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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, die mit einem
Verhaltensstabilisierungssystem in Fahrzeugen verbunden ist, wie
es im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt ist.
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Im
Fall eines schnellen Drehens bzw. Schleuderns oder Abtreibens bzw.
Abdriftens eines Fahrzeugs aufgrund einer zu großen Geschwindigkeit oder eines
schlechten Fahrens, wenn Kurven durchquert werden, wird es unmöglich, das
Fahrzeug gemäß der Absicht
des Fahrers zu lenken.
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Eine
Technologie zum Steuern der Bremskraft und der Antriebskraft des
Fahrzeugs ist entwickelt, um ein instabiles Kraftfahrzeugverhalten,
wie beispielsweise ein Abdriften oder ein Schleudern, zu verhindern,
wie es aus EP-A-0 787 642 bekannt ist.
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Jedoch
wird die Steuerung der Bremskraft und der Antriebskraft zum Stabilisieren
eines Fahrzeugverhaltens ungeachtet des Willens des Fahrers bewirkt;
das Problem dabei besteht darin, dass das Lenkgefühl schlecht
wird, weil das Lenkmoment auf der Basis der Änderung bezüglich der Bremskraft und der
Antriebskraft einem Schwanken unterzogen wird.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die das oben angegebene Problem löst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt,
wie sie im Anspruch 1 aufgezeigt ist.
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Mit
diesem Aufbau kann dann, wenn ein Fahrzeugverhalten durch Steuern
von wenigstens einer der Bremskraft und der Antriebskraft der Räder stabilisiert
wird, ein schlechtes Lenkgefühl
durch Auslöschen
der Änderung
bezüglich
des Lenkmoments aufgrund der Steuerung für die Stabilisierung verhindert
werden. Diese Steuerung für
die Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens kann durch Verwenden
bekannter Mittel bzw. Einrichtungen durchgeführt werden.
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Weiterhin
kann in dem Fall, in welchem wenigstens eine der Bremskraft und
der Antriebskraft gesteuert wird, um das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren,
die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments basierend auf der Änderung bezüglich wenigstens einer der
Bremskraft und der Antriebskraft durch Steuern des Drehmoments ruhig
gelöscht
werden, das zu dem Drehmoment zum Lenken hinzugefügt ist,
das durch den Fahrer ausgeführt
wird.
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Die
Variablen entsprechend der Änderung bezüglich wenigstens
einer der Bremskraft und der Antriebskraft aufgrund der Steuerung
für die
Stabilisierung können
als das Änderungsausmaß ab dem Beginn
der Steuerung für
die Stabilisierung in Bezug auf beispielsweise die Bremskraft jedes
Rads, einer Drehzahl jedes Rads, einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
eines Lenkwinkels, eines Reibkoeffizienten zwischen dem Fahrzeug
und der Straßenoberfläche, einer
Gierrate des Fahrzeugs, und so weiter bestimmt werden. Die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments kann mit einer besseren Genauigkeit ausgelöscht werden,
wenn mehrere Typen von Variablen bestimmt werden.
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Die
Beziehung zwischen den Variablen und der Änderung bezüglich des Lenkmoments wird
so gebildet, dass die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments aus den Variablen bestimmt werden kann, die gemäß dieser
Beziehung bestimmt sind. Die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments kann ausgelöscht werden,
wenn das Stellglied ein Drehmoment mit einer gleichen Größe, aber
einer entgegengesetzten Richtung zu der Änderung bezüglich des Lenkmoments aufgrund
der Steuerung für
die Stabilisierung erzeugt.
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Um
das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, indem verhindert wird, dass
das Fahrzeug übersteuert
wird und ausbricht, wird veranlasst, dass ein Moment, das entgegengesetzt
zu der Lenkrichtung des Fahrzeugs gerichtet ist, auf das Fahrzeug
wirkt, indem beispielsweise die Bremskraft der Außenräder größer als
die Bremskraft der Innenräder
gemacht wird. In diesem Fall wird das Lenkmoment derart geändert, dass
ein Lenken in der Richtung entgegengesetzt zu dem Moment veranlasst
wird, dass auf das Fahrzeug für
die Stabilisierung wirkt. Eine solche Änderung bezüglich des Lenkmoments, das
auf den Fahrer wirkt, kann daher durch Hinzufügen des Lenkhilfsmoments mit
derselben Richtung wie dem Moment mittels des Stellglieds ausgelöscht werden.
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Um
das Fahrzeugverhalten zu stabilisieren, indem verhindert wird, dass
das Fahrzeug untersteuert wird und abdriftet bzw. abtreibt, wird
veranlasst, dass ein Moment mit derselben Richtung wie der Lenkrichtung
des Fahrzeugs auf das Fahrzeug wirkt, indem beispielsweise die Bremskraft
der Innenräder größer als
die Bremskraft der Außenräder gemacht wird.
In diesem Fall wird das Lenkmoment derart geändert, dass ein Lenken in der
Richtung entgegengesetzt zu dem Moment veranlasst wird, das auf
das Fahrzeug zur Stabilisierung wirkt. Eine solche Änderung
bezüglich
des Lenkmoments, das auf den Fahrer wirkt, kann daher durch Hinzufügen des
Lenkhilfsmoments mit derselben Richtung wie das Moment mittels des
Stellglieds ausgelöscht
werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Lenkvorrichtung zur Verfügung, die
das Lenkgefühl
durch Eliminieren von Schwankungen bezüglich eines Lenkmoments aufgrund
der Steuerung zur Stabilisierung verbessert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagramm zum Zeigen des Aufbaus der Lenkvorrichtung in Bezug
auf das Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm zum Zeigen des Fahrens des Fahrzeugs; und
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3 ist
ein Ablaufdiagramm, das die Prozeduren zum Steuern der Lenkvorrichtung
in Bezug auf das Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen erklärt.
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Eine
in 1 gezeigte Servolenkvorrichtung 1 vom
Zahnstangentyp weist eine Eingangswelle 2 auf, die mit
einem Lenkrad H verbunden ist, und eine Ausgangswelle 4,
die mit der Eingangswelle 2 über einen Drehmomentsensor 3 verbunden
ist. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 4 bilden
eine Lenkwelle zum Übertragen
eines Drehmoments zum Lenken, das durch den Fahrer auf Räder ausgeübt wird.
Die Ausgangswelle 4 ist über ein Universalgelenk 5 mit
einem Ritzel bzw. Kleinrad 6 verbunden. Die Räder 8 sind
mit der Zahnstange 7 verbunden, die in Eingriff mit dem
Ritzel 6 steht. Wenn ein Lenkmoment über das Lenkrad H, die Eingangswelle 2, den
Drehmomentsensor 3, die Ausgangswelle 4 und das
Ritzel 6 zu der Zahnstange 7 übertragen wird, wird das Fahrzeug
durch die Bewegung der Zahnstange 7 gelenkt. Ebenso ist
ein Lenkwinkelsensor 9 an der Eingangswelle 2 angebracht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
werden die Vorderräder
gelenkt; alternativ dazu können
die Vorder- und Hinterräder
gelenkt werden.
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Ein
Kegelraddifferential 12 ist um die äußere Peripherie der Ausgangswelle 4 angebracht.
Ein Kegelraddifferential 15, das in Eingriff mit dem Kegelraddifferential 12 steht,
wird durch das Stellglied 13 veranlasst, sich zu drehen.
Das Stellglied 13 erzeugt dadurch ein Drehmoment, das zu
dem Drehmoment hinzuzufügen
ist, das durch den Fahrer ausgeübt wird.
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Ein
Bremssystem ist aufgebaut, um jedes Rad 8 des Fahrzeugs
zu bremsen. Spezifisch wird der Bremsdruck entsprechend der Kraft
eines Fußes auf
das Bremspedal 16 durch einen Hauptzylinder 17 erzeugt.
Dieser Bremsdruck wird durch eine Bremsdruck-Steuereinheit 18 verstärkt und
zu Bremsvorrichtungen 19 für jedes Rad 8 verteilt.
Jede Bremsvorrichtung 19 legt die Bremskraft an das entsprechende
Rad 8 basierend auf dem zu ihr verteilten Bremsdruck an.
Die Bremsdruck-Steuereinheit 18 ist mit einer Bremssystemsteuerung 16 verbunden,
die durch einen Computer gebildet ist. Ein Sensor 9 zum Erfassen
des Lenkwinkels, Sensoren 52 zum Erfassen der Drehzahl
jedes Rads 8, Sensoren 61 zum Erfassen der Bremskraft
für jedes
Rad 8 und ein Sensor 62 zum Erfassen des Reibkoeffizienten
zwischen dem Fahrzeug der Straßenoberfläche sind
mit der Bremssystemsteuerung 60 verbunden. Die Bremssystemsteuerung 60 steuert
die Bremsdruck-Steuereinheit 18, so dass der Bremsdruck
gemäß der Drehzahl
jedes Rads 8, die durch jeden Sensor 52 erfasst wird,
und dem Rückkoppelwert,
der aus der durch jeden Sensor 61 erfassten Bremskraft
bestimmt wird, verstärkt
und verteilt werden kann. Es ist dadurch möglich, die Bremskraft für die Räder auf
der linken Seite des Fahrzeugs getrennt von der Bremskraft für die Räder auf
der rechten Seite des Fahrzeugs zu steuern. Die Bremsdruck-Steuereinheit 18 kann
einen Bremsdruck mit einer in sich enthaltenen Pumpe erzeugen, selbst
wenn das Bremspedal 16 nicht betätigt wird.
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Der
Drehmomentsensor 3 erfasst das von der Eingangswelle 2 zur
Ausgangswelle 4 übertragene
Drehmoment, d.h. erfasst das durch die Lenkwelle übertragene
Lenkmoment. Der Drehmomentsensor 3 ist mit einer Lenksystemsteuerung 50 verbunden,
die durch einen Computer gebildet ist. Das Stellglied 13, ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 51 und die Bremssystemsteuerung 60 sind
mit der Lenksystemsteuerung 50 verbunden.
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Die
Bremssystemsteuerung 60 steuert die Bremskraft für die Räder 8 zur
Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens. Diese Steuerung für die Stabilisierung
eines Fahrzeugverhaltens kann durch Verwenden bekannter Einrichtungen
durchgeführt
werden. Beispielsweise wird eine Beziehung zwischen Variablen, die
mit Fahrzeugverhaltensweisen korreliert sind, wie beispielsweise
einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Lenkwinkels, einer Drehzahl
jedes Rads, eines Reibkoeffizienten zwischen dem Fahrzeug und der
Straßenoberfläche, einer
Gierrate des Fahrzeugs und einer Bremskraft jedes Rads und ein Moment,
das veranlasst, dass das Fahrzeug schleudert oder abdriftet, basierend
auf Experimenten bzw. einer Erfahrung vorbestimmt, und dann wird die
Beziehung gespeichert. Das Moment, das veranlasst, dass das Fahrzeug
schleudert oder abdriftet, wird aus den Werten bestimmt, die durch
die Sensoren für
die Variablen erfasst sind, die mit dem Fahrzeugverhalten und der
gespeicherten Beziehung korreliert sind. Es wird basierend auf dem
Moment bestimmt, ob es ein Risiko eines Schleuderns oder eines Abdriftens
gibt. In dem Fall, in welchem es ein derartiges Risiko gibt, wird
die Bremskraft so gesteuert, dass ein Moment, das entgegengesetzt
zu dem Moment gerichtet ist, veranlasst wird, auf das Fahrzeug zu
wirken. Wie es in 2 gezeigt ist, folgt das Fahrzeug 10 dem
idealen Pfad, der durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, wie
es durch den Fahrer erwünscht ist,
wenn das Verhalten des Fahrzeugs 10 während eines Lenkens stabil
ist. Wenn andererseits das Fahrzeugverhalten instabil wird und dann
das Fahrzeug aufgrund des durch den Pfeil A gezeigten Moments nach
einem Überlenken
schleudert, wie es durch eine Linie mit einem Strich und zwei Punkten gezeigt
ist, kann das Fahrzeugverhalten dadurch stabilisiert werden, dass
die Bremskraft für
die Außenräder größer als
die Bremskraft für
die Innenräder
gemacht wird, um ein durch den Pfeil B gezeigtes Moment zu erzeugen.
Ebenso kann dann, wenn das Fahrzeugverhalten instabil wird und dann
das Fahrzeug aufgrund des durch den Pfeil B gezeigten Moments nach
einem Untersteuern abdriftet, wie es durch eine Linie mit einem
Strich und einem Punkt gezeigt ist, das Fahrzeugverhalten stabilisiert
werden, indem die Bremskraft für
die Innenräder
größer als
die Bremskraft für
die Außenräder gemacht
wird, um ein durch den Pfeil A gezeigtes Moment zu erzeugen.
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Variablen
entsprechend einer Änderung
bezüglich
der Bremskraft aufgrund der Steuerung für die Stabilisierung können als
das Änderungsausmaß ab dem
Beginn der Steuerung für
die Stabilisierung bezüglich
beispielsweise der Bremskraft jedes Rads 8, die durch die
Sensoren 61 erfasst wird, einer Fahrzeuggeschwindigkeit,
die durch den Sensor 51 erfasst wird, eines Lenkwinkels,
der durch den Sensor 9 erfasst wird, einer Drehzahl jedes
Rads 8, die durch die Sensoren 52 erfasst wird,
und eines Reibkoeffizienten zwischen dem Fahrzeug und der Straßenoberfläche, der
durch den Sensor 62 erfasst wird, bestimmt werden. Zusätzlich können die
Variablen als das Änderungsausmaß bezüglich der
Fahrzeug-Gierrate ab dem Beginn der Steuerung für die Stabilisierung bestimmt
werden. Die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments kann mit einer besseren Genauigkeit ausgelöscht werden,
wenn mehrere Typen von Variablen bestimmt werden.
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Die
Lenksystemsteuerung 50 speichert die Beziehung zwischen
den Variablen und der Änderung
bezüglich
des Lenkmoments. Diese Beziehung wird so gebildet, dass sie Änderung
bezüglich
des Lenkmoments aus den Variablen bestimmt werden kann, die gemäß dieser
Beziehung bestimmt sind, und kann basierend auf Experimenten bestimmt
werden.
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Die
Lenksystemsteuerung 50 berechnet die Änderung bezüglich des Lenkmoments basierend auf
der Änderung
bezüglich
der Bremskraft aufgrund der Steuerung für die Stabilisierung auf der
Basis der bestimmten Variablen und der gespeicherten Beziehung.
Das Lenkmoment wird durch Steuern des durch das Stellglied 13 hinzugefüg ten Drehmoments gesteuert,
so dass die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments ausgelöscht
wird. Spezifisch wird die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments gelöscht,
wenn das Stellglied 13 ein Drehmoment mit gleicher Größe, aber
einer entgegengesetzten Richtung, wie bei der Änderung bezüglich des Lenkmoments aufgrund der
Steuerung für
die Stabilisierung erzeugt. Beispielsweise dann, wenn die Bremskraft
so gesteuert wird, dass ein Moment auf das Fahrzeug für die Stabilisierung
eines Fahrzeugverhaltens wirkt, wie es oben angegeben ist, wird
ein Lenkhilfsmoment mit derselben Richtung wie dieses Moment durch
das Stellglied 13 hinzugefügt. Spezifisch wird in dem
Fall, in welchem ein durch einen Pfeil B gezeigtes Moment veranlasst
wird, zu wirken, um zu verhindern, dass das Fahrzeug schleudert,
für die
Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens das Lenkmoment derart geändert, um
das Fahrzeug in einer Richtung entgegengesetzt zu diesem Moment
zu lenken, und wird dadurch ein Lenkhilfsmoment mit derselben Richtung
wie das durch den Pfeil B gezeigte Moment durch das Stellglied 13 hinzugefügt. In dem
Fall, in welchem ein durch den Pfeil A gezeigtes Moment veranlasst
wird, zu wirken, um zu verhindern, dass das Fahrzeug abdriftet,
für die
Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens wird das Lenkmoment derart
geändert,
um das Fahrzeug in einer Richtung entgegengesetzt zu diesem Moment
zu lenken, und wird dadurch ein Lenkhilfsmoment mit derselben Richtung
wie das durch den Pfeil A gezeigte Moment durch das Stellglied 13 hinzugefügt.
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Das
Ablaufdiagramm in 3 zeigt die Steuerprozeduren
für das
oben angegebene System.
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Als
erstes lesen die Lenksystemsteuerung 50 und die Bremssystemsteuerung 60 durch
die oben angegebenen Sensoren erfasste Daten (Schritt 1). Als
nächstes
wird bestimmt, ob die Bremskraft für die Stabilisierung eines
Fahrzeugverhaltens gesteuert wird (Schritt 2). Diese Bestimmung
wird basierend darauf durchgeführt,
ob die Bremskraftsteuerung gerade durchgeführt wird, um ein Schleudern
oder ein Abdriften zu verhindern, wie es oben diskutiert ist.
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Wenn
es keine solche Steuerung für
die Stabilisierung gibt, wird eine normale Lenkhilfskraft gemäß dem erfassten
Lenkmoment und einer Fahrzeuggeschwindigkeit durch Steuern des Stellglieds 13 mit
der Lenksystemsteuerung 50 angewendet (Schritt 3).
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Wenn
es die Steuerung für
die Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens im Schritt 2 gibt,
wird die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments basierend auf der Änderung bezüglich der Bremskraft aufgrund der
Steuerung für
die Stabilisierung bestimmt, wie es oben beschrieben ist (Schritt 4).
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Als
nächstes
wird das Lenkmoment durch Steuern des durch das Stellglied 13 hinzugefügten Drehmoments
gesteuert, wie es oben beschrieben ist, um die Änderung bezüglich des Lenkmoments auszulöschen (Schritt 5).
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Die
oben angegebene Steuerung wird wiederholt, bis der Fahrzeugmotor
stoppt (Schritt 6).
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Mit
dem oben angegebenen Aufbau kann dann, wenn ein Schleudern oder
ein Abdriften verhindert wird, um ein Fahrzeugverhalten durch Steuern der
Bremskraft der Räder
zu stabilisieren, die Änderung
bezüglich
des Lenkmoments aufgrund der Steuerung für die Stabilisierung ruhig
ausgelöscht
werden, indem das Drehmoment des Stellglieds 13 gesteuert
wird, um zu dem Drehmoment zum Lenken hinzugefügt zu werden, das durch den
Fahrer ausgeübt
wird; wodurch das schlechte Lenkgefühl verhindert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Beispielsweise
wird die vorliegende Erfindung bei dem oben angegebenen Ausführungsbeispiel
auf ein Fahrzeug angewendet, bei welchem die Bremskraft der Räder zur
Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens gesteuert wird. Die vorliegende
Erfindung kann ebenso auf ein Fahrzeug angewendet werden, bei welchem
eine Antriebskraft der Räder
zur Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens gesteuert wird, und auf
ein Fahrzeug angewendet werden, bei welchem sowohl eine Bremskraft
als auch eine Antriebskraft zur Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens
gesteuert werden. Im letzteren Fall wird das Lenkmoment derart gesteuert,
dass die Änderung
bezüglich
dieses Lenkmoments basierend auf der Änderung bezüglich wenigstens einer der
Bremskraft und der Antriebskraft aufgrund der Steuerung für die Stabilisierung ausgelöscht wird.
Ebenso ist die Lenkvorrichtung nicht auf Zahnstangentypen beschränkt, und
Kugel- und Schraubentypen können
angenommen werden. Weiterhin können
ein Typ eines Stellglieds, ein Typ eines Stellglied-Untersetzungsgetriebes
und die Position, bei welcher das Stellglied mit dem Lenkmechanismus
verbunden ist, beliebig gebildet sein.