bemerken, dass, wenn das in der Figur 4 dargestellte Programm ursprünglich durchgeführt wird, der Steuerwinkel einen geeigneten Wert zeigt) als ein gegenwärtiger Steuerwinkel θ (t) festgesetzt.
Bei einem Vorgangsschritt 22 stellt der Mikrorechner 4 fest, ob die Steuerwinkelrichtung von einer Uhrzeigersinnrichtung in bezug auf die Richtung von Phasenabweichungen dieser Steuerwinkelsignale E1 und E2 abgewichen ist. Wenn die Lenkrichtung nicht der Uhrzeigersinn, sondern der Gegenuhrzeigersinn ist, geht das Maschinenprogramm auf einen Vorgangsschritt 23 über. Bei dem Vorgangsschritt 23 zieht die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den Steuerwinkel Δ θ einer Teilung des Schlitzes 6a von dem vorher abgeleiteten Steuerwinkel θ (t - At) ab.
Andererseits in dem Fall, wo das Lenkrad in dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der gegenwärtige Steuerwinkel θ (t) festgesetzt, wobei der oben beschriebene Steuerwinkel Δ θ zu dem vorher abgeleiteten Steuerwinkel θ (t - Δt) addiert wird.
Die Daten des wie oben beschriebenen Steuerwinkels θ (t) werden in den Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM des Speichers 9 eingespeichert.
Bei dem Vorgangsschritt 25 stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, ob das neutrale Annährungssignal E3 eingeschaltet ist. Wenn es nicht eingeschaltet ist, ist das vorhandene Maschinenprogramm beendet. Wenn es eingeschaltet ist, zeigt der Steuerwinkel θ (t) an, dass der vorbestimmte Winkel in der Nähe des neutralen Steuerwinkels liegt, so dass der gegenwärtige Steuerwinkel θ (t) als der neutrale Annäherungssteuerwinkel θc bei dem Vorgangsschritt 26 festgesetzt wird. Der Wert von θc wird in den Speicher mit direktem Zugriff RAM des Speichers 9 eingespeichert.
Bei dem nächsten Vorgangsschritt 27 stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, ob der neutrale Annäherungssteuerwinkel θc in dem vorangehenden Vorgangsschritt 26 zum ersten Mal festgesetzt worden ist, seit der Zündschalter eingeschaltet worden ist. Wenn sie den ersten Wert zeigt, liest die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU einen Speicherendwert θM ab, der den neutralen Steuerwinkel θN (n), der eingespeichert worden ist, bevor der Zündschalter ausgeschaltet worden ist, darstellt. Die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU stellt fest, ob ein absoluter Wert eines Unterschiedes zwischen dem eingespeicherten Wert θM des neutralen Steuerwinkels und dem in dem Vorgangsschritt 26 abgeleiteten neutralen Annäherungssteuerwinkel θc kleiner als ein vorbestimmter Wert k ( θM - θC < k) ist.
Es ist zu bemerken, dass die Ermittlung in dem Vorgangsschritt 28 aufgrund eines gegen Fehler gesicherten Aufbaues vorbereitet wird, um eine fehlerhafte Ermittlung des neutralen Steuerwinkels θN (n) aus einem Speicherwert θR der Abweichungsmenge in einem Fall zu verhindern, wo das relative Stellungsverhältnis zwischen dem Speicherwert θM des neutralen Steuerwinkels und dem neutralen Annäherungssteuerwinkel θC verändert wird und ein Speicherwert θR der Abweichungsmenge (wie es später beschrieben wird) unzuverlässig wird, weil das Lenkrad während dem Ausschaltungszustand des Zündschalters gesteuert worden ist oder eine ordnungsmässige Besichtigung des Fahrzeugs durchgeführt worden ist. Obwohl es einen Fall gibt, wo der absolute Unterschied zwischen θM und θC kleiner als ein vorbestimmter Wert k, der naturgemäss bis zu einem gewissen Grad klein ist, sein soll, gibt es einen solchen Fall, wo der absolute Unterschied nicht kleiner als der vorbestimmte Wert k ist.
In dem letzten Fall stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, dass es eine Änderung in dem relativen Stellungsverhältnis zwischen θM und θC gibt. Zu diesem Zeitpunkt beendet die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU das gegenwärtige Maschinenprogramm. In dem ersten Fall stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, dass der Speicherwert θR der Abweichungsmenge zuverlässig ist und geht auf einen Vorgangsschritt 29 über.
Bei dem Vorgangsschritt 29 liest die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den Speicherendwert θR der Abweichungsmenge θNr (θNr = θ N(n) - θC) zwischen dem neutralen Steuerwinkel θN und dem neutralen Annäherungssteuerwinkel θC ab, wenn der Zündschalter, der in dem ausgeschalteten Zustand gehalten worden ist, eingeschaltet wird. Der Speicherendwert θR wird, während der Schalter ausgeschaltet ist, von dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM des Speichers 9 gehalten (siehe nachstehend im Zusammenhang mit der Figur 5). Der in dem Vorgangsschritt 26 abgeleitete neutrale Annäherungssteuerwinkel θC wird zu dem Speicherwert θR der Abweichungsmenge addiert, um den neutralen Steuerwinkel θN (θN = θR + θC) wiederzugeben. Danach ist das Programm beendet.
Die Figur 5 zeigt ein Maschinenprogramm zur Ermittlung des neutralen Winkels, das in Erwiderung auf einen Unterbrechungsbefehl, d.h. jedesmal, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignal S aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesserfühler eingeschaltet worden ist, durchgeführt wird, (das Fahrzeug hat eine vorbestimmte Streckenlänge Δλ durchfahren). Bei einem Vorgangsschritt 30 liest die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den vorher ermittelten, in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM eingespeicherten Steuerwinkel θ (t) ab. Demzufolge zeigt der in dem Vorgangsschritt 30 abgelesene Steuerwinkel θ (t) diejenigen Daten an, die, jedesmal wenn das Fahrzeug eine konstante Entfernung Δl zurückgelegt hat, entnommen werden.
In einem Vorgangsschritt 31 addiert die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU die oben beschriebene vorbestimmte Streckenlänge Δl zu dem die zurückgelegte Entfernung messenden Zähler l. In einem Vorgangsschritt 32 vergleicht die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den Wert des in dem Vorgangsschritt 30 abgelesenen Steuerwinkels θ (t) mit dem in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM eingespeicherten maximalen Wert θ max und minimalen Wert θ min. Wenn der Wert von θ (t) grösser als der Wert θ max ist, macht die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den Wert von θ max tagfertig. Wenn der Wert von θ (t) kleiner als θ min ist, macht jeweils die zentrale Datenverarbeitungseinheit den Wert von θ min tagfertig.
Bei dem Vorgangsschritt 33 stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, ob die zurückgelegte Entfernung l kleiner als die vorher festgesetzte Bezugswegstreckenlänge L (l< L) ist. Wenn l< L ist, geht das Maschinenprogramm auf den Vorgangsschritt 34 über. Nachdem der im Vorgangsschritt 3θ abgelesene vorherige Wert von θ (t) zu der Summe θ SUM des Steuerwinkels im Vorgangsschritt 34 addiert worden ist, wenn l< L ist, ist das Programm (mit dem Vorgangsschritt 37) beendet. Wenn nicht l< L hat, d.h. das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge L zurückgelegt hat, geht das Maschinenprogramm auf den Vorgangsschritt 35 über. Bei dem Vorgangsschritt 35 wird der Wert von θ SUM, der eine Gesamtsumme des Steuerwinkels während der Fahrt des Fahrzeugs entlang der Bezugswegstreckenlänge L ist, durch die Anzahl von Daten des Steuerwinkels (L/Δl) geteilt, um einen Durchschnittswert des Steuerwinkels θ AVE zu errechnen.
(θ AVE = θ SUM/ (L/Δl).
Danach errechnet die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU in einem Vorgangsschritt 36 einen Unterschied zwischen dem maximalen Wert θ max und einem minimalen Wert θ min des Steuerwinkels während der Fahrt über die Bezugsentfernung L, um eine Änderungsbreite abzuleiten. Die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU stellt fest, ob ihre Veränderungsbreite innerhalb der Bezugs breite Δ θ liegt.
Die Bestimmung des Vorgangsschrittes 36 wird durchgeführt, um den neutralen Steuerwinkel θ N (n) von den Daten des während der Fahrt gemessenen Steuerwinkels θ t nur dann abzuleiten, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrt über die Bezugswegstreckenlänge L stattfinden wird, äusserst hoch ist. Wenn die Veränderungsbreite innerhalb der Bezugsbreite Δ θ liegt, ist (θ max - θ min ≤ Δθ) vorher als ein Bereich zur Einstellung des Steuerwinkels festgesetzt, um die Strassenfahrt, gewöhnlich wenn das Fahrzeug geradefährt, aufrechtzuerhalten. Das Maschinenprogramm geht auf den Vorgangsschritt 37 über, wenn die zentrale Datenverarbeitungseinheit feststellt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrt über die Bezugswegstreckenlänge L gerade war, äusserst hoch ist.
Bei einem Vorgangsschritt 37 stellt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU fest, dass der neutrale Steuerwinkel θ N (n) mehr als einmal nach dem Beginn des Betriebes des Speichers 9 abgeleitet worden ist. In dem Fall ersten Mals geht das Maschinenprogramm auf einen Vorgangsschritt 38 über, bei welchem der Durchschnittswert θ AVE des in dem Vorgangsschritt 35 abgeleiteten Steuerwinkels als der neutrale Steuerwinkel θ N (l) festgesetzt wird. Das Maschinenprogramm geht auf einen Vorgangsschritt 39 über in einem Fall, wo der Durchschnittswert θ AVE bereits mehr als einmal abgeleitet worden ist. Die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU leitet den neutralen Steuerwinkel θ N (n) von einem bewichteten Mittel ab, wobei ein Beiwert α (vorausgesetzt, dass 0 ≤ α ≤ 1) als ein Bewichtungsbeiwert
[θ N (n) = θ N (n - 1) - α (θ N (n - 1) - θ AVE)]
festgesetzt wird.
Es wird bemerkt, dass, da ein Teil des Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM des Speichers weiterhin im Betrieb ist, nachdem der Zündschalter ausgeschaltet worden ist, der oben beschriebene Vorgangsschritt 38 nur sofort nach dem Fahrzeug, in welchem das Gerät zur Ermittlung der neutralen Lenkstellung gemäss der vorliegenden Erfindung eingerichtet worden ist und nur, wenn die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU sämtliche Inhalte des Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM des Speichers 9, das wegen der Lebensdauer des Hilfsstromsammlers 11 verschwunden ist, durchgeführt hat, ausgeführt wird.
In dem nächsten Vorgangsschritt 40 wird die Abweichungsmenge θ Nr durch Abzug des innerhalb des Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM des Speichers 9 abgelesenen neutralen Annäherungssteuerwinkels θ C von dem in dem Vorgangsschritt 38 oder in dem Vorgangsschritt 39 abgeleiteten neutralen Steuerwinkel θ N (r) abgeleitet (θ Nr = θ N (n) - θ C). Die abgeleitete Abweichungsmenge θ Nr wird mit dem während der vorherigen Durchführung des Programmes als Speicherwert θ R eingespeicherten Wert von θ R tagfertig gemacht und in den Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 40b, an welchen der Hilfsstromsammler 11 in dem Vorgangsschritt 38 oder in dem Vorgangsschritt 39 angeschlossen ist, eingespeichert.
Ausserdem in dem Vorgangsschritt 4θ ersetzt die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den in dem Vorgangsschritt 38 oder in dem Vorgangsschritt 39 abgeleiteten neutralen Steuerwinkel θ N durch den als Speicherwert θ M in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 40α, an welchen der Hilfsstromsammler 11 angeschlossen ist, vorher eingespeicherten Wert von θ M, um für die Behandlung in dem vorangehend erwähnten Vorgangsschritt 28 verwendet zu werden. Demzufolge, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird und die Endwerte der Abweichungsmenge θ Nr und des neutralen Steuerwinkels θ N während des vorangehenden eingeschalteten Zustandes abgeleitet worden sind, wird innerhalb des Speichers mit wahlfreiem Zugriff RAM als Speicherwert θ R und als Speicherwert θ M gehalten.
Andererseits, wenn die Veränderungsbreite als Ergebnis der Ermittlung in dem Vorgangsschritt 36 nicht innerhalb der Bezugsbreite Δ θ liegt, leitet die zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU den neutralen Steuerwinkel θ N nicht ab und überspringt die oben beschriebenen Vorgangsschritte 36 bis 40, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrt über die Bezugswegstreckenlänge L während einer Wendungsfahrt geschehen ist, in Fällen, wo die Veränderungsbreite nicht innerhalb der Bezugsbreite Δ θ liegt, äusserst hoch ist.
In dem Vorgangsschritt 41 werden sodann alle die Werte von l, θ SUM, θ max und θ min gelöscht, um die Rechnungsverarbeitung der Steuerwinkeldaten während der Fahrt über die nachträgliche Bezugswegstreckenlänge L vorzubereiten. Nachher ist dieses Programm beendet.
Es wird bemerkt, dass, wie durch unterbrochene Striche in der Figur 5 gezeigt, ein neuer Vorgangsschritt 42 zwischen den Vorgangsschritten 40 un 41 eingefügt wird. In dem Vorgangsschritt 42 kann die Bezugsbreite θ mit dem Wert der Veränderungsbreite (θ max - θ min) tagfertig gemacht werden, der in dem zur Tagfertigmachung der Bezugsbreite θ verwendeten Vorgangsschritt 36 abgeleitet worden ist. ln dieser Weise, da, durch Wiederholung der Bestimmung des Vorgangsschrittes 36, die Veränderungsbreite, d.h. die Bezugsbreite Δ θ fortschreitend enger wird und der tatsächlichen Steuerlage entspricht, wird die Ermittlungsgenauigkeit des neutralen Steuerwinkels um so mehr verbessert, als die gesamte Fahrtstrecke länger wird.
Die Figur 6 zeigt kennzeichnende Darstellungen von Änderungsmustern des Steuerwinkels θ (t) und des neutralen Steuerwinkels θ N (n) sofort nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist, als ein spezifisches Beispiel des Betriebszustandes des oben beschriebenen Zustandes.
Auf der Figur 6 bezeichnet ein voll ausgezogener Strich A das Wechselmuster des neutralen Steuerwinkels θ t sofort nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist; ein voll ausgezogener Strich B bezeichnet das Änderungsmuster des neutralen Steuerwinkels θ N in der bevorzugten Ausführungsform und ein voll ausgezogen er Strich C bezeichnet das Änderungsmuster des neutralen Steuerwinkels in dem vorangehend vorgeschlagenen Gerät. Ausserdem bezeichnet eine strichpunktierte Linie D einen wirklichen Steuerwinkel.
Wie in der Figur 6 gezeigt, sei angenommen, dass der Zündschalter an einem Zeitpunkt t&sub1; eingeschaltet worden ist und dass das Fahrzeug die Fahrzeugfahrt an einem Zeitpunkt t&sub2; begonnen hat. Da in dem Fall des vorangehend vorgeschlagenen Gerätes der Durchschnittswert θ AVE eines Abstandes L&sub2;, dass das Fahrzeug durchgefahren hat,als der neutrale Steuerwinkel θ N (n) festgesetzt worden ist, dauert es eine gewisse Zeit, um den Wert des neutralen Steuerwinkels θ N (n) abzuleiten, obwohl der Wert des neutralen Steuerwinkels selber richtig ist.
Andererseits da, in der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform, der augenblickliche Steuerwinkel θ (t) als der neutrale Annäherungssteuerwinkel θ C an einem Zeitpunkt t&sub3; festgesetzt worden ist, bei welchem Zeitpunkt der Steuerwinkel ein in der Nachbarschaft des neutralen Winkelbereiches θ N (n) gestellter vor bestimmter Winkel wird und der neutrale Steuerwinkel θ N aus dem Wert θ C und der gespeicherten Abweichungsmenge θ R wiedergegeben wird. Demzufolge ist der Wert des neutralen Steuerwinkels θ N (n) richtig und der neutrale Steuerwinkel θ N (n) wird schnell abgeleitet, wenn der Steuerwinkel in der Nähe der neutralen Stellung zu liegen kommt.
Da bei der ersten Ausführungsform, die Bezugsbreite θ um so mehr eingeengt wird, als die Fahrtstreckenentfernung länger wird. Somit wird der neutrale Steuerwinkel, für welchen die Genauigkeit grösser wird, nachdem der Zündschalter wieder eingeschaltet worden ist, verwendet. Die Ansammlung der Daten kann die Ermittlungsgenauigkeit des neutralen Steuerwinkels verbessern.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Gerätes zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels gemäss der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, wie in der Figur 7 gezeigt, ist der neutrale Annäherungsermittlungsschlitz 6c mit einer solchen verhältnismässig grossen Breite angeordnet, dass das neutrale Annäherungsermittlungslichtempfangelement 7c in die bei der ersten bevorzugten Ausführungsform beschriebene geschlitzte Scheibenplatte 6 zwischen den beiden Endrändern in der Umfangsrichtung des Schlitzes entsprechend dem neutralen Steuerwinkel anstatt des neutralen Annäherungsermittlungsschlitzes 6b eingesetzt wird. Die Steuerwinkel θ (t) an beiden Endrändern des Schlitzes 6c werden als die neutralen Annäherungssteuerwinkel θ a und θ b festgesetzt. Die Abweichungsmenge zwischen diesen θ a und θ b und dem neutralen Steuerwinkel θ N (n) wird in den Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM ein gespeichert und während des Ausschaltens des Zündschalters eingespeichert.
Die Figur 8 zeigt kennzeichnende graphische Darstellungen der Wechselmuster der Betriebe des oben beschriebenen Gerätes. In der Figur 8 deuten dieselben Bezugsziffern die entsprechenden Elemente an.
Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform in der Figur 8 gezeigt, wird der neutrale Annäherungssteuerwinkel θ N (n) an einem Zeitpunkt t&sub3; wiedergegeben, an welchem der Steuerwinkel den neutralen Annäherungssteuerwinkel θ a oder θ b, der viel entfernter von dem neutralen Steuerwinkel als derjenige in der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, angibt. Demzufolge an einem Zeitpunkt, wo der Zündschalter eingeschaltet worden ist, z.B. an einem Zeitpunkt, wenn der Zündschalter eingeschaltet worden ist, wird das Lenkrad in einem gewissen Ausmass mittels z.B. eines Lenkschlossmechanismus an einem Zeitpunkt, wo der Zündschalter eingeschaltet worden ist, gesteuert. Jedoch, wenn das Fahrzeug nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist, gefahren ist und der Steuerwinkel zu dem neutralen Steuerwinkel hin zurückgeführt worden ist, kann der neutrale Steuerwinkel früher als bei der ersten bevorzugten Ausführungsform abgeleitet werden. Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Wirkung, dass der neutrale Steuerwinkel in einer früheren Stufe abgeleitet werden kann, selbst wenn der Steuerwinkel zu dem neutralen Steuerwinkel aus entweder der linken oder rechten Richtung zurückgeführt worden ist.
Bei dem Gerät zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels gemäss der vorliegenden Erfindung kann z.B. der neutrale Annäherungsfühler unabhängig von dem Steuerwinkelmeßwertgeber angeordnet werden. Ausserdem kann die Hilfsstromversorgung für den Speicher unmittelbar aus dem Stromsammler des Fahrzeugs anstatt über den Zündschalter empfangen werden.
Wie hier oben beschrieben, bei dem Gerät zur Ermittlung des neutralen Steuerwinkels gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Endwert der Abweichungsmenge zwischen dem vorbestimmten Steuerwinkel in der Nachbarschaft des neutralen Steuerwinkels und dem neutralen Steuerwinkel während des Ausschaltens des Zündschalters eingespeichert. Nachdem der Zündschalter eingeschaltet worden ist, erreicht der Steuerwinkel den vorbestimmten Steuerwinkel. Zu diesem Zeitpunkt wird der neutrale Steuerwinkel aus dem Steuerwinkel zu diesem Zeitpunkt und aus dem Endwert der oben beschriebenen Abweichungsmenge wiedergegeben. Der neutrale Steuerwinkel wird während einer äusserst kurzen Zeit ermittelt. Ausserdem können die Daten des neutralen Steuerwinkels bevor der Zündschalter ausgeschaltet worden ist, verwendet werden, so dass die Ermittlungsgenauigkeit durch die Ansammlung der Daten verbessert werden kann.

Claims

1. Ein Verfahren zur Ermittlung eines neutralen Steuerwinkels (θ N (n)) eines Lenkrades eines Fahrzeugs, z.B. mit zwei oder vier lenkbaren Leiträdern, mit den folgenden Schritten :

a) Ermittlung eines Steuerwinkels (E1; θ(t)) des Lenkrades mittels eines Steuerwinkelgebers (1) mit einer mit einer Lenkwelle (5) des Fahrzeugs drehfest verbundenen geschlitzten Scheibe (6), die eine vielfache Anzahl von zu erfassenden und in gleichen Abständen entlang eines äusseren Umfangs der geschlitzten Scheibe (6) vorgesehenen ersten Schlitzen (6a) hat;

b) Messung einer Wegstreckenlänge (1) des Fahrzeuggeschwindigkeitfuhlers (3);

c) Vergleich der Wegstreckenlänge (1) mit einer vorher festgesetzten Bezugslänge (L);

d) Herleitung eines Durchschnittswertes des Steuerwinkels (θAVE) während der Fahrt, jedesmal, wenn das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge (L) zurückgelegt hat;

e) Berechnung einer Veränderungsbreite (θmax - θmin) des Steuerwinkels (θ(t)) während der Fahrt, jedesmal, wenn das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge (L) zurückgelegt hat;

f) Bestimmung des als neutraler Steuerwinkel (θN(n)) zusammen mit der Veränderungsbreite (θmax - θmin) abgeleiteten Durchschnittswertes des Steuerwinkels (θAVE), während welchen das Fahrzeug geradefährt, in dem Fall wo die Veränderungsbreite (θmax - θmin) in die Bezugsbreite (Δθ) fällt,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte :

g) Ermittlung der Tatsache, dass die Stellung des Lenkrades in einen in der Nachbarschaft des wirklichen neutralen Steuerwinkels des Lenkrades vorher festgesetzten vorbestimmten Steuerwinkel fällt und Aussendung eines neutralen Annäherungssignals (E3) bei dessen Ermittlung mittels eines einen zu erfassenden zweiten Schlitz (6b) in der geschlitzan Scheibe (6) aufweisenden neutralen Annäherungsfuhlers (2);

h) Festsetzung des gegenwärtigen Steuerwinkels (θ(t)) als neutraler Annäherungssteuerwinkel (θC), wenn das neutrale Annäherungssignal (E3) an ist;

i) Berechnung einer Abweichungsgrosse (θNr) zwischen dem neutralen Steuerwinkel (θN(n)) und dem neutralen Annäherungswinkel (θC);

j) Einrichtung eines Speichers zum ständigen Speichern des berechneten Wertes der Abweichungsgrosse (θNr); und

k) wenn der neutrale Annäherungssteuerwinkel (θC) zum ersten Mal, nachdem der Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet worden ist, festgesetzt worden ist, Wiedergabe des neutralen Steuerwinkels (θN) als Summe des Endwertes der Abweichungsgrosse (θNr), die, bevor der Zundschalter ausgeschaltet worden ist (gespeicherte Endwert (θR)) und des ersten neutralen Annäherungssignals (θC).

2. Ein wie im Anspruch 1 dargelegtes Verfahren, bei welchem ein Steuerwinkelsignal, das den Steuerwinkel angibt, jedesmal, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Wegstreckenlänge durchfahren hat, durch ein erstes Mittel abgegeben wird und bei welchem eine gesamte Summe des Steuerwinkels (θSUM), wenn das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge durchfahren hat und des Durchschnittswertes (θAVE) durch ein viertes Mittel hergeleitet wird, wobei der besagte Durchschnittswert (θAVE) dem Wert der durch die Anzahl von die Steuerwinkel betreffenden Daten geteilten Summe der Steuerwinkel (L/Δl) entspricht.

3. Ein wie im Anspruch 2 dargelegtes Verfahren, bei welchem ein fünftes Mittel einen Höchstwert (θMAX) und einen Kleinstwert (θMIN) der ermittelten Steuerwinkel während der Durchfahrt der Bezugswegstreckenlänge (L) herleitet und einen Unterschied zwischen dem Höchstwert und dem Kleinstwert herleitet, um die Veränderungsbreite zu berechnen.

4. Ein wie im Anspruch 2 oder 3 dargelegtes Verfahren, bei welchem ein elftes Mittel vorgesehen ist, um zu bestimmen, ob die durch das fünfte Mittel hergeleitete Veränderungsbreite in die Bezugsbreite (Δθ) fällt.

5. Ein wie im Anspruch 3 dargelegtes Verfahren, bei welchem ein Speicher eine Kraftzufuhr erhält, selbst wenn ein Zündschalter ausgeschaltet wird, bei welchem ein sechstes Mittel ein zwölftes Mittel zur Bestimmung, ob der neutrale Steuerwinkel ein oder mehrere Male seit der Speicher gearbeitet hat, hergeleitet worden ist, und ein dreizehntes Mittel zur Herleitung des neutralen Steuerwinkels (θN(l)) von dem durch das vierte Mittel hergeleiteten Durchschnittssteuerwinkel (θAVE), wenn das zwölfte Mittel feststellt, dass der neutrale Steuerwinkel (θAVE) zuerst hergeleitet worden ist und zur Herleitung des neutralen Steuerwinkels H(θN(n)) von einem gewichteten Mittel eines vorherigen neutralen Steuerwinkels H(θN(n-1)) und des Durchschnittssteuerwinkels (θAVE) mit einer einen gewichteten Beiwert darstellenden Konstante (α), unter der Voraussetzung, dass :

0≤α≤1(θN(n)=θN(n-1)-α[(θN(n-1)-θAVE)],

beinhaltet.

6. Ein wie im Anspruch 4 dargeleges Verfahren, bei welchem ein zehntes Mittel ein vierzehntes Mittel zur Bestimmung, ob das durch das siebente Mittel abgegebene neutrale Annäherungssignal das Erste, seit dem Einschalten des Zündschalters ist und ein fünfzehntes Mittel zur Bestimmung, ob ein absoluter Unterschied zwischen den Werten des neutralen Steuerwinkels, der hergeleitet worden ist, wenn der Zundschalter vorher eingeschaltet worden ist, und des Annäherungssignals kleiner als ein vorbestimmter Wert (k; θM-θC < k) ist, aufgrund des Ergebnisses der Bestimmung durch das vierzehnte Mittel beinhaltet.

7. Ein wie im Anspruch 6 dargelegtes Verfahren, bei welchem das zehnte Mittel den neutralen Steuerwinkel aus der Summe des Endwertes der durch das neunte Mittel gespeicherten Abweichungsgrösse und des durch das siebente Mittel ermittelten neutralen Annäherungssteuerwinkels (θN(n)=θR+θC) wiedergibt.

8. Ein wie im Anspruch 5, 6 oder 7 dargelegtes Verfahren, bei welchem ein neuntes Mittel durch den Speicher gebildet wird und ferner eine mit dem Speicher verbundene Unterstützungskraftzufuhr aufweist, wobei der vorher hergeleitete neutrale Steuerwinkel in den Speicher (als θN) eingespeichert wird.

9. Ein wie im Anspruch 8 dargelegtes Verfahren, bei welchem ein siebentes Mittel das neutrale Annäherungssignal abgibt, wenn das zweite Lichtempfangselement jeden Endrand des dritten Schlitzes erfasst.

10. Ein Gerät zur Ermittlung, gemäss dem Verfahren einesder Ansprüche 1 bis 9, eines neutralen Steuerwinkels eines Lenkrades eines Fahrzeugs, mit :

a) einem ersten Mittel (1) zur Ermittlung eines Steuerwinkels (E1; θ(t)) des Lenkrades;

b) einem zweiten Mittel zum Messen einer Wegstreckenlänge (l) des Fahrzeugs aufgrund eines Signals (S) von einem Fahrzeuggeschwindigkeitswertgeber (3);

c) einem dritten Mittel zum Vergleich der Wegstreckenlänge(l) mit einer vorher festgesetzten Bezugswegstreckenlänge (L) und zur Aussendung eines Fahrtsignals, jedesmal, wenn das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge (L) durchgefahren hat;

d) einem vierten Mittel zur Herleitung eines Durchschnittswertes des Steuerwinkels (θAVE) während der Fahrt, jedesmal, wenn das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge (L) zurückgelegt hat;

e) einem fünften Mittel zur Berechnung einer Veränderungsbreite des Steuerwinkels (θmax - θmin) während der Fahrt, jedesmal, wenn das Fahrzeug die Bezugswegstreckenlänge (L) durchgefahren hat;

f) einem sechsten Mittel zur Bestimmung des zusammen mit der Veränderungsbreite (θmax - θmin) als neutraler Steuerwinkel (θN(n)) hergeleiteten Durchschnittswertes während welchen das Fahrzeug geradefährt, in dem Fall, wo die Veränderungsbreite (θmax - θmin) in die Bezugsbreite (Δθ) fällt,

dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Mittel umfasst:

g) ein siebentes Mittel, um zu ermitteln, dass der Steuerwinkel in einen vorher in der Nachbarschaft des wirklichen neutralen Steuerwinkels festgesetzten vorbestimmten Steuerwinkel gefallen ist und zur Aussendung eines neutralen Annäherungssignals (E3) nach der Ermittlung durch dasselbe;

h) ein achtes Mittel zur Berechnung einer Abweichungsgrösse (θNr) zwischen dem neutralen Steuerwinkel und dem neutralen Annäherungswinkel (θC);

i) ein neuntes Mittel zum ständigen Speichern des Endwertes der Abweichungsgrösse (θNr) unabhängig von dem eingeschalteten und ausgeschalteten Zustand eines Zündschalters des Fahrzeugs; und

j) ein zehntes Mittel zur Wiedergabe des neutralen Steuerwinkels ( N) als Summe des Endwertes ( M) der Abweichungsgrösse ( Nr), die eingespeichert worden ist und des ersten neutralen Annäherungswinkels ( C) in dem Fall, wo der Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet worden ist.

11. Ein wie im Anspruch 10 dargelegtes Gerät, bei welchem das siebente Mittel einen einzigen die geschlitzte Scheibenplatte (6) an einer radial nach innen gerichteten Stelle der Scheibenplatte (6) durchsetzenden Einzelschlitz aufweist, der sich mit dem Photo-Unterbrecher (7,7c) uberlappt, in dem Fall, wo das Lenkrad im Bereich des wirklichen neutralen Steuerwinkels gestellt wird.

12. Ein wie im Anspruch 11 dargelegtes Gerät, bei welchem der Photo-Unterbrecher (7) zwei Lichtempfangselemente (7a, 7b) aufweist, die in zwei sich mit din Schlitzen (6a) zur Ermittlung des Steuerwinkels (θ(t)) überlappen, um im Abstand von einander entlang der Umfangsrichtung der Scheibenplatte (6) gemäss einer einer geraden Anzahl von Malen einer um eine Viertelteilung vergrösserte oder verminderte Teilung entsprechenden Entfernung zu sein, ein zweites Lichtempfangselement (7c), das angeordnet ist, um sich mit dem Schlitz (6b) zur Ermittlung des wirklichen neutralen Annäherungswinkels zu überdecken und eine Lichtquelle aufweist.

13. Ein wie in einem der Ansprüche 10 bis 12 dargelegtes Gerät, bei welchem das zweite Mittel einen Fahrzeuggeschwindigkeitswertgeber (3) zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit (S) aufweist.