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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein automatisches Lenksystem für
ein Fahrzeug zum automatischen Parken des Fahrzeugs ohne Rückgriff
auf das Lenken durch einen Fahrer.
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Beschreibung
vom Stand der Technik
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Automatische Lenksysteme für Fahrzeuge sind
bereits aus den japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschriften
Nr. 3-74256 und 4-55168 bekannt. Diese automatischen Lenksysteme
für Fahrzeuge
nutzen eine Aktuator für
ein herkömmlich
an sich bekanntes elektrisches Servolenksystem und sind so ausgestattet,
dass das Rückwärtsparken
oder Längsparken
automatisch durchgeführt
wird, indem der Aktuator auf der Basis einer zuvor gespeicherten
Beziehung (einer Standardortskurve) zwischen der Fahrwegstrecke
des Fahrzeugs und dem Lenkwinkel gesteuert wird.
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In dem obigen herkömmlichen
System ist es erforderlich, das Rad schneller zu lenken, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
höher wird.
Wenn jedoch das Gewicht einer Last des Fahrzeugs groß ist oder wenn
der Straßenoberflächen-Reibkoeffizient
hoch ist, ist eine höhere
Kraft zum Lenken erforderlich. Aus diesem Grund kann, wenn die Leistung
des Aktuators niedrig ist, das Fahrzeug nicht mit guter Genauigkeit auf
der Standardortskurve bewegt werden, und im Ergebnis kann in einigen
Fällen
das Fahrzeug die Zielposition nicht korrekt erreichen.
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Die GB-A-2 304 934 offenbart ein
automatisches Lenksystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, das
zum Parallelparken oder Rückwärtseinparken
des Fahrzeugs verwendbar ist. Daher wird ein Versatz zwischen Standardlenkpositionsdaten
und einer erfassten Lenkposition zur Regelung der elektrischen Servolenkvorrichtung
verwendet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist im
Hinblick auf die obigen Umstände
durchgeführt
worden, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Abweichung zwischen
der Istortskurve und der Standardortskurve des Fahrzeugs zu korrigieren,
um das Fahrzeug korrekt zur Zielposition zu führen.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe wird
ein automatisches Lenksystem für
ein Fahrzeug gemäß Anspruch
1 angegeben.
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Das System umfasst ein Standardortskurvensetzmittel
zum Speichern oder Berechnen einer Standardortskurve eines Fahrzeugs
zu einer Zielposition, einen Aktuator, der zum Lenken eines lenkbaren
Rads ausgelegt ist, sowie ein mit dem Aktuator gekoppeltes Aktuator-Antriebssteuermittel
zum Antrieb des Aktuators derart, dass das Fahrzeug entlang der
Standardortskurve geführt
wird. Das automatische Lenksystem enthält ferner ein Istortskurvenerfassungsmittel
zum Erfassen einer Istortskurve des Fahrzeugs, ein Abweichungsberechnungsmittel zum
Berechnen einer Abweichung zwischen der Istortskurve und der Standardortskurve
sowie ein Korrekturmittel zum Korrigieren der Ausgabe von dem Standardortskurvensetzmittel,
wodurch die Abweichung im Verlaufe der Bewegung des Fahrzeugs zu
der Zielposition hin verringert wird. Die Ausgabe wird nur korrigiert,
wenn die Abweichung einen vorbestimmten, von null unterschiedlichen
Wert überschreitet.
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Wenn mit der obigen Anordnung eine
Abweichung zwischen der Istorts kurve und der Standardortskurve des
Fahrzeugs erzeugt wird, wird die Abweichung im Verlauf der Bewegung
des Fahrzeugs zu der Zielposition verringert, und daher kann das Fahrzeug
korrekt zu der Zielposition hingeführt werden.
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Die Standardortskurve umfasst eine
erste Standardortskurve von einer Startposition zu einer Umkehrposition
sowie eine zweite Standardortskurve von der Umkehrposition zu einer
Zielposition. Nachdem die Abweichung, die während der Bewegung des Fahrzeugs
durch die erste Ortskurve erzeugt ist, korrigiert worden ist, wird
die Bewegung des Fahrzeugs durch die Standardortskurve von der Umkehrposition
gestartet.
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Auch wenn mit der obigen Anordnung
eine Abweichung zwischen der Istortskurve und der Standardortskurve
des Fahrzeugs erzeugt wird, wird die Abweichung an der Umkehrposition
am Ende der ersten Standardortskurve korrigiert. Daher lässt sich verhindern,
dass die Abweichung in die Fahrzeuglenksteuerung auf der Basis der
zweiten Standardortskurve eingebracht wird.
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Das Istortskurvenerfassungsmittel
erfasst die Istortskurve auf der Basis der Fahrwegstrecke des Fahrzeugs
und dem Winkel der lenkbaren Räder. Mit
der obigen Anordnung kann die Istortskurve des Fahrzeugs akkurat
erfasst werden, indem nur eine einfache Berechnung durchgeführt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Darstellung der Gesamtanordnung eines Fahrzeugs, das mit einer
Lenksteuereinheit gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
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2A und
2B sind Darstellungen zur Erläuterung
des Betriebs in einem Rückwärts/Linksparkmodus.
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3A und 3B sind Darstellungen zur
Erläuterung
der Abweichung einer Standardortskurve und einer Istortskurve.
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4A und 4B sind Darstellungen, die ein
Beispiel der Ortskurvenkorrekturtechnik zeigen.
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5A und 5B sind Darstellungen, die ein
anderes Beispiel einer Ortskurvenkorrekturtechnik zeigen.
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DETAILBESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Wie in 1 gezeigt,
enthält
ein Fahrzeug V ein Paar von Vorderrädern Wf, Wf und ein Paar von Hinterrädern Wr,
Wr. Ein Lenkrad 1 und die Vorderräder Wf, Wf, die die gelenkten
Räder sind,
sind miteinander verbunden durch eine Lenkwelle 2, die
sich gemeinsam mit dem Lenkrad 1 dreht, ein Ritzel 3,
das am Unterende der Lenkwelle 2 vorgesehen ist, eine Zahnstange 4,
die mit dem Ritzel 3 kämmt,
linke und rechte Spurstangen 5, die an entgegengesetzten
Enden der Zahnstange 4 vorgesehen sind, und linke und rechte
Achsschenkel 6, die mit den Spurstangen 5 verbunden
sind. Ein Lenkaktuator 7, der einen Elektromotor aufweist,
ist mit der Lenkwelle 2 durch einen Schneckengetriebemechanismus 8 verbunden,
um die Betätigung
des Lenkrads 1 durch den Fahrer zu unterstützen oder
um zum Einparken des Fahrzeugs einen automatischen Lenkvorgang durchzuführen, was
nachfolgend beschrieben wird.
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Eine Lenksteuereinheit 21 umfasst
ein Steuergerät 22 und
ein Speichermittel 23. In das Steuergerät 22 eingegeben werden
Signale von einem Lenkwinkelerfassungsmittel S1 zum
Erfassen eines Lenkwinkels θ der
Vorderräder
Wf, Wf auf der Basis des Drehwinkels des Lenkrads 1, ein
Lenkdrehmomenterfassungsmittel S2 zum Erfassen
eines Lenkdrehmoments des Lenkrads 1, Vorderraddrehwinkelerfassungsmittel
S3, S3 zum Erfassen
von Drehwinkeln der linken und rechten Vorderräder Wf, Wf, ein Bremsbetätigungsbetragerfassungsmittel
S4 zum Erfassen des Betätigungsbetrags eines Bremspedals 9 als
Bremseingabemittel, ein Schaltbereicherfassungsmittel S5 zum
Erfassen des von einem Wählhebel 10 gewählten Schaltbereichs
(eines "D"-Bereichs, eines "R"-Bereichs, eines "N"-Bereichs,
eines "P"-Bereichs oder dergleichen),
sowie acht Objekterfassungsmittel S6, die
an einem Vorderabschnitt, einem Mittelabschnitt und einem Hinterabschnitt
des Fahrzeugs V angebracht sind. Das Objekterfassungsmittel S6 kann irgendeine bekannte Bauart von Erfassungsmitteln
sein, wie etwa Sonar, Radar, Televisionskamera oder dergleichen.
Linien, die die acht Objekterfassungsmittel S6 und
das Steuergerät 22 verbinden,
sind aus den Zeichnungen weggelassen, zu dem Zweck, die Komplikation
der Zeichnungen zu verhindern. Das Speichermittel 23 hat
die Funktion als Standardortskurvensetzmittel.
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Ferner sind ein Moduswählschalter
S7 und ein Parkautomatikstartschalter S8, die vom Fahrer zu bedienen sind, mit dem
Steuergerät 22 verbunden. Der
Moduswählschalter
S7 wird betätigt, um einen der vier Parkmodi
auszuwählen:
Rückwärts/Rechtsparkmodus,
Rückwärts/Linksparkmodus,
Längs/
Rechtsparkmodus und Längs/Linksparkmodus.
Der Parkautomatikstartschalter S8 wird betätigt, um
die Parkautomatik in einem von dem Moduswählschalter S, gewählten Modus
zu starten.
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Daten für eine Standardortskurve für die vier Parkmodi,
d. h. Beziehungen von Standardlenkwinkeln θref zu Fahrwegstrecken X des
Fahrzeugs V sind zuvor als Tabelle in dem Speichermittel 23 gespeichert.
Die Fahrwegstrecke X des Fahrzeugs V wird berechnet, indem die bekannte
Umfangslänge des
Vorderrads Wf mit dem Drehwinkel des Vorderrads Wf, der von dem
Vor derraddrehwinkelerfassungsmittel S3 erfasst
ist, multipliziert wird. Ein Hochauswahlwert oder ein Niedrigauswahlwert,
die von dem Paar linker und rechter Vorderraddrehwinkelerfassungsmittel
S3, S3 ausgegeben
werden, sowie ein Mittelwert des Hochauswahlwerts und des Niedrigauswahlwerts
werden für
die Berechnung der Fahrwegstrecke X benutzt.
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Das Steuergerät 22 enthält ein Istortskurvenerfassungsmittel 22a,
ein Abweichungsberechnungsmittel 22b, ein Korrekturmittel 22c und
ein Aktuatorantriebssteuermittel 22d und steuert/regelt
den Betrieb des Lenkaktuators 7 und den Betrieb einer Betriebszustandsanzeigevorrichtung 11,
die einen Flüssigkristallmonitor,
einen Lautsprecher, eine Lampe, ein Geläut, einen Summer oder dergleichen
enthält, auf
der Basis der Signale von den Erfassungsmittel S1 bis
S6 und der Schalter S7 und
S8 und der Daten für die in dem Speichermittel 23 gespeicherten
Parkmodi.
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Das Istortskurvenerfassungsmittel 22a erfasst
eine Istortskurve des Fahrzeugs V auf der Basis eines Lenkwinkels θ, der von
dem Lenkwinkelerfassungsmittel S, erfasst ist, und einer Fahrwegstrecke X
des Fahrzeugs V, die auf der Basis der Ausgaben von den Vorderraddrehwinkelerfassungsmitteln
S3 berechnet ist. Das Abweichungsberechnungsmittel 22b berechnet
die Abweichung zwischen der Istortskurve und der Standardortskurve,
die in dem Speichermittel 23 gespeichert ist, durch Vergleich
der beiden Ortskurven. Das Korrekturmittel 22c korrigiert die
Abweichung zur Steuerung des Antriebs des Lenkaktuators 7 durch
das Aktuatorantriebssteuermittel 22d, um das Fahrzeug V
korrekt zu einer Zielposition hinzuführen.
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Nachfolgend wird der Betrieb der
Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit der oben beschriebenen Anordnung
beschrieben.
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Wenn das Fahrzeug in einem Normalzustand
ist, in dem die Parkautomatik nicht ausgeführt wird (wenn der Parkautomatikstartschalter
S8 nicht in einem EIN-Zustand ist), funktioniert
die Lenksteuereinheit 21 als normale Servolenksteuereinheit.
Insbesondere wenn das Lenkrad 1 vom Fahrer betätigt wird,
um das Fahrzeug V zu wenden, erfasst das Lenkdrehmomenterfassungsmittel
S2 ein in das Lenkrad 1 eingegebenes
Lenkdrehmoment, und das Aktuatorantriebssteuermittel 22b steuert
den Antrieb des Lenkaktuators 7 auf der Basis des Lenkdrehmoments.
Im Ergebnis werden die linken und rechten Vorderräder Wf,
Wf durch die Antriebskraft von dem Lenkaktuator 7 gelenkt,
wodurch die vom Fahrer aufgebrachte Lenkbetätigung unterstützt wird.
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Die Inhalte der automatischen Parksteuerung
werden als Beispiel anhand des Rückwärts/Linksparkmodus
beschrieben (dem Modus, in dem das Parken durchgeführt wird,
während
das Fahrzeug rückwärts zu einer
Parkposition bewegt wird, die an der linken Seite des Fahrzeugs
V liegt).
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Zuerst wird, wie in 2A gezeigt, das Fahrzeug V in die Nähe einer
Garage bewegt, wo das Fahrzeug V einzuparken ist, wobei die linke
Seite der Fahrzeugkarosserie so nah wie möglich an der Eingangslinie
der Garage angeordnet wird. Das Fahrzeug V wird an einer Position
(Startposition (1)) gestoppt, an der ein vorbestimmter Referenzpunkt
(z. B. der linke Seitenspiegel) mit der Mittellinie der Garage übereinstimmt.
Wenn der Moduswählschalter
S, betätigt
wird, um den Rückwärts/Linksparkmodus
zu wählen
und der Parkautomatikstartschalter S8 eingeschaltet
wird. wird die automatische Parksteuerung gestartet. Während die
automatische Parksteuerung durchgeführt wird, werden die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs, die umgebenden Hindernisse, die Parkposition, eine Standardortskurve
des Fahrzeugs von der Startposition zu der Parkposition, die Umkehrposition
zum Umschalten von Vorwärtsbewegung
zur Rückwärtsbewegung
und dergleichen auf der Betriebszustandanzeigevorrichtung 11 angezeigt.
Zusätzlich
werden verschiedene Anweisungen und Warnungen, wie etwa für die Bedienung
des Wählhebels 10 an
der Umkehrposition und dergleichen, von dem Lautsprecher durch eine
Stimme dem Fahrer mitgeteilt.
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Wenn das Bremspedal 9 vom
Fahrer Iosgelassen wird, um die Kriechfahrt des Fahrzeugs V durchzuführen, werden
die Vorderräder
Wf, Wf auf der Basis der Daten für
den mit dem Moduswählschalter
S, gewählten
Rückwärts/Linksparkmodus automatisch
gelenkt, auch wenn das Lenkrad 1 nicht betätigt wird.
Insbesondere werden, während
das Fahrzeug von der Startposition (1) zu der Umkehrposition (2)
vorwärtsbewegt
wird, die Vorderräder
Wf automatisch nach rechts gelenkt. Wenn das Fahrzeug von der Umkehrposition
(2) zu der Zielposition (3) rückwärtsbewegt
wird, werden die Vorderräder Wf,
Wf automatisch nach links gelenkt.
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Wie aus 2B ersichtlich berechnet, während der
automatische Lenkvorgang ausgeführt
wird, das Aktuatorantriebssteuermittel 22d eine Abweichung
E = θref – θ auf der
Basis eines Standardlenkwinkels θref
in den Rückwärts/Linksparkmodus,
der von dem Speichermittel 23 ausgelesen wird, und dem
Lenkwinkel θ,
der von dem Lenkwinkelerfassungsmittel S, eingegeben wird, und steuert/regelt den
Betrieb des Lenkaktuators 7 derart, dass die Abweichung
E gleich 0 ist. Hierbei werden Daten des Standardlenkwinkels θref in Übereinstimmung
mit der Fahrwegstrecke X des Fahrzeugs V gesetzt, und daher wird,
auch wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit während der Kriechfahrt variiert,
das Fahrzeug immer auf der Standardortskurve bewegt.
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Die durchgehenden Linien in 3 bezeichnen einen Standardlenkwinkel θref und
eine Standardortskurve (eine erste Standardortskurve) von der Startposition
(1) zu der Umkehrposition (2), wenn in dem Rückwärts/Linksparkmodus die Parkautomatik ausgeführt wird.
Wenn in diesem Fall der Istlenkwinkel θ so ist, wie in 3A mit der gestrichelten
Linie gezeigt, zum Beispiel aufgrund einer Reaktionsverzögerung von
dem Lenkaktuator 7, wird eine Abweichung zwischen dem Istlenkwinkel θ und dem
Standardlenkwinkel θref
erzeugt, wie mit der durchgehenden Linie gezeigt. Die Istortskurve
des Fahrzeugs V passt daher nicht mit der Standardortskurve zusammen,
wie in 3B gezeigt, und
die Umkehrposition weicht ebenfalls von der ursprünglichen
Position (2) zu einer Position (2)' ab.
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Die Istortskurve des Fahrzeugs V
von der Startposition (1) zu der Umkehrposition (2) wird durch das
Istortskurvenerfassungsmittel 22a erfasst, und die Abweichung
zwischen der Istortskurve und der Standardortskurve wird durch das
Abweichungsberechnungsmittel 22b berechnet. Wenn die berechnete
Abweichung einen vorbestimmten Wert überschreitet, korrigiert das
Korrekturmittel 22c den Standardlenkwinkel θref, um
hierdurch zu ermöglichen, dass
das Fahrzeug V zu der ursprünglichen
Umkehrpositon (2) geführt
wird. Insbesondere wenn aufgrund einer Reaktionsverzögerung des
Lenkaktuators 7 der anfängliche
Istlenkwinkel θ relativ
kleiner ist als der Standardlenkwinkel θref, wird eine Korrektur in
einer Richtung durchgeführt,
um den Maximalwert des Standardlenkwinkels θref zu vergrößern, wie
in 4A mit der gestrichelten
Linie gezeigt. Wenn sich ferner das Fahrzeug in der Nähe der Umkehrposition
(2) befindet, werden die Vorderräder
Wf, Wf ein wenig in der entgegengesetzten Richtung (linken Richtung)
auf der Basis des korrigierten Standardlenkwinkels θref gelenkt,
um hierdurch zu ermöglichen,
dass das Fahrzeug V korrekt zu der Umkehrposition (2) geführt wird,
wie in 4B gezeigt.
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Es wird angenommen, dass dann, wenn
das Fahrzeug V durch die automatische Parksteuerung durch eine erste
Standardortskurve von der Startposition (1) zu der Umkehrposition
(2) bewegt wird, wie in 5A gezeigt,
sich das Fahrzeug V aufgrund einer Gangschaltverzögerung an
der ursprünglichen Umkehrposition
(2) vorbeibewegt und an der Position (2)' stoppt. Wenn die automatische Parksteuerung aus
diesem Zustand heraus auf der Basis einer zuvor gespeicherten zweiten
Hälfte
der Standardortskurve (der zweiten Standardortskurve) fortgesetzt
wird, entsteht das folgende Problem: das Fahrzeug V erreicht eine
Position (3)', die
von einer ursprünglichen
Zielposition (3) abweicht. Daher wird eine Istortskurve von der
Position (3) zur Position (3)' gespeichert, wenn
sich das Fahrzeug V rückwärts bewegt,
wird die gespeicherte Istortskurve rückwärts regene riert, wodurch das
Fahrzeug V zu der ursprünglichen
Umkehrposition (2) zurückgebracht
und dann zu der ursprünglichen
Zielpositon (3) geführt
werden kann, indem die automatische Parksteuerung auf der Basis der
zweiten Standardortskurve fortgesetzt wird, wie in 5B gezeigt.
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Durch Starten der Bewegung des Fahrzeugs V
auf der Basis der zweiten Standardortskurve von der Umkehrposition
(2) nach Korrektur der Positionsabweichung, die während der
Bewegung des Fahrzeugs V durch die erste Standardortskurve erzeugt ist,
kann auf diese Weise verhindert werden, dass eine Positionsabweichung
die Lenksteuerung des Fahrzeugs V auf der Basis der zweiten Standardortskurve
beeinträchtigt,
um hierdurch das Fahrzeug V mit guter Genauigkeit zur Zielposition
(3) hinzuführen.
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Die oben beschriebene automatische
Parksteuerung wird aufgehoben, wenn der Fahrer den Moduswählschalter
S7 ausgeschaltet hat. Zusätzlich wird,
wenn der Fahrer seinen Fuß von
der Bremse 9 löst
oder wenn der Fahrer das Lenkrad 1 betätigt oder wenn irgendeines
der Objekterfassungsmittel S6 ein Hindernis
erfasst, die automatische Parksteuerung aufgehoben und zu der normalen
Servolenksteuerung zurückgebracht.
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Die Standardortskurve des Fahrzeugs
V zu der Zielposition ist in der obigen Ausführung zuvor in dem Speichermittel 23 gespeichert
worden, wobei aber eine Situation um das Fahrzeug V herum durch die
Objekterfassungsmittel S6 und dergleichen
beim Start der automatischen Parksteuerung an der Startposition
erfasst werden kann und eine Ortskurve zu der Zielposition als Standardortskurve
in dem Speichermittel 23 berechnet und gespeichert werden kann.
Die automatische Parksteuerung kann daher auf der Basis dieser Standardortskurve
ausgeführt werden.
Zusätzlich,
nicht beschränkt
auf die Startzeit der automatischen Parksteuerung, kann natürlich auch
eine Standardortskurve von der Umkehrposition zu der Zielposition
an der Umkehrposition auf dem Wege berechnet und gespeichert werden.
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Wie oben diskutiert, wird die Abweichung zwischen
der erfasstsen Istortskurve des Fahrzeugs und der Standardortskurve
berechnet, und wird die Ausgabe von dem Standardortskurvensetzmittel
korrigiert, so dass die Abweichung im Verlauf der Bewegung des Fahrzeugs
zu der Zielposition verringert wird. Daher kann das Fahrzeug mit
guter Genauigkeit zu der Zielposition hingeführt werden.
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Das Istortskurvenerfassungsmittel
erfasst die Istortskurve auf der Basis der Fahrwegstrecke des Fahrzeugs
und des Lenkwinkels des Rads. Daher kann die Istortskurve genau
erfasst werden, indem nur eine einfache Berechnung ausgeführt wird.
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Die Standardortskurve umfasst eine
erste Standardortskurve von einer Startposition zu einer Umkehrposition,
und eine zweite Standardortskurve von der Umkehrposition zu der
Zielposition. Nachdem die Abweichung, die während Bewegung des Fahrzeugs
durch die erste Standardortskurve erzeugt wird, korrigiert ist,
wird die Bewegung des Fahrzeugs durch die zweite Standardortskurve
von der Umkehrposition gestartet. Auch wenn daher eine Abweichung
zwischen der Istortskurve und der Standardortskurve erzeugt wird,
kann das Fahrzeug mit guter Genauigkeit zu der Zielposition geführt werden, um
jeglichen Einfluss auf die Fahrzeuglenksteuerung auf der Basis der
zweiten Standardortskurve zu verhindern, indem die Abweichung an
der Umkehrposition am Ende der ersten Standardortskurve korrigiert wird.
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Obwohl die obige Ausführung im
Detail beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt ist
und zahlreiche konstruktive Modifikationen vorgenommen werden können, ohne
vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in
den Ansprüchen
definiert ist.