DE19801974A1 - Lenkungssteuerungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkungssteuerungsvorrichtung zum Drehen gelenkter Räder in Abhängigkeit von der Drehung eines Lenkrads. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Lenkungs­ steuerungsvorrichtung, bei der eine mit dem Lenkrad verbundene Lenkwelle mechanisch von einem Drehmechanismus zum Drehen der gelenkten Räder getrennt ist, und wobei der Drehmechanismus mit­ tels einer elektronischen Steuerungseinrichtung gesteuert wird.

Ein Beispiel einer derartigen Lenkungssteuerungsvorrichtung ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Hei 2-85059 bekannt, und der allgemeine Aufbau dieser Vorrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Ein an einer Lenkwelle 101 angeordneter Lenkwinkelsensor 103 er­ faßt einen Lenkwinkel des Lenkrads 102, und ein Gegenkraftmecha­ nismus 104, dessen Hauptteil ein Motor ist, übt eine Lenkungsge­ genkraft (Reaktionskraft) auf die Lenkwelle 101 aus. Die Drehung eines Motors 105 zum Drehen der Reifen wird über eine Redu­ ziereinheit 106 auf ein Ritzel 107 übertragen zur axialen Ver­ setzung einer in Eingriff mit dem Ritzel 107 stehenden Zahnwelle 108, wobei eine Drehung der Reifen 109 bewirkt wird. Ein Verset­ zungsbetrag der Zahnwelle 108 wird mittels eines Drehwinkelsen­ sors 110 erfaßt und wird zusammen mit einem Erfassungssignal des Lenkwinkelsensors 103 einer Steuerungseinrichtung 100 zugeführt. Die Steuerungseinrichtung 100 der Lenkungssteuerungsvorrichtung gemäß dem vorstehend angegebenen Aufbau führt eine Rückkopp­ lungssteuerung des Motors 105 in der Weise durch, daß ein tat­ sächlicher, aus dem Erfassungsergebnis des Drehwinkelsensors 110 erhaltener Lenkwinkel mit einem Soll-Lenkwinkel übereinstimmt, der auf der Basis des erfaßten Lenkwinkels erhalten wird.

Verstärkungen bei dieser Rückkupplungssteuerung werden derart eingestellt, daß sie unabhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs immer konstant sind. Hierbei kann in bestimmten Fällen in Abhän­ gigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs keine korrekte Lenkungs­ steuerung durchgeführt werden. Wird beispielsweise entgegen den vorliegenden Bedingungen, die eine größere Verstärkung erfor­ dern, eine kleine Verstärkung eingestellt, dann ist die Gerade­ ausfahrstabilität gering. Wird im Gegensatz dazu eine große Ver­ stärkung eingestellt, während die vorliegenden Bedingungen eine kleine Verstärkung erfordern, dann kann die Empfindlichkeit der­ art groß sein, daß Störungen (Rauschen) und Schwingungen erzeugt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkungs­ steuerungsvorrichtung der eingangsgenannten Art derart auszuge­ stalten, daß in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs eine korrekte Lenkungssteuerung mit angemessener Ansprechempfindlich­ keit gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine Lenkungssteuerungsvorrichtung vorgese­ hen mit einer Lenkwelle, auf die mittels eines Lenkrads eine Lenkkraft ausgeübt wird, einer Lenkwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels der Lenkwelle, einer Drehein­ richtung zum Drehen eines gelenkten Rads, wobei die Dreheinrich­ tung mechanisch von der Lenkwelle getrennt ist, einer Sollsteue­ rungsbetrag-Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Soll­ steuerungsbetrags als Sollwert der Drehsteuerung auf der Basis eines Erfassungsergebnisses der Lenkwinkelerfassungseinrichtung, einer Drehsteuerungseinrichtung zur Ausgabe eines Drehsteue­ rungssignals in Abhängigkeit vom Sollsteuerungsbetrag an die Dreheinrichtung zur Steuerung des Antriebs der Dreheinrichtung, so daß ein Drehbetrag der gelenkten Räder gleich dem Sollsteue­ rungsbetrag wird, und einer Korrektureinrichtung zur Korrektur des ausgegebenen Drehsteuerungssignals in Abhängigkeit vom Fahr­ zustand eines Fahrzeugs.

Die Korrektureinrichtung korrigiert das Lenkungssteuerungssignal in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs, der durch eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Lenkwinkel (Drehwinkel der Lenkwelle), einen Straßenreibungskoeffizienten µ oder der gleichen bestimmt ist. Dies ermöglicht der Drehsteuerungsein­ richtung den Antrieb der Dreheinrichtung mit einer angemessenen genauen Ansprechempfindlichkeit in Abhängigkeit vom Betriebs zu­ stand.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Lenkungssteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Steue­ rungsablaufs, wie er mittels einer Drehwellenmotorsteuerungs­ schaltung durchgeführt wird,

Fig. 3A eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Straßenreibungskoeffizienten µ und ei­ nem Verstärkungsfaktor Gs1,

Fig. 3B eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit V und einem Ver­ stärkungsfaktor Gs2,

Fig. 3C eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Lenkwinkel Θ und einem Verstär­ kungsfaktor Gs3,

Fig. 3D eine weitere graphische Darstellung zur Veranschau­ lichung der Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit V und dem Verstärkungsfaktor Gs2,

Fig. 3E eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit V und einem Koef­ fizienten b entsprechend dem Lenkungsversetzungsgetriebeverhält­ nis, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer be­ kannten Lenkungssteuerungsvorrichtung.

Es wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der Lenkungssteuerungs­ vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel. Die Lenkungssteue­ rungsvorrichtung besteht aus einem Hauptteil (Masterbereich) A, der durch den Fahrer betätigt wird, einem untergeordneten Teil (Slavebereich) B zum Drehen der gelenkten Räder und einem Steue­ rungsteil (Steuerungsbereich) C zum elektrischen Steuern des Ma­ sterbereichs A und des Slavebereichs B.

Der Masterbereich A umfaßt eine Lenkwelle 2, an welcher ein Lenkrad 1 angeordnet ist, und einen Lenkwellenmotor 3 zum Drehen der Lenkwelle 2, wobei die Lenkwelle 2 mit einem Lenkwinkelsen­ sor 4 ausgerüstet ist zur Erfassung des Lenkwinkels Θ der Lenk­ welle 2 und einem Lenkkraftsensor 5 zur Erfassung der Lenkkraft T.

Der Slavebereich B umfaßt eine Motorwelle 11 als Antriebsquelle zur Versetzung der Drehwelle 13 und einen Wandler 12 zum axialen Versetzen der Drehwelle 13 durch Umwandeln der Drehbewegung des Drehwellenmotors 11 in eine rechtwinklig dazu angeordnete linea­ re Bewegung, wobei der Wandler 12 zwischen dem Drehwellenmotor 11 und der Drehwelle 13 angeordnet ist. Beide Enden der Drehwel­ le 13 sind über Zugstangen 15a und 15b und über Gelenkarme 16a und 16b mit gelenkten Rädern 14a und 14b verbunden, wodurch ein Mechanismus zum axialen Versetzen der Drehwelle 13 zum Drehen jedes gelenkten Rads 14a und 14b in Abhängigkeit von einem Be­ trag und einer Richtung der Versetzung gebildet wird.

Jede Zugstange 15a und 15b umfaßt einen Drehungsgegenkraftsensor 18a und 18b zur Erfassung der axialen Kraft (Drehungsgegenkraft), die auf jeder Zugstange 15a und 15b der rechten und linken gelenkten Räder 14a und 14b ausgeübt wird. Die Drehwelle 13 umfaßt einen Drehungsversetzungsbetragssensor 17 zur Erfassung eines Versetzungsbetrags der Drehwelle 13. Ein tatsächlicher Drehungsbetrag der gelenkten Räder 14a und 14b kann erfaßt werden durch Ermitteln des Versetzungsbetrags der Drehwelle 13 durch den Drehungsversetzungsbetragssensor 17.

Der Steuerungsbereich C umfaßt eine Lenkwellenmotorsteuerungs­ schaltung 21 zur Steuerung des Antriebs des Lenkwellenmotors 3, und eine Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 zur Steuerung des Antriebs des Drehwellenmotors 11, und führt die Antriebssteue­ rungen der beiden Motoren auf der Basis von Berechnungsergebnis­ sen der jeweiligen Berechnungsschaltungen und weiteren Daten durch.

Die Lenkwellenmotorsteuerungsschaltung 21 empfängt Berechnungs­ ergebnisse einer Lenkungskraftberechnungseinheit 23 und einer Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24. Die Lenkungskraftbe­ rechnungseinheit 23 berechnet die auf die Lenkwelle 2 ausgeübte Lenkungskraft T auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Len­ kungskraftsensors 5 und berechnet ferner einen Steuerungsbetrag aT (wobei "a" ein Koeffizient entsprechend dem Getriebeverhält­ nis der Lenkungskraft ist zur Drehung der Lenkwelle 2 in Rich­ tung der Wirkung der Lenkungskraft T.

Die Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24 berechnet die Dre­ hungsgegenkraft F, die auf die Drehwelle 13 ausgeübt wird, auf der Basis der Erfassungsergebnisse der Drehungsgegenkraftsenso­ ren 18a und 18b. Die Lenkwellenmotorsteuerungsschaltung 21 be­ rechnet einen Drehungssteuerungsbetrag Mm der Lenkwelle 2 in Ab­ hängigkeit von der nachstehend angegebenen Gleichung (1) auf der Basis der Berechnungsergebnisse der Lenkungskraftberechnungsein­ heit 23 und der Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24, und gibt ein Antriebssteuerungssignal in Abhängigkeit vom Drehungs­ steuerungsbetrag Mm des Lenkwinkels an den Lenkwellenmotor 3 ab. In der Gleichung (1) bezeichnet Gm einen Verstärkungsfaktor zur Angabe einer Verstärkung des ausgegebenen Signals.

Mm = Gm × (aT - F) (1)

Die Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 berechnet einen Steue­ rungsversetzungsbetrag Ms der Drehwelle 13 in Abhängigkeit von der nachstehend angegebenen Gleichung (2) und gibt ein Drehungs­ steuerungssignal in Abhängigkeit vom Steuerungsversetzungsbetrag Ms an den Drehwellenmotor 11 ab zur Steuerung des Antriebs des Drehwellenmotors 11. In der Gleichung (2) bezeichnet Gs einen Verstärkungsfaktor zur Angabe einer Verstärkung des Drehsteue­ rungssignals, wobei, wie es nachstehend noch beschrieben wird, der Verstärkungsfaktor Gs in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt wird.

Ms = Gs × (Δ - bX) (2)

Die Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 empfängt Berechnungs­ ergebnisse einer Drehversetzungsbetrag-Berechnungseinheit 22 und einer Sollsteuerungsbetrag-Berechnungseinheit 25 und empfängt den Verstärkungsfaktor Gs, wie er mittels einer Verstärkungsfak­ toreinstellungsschaltung 28 eingestellt ist.

Die Drehungsversetzungsbetrag-Berechnungseinheit 22 erhält einen Versetzungsbetrag der Drehwelle 13 als Drehungsversetzungsbetrag X auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Drehungsverset­ zungsbetragssensors 17 und gibt einen Steuerungsbetrag bX pro­ portional zum Drehungsversetzungsbetrag X aus (wobei "b" ein Koeffizient entsprechend einem Getriebeverhältnis der Drehungs­ versetzung ist). Der Koeffizient b kann nicht nur eine Konstante sein, sondern ebenfalls eine von der Fahrgeschwindigkeit V und dergl. abhängige Variable. Beispielsweise kann der Koeffizient b auf der Basis der graphischen Darstellung (Kennlinie) gemäß Fig. 3E gesteuert werden. Wird der Koeffizient b auf der Basis der Kennlinie gemäß Fig. 3E gesteuert, dann kann eine Lenkungssteue­ rung korrekt durchgeführt werden.

Die Sollsteuerungsbetrag-Berechnungseinheit 25 berechnet aus dem mittels des Lenkwinkelsensors 4 erfaßten Lenkwinkel Θ einen Sollsteuerungsbetrag Δ, der ein Sollwert bei der Drehsteuerung darstellt, d. h. beim Drehen der gelenkten Räder 14a und 14b in Abhängigkeit vom Lenkwinkel.

Die Verstärkungsfaktoreinstellschaltung 28 empfängt die Informa­ tion zur Anzeige des Fahrzustands des Fahrzeugs einschließlich der mittels eines Geschwindigkeitssensors 27 erfaßten Geschwin­ digkeit V und des mittels des Lenkwinkelsensors 4 erfaßten Lenk­ winkels Θ, und empfängt ebenfalls die Drehungsgegenkraft F und den Drehungsversetzungsbetrag X zur Berechnung des Straßenrei­ bungskoeffizienten µ. Der Verstärkungsfaktor Gs wird auf der Ba­ sis des Straßenreibungskoeffizienten µ, der aus der Drehungsge­ genkraft F und dem Drehungsversetzungsbetrag X berechnet wird, und der Geschwindigkeit V und dem Lenkwinkel Θ eingestellt.

In Abhängigkeit von den Berechnungsergebnissen der Drehungsver­ setzungsbetrag-Berechnungseinheit 22 und der Sollsteuerungsbe­ trag-Berechnungseinheit 25 und dem mittels der Verstärkungsfak­ toreinstellschaltung 28 eingestellten Verstärkungsfaktor Gs steuert die Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 den Drehwel­ lenmotor 11 in der Weise, daß ein Drehungsbetrag der gelenkten Räder 14a und 14b gleich dem Sollsteuerungsbetrag Δ wird. Insbe­ sondere wird der Steuerungsversetzungsbetrag Ms der Drehwelle 13 in Abhängigkeit von Gleichung (2) berechnet, und das Drehungs­ steuerungssignal entsprechend dem Steuerungsversetzungsbetrag Ms wird an den Drehwellenmotor 11 ausgegeben.

Die Wirkungsweise der Lenkungssteuerungsvorrichtung mit dem vor­ stehend beschriebenen Aufbau wird in schematischer Weise nach­ stehend beschrieben. Es wird dabei angenommen, daß bei der Gera­ deausfahrt des Fahrzeugs das Lenkrad 1 in der Weise betätigt wird, daß beispielsweise auf die Drehwelle 2 ein im Gegenuhrzei­ gersinn wirkendes Drehmoment ausgeübt wird. Da der Lenkwellenmo­ tor 3 zu Beginn der Drehung des Lenkrads 1 die Lenkwelle 2 noch nicht dreht entsteht in der Lenkwelle 2 eine Torsion. Diese Tor­ sion der Lenkwelle 2 wird mittels des Lenkungskraftsensors 5 er­ faßt und die Lenkungskraftberechnungseinheit 23 berechnet die Lenkungskraft T aus dem Erfassungsergebnis und gibt den aus der Multiplikation der Lenkungskraft T und dem Koeffizienten a er­ haltenen Steuerungsbetrag aT ab.

Die Lenkwellenmotorsteuerungsschaltung 21 setzt den Steuerungs­ betrag aT der Lenkkraftberechnungseinheit 23 und die Drehungsge­ genkraft F der Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24 in die vorstehend angegebene Gleichung (1) ein zur Berechnung des Lenk­ wellendrehungssteuerungsbetrags Mm, und gibt ein Antriebssteue­ rungssignal zur Anzeige desselben aus. Da die Drehungsgegenkraft F der Drehwelle 13 zu Beginn der Drehung des Lenkrads 1 gleich Null ist, empfängt der Lenkwellenmotor 3 das Antriebssteuerungs­ signal gemäß Mm = Gm × aT. In Abhängigkeit von diesem Antriebs­ steuerungssignal dreht der Lenkwellenmotor 3 die Lenkwelle 2 in Gegenuhrzeigersinn.

Diese Drehung bewirkt eine Zuführung des Lenkwinkels Θ zur Soll­ steuerungsbetrag-Berechnungseinheit 25, und die Sollsteuerungs­ betrag-Berechnungseinheit 25 berechnet den Sollsteuerungsbetrag Δ auf der Basis des Lenkwinkels e und gibt das Berechnungsergeb­ nis an die Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 ab. Da der Dre­ hungsversetzungsbetrag X der Drehwelle 13 noch immer gleich Null ist, gibt gleichzeitig die Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 das Steuerungssignal zur Angabe des Steuerungsversetzungsbetrags Ms = Gs × A, der gemäß der vorstehenden Gleichung (2) erhalten wurde, an den Drehwellenmotor 11 ab zum Starten der Versetzung der Drehwelle 13 nach rechts und zum Starten des Drehens der linken und rechten gelenkten Räder 14a und 14b nach links.

Da diese Versetzung der Drehwelle 13 den Wert des Drehungsver­ setzungsbetrags X vergrößert, vermindern sich die gemäß der vor­ stehenden Gleichung (2) erhaltenen Werte des Steuerungsverset­ zungsbetrags Ms. Wird ein Steuerungsbetrag bX proportional zum Drehwellenversetzungsbetrag X ungefähr gleich dem Sollsteue­ rungsbetrag Δ, dann wird die Drehung der Drehwelle 13 beendet.

Andererseits erhalten die rechten und linken gelenkten Räder 14a und 14b eine nach rechts gerichtete Drehungsgegenkraft von der Straßenoberfläche, wenn sie nach links gedreht werden. Die Dre­ hungsgegenkraftsensoren 18a und 18b erfassen eine Kraft in Ab­ hängigkeit von der Drehungsgegenkraft und führen die Erfassungs­ ergebnisse der Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24 zu. Die Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24 berechnet die Drehungs­ gegenkraft F auf der Basis der Signale der Drehungsgegen­ kraftsensoren 18a und 18b, und gibt sie an die Lenkwellenmotor­ steuerungsschaltung 21 ab.

Die Lenkwellenmotorsteuerungschaltung 21 berechnet den Drehungs­ steuerungsbetrag Mm der Lenkwelle 2 in Abhängigkeit von Glei­ chung (1) auf der Basis der vorstehend beschriebenen Berech­ nungsergebnisse der Lenkungskraftberechnungseinheit 23 und der Drehungsgegenkraftberechnungseinheit 24, und gibt das Antriebs­ steuerungssignal in Abhängigkeit von dem Lenkwellendrehungs­ steuerungsbetrag Mm an den Lenkwellenmotor 3 ab. Somit vergrö­ ßert die Drehungsgegenkraft F infolge der Drehung die Werte des Lenkwellendrehungssteuerungsbetrags Mm. Wird die Drehungsgegen­ kraft F ungefähr gleich dem Steuerungsbetrag aT proportional zur Lenkungskraft T, dann hält die Lenkwelle 2 an einer Drehposition zu diesem Zeitpunkt an.

Beabsichtigt der Fahrer, das Lenkrad 1 weiter im Gegenuhrzeiger­ sinn zu drehen, dann dreht der Lenkwellenmotor 3 die Lenkwelle 2 in Gegenuhrzeigersinn und der Drehwellenmotor 11 dreht die ge­ lenkten Räder 14a und 14b nach links.

Vermindert im Gegensatz dazu der Fahrer die Lenkkraft, dann wird der Steuerungsbetrag aT kleiner als die Drehungsgegenkraft F und Werte des Lenkwellendrehungssteuerungsbetrags Mm werden negativ. Der Lenkwellenmotor 3 dreht sodann die Lenkwelle 2 im Uhrzeiger­ sinn. Da dieses den Sollsteuerungsbetrag A vermindert, werden Werte des Drehungssteuerungsversetzungsbetrags Ms negativ und der Drehwellenmotor 11 dreht die gelenkten Räder 14a und 14b nach rechts.

Die vorstehend beschriebene Wirkungsweise der Lenkungssteue­ rungsvorrichtung ermöglicht ein genaues Drehen der gelenkten Rä­ der in Abhängigkeit von der durchzuführenden Lenkungsbetätigung, ohne das gewünschte Gefühl bezüglich der Lenkung zu verschlech­ tern.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise der Len­ kungssteuerungsvorrichtung wurde Bezug genommen auf ein Lenken der Räder nach links ausgehend von einem geradeaus fahrenden Zu­ stand. Eine genaue Drehung in Abhängigkeit von der Lenkungsbetä­ tigung kann ebenfalls in gleicher Weise bei einem Betrieb durch­ geführt werden, bei dem die Räder, ausgehend von einem gerade­ aus laufenden Zustand nach rechts gedreht werden, indem in Abhän­ gigkeit von den Gleichungen (1) und (2) der Lenkwellenmotor 3 und der Drehwellenmotor 11 entsprechend gesteuert werden.

Die grundsätzliche Lenkungssteuerung wird entsprechend der vor­ stehend beschriebenen Weise durchgeführt, und der durch die Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 durchgeführte Steuerungs­ ablauf wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Die Drehwel­ lenmotorsteuerungsschaltung 26 gibt das Drehungssteuerungssignal gemäß der vorstehenden Beschreibung in Abhängigkeit vom Steue­ rungsversetzungsbetrag Ms an den Drehwellenmotor 11 ab, und der Verstärkungsfaktor Gs zur Angabe der Verstärkung des Antriebs­ steuerungssignals stellt einen variablen Koeffizienten (veränderlicher Faktor) dar. Der Verstärkungsfaktor Gs wird in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs eingestellt, der durch die Geschwindigkeit V, den Lenkwinkel Θ, den Straßenrei­ bungskoeffizienten µ oder der gleichen bestimmt ist, wobei nach­ folgend die Gründe hierfür angegeben sind.

Bei der Drehungsgegenkraft F weicht eine Gegenkraft der an den gelenkten Rädern (14a und 14b) angeordneten Reifen (Reifengegenkraft) auch beim gleichen Drehwinkel in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs entsprechend der Fahrgeschwindig­ keit V, dem Lenkwinkel Θ, dem Straßenreibungskoeffizienten µ und der gleichen ab. Der Steuerungsversetzungsbetrag Ms des Drehwel­ lenmotors 11 wird somit ebenfalls in Abhängigkeit von diesen Fahrbedingungen geändert, wodurch die Ansprechempfindlichkeit und Stabilität der Steuerung erhöht wird.

Der mittels der Drehwellenmotorsteuerungsschaltung 26 durchge­ führte Steuerungsablauf wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben. Der Steue­ rungsablauf wird durch das Einschalten des Zündschalters gestar­ tet.

In Schritt S102 werden der Lenkwinkel Θ, der Drehungsverset­ zungsbetrag X, die Geschwindigkeit V und die Drehungsgegenkraft F eingelesen.

Im nachfolgenden Schritt S104 wird der Wert des Straßenreibungs­ koeffizienten µ aus einem Kennfeld der Beziehung zwischen dem Drehungsversetzungsbetrag x entsprechend dem Drehwinkel der ge­ lenkten Räder 14a und 14b und der axialen Kraft (Drehungsgegenkraft F) der Lenkwelle 13 abgeleitet, und sodann wird ein Verstärkungsfaktor Gs1 entsprechend dem derart abgelei­ teten Straßenreibungskoeffizienten µ auf der Basis der graphi­ schen Darstellung in Fig. 3A eingestellt.

Sind die Werte des Straßenreibungskoeffizienten µ klein, dann wird die Stabilität vermindert, da Unterschiede bei den Reifen, d. h. Unterschiede in Rückkopplungssystem entsprechend der Glei­ chung (2) auftreten können. Daher werden kleine Werte des Ver­ stärkungsfaktors Gs1 gemäß der graphischen Darstellung in Fig. 3a eingestellt. Sind hingegen die Werte des Straßenreibungskoef­ fizienten µ groß, dann ist die Reifengegenkraft groß. Daher wer­ den große Werte des Verstärkungsfaktors Gs1 eingestellt, wodurch die Ansprechempfindlichkeit der Steuerung verbessert wird. Diese Anpassung des Verstärkungsfaktors Gs1 erlaubt eine harmonische Steuerung der durchzuführenden Ansprechempfindlichkeit und Sta­ biltät auf der Basis des gleichen Versetzungsabweichungsbetrags, auch wenn Änderungen im Straßenreibungskoeffizienten µ auftreten.

Im nachfolgenden Schritt S106 werden ein Verstärkungsfaktor Gs2 und ein Koeffizient b in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V und auf der Basis der jeweiligen graphischen Darstellungen in den Fig. 3B und 3E eingestellt. Gemäß den graphischen Darstel­ lungen in den Fig. 3B und 3E werden sowohl der Verstärkungsfak­ tor Gs2 als auch der Koeffizient b zur Erhöhung der Geradeaus­ fahrstabilität auf große Werte eingestellt. Liegen kleine Werte der Geschwindigkeit V vor, dann werden zur Unterdrückung von Rauschen (Störungen) und Schwingungen sowohl der Verstärkungs­ faktor Gs2 als auch der Koeffizient b auf kleine Werte einge­ stellt.

Dabei ist es möglich, daß der Verlauf (Tendenz) des Verstär­ kungsfaktors Gs2 gegenüber der Geschwindigkeit V invertiert ist. Insbesondere gemäß der graphischen Darstellung in Fig. 3D wird der Verstärkungsfaktor Gs2 zur Erhöhung der Stabilität auf klei­ ne Werte eingestellt, da die Unterschiede bei Reifenschwingungen leichter in Verbindung mit großen Werten der Geschwindigkeit V auftreten. Liegen kleine Werte der Geschwindigkeit vor, dann wird zur Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit der Verstär­ kungsfaktor auf große Werte eingestellt.

In Schritt S108 wird ein Verstärkungsfaktor Gs3 in Abhängigkeit vom Lenkwinkel Θ und auf der Basis der graphischen Darstellung in Fig. 3C eingestellt. Gemäß der graphischen Darstellung in Fig. 3C wird der Verstärkungsfaktor Gs3 auf kleine Werte einge­ stellt, da die Unterschiede bezüglich der Reifen bei kleinen Lenkwinkel n eher auftreten. Bei großen Lenkwinkeln Θ wird der Verstärkungsfaktor Gs3 auf große Werte eingestellt, da die Rei­ fengegenkraft ebenfalls hoch ist. Diese Anpassung ermöglicht die harmonische Steuerung der Ansprechempfindlichkeit und der durch­ zuführenden Stabilität auf der Basis des gleichen Versetzungsab­ weichungsbetrags unabhängig von der Größe des Lenkwinkels Θ.

Im nachfolgenden Schritt S110 wird auf der Basis der in den Schritten S104 bis S108 eingestellten Verstärkungsfaktoren Gs1, Gs2 und Gs3 der Verstärkungsfaktor Gs in Gleichung (2) berechnet gemäß Gs = Gs1 × Gs2 × Gs3. Auf diese Weise wird der Verstär­ kungsfaktor Gs eingestellt, wobei der Fahrzustand des Fahrzeugs berücksichtigt wird, der durch die Geschwindigkeit V, den Stra­ ßenreibungskoeffizienten µ und den Lenkwinkel Θ gegeben ist.

In Schritt S112 wird unter Verwendung des in Schritt S110 be­ rechneten Verstärkungsfaktors Gs der Versetzungssteuerungsbetrag Ms gemäß Gleichung (2) berechnet, und in Schritt S114 wird ein Drehungssteuerungssignal in Abhängigkeit von dem Versetzungs­ steuerungsbetrag Ms an den Lenkwellenmotor 11 ausgegeben.

Danach wird in Schritt S116 bestimmt, ob der Zündschalter ausge­ schaltet ist. Ist der Zündschalter eingeschaltet, dann kehrt der Steuerungsablauf zu Schritt S102 zurück zur Wiederholung des ge­ samten Steuerungsablaufs. Ist hingegen der Zündschalter ausge­ schaltet, dann ist der vorliegende, mittels der Drehwellenmotor­ steuerungsschaltung 26 durchzuführende Steuerungsablauf beendet.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde bei der Einstellung des. Verstärkungsfaktors Gs die Geschwindigkeit V, der Lenkwinkel Θ und der Straßenreibungskoeffizient µ sämt­ lich als Werte zur Darstellung des Fahrzustands des Fahrzeugs berücksichtigt, wobei jedoch der Verstärkungsfaktor Gs auch auf der Basis von einem oder zwei der vorstehend angegebenen Werte, beispielsweise auf der Basis der Geschwindigkeit V und des Lenk­ winkels Θ eingestellt werden kann.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel bezog sich auf eine Len­ kungssteuerungsvorrichtung, bei der die Antriebssteuerung des Drehwellenmotors 11 durchgeführt wurde durch Rückführen des Aus­ gangssignals das Drehungsversetzungsbetragssensors 17, wobei die Erfindung nicht auf Fälle zur Durchführung einer derartigen Rückführungssteuerung (Regelung) beschränkt ist. Beispielsweise kann der Drehwellenmotor 11 als Schrittmotor ausgeführt sein, wobei ein Drehungsbetrag des Schrittmotors in Abhängigkeit vom Sollsteuerungsbetrag Δ berechnet wird, und wobei die Drehung des Schrittmotors in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis ge­ steuert wird. In diesem Fall ist eine Rückkopplungssteuerung nicht erforderlich.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist die Lenkungssteuerungs­ vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in der Weise ausge­ bildet, daß die Korrektureinrichtung das mittels der Drehungs­ steuerungseinrichtung ausgegebene Drehungssteuerungssignal in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs korrigiert, wobei die Drehungssteuerung mit einer genauen Ansprechempfindlichkeit in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs durchgeführt werden kann.

Die Lenkungssteuerungsvorrichtung umfaßt somit eine Lenkwelle, auf die mittels eines Lenkrads eine Lenkkraft ausgeübt wird, ei­ ne Lenkwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Drehwin­ kels der Lenkwelle, eine Drehungseinrichtung zum Drehen eines gelenkten Rads, wobei die Drehungseinrichtung mechanisch von der Lenkwelle getrennt ist, eine Sollsteuerungsbetrag-Be­ rechnungseinheit zur Berechnung eines Sollsteuerungsbetrags als Sollwert der Drehungssteuerung auf der Basis eines Erfas­ sungsergebnisses der Lenkwinkelerfassungseinrichtung, eine Dre­ hungssteuerungseinrichtung zum Ausgeben eines Drehungssteue­ rungssignals in Abhängigkeit von dem Sollsteuerungsbetrag an die Drehungseinrichtung und zur Steuerung des Antriebs durch die Drehungseinrichtung, so daß der Drehungsbetrag des gelenkten Rads gleich dem Sollsteuerungsbetrag wird, und eine Korrek­ tureinrichtung zur Korrektur des aus gegebenen Drehungssteue­ rungssignals auf der Basis eines Fahrzustands des Fahrzeugs.

Claims (8)

1. Lenkungssteuerungsvorrichtung, mit
einer Lenkwelle (2), auf die mittels eines Lenkrads (1) eine Lenkkraft ausgeübt wird,
einer Lenkwinkelerfassungseinrichtung (4) zur Erfassung ei­ nes Drehwinkels der Lenkwelle (2),
einer Dreheinrichtung (11) zum Drehen eines gelenkten Rads (14a, 14b), wobei die Dreheinrichtung (11) mechanisch von der Lenkwelle (2) getrennt ist,
einer Sollsteuerungsbetrag-Berechnungseinrichtung (25) zur Berechnung eines Sollsteuerungsbetrags als Sollwert der Dreh­ steuerung auf der Basis eines Erfassungsergebnisses der Lenkwin­ kelerfassungseinrichtung (4),
einer Drehsteuerungseinrichtung (26) zur Ausgabe eines Dreh­ steuerungssignals in Abhängigkeit vom Sollsteuerungsbetrag an die Dreheinrichtung (11) zur Steuerung des Antriebs der Drehein­ richtung (11), so daß ein Drehbetrag der gelenkten Räder (14a, 14b) gleich dem Sollsteuerungsbetrag wird, und
einer Korrektureinrichtung (28) zur Korrektur des ausgegebe­ nen Drehsteuerungssignals in Abhängigkeit vom Fahrzustand eines Fahrzeugs.

2. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dre­ hungssteuerungseinrichtung (26) einen Steuerungsversetzungsbe­ trag Ms berechnet, der gemäß der folgenden Gleichung definiert ist:
Ms = Gs × (Δ - bX),
wobei A der Sollsteuerungsbetrag, bX der Drehungsbetrag und Gs ein Drehungsverstärkungsfaktor ist, und die Drehungssteue­ rungseinrichtung (26) eine Information einschließlich des Steue­ rungsversetzungsbetrags Ms als Drehungssteuerungssignal ausgibt, und
wobei die Drehungseinrichtung (11) das gelenkte Rad (14a, 14b) in Abhängigkeit von den durch die Drehungssteuerungsein­ richtung erhaltenen Steuerungsversetzungsbetrag Ms dreht.

3. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kor­ rektur des Drehungssteuerungssignals mittels der Korrekturein­ richtung (28) bewirkt wird durch Ändern des Drehungsverstär­ kungsfaktors (Gs) auf der Basis des Fahrzustands des Fahrzeugs.

4. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fahrzustand ein Zustand bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist.

5. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fahrzustand ein Zustand bezüglich des Drehwinkels (Θ) der Lenk­ welle (2) ist.

6. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fahrzustand ein Zustand bezüglich eines Straßenreibungskoeffizi­ enten (µ) ist.

7. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fahrzustand durch eine Kombination von zwei oder mehr Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), des Drehwinkels (Θ) der Lenkwelle (2) und dem Straßenreibungskoeffizienten (µ) gegeben ist.

8. Lenkungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer Lenkwellenantriebseinrichtung (3) zum Drehen der Lenk­ welle (2), einer Lenkwellensteuerungseinrichtung zur Steuerung der Lenkwellenantriebseinrichtung, einer Lenkungskrafterfas­ sungseinrichtung zur Erfassung der mittels des Lenkrads (1) auf die Lenkwelle (2) ausgeübten Lenkungskraft, und einer Drehungs­ gegenkrafterfassungseinrichtung (18a, 18b) zur Erfassung einer auf das gelenkte Rad (14a, 14b) ausgeübten Drehungsgegenkraft, wobei die Lenkwellensteuerungseinrichtung einen Lenkungsdre­ hungssteuerungsbetrag Mm berechnet, der gemäß der nachfolgenden Gleichung definiert ist:
Mm = Gm × (aT - F)wobei aT eine Kraft proportional zur Lenkungskraft, F eine Kraft entsprechend der Drehungsgegenkraft und Gm ein Lenkungs­ verstärkungsfaktor ist, und wobei die Lenkwellenantriebseinrichtung (3) die Lenkwelle (2) in Abhängigkeit von dem von der Lenkwellensteuerungseinrich­ tung (21) erhaltenen Lenkungsdrehungssteuerungsbetrag (Mm) dreht.