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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkvorrichtung zum
Erzeugen einer Lenkhilfskraft, die auf einen Lenkmechanismus mittels
eines hydraulischen Drucks auszuüben
ist, der durch eine Pumpe erzeugt wird, die von einem elektrischen
Motor angetrieben wird, wobei die Hilfskraftlenkvorrichtung aufweist:
Lenkrichtungs-Erfassungsmittel zum Abtasten einer Richtung einer
Lenkoperation bzw. -betätigung
des Lenkmechanismus; Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmittel
zum Abtasten einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, wenn der Lenkmechanismus
betätigt
wird; und Motorsteuermittel zum Bestimmen einer Rotationsgeschwindigkeit
des Motors in Übereinstimmung
mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmittel
abgetastet ist, und zum Steuern eines Antreibens des elektrischen
Motors basierend auf einer Ausgabe der Lenkrichtungs-Erfassungsmittel.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Hilfskraftlenkvorrichtung,
die eine Lenkhilfskraft auf einen Lenkmechanismus mittels eines
durch eine Pumpe, die von einem elektrischen Motor angetrieben wird,
erzeugten hydraulischen Drucks ausübt.
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Herkömmlicherweise
werden Hilfskraftlenkvorrichtungen verwendet, die eine Betätigung eines Lenkrads
durch Zuführen
eines Arbeitsöls
von einer Ölpumpe
an einen Kraftzylinder unterstützen,
der an einen Lenkmechanismus gekoppelt ist. Bei einer solchen Hilfskraftlenkvorrichtung
wird die Ölpumpe
mittels eines elektrischen Motors, wie z.B. einem bürstenlosen
Motor, angetrieben, und eine Lenkhilfskraft wird mittels eines Kraftzylinders
in Übereinstimmung mit
der Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors erzeugt.
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Eine
Antriebssteuerung des elektrischen Motors wird bspw. basierend auf
einer Lenkwinkelgeschwindigkeit durchgeführt, die einen zeitbezogenen Änderungsbetrag
des Lenkwinkels darstellt, der wahrgenommen wird, wenn ein Lenkrad
betätigt wird.
Wie in 6 gezeigt, wird, falls eine Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ nicht
größer als
ein erster Schwellenwert W1 ist, eine Motorrotationsgeschwindigkeit
R bei einer ersten Rotationsgeschwindigkeit R1 gehalten. Falls die
Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ nicht
kleiner als ein zweiter Schwellenwert W2 ist, der größer als
der erste Schwellenwert W1 ist, wird die Motorrotationsgeschwindigkeit
R bei einer zweiten Rotationsgeschwindigkeit R2 gehalten, die größer als
die erste Rotationsgeschwindigkeit R1 ist. Falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ sich
innerhalb eines Bereichs zwischen dem ersten Schwellenwert W1 und
dem zweiten Schwellenwert W2 befindet, wird die Motorrotationsge schwindigkeit
R allgemein linear mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ zwischen
der ersten Rotationsgeschwindigkeit R1 und der zweiten Rotationsgeschwindigkeit
R2 variiert.
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Somit
wird eine größere Lenkhilfskraft
erzeugt, wenn das Lenkrad schneller betrieben wird. Also kann die
Lenkhilfe auf geeignete Weise vorgesehen werden.
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Wenn
das Lenkrad zu einem Lenkwinkelmittelpunkt (d.h. einem Lenkwinkel,
der einer Winkelposition des Lenkrads beim Geradeausfahren entspricht)
zurückbewegt
wird, nachdem es in eine Richtung gedreht wurde, wird ein Selbstausrichtungs-Drehmoment auf den
Steuermechanismus auf Grund einer umgekehrten Reifeneingabe ausgeübt, um das
Lenkrad zu dem Lenkwinkelmittelpunkt zurückzubewegen. Deshalb ist keine
größere Lenkhilfskraft
erforderlich, als sie benötigt
wird, um das Lenkrad zu drehen.
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Nichtsdestotrotz
ist die herkömmliche
Hilfskraftlenkvorrichtung angepasst, die zuvor erwähnte Steuerung
unbeachtlich der Betätigungsrichtung
des Lenkrads durchzuführen.
Selbst wenn eine größere Lenkhilfskraft
nicht erforderlich ist, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors
in Reaktion auf eine plötzliche
Betätigung
des Lenkrads erhöht. Deshalb
ist ein unwirtschaftlicher Energieverbrauch unvermeidlich.
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Des
Weiteren könnte
bei der herkömmlichen Hilfskraftlenkvorrichtung
eine ruhige Rückkehr
des Lenkrads zu dem Lenkwinkelmittelpunkt mittels Benutzen des Selbstausrichtungs-Drehmoments verhindert
werden.
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Das
Dokument
US 4,730,686 mit
dem Titel "MOTOR-DRIVEN
POWER STEERING SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING SAME" offenbart ebenfalls
eine Hilfskraftlenkvorrichtung. Dort ist die maximale Rotationsgeschwindigkeit
eines Elektromotors bei einer Rückkehrbewegung
eines Lenkmechanismus zu seiner Neutralposition unter einen aktuellen
Wert begrenzt, der von der Fahrtgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs
abhängt,
das den Lenkmechanismus eingebaut hat. Ein motorgetriebenes Hilfskraftlenksystem
weist den Lenkmechanismus, den Elektromotor zum Ausüben einer
unterstützenden
Kraft auf den Lenkmechanismus, Lenkdrehmoment-Erfassungsmittel zum Erzeugen von Signalen, die
ein Lenkdrehmoment repräsentieren,
Lenkrotations-Erfassungsmittel zum Erzeugen von Signalen, die eine
Lenkrotation angeben, und eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit
umfasst Rückkehrbewegungs-Erfassungsmittel
zum Erfassen einer Rückkehrbewegung
des Lenkmechanismus zu seiner neutralen Position, Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel
zum Erzeugen eines Signals, das die Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
repräsentiert,
Korrekturmittel zum Begrenzen eines Signals, das die Geschwindigkeit
der Lenkrotation angibt, unter einen aktuellen Wert basierend auf
dem Signal der Fahrzeugsgeschwindigkeits-Erfassungsmittel, wenn
eine Rückkehrbewegung
des Lenkmechanismus erfasst wird, und Motorsteuermittel zum Bestimmen
eines Motorsteuersignals basierend auf den Signalen der Lenkdrehmoments-Erfassungsmittel
und auf dem Signal, das die Geschwindigkeit der Lenkrotation angibt,
oder auf den Signalen der Lenkdrehmoments-Erfassungsmittel und auf
dem begrenzten Signal der Korrekturmittel, wenn eine Rückkehrbewegung
des Steuermechanismus erfasst wird, und zum Steuern des Elektromotors
mit dem bestimmten Motorsteuersignal.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hilfskraftlenkvorrichtung
zu schaffen, die sich durch eine verbesserte Energieersparnis auszeichnet.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hilfskraftlenkvorrichtung
zu schaffen, die ein ruhiges Zurückkehren
eines Lenkrads zu einem Lenkwinkelmittelpunkt gewährleistet.
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Die
Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die angepasst ist, um eine Lenkhilfskraft zu erzeugen,
die durch einen hydraulischen Druck, der von einer Pumpe erzeugt
wird, die von einem Elektromotor angetrieben wird, auf einen Lenkmechanismus
ausgeübt
wird, weist Folgendes auf: Lenkrichtungs-Erfassungsmittel zum Abtasten einer
Richtung einer Lenkbetätigung
des Lenkmechanismus; Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmittel
zum Abtasten einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, wenn der Lenkmechanismus
betätigt wird;
und Motorsteuermittel zum Bestimmen einer Rotationsgeschwindigkeit
des Motors in Übereinstimmung
mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die durch die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmittel abgetastet
ist, und zum Steuern eines Antreibens eines Elektromotors basierend
auf einer Ausgabe der Lenkrichtungs-Erfassungsmittel, derart, dass
die Motorrotationsgeschwindigkeit auf einen niedrigeren Wert eingestellt
wird, wenn der Lenkmechanismus zu einem Lenkwinkelmittelpunkt hin
betätigt
wird, als wenn der Lenkmechanismus von dem Lenkwinkelmittelpunkt
weg betätigt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Motorrotationsgeschwindigkeit auf einen niedrigeren Wert
eingestellt, wenn der Lenkmechanismus in Richtung des Lenkwinkelmittelpunkts
betätigt
wird, als wenn der Lenkmechanismus von dem Lenkwinkelmittelpunkt
weg betätigt
wird. Dies hindert die Hilfskraftlenkvorrichtung an einem Ausüben einer übermäßig großen Lenkhilfskraft
auf den Lenkmechanismus, wenn der Lenkmechanismus in Richtung des
Lenkwinkelmittelpunkts betätigt
wird, wodurch die Energieersparnis der Vorrichtung verbessert wird.
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Die
Motorsteuermittel bestimmen vorzugsweise die Motorrotationsgeschwindigkeit
in Bezug auf die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die von den Lenkwinkelgeschwindigkeits-Erfassungsmitteln
in Übereinstimmung
mit einer ersten charakteristischen Linie, die ein Verhältnis zwischen
der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Motorrotationsgeschwindigkeit für die Lenkbetätigung von
dem Lenkwinkelmittelpunkt weg definiert, und in Übereinstimmung mit einer zweiten
charakteristischen Linie, die ein Verhältnis zwischen der Lenkwinkelgeschwindigkeit
und der Motorrotationsgeschwindigkeit für die Lenkbetätigung hin
zu dem Lenkwinkelmittelpunkt definiert, abgetastet wird. In diesem
Fall wird es bevorzugt, dass die zweite charakteristische Linie
das Verhältnis
derart definiert, dass die Lenkwinkelgeschwindigkeit bezüglich der
Motorrotationsgeschwindigkeit größer ist als
die durch die erste charakteristische Linie definierte Lenkwinkelgeschwindigkeit.
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In
diesem Fall könnten
die erste charakteristische Linie und die zweite charakteristische
Linie beide derart definiert sein, dass die Motorrotationsgeschwindigkeit
allgemein linear mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit variiert.
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Die
erste charakteristische Linie und die zweite charakteristische Linie
könnten
parallel zueinander sein (oder die zweite charakteristische Linie könnte durch
eine parallele Verschiebung der ersten charakteristischen Linie
erhalten werden). Insbesondere, wenn die erste charakteristische
Linie und die zweite charakteristische Linie linear sind, könnten die charakteristischen
Linien unterschiedliche Steigungen aufweisen. Wenn die erste charakteristische
Linie und die zweite charakteristische Linie unterschiedliche Steigungen
aufweisen, weist die zweite charakteristische Linie vorzugsweise
eine geringere Steigung als die erste charakteristische Linie auf.
Alternativ könnte
die zweite charakteristische Linie bspw. durch ein paralleles Verschieben
der ersten charakteristischen Linie und Ändern der Steigung der resultierenden
charakteristischen Linie erhalten werden.
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Wenn
eine niedrigere Grenze für
die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors eingestellt ist, könnte ein
Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit, bei dem der Motor bei der
niedrigeren Grenze der Motorrotationsgeschwindigkeit zu rotieren
ist, geändert
werden. Insbesondere könnten
die erste charakteristische Linie und die zweite charakteristische
Linie jeweils Schwellenwerte aufweisen, wovon jede eine Grenze zwischen
dem Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit, bei dem der Motor bei
der niedrigen Grenze der Motorrotationsgeschwindigkeit zu rotieren
ist, und einem Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit definiert,
bei dem die Motorrotationsgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der
Lenkwinkelgeschwindigkeit (z.B. allgemein linear mit einer Erhöhung der
Lenkwinkelgeschwindigkeit) variiert wird.
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Auf ähnliche
Weise könnte,
wenn eine obere Grenze für
die Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors eingestellt ist,
ein Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit geändert werden, bei dem der Motor bei
der oberen Grenzmotorrotationsgeschwindigkeit zu rotieren ist. Insbesondere
könnten
die erste charakteristische Linie und die zweite charakteristische Linie
jeweils Schwellenwerte aufweisen, bei denen jede eine Grenze zwischen
dem Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit, bei dem der Motor bei
der oberen Grenzmotorrotationsgeschwindigkeit zu rotieren ist, und
dem Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit definiert, bei dem die
Motorrotationsgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Lenkwinkelgeschwindigkeit
(z.B. allgemein linear mit einer Erhöhung der Lenkwinkelgeschwindigkeit)
variiert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Lenkwinkelgeschwindigkeit in Bezug auf die Motorrotationsgeschwindigkeit
bei der zweiten charakteristischen Linie größer eingestellt als bei der
ersten charakteristischen Linie, die für die Lenkbetätigung von dem
Lenkwinkelmittelpunkt weg anzuwenden ist. Deshalb wird, wenn der
Lenkmechanismus hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt betätigt wird,
die Motorrotationsgeschwindigkeit in Bezug auf die Lenkwinkelgeschwindigkeit
in Übereinstimmung
mit der zweiten charakteristischen Linie derart bestimmt, dass die Rotationsgeschwindigkeit
des Elektromotors bei einem niedrigeren Wert eingestellt werden
kann, als wenn der Lenkmechanismus von dem Lenkwinkelmittelpunkt
weg betätigt
wird.
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Die
vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Wirkungen der
vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen klarer werden.
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1 stellt
ein konzeptionelles Diagramm dar, das die grundlegende Konstruktion
einer Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 stellt
ein Flussdiagramm dar, um die Betätigung einer elektronischen
Steuereinheit zur Antriebssteuerung eines Elektromotors zu erklären;
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3 stellt
einen Graph dar, der eine exemplarische Einstellung einer Motorrotationsgeschwindigkeit
in Bezug auf eine Lenkwinkelgeschwindigkeit zeigt;
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4 stellt
einen Graph dar, der eine weitere exemplarische Einstellung der
Motorrotationsgeschwindigkeit in Bezug auf die Lenkwinkelgeschwindigkeit
zeigt;
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5 stellt
einen Graph dar, der eine weitere exemplarische Einstellung der
Motorrotationsgeschwindigkeit in Bezug auf die Lenkwinkelgeschwindigkeit
zeigt; und
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6 stellt
einen Graph dar, um eine herkömmliche
Antriebssteuerung eines Motors zu erläutern.
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1 stellt
ein konzeptionelles Diagramm dar, das die grundlegende Konstruktion
einer Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Diese Hilfskraftlenkvorrichtung
wird zusammen mit einem Lenkmechanismus 1 eines Motorfahrzeugs
vorgesehen, um eine Lenkhilfskraft auf den Lenkmechanismus 1 auszuüben.
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Der
Lenkmechanismus 1 umfasst ein Lenkrad 2, das durch
einen Fahrer zu betätigen
ist, eine Lenkwelle 3, die an das Lenkrad 2 gekoppelt
ist, ein Ritzelrad 4, das an einem distalen Ende der Lenkwelle 3 vorgesehen
ist, und eine Zahnstangenwelle 5 mit einer Zahnstange 5a,
die mit dem Ritzelrad 4 kämmt und sich quer zu dem Motorfahrzeug
erstreckt. Zugstangen 6 sind mit gegenüberliegenden Enden der Zahnstangenwelle 5 verbunden
und sind des Weiteren mit Gelenkarmen 7 verbunden, die
ein linkes Vorderrad FL bzw. ein rechtes Vorderrad FR als lenkbare Räder halten.
Die Gelenkarme 7 sind jeweils drehbar um Königszapfen 8 vorgesehen.
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Bei
dieser Anordnung wird, wenn das Lenkrad 2 betätigt wird,
um die Lenkwelle 3 zu drehen, die Drehbewegung in eine
lineare Bewegung quer zu dem Motorfahrzeug mittels des Ritzelrads 4 und
der Zahnstangenwelle 5 gewandelt. Die lineare Bewegung
wird in Drehbewegungen der Gelenkarme 7 um die Königszapfen 8 herum
gewandelt, wodurch die Steuerung des linken Rads FL und des rechten
Rads FR erzielt wird.
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Eine
Torsionsfeder 9 und ein Hydraulikdruck-Steuerventil 23 sind
in die Lenkwelle 3 eingebaut. Die Torsionsfeder 9 ist
angepasst, in Übereinstimmung
mit der Richtung und Größe eines
Lenkdrehmoments verdreht zu werden, das auf das Lenkrad 2 ausgeübt wird.
Das Hydraulikdruck-Steuerventil 23 ist angepasst, seine
Ventilöffnung
in Übereinstimmung
mit der Richtung und Größe der Torsion der
Torsionsfeder 9 zu ändern.
Das Hydraulikdruck-Steuerventil 23 ist mit einem Kraftzylinder 20 verbunden, um
eine Lenkhilfskraft auf den Lenkmechanismus 1 auszuüben. Der
Kraftzylinder 20 umfasst einen Kolben 21, der
einstückig
mit der Zahnstangenwelle 5 vorgesehen ist, und ein Paar
Zylinderkammern 20a und 20b, die durch den Kolben 21 geteilt
sind. Die Zylinderkammern 20a und 20b sind mit
dem Hydraulikdruck-Steuerventil 23 über Zuführungs-/Rückführungsleitungen 22a bzw. 22b verbunden.
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Das
Hydraulikdruck-Steuerventil 23 ist in einer Ölkreislaufleitung 24 angeordnet,
die sich durch einen Reservoirtank 25 und eine Ölpumpe 26 erstreckt.
Die Ölpumpe 26 wird
mittels eines Elektromotors 27 derart angetrieben, dass
ein Arbeitsöl,
das in dem Reservoirtank 25 enthalten ist, hoch zu dem Hydraulikdruck-Steuerventil 23 gepumpt
und diesem zugeführt
wird. Ein Überschuss
des Arbeitsöls
wird an den Reservoirtank 25 von dem Hydraulikdruck-Steuerventil 23 über die Ölkreislaufleitung 24 zurückgegeben.
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Wenn
eine Torsion in einer Richtung auf die Torsionsfeder 9 ausgeübt wird,
liefert das Hydraulikdruck-Steuerventil 23 das Arbeitsöl an eine
der Zylinderkammern 20a, 20b des Kraftzylinders 20 über eine
der Zuführungs-/Rückführungsleitungen 22a, 22b.
Wenn eine Torsion in der anderen Richtung auf die Torsionsfeder 9 ausgeübt wird,
liefert das Hydraulikdruck-Steuerventil
das Arbeitsöl
an die andere Zylinderkammer der Zylinderkammern 20a, 20b über die
andere Leitung der Ölzuführungs-/-rückführungsleitungen 22a, 22b.
Wenn praktisch keine Torsion auf die Torsionsfeder 9 ausgeübt wird,
befindet sich das Hydraulikdruck-Steuerventil 23 in einem
sog. Gleichgewichtszustand, derart, dass das Arbeitsöl nicht
an den Kraftzylinder 20 geliefert wird, sondern in der Ölkreislaufsleitung 24 zirkuliert.
Wenn das Arbeitsöl
an eine der Zylinderkammern des Kraftzylinders 20 geliefert
wird, bewegt sich der Kolben 21 quer zu dem Motorfahrzeug.
Somit wirkt eine Lenkhilfskraft auf die Zahnstangenwelle 5.
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Eine
exemplarische Konstruktion des Hydraulikdruck-Steuerventils wird bspw. in der ungeprüften japanischen
Patentpublikation 59-118577 (1984) detailliert offenbart.
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Die
Größe der Lenkhilfskraft
wird mittels eines Steuerns einer Spannung eingestellt, die an den Elektromotor 27 anzulegen
ist, der die Ölpumpe 26 antreibt.
Die an den Elektromotor 27 anzulegende Spannung wird mittels
einer elektronischen Steuereinheit 30 gesteuert. Die elektronische
Steuereinheit 30 umfasst eine CPU 31, einen RAM 32,
der einen Arbeitsbereich für
die CPU 31 bereitstellt, einen ROM 33, der darin
Operationsprogramme für
die CPU 31 speichert, und Busse 34, die diese
Komponenten miteinander verbinden. Die elektronische Steuereinheit 30 ist
in Übereinstimmung
mit den Operationsprogrammen betrieblich, um die an den Motor 27 anzulegende
Spannung basierend auf einem Ausgangssignal eines Lenkwinkelsensors 11 zum
Abtasten des Lenkwinkels des Lenkrads 2, einem Ausgangssignal eines
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 12 zum Abtasten einer Fahrzeuggeschwindigkeit
und einem Ausgangssignal eines Drehmomentsensors 13 zum Abtasten
der Richtung und Größe eines
auf die Torsionsfeder 9 ausgeübten Drehmoments zu bestimmen.
Somit wird die Lenkhilfskraft auf den Lenkmechanismus 1 in Übereinstimmung
mit dem Lenkwinkel, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkdrehmoment
ausgeübt.
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Der
Lenkwinkelsensor 11, der bspw. ein zweiphasiger Lenkwinkelsensor
ist, der die Richtung einer Lenkbetätigung abtasten kann, ist zusammen mit
dem Lenkrad 2 vorgesehen. Der Lenkwinkelsensor 11 stellt
einen Lenkwinkel des Lenkrads 2 ein, der wahrgenommen wurde,
wenn ein Zündschlüsselschalter
des Fahrzeugs zum Starten des Motors bei einem Anfangsstand „0" betätigt wird
und Lenkwinkeldaten ausgibt, die einen Wert entsprechend dem Lenkwinkel
in Bezug auf das Anfangsniveau und ein Vorzeichen entsprechend einer
Lenkrichtung aufweisen.
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Der
Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor 12 könnte angepasst sein, um die
Fahrtgeschwindigkeit direkt abzutasten oder könnte alternativ angepasst sein,
um die Fahrzeugsgeschwindigkeit basierend auf Ausgangsimpulsen der
Radgeschwindigkeitssensoren zu berechnen, die zusammen mit den Rädern vorgesehen
sind.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm, um die Operation der elektronischen Steuereinheit 30 zum
Antriebssteuern des Elektromotors 27 zu erläutern, und 3 stellt
einen Graph dar, der eine exemplarische Einstellung einer Motorrotationsgeschwindigkeit
in Bezug auf eine Lenkwinkelgeschwindigkeit darstellt. Unter Bezugnahme
auf 3 wird nachfolgend die Antriebssteuerung des Elektromotors 27 in Übereinstimmung
mit dem Flussdiagramm der 2 beschrieben
werden.
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Die
elektronische Steuereinheit 30 beurteilt basierend auf
der Ausgabe des Lenkwinkelsensors 11, ob das Lenkrad 2 betätigt wird
(Schritt S1). Der folgende Vorgang wird nicht durchgeführt, bis
das Lenkrad 2 betätigt
wird. In Reaktion auf die Betätigung
des Lenkrads 2 wird eine Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ, die eine
zeitbezogene Änderungsrate des
Lenkwinkels des Lenkrads 2 darstellt, basierend auf den
Lenkwinkeldaten bestimmt, die von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegeben
werden (Schritt S2). Des Weiteren wird basierend auf den Lenkwinkeldaten
des Lenkwinkelsensors 11 beurteilt, ob das Lenkrad 2 von
einem Lenkwinkelmittelpunkt weg oder zu dem Lenkwinkelmittelpunkt
hin betätigt
wird (Schritt S3).
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Der
Lenkwinkelmittelpunkt stellt einen Lenkwinkel des Lenkrads 2 dar,
der wahrgenommen wird, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. Die
elektrische Steuereinheit 30 tastet bspw. Lenkwinkeldaten
ab, die von dem Lenkwinkelsensor 11 ausgegeben werden,
nachdem der Zündschlossschlüssel des
Fahrzeugs betätigt
wird, und bereitet ein Wertehistogramm der Lenkwinkeldaten vor.
Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Daten abgetastet ist, bestimmt die
elektronische Steuereinheit 30 die Arten des häufigsten
Lenkwinkels, die als Lenkwinkeldaten angesehen werden, die dem Lenkwinkelmittelpunkt
entsprechen. Die Lenkwinkeldaten des so bestimmten Lenkmittelpunkts
werden in dem RAM 32 gespeichert, der in der elektronischen
Steuereinheit 30 eingebaut ist. Bei einem Schritt S3 beurteilt
die elektronische Steuereinheit 30, ob das Lenkrad 2 von
dem Lenkwinkelmittelpunkt weg oder zu dem Lenkwinkelmittelpunkt
hin betätigt
wurde oder nicht, basierend auf den Lenkwinkeldaten des Lenkwinkelsensors 11 und
den Lenkwinkeldaten des Lenkwinkelmittelpunkts, die in dem RAM 32 gehalten
sind.
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Falls
das Lenkrad 2 von dem Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt wird,
beurteilt die elektronische Steuereinheit 30, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ, die im
Schritt S2 bestimmt wird, größer als
eine vorbestimmte erste untere Grenze WL1 ist oder nicht (Schritt
S4). Falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ nicht größer als die erste untere Grenze
WL1 ist, wird der Elektromotor 27 derart angesteuert, dass
die Motorrotationsgeschwindigkeit R einer vorbestimmten ersten Rotationsgeschwindigkeit
R1 gleichgestellt ist (Schritt S5).
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Falls
die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ größer als
die erste untere Grenze WL1 ist, wird entschieden, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ kleiner
als eine erste obere Grenze WH1 ist oder nicht, die größer als
die erste untere Grenze WL1 ist (Schritt S6). Falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ kleiner
als die erste obere Grenze WH1 ist, steuert die elektronische Steuereinheit 30 den
Motor bei einer Motorrotationsgeschwindigkeit R gemäß der Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ an (Schritt
S7). Dies bedeutet, falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ sich innerhalb
eines Bereichs befindet, der größer als die
erste untere Grenze WL1 und kleiner als die erste obere Grenze WH1
ist, dass die elektronische Steuereinheit die Motorrotationsgeschwindigkeit
R in Übereinstimmung
mit einer charakteristischen Linie P1 bestimmt, die ein Verhältnis zwischen
der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ und
der Motorrotationsgeschwindigkeit R derart definiert, dass die Motorrotationsgeschwindigkeit
R allgemein linear mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ zwischen
der ersten Rotationsgeschwindigkeit R1 und einer zweiten Rotationsgeschwindigkeit
R2 (R2 > R1) variiert.
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Falls
die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ nicht
kleiner als die erste obere Grenze WH1 ist, steuert die elektronische
Steuereinheit 30 den Motor 27 derart an, dass
die Motorrotationsgeschwindigkeit R der zweiten Rotationsgeschwindigkeit
R2 gleichgestellt ist (Schritt S8). Dies bedeutet, falls die Lenkwinkel geschwindigkeit
Wθ nicht
kleiner als die erste obere Grenze WH1 ist, dass der Motor 27 auf
eine konstante Weise bei der zweiten Rotationsgeschwindigkeit R2
unbeachtlich der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ angesteuert wird.
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Falls
das Lenkrad zu dem Lenkwinkelmittelpunkt hin betätigt wird (NEIN bei Schritt
S3), beurteilt die elektronische Steuereinheit 30, ob die
im Schritt S2 bestimmte Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ größer als
eine zweite untere Grenze WL2 ist oder nicht, die größer als
die erste untere Grenze WL1 ist (Schritt S9). Falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ nicht größer als
die zweite untere Grenze WL2 ist, wird der Elektromotor 27 derart
angesteuert, dass die Motorrotationsgeschwindigkeit R der vorbestimmten
ersten Rotationsgeschwindigkeit R1 gleichgestellt ist (Schritt S10).
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Falls
die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ größer als
die zweite untere Grenze WL2 ist, wird beurteilt, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ kleiner als
eine zweite obere Grenze WH2 ist oder nicht, die größer als
die erste obere Grenze WH1 ist (Schritt S11). Falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ kleiner als
die zweite obere Grenze WH2 ist, bestimmt die elektronische Steuereinheit 30 die
Motorrotationsgeschwindigkeit R in Übereinstimmung mit einer charakteristischen
Linie P2, die ein Verhältnis
zwischen der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ und der Motorrotationsgeschwindigkeit
R derart definiert, dass die Motorrotationsgeschwindigkeit R allgemein
linear mit der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ zwischen der ersten Rotationsgeschwindigkeit
R1 und der zweiten Rotationsgeschwindigkeit R2 variiert, und dass
der Motor 27 bei der Motorrotationsgeschwindig keit R, die
so bestimmt wurde, angesteuert wird (Schritt S12). Falls die Lenkwinkelgeschwindigkeit
Wθ nicht kleiner
als die zweite obere Grenze WH2 ist, steuert die elektronische Steuereinheit 30 den
Elektromotor 27 derart an, dass die Motorrotationsgeschwindigkeit R
der zweiten Rotationsgeschwindigkeit R2 gleichgestellt ist.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
unterscheidet sich ein Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ, für den der
Motor 27 bei der ersten Rotationsgeschwindigkeit R1 zu
drehen ist, in einem Fall, bei dem das Lenkrad 2 von dem
Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt
wird, von einem Fall, bei dem das Lenkrad 2 zu dem Lenkwinkelmittelpunkt
hin betätigt
wird. Insbesondere bei der Lenkbetätigung von dem Lenkwinkelmittelpunkt
weg wird ein Schwellenwert, der eine Grenze zwischen dem Bereich
der Lenkwinkelgeschwindigkeit, bei der der Elektromotor 27 mit
der ersten Rotationsgeschwindigkeit R1 zu drehen ist, und einem
Bereich der Lenkwinkelgeschwindigkeit, bei der die Motorrotationsgeschwindigkeit
allgemein linear mit einer Erhöhung
bei der Lenkwinkelgeschwindigkeit variiert wird, bei der ersten
unteren Grenze WL1 eingestellt. Andererseits wird bei der Lenkbetätigung hin
zu dem Lenkwinkelmittelpunkt der Schwellenwert bei der zweiten unteren
Grenze WL2 eingestellt, die größer als
die erste untere Grenze WL1 ist.
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Wie
in 3 gezeigt, wird die charakteristische Linie P2,
die für
die Bestimmung der Motorrotationsgeschwindigkeit R bei der Lenkbetätigung hin
zu dem Lenkwinkelmittelpunkt zu verwenden ist, durch eine parallele
Verschiebung der charakteristischen Linie P1 nach rechts erhalten,
die für
die Bestimmung der Motorrotationsgeschwindigkeit R bei der Lenkbetätigung von
dem Lenkwinkelmittelpunkt weg zu verwenden ist. Dies bedeutet, dass
die Lenkwinkelgeschwindigkeit in Bezug auf die Motorrotationsgeschwindigkeit
bei der Lenkbetätigung
hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt größer ist als bei der Lenkbetätigung von
dem Lenkwinkelmittelpunkt weg. Dementsprechend wird, wenn das Lenkrad 2 derart
zu dem Lenkwinkelmittelpunkt hin betätigt wird, dass ein Selbstausrichtungs-Drehmoment
auf den Lenkmechanismus 1 ausgeübt wird, die Motorrotationsgeschwindigkeit
R in Bezug auf die gleiche Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ bei einem
niedrigeren Niveau eingestellt, als wenn das Lenkrad von dem Lenkwinkelmittelpunkt
weg betätigt
wird. Deshalb kann bei der Lenkbetätigung hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt
der Energieverbrauch des Elektromotors 27 reduziert werden,
wodurch die Energieersparnis der Hilfskraftlenkvorrichtung verbessert
werden kann.
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Wenn
das Lenkrad 2 von dem Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt wird,
kann eine notwendige Lenkhilfskraft sofort derart erzeugt werden,
dass ein zufriedenstellendes Lenkgefühl sichergestellt werden kann.
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Wenn
die auf das Lenkrad 2 ausgeübte Kraft weggenommen wird,
nachdem die Räder
des Fahrzeugs in eine Richtung gelenkt wurden, wird ein Selbstausrichtungs-Drehmoment
auf den Lenkmechanismus 1 ausgeübt, wodurch die Räder in die
andere Richtung gelenkt werden müssen,
um in einen Zustand eines Geradeausfahrens zurückzukehren. Auf Grund dieser
umgekehrten Eingabe von den Rädern
wird die Lenkwelle 3 derart gedreht, dass eine Lenkwinkelgeschwindigkeit
entsprechend dazu hinzugefügt
wird.
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Bei
der herkömmlichen
Hilfskraftlenkvorrichtung, die angepasst ist, die Motorrotationssteuerung auf
die gleiche Weise für
die Lenkbetätigung
des Lenkrads von dem Lenkmittelpunkt weg wie für die Lenkbetätigung zu
dem Lenkmittelpunkt hin durchzuführen,
wird die Motorrotationsgeschwindigkeit R auf Grund der durch die
umgekehrte Eingabe hinzugefügten
Lenkwinkelgeschwindigkeit erhöht,
um eine Pumpenströmungsrate
und somit den hydraulischen Druck zu erhöhen. Dies bedeutet, dass ein
Gegendruck erhöht
wird, um sich mit einer ruhigen Rückkehr des Lenkrads zu dem
Lenkwinkelmittelpunkt zu überlagern.
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Bei
der Hilfskraftlenkvorrichtung gemäß dieser Ausführung wird
umgekehrt die Motorrotationsgeschwindigkeit R bei einem niedrigeren
Niveau eingestellt, wenn das Lenkrad 2 zu dem Lenkwinkelmittelpunkt
hin derart betätigt
wird, dass die Erhöhung des
Gegendrucks unterdrückt
wird. Es gibt also keine Möglichkeit,
sich mit der ruhigen Rückkehr
des Lenkrads 2 zu dem Lenkwinkelmittelpunkt zu überlagern.
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Während somit
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, könnte die vorliegende Erfindung
auf andere Art und Weisen verkörpert
werden. In der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn das Lenkrad
hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt betätigt wird, wird die Motorrotationsgeschwindigkeit
R in Übereinstimmung
mit der charakteristischen Linie P2 bestimmt, die durch die parallele
Verschiebung der charakteristischen Linie P1 nach rechts erhalten
wird, die für
die Bestimmung der Motorrotationsgeschwindigkeit R anzuwenden ist,
wenn das Lenkrad von dem Lenkwinkelmittelpunkt weg betätigt wird.
Wie jedoch in 4 gezeigt, könnte die Motorrotationsgeschwindigkeit
R, die für die
Lenkbetätigung
des Lenkrads hin zu dem Lenkwinkelmittelpunkt anzuwenden ist, in Übereinstimmung
mit einer charakteristischen Linie P3 bestimmt werden, die eine
geringere Steigung als die charakteristische Linie P1, die für die Bestimmung
der Motorrotationsgeschwindigkeit R bei der Lenkbetätigung von
dem Lenkwinkelmittelpunkt weg anzuwenden ist, in einem Bereich aufweist,
in dem die Lenkwinkelgeschwindigkeit Wθ größer als der Schwellenwert WL1 ist.
In diesem Fall können
die gleichen Wirkungen sichergestellt werden, wie sie bei der vorherigen
Ausführungsform
geboten sind.
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Wie
des Weiteren in 5 gezeigt, könnte eine charakteristische
Linie P4, die durch Verschieben der charakteristischen Linie P1
nach rechts und durch Reduzieren der Steigung der resultierenden
Linie erhalten wird, für
die Bestimmung der Motorrotationsgeschwindigkeit R angewendet werden,
wenn das Lenkrad 2 zu dem Lenkwinkelmittelpunkt hin betätigt wird.
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Während die
vorliegende Erfindung detailliert im Wege der Ausführungsformen
davon beschrieben wurde, ist klar, dass die vorherige Offenbarung
die technischen Prinzipien der vorliegenden Erfindung lediglich
veranschaulicht, nicht aber beschränkt. Der Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung ist lediglich durch die beigefügten Ansprüche zu begrenzen.