DE69226595T2

DE69226595T2 - Servolenkungsvorrichtung für Fahrzeug

Info

Publication number: DE69226595T2
Application number: DE69226595T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiko Okazaki-Shi Aichi Harara; Nobuo Okazaki-Shi Aichi Momose; Tsuyoshi Nagoya-Shi Aichi Takeo; Tadao Okazaki-Shi Aichi Tanaka; Youichi Okazaki-Shi Aichi Yamamoto; Hiroaki Okazaki-Shi Aichi Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: KR930007748A; DE69226595D1; AU653442B2; KR960008816B1; EP0538836A1; AU2714892A; EP0538836B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die dazu verwendet wird, z. B. die Vorderräder eines Kraftfahrzeugs zu lenken, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert und wie z. B. aus JP-A-63 130 475 bekannt.

Beschreibung des Stands der Technik

Kraftfahrzeuge sind mit hydraulischen Servolenkungsvorrichtungen versehen, um Lenkvorgänge durch leichte Bedienung eines Lenkrads durch den Fahrer zu ermöglichen.
Bei einer derartigen Servolenkungsvorrichtung sind eine mit einem Lenkrad verbundene Eingangswelle und eine mit gelenkten Rädern (Vorderrädern) verbundene Ausgangswelle über einen Torsionsstab miteinander verbunden, und die Drehkraft der Eingangswelle wird über ein hydraulisches Unterstützungssystem als Lenkkraft an die Vorderräder übertragen.
Im Unterstützungssystem ist ein Drehventil, das abhängig von der Verwindung des Torsionsstabs eine Relativverschiebung erfährt, zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet, und dieses Drehventil ist mit einer vom Motor angetriebenen Ölpumpe und einem Servozylinder verbunden, um die Vorderräder in die Lenkrichtung anzutreiben. Der durch das Drehventil, das abhängig von der Drehung des Lenkrads eine Relativverschiebung erfährt, erhaltene Hydraulikdruck wird an den Servozylinder geliefert, um eine Unterstützungskraft zu erzeugen.
Genauer gesagt, wird, wenn das Lenkrad gedreht wird, die Ausgangswelle mittels der Eingangswelle und des Torsionsstabs verdreht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Ausgangswelle durch die Widerstandskraft der Vorderräder an einer Drehung verhindert, der Torsionsstab wird abhängig vom Ausmaß des Widerstands der Straßenoberfläche verwunden und die Eingangswelle dreht sich entsprechend dem Verwindungswinkel des Torsionsstabs übermäßig stark.
Dies bewirkt, dass das zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnete Drehventil eine Drehdifferenz (Relativverschiebung) erzeugt, und durch diese Drehdifferenz verursachter Hydraulikdruck wird an eine Zylinderkammer des Servozylinders geliefert. Durch Liefern eines Hydraulikdrucks an den Servozylinder werden die Vorderräder in der Drehrichtung des Lenkrads gelenkt, wobei die Lenkkraft verringert ist.
Andererseits offenbart das Dokument JP-A-63 130 475 eine bekannte Servolenkungsvorrichtung mit einem gegenkraft-freien Mechanismus zum Erzeugen einer Gegenkraft im Unterstützungssystem, und mit einem Steuerventil zum Steuern des Gegenkraftmechanismus, wodurch das Ansprechverhalten des Lenkrads variabel gemacht ist, um die Bedienbarkeit des Lenkrads zu verbessern.
Nun wird der Gegenkraftmechanismus beschrieben.
Die Eingangswelle (oder die Ausgangswelle) ist mit einem Paar von Vorsprüngen versehen, die zu beiden Seiten in radialer Richtung vorstehen, und zwei Paare von Vorsprüngen sind entlang der axialen Richtung vorhanden.
Die Ausgangswelle (oder die Eingangswelle) ist mit einem ersten Gegenkraftkolben versehen, der auf eines der Paare von Vorsprüngen in axialer Richtung drückt, um die Eingangswelle aus einer Richtung in eine Relativverdrehungs-Neutralposition zu verdrehen, wobei dieser erste Gegenkraftkolben an einer diagonalen Position über die Mitte der Eingangswelle hinweg angeordnet ist. Ferner ist die Ausgangswelle mit einem zweiten Gegenkraftkolben versehen, der auf das andere Paar von Vorsprüngen in axialer Richtung drückt, um die Eingangswelle aus der anderen Richtung in die Relativrotations- Neutralposition zu verdrehen, und dieser zweite Gegenkraftkolben ist an einer diagonalen Position über die Mitte der Eingangswelle hinweg, symmetrisch zum ersten Gegenkraftkolben, angeordnet.
Der erste Gegenkraftkolben und der zweite Gegenkraftkolben werden in Kontakt mit den Vorsprüngen an der Eingangswelle gebracht, um zur Drehkraft der Eingangswelle, d. h. zur Lenckraft des Lenkrads, eine Gegenkraft zu addieren, und der antreibende Hydraulikdruck für den ersten Gegenkraftkolben und den zweiten Gegenkraftkolben wird durch ein Steuerventil eingestellt, um das Ansprechverhalten des Lenkrads variabel zu machen.
Bei der bekannten Servolenkungsvorrichtung ist die Beziehung zwischen dem Bedienungswinkel des Drehventils und dem durch dieses erzeugten Hydraulikdruck nur durch das Verwindungsausmaß in Zuordnung zur Drehung des Lenkrads bestimmt. Daher kann die Lenkkraft alleine durch die Verschiebung des Drehventils nicht angemessen eingestellt werden, was den Änderungsbereich für die Lenkkraft beschränkt.
Ferner wird die Hydraulikdrucksteuerung beim Steuerventil zum Antreiben des ersten Gegenkraftkolbens und des zweiten Gegenkraftkolbens des Gegenkraftmechanismus nur abhängig von einem Kennfeld bestimmt, das aus dem Lenkwinkel des Lenkrads und der Fahrgeschwindigkeit bestimmt ist. Daher ist der Än derungsbereich der Lenkkraft beim Gegenkraftmechanismus ebenfalls beschränkt.
Darüber hinaus besteht, da beim Gegenkraftmechanismus der bekannten Servolenkungsvorrichtung ein Paar von Vorsprüngen an der Eingangswelle (oder der Ausgangswelle) in zwei Stufen in der axialen Richtung der Welle vorhanden ist, und da für jeden radialen Vorsprung ein Gegenkraftkolben vorhanden ist, die Tendenz, dass die Servolenkungsvorrichtung in axialer Richtung länger ist, was das Erzielen einer leichten, kompakten Vorrichtung behindert.
Ferner dreht sich, da der Gegenkraftmechanismus nur dazu dient, gegen die Lenkkraft des Lenkrads eine Gegenkraft auszuüben, das Lenkrad nicht zurück, wenn der Fahrer seine Hände vom Lenkrad nimmt, und insbesondere dann, wenn das Lenkrad zurückzudrehen ist, während das Fahrzeug steht, nachdem das Lenkrad stark verdreht wurde, muss der Fahrer eine hohe Lenkrad-Rückstellkraft ausüben.
Im Hinblick darauf, die obigen Probleme von Servolenkungsvorrichtungen im Stand der Technik zu beseitigen, ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Servolenkungsvorrichtung zu schaffen, die die Belastung des Fahrers bei vielen Lenkbedingungen mindert und einen Lenkvorgang ermöglicht, der an die Lenkbedingungen angepasst ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe ist durch eine Servolenkungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Es ist eine Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit folgendem geschaffen: einem Lenkmechanismus, der eine Aus gangswelle, die mit gelenkten Rädern verbunden und an einem Ende eines Torsionsstabs befestigt ist, oder eine Eingangswelle, die mit einem Lenkrad verbunden und an dem anderen Ende des Torsionsstabs befestigt ist, aufweist, um die gelenkten Räder entsprechend dem Lenkrad zu lenken; einer Hydraulikdruck-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines vorbestimmten Hydraulikdrucks; einem Drehventil, das zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Lenkmechanismus angeordnet und mit der Hydraulikdruck-Erzeugungseinrichtung verbunden ist und abhängig von einer Verwindung des Torsionsstabs eine Relativverschiebung erfährt, um während der Betätigung des Lenkrads eine hydraulische Unterstützungskraft auszugeben; einem Zylindermechanismus zum Antreiben der gelenkten Räder in der Lenkrichtung durch den vom Drehventil erzeugten Hydraulikdruck; einen Ventilantriebsmechanismus, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Lenkmechanismus angeordnet ist und einen einem Druck ausgesetzten Teil, der an der Eingangswelle oder der Ausgangswelle vorsteht, und ein druckausübendes Stück aufweist, das unter der Eingangswelle und der Ausgangswelle an der anderen Welle vorhanden ist, um auf das einem Druck ausgesetzte Teil zu drücken, um im Torsionsstab aufgrund der Druckausübung durch das dem Druck ausgesetzte Teil durch Antreiben des einen Druck ausübenden Stücks ein unabhängiges Torsionsmoment zu erzeugen; einer Druckausübungsstück-Antriebseinrichtung zum Antreiben des Druckausübungsstücks des Ventilantriebsmechanismus durch elektromagnetische Erregung eines Elektromagnetventils; und einer Steuereinrichtung, die mit einem eingestellten Bereich einer Sollunterstützungskraft als Sollwert einer Unterstützungskraft versehen ist, wie sie durch Verdrehen des Drehventils in derselben Richtung wie der Verwindungsrichtung des Torsionsstabs erhalten wird, und einer Unterstützungskraft, die durch Verdrehen des Verdrehventils in der Richtung umgekehrt zur Torsionsrichtung des Torsionsstabs erhalten wird, um das Elektromagnet ventil zu erregen, um das Druckausübungsstück des Ventilantriebsmechanismus so anzutreiben, dass während der Betätigung des Lenkrads die Sollunterstützungskraft erzielt wird.
Wenn das Lenkrad gelenkt wird, wird der durch die Differenz gegenüber dem Widerstand der Straßenoberfläche zu verwindende Torsionsstab in einer vorbestimmten Richtung verwunden, um durch die Funktion des Ventilantriebsmechanismus eine Sollunterstützungskraft zu erzeugen. Durch diese Steuerungsmaßnahme wird als erstes das Drehventil durch den Ventilantriebsmechanismus angetrieben, und dann wird es durch den aufgrund der Differenz gegenüber dem Widerstand der Straßenoberfläche verdrillten Torsionsstab angetrieben, wodurch ein für den Zylindermechanismus erforderlicher Hydraulikdruck geliefert wird.
Die dabei erhaltene Lenkkraft variiert in einem großen Bereich, der dadurch eingestellt wird, dass die folgenden Kräfte kombiniert werden: eine Lenkkraft entsprechend dem Ausgangswert des Drehventils im Betriebswinkelbereich des Torsionsstabs, wie er durch die Betätigung des Lenkrads verwunden wird; eine leichte Lenkkraft (die deswegen erzeugt wird, weil der Druck des Drehventils schneller als der Lenkvorgang durch die Betätigung des Lenkrads ansteigt), die erzeugt wird, weil das Drehventil in der Torsionsrichtung (dieselbe Phase, der Bedienungswinkel nimmt zu) des Torsionsstabs durch das Druckausübungsstück des Ventilantriebsmechanismus verdreht wird, und eine starke Lenkkraft (die erzeugt wird, weil der Druck des Drehventils später als der Lenkvorgang durch die Bedienung des Lenkrads ansteigt), die deswegen erzeugt wird, weil das Drehventil in der Gegenrichtung zur Torsionsrichtung (umgekehrte Phase: der Bedienungswinkel nimmt ab) des Torsionsstabs durch das Druckausübungsstück des Ventilantriebsmechanismus verdreht wird.
Während einer Zentrier-Steuerfunktion steigt der Hydraulikdruck des Ventilantriebsmechanismus zu Beginn der Erzeugung der Unterstützungskraft allmählich an, und der Hydraulikdruck des Ventilantriebsmechanismus fällt bei Abschluss der Erzeugung der Unterstützung allmählich.
In einem Bereich niedriger Geschwindigkeiten wird eine Lenckrafteinstellung dann ausgeführt, wenn ein Lenkdrehmoment am Lenkrad einen Drehmoment-Schwellenwert, der die Steuerfunktion bestimmt, überschreitet, und die Zentrier-Steuerfunktion wird ausgeführt, wenn sich das Lenkdrehmoment des Lenkrads innerhalb des Drehmoment-Schwellenwerts zum Bestimmen der Steuerfunktion befindet. Dabei überschreitet, da der Drehmoment-Schwellenwert zum Bestimmen der Steuerfunktion zum Bestimmen der Ausführung der Zentrier-Steuerfunktion größer als der Drehmoment-Schwellenwert zum Bestimmen der Steuerung zum Bestimmen der Ausführung der Lenkkraftsteuerung eingestellt ist, das Lenkdrehmoment den Drehmoment- Stellenwert zum Bestimmen der Steuerfunktion während der Zentrier-Steuerfunktion selbst dann nicht, wenn das Lenkdrehmoment vorübergehend aufgrund der Trägheit des Lenkrads oder dergleichen zunimmt.
Ferner wird im Bereich niedriger Geschwindigkeiten die Zentrier-Steuerfunktion dann ausgeführt, wenn die Lenkkraft des Lenkrads weiterhin auf einem Wert innerhalb des Drehmoment- Schwellenwerts zum Bestimmen der Steuerfunktion liegt, und es erfolgt selbst dann kein unmittelbarer Wechsel auf die Zentrier-Steuerfunktion, wenn das Lenkdrehmoment momentan abnimmt.
Wenn die Lenkrichtung bei der Lenkkraftsteuerung bestimmt wird, erfolgt die Bestimmung mit dem Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerfunktion in der umgekehrten Lenkrichtung, und die Bestimmung der Lenkrad-Winkelge schwindigkeit erfolgt mit der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit in der umgekehrten Lenkrichtung, um dadurch eine Fehlbetätigung beim Umwechseln der Lenkrichtung zu verhindern.
Bei der Lenkkraftsteuerung wird die Unterstützungskraft erhöht, wenn die Drehmomentdifferenz zwischen dem Solldrehmoment und dem Istdrehmoment größer als die vorige Drehmomentdifferenz ist, und die Unterstützungskraft wird im Verlauf der Zeit verringert, wenn die Drehmomentdifferenz kleiner als die vorige Drehmomentdifferenz ist, um dadurch die Änderungsfrequenz des Einstellausmaßes während der Lenkkraftsteuerung zu verringern.
Bei der Zentrier-Steuerfunktion wird die Drehrichtung des Lenkrads aus dem Lenkradwinkel entsprechend einem vorbestimmten Winkel oder einem größeren bestimmt, wobei das Lenkrad in der vorbestimmten Richtung zurückgedreht wird, bis ein umgekehrter Einstellwinkel erreicht ist.
Bei einer Lenkgegenkraft-Steuerung werden die Größe und die Richtung der Unterstützungskraft entsprechend der Drehmomentdifferenz zwischen dem berechneten Lenkdrehmoment und dem Ist-Lenkdrehmoment so bestimmt, dass das Lenkdrehmoment dem Soll-Drehmoment entspricht.
Ferner wird, da das zum Betätigen des Lenkrads erforderliche Sollmoment durch Mitkopplung hinsichtlich der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit bestimmt wird, eine Phasenvoreilungssteuerung ausgeführt, bei der der Lenkradwinkel der Lenkradkraft voraneilt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Servolen kungsvorrichtung zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Lenkmechanismus.
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie III-III in Fig. 2.
Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in Fig. 2.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die die Einwirkung eines Hydraulikdrucks auf eine Hydraulikkammer zeigt.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die den Betrieb eines Plungers, entsprechend Fig. 5, zeigt.
Fig. 7 ist ein Kurvenbild, das eine Charakteristiklinie eines Auslassdrucks entsprechend einer Steuerspannung eines Steuerventils zeigt.
Fig. 8 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 9 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 10 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 11 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 12 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 13 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 14 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 15 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 16 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 17 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 18 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 19 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 20 ist ein Steuerflussdiagramm der Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 21 ist ein zeitbezogenes Diagramm zur Unterstützungssteuerung auf der Seite niedriger Geschwindigkeiten für die Servolenkungsvorrichtung.
Fig. 22 ist ein Kurvenbild zum Erläutern von Bedingungen zum Bestimmen des Lenkdrehmoments.
Fig. 23 ist ein Kurvenbild, das eine Kennlinie eines von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Lenkradwinkel-Drehmomentkoeffizienten in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zeigt.
Fig. 24 ist eine schematische Schnittansicht, die den Zustand zeigt, bei dem der Betätigungswinkel des Drehventils auf die voreilende Seite wechselt.
Fig. 25 ist ein Kurvenbild, das den Eingangs/Ausgangs-Druck eines Drehventils abhängig von Änderungen des Betätigungswinkels zeigt.
Fig. 26 ist ein Kurvenbild, das die Lenkkraft für den Fall zeigt, dass das Lenkrad im Stillstandszustand des Fahrzeugs gelenkt wird, und zwar im Vergleich zum Stand der Technik.
Fig. 27 ist ein Kurvenbild, das die Lenkkraft bei einem Lenkvorgang bei Slalomfahrt im Vergleich zum Stand der Technik zeigt.
Fig. 28 ist eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Servolenkungsvorrichtung zeigt.
Fig. 29 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Reaktion des Fahrzeugs auf die Lenkradkraft.
Fig. 30 ist ein Diagramm zum Erläutern der Fahrzeugreaktion bei Mitkopplung zwischen der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit und der Lenkradkraft.
Fig. 31 ist ein Kurvenbild von kk8, das einen Lenkradwinkel bei einer Querbeschleunigung von 1 g zeigt.
Fig. 32 ist ein Kurvenbild, das einen Phasenvoreilungskoeffizienten zeigt.
Fig. 33 ist ein Kurvenbild, das die Phase der Gierrate in Abhängigkeit von der Lenkradkraft zeigt.
Fig. 34 ist ein Kurvenbild, das die Lenkradwinkel-Phase in Abhängigkeit von der Lenkradkraft zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nun werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau eine Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Servolenkungsvorrichtung zeigt; Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Lenkmechanismus; Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie III-III in Fig. 2; und Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in Fig. 2.
In Fig. 2 bezeichnet die Zahl 2 als Beispiel ein Zahnstangen-Lenkgetriebe für einen Lenkmechanismus 1, wobei dieses Lenkgetriebe 2 eine Zahnstange 4 und ein Zahnrad 5 in einem Gehäuse 3 enthält.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Ende der Zahnstange 4 über eine Lenkstange 6, eine Spurstange 6a und ein Kreuzgelenk 6b mit einem Vorderrad 8 verbunden. Das andere Ende der Zahnstange 4 ist über eine Servozylindereinheit (Zylindermechanismus) 7, die Spurstange 6a und das Kreuzgelenk 6b mit dem anderen Vorderrad 8 verbunden.
Das Zahnrad 5 des Lenkgetriebes 2 ist über eine Eingangswelle 5a mit dem unteren Ende eines Torsionsstabs verbunden. Das obere Ende des Torsionsstabs 9 durchdringt eine Ventileinheit 10, die im oberen Teil des Lenkgetriebes 2 angeordnet ist, und es ist mit einer Eingangswelle 11 verbunden.
Das Ende der Eingangswelle 11 ist über eine Lenkwelle 12 mit einem Lenkrad 13 verbunden. Wenn über das Lenkrad 13 eine Drehverschiebung eingegeben wird, werden das rechte und das linke Vorderrad 8 über die Lenkwelle 12, den Torsionsstab 9, das Zahnrad 5, die Zahnstange 4 und die Lenkstange 6 gelenkt.
In der Ventileinheit 10 ist im oberen Teil des Lenkgetriebes 2 ein Gehäuse 14 so angeordnet, dass es den Torsionsstab 9 umgibt, und im Abschnitt vom oberen Teil des Lenkgetriebes 2 bis ins Innere des Gehäuses 14 sind ein Ventilantriebs- Stellglied 15 (Ventilantriebsmechanismus) und ein Drehventil in dieser Reihenfolge von unten her angeordnet.
Im Drehventil 16 ist ein zylindrisches Außenventil 17 drehbar an der Innenseite des Gehäuses 14 angebracht, und ein zylindrisches Innenventil 18, das mit dem Außenventil 17 in Eingriff steht, ist integral an der Eingangswelle 11 angebracht. D. h., dass im Drehventil 16 dann, wenn der Torsionsstab 9 durch eine Drehbetätigung des Lenkrads 13 verwunden wird, zwischen dem Außenventil 17 und dem Innenventil 18 eine Relativverschiebung erzeugt wird.
Eine im Außenventil 17 ausgebildete Einlassöffnung 17a steht mit einem im Gehäuse 3 vorhandenen Einlassöffnungskörper 19 in Verbindung, und eine im Innenventil 18 ausgebildete Auslassöffnung 18a steht mit einem im Gehäuse 3 vorhandenen Auslassöffnungskörper 20 in Verbindung. Ferner steht eine im Außenventil 17 ausgebildete Auslassöffnung (nicht dargestellt) mit einem Paar Auslassöffnungseinheiten 21 und 22 in Verbindung, die im Gehäuse 3 vorhanden sind. Die Auslassöffnungseinheiten 21 und 22 sind mit der Servozylindereinheit 7 verbunden.
In der Servozylindereinheit 7 ist, wie es in Fig. 1 darge stellt ist, eine Kolbenstange 24 verschiebbar so angeordnet, dass sie einen Zylinder 23 durchdringt, und in einem Teil der Kolbenstange 24 ist ein Kolben 25 so angeordnet, dass er den Zylinder 23 in Längsrichtung in zwei Teile (rechts und links) unterteilt. Ein Paar Einlassöffnungen 26 und 27, die mit der rechten und linken Kammer 25a und 25b, wie sie durch den Kolben 25 eingeteilt sind, in Verbindung stehen, sind über Leitungen 28 und 29 mit den Auslassöffnungseinheiten 21 und 22 verbunden.
Der Einlassöffnungskörper 19 des Gehäuses 3 ist mit einer Ölpumpe 33 (Hydraulikdruck-Erzeugungseinheit) mit einem Druckbegrenzungsventil, die durch einen Fahrzeug-Antriebsmotor 32 angetrieben wird, über eine Leitung 30 und eine Strömungsteilereinheit 31 verbunden (eine Einlasseinheit 31a und zwei Auslasseinheiten 31b und 31b, die mit Leitungen 31c und 31c mit Öffnungen verbunden sind). Der Auslassöffnungskörper des Gehäuses 3 ist über eine Leitung 34 mit einem Ölbehälter 35 verbunden, wodurch ein Hydraulikkreis für die Servozylindereinheit 7 gebildet ist.
Wenn das Außenventil 17 und das Innenventil 18 des Drehventils 16 gegeneinander verschoben, werden, wird vom Drehventil 16 ein der Lenkkraft und der Lenkrichtung entsprechender Steuerdruck an die Kammern 25a und 25b der Servozylindereinheit 7 geliefert. D. h., dass die Vorderräder 8 gelenkt werden, während Unterstützung durch einen Hydraulikdruck besteht.
Als nächstes wird das Ventilantriebs-Stellglied beschrieben.
Im unteren Endabschnitt (Abschnitt der Welle unmittelbar unter dem Innenventil 16) der Eingangswelle 11 ist ein verlängerter Abschnitt 37 ausgebildet, in dem sich der untere Endabschnitt der Eingangswelle 11 entlang der axialen Richtung des Torsionsstabs 9 nach unten erstreckt. Das Gehäuse 3 um den verlängerten Abschnitt 37 herum bildet einen Abschnitt großen Durchmessers und in diesem Abschnitt großen Durchmessers ist eine kreisförmige Kammer 47 ausgebildet. In der Kammer 47 ist ein hohlzylindrischer Abschnitt 38 großen Durchmessers, der einstückig mit der Ausgangswelle 5a verbunden ist, drehbar untergebracht. Der Abschnitt 38 großen Durchmessers ist über einen Stift 36 mit dem Ausgangsventil 17 des Drehventils 16 verbunden. An der gesamten Außenumfangsfläche des Abschnitts 38 großen Durchmessers ist eine Innenhülse 39 vorhanden, und an der Innenumfangsfläche der Kammer 41 ist eine Außenhülse 40 drehbar so vorhanden, dass sie der Innenhülse 39 gegenübersteht.
Wie es in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt ist, sind im Abschnitt großen Durchmessers 38 in einem Durchgangsloch 38a desselben flache, konkave Kammern 41 ausgebildet, die sich in radialer Richtung ausgehend von zwei individuellen, symmetrischen Positionen, die in Umfangsrichtung um 180º voneinander beabstandet sind, nach außen erstrecken.
An einem verlängerten Abschnitt 37, der durch den Abschnitt 38 großen Durchmessers bedeckt wird, sind plattenförmige, vorstehende Abschnitte 42 (Druckausübungsabschnitte), die in radialer Richtung nach außen überstehen, individuell ausgehend von zwei symmetrischen Positionen ausgebildet, die um 18º in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die vorstehenden Abschnitte weisen individuell kleinere Abmessungen in der Länge und Breite als die Kammern 41 auf und sie sind konzentrisch innerhalb der Kammern 41 angeordnet. Die Abstände zwischen den plattenförmigen, vorstehenden Teilen 42 und den flachen Kammern 41 sind auf Größen bestimmt, mit denen Bereiche eingestellt werden können, die zum Kompensieren des Betätigungswinkels des Drehventils erforderlich sind, so dass der Torsionsstab 9 in einem vorbestimmten Winkelbereich relativ zur Eingangswelle 11 verwunden werden kann.
Zu beiden Seiten der Kammern 41 des Abschnitts 38 mit großem Durchmesser sind z. B. vier zylindrische Löcher 43 symmetrisch ausgebildet, zwischen denen aufeinanderfolgend die vorstehenden Teile 42 liegen. Jedes der Löcher 43 steht verschiebbar, symmetrisch in axialer Richtung, in Eingriff mit Plungern 44a und 44b. In der Mitte der Spitze jedes der Plunger ist ein Vorsprung 42a ausgebildet, und dieser Vorsprung 42a drückt auf eine Plattenfläche des vorstehenden Teils 42. Die Gesamtlänge jedes der Plunger 44a und 44b ist kürzer als die Länge des Lochs 43 eingestellt, und in einem Loch, das durch die hintere Endfläche jedes der Plunger 44a und 44b und die Innenhülse 39 umschlossen wird, sind Hydraulikkammern 45 und 46 einzeln ausgebildet. Nachfolgend werden von diesen vier symmetrischen Hydraulikkammern 45 und 46 diejenigen zwei, die an der Hinterseite in Uhrzeigerrichtung bezogen auf die Kammer 41 liegen, als erste Hydraulikkammern 45 bezeichnet, und diejenigen zwei, die an der Vorderseite in Uhrzeigerrichtung bezogen auf die Kammer 41 liegen, werden als zweite Hydraulikkammern 46 bezeichnet.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine erste Ringleitung 48 im oberen Teil der Außenumfangsfläche der Innenhülse 39 angeordnet, und eine zweite Ringleitung 49 ist im unteren Teil der Innenhülse 39 angeordnet. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, steht die erste Ringleitung 48 über erste Lochleitungen 50a, die individuell an Positionen, die den einzelnen ersten Hydraulikkammern 45 entsprechen, in der Innenhülse 39 ausgebildet sind, mit den zwei ersten Hydraulikkammern 45 in Verbindung. Die zweite Ringleitung 49 steht über zweite Lochleitungen 50b, die an Positionen, die den einzelnen zweiten Hydraulikkammern 46 entsprechen, in der Innenhülse 39 ausgebildet sind, mit den zwei zweiten Hydraulic kammern 46 in Verbindung.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine erste Ringleitung 51 im oberen Teil der Außenumfangsfläche der Außenhülse 40 angeordnet, und eine zweite Ringleitung 52 ist im unteren Teil der Außenumfangsfläche der Außenhülse 40 angeordnet. In der Figur bezeichnet die Zahl 53 O-Ringe zum Abdichten von Ölleitungen, die einzeln in einer oberen Stufe der ersten Ringleitung 51 zwischen der ersten Ringleitung 51 und der zweiten Ringleitung 52 sowie einer unteren Stufe der zweiten Ringleitung 52 vorhanden sind.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, steht die erste Ringleitung 51 der Außenhülse 40 mit einem im Gehäuse 3 ausgebildeten ersten Einlass/Auslass-Öffnungskörper 54 in Verbindung, und die zweite Ringleitung 52 der Außenhülse 40 steht mit einem im Gehäuse 3 ausgebildeten zweiten Einlass/Auslass-Öffnungskörper in Verbindung.
Der erste Einlass/Auslass-Öffnungskörper 54 sowie der zweite Einlass/Auslass-Öffnungskörper 55 sind über ein erstes und ein zweites Steuerventil 58 und 59, die individuell Leitungen 56 und 57 aufweisen, und ein Drucksteuerventil und eine Strömungsteilereinheit 60 (eine Einlasseinheit 60a und zwei- Auslasseinheiten 60b und 60b, die mit Kanälen 60c und 60c mit Öffnungen verbunden sind) einzeln mit dem anderen Auslassabschnitt 31b der Strömungsteilereinheit 31 verbunden, und der durch die Strömungsteilereinheiten 31 und 60 unterteilte Hydraulikdruck von der Ölpumpe 33 wird durch Betreiben des ersten und zweiten Steuerventils 58 und 59 an den Einlass/Auslass-Öffnungskörper 54 oder den Einlass/Auslass- Öffnungskörper 55 geliefert. Die Rücklaufabschnitte der einzelnen Steuerventile 58 und 59 sind mit dem Ölbehälter 35 verbunden.
Die erste Ringleitung 48 der Innenhülse 39 sowie die erste Ringleitung 51 der Außenhülse 40 stehen über erste Verbindungslöcher 61 und 61 miteinander in Verbindung, die in der Außenhülse 40 vorhanden sind. Ferner stehen die erste Ringleitung der Innenhülse 39 und die zweite Ringleitung 52 der Außenhülse 40 über zweite Verbindungslöcher 62 und 62, die in der Außenhülse 40 vorhanden sind, miteinander in Verbindung.
Nun werden die Funktion des ersten und des zweiten Steuerventils 58 und 59 in einem Hydraulikkreis 64 (Druckausübungsstück-Antriebseinrichtung) mit dem obigen Aufbau sowie die Wirkung des Hydraulikdrucks auf die erste und zweite Hydraulikkammer 54 und 46 beschrieben. Fig. 5(a), (b) und (c) zeigen schematisch die Funktion des Hydraulikdrucks auf die erste und zweite Hydraulikkammer 45 und 46, und die Fig. 6(a), (b) und (c) zeigen schematisch den Betrieb der Plunger 14a und 14b, entsprechend Fig. 5.
Wenn das erste und das zweite Steuerventil 58 und 49 nicht betätigt werden, wird kein Hydraulikdruck auf die erste Hydraulikkammer 45 und die zweite Hydraulikkammer 46 gegeben.
Wenn nur das erste Steuerventil 58 betätigt wird, wird, wie es in Fig. 5(a) und Fig. 6(a) dargestellt ist, Hydrauliköl von der Ölpumpe 33 an die Hydraulikkammer 45 geliefert, und der Plunger 44a drückt z. B. auf den vorstehenden Teil 42, um in der Torsionsstange 9 ein Torsionsmoment in der Vorwärtsrichtung (Richtung nach rechts) des Drehventils 16 zu erzeugen, d. h., um, wie es in Fig. 24 dargestellt ist, den Ventilbetätigungswinkel des Drehventils 1 G geringfügig zu erhöhen.
Wenn nur das zweite Steuerventil 59 betätigt wird, wird, wie es in Fig. 5(b) und Fig. 6(b) dargestellt ist, Hydrauliköl von der Ölpumpe 33 an die zweite Hydraulikkammer 46 geliefert, und der Plunger 44a drückt z. B. auf den vorstehenden Teil 42, um im Torsionsstab 9 ein Torsionsmoment in der Gegenrichtung (Richtung nach links) des Drehventils 16 zu erzeugen.
Daher können das erste und das zweite Steuerventil 58 und 59 zum Erzeugen eines unabhängigen Torsionsmoments im Torsionsstab 9 ausgewählt werden.
Wenn das erste und das zweite Steuerventil 58 und 59 betätigt werden, wie es in Fig. 5(c) und Fig. 6(c) dargestellt ist, wird Hydrauliköl von der Ölpumpe 33 an die erste und zweite Hydraulikkammer 45 und 46 geliefert, und die Plunger 44a und 44b drücken von beiden Seiten auf das vorstehende Teil 42. Dies verstärkt die Ersatzsteifigkeit des Torsionsstabs 9, um z. B. die Reaktion und die Stabilität des Lenkrads 13 in der Nähe der Neutralposition zu verbessern.
Das erste und das zweite Steuerventil 58 und 59 verwenden ein Steuerventil von einem Typ, der den an den ersten und zweiten Einlass/Auslass-Öffnungskörper 54 und 55 gelieferten Druck erhöht, wenn eine Steuerspannung (V) ansteigt, wie dies durch eine in Fig. 7 dargestellte Kennlinie dargestellt ist.
Magneteinheiten 58a und 59a des ersten und zweiten Steuerventils 58 und 59 sind mit einer als Steuereinrichtung wirkenden Steuereinheit (ECU) 70 mit einem Mikrocomputer und dessen Peripherieschaltungen verbunden. Die ECU 70 ist mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor 71 zum Erfassen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrgeschwindigkeit: Vel), einem Lenkwinkelsensor 72 zum Erfassen des Lenkwinkels (Θh) des Lenkrads 13 und einem Drehmomentsensor zum Erfassen des auf das Lenkrad 13 ausgeübten Drehmoments (Lenkdrehmoment: tq2) verbunden.
Bei diesem Steuersystem ist der Bereich der Sollunterstützungskraft durch eine Unterstützungskraft, die bei Verdrehen des Drehventils 16 in derselben Richtung wie der Torsionsrichtung des Torsionsstabs 9 erhalten wird, und eine Unterstützungskraft, wie sie durch Verdrehen des Drehventils 16 in der Richtung entgegengesetzt zur Torsionsrichtung des Torsionsstabs 9 erhalten wird, eingestellt, und die Plunger 44a und 44b werden so angetrieben, dass die Unterstützungskraft erhalten wird, wobei ein für den Torsionsstab 9 erforderliches Torsionsmoment erzeugt wird.
Die ECU 70 ist mit einer Funktion versehen, die dazu dient, zu ermitteln, ob das Lenkrad 13 in Vorwärtsrichtung (nach rechts) oder in Rückwärtsrichtung (nach links) betätigt wird, sowie mit einer Funktion zum Bestimmen des Solldrehmoments, das dabei zum Betätigen des Lenkrads 13 erforderlich ist. Dies ermöglicht das Einstellen eines Bereichs von Sollunterstützungskräften, d. h. eines Unterstützungskraftbereichs, wie er dadurch erhalten wird, dass die Unterstützungskraft, wie sie durch den durch das Lenkrad 13 verwundenen Torsionsstab 9 erhalten wird, mit einer Unterstützungskraft kombiniert wird, die durch das Verdrehen des Drehventils 16 in der Richtung umgekehrt zur Torsionsrichtung des Torsionsstabs 9 erhalten wird.
Ferner ist die ECU 70 mit einer Funktion zum Bestimmen, ob ein Modus zum Einstellen der Lenkkraft des Lenkrads 16 oder ein Zentriermodus zum Beibehalten des Lenkrads 13 in seiner Neutralposition einzustellen ist, sowie einer Funktion zum Berechnen der Steuerspannung der Magneteinheiten 58a und 59a versehen.
Die ECU 70 ist auch mit einer Funktion zum Bestimmen der ak tuellen Änderung (Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit: Θh') im Lenkwinkel des Lenkrads 13, einer Funktion zum Betätigen des ersten Steuerventils 58 entsprechend dem Berechnungsergebnis (Zum Erzeugen eines Torsionsmoments im Torsionsstab 9 in derselben Richtung wie der Relativauslenkung des Drehventils 16) und einer Funktion zum Betätigen des zweiten Steuerventils 59 entsprechend dem Berechnungsergebnis (zum Erzeugen eines Torsionsmoments im Torsionsstab 9 in der Richtung entgegengesetzt zur Relativauslenkung des Drehventils 16) versehen. Dies treibt die Plunger 44a und 44b so an, dass die Sollunterstützungskraft erzeugt wird, um dadurch das erforderliche Torsionsmoment im Torsionsstab 9 zu erzeugen.
Als nächstes wird die Steuerfunktion in der ECU 70 unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 21 im Einzelnen beschrieben. Die Fig. 8 bis 20 zeigen Steuerflussdiagramme der Servolenkungsvorrichtung, und Fig. 21 zeigt ein zeitbezogenes Diagramm der Servolenkungsvorrichtung bei einer Unterstützungssteuerung bei niedriger Geschwindigkeit.
Die ECU beginnt ihre Arbeit durch ein EIN-Signal eines Zündschlosses (IG).
In einem Schritt S1 wird eine Einstellung von Anfangswerten ausgeführt, wobei einzelne Steuerflags auf 0 (Nichtausführungsseite) gesetzt werden und alle Variablen auf 0 gesetzt werden. Außerdem werden verschiedene Koeffizienten auf vorbestimmte Werte eingestellt.
In einem Schritt S2 wird ein Neutralsignal (Signal Hc) des Lenkrads 13 gelesen, und in einem Schritt S3 wird vom Lenkwinkelsensor 72 ein Lenkwinkel Θh erfasst. Danach wird der Lenkwinkel Θh in einem Schritt S4 in einer Lenkwinkel-Berechnungsroutine berechnet.
Die Lenkwinkel-Berechnungsroutine im Schritt S4 wird unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben. Im Schritt S4 ist der Lenkwinkel Θh 0, solange der Wert Hc des Lenkrads 13 auf EIN steht, um für Sicherheit zu sorgen, wenn der Wert IG auf EIN geht, wobei das Lenkrad auf einen großen Lenkwinkel ausgelenkt ist.
Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S4-1 eine Ermittlung dahingehend, ob der Wert Hc auf EIN steht oder nicht, und wenn ermittelt wird, dass der Wert Hc auf EIN steht, wird der Lenkwinkel Θh in einem Schritt S4-2 auf 0 gestellt und in einem Schritt S4-3 wird der Zustand eines Lenkrad-Neutralflags HcFlag ermittelt. Wenn im Schritt S4-3 ermittelt wird, dass HcFlag = 0 gilt, d. h., wenn das Lenkrad 13 nicht neutral ist, wird in einem Schritt S4-4 HcFlag = 1 gesetzt, d. h., dass bestimmt wird, dass das Lenkrad 13 auf neutral steht, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn im Schritt S4-3 ermittelt wird, dass nicht HcFlag = 0 gilt, kehrt die Verarbeitung unverändert zum Hauptflussdiagramm zurück.
Wenn im Schritt S4-1 dagegen ermittelt wird, dass der Wert Hc nicht auf EIN steht, erfolgt in einem Schritt S4-5 eine Ermittlung dahingehend, ob HcFlag = 0 gilt oder nicht, und wenn HcFlag = 0 gilt, wird der Lenkwinkel Θh in einem Schritt S4-6 auf 0 gesetzt und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn im Schritt S4-5 ermittelt wird, dass nicht HcFlag = 0 gilt, erfolgt in einem Schritt S4-7 eine Ermittlung dahingehend, ob das Lenkrad 13 nach rechts oder nach links ausgelenkt ist. Wenn es nach rechts ausgelenkt ist, wird der gelesene Wert in einem Schritt S4- 8 zum Lenkwinkel Θh (eh = Θh + CUT) addiert, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn es nach links ausgelenkt ist, wird der gelesene Wert in einem Schritt S4-9 vom Lenkwinkel Θh (Θh = Θh - CUT) subtrahiert, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück.
Im Schritt S4 wird der Lenkwinkel Θh auf 0 gesetzt, bis der Wert Hc schließlich auf EIN geht, um den Steuerstartzustand für die anschließende Verarbeitung zu sperren.
Es wird nun zum Hauptflussdiagramm zurückgekehrt, gemäß dem, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, in Schritten 55, 56 und S7 die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh', die vom Fahrgeschwindigkeitssensor 71 erfasste Fahrgeschwindigkeit Vel und das vom Drehmomentsensor 73 erfasste Lenkdrehmoment tq2 gelesen werden.
In einem Schritt S8 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Fahrgeschwindigkeit Vel 15 km/h oder mehr beträgt, und wenn die Fahrgeschwindigkeit Vel 15 km/h oder mehr beträgt, wird das Fahrgeschwindigkeitsflag VFlag = 1 in einem Schritt S9 gesetzt, um die Gegenkraftsteuerung auf der Seite hoher Geschwindigkeiten ausführbar zu machen. Wenn im. Schritt S8 ermittelt wird, dass die Fahrgeschwindigkeit Vel weniger als km/h beträgt, erfolgt in einem Schritt S10 eine Ermittlung dahingehend, ob die Fahrgeschwindigkeit Vel 10 km/h oder weniger beträgt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vel 10 km/h oder weniger beträgt, wird in einem Schritt S11 das Fahrgeschwindigkeitsflag VFlag = 0 gesetzt, um eine Steuerung auf der Seite niedriger Geschwindigkeiten ausführbar zu machen. Nach dem Einstellen des Fahrgeschwindigkeitsflags VFlag auf 0 oder 1 im Schritt S9 oder im Schritt S9 oder im Schritt S11 wird der Zustand des Fahrgeschwindigkeitsflags VFlag ermittelt, und wenn für das Fahrgeschwindigkeitsflag VFlag = 1 gilt, wird in einem Schritt S13 eine Lenkgegenkraft-Steuerroutine (wird später beschrieben), wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, für Fahrt bei hoher Geschwindigkeit ausgeführt. Wenn nicht VFlag = 1 gilt, wird das Hauptflussdiagramm ausgeführt.
Wenn die Fahrgeschwindigkeit Vel 10 km/h oder weniger beträgt, wird die Steuerung für die Seite niedriger Geschwindigkeiten ausgeführt, und es wird, abhängig vom Betriebszustand, eine Zentriersteuerung ausgeführt, um ein Beibehalten des Lenkrads 13 in der Neutralposition zu unterstützen (Zentrier-Steuerfunktion), oder es wird eine Lenkkraftsteuerung ausgeführt, um die Lenkkraft des Lenkrads 13 zu unterstützen (Lenkkraft-Steuerfunktion).
Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S14 eine Ermittlung dahingehend, ob die Zentriersteuerung vorliegt oder nicht, d. h., ob (Zentrierflag) CFlag = 1 gilt oder nicht. Wenn nicht CFlag = 1 gilt, wird in einem Schritt S15 ein Drehmoment-Schwellenwert Tq0 zum Bestimmen der Steuerung für das Lenkdrehmomeht tq2 auf einen vorbestimmten Wert Tq00 eingestellt. Wenn CFlag = 1 gilt, wird in einem Schritt S16 der Drehmoment-Schwellenwert tq0 zur Bestimmung der Steuerung für das Lenkdrehmoment tq2 auf Tq00 < Kc · Tq00 gesetzt, wobei es sich um den mit einem Faktor Kc multiplizierten vorbestimmten Wert Tq00 handelt.
Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist der Drehmoment-Schwellenwert tq0 (KC · Tq00) für die Bestimmung der Steuerung für die Bestimmung der Ausführung der Zentriersteuerung größer als der Drehmoment-Schwellenwert Tq0 (Tq00) zur Bestimmung der Steuerung für die Bestimmung der Ausführung der Lenkkraftsteuerung eingestellt.
So wird, wie es in Fig. 21(b) (durch eine strichpunktierte Linie) dargestellt ist, während der Zentriersteuerung (CFlag = 1) der Drehmoment-Schwellenwert Tq0 für die Bestimmung der Steuerung erhöht, so dass selbst dann, wenn das Lenkdrehmoment tq2 aufgrund einer Trägheit oder dergleichen des Lenkrads 13 in der entgegengesetzten Richtung groß wird, das Lenkdrehmoment tq2 in den Bereich des Drehmoment-Schwellenwerts Tq0 für die Bestimmung der Steuerung fällt, um mit der Zentriersteuerung fortzufahren.
Nachdem der Drehmoment-Schwellenwert Tq0 für die Bestimmung der Steuerung für das Lenkdrehmoment tq2 in der Lenkkraftsteuerung oder der Zentriersteuerung im Schritt S15 oder im Schritt S16 eingestellt wurde, erfolgt in der Steuerungseinstellroutine des Schritts S17 eine Ermittlung dahingehend, ob die Lenkkraftsteuerung oder die Zentriersteuerung auszuführen ist.
Die Steuerungseinstellroutine im Schritt S17 wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Im Schritt S17 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Lenkkraftsteuerung (Lenksteuerungsflag tqFlag = 1) erfolgt oder ob die Lenkkraftsteuerung rückgesetzt ist (tqFlag = 0), um die Lenksteuerung freizugeben.
Wie es in Fig. 14 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S17-1 eine Ermittlung dahingehend, ob der Absolutwert tq2 des Lenkdrehmoments kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert Tq0 für die Bestimmung der Steuerung ist oder nicht. Da unmittelbar nach dem Betriebsbeginn ermittelt wird, dass nicht CFlag = 1 gilt, ist der Drehmoment-Schwellenwert Tq0 für die Bestimmung der Steuerung der Einstellwert Tq00.
Wenn der Absolutwert tq2 des Lenkdrehmoments tq2 nicht kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert Tq0 für die Bestimmung der Steuerung ist, wird das Lenkkraft-Steuerflag tqFlag in einem Schritt S17-2 auf 1 gesetzt, um die Lenkkraftsteuerung freizugeben. Dann wird in einem Schritt S17-3 ein Steuertimer tqT auf 0 gesetzt, und in einem Schritt S17-4 wird CFlag = 0 gesetzt, um die Zentriersteuerung rückzusetzen, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zu rück.
Wenn im Schritt S17-1 ermittelt wird, dass der Absolutwert tq2 des Lenkdrehmoments tq2 kleiner als der Drehmoment- Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 ist, erfolgt in einem Schritt S17-5 eine Ermittlung dahingehend, ob eine Anweisungssteuerspannung Vol an die Elektromagneteinheiten 58a und 59a zum Betätigen des ersten und zweiten Steuerventils 58 und 59 den Wert 0 hat oder nicht. Wenn die Anweisungssteuerspannung Vol bereits ausgegeben wird, kehrt die Verarbeitung zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn im Schritt S17-5 ermittelt wird, dass die Anweisungssteuerspannung Vol den Wert 0 hat, wird der Steuertimer tqT in einem Schritt S17-6 hochgezählt (tqTCNT), und in einem Schritt S17-7 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob der Wert des Steuertimers tqT 0,5 Sekunden oder mehr beträgt. Wenn der Steuertimer tqT noch nicht 0,5 Sekunden erreicht hat, kehrt die Verarbeitung zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn der Steuertimer tqT auf 0,5 Sekunden oder mehr steht, wird das Lenksteuerflag tqFlag = 0 (rückgesetzte Lenkkraftsteuerung) in einem Schritt S17-8 gesetzt, um die Zentriersteuerung freizugeben, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück.
Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist die Zentrier-Steuerfunktion so eingestellt, dass die Zentrierungssteuerung dann ausgeführt wird, wenn das Lenkdrehmoment Tq2 des Lenkrads 13 auf einem Wert innerhalb des Drehmoment- Schwellenwerts für die Bestimmung der Steuerung Tq0 (±Tq0) für eine vorbestimmte Zeitspanne, d. h. 0,5 Sekunden, angedauert hat.
So wird die Zentriersteuerung dann ausführbar, wenn die Anweisungssteuerspannung Vol den Wert 0 V hat und die Bedingung vorliegt, dass der Absolutwert tq2 des Lenkdrehmo ments tq2 für 0,5 Sekunden oder länger kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 ist (Bereich A in Fig. 21). Die Lenkkraftsteuerung wird unmittelbar dann ausführbar, wenn der Absolutwert tq2 des Lenkdrehmoments tq2 nicht kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 ist.
Durch diese Steuerung wechselt der Modus selbst dann nicht auf die Zentriersteuerung um, wenn das Lenkdrehmoment tq2 aufgrund einer Schwankung des Drehmoments beim Betätigen des Lenkrads 13 vorübergehend kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 wird, wenn dies für eine kurze Zeitspanne (weniger als 0,5 Sekunden) gilt. Ferner kann das Lenkrad 13 selbst bei Zentriersteuerung unmittelbar angehalten werden, da, wenn das Lenkdrehmoment tq2 nicht kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 wird, momentan auf die Lenkkraftsteuerung umgeschaltet werden kann.
Nachdem die Steuerungseinstellroutine im Schritt S17 ausgeführt wurde, erfolgt in einem Schritt S18 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Lenkkraft-Steuerflag tqFlag = 1 gilt, und wenn für das Lenkkraft-Steuerflag tqFlag = 1 gilt, wird die in Fig. 10 dargestellte Lenkkraftsteuerung ausgeführt. Wenn für das Lenkkraft-Steuerflag nicht tqFlag = 1 gilt, d. h., wenn für das Lenkkraft-Steuerflag tqFlag = 0 gilt, wird die in Fig. 11 und Fig. 12 dargestellte Zentriersteuerung ausgeführt.
Nun wird die in Fig. 10 dargestellte Lenkkraftsteuerung beschrieben. Wenn im Schritt S18 von Fig. 9 ermittelt wird, dass für das Lenkkraft-Steuerflag tqFlag = 1 gilt, wird die Lenkrichtung in der Richtungsermittlungsroutine des Schritts S19 ermittelt.
Nun wird die Richtungsermittlungsroutine im Schritt S19 unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschrieben. Bei der Ermittlung der Lenkrichtung im Schritt S19 wird das Lenkdrehmoment tq2 aus dem Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung (±Tq0) in der Gegenrichtung bestimmt, und die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' wird aus der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit in der Gegenrichtung bestimmt.
Wie es in Fig. 15 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S19-1 eine Ermittlung dahingehend, ob das Lenkdrehmoment tg2 den Wert -Tq0 (Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung für die negative Seite) oder mehr aufweist. Wenn das Lenkdrehmoment tq2 nicht kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung -Tq0 für die negative Seite ist (zur positiven Seite hin), wird dies als Lenken nach rechts ermittelt, und in einem Schritt S19-2 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' -5º/s oder weniger, beträgt.
Da dann, wenn momentan nach rechts gelenkt wird, die Lenkwinkel-Winkelgeschwindigkeit Θh' größer als -5º/s ist, erfolgt in einem Schritt S19-3 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Lenkrichtungsflag tFlag = 0 (Lenken nach links) gilt oder nicht, und wenn für das Lenkrichtungsflag tFlag = 0 gilt, wird in einem Schritt S19-4 die Drehmomentdifferenz dtq1 (der Anfangswert ist auf 0 gesetzt) gegenüber dem vorigen Soll-Lenkdrehmoment (wird später beschrieben) auf 0 gesetzt, und in einem Schritt S19-5 wird für eine Lenksteuerung nach rechts das Lenkrichtungsflag auf tFlag = 1 gesetzt. Wenn kein Lenken nach rechts vorliegt, gilt für die Lenkrad = Winkelgeschwindigkeit Θh' < -5º/s, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn im Schritt S19-3 ermittelt wird, dass für das Lenkrichtungsflag nicht tFlag = 0 gilt, wird nichts unternommen, und das Lenkrichtungsflag wird für eine Lenksteuerung nach rechts im Schritt S19-5 auf tFlag = 1 gesetzt.
So erfolgt, wenn das Lenkrichtungsflag für Lenksteuerung nach rechts auf tFlag = 1 gesetzt ist, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 22 dargestellt, eine Bestimmung des Lenkdrehmoments tq2 mittels des Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung -Tq0 für Lenken nach links, und die Bestimmung der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' erfolgt mit dem negativen Wert der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit auf der Seite des Lenkens nach links.
Wenn im Schritt S19-1 ermittelt wird, dass das Lenkdrehmoment tq2 kleiner als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung -Tq0 für die negative Seite ist, erfolgt in einem Schritt S19-6 eine Ermittlung dahingehend, ob das Lenkdrehmoment tq2 nicht größer als der Drehmoment- Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 für die positive Seite ist. Wenn das Lenkdrehmoment tq2 nicht größer als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 für die positive Seite (zur negativen Seite hin) ist, wird ermittelt, dass es sich um einen Zustand des Lenkens nach links handelt, und in einem Schritt S19-7 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' 5º/s oder mehr beträgt. Wenn im Schritt S19-6 ermittelt wird, dass das Lenkdrehmoment tq2 größer als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 für die positive Seite ist, und wenn im. Schritt S19-7 ermittelt wird, dass die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' 5º/s oder mehr beträgt, liegt kein Zustand des Lenkens nach links vor, und so kehrt die Verarbeitung zum Hauptflussdiagramm zurück.
Da die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' kleiner als 5º/s ist, wenn tatsächlich ein Lenkzustand nach links vorliegt, erfolgt in einem Schritt S19-8 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Lenkrichtungsflag tFlag = 1 (Lenken nach rechts) gilt oder nicht, und wenn für das Lenkrichtungsflag tFlag = gilt, wird die Drehmomentdifferenz dtq1 in einem Schritt S19-9 auf 0 gesetzt, und das Lenkrichtungsflag wird in einem Schritt S19-10 für Lenksteuerung nach links auf tFlag = 0 gesetzt. Wenn im Schritt S19-8 ermittelt wird, dass für das Lenkrichtungsflag nicht tFlag = 1 gilt, wird nichts unternommen, und das Lenkrichtungsflag wird im Schritt S19-10 für Lenksteuerung nach links auf tFlag = 1 gesetzt.
So erfolgt, wenn das Lenkrichtungsflag für Lenksteuerung nach links auf tFlag = 0 gesetzt ist, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 22 dargestellt; eine Bestimmung des Lenkdrehmoments tq2 mit dem Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung Tq0 für Lenkung nach rechts, und eine Bestimmung der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' erfolgt mit dem positiven Wert der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit bei Lenkung nach rechts.
Die Lenkkraft-Steuerfunktion bei der Erfindung ist mit einer Maßnahme zum Bestimmen des Lenkdrehmoments tq2 aus dem Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung tq0 für Lenken in Gegenrichtung sowie zum Bestimmen einer Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' aus der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' in der Gegenrichtung versehen, wenn die Lenkrichtung bestimmt wird.
Daher ändert sich, beim Bestimmen der Lenkrichtung durch die Lenkkraftsteuerung, da eine Bestimmung des Lenkdrehmoments tq2 mit dem Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung (±Tq0) in der Gegenrichtung erfolgt, und da eine Bestimmung der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' mit dem Wert der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit in Gegenrichtung erfolgt, selbst dann, wenn das Lenkdrehmoment tq2 und die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' zeitweilig wegen Schwan kungen des Lenkdrehmoments und der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit Θh' aufgrund verschiedener äußerer Störungen und Störeinwirkungen auf positive oder negative Werte variieren, die Lenkrichtung nicht wiederholt (Regelschwingungseffekt), was schnelle Änderung der Lenkrichtung ermöglicht. Es wird davon ausgegangen, dass die Verwendung einer Filterschaltung einen derartigen Regelschwingungseffekt beseitigt, jedoch bewirkt dies eine Verzögerung bei der Bestimmung der Lenkrichtung.
Es wird zum Hauptflussdiagramm zurückgekehrt, gemäß dem, nachdem in der Richtungsermittlungsroutine im Schritt S19 die Lenkrichtung ermittelt wurde, in einem Schritt S20 eine Ermittlung dahingehend erfolgt, ob das Lenkrichtungsflag auf tFlag = 1 gesetzt ist oder nicht. In einem Schritt S21 (tFlag = 1) oder einem Schritt S22 (tFlag = 0) wird die Drehmomentdifferenz dtq2 zwischen einem Soll-Lenkdrehmoment ttq und dem Lenkdrehmoment tq2 abhängig von der Lenkrichtung berechnet.
Das Soll-Lenkdrehmoment ttq hat auf der Seite der Lenkkraftsteuerung bei niedrigen Geschwindigkeiten einen vorbestimmten Wert, der im Schritt S1 in Fig. 8 eingestellt wird.
Bei Lenken nach rechts (Lenkrichtungsflag tqFlag = 1) wird die Drehmomentdifferenz dtq2 dadurch ermittelt, dass im Schritt S21 der Wert des Soll-Lenkdrehmoments ttq vom Lenkdrehmoment tq2 abgezogen wird. Beim Lenken nach links (Lenkrichtungsflag tgFlag = 0) wird die Drehmomentdifferenz dtq2 dadurch ermittelt, dass der Wert des Soll-Lenkdrehmoments ttq zum Wert des Lenkdrehmoments tq2 addiert wird, um daraus eine negative Bedingung zu machen.
Nachdem die Drehmomentdifferenz dtq2 abhängig von der Lenkrichtung berechnet wurde, werden in einer Drehmomentsteuer spannung-Berechnungsroutine in einem Schritt S23 und einem Schritt S24 die Anweisungssteuerspannungen voll berechnet, wie sie an das erste und zweite Steuerventil 58 und 59 ausgegeben werden. Der Schritt S23 und der Schritt S24 dienen zum Ausführen derselben Verarbeitung.
Nun wird die Drehmomentsteuerspannung-Berechnungsroutine im Schritt S23 und im Schritt S24 unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben. Bei der Bestimmung der Anweisungssteuerspannung voll im Schritt S23 und im Schritt S24 wird, wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 gegenüber dem Soll-Lenkdrehmoment ttq ein positiver Wert ist, der größer als die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 ist, die Anweisungsspannung voll erhöht, wohingegen sie dann, wenn er kleiner als der vorige Wert ist, im Verlauf der Zeit erniedrigt wird.
Wie es in Fig. 16 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S23-1 eine Ermittlung dahingehend, ob die Drehmomentdifferenz dtq2 einen positiven Wert hat oder nicht, und wenn es ein positiver Wert ist, werden die Drehmomentdifferenz dtq2 und die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 (beim ersten Mal ist dtq1 auf 0 gesetzt) in einem Schritt S23-2 miteinander verglichen. Wenn im Schritt S23-2 ermittelt wird, dass die Drehmomentdifferenz dtq2 der vorigen Drehmomentdifferenz dtq1 entspricht oder größer ist als diese, erfolgt in einem Schritt S23-3 eine Ermittlung dahingehend, ob die Drehmomentdifferenz dtq2 den Wert 50 überschreitet oder nicht, und es wird eine Obergrenze 50 für die Drehmomentdifferenz dtq2 eingestellt. Wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 50 oder weniger beträgt, geht die Verarbeitung unverändert zum Schritt S23-4 weiter. Wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 den Wert 50 überschreitet, wird diese Drehmomentdifferenz dtq2 in einem Schritt S23-5 auf 50 eingestellt, und die Verarbeitung geht zum Schritt S23-4 weiter. Im Schritt S23-4 wird dtq1 durch dtq2 ersetzt, um den Wert der Drehmomentdifferenz dtq2 als Drehmomentdifferenz dtq1 einzustellen. Dann wird die Drehmomentdifferenz dtq1 in einem Schritt S23-6 mit einem Drehmomentsteuerungs-Proportionalitätskoeffizienten KT multipliziert, und es wird eine Spannung von 2,5 V für die Totzone des ersten und zweiten Steuerventils 58 und 59 addiert, um die Anweisungssteuerspannung voll zu erhalten.
Wenn im Schritt S23-1 ermittelt wird, dass die Drehmomentdifferenz dtq2 ein negativer Wert ist oder wenn im Schritt S23-2 ermittelt wird, dass die Drehmomentdifferenz dtq2 kleiner als die voriger Drehmomentdifferenz dtq1 ist, wird die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 in einem Schritt S23-7 um 1 Punkt verringert. Da es erforderlich ist, die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 auf einem positiven Wert zu halten, erfolgt in einem Schritt S23-8 eine Ermittlung dahingehend, ob die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 auf einen positiven Wert eingestellt ist oder nicht. Wenn die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 ein positiver Wert ist, geht der Prozess unverändert zu einem Schritt S23-9 weiter. Wenn es sich um einen negativen Wert handelt, wird die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 auf 0 gesetzt und die Verarbeitung geht zum Schritt S23-9 weiter. In diesem Schritt S23-9 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Anweisungssteuerspannung Vol 2,5 V oder weniger beträgt, und wenn sie 2,5 V oder weniger beträgt, wird diese Anweisungssteuerspannung Vol in einem Schritt S23-11 durch 0 V ersetzt, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück. Wenn im Schritt S23-9 ermittelt wird, dass die Anweisungssteuerspannung Vol 2,5 V überschreitet, wird die Drehmomentdifferenz dtq1 in einem Schritt S23-12 mit dem Drehmomentsteuerungs-Proportionalitätskoeffizienten KT multipliziert, und es wird die Spannung von 2,5 V für die Totzone des ersten und zweiten Steuerventils 58 und 59 addiert, um die Anweisungssteuerspannung Vol zu erhalten.
Nachdem im Schritt S23-6 und im Schritt S23-12 die Anweisungssteuerspannung Vol berechnet wurde, erfolgt in einem Schritt S23-13 eine Ermittlung dahingehend, ob die Anweisungssteuerspannung Vol den Wert von 3,5 V überschreitet oder nicht, und es wird eine Obergrenze für die Anweisungssteuerspannung Vol eingestellt. Wenn die Anweisungssteuerspannung Vol den Wert von 2,5 V oder weniger hat, kehrt die Verarbeitung unverändert zum Hauptflussdiagramm zurück, aber wenn die Anweisungssteuerspannung Vol eine Überschreitung anzeigt, wird sie auf 3,5 V eingestellt, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück.
So wird, wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 ein positiver Wert über der vorigen Drehmomentdifferenz dtq1 ist, die Obergrenze des Werts auf 50 eingestellt, und es wird die Anweisungssteuerspannung Vol berechnet, und wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 ein negativer Wert ist, wird die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 um 1 Punkt verringert, um die Anweisungssteuerspannung Vol zu berechnen, so dass diese Anweisungssteuerspannung V nur dann erhöht wird, wenn die Differenz gegenüber dem Soll-Lenkdrehmoment ttq aufgrund von Schwankungen im Lenkdrehmoment tq2 während des Lenkens groß ist, während dann, wenn die Differenz negativ ist, die Anweisungssteuerspannung Vol allmählich im Verlauf der Zeit verringert wird.
Durch diese Steuerung kann eine Schwankungsfrequenz der Anweisungssteuerspannung Vol selbst bei Schwankungen des Lenkdrehmoments während des Lenkens verringert werden.
Die erfindungsgemäße Lenkkraft-Steuerfunktion ist mit einer Maßnahme zum Erhöhen der Anweisungssteuerspannung Vol versehen, um die Unterstützungskraft zu erhöhen, wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 zwischen einem vorbestimmten Soll-Lenkdrehmoment ttq und einem Ist-Lenkdrehmoment tq2 größer als eine vorige Drehmomentdifferenz dtq1 ist, und um die Anweisungssteuerspannung Vol zum Verringern der Unterstützungskraft im Verlauf der Zeit zu verringern, wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 negativ oder kleiner als die vorige Drehmomentdifferenz dtq1 ist.
Nun wird zum Hauptflussdiagramm zurückgekehrt, gemäß dem nach dem Berechnen der Anweisungssteuerspannung Vol im Schritt S24 diese Anweisungssteuerspannung Vol. wenn es sich um ein Lenken nach rechts handelt, in einem Schritt S25 ausgegeben wird. Wenn es sich um ein Lenken nach links handelt, wird die Anweisungssteuerspannung Vol in einem Schritt S26 ausgegeben. Genauer gesagt, wird im Schritt S25 die Anweisungssteuerspannung Vol an die Elektromagneteinheit 58a des ersten Steuerventils 58 (nachfolgend als "erstes Steuerventil 58" bezeichnet) ausgegeben, und an die Elektromagneteinheit 59a des zweiten Steuerventils 59 (nachfolgend als "zweites Steuerventil 59" bezeichnet) werden 0 V ausgegeben, um die Lenkkraft des Lenkrads 13 beim Lenken nach rechts zu unterstützen. Im Schritt S26 wird die Anweisungssteuerspannung Vol an das zweite Steuerventil 59 ausgegeben, und an das erste Steuerventil 58 werden 0 V ausgegeben, um die Lenkkraft des Lenkrads 13 beim Lenken nach links zu unterstützen.
So wird die Lenksteuerung auf der Seite niedriger Geschwindigkeiten auf die obige Weise ausgeführt.
Nachfolgend wird die Zentriersteuerung auf der Seite niedriger Geschwindigkeiten unter Bezugnahme auf Fig. 11 und Fig. 12 beschrieben. Die Zentriersteuerung dient zum Steuern des Lenkrads 13 zum Zurückkehren in die Neutralposition selbst dann, wenn die Hände vom Lenkrad 13 weggenommen sind.
Wenn im in Fig. 9 dargestellten Schritt S18 ermittelt wird, dass für das Lenkkraft-Steuerflag nicht TqFlag = 1 gilt, erfolgt in einem in Fig. 11 dargestellten Schritt S27 eine Ermittlung dahingehend, ob der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh 120º oder mehr beträgt oder nicht. Wenn der Absolutwert Θh 120º oder mehr beträgt, wird das in Fig. 12 dargestellte Flussdiagramm ausgeführt.
Wenn der Absolutwert Θh 120º oder mehr beträgt, erfolgt, wie es in Fig. 12 dargestellt ist, eine Ermittlung dahingehend, ob für das Zentrierflag CFlag = 0 gilt oder nicht. Da anfangs für das Zentrierflag CFlag = 0 gilt, wird das Zentrierflag im Schritt S29 auf CFlag = 0 gesetzt, und in einem Schritt S30 wird die Anweisungssteuerspannung Vol auf 3,5 V eingestellt. Nachdem die Anweisungssteuerspannung Vol auf 3,5 V eingestellt wurde, erfolgt in einem Schritt S31 eine Ermittlung dahingehend, ob der Lenkwinkel Θh den Wert 0 oder mehr hat. Wenn der Lenkwinkel Θh den Wert 0 oder mehr hat, wird das Rückstellrichtungsflag in einem Schritt S32 für Zurückstellen nach rechts (Zurückstellen durch Lenken nach links) auf HaFlag = 1 gesetzt. Wenn der Lenkwinkel Θh negativ ist, wird das Rückstellrichtungsflag in einem Schritt S33 für Rückstellen nach links (Rückstellen durch Lenken nach rechts) auf HaFlag = 0 gesetzt. Nach dem Setzen des Rückstellrichtungsflags HaFlag im Schritt S32 und im Schritt S33 wird die in Fig. 11 dargestellte Zentriersteuerungs-Ausgangsroutine in einem Schritt S34 ausgeführt.
Da im Schritt S31 eine Ermittlung dahingehend erfolgt, ob der Lenkwinkel Θh positiv oder negativ ist, wenn der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh 120º oder mehr beträgt (Schritt S37 in Fig. 11), und da die Rückstellrichtung des Lenkrads 13 im Schritt S32 und im Schritt S33 entsprechend dem Ermittlungsergebnis eingestellt wird, ist die Rückstellrichtung selbst dann nicht unverändert, wenn das Vorzeichen des Lenkwinkels aufgrund einer Verwindung der Räder oder dergleichen umgekehrt wird, wenn der Lenkwinkel Θh klein ist.
So ist der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh von 120º der vorbestimmte Winkel, und die Zentrier-Steuerfunktion bei der Erfindung ist mit einer Maßnahme zum Bestimmen der Rückstellrichtung des Lenkrads 13 entsprechend dem Vorzeichen des Lenkwinkels Θh, wenn der Absolutwert Θh den Wert von 120º oder mehr hat, versehen.
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 19 die Zentriersteuerungs-Ausgangsroutine im Schritt S34 beschrieben.
Wie es in Fig. 19 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S34-1 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Rückstellrichtungsflag HaFlag = 1 gilt oder nicht. Wenn es sich um eine Rückstellung nach rechts (HaFlag = 1) handelt, wird die Anweisungssteuerspannung Vol an das zweite Steuerventil 59 ausgegeben, und 0 V wird an das erste Steuerventil 58 ausgegeben, was in einem Schritt S34-2 erfolgt. (Siehe den Bereich B in Fig. 21(d), wo die Steuerspannung für links ansteigt.) Wenn es sich dagegen um ein Rückstellen nach links (HaFlag = 0) handelt, wird in einem Schritt S34-3 die Anweisungssteuerspannung Vol an das erste Steuerventil 58 ausgegeben, und in diesem Schritt S34-3 wird 0 V an das zweite Steuerventil 59 ausgegeben.
Nach dem Ausgeben der Anweisungssteuerspannung Vol im Schritt S34-2 und im Schritt S34-3 kehrt die Verarbeitung zum Hauptflussdiagramm zurück.
Nach der Rückkehr zum Hauptflussdiagramm erfolgt, durch die Flussdiagramme in Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 11, in einem Schritt S28 in Fig. 12 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Zentrierflag CFlag = 0 gilt oder nicht, und da für das Zentrierflag zu diesem Zeitpunkt CFlag = 1 gilt, wird die Routine zum langsamen Erhöhen der Anweisungssteuerspannung in einem Schritt S35 ausgeführt.
Die Routine zum langsamen Erhöhen der Anweisungssteuerspannung im Schritt S35 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben. In dieser Routine zum langsamen Erhöhen der Anweisungssteuerspannung wird die Anweisungssteuerspannung Vol zu Beginn der Zentriersteuerung allmählich erhöht, um den Start des Rückstellens des Lenkrads 13 allmählich zu beginnen.
Wie es in Fig. 18 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S35-1 eine Ermittlung dahingehend, ob die Anweisungssteuerspannung Vol 4,9 V überschreitet oder nicht, und wenn sie 4,9 V oder weniger beträgt, werden in einem Schritt S351-2 0,02 V zur Anweisungssteuerspannung Vol addiert, um eine neue Anweisungssteuerspannung Vol zu erhalten, und die Verarbeitung geht zu einem Schritt S34 weiter. Dieser Ablauf wird wiederholt, um die Anweisungssteuerspannung Vol jeweils um 0,02 V zu inkrementieren, bis sie einen Wert von 4,9 V hat. (Siehe Bereich C in Fig. 21(d).) Wenn die Anweisungssteuerspannung Vol 4,9 V überschreitet, geht die Verarbeitung zum Schritt S34 in Fig. 11 weiter, und die Anweisungssteuerspannung Vol wird auf 4,9 V gehalten, bis der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh im Schritt S27 in Fig. 11 kleiner als 120º ist.
Es wird zum Hauptflussdiagramm zurückgekehrt, gemäß dem dann, wenn die Zentriersteuerung weiter abläuft und im in Fig. 11 dargestellten Schritt S27 ermittelt wird, dass der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh kleiner als 120º ist, in einem Schritt S36 eine Ermittlung dahingehend erfolgt, ob für das Zentrierflag CFlag = 0 gilt oder nicht.
Wenn im Schritt S36 ermittelt wird, dass für das Zentrierflag CFlag = 0 gilt, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S34 weiter, und wenn ermittelt wird, dass für das Zentrierflag CFlag = 1 gilt, erfolgt in einem Schritt S37 eine Ermittlung dahingehend, ob der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh 45º oder mehr beträgt. Wenn der Absolutwert Θh 45º oder mehr beträgt, d. h., wenn der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh 45º oder mehr und weniger als 120º beträgt, erfolgt in einem Schritt S38 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Zentrierflag CFlag = 1 gilt oder nicht, und wenn für das Zentrierflag CFlag = 1 gilt, wird die Routine zum langsamen Erhöhen der Anweisungssteuerspannung im Schritt S35 ausgeführt. Wenn für das Zentrierflag nicht CFlag = 1 gilt, wird eine Routine zum langsamen Erniedrigen der Anweisungssteuerspannung in einem Schritt S39 ausgeführt.
Die Routine zum langsamen Erniedrigen der Anweisungssteuerspannung im Schritt S39 wird nun unter Bezugnahme auf Figur beschrieben. In der Routine zum langsamen Erniedrigen der Anweisungssteuerspannung wird die Anweisungssteuerspannung Vol bei Abschluss der Zentriersteuerung allmählich in zwei Schritten verringert, um das Lenkrad 13 allmählich anzuhalten.
Wie es in Fig. 17 dargestellt ist, erfolgt in einem Schritt S39-1 eine Ermittlung dahingehend, ob die Anweisungssteuerspannung Vol 3,3 V oder mehr beträgt oder nicht, und wenn sie 3,3 V oder mehr beträgt, wird die Anweisungssteuerspannung Vol in einem Schritt S39-2 um 0,02 V dekrementiert, um eine neue Anweisungssteuerspannung Vol zu erhalten, und die Verarbeitung geht zum Schritt S34 in Fig. 11 weiter. Dieser Ablauf wird zum Dekrementieren der Anweisungssteuerspannung Vol um jeweils 0,02 V wiederholt, bis die Anweisungssteuerspannung Vol weniger als 3,3 V beträgt (Flache E in Fig. 21(d)).
Wenn im Schritt S39-1 ermittelt wird, dass die Anweisungssteuerspannung Vol weniger als 3,3 V beträgt, erfolgt in einem Schritt S39-3 eine Ermittlung dahingehend, ob die Anweisungssteuerspannung Vol 2,3 V oder mehr beträgt oder nicht. Wenn sie 2,3 V oder mehr beträgt, wird die Anweisungssteuerspannung Vol um 0,005 V dekrementiert, um eine neue Anweisungssteuerspannung Vol zu erhalten, und die Verarbeitung geht zum Schritt S34 in Fig. 11 weiter. Dieser Ablauf zum Dekrementieren der Anweisungssteuerspannung Vol um 0,005 V wird wiederholt, bis die Anweisungssteuerspannung Vol weniger als 2,3 V beträgt (Bereich F in Fig. 21(d)).
Wenn die Anweisungssteuerspannung Vol abnimmt und im Schritt S39-3 ermittelt wird, dass sie weniger als 2,3 V beträgt, wird diese Anweisungssteuerspannung Vol in einem Schritt S39-5 auf 0 V gesetzt, und das Zentrierflag wird in einem Schritt S39-G auf CFlag = 0 gesetzt, und die Verarbeitung kehrt zum Hauptflussdiagramm zurück.
So ist die Zentrier-Steuerfunktion beider Erfindung mit einer Maßnahme zum allmählichen Erhöhen der Anweisungssteuerspannung Vol zum allmählichen Erhöhen des Hydraulikdrucks des Ventilantriebs-Stellglieds 15 zu Beginn der Erzeugung der Unterstützungskraft und zum allmählichen Verringern der Anweisungssteuerspannung Vol zum allmählichen Verringern des Hydraulikdrucks des Ventilantriebs-Stellglieds 15 bei Abschluss der Erzeugung der Unterstützungskraft versehen.
Andererseits erfolgt, wenn im in Figur. 11 dargestellten Schritt S37 ermittelt wird, dass der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Oh kleiner als 45º ist, in einem Schritt S40 eine Ermittlung dahingehend, ob für das Zentrierflag CFlag = 2 gilt oder nicht. Wenn für das Zentrierflag CFlag = 2 gilt, geht die Verarbeitung zu einem Schritt S39 weiter, und wenn für das Zentrierflag nicht CFlag = 2 gilt, wird das Zentrierflag in einem Schritt S41 auf CFlag = 2 gesetzt, und die Verarbeitung geht zum Schritt S34 weiter.
Das Zentrierflag CFTag = 2 ist ein Ausführungsflag der Routine zum langsamen Erniedrigen der Anweisungssteuerspannung im Schritt S39, wenn der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh einmal kleiner als 45º geworden ist. D. h., dass, wenn der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh kleiner als 45º wird, das Zentrierflag auf CFlag = 2 gesetzt wird, woraufhin selbst dann, wenn der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh 45º oder mehr erreicht, da das Lenkrad 13 aufgrund einer externen Störung oder dergleichen übermäßig zurückgestellt wird, CFlag = 1 im Schritt S38 falsch, und die Verarbeitung geht zur Routine zum langsamen Erniedrigen der Anweisungssteuerspannung im Schritt S39 weiter.
So wird die Zentriersteuerung auf der Seite niedriger Geschwindigkeiten ausgeführt. Bei der Zentriersteuerung kann, da im Torsionsstab 9 aufgrund der Steuerventile 58 und 59 selbst dann ein Rückstellmoment erzeugt wird, wenn die Hände vom Lenkrad 13 weggenommen werden und das Lenkrad 13 in die Neutralposition gelenkt werden kann, die Belastung deutlich verringert werden, wenn das Lenkrad 13 zum Zeitpunkt betätigt wird, zu dem das Fahrzeug stillsteht, und das Lenkrad 13 verbleibt nie im ausgelenkten Zustand.
Bei der Zentriersteuerung kann, da die Rückstellrichtung des Lenkrads 13 aus dem Vorzeichen des Lenkwinkels Θh bestimmt wird, wenn der Absolutwert Θh des Lenkwinkels Θh 120º oder mehr beträgt, die Steuerrichtung selbst dann nicht geändert, wenn die Richtung des Lenkrads 13 in der Nähe der Neutralposition geändert wird, das Lenkrad 13 in Vorwegnahme einer Verwindung der Räder oder dergleichen übermäßig zur Rückstellseite (Punkt P in Fig. 21(a)) eingestellt werden, um das Lenkrad 13 in der Nähe der Neutralposition sicher zurückzustellen.
Ferner können, da die Anweisungssteuerspannung Vol zu Beginn des Rückstellens des Lenkrads 13 allmählich erhöht wird, und da die Anweisungssteuerspannung Vol in zwei Schritten allmählich verringert wird, wenn sich das Lenkrad 13 in der Nähe der Neutralposition befindet, der Beginn des Zurückstellens und das Anhalten des Lenkrads 13 glatter ausgeführt werden, und es kann eine abrupte Bewegung des Lenkrads 13 beim Anhalten verhindert werden.
Als nächstes wird die Lenkgegenkraft-Steuerung (Lenkgegenkraft-Steuerfunktion) auf der Seite hoher Geschwindigkeiten, wenn die Fahrgeschwindigkeit Vel 15 km/h oder mehr beträgt, beschrieben.
Wenn im Schritt S12 in Fig. 8 ermittelt wird, dass VFlag = 1 gilt, d. h., wenn die Fahrgeschwindigkeit Vel 15 km/h oder mehr beträgt, wird die Lenkgegenkraft-Steuerroutine ausgeführt.
Die Lenkgegenkraft-Steuerroutine im Schritt S12 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 20 beschrieben. Bei der Steuerung der Lenkgegenkraft im Schritt S12 wird das Soll-Lenkdrehmoment tq aus der Fahrgeschwindigkeit Vel und dem Lenkwinkel Θh bestimmt, und der Ausgangswert der Anweisungssteuerspannung Vol und die Steuerrichtung werden entsprechend der Differenz zwischen dem Soll-Lenkdrehmoment tq und dem Ist-Lenkdrehmoment tq2 bestimmt.
Wie es in Fig. 20 dargestellt ist, werden die aktuelle Fahrgeschwindigkeit Vel und ein Solldrehmoment tq, wie für den Lenkwinkel Θh geeignet, berechnet. D. h., dass ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Lenkwinkel-Drehmomentkoeffi zient KTV entsprechend der aktuellen Fahrgeschwindigkeit Vel aus der in Fig. 23 dargestellten Vel-KTV-Kennlinie ausgelesen wird, und der von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Lenkwinkel-Drehmoment KTV wird mit dem Lenkwinkel 6 h multipliziert, um das Solldrehmoment tq zu bestimmen. In einem Schritt S13-2 wird das Lenkdrehmoment tq2 vom Solldrehmoment tq subtrahiert, um eine Drehmomentdifferenz dtq2 zu bestimmen.
Nun wird ein anderes Beispiel zum Bestimmen des Solldrehmoments tq beschrieben. Bei diesem Beispiel wird das Solldrehmoment tq0 durch Mitkopplung der Lenkwinkelgeschwindigkeit wie gemäß der folgenden Gleichung bestimmt, um eine Phasenvoreilungssteuerung zu erzielen, bei der die Lenkwinkelphase der Lenkradkraft voreilt. In diesem Fall ist die Richtung bei stärkerer Lenkradkraft positiv und die Phasenvoreilungsseite ist negativ.
tq2 = Ygg·KTV - (dΘh/dt)!&Khv, wobei Ygg durch die folgende Gleichung bestimmt ist:
Ygg = Θh/kk8, wobei kk8 der Lenkwinkel bei einer Querbeschleunigung IG ist, die aus dem in Fig. 31 dargestellten Kurvenbild bestimmt wird. kk8 ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
Lenkwinkel = {g(1+kv²)L/v²} · ρ · 57,3,
wobei g die Gravitationsbeschleunigung ist, k ein Stabilitätsfaktor ist, v die Fahrgeschwindigkeit ist, L der Radstand ist und ρ das Lenkgetriebeverhältnis ist.
Khv ist ein Phasenvoreilungskoeffizient, der aus dem in Figur dargestellten Kurvenbild bestimmt wird.
Daher wird kk8 aus Fig. 31 gelesen und durch den Lenkwinkel Θh dividiert, um Ygg zu erhalten, und der von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Lenkwinkel-Drehmomentkoeffizient KTV wird entsprechend der Ist-Fahrgeschwindigkeit Vel aus dem in Fig. 23 dargestellten Vel-KTV-Kurvenbild ausgelesen, diese beiden Werte werden multipliziert, und das Produkt wird von der Lenkwinkelgeschwindigkeit (Θh') subtrahiert, die mit dem aus dem Kurvenbild von Fig. 23 definierten Phasenvoreilungskoeffizient Khv multipliziert ist, um das Solldrehmoment tq0 zu bestimmen.
Danach wird das Lenkdrehmoment tq2 in einem Schritt S13-2 vom Solldrehmoment tq0 subtrahiert, um die Drehmomentdifferenz dtq2 zu bestimmen.
Nun wird das beschrieben, was durch Einstellen des Solldrehmoments tq0 als Phasenvoreilungssteuerung ausgeführt wird. Der Einfachheit halber wird ein Modell nur mit der Lenkradkraft und dem Lenkwinkel erörtert.
Genauer gesagt, ist, wenn festgelegt wird, dass der Fahrer das Fahrzeug während der Fahrt durch eine Lenkradkraft lenkt, die Reaktion des Fahrzeugs auf die Lenkradkraft so ausgedrückt, wie es in Fig. 29 dargestellt ist.
In Fig. 29 ist G(S) die Fahrzeug-Übergangscharakteristik, H&sub1; ist eine Lenkradkraft, Θh ist ein Lenkwinkel, dΦ/dt ist eine Gierrate des Fahrzeugs und K ist ein Umwandlungskoeffizient.
Hierbei ist die Ausübung eines Mitkopplungsvorgangs auf die Lenkradkraft durch die Lenkwinkelgeschwindigkeit dergestalt, wie es in Fig. 30 wiedergegeben ist, wobei Kv ein Rückkopplungskoeffizient ist.
Die Übergangsfunktion des Lenkwinkels Θh abhängig von der Lenkradkraft Ht, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 30 angegeben, ist wie folgt bestimmt:
G(S) = Θh/Ht,
mit
Θh = K·(Ht + KvS·Θh),
Θh = KHt + KKvS·Θh,
(1 - KKvS)Θh = KHt,
Θh/Ht = K/(1 - KKvS).
Daher gilt
G(S) = Θh/Ht = K/(1 - KKvS).
Hierbei wird, wenn S = iω gesetzt wird, die Gleichung wie folgt entwickelt, wobei S der Laplaceoperator ist:
G(S) = K/(1 - iωKKv)
= K/(1 - iωKKv) · {(1 + iωKKv)/(1 + iωKKv)}
= (K + iωK²Kv)/(1 + i²K²Kv²)
= K/(1 + ω²K²Kv²) + iωK²Kv/(1 + i²K²Kv²).
Eine Phase tanΦ ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
tanΦ = ωK²Kv/K = ωKKv.
So wird, durch Ausführen eines Mitkopplungsvorgangs betreffend die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit, die Phase tanΦ, ein positiver Wert, was zu einer Voreilung des Lenkwinkels relativ zur Lenkradkraft und seinerseits zu einer Phasenvoreilung der Gierrate des Fahrzeugs führt.
Die Ergebnisse einer tatsächlichen Phasenvoreilungssteuerung sind in Fig. 33 und Fig. 44 dargestellt. Fig. 33 zeigt die Phase der Gierrate gegenüber der Lenkradkraft, und Fig. 34 zeigt die Lenkwinkelphase gegenüber der Lenkradkraft.
Wie es in Fig. 33 und Fig. 34 dargestellt ist, in der die durchgezogene Linie den Fall repräsentiert, dass die Phasenvoreilungssteuerung ausgeführt wird, während die gestrichelte Linie den Fall repräsentiert, dass keine Phasenvoreilungssteuerung ausgeführt wird, ist es erkennbar, dass dann, wenn die Phasenvoreilungssteuerung ausgeführt wird, die Phase um ungefähr 20% im Vergleich zum Fall voreilt, in dem die Phasenvoreilungssteuerung in einem niederfrequenten Bereich (0,5 Hz oder weniger) nicht ausgeführt wird. In einem hochfrequenten Bereich (2,0 Hz oder mehr) eilt die Phase sogar noch mehr vor.
Die auf der Abszisse in Fig. 33 und Fig. 34 dargestellte Frequenz entspricht der Lenkfrequenz des Lenkrads. Z. B. entspricht 1 Hz dem Lenken und Zurückstellen des Lenkrads innerhalb einer Sekunde. Da jedoch das tatsächliche Lenken niederfrequente Komponenten bis hochfrequente Komponenten umfasst, wird die Frequenz durch Fouriertransformation bestimmt. Hauptkomponenten bei einem allgemeinen Lenkvorgang betragen ungefähr 0,1 bis 0,2 Hz.
So wird bei einer Phasenvoreilungssteuerung, da die Phase der Fahrzeugreaktion relativ zum Eingangswert am Lenkrad voreilt, eine Steuerung erzielt, bei der die Reaktionszeit ab dem Lenken des Lenkrads bis zur Reaktion des Fahrzeugs auf nahezu null verringert ist, um dadurch ein Lenkgefühl nach Wunsch für das Fahrzeug zu erhalten, d. h. ein gleichmäßigeres und natürlicheres Lenkgefühl. Ferner muss der Fahrer das Lenkrad nicht zusätzlich betätigen, und er kann das Fahrzeug wirkungsvoller mit verringerter Lenkradkraft len ken.
In einem Schritt S13-3 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Drehmomentdifferenz dtq2 kleiner als der Einstellwert. -dtq beim Lenken nach rechts ist oder nicht, und wenn sie nicht kleiner als der Einstellwert -dtq ist, wird das Lenkrichtungsflag in einem Schritt S13-4 auf Tflag = 1 gesetzt, um Lenksteuerung nach rechts einzustellen, und die Verarbeitung geht zu einem Schritt S13-5 weiter. Wenn im Schritt S13-3 ermittelt wird, dass die Drehmomentdifferenz dtq2 kleiner als der Einstellwert -dtq ist, erfolgt in einem Schritt S13-6 eine Ermittlung dahingehend, ob die Drehmomentdifferenz dtq2 nicht größer als der Einstellwert -dt2 für die Seite des Lenkens nach links ist. Wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 nicht größer als der Einstellwert dtq ist, wird das Lenkrichtungsflag in einem Schritt S13-7 auf TFlag = 0 gesetzt, um die Lenksteuerung nach links einzustellen, und die Verarbeitung geht zum Schritt S13-5 weiter. Wenn die Drehmomentdifferenz dtq2 den eingestellten Wert überschreitet, geht die Verarbeitung unverändert zum Schritt S13-5 weiter.
Hierbei besteht der Grund dafür, dass der Einstellwert auf ±dtq eingestellt wird, darin, dass etwas Toleranz im Einstellwert zulässig ist, um Änderungen der Lenkrichtung selbst dann zu verhindern, wenn das Drehmoment zeitweilig aufgrund einer externen Störung oder dergleichen variiert.
Nachdem die Lenkrichtung ermittelt wurde, wird im Schritt S13-5 die Anweisungssteuerspannung voll berechnet. D. h., dass der Absolutwert dtq2 der Drehmomentdifferenz dtq2 vom Einstellwert dtq subtrahiert wird und das Ergebnis mit einem Koeffizient KoV multipliziert wird, um die Anweisungssteuerspannung voll zu erhalten.
In einem Schritt S13-8 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob die Anweisungssteuerspannung voll negativ ist oder nicht. Wenn sie negativ ist, wird sie in einem Schritt S13-9 auf gesetzt und die Verarbeitung geht zu einem Schritt S13-10 weiter. Wenn sie positiv ist, wird eine Totzonenspannung von 2,5 V für das Steuerventil zur Anweisungssteuerspannung Vol addiert, um eine neue Anweisungssteuerspannung Vol zu erhalten, und die Verarbeitung geht zum Schritt S13-10 weiter.
Im Schritt S13-10 erfolgt eine Ermittlung dahingehend, ob das Lenkrichtungsflag auf TFlag = 1 steht oder nicht, und wenn das Lenkrichtungsflag auf TFlag = 1 steht, wird die Anweisungssteuerspannung Vol in einem Schritt S13-12 an das erste Steuerventil 58 ausgegeben, während 0 V an das zweite Steuerventil 59 ausgegeben wird. Wenn für das Lenkrichtungsflag TFlag = 0 gilt, wird in einem Schritt S13-13 0 V an das erste Steuerventil 58 ausgegeben, und an das zweite Steuerventil 59 wird die Anweisungssteuerspannung Vol ausgegeben.
So werden bei der Lenkgegenkraft-Steuerung auf der Seite hoher Geschwindigkeiten die Steuerrichtung und die Anweisungssteuerspannung Vol aus der Drehmomentdifferenz zwischen dem Solldrehmoment tq und dem Lenkdrehmoment tq2 bestimmt. Die Unterstützungssteuerung wird dann eingestellt, wenn das Lenkdrehmoment tq2 größer ist (insbesondere zu Beginn des Lenkvorgangs), und die Gegenkraftsteuerung wird eingestellt, wenn das Lenkdrehmoment tq2 kleiner ist, um dadurch eine lineare Lenkkraft zu erzielen.
Die Lenkgegenkraft-Steuerfunktion bei der Erfindung ist mit einer Maßnahme zum Berechnen des Soll-Lenkdrehmoments (Soll- drehmoment tq) für das Lenkrad und zum Bestimmen der Stärke und der Richtung der Unterstützungskraft abhängig von der Drehmomentdifferenz dtq2 zwischen dem berechneten Soll-Lenkdrehmoment und einem Ist-Lenkdrehmoment tq2 in solcher Wei se, dass das Lenkdrehmoment tq2 dem Soll-Lenkdrehmoment entspricht, versehen.
Bei der oben beschriebenen Lenkkraft-Steuerung und der Zentriersteuerung auf der Seite niedriger Geschwindigkeiten sowie der Lenkgegenkraft-Steuerung auf der Seite hoher Geschwindigkeiten wird eine Lenkradbetätigung unter kleiner Belastung unter allen Lenkbedingungen erzielt, wie beim Lenken im Stillstand des Fahrzeugs, beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit, beim Fahren unter sportlichen Bedingungen und dergleichen.
Die Hydraulikdruck-Erzeugungscharakteristik des Drehventils 16, wie bei der obigen Steuerung erzielt, schafft, wie dies im Diagramm von Fig. 25 dargestellt ist, breite Hydraulikdruckbereiche, und zwar auf Grundlage des Falls ohne Steuerung der Plunger 44a und 44b, kombiniert mit dem Hydraulikdruckbereich der gleichphasigen Steuerung durch den Plunger 44a sowie dem Hydraulikdruckbereich der gegenphasigen Steuerung durch den Plunger 44b, wie zur Ober- und Untergrenze addiert.
Beim Lenken im Stillstand des Fahrzeugs besteht z. B. die Tendenz, dass dies bei bekannten Servolenkungsvorrichtungen zu Beginn schwer geht, wie in Fig. 26(a) dargestellt, was über den gesamten Bereich des Lenkwinkels eine ziemlich große Lenkkraft benötigt. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung geht jedoch das Lenken zu Beginn leicht, wie in Fig. 26(b) dargestellt, und die Lenkkraft variiert abhängig vom Lenkwinkel. Ferner weist die bekannte Servolenkungsvorrichtung beim Lenken während Slalomfahrt eine große Hysterese, wie in Fig. 27(a) dargestellt, auf, wobei das Lenkreaktionsgefühl in der Nähe der Neutralposition verloren ist, jedoch werden bei der erfindungsgemäßen Steuerung eine Lenkcharakteristik mit verringerter Hysterese und ein Lenkreaktionsgefühl in der Nähe der Neutralposition erzielt, wie in Fig. 27(b) dargestellt.
Daher kann die Erfindung Umgebungsbedingungen wie Fahrt über lange Strecken mit hoher Geschwindigkeit sowie Betätigung durch ältere Fahrer meistern, und sie kann die Belastung bei Lenkvorgängen in Fahrzeugen verringern, die mit Zusatzfunktionen versehen sind, wie bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb und bei Fahrzeugen mit Vierradlenkung.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Plunger 44a und 44b unter Verwendung der zwei Steuerventile 58 und 59 angetrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern dieselbe Wirkung kann unter Verwendung eines elektromagnetischen Auswählventils 75 mit vier Anschlüssen und drei Stellungen erzielt werden, wie in Fig. 28 dargestellt, um die Plunger 44a und 44b wie beim obigen Ausführungsbeispiel anzutreiben.
Ferner sind beim obigen Ausführungsbeispiel die vorstehenden Teile an der Eingangswelle vorhanden während die Plunger an der Ausgangswelle vorhanden sind. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern die Plunger können an der Eingangswelle vorhanden sein, während die vorstehenden Teile an der Ausgangswelle vorhanden sind, um im Torsionsstab ein Torsionsmoment zu erzeugen.
Bei der erfindungsgemäßen Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug kann der variable Lenkkraftbereich beträchtlich erweitert werden und die Belastung des Fahrers beim Lenken im Stillstand des Fahrzeugs kann beachtlich verringert werden, um dadurch eine Lenkkraft entsprechend den Betriebsbedingungen wie bei Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, bei Fahrt unter sportlichen Bedingungen und dergleichen zu erzielen. Daher kann die Erfindung alle Lenkbedingungen wie Fahrt über lange Strecken mit hoher Geschwindigkeit, durch ältere Fahrer und dergleichen meistern, und sie kann die Belastung der Lenkradbetätigung bei Fahrzeugen verringern, die mit Zusatzfunktionen versehen sind, wie bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb, Fahrzeugen mit Vierradlenkung und dergleichen.
Insbesondere wird bei Zentrierungssteuerung, wie beim Lenken während eines Stillstands des Fahrzeugs, ein gleichmäßiger Rückstellvorgang des Lenkrads vom Beginn bis zum Ende erzielt, da der Hydraulikdruck des Ventilantriebsmechanismus allmählich zu Beginn der Erzeugung der Unterstützungskraft erhöht wird, während der Hydraulikdruck des Ventilantriebsmechanismus bei Abschluss der Erzeugung der Unterstützungskraft allmählich verringert wird.
Ferner ist der Ventilantriebsmechanismus in der axialen Richtung der Eingangs/Ausgangs-Welle nicht verlängert, da der einem Druck ausgesetzte Teil des Ventilantriebsmechanismus durch die Druckausübungsstücke von beiden Seiten in der Umfangsrichtung der Eingangs/Ausgangs-Welle einem Druck ausgesetzt werden, was eine leichte, kompakte Vorrichtung ermöglicht.
Bei der Zentrierungssteuerung im Bereich niedriger Geschwindigkeiten überschreitet das Lenkdrehmoment, da der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung zum Bestimmen der Ausführung der Zentriersteuerung größer als der Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung zum Bestimmen der Ausführung der Lenkkraftsteuerung eingestellt ist, das Lenkdrehmoment den Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung während der Zentriersteuerung selbst dann nicht, wenn das Lenkdrehmoment zeitweilig aufgrund der Drehkraft des Lenkrads oder dergleichen ansteigt. Daher ist eine stabile Zentriersteuerung ohne Fehlbetätigung möglich.
Ferner wird im Bereich niedriger Geschwindigkeiten die Zentriersteuerung dann ausgeführt, wenn die Lenkkraft des Lenkrads innerhalb des Drehmoment-Schwellenwerts für die Bestimmung der Steuerung zum Bestimmen der Ausführung der Zentrier-Steuerfunktion für eine vorbestimmte Zeitspanne andauert, und es erfolgt selbst dann kein unmittelbarer Wechsel auf die Zentriersteuerung, wenn das Lenkdrehmoment momentan abnimmt. Daher können eine Lenkradbetätigung und eine zentrierende Lenkung mit natürlichem Gefühl erzielt werden.
Da die Ermittlung der Lenkrichtung in der Lenkkraftsteuerung durch den Drehmoment-Schwellenwert für die Bestimmung der Steuerung in der Rückwärtslenkrichtung erfolgt, und da die Ermittlung der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit mit der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit in der Rückwärtslenkrichtung erfolgen, ändert sich die Lenkrichtung selbst dann nicht wiederholt, wenn sich das Lenkdrehmoment und die Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit aufgrund Schwankungen des Lenkdrehmoments und der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit zeitweilig auf positive und negative Werte ändern. Im. Ergebnis ist eine Fehlbetätigung beim Wechseln der Lenkrichtung verhindert und es wird ein schneller Wechsel der Lenkrichtung erzielt.
Bei der Lenkkraftsteuerung steigt die Unterstützungskraft an, wenn die Drehmomentdifferenz zwischen dem Soll-Lenkdrehmoment und dem Ist-Lenkdrehmoment größer als die vorige Drehmomentdifferen ist, und die Unterstützungskraft wird im Verlauf der Zeit verringert, wenn die Drehmomentdifferenz kleiner als die vorige Drehmomentdifferenz ist, um dadurch die Schwankungsfrequenz des Steuerungsausmaßes während der Lenkkraftsteuerung zu verringern. Im Ergebnis können gleichmäßige Bedienungseigenschaften für das Lenkrad erzielt werden.
Bei der Zentriersteuerung wird die Rückstellrichtung des Lenkrads aus dem Lenkwinkel gemäß einem vorbestimmten Winkel oder mehr ermittelt, wobei das Lenkrad in der vorbestimmten Richtung zurückgestellt wird, bis ein Umkehreinstellwinkel erzielt ist, um dadurch das Lenkrad in Vorwegnahme einer Verwindung der Räder oder dergleichen übermäßig zur umgekehrten Seite zurückzustellen. Im Ergebnis kann das Lenkrad in freiem Zustand sicher in die Neutralposition zurückgestellt werden, um dadurch die Genauigkeit beim Zurückstellen des Lenkrads bei Abschluss der Steuerung zu verbessern.
Bei der Lenkgegenkraft-Steuerung werden die Stärke und die Richtung der Unterstützungskraft entsprechend der Drehmomentdifferenz zwischen dem berechneten Lenkdrehmoment und dem Ist-Lenkdrehmoment so berechnet, dass das Lenkdrehmoment dem Soll-Lenkdrehmoment entspricht, um dadurch eine lineare Lenkgegenkraft zu erzielen und das Lenkgefühl merklich zu verbessern.
Ferner kann der Fahrer, da bei der Phasenvoreilungssteuerung die Verzögerung der Fahrzeugreaktion auf nahezu null verringert ist, das Fahrzeug nach Wunsch mit gleichmäßigem und natürlichem Lenkgefühl und ohne zusätzliche Lenkradbetätigung lenken.

Claims

1. Servolenkungsvorrichtung für Fahrzeuge mit

einem Lenkmechanismus (1), der eine Ausgangswelle (5a), die mit gelenkten Rädern (8) verbunden und an einem Ende einer Torsionsfeder (9) befestigt ist, und eine Eingangswelle (11), die mit einem Lenkrad (13) verbunden und an dem anderen Ende der Torsionsfeder (9) befestigt ist, aufweist,

einem Servozylinder (7) zum Antreiben der gelenkten Räder (8), der zwei Kammern (25a, 25b) aufweist,

einer Ventileinrichtung (16), die zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen (11, 5a) angeordnet ist, um eine der Kammern (25a, 25b) während der Bedienung des Lenkrades (13) mit Fluid zu versorgen,

einem Betätigungsmechanismus (15), der einem Druck ausgesetzte Einrichtung (42), die auf der Eingangs- oder Ausgangswelle (11, 5a) angeordnet ist, und eine Druck gebende Einrichtung (44a, 44b), die auf der anderen Welle (11, 5a) zum Drücken der Druck ausgesetzten Einrichtung (42) in entgegengesetzte Richtungen angeordnet ist, aufweist, und

einer Steuereinrichtung (70) zum Steuern des Betätigungsmechanismus (15) entsprechend Signale von Antriebsbedingungen, die von einer Aufnahmeeinrichtung von Fahrzeugantriebsbedingungen (71-73) erzeugt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinrichtung (70) eine Hilfskraft und eine relative Drehrichtung auf der Grundlage der Signale von Antriebsbedingungen bestimmt und den Betätigungsmechanismus (15) steuert, um eine Drehung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle (11, 5a) entsprechend der Hilfskraft und der relativen Drehrichtung zu bewirken, wodurch die Torsion in der Torsionsfeder (9), die von dem Lenkrad (13) erzeugt wird, geändert wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (70) eine Zentrier-Steuerfunktion zum Bestimmen der Hilfskraft und der relativen Drehrichtung, um das Lenkrad (13) in eine neutrale Position zu lenken,

eine Lenkkraft-Steuerfunktion zum Bestimmen der Hilfskraft in dieselbe Richtung wie die Lenkrichtung des Lenkrades, um den Lenkradeffekt zu unterstützen, und

eine Lenk-Gegenkraft-Steuerfunktion zum Bestimmen der Hilfskraft in eine der Lenkrichtung des Lenkrades gegengesetzte Richtung, um den Lenkradeffekt zu vermindern, aufweist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Betätigungsmechanismus (15) weiter ein elektromagnetisches Ventil (58, 59) zum Steuern der Druck ausgesetzten Einrichtung (44a, 44b) aufweist und wobei die Zentrier-Steuerfunktion der Steuereinrichtung (70) mit Mitteln zum graduellen Anheben der Befehlssteuerspannung, um das elektromagnetische Ventil zu Beginn der Hilfsdrehungerzeugung anzuregen, und zum graduellen Herabsetzen der Befehlssteuerspannung nach Abschluß der Hilfsdrehung versehen ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (70) ein Lenkdrehmoment des Lenkrades (13) mit einem steuerungsbestimmten Drehmomentschwellenwert zum Bestimmen der Ausführung der Zentrier-Steuerfunktion und der Lenkdrehmoment-Steuerfunktion in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich vergleicht, wobei der steuerbestimmte Drehmomentschwellenwert zum Bestimmen der Ausführung der Zentriersteuerfunktion auf einen größeren Wert als ein steuerbestimmter Drehmomentschwellenwert zum Bestimmen der Ausführung der Lenkkraft-Steuerfunktion festgelegt ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (70) so festgelegt ist, daß die Zentrier- Steuerfunktion in dem Niedriggeschwindigkeitsbereich ausgeführt wird, wenn das Lenkdrehmoment des Lenkrades (13) über eine vorbestimmte Zeitspanne auf einen Wert innerhalb des steuerungsbestimmten Drehmomentschwellenwertes zum Ausführen der Zentrier-Steuerfunktion liegt.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Lenkkraft-Steuerfunktion der Steuereinrichtung (70) mit Mitteln zum Bestimmen des Lenkdrehmoments aus dem steuerbestimmten Drehmomentschwellenwert in die Gegensteuerrichtung und zum Bestimmen der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit aus der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit in die Gegenrichtung beim Bestimmen der Lenkrichtung versehen ist.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Lenkkraft-Steuerfunktion der Steuereinrichtung (70) mit Mitteln zum Anheben der Hilfskraft, wenn die Drehmomentdifferenz zwischen einem vorbestimmten Ziel-Lenkdrehmoment und dem augenblicklichen Lenkdrehmoment größer ist als eine vorher berechnete Drehmomentdifferenz, und zum Absenken der Hilfskraft im Zeitverlauf, wenn die Drehmomentdifferenz kleiner ist als die vorbestimmte Drehmomentdifferenz, versehen ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Zentrier-Steuerfunktion der. Steuereinrichtung (70) mit Mitteln zum Bestimmen einer Rückkehrrichtung des Lenkrades bei einem Lenkradwinkel, der bei oder über einem vorbestimmten Wert liegt, versehen ist.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Lenk-Gegenkraft-Steuerfunktion der Steuereinrichtung (70) mit Mitteln zum Berechnen des Ziel-Lenkdrehmoments des Lenkrades (13) gemäß einer Fahrbedingung des Fahrzeuges und zum Berechnen der Größe und Richtung der Hilfskraft gemäß der Drehmomentdifferenz zwischen einem berechneten Ziel-Lenkdrehmoment und dem augenblicklichen Lenkdrehmoment versehen ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Lenk Gegenkraft Steuerfunktion der Steuereinrichtung (70) mit Mitteln zum Herstellen einer Phasenvorschubsteuerung zum Voranstellen der Phase des Lenkradwinkel relativ zur Lenkradkraft durch Festlegen eines Ziel-Drehmoments, das zur Lenkradmanipulation erforderlich ist, durch positive Rückkopplung der Lenkrad-Winkelgeschwindigkeit versehen ist.