DE69506741T2

DE69506741T2 - Vorrichtung zum Steuern eines Lenkwinkels

Info

Publication number: DE69506741T2
Application number: DE69506741T
Authority: DE
Inventors: Takashi Fukunaga; Akira Ishida; Akiyoshi Segawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-01-14
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: DE69506741D1; EP0663333B1; US5642281A; EP0663333A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkwinkelsteuervorrichtung zum Lenken von Fahrzeugrädern entsprechend dem Lenkradwinkel, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeuggierrate und dem Hinterradlenkwinkel eines Automobils oder eines anderen Fahrzeuges.
Es sind bereits verschiedene 4-Rad-Lenksteuervorrichtungen zum Verbessern der Lenkstabilität eines sich bewegenden Fahrzeuges vorgeschlagen worden. Bei der Vorrichtung, die in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. H3-164374 (ungeprüft) offenbart ist, welche am 16. Juli 1991 veröffentlicht worden ist, wird beispielsweise der Lenkradwinkel mittels eines Sensors für diesen Winkel erfaßt. Die aktuelle Gierrate (die Drehwinkelgeschwindigkeit um den Fahrzeugschwerpunkt bei Betrachtung von oben) wird mittels eines Gierratensensors bestimmt. Die Lenkgeschwindigkeit der Vorderräder wird mit dem Lenksteuerwert, der in der Richtung vorgesehen ist, in die die Gierrate drängt (die Gierraten-Zwangsrichtung), multipliziert. Der Lenksteuerwert der in der Gierraten-Zwangsrichtung vorgesehen ist, wird anschließend entsprechend der Lenkgeschwindigkeit eingestellt, wodurch der Lenksteuerwert verringert wird, der in der Gierraten-Zwangsrichtung der Hinterräder vorgesehen ist, welche sich in stetiger Drehung befinden, und wodurch die Anfangsdrehreaktion verbessert wird, wenn die Vorderräder plötzlich gedreht werden.
Das Gierraten-Spurfolgesteuerverfahren, das in der Japanischen Patentveröffentlichungspublikation Nr. 60-124 572 (ungeprüft) vorgeschlagen wird, die am 3. Juli 1985 veröffentlicht worden ist, berechnet beispielsweise eine Zielgierrate aus dem Lenkradwinkel sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit und lenkt die Hinterräder in der Weise, daß die tatsächliche Gierrate der Zielgierrate folgt.
Durch Verwendung einer Gierratenrückkopplung weisen beide Verfahren den Vorteil auf, daß Abweichungen in der Orientierung und der Fahrlinie des Fahrzeuges infolge äußerer Störungen, wie beispielsweise Querwinde und schlechte Straßenzustände durch Lenken der Hinterräder kompensiert werden kann.
Wenn jedoch eine Drift die Ausgabe des Gierratensensors beeinflußt, weicht die Ausgabe des Gierratensensors um den Wert der Drift von der tatsächlichen Gierrate ab. Im Ergebnis kann der Hinterradlenkwinkel infolge einer falschen Ausgabe des Gierratensensors fehlerhaft sogar dann geändert werden, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt und der Lenkwinkel der Vorderräder 0º beträgt.
Wenn die Straßenoberfläche in Kurven (Querneigung) oder bei geraden Straßen (Überhöhung) geneigt ist, stellt die Schwerkraft eine stetige Störung dar, die die Bewegungseigenschaften des Fahrzeuges beeinflußt, so daß sich das Fahrzeug gegenüber einer Situation, auf der es auf flachen Straßen rollt, unterschiedlich verhält.
Wenn insbesondere eine Bewegung durch eine Querneigung erfolgt, bleibt die Gierrate unabhängig von dem Lenkradwinkel konstant, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt.
Wenn über eine überhöhte Oberfläche gefahren wird, müssen die Vorderräder nur mit einem solchen Winkel gedreht werden, daß eine gerade Fahrlinie aufrechterhalten wird.
Wenn ein Zielwert, der einen seitlichen Abrutschwinkel von 0º auf einer flachen Straße erzielt, aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkradwinkel bestimmt wird und die Räder unter Verwendung eines Gierraten-Folgesteuerverfahrens gesteuert werden, das diesem Winkel folgt, treten die folgenden Phenomene auf, die in einem gewissen Sinne zu einer Instabilität führen.
Bei Querneigung unterscheidet sich die Zielgierrate, die aus dem Lenkradwinkel erhalten wird, von der Gierrate, die notwendig ist, um stabil über eine Querneigung zu fahren.
Da jedoch dieses Steuerverfahren mit der aktuellen Gierrate der Zielgierrate folgt, stimmt die Gierrate des Fahrzeuges nicht mit der Gierrate überein, die für die Querneigung erforderlich ist. Der Fahrer muß Lenken, um diesen Unterschied zu kompensieren.
Auf überhöhten Straßen wird die Zielgierrate in der Richtung berechnet, in der das Lenkrad gedreht wird. Die Hinterräder drehen sich, um mit der tatsächlichen Gierrate der Zielgierrate zu folgen.
Da jedoch die Vorderräder gedreht werden müssen, damit das Fahrzeug in einer geraden Linie auf einer überhöhten Straße fährt, verhindert diese Drehung der Hinterräder ein Fahren in einer geraden Linie und der Fahrer muß wiederum Lenken, um diesen Unterschied zu kompensieren.
In Fig. 22 ist schematisch ein Beispiel einer bekannten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergegeben, die vorstehend erläutert worden ist und die bei einem Fahrzeug V eingesetzt ist, welches Vorderräder 20 und Hinterräder 19 aufweist. Die Lenkwinkelsteuervorrichtung enthält einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11, einen Lenkwinkeldetektor 12, einen Gierratendetektor 13, eine Einrichtung 14 zum Berechnen einer wünschenswerten Gierrate, eine Einrichtung 17 zum Berechnen eines wünschenswerten Lenkwinkels und eine Lenkeinrichtung 40 für die Hinterräder. Die Einrichtung 14 zum Berechnen einer wünschenswerten Gierrate berechnet eine Zielgierrate und erzeugt ein Signal SYm für eine wünschenswerte Gierrate für das Fahrzeug Vc basierend auf einem Geschwindigkeitssignal Sv, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11 erhalten wird, und einem Lenkwinkelsignal Ss, das durch den Lenkwinkeldetektor 12 erhalten wird. Die Einrichtung 17 zum Berechnen eines wünschenswerten Lenkwinkels berechnet einen wünschenswerten Hinterradlenkwinkel und erzeugt ein Signal θr für den wünschenswerten Hinterradlenkwinkel basierend auf dem Signal SYm für die wünschenswerte Gierrate. Demgemäß wird ein Signal θr für einen wünschenswerten Hinterradlenkwinkel erhalten und die Hinterradlenkeinrichtung 40 lenkt die Hinterräder 19.
Im Ergebnis neigen infolge der Einflüsse durch die Sensordrift und die Schwerkraft stetige Störungen, die unerwünscht sind, wenn die Lenkung der Hinterräder berechnet wird, dazu, die erfaßte Gierrate unerwünscht zu beeinflussen und müssen daher entfernt werden.
Aus der DE-A-35 32 222 geht eine Lenkwinkelsteuervorrichtung zum Steuern der Lenkwinkel von Vorder- und Hinterrädern eines Straßenfahrzeugs hervor, wobei die Vorrichtung ein Gierratenermittlungs- bzw. Gierratenerfassungsmittel zum Ermitteln bzw. Erfassen der in dem Fahrzeug auftretenden Gierrate, ein erstes Gierratenabschätzmittel zum Bestimmen einer wünschenswerten Gierrate auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels des Fahrzeuglenkrades, wodurch das Fahrzeug stabil auf der Straße fährt, und ein Steuermittel zum Steuern des Lenkwinkels basierend auf der Gierrate und der wünschenswerten Gierrate aufweist, um die Differenz zwischen den beiden zu minimieren.
Diese bekannte Lenkwinkelsteuervorrichtung weist mehrere Nachteile auf, insbesondere dahingehend, daß die meisten oder alle elektrischen Bauteile verschiedene interne Störfaktoren, wie die Sensordrift aufweisen, so daß die aktuelle Gierrate, die durch einen derartigen Gierratensensor erfaßt wird, häufig Fehlerbestandteile enthält, die durch solche internen Störfaktoren hervorgerufen werden. Darüberhinaus gibt die bekannte Lenkwinkelsteuervorrichtung keine wahre, tatsächlich auf das Fahrzeug einwirkende Gierrate an.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick darauf entwickelt worden, die vorstehend beschriebenen Nachteile im wesentlichen zu lösen, und weist als wesentliche Aufgabe die Bereitstellung einer verbesserten Lenkwinkelsteuervorrichtung auf.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Lenkwinkelsteuervorrichtung, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, durch ein zweites Gierratenabschätzmittel zum Bestimmen einer idealen Gierrate, Störungsabschätzmittel zum Bestimmen einer Gierratenstörung, die bewirkt, daß die Gierrate von der idealen Gierrate abweicht, und in dem Fahrzeug bei Fahrstörungen, wie quergerichtete Fahrbahnneigungen auftritt, und ein Gierratenkompensationsmittel zum Kompensieren der wünschenswerten Gierrate auf Basis der Gierratenstörung gekennzeichnet, um eine kompensierte wünschenswerte Gierrate zu erzeugen, so daß die gewünschte Gierrate ersetzt werden kann, wodurch das Fahrzeug selbst mit der Gierratenstörung stabil fährt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
Diese sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren deutlicher zu Tage treten. In den beigefügten Zeichnungsfiguren sind gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Hierbei ist:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 3 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergibt;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 5 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergibt;
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem vierten Ausführungbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 7 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung zeigt;
Fig. 9 ein Blockdiagramm, welches eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 10 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 9 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergibt;
Fig. 11 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 11 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergibt;
Fig. 13 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 14 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 13 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergibt;
Fig. 15 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 16 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 1 5 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung zeigt;
Fig. 17 ein Blockdiagramm, das eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Fig. 18 ein Flußdiagramm, das eine Betriebsweise der in Fig. 17 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung zeigt;
Fig. 19 ein Blockdiagramm, das die Einrichtung zum Berechnen eines wünschenswerten Lenkwinkels wiedergibt, die in den Fig. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 gezeigt ist;
Fig. 20 ein Blockdiagramm, das die in Fig. 17 gezeigte Einrichtung zum Berechnen eines wünschenswerten Lenkwinkels für die Hinterräder wiedergibt;
Fig. 21A-21C Darstellungen zur Erläuterung der Kräfte, die auf das Fahrzeug einwirken, welches auf Straßen mit verschiedenen Oberflächenzuständen fährt; und
Fig. 22 ein Blockdiagramm einer bekannten Lenkwinkelsteuervorrichtung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es wird nun auf die Fig. 21A, 21B, 21C Bezug genommen, in denen Fahrzeuge wiedergegeben sind, die auf Straßen mit verschiedenen Oberflächenzuständen fahren. In Fig. 21A fährt das Fahrzeug Vc auf einer Straße mit einer flachen und ebenen Oberfläche, wobei auf das Fahrzeug keine anderen äußeren Kräfte als die äußeren Grundkräfte einwirken, wie die Schwerkraft, der Luftwiderstand, und der mechanische Widerstand oder der Reibwiderstand, die an dem Fahrzeug angreifen. Mit anderen Worten fährt das Fahrzeug Vc unter uneingeschränkten Fahrbedingungen. Wenn das Lenkrad des Fahrzeuges Vc um einen bestimmten Winkel während der Fahrt unter den uneingeschränkten Bedingungen gedreht wird, wirkt eine Kraft auf das Fahrzeug Vc ein, so daß das Fahrzeug Vc giert oder sich in einer gekrümmten Linie bewegt. Die Winkelgeschwindigkeit des gierenden Fahrzeuges Vc pro Sekunde wird als Gierrate Ya definiert. Es ist zu bemerken, daß die Gierrate Ya, die in dem unter den uneingeschränkten Fahrbedingungen fahrenden Fahrzeug Vc auftritt, als eine Referenzgierrate Yh bezeichnet wird. Wenn jedoch das Fahrzeug Vc bei einem Lenken der Hinterräder äußeren Störfaktoren, wie Querwinden oder mangelhaften Straßenzuständen ausgesetzt ist, weicht die Gierrate Y, die tatsächlich erfaßt wird, von der Referenzgierrate Yh infolge des internen Störfaktors, wie beispielsweise der Drift bzw. Abweichung des oder der Sensoren, die zum Erfassen der in dem Fahrzeug wirkenden Gierrate verwendet werden, ab.
In Fig. 21B ist ein Fahrzeug Vc gezeigt, welches auf einer ein Querfälle aufweisenden Straße fährt, deren Oberfläche in Kurven geneigt ist (nachstehend als ein "Quergefälle" bezeichnet). In Fig. 21 C ist ein Fahrzeug wiedergegeben, welches auf einer überhöhten Straße fährt, deren Oberfläche geneigt, jedoch gerade verläuft (nachstehend als eine "Überhöhung" bezeichnet). Bei einer Fahrt sowohl auf Straßen mit Quergefälle als auch auf überhöhten Straßen stellt die Schwerkraft eine stetige Störung dar, welche die Bewegungseigenschaften des Fahrzeuges Vc (Gierrate Ya) beeinflußt. Das Fahrzeug Vc verhält sich zu dem auf flachen und ebenen Straßen fahrenden Fahrzeug (vgl. Fig. 21A) unterschiedlich. Daher fährt das Fahrzeug Vc unter Einschränkungen, jedoch stetigen Fahrbedingungen, wobei die internen und externen Störfaktoren, die vorstehend erwähnt worden sind, stetig auf das Fahrzeug so einwirken, daß die tatsächlich erfaßte Gierrate Y von der Referenzgierrate abweicht. Die Störung der Gierrate infolge dieser stetigen Störfaktoren wird als "stetige Störung" bezeichnet.
Wenn das Fahrzeug Vc unter einer nicht stetigen Fahrbedingung fährt, bei der ein Fahrzustand sich plötzlich oder unregelmäßig infolge eines plötzlichen Querwindes, einer plötzlichen Drehung des Lenkrades oder einer plötzlichen Änderung des Straßenzustandes ändert, weicht die erfaßte Gierrate Y ebenfalls von der Referenzgierrate ab, wobei diese Abweichung größer ist, als unter einer stetigen Störung. Die Störung der Gierrate infolge dieser plötzlichen Änderungen der Fahrbedingungen wird als "plötzliche Störung" bezeichnet.
Wenn die Straße in Fig. 21 B flach ist, sollte die Referenzgierrate Yh = 0 sein und die Werte des Lenkwinkels der Vorderräder θf und der Hinterräder θr beide 0, jedoch der Absolutwert der Gierrate Ya größer als Yh = 0 (|Ya| > Yh = 0), wobei es für das Fahrzeug bekannt ist, daß es auf einer Oberfläche mit Querneigung fährt.
In ähnlicherweise ist in Fig. 21B Yh α V/L · θf, wobei es für das Fahrzeug bekannt ist, daß es auf einer Oberfläche mit Quergefälle fährt, wenn die Abweichung aus der tatsächlichen Gierrate Y |Y-Yh| > einem vorbestimmten Wert "Z" ist.
Das gleiche trifft zu, wenn das Fahrzeug auf einer geraden Straße mit einer Überhöhung fährt (vgl. Fig. 21C).
Da in diesem Fall das Fahrzeug in einer geraden Linie fährt, wenn das Lenkrad gedreht wird, sollte die tatsächliche Gierrate Ya = 0, jedoch auf einer flachen Straße Yh α V/L · θf sein.
Das Vorstehende zusammenfassend ist es für das Fahrzeug bekannt, daß es auf einer Oberfläche mit Quergefälle oder einer überhöhten Oberfläche fährt, wenn |Y- Yh| > Z während stetiger Bedingungen ist.

Erstes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, die bei einem Fahrzeug Vc eingesetzt wird, welches Vorderräder 20 und Hinterräder 19 aufweist. Die Lenkwinkelsteuervorrichtung enthält einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11, einen Lenkwinkeldetektor 12, einen Gierratendetektor 13, einen Straßenreibkoeffizientendetektor 21, einen Hinterradlenkwinkeldetektor 22, eine Berechnungseinrichtung 14 für eine wünschenswerte Gierrate, eine Berechnungseinrichtung 31 für eine Gierrate unter uneingeschränkten Fahrbedin gungen, eine Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung, eine Einrichtung 15 zum Kompensieren der wünschenswerten Gierrate, eine Berechnungseinrichtung 17 für einen wünschenswerten Lenkwinkel, eine Räderauswähleinrichtung 42, eine Vorderradlenkeinrichtung 18 und eine Hinterradlenkeinrichtung 40, welche miteinander verbunden sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Zunächst kann der Fahrer unter Verwendung der Räderauswähleinrichtung 42 auswählen, ob die Lenkwinkelsteuervorrichtung auf eines der beiden Paare Vorderräder 20 und Hinterräder 19 oder beide Paare einwirken soll. Gemäß der Wahl des Fahrers erzeugt die Räderauswähleinrichtung 42 ein Räderwahlsignal Sw und überträgt dieses Signal zu der Berechnungseinrichtung 17 für einen wünschenswerten Lenkwinkel.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11 erfaßt die Bewegungsgeschwindigkeit des fahrenden Fahrzeuges Vc und erzeugt ein Geschwindigkeitssignal Sv, welches die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt. Der Lenkwinkeldetektor 12 erfaßt einen Winkel, wenn das Lenkrad gedreht wird, welcher einem Winkel an den gelenkten Vorderrädern 20 entspricht, und erzeugt ein Lenkwinkelsignal Ss, das diesen erfaßten Winkel wiedergibt. Der Gierratendetektor 13 erfaßt eine Gierrate Y des Fahrzeuges Vc, welches durch die Gierkraft giert, und erzeugt ein Gierratensignal SY, welches die erfaßte Gierrate Y wiedergibt. Der Straßenreibkoeffizientendetektor 21 erfaßt den Reibkoeffizienten der Straßenoberfläche, welcher auf den Wert der Gierrate in dem Fahrzeug Vc bezogen ist, und erzeugt ein Reibkoeffizientensignal Sf, welches den erfaßten Reibkoeffizienten der Straße wiedergibt. Der Hinterradlenkwinkeldetektor 22 erfaßt einen Winkel an den gelenkten Hinterrädern und erzeugt ein Signal Sr für den Lenkwinkel der Hinterräder, welches den erfaßten Lenkwinkel der Hinterräder 19 wiedergibt.
Basierend auf dem Geschwindigkeitssignal Sv, dem Lenkwinkelsignal Ss und dem Straßenreibkoeffizientensignal Sf berechnet die Berechnungseinrichtung 14 für die wünschenswerte Gierrate eine wünschenswerte bzw. gewünschte Gierrate Ym des Fahrzeuges Vc und erzeugt ein Signal SYm für eine wünschenswerte Gierrate. Die wünschenswerte Gierrate Ym ist insbesondere die Zielgierrate, wenn die Räder des Fahrzeuges Vc in geeigneterweise gelenkt werden, um das Fahrzeug stabil zu fahren.
Basierend auf dem Geschwindigkeitsignal Sv, dem Lenkwinkelsignal Ss, dem Straßenreibkoeffizientensignal Sf und dem Hinterradlenkwinkelsignal Sr berechnet die Berechnungseinrichtung 31 für die Gierrate unter uneingeschränkten Fahrbedingungen die Referenzgierrate Yh, wenn das Fahrzeug unter uneingeschränkten Fahrbedingungen fährt. Anschließend erzeugt die Berechnungseinrichtung 31 ein Referenzgierratensignal SYh, welches die so berechnete Referenzgierrate Yh wiedergibt. Nachstehend wird die Berechnungseinrichtung 31 für die Gierrate unter uneingeschränkten Fahrbedingungen aus Gründen der Knappheit des Textes als die "Referenzgierratenberechnungseinrichtung 31" bezeichnet.
Basierend auf dem Gierratensignal SY und dem Referenzgierratensignal SYh bestimmt die Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung aus der Referenzgierrate Yh den Wert der Gierrate Y, die durch eine Störung Yg beeinflußt ist. Anschließend erzeugt die Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung ein Gierratenstörsignal SYg, welches die erfaßte Störung Yg kennzeichnet.
Die Referenzgierratenberechnungseinrichtung 31 und die Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung bilden ein Abschätzmittel bzw. eine Abschätzeinrichtung 16 für eine Gierratenstörung, welches bzw. welche abschätzt, ob der augenblickliche Fahrzustand des Fahrzeuges Vc "eingeschränkt" oder "uneingeschränkt" ist. Es ist zu bemerken, daß der "eingeschränkte" Zustand einen "gestörten Zustand" bedeutet, bei dem äußere Kräfte (Störungen) den Fahrzeugbetrieb beeinflussen, und der "uneingeschränkte" Zustand einen "nicht gestörten Zustand" bedeutet, bei dem derartige Störungen nicht vorhanden sind. Das Störungabschätzmittel 16 gibt das Abschätzergebnis SYm an die Kompensationseinrichtung bzw. an das Kompensationsmittel 15 für die wünschenswerte Gierrate aus.
Basierend auf dem Signal SYm, welches die gewünschte Gierrate Ym kennzeichnet, und dem Signal SYg, welches die abgeschätze Gierratenstörung Yg kennzeichnet, kompensiert das Kompensationsmittel 15 für die wünschenswerte Gierrate die Zielwerte der wünschenswerten Gierrate Ym, um eine kompensierte, wünschenswerte Gierrate Yc mit Werten zu erhalten, die für den augenblicklichen Fahrzustand des Fahrzeuges Vc geeignet sind. Anschließend erzeugt das Kompensationsmittel 15 für die wünschenswerte Gierrate ein kompensiertes Gierratensignal SYc.
Basierend auf dem Gierratensignal SY und dem kompensierten Gierratensignal SYc bestimmt das Berechnungsmittel bzw. die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel wahlweise einen Vorderradlenkwinkel θf und einen Hinterradlenkwinkel θr entsprechend dem Räderwahlsignal Sw aus der Räderaus wähleinrichtung 17. Der vordere und der hintere Räderlenkwinkel θf und θr sind jeweils Winkel, mit denen die Vorderräder 18 und die Hinterräder 19 gesteuert werden sollten, um der gewünschten Gierrate Ym zu folgen, die durch die Berechnungseinrichtung 14 für die wünschenswerte Gierrate berechnet worden ist. Anschließend erzeugt die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel ein Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel, welches die wahlweise berechneten Vorderradlenkwinkel θf oder Hinterradlenkwinkel θr kennzeichnet.
Bei Empfang des Lenkwinkelsignals St erzeugt die Räderauswähleinrichtung 42 wahlweise ein Vorderradsignal Sfw oder ein Hinterradsignal Srw basierend auf dem Vorderradlenkwinkel θf und dem Hinterradlenkwinkel θr, die in dem Lenkwinkelsignal St enthalten sind. Auf diese Weise wird das oder die ausgewählten Signale Sfw oder Srw an die Vorderradlenkeinrichtung 18 bzw. die Hinterradlenkeinrichtung 40 übertragen. Wenn beispielsweise die Lenksteuerung von vier Rädern bevorzugt wird, wählt der Fahrer einfach mittels der Räderauswähleinrichtung 42 sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder anstelle nur eines Radpaares aus. Es ist zu bemerken, daß nur das Winkelsignal St und das Lenksignal Sfw oder Srw für diejenigen Räder berechnet werden, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch den Fahrer ausgewählt werden, um eine unnötige Berechnung zu vermeiden, wodurch die Ansprechzeiten der Steuerung erhöht werden. Es ist jedoch nicht nötig, ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel sowohl den Vorderradlenkwinkel θf als auch den Hinterradlenkwinkel θr berechnet und die Auswähleinrichtung 42 die Lenksignale Sfw, Srw selektiv entsprechend der Wahl des Fahrers erzeugt.
Basierend auf den Lenksignalen Sfw, Srw, welche entsprechend der Räderauswahl, die durch die Auswähleinrichtung 42 erfolgt, erzeugt werden, lenkt die Vorderrad- bzw. Hinterradlenkeinrichtung 18, 40 die Vorderräder 20 bzw. die Hinterräder 19.
Es ist zu bemerken, daß bei einem bekannten Zielgierratenfolgeverfahren, bei dem der Zielwert aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und anderen Faktoren berechnet wird, der optimale Zielwert nicht für die Zustände erhalten wird, bei denen eine stetige Störung vorhanden ist, d. h. wenn die Fahrt auf einer ein Quergefälle aufweisenden Oberfläche oder einer überhöhten Oberfläche erfolgt, die Einfluß auf Gravitationsfaktoren haben, oder wenn eine Sensordrift auftritt. Im Ergebnis muß der Fahrer lenken, um zu kompensieren, wodurch im gewissen Sinne eine Instabilität erzeugt wird und eine Fahrt mit einem Seitenabrutschwinkel von 0º nicht erzielt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es für den Fahrer jedoch nicht notwendig, die Lenkung auf Straßen mit Quergefälle oder überhöhten Straßen zu kompensieren, so daß die Art von Instabilität daher auf einen Pegel verringert ist, der in der Praxis ignoriert werden kann, da bestimmt wird, ob das Fahrzeug unter Bedingungen betrieben wird, die durch eine stetige Störung beeinflußt werden, oder die Gierrate, die durch die stetige Störung hervorgerufen wird, abgeschätzt wird, um die Zielgierrate anzugleichen.
Darüber hinaus kann ein Fehlbetrieb der Hinterräder 19 infolge einer Sensordrift ohne Verwendung von Hochpassfiltern verhindert werden. Eine Fahrsteuerung, die einen Seitenabrutschwinkel von 0º für das Fahrzeug erzielt, ist möglich.
Mittels des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist es möglich, ohne die Verwendung von Neigungserfassungssensoren zu bestimmen, ob das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit Quergefälle oder einer überhöhten Straßenoberfläche betrieben wird. Die Zielgierrate kann auf eine Gierrate korrigiert werden, die für das Quergefälle oder die Überhöhung geeignet ist. Im Ergebnis ist es für den Fahrer nicht notwendig, die Lenkung auf der Straße mit Quergefälle oder der überhöhten Straße zu kompensieren. Die Art an Instabilität wird somit auf einen Pegel verringert, der in der Praxis ignoriert werden kann.
Es ist zu bemerken, daß eine ausführliche Beschreibung des Störungsabschätzmittels 16 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nachstehend unter Bezugnahme auf die verschiedenen Ausführungsformen erläutert wird, bei denen es eingesetzt wird.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, mit der die Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung nachstehend erläutert wird.
Im Schritt 100 wählt der Fahrer mittels der Räderauswähleinrichtung 42 die Räder aus, mit der die Lenksteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zusammenarbeiten soll.
Die erfassten Signale Sv, Ss, SY, Sf, Sr werden im Schritt 200 aus den Detektoren 11, 12, 13, 21, 22 in Schritt 42 ausgeben.
Im Schritt 300 wird die wünschenswerte Gierrate Ym, die nicht einen gestörten Zustand berücksichtigt, durch die Berechnungseinrichtung 14 für eine wünschenswerte Gierrate basierend auf den Signalen Sv, Ss, Sf berechnet.
Die Referenzgierrate Yh, die während des uneingeschränkten Fahrzustandes in dem Fahrzeug Vc auftreten sollte, wird im Schritt 400 durch die Berechnungseinrichtung 14 für die wünschenswerte Gierrate basierend auf den Signalen Sv, Ss, Sf, Sr berechnet.
Im Schritt 500 wird die Gierratenstörung Yg, die auftritt, wenn eine stetige Störung vorhanden ist, durch die Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung basierend auf der Gierrate Y, die durch den Detektor 13 erfaßt wird, und der Referenzgierrate Yh, die durch die Berechnungseinrichtung 31 bestimmt wird, kalkuliert.
Die wünschenswerte Gierrate Ym, die keinen gestörten Zustand berücksichtigt, wird im Schritt 600 für die berechnete Gierratenstörung Yg kompensiert. Das Ergebnis, das die kompensierte Gierrate Yc ist, wird erhalten.
Im Schritt 700 wird der wünschenswerte Lenkwinkel θf oder θr für entweder die Vorderräder 20 oder die Hinterräder 19, oder für beide Räder 20, 19, wahlweise durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel entsprechend des Räderwahlsignals Sw berechnet, so daß die tatsächlich erfaßte Gierrate Y mit der kompensierten, wünschenswerten Gierrate Yc übereinstimmt.
Die Räderauswähleinrichtung 42 erzeugt im Schritt 800 wahlweise Lenksignale Sfw, Srw basierend auf dem Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel (θf oder θr) und überträgt diese an die Vorderradlenkeinrichtung 18 bzw. Hinterradlenkeinrichtung 40. Die Räder 20, 19 werden anschließend entsprechend den wünschenswerten Lenkwinkeln θf bzw. θr gelenkt.
Im Schritt 900 wird bestimmt, ob das Fahrzeug Vc fährt oder nicht. Bis dies mit "NEIN" beurteilt wird, kehrt das Verfahren zu dem Schritt 200 zurück, um einen Steuerzyklus ausgehend vom Schritt 200 bis zum Schritt 900 für die Lenkwinkelsteuerung des Fahrzeuges Vc zu wiederholen. Wenn das Fahrzeug nicht fährt, endet das Verfahren.
Nachstehend wird der Algorithmus zur Bestimmung der wünschenswerten Gierrate Ym, der im Schritt 300 ausgeführt wird, näher erläutert. Ein Fahrzeugmodell mit zwei Freiheitsgraden wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
a11 = 2(lf²kf + 1r²kr)/IV a12 = 2(lfkf + lrkr)/I
a21 = 1 + 2(lfkf - 1rkr)mV² a22 = 2(kf + kr)/mV
b1r = -2lrkr/I b2r = 2kr/mV
b1f = 2lfkf/I b2f = 2kf/mV,
wobei Y die Gierrate, Z der Seitenabrutschwinkel, θr der Hinterradlenkwinkel, θf der Vorderradlenkwinkel, Ir der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeuges und der Hinterachse, If der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeuges und der Vorderachse, kr die Kraft, die auf die Hinterräder wirkt, kf die Kraft, die auf die Vorderräder wirkt, I das Trägheitsmoment der Gierung, m die Trägheitsmasse des Fahrzeuges und V die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Aus der Gleichung (1) wird die Gleichung (2) abgeleitet:
Y (S) = Gr(S) · θr(s) + Gf(S) · θf(S) (2)
wobei S der Laplace-Operator ist,
Gr(s) = (blrS + a22blr - a12b2r)/(S² + (a11a22)S + a11a22 - a12a21) = (eS - d)/(S² + aS + b);
Gf(s) = (blfS + a22blf - a12b2f)/(S² + (a11 + a22)S + a11a22 - a12a21) = (cS + d)/(S² + aS + b);
c = blr; e = blf;
d = -a22b1r + a12b2r = a22b1f - a12b2f = 4kfkr(If + Ir)/(ImV); und
a = a11 + a22; und b = a11a22 - a12a21.
Erweitern der Gleichung (2) liefert Gleichung (3):
Y(t) + a(V)Y(t) + b(V)Y(t) = cθr(t) - d(V)θr(t) + eθf(t) + d(V)θf(t) (3),
wobei die Koeffizienten a, b, d Funktionen der Fahrgeschwindigkeit V sind.
Das normale Modell der Gierrate wird durch die folgende Gleichung bereitgestellt:
Ym(t) + amYm(t) + bmYm(t) = Yobmθf(t) (4),
wobei Yo die stetige Gierratenverstärkung des Zwei-Räder-Modells ist, wenn Z(S)/θf(S) = 0 ist (wobei Z der Seitenabrutschwinkel ist). Yo wird durch die Gleichung (5) erhalten:
Yo = (b1f - b2f · b1r/b2r)/(-a11 + a21 · b1r/b2r) = 2kf(1f + 1r)V/(2kf1f(1f + 1r) + 1 rmV²) (5)
Im Ergebniss wird die Zielgierrate oder die wünschenswerte Gierrate Ym, wenn Gravitationsfaktoren, die Senordrift und andere Störungen nicht vorhanden sind, durch die folgende Gleichung (6) basierend auf Gleichung (4) bereitgestellt:
Die vorstehenden Berechnungen werden durch die Berechnungseinrichtung 14 für die wünschenswerte Gierrate ausgeführt. Das Signal SYm für die wünschenswerte Gierrate wird darüberhinaus durch die folgende Gleichung (6') erhalten:
wobei a, b, c, d charakteristische Eigenschaften des Fahrzeuges Vc sind, die basierend auf den Signalen Sv und Sf bestimmt werden können.
Anschließend werden die Algorithmen zum Bestimmen der Referenzgierrate Yh, der Gierratenstörung Yg und der kompensierten Gierrate Yc, die in den Schritten 400, 500, 600 ausgeführt werden, näher im Detail erläutert.
Die folgende Beziehung besteht bei der Folgesteuerung für die wünschenswerte Gierrate unter der Vorraussetzung, daß Yc die wünschenswerte Gierrate oder die Zielgierrate ist, die durch die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate geändert oder korrigiert wird, Y die Gierrate ist, die durch den Gierratendetektor 13 tatsächlich erfaßt wird, Yh die Referenzgierrate ist, wenn die Fahrt ohne Störfaktoren erfolgt, wobei die Referenzgierrate Yh durch die Berechnungseinrichtung 31 basierend auf den Vorderrad- und Hinterradlenkwinkeln, der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Straßenreibkoeffizientenwerten berechnet wird, und die Abweichung e = YM-Y ist.
(Störung nicht vorhanden)
Beim Folgen: Y = Ym, e = 0 und Yh = Y (YM);
Beim Übergang: Y → e YM, e → 0 und Yh ist nahezu gleich Y (≠→ YM).
(Störung vorhanden)
Beim Folgen: Y = YM, e = 0 und Yh ≠ Y
Beim Übergang: Y → YM, e → 0 und Yh ≠ Y
Es ist daher bekannt, daß, wenn eine Störung vorhanden ist, Y = Yh + Yg während sowohl der stetigen Periode als auch der Übergangsperiode ist. Es ist zu bemerken, daß Yg hier die Gierrate ist, die sich aus den Gravitationfaktoren und der Sensordift ergibt.
Die Referenzgierrate Yh wird beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung durch die Berechnungseinrichtung 31 für die Referenzgierrate berechnet:
wobei Yh = d/b (θf-θr) im stetigen Zustand ist und durch die folgende Gleichung definiert wird. Das Referenzgierratensignal SYh kann durch die folgende Gleichung (7') erhalten werden:
wobei Chs, dhs, Ahs, Chr, dhr ung bhr ist:
wobei A = 2kf · kr · L, B = I · m(If · kf - Ir · kr) und L = If + Ir ist.
Die Gierratenstörung Yg, die durch die stetige Störung beeinflußt bzw. hervorgerufen wird und die durch die Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung berechnet wird, kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:
Yg = Y - Yh (9).
Die kompensierte Gierrate Yc, der zur folgen ist, kann auf diese Weise durch die Kompensationseinrichtung 33 für die wünschenswerte Gierrate unter Verwendung der Gierraten Yg, Ym wie folgt berechnet werden:
Yc = Ym + Yg (10).
Durch Verwenden dieses erhaltenen Wertes als die kompensierte Gierrate Yc ist es möglich, eine Kompensation für stetige Störfaktoren und für sich allmählich ändernde Störfaktoren auszuführen. Insbesondere ist es möglich, die Einflüsse der Gravitationsfaktoren zu beseitigen. Die Drift in dem Gierratendetektor kann korrigiert werden.
Anschließend wird unter Bezugnahme auf Fig. 19 das Verfahren zum Bestimmen der wünschenswerten Lenkwinkel θr, θf basierend auf der kompensierten Referenzgierrate Yc und der erfaßten Gierrate Y, das im Schritt 700 durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel ausgeführt wird, näher erläutert. Die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel enthält eine erste, eine zweite und eine dritte Multipliziereinrichtung 17a, 17b, 17c für die Multiplikation des Eingangsignals mit Werten von Kp, Ki/S bzw. Kd · S. Diese Werte Kp, Ki/S Kd · S sind Parameter in Übereinstimmung mit dem PID-Steuerverfahren. Das Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel wird durch die Geichung (11) unter dem PID-Steuersystem erhalten:
St = K1 · e + k2 · e + K3Σe = Kp · e + Kd · Se + Ki · e/S (e = Se) (11),
wobei Kp, Kd und Ki Konstanten mit optionalen Werten sind.

Zweites Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der eine Alternative zu der Fig. 1 wiedergegebenen Lenkwinkelsteuervorrichtung gezeigt ist. Der Straßenreibkoeffizientendetektor 21 und der Hinterradlenkwinkeldetektor 22, die in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung vorhanden sind, sind bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung nicht mehr vorhanden, wobei aber eine Speichereinrichtung 44 für den wünschenswerten Lenkwinkel zusätzlich vorgesehen ist. Die Speichereinrichtung 44 für den wünschenswerten Lenkwinkel speichert das Signal St (k-1) für den wünschenswerten Lenkwinkel, das aus der Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel ausgegeben wird, und übergibt dieses gespeicherte Lenkwinkelsignal St an die Berechnungseinrichtung 31 für die Referenzgierrate bei Empfang des nächstens Signals St (k) aus der Berechnungseinrichtung 17. Der Buchstabe "k" bedeutet eine optionale Zeit des Steuerzyklus. Anstelle des Straßenreibkoeffizientensignals St und des Hinterradlenkwinkelsignals Sr berechnet das Störungsabschätzmittel 16 basierend auf dem wünschenswerten Lenkwinkel θf, θr, der in einem vorrausgegangenen Steuerzyklus erhalten wurde, das Gierratenstörsignal SYg in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k).
Mit Bezugnahme auf Fig. 4 wird nachstehend die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere sind die Schritte 40 und 42 zusätzlich zwischen den Schritten 200, 300 und zwischen den Schritten 700, 800 eingefügt.
Im Schritt 40 wird das Signal St (k-1) für den wünschenswerten Lenkwinkel, das durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel in dem vorrausgegangenen Steuerzyklus (k-1) erhalten wurde, aus der Speichereinrichtung 44 für den wünschenswerten Lenkwinkel ausgelesen und an die Berechnungseinrichtung 31 für die Referenzgierrate zum Berechnen der Gierratenstörung Yg (k) des augenblicklichen Steuerzyklus (k) übertragen. Anschließend schreitet das Verfahren zum Schritt 300 fort.
Im Schritt 42 speichert die Speichereinrichtung 44 für den wünschenswerten Lenkwinkel das Signal St (k) für den wünschenswerten Lenkwinkel des augenblicklichen Steuerzyklus (k), welches mit Bezug auf das Signal St (k-1) für den wünschenswerten Lenkwinkel erhalten worden ist. Anschließend schreitet das Verfahren zum Schritt 800 fort.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das vorausgegangene Signal St (k-1) für den wünschenswerten Lenkwinkel, welches durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel (im Schritt 700) berechnet und durch die Speichereinrichtung 44 für den wünschenswerten Lenkwinkel (im Schritt 42) im vorrausgegangenen Steuerzyklus (k-1), einem Zyklus vor dem augenblicklichen Zyklus (k), gespeichert worden ist, aus der Speichereinrichtung 44 an die Berechnungseinrichtung 31 für die Gierrate unter uneingeschränkten Fahrbedingungen (im Schritt 40) in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) übertragen. Auf diese Weise kann die Gierratenstörung Yg ohne den Straßenreibkoeffizientdetektor 21 und dem Hinterradlenkwinkeldetektor 22 berechnet werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

In Fig. 5 ist eine weitere Abwandlung der in Fig. 1 wiedergegebenen Lenkwinkelsteuervorrichtung gezeigt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein erster Gierratenstördiskriminator 51, der mit dem Gierratendetektor 13 und der Referenzgierratenberechnungseinrichtung 31 für den Empfang des Gierratensignals SY und dem berechneten Referenzgierratensignal SYh verbunden ist, vorgesehen. Basierend auf den Signalen SY, SYh beurteilt der Diskriminator 51, ob die Gierrate durch einen stetigen Störfaktor, einem plötzlichen Störfaktor oder einen unregelmäßigen Störfaktor gestört wird. Der Diskriminator 51 erzeugt ein Diskriminierungs- bzw. Unterscheidungssignal Sd1, welches das Beurteilungsergebnis wiedergibt.
Weiterhin ist eine Gierratenwähleinrichtung 52, die mit dem Detektor 13, der Berechnungseinrichtung 31 und dem ersten Gierratenstördiskriminator 51 verbunden ist, zum wahlweisen Speichern der Signale SY, SYh basierend auf dem Unterscheidungssignal Sd1 vorgesehen. Wenn das Unterscheidungssignal Sd1 die stetige Störung kennzeichnet, speichert die Gierratenwähleinrichtung 52 die Gierratensignale SY (k) und SYh (k), die in dem augenblicklichen Steurezyklus (k) erhalten werden, als stetige Gierratensignale SY(t), SYh(t) und gibt diese gespeicherten stetigen Signale SY(t) und SYh(t) als die Gierratensignale SY, SYh an die Gierratenstörberechnungseinrichtung 32 aus. Diese stetigen Signale SY(t), SYh(t) werden durch die augenblicklichen Signale SY(k), SYh(k) jedesmal dann erneuert, wenn das Unterscheidungssignal Sd1 den stetigen Störfaktor kennzeichnet.
Wenn jedoch das Signal Sd1 die plötzliche oder unregelmäßige Störung kennzeichnet, erneuert die Wähleinrichtung 52 die stetigen Gierratensignale SY(t), SYh(t) nicht durch die augenblicklichen Signale SY(k), SYh(k) und gibt nur die letzten stetigen Signale SY(t), SYh(t) aus, die in dem letzten Steuerzyklus erneuert und gespeichert wurden, wenn das Unterscheidungssignal Sd1 den stetigen Störfaktor kennzeichnet. Der erste Gierratenstördiskriminator 51 und die Gierratenwähleinrichtung 52 bilden eine erste Gierratenstör-"Wechsel"-Einrichtung 50, die die Gierratenstörberechnungseinrichtung 32 steuert, um die Gierratenstörung Yg basierend auf der augenblicklichen, wünschenswerten Gierrate SYm(k) mit Bezug auf die letzten stetigen Gierratensignale SY(t), SYh(t) zu berechnen. Es ist zu bemerken, daß die erste Gierratenstör-"Wechsel"-Einrichtung 50 in dem Störabschätzmittel 16 der Fig. 1 enthalten ist, um ein modifiziertes Störabschätzmittel 16R zu bilden, welches die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate steuert, um die wünschenswerte Gierrate SYm mit Bezug auf die so gesteuerte Gierratenstörung Yg zu kompensieren.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 wird nun die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere sind die Schritte 60, 62, 64, 66 zusätzlich zwischen den Schritten 400 und 500 des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms eingefügt.
Im Schritt 60 werden die Änderungen der erfaßen Gierrate Y und der Referenzgierrate Yh basierend auf den Signalen SY, SYh des augenblicklichen Steuerzyklus (k) und des vorausgegangenen Steuerzyklus (k-1) berechnet, wie es durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt ist:
ΔSY(k) = SY(k) - SY(k-1) (12).
ΔSYh(k) = SYh(k) - SYh(k-1) (13).
Im Schritt 62 wird beurteilt, ob die Differenz der Änderungen der Gierraten Y, Yh, die im Schritt 60 erhalten werden, größer ist als ein vorbestimmter Wert α oder nicht. Der Wert α kann ein experimentell bestimmter Wert sein und beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise z. B. 0,5 deg/s.
Wenn |ΔSY(k) - ΔSY(k)| ≤ α ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, das die Gierrate Y durch die stetige Störung beeinflußt wird. Das Unterscheidungssignal Sd1, das die stetige Störung kennzeichnet, wird erzeugt und von dem Diskriminator 51 zu der Wähleinrichtung 52 übertragen. Anschließend schreitet das Verfahren zu dem Schritt 64 fort.
Im Schritt 64 werden die Werte der Gierraten Y(k), Yh(k) in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) angepasst und als stetige Gierrate Y(t) bzw. Yh(t) durch die Wähleinrichtung 52 bei Empfang des Signales Sd1 gespeichert. Die so gespeicherten stetigen Gierratensignale SY(t), SYh(t) werden als die Signale SY, SYh verwendet und weiterhin zu der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung übertragen. Anschließend schreitet das Verfahren zum Schritt 500 fort.
Wenn jedoch |ΔSY(k) - ΔSY(k)| > α ist, wird "JA" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die plötzliche oder unregelmäßige Störung beeinflußt wird. Das Unterscheidungssignal Sd1, welches die plötzliche oder unregelmäßige Störung kennzeichnet, wird erzeugt und von dem Diskriminator 51 zu der Wähleinrichtung 52 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 66 fort.
Im Schritt 66 werden die Werte der stetigen Gierraten Y(t), Yh(t), die in dem letzten Steuerzyklus gespeichert worden sind, wenn eine "stetige Störung" im Schritt 62 beurteilt worden ist, als die Gierraten Y bzw. Yh übernommen. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 500 fort.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die plötzliche Störung erfaßt wird, die Störgierrate Yg(SYg) basierend auf der erfaßten Gierrate Y(SY) und der berechneten Referenzgierrate Yh(SYh) nicht in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) berechnet, sondern in dem vorhergehenden Steuerzyklus, wenn beurteilt wird, daß die Gierrate durch die stetige Störung beeinflußt wurde. Auf diese Weise kann die gewünschte Gierrate Ym mit Bezug auf die Gierraten Y, Yh unter der stetigen Störungsbedingung kompensiert werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird eine weitere Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergegeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich ein zweiter Gierratenstördiskriminator 61, der mit der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung verbunden ist, zum Empfang des Gierratenstörsignals SYg vorgesehen. Basierend auf dem Gierratenstörsignal SYg beurteilt der zweite Gierratenstördiskreminator 61, ob die Gierrate durch den stetigen Störfaktor oder durch den plötzlichen oder unregelmäßigen Störfaktor gestört wird. Der zweite Diskriminator 61 erzeugt ein zweites Unterscheidungssignal Sd2, welches das Beurteilungsergebnis kennzeichnet.
Weiterhin ist eine Wähleinrichtung 62 für eine Gierratenstörung vorgesehen, die mit der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung und dem zweiten Gierratenstördiskreminator 61 zum Empfang des Signals SYg, Sd2 verbunden ist.
Wenn das Diskriminierungs- bzw. Unterscheidungssignal Sd2 die stetige Störung kennzeichnet, speichert die Wähleinrichtung 62 für die Gierratenstörung das Gierratenstörsignal SYg(k), das in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) erhalten wird, als das stetige Gierratenstörsignal SYg(t) und gibt daher das gespeicherte stetige Signal SYg(t) als das Gierratenstörsignal SYg an die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate aus. Das Signal SYg(t) für die stetige Gierratenstörung wird durch das augenblickliche Signal SYg(k) jedes mal dann erneuert, wenn das Unterscheidungssignal Sd2 den stetigen Störfaktor kennzeichnet.
Wenn jedoch das Signal Sd2 die plötzliche und unregelmäßige Störung kennzeichnet, erneuert die Wähleinrichtung 62 nicht das Signal SYg(t) für die stetige Gierratenstörung durch das augenblickliche Signal SYg(k) und gibt nur das letzte stetige Signal SYg(t) aus, was in dem vorausgegangenen Steuerzyklus erneuert und gespeichert wurde, als das Unterscheidungssignal Sd2 den stetigen Störfaktor kennzeichnete. Der zweite Gierratenstördiskriminator 61 und die Gierratenstörauswahleinrichtung 62 bilden eine zweite Gierratenstör-"Wechsel"-Einrichtung 60, die die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate steuert, um die wünschenswerte Gierrate SYm mit Bezug auf die so kontrollierte Gierratenstörung Yg zu kompensieren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird der Betrieb der Lenkwinkelsteuervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere sind die Schritte 80, 82, 84, 86 zusätzlich zwischen den Schritten 500, 600 des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms eingefügt.
Im Schritt 80 wird die Änderungsrate der Gierratenstörung Yg auf Basis der Gierratenstörsignale SYg(k), die im Schritt 500 in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) erhalten werden, und dem Signal SYg(k-1), das im Schritt 500 in dem vorausgegangenen Steuerzyklus (k-1) erhalten worden ist, berechnet, wie dies durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
ΔSYg = SYg(k) - SYg(k-1) (14).
Im Schritt 82 wird beurteilt, ob die Änderungsrate der Gierratenstörung Yg, die im Schritt 80 erhalten wird, größer als ein so bestimmter Wert β, beispielsweise 5 deg/s² ist oder nicht.
Wenn |ΔSYg| ≤ β ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die stetige Störung beeinflußt wird. Das zweite Unterscheidungssignal Sd2, das die stetige Störung kennzeichnet, wird erzeugt und von dem Diskriminator 61 an die Wähleinrichtung 62 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 84 fort.
Im Schritt 84 wird der Wert der Gierratenstörung Yg(k) in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) angepaßt und als stetige Gierratenstörung Yg(t) durch die Wähleinrichtung 62 bei Empfang des Signals Sd2 gespeichert. Dieses so gespeicherte stetige Gierratenstörsignal SYg(t) wird als das Gierratenstörsignal SY verwendet und darüberhinaus an die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 600 fort.
Wenn jedoch |ΔSYg| ≤ β ist, wird "JA" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die plötzliche oder unregelmäßige Störung beeinflußt wird. Das Unterscheidungssignal Sd2, das die plötzliche oder unregelmäßige Störung kennzeichnet, wird erzeugt und von dem Diskriminator 61 an die Wähleinrichtung 62 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 86 fort.
Im Schritt 86 werden die Werte der stetigen Gierratenstörung Yg(t), die in dem vorausgegangenen Steuerzyklus gespeichert worden sind, wenn eine "stetige Störung" im Schritt 82 beurteilt worden ist, als die Gierratenstörung Yg übernommen. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 600 fort.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die plötzliche oder unregelmäßige Störung, die durch einen Fehler in den Sensoren hervorgerufen werden kann, welche in dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11, dem Lenkwinkeldetektor 12, dem Gierratendetektor 13, den Straßenreibkoeffizientendetektor 21 und dem Hinterradlenkwinkeldetektor 22 verwendet werden, erfaßt wird, die stetige Gierratenstörung Yg(SYg), die in dem vorausgegangenen Zyklus, unter der stetigen Störungsbedingung erhalten wurde, für die Kompensation der wünschenswerten Gierrate Ym verwendet.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 9 Bezug genommen, in der eine Abwandlung der in Fig. 7 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergegeben ist. Gemäß diesem Aus führungsbeispiel ist der zweite Gierratenstördiskriminator 61 in Fig. 7 durch einen dritten Gierratenstördiskriminator 181 ersetzt, der mit dem Lenkwinkeldetektor 12, dem Gierratendetektor 13 und der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung zum Empfang des Lenkwinkelsignals Ss, des erfaßten Gierratensignals SY und des Gierratenstörsignals SY verbunden ist.
Basierend auf jedem Signal Ss, SY und SYg beurteilt der dritte Gierratenstördiskriminator 181, ob die Gierrate durch den stetigen Störfaktor oder durch den plötzlich auftretenden oder unregelmäßigen Störfaktor gestört wird, und erzeugt ein drittes Unterscheidungssignal Sd3, welches das Beurteilungsergebnis wiedergibt.
Wenn das Unterscheidungssignal Sd3 eine stetige Störung kennzeichnet, erneuert die Wähleinrichtung 62 für die Gierratenstörung das Signal SYg(t) für die stetige Gierratenstörung durch den augenblicklichen Wert und gibt dieses erneuerte stetige Signal SYg(t) an die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate aus.
Wenn jedoch das Signal Sd3 die plötzliche oder unregelmäßige Störung kennzeichnet, gibt die Wähleinrichtung 62 nur das letzte stetige Signal SYg(t) an die Kompensationseinrichtung 15 aus. Der zweite Gierratenstördiskriminator 181 und die Wähleinrichtung 62 für die Gierratenstörung bilden eine dritte Gierraten-Stör- "Wechsel"-Einrichtung 180, die die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate steuert, um die wünschenswerte Gierrate SYm mit Bezug auf die so gesteuerte Gierratenstörung Yg zu kompensieren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird nachstehend die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Insbesondere sind zusätzliche Schritte 110, 112, 114, 116, 118, 119 zusätzlich zwischen den Schritten 500 und 600 in dem in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramm eingefügt.
Im Schritt 110 wird die Änderungsrate des Lenkwinkels, die Gierrate Y und die Gierratenstörung Yg auf Basis der Signale berechnet, die im Schritt 200 in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) und in dem vorausgegangenen Zyklus (k-1) erhalten wurden, wie es durch die vorstehend beschriebene Gleichung 14 und die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt ist.
ΔSs = Ss(k) - Ss(k-1) (15).
ΔSY = SY(k) - SY(k-1) (16).
Im Schritt 112 wird beurteilt, ob die Änderungsrate des Lenkwinkelsignals Ss, das im Schritt 110 erhalten wurde, größer als ein vorbestimmter Wert γ bespielsweise 360 deg/s oder nicht ist. Wenn |ΔSs| ≤ γ ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die stetige Störung beeinflußt wird. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 116 fort.
Im Schritt 114 wird beurteilt, ob die Änderungsrate des erfaßten Gierratensignals SY, das im Schritt 110 erhalten wurde, größer als ein vorbestimmter Wert δ, beispielsweise 19 deg/s² ist oder nicht. Wenn |ΔSY| ≤ δ ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die stetige Störung beeinflußt wird. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 116 fort.
Im Schritt 116 wird beurteilt, ob die Änderungsrate der Gierratenstörung Yg, die im Schritt 110 erhalten worden ist, größer als ein vorbestimmter Wert beispielsweise 5 deg/s² ist oder nicht. Wenn |ΔSyg| ≤ ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die stetige Störung beeinflußt ist. Das dritte Unterscheidungssignal Sd3, welches die stetige Störung kennzeichnet, wird erzeugt und von dem Diskriminator 181 an die Wähleinrichtung 62 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 118 fort.
Im Schritt 118 wird das stetige Gierratenstörsignal SYg(t) durch den Wert der Gierratenstörung SYg(k) erneuert, welcher im Schritt 500 in dem augenblicklichen Steuerzyklus (k) erhalten wurde, und wird von der Wähleinrichtung 62 an die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate übertragen.
Wenn jedoch "JA" in jedem der Schritte 112, 114, 116 beurteilt wird, bedeutet dies, daß die Gierrate Y durch die plötzlich auftretende oder unregelmäßige Störung beeinflußt wird, so daß das dritte Unterscheidungssignal Sd3, welches die plötzliche Störung oder die unregelmäßige Störung kennzeichnet, erzeugt und von dem Diskriminator 181 an die Wähleinrichtung 62 übertragen wird. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 119 fort.
Im Schritt 119 wird nur der Wert der letzten stetigen Gierratenstörung Yg(k) von der Wähleinrichtung 62 an die Kompensationseinrichtung 15 übertragen. Es ist zu bemerken, daß die Betriebsweise in den Schritten 110, 112, 114, 116 durch den dritten Gierratenstördiskriminator 181 ausgeführt wird, wogegen die Betriebs weisen in den Schritten 118, 119 durch die Gierratenstör-Wähleinrichtung 62 ausgeführt wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn jeder der Sensoren, die in den Detektoren 11, 12, 13, 21, 22 verwendet werden, fehlerhaft arbeitet, die wünschenswerte Gierrate Ym mit Bezug auf die letzte stetige Störungsgierrate Yg(Yg) in einer Weise ähnlich dem fünften Ausführungsbeispiel kompensiert.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 11 Bezug genommen, in der eine weitere Abwandlung der in Fig. 1 wiedergegebenen Lenkwinkelsteuervorrichtung gezeigt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind ein Lenkwinkelkompensator 46 und ein Gierratenfehlerdetektor 71 zusätzlich vorgesehen. Der Gierratenfehlerdetektor 71 ist mit der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung zum Empfang des Gierratenstörsignals SYg verbunden, um einen Gierfehler zu erfassen. Beim Erfassen des Gierfehlers erzeugt der Gierratenfehlerdetektor ein Gierratenfehlersignal Se. Der Lenkwinkelkompensator 46 wird zwischen der Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel und der Räderauswähleinrichtung 42 angeordnet und ist mit dem Gierratenfehlerdetektor 71 verbunden. Der Lenkwinkelkompensator 46 kompensiert das Signal St' für den wünschenswerten Lenkwinkel mit Bezug auf das Gierratenfehlersignal Se, um ein kompensiertes Lenkwinkelsignal St' zu erzeugen, so daß die Räderauswähleinrichtung die Lenksignale Sfw und Srw erzeugt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere wird ein Schritt 120 zwischen den Schritten 500 und 600 des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms eingefügt. Weiterhin sind die Schritte 122, 124, 126, die von dem zusätzlichen Schritt 120 abzweigen und in den Schritt 800 führen, vorgesehen.
Im Schritt 120 wird beurteilt, ob die Änderungsrate der Gierratenstörung Yg, die durch die Gleichung (14) berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Wert , beispielsweise 10 deg/s ist oder nicht. Wenn |ΔSyg| ≤ ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die stetige Störung beeinflußt wird. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 600 fort.
Wenn jedoch im Schritt 120 "JA" beurteilt wird, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die plötzlich auftretende oder unregelmäßige Störung beeinflußt wird, wird das Gierratenfehlersignal Se, welches die plötzlich auftretende oder unregelmäßige Störung kennzeichnet, erzeugt und von dem Fehlerdetektor 171 an die Lenkwinkelkompensationseinrichtung 46 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 122 fort.
Im Schritt 122 wird die wünschenswerte Gierrate Ym, die keinen gestörten Zustand berücksichtig, für die berechnete Gierratenstörung Yg kompensiert. Das Ergebnis, das die kompensierte Gierrate Yc ist, wird erhalten.
Im Schritt 124 wird der wünschenswerte Lenkwinkel θf oder θr für entweder die Vorder- oder die Hinterräder 20, 19, oder beide Räder 20, 19, wahlweise durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel gemäß dem Räderauswahlsignal Sw berechnet, so daß die tatsächlich erfaßte Gierrate Y mit der kompensierten, wünschenswerten Gierrate Yc übereinstimmt.
Im Schritt 126 wird das Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel, welches den Vorderradlenkwinkel θf oder den Hinterradlenkwinkel θr wiedergibt, was durch den Fahrer ausgewählt wird, auf 0 mit einer vorbestimmten Rate verringert, so daß die gelenkten, ausgewählten Räder 20 oder 19 über eine vorbestimmte Zeitperiode in den nicht gelenkten Zustand zurückkehren. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 800 fort.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die plötzliche oder unregelmäßige Störung, welche durch eine Fehlerhaftigkeit der Sensoren hervorgerufen werden kann, die in dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 11, den Lenkwinkeldetektor 12, den Gierratendetektor 13, den Straßenreibkoeffizientendetektor 21 und den Hinterradlenkwinkeldetektor 22 verwendet werden, erfaßt wird, die stetige Störgierrate Yg(Syg), die in dem letzten Steuerzyklus unter der stetigen Störbedingung erhalten wurde, für die Kompensation der gewünschten Gierrate Ym erhalten.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 13 Bezug genommen, in der eine weitere Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergegeben ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein vierter Gierratenstördiskriminator 91 und ein Kompensationsverhinderer 92 zusätzlich vorgesehen. Der vierte Gierratenstördiskriminator 91 ist mit dem Lenkwinkeldetektor 12 und dem Gierratendetektor 13 zum Empfang der Signale Ss und SY verbunden, um einen Gierratenfehler zu erfassen und ein Erfassungssignal für eine stetige Gierratenstörung zu erzeugen.
Der Kompensationsverhinderer 92 ist mit der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung und dem Diskriminator 91 zum Empfang der Signale SYg bzw. Sc verbunden. Wenn das Unterscheidungssignal Sd4 die plötzlich auftretende oder unregelmäßige Störung kennzeichnet, erzeugt der Kompensationverhinderer 92 ein zweites Gierratenstörsignal SYg', dessen Wert 0 ist, und überträgt dieses zweite Gierratenstörsignal SYg' anstelle des Gierratenstörsignals SYg auf die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 14 wird die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere sind die Schritte 140, 142, 144, 146, 148 zusätzlich zwischen den Schritten 500 und 600 in dem in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramm vorgesehen.
Im Schritt 140 wird die Änderungsrate des Lenkwinkelsignals Ss und des erfaßten Gierratensignals SY entsprechend den Gleichungen (15) und (16) erhalten.
Im nachfolgenden Schritt 142 wird beurteilt, ob die Änderungsrate des Lenkwinkelsignals Ss kleiner als ein vorbestimmter Wert ξ, beispielsweise 6 deg/s ist oder nicht. Wenn |ΔSs| ≥ ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die plötzlich auftretende oder unregelmäßige Gierratenstörung beeinflußt wird. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 148 fort.
Im Schritt 148 wird anstelle des augenblicklichen Gierratenstörsignals SYg das zweite Gierratenstörsignal SYg' mit einem Wert 0 von dem Kompensationsverhinderer 92 an die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zu dem nachfolgenden Schritt 600 fort, wo das Signal SYm für die wünschenswerte Gierrate mit Bezug auf das zweite Gierratenstörsignal SYg' mit dem Wert 0 kompensiert wird. Hinsichtlich dieses zweiten Gierratenstörsignals SYg' wird das wünschenswerte Gierratensignal SYm kompensiert. Im Ergebnis kann das kompensierte wünschenswerte Signal SYc, das gleich dem Signal SYm ist, erhalten werden, da "Yg" in der Gleichung (10) 0 ist.
Wenn jedoch "JA" im Schritt 142 beurteilt wird, was die stetige Gierratenstörung bedeutet, fährt das Verfahren zum Schritt 144 fort.
Im Schritt 144 wird beurteilt, ob die Änderungsrate des erfaßten Gierratensignals SY kleiner als ein vorbestimmter Wert η, beispielsweise 25 deg/s² ist oder nicht.
Wenn |ΔSY| < η ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß die Gierrate Y durch die plötzlich auftretende oder sich änderde Störung beeinflußt wird. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 148 fort. Wenn jedoch "JA" (stetige Störung) beurteilt wird, fährt das Verfahren zum Schritt 146 fort.
Im Schritt 146 wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zeitperiode T, beispielsweise 200 ms verstrichen ist oder nicht. Wenn "NEIN" beurteilt wird, was bedeutet, daß das Lenkrad zu schnell oder in gefährlicher Weise gedreht worden ist, fährt das Verfahren zum Schritt 148 fort. Wenn jedoch "JA" beurteilt worden ist, was bedeutet, daß das Lenkrad moderat gedreht wird, wird das vierte Unterscheidungssignal Sd4, welches die stetige Störung oder ein moderates Lenken kennzeichnet, vom vierten Gierratenstördiskriminator 91 an den Kompensationsverhinderer 92 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zu dem nachfolgenden Schritt 600 fort, wo das Signal SYm für die wünschenswerte Gierrate mit Bezug auf das augenblickliche Gierratenstörsignal SYg kompensiert wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die plötzliche oder unregelmäßige Störung oder ein schnelles (gefährliches) Drehen des Lenkrads erfaßt wird, die Kompensation der wünschenswerten Gierrate Ym durch die Kompensationseinrichtung 15 verhindert. Die Räder 19 oder 20 werden auf Basis dieses nicht kompensierten, wünschenswerten Gierratensignals Ym gelenkt.

Achtes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 15 Bezug genommen, in dem eine weitere Abwandlung in der in Fig. 1 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergegeben ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzustandsdetektor 101 und ein Hinterradlenkwinkelkompensator 102 zusätzlich vorgesehen. Der Fahrzustandsdetektor 101 ist mit dem Lenkwinkeldetektor 12, der Berechnungseinrichtung 32 für die Gierratenstörung und der Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel verbunden, um das Lenkwinkelsignal Ss, das Gierratenstörsignal SYg und das wünschenswerte Lenkwinkelsignal St zu empfangen. Basierend auf diesen Signalen Ss, SYg, St beurteilt der Fahrzustandsdetektor 101, ob das Fahrzeug Vc gerade dabei ist, von der überhöhten Straße herunterzufahren oder nicht und erzeugt ein Fahrzustandssignal Sd5, welches das Beurteilungsergebnis representiert.
Der Hinterradlenkwinkelkompensator 102 wird zwischen der Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel angeordnet und ist weiterhin mit dem Fahrzustandsdetektor 101 zum Empfang der Signals St bzw. Sd5 aus der Berechnungseinrichtung 17 bzw. dem Detektor 101 verbunden. Hinsichtlich des Signals Sd5 kompensiert der Hinterradlenkwinkelkompensator 102 das Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel, um ein Signal St' für einen kompensierten, wünschenswerten Lenkwinkel zu erzeugen und dieses Signal St' an die Räderauswähleinrichtung 42 zu übertragen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere ist der Schritt 160 zwischen den Schritten 500 und 600 des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms hinzugefügt. Weiterhin sind die Schritte 162, 164, 166, 168, 169, die von dem zusätzlichen Schritt 160 abzweigen und zu dem Schritt 800 führen, zusätzlich vorgesehen. Im Schritt 160 wird beurteilt, ob sich die Änderungsrate der Gierratenstörung Yg größer als ein vorbestimmter Wert ρ, beispielsweise 0,5 deg/s ist oder nicht. Wenn |ΔSYg| ≥ ρ ist, wird "NEIN" beurteilt, was bedeutet, daß sich das Fahrzeug Vc weiterhin auf der überhöhten Straße bewegt. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 600 fort, wo das Signal SYm für die wünschenswerte Gierrate kompensiert wird.
Wenn jedoch "JA" im Schritt 160 beurteilt wird, was bedeutet, daß sich das Fahrzeug Vc sich von der überhöhten Straße herunter bewegt, wird das Fahrzustandsignal Sd5 erzeugt und von dem Detektor 101 an den Hinterradlenkwinkelkompensator 102 übertragen. Anschließend fährt das Verfahren zu dem Schritt 162 fort.
Im Schritt 162 wird der Hinterradlenkwinkel θr aus dem Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel, welches durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel erhalten wird (im Schritt 164 in dem vorrausgegangenen Steuerzyklus), als ein gespeicherter Hinterradlenkwinkel θHr im Detektor 101 gespeichert. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 164 fort.
Im Schritt 164 wird das Signal St für den wünschenswerten Lenkwinkel in dem augenblicklichen Steuerzyklus durch die Berechnungseinrichtung 17 erzeugt und an den Fahrzustandsdetektor 101 übertragen. Das Verfahren schreitet zum Schritt 166 fort.
Im Schritt 166 wird beurteilt, ob das Lenkrad in die Richtung gedreht wird, in der sich das Fahrzeug Vc in einer gekrümmten Linie bewegt, oder nicht. Wenn "JA" beurteilt wird, was bedeutet, daß das Fahrzeug Vc nach innen gelenkt wird, um sich in einer gekrümmten Bahn zu bewegen, schreitet das Verfahren zu dem Schritt 800 fort, wo die ausgewählten Räder 19 oder 20 gemäß der im Schritt 100 vorgenommenen Auswahl gelenkt werden.
Wenn jedoch "NEIN" im Schritt 166 beurteilt wird, was bedeutet, daß das Fahrzeug Vc nach außen gelenkt wird, um sich aus der gekrümmten Bahn heraus zu bewegen, fährt das Verfahren zum Schritt 168 fort.
Im Schritt 168 wird beurteilt, ob der gespeicherte Hinterradwinkel θHr größer als der wünschenswerte Lenkwinkel St, der im Schritt 164 gehalten wurde, ist oder nicht. Wenn "JA" beurteilt wird, was bedeutet, daß das Fahrzeug Vc gelenkt wird, um sich weiter in einer gekrümmten Bahn zu bewegen, fährt das Verfahren zum Schritt 800 fort. Wenn jedoch das Fahrzeug Vc gelenkt wird, um sich in einer weniger gekrümmten Bahn zu bewegen, wird "NEIN" beurteilt und das Verfahren fährt zum Schritt 169 fort.
Im Schritt 169 kompensiert der Hinterradlenkwinkelkompensator 102 das Lenkwinkelsignal St durch Ersetzen des Hinterradwinkels θr mit dem gespeicherten Hinterradwinkel BHr und erzeugt das kompensierte, gewünschte Lenkwinkelsignal St'. Anschließend fährt das Verfahren zum Schritt 800 fort, wo die Lenkwinkelsignale Sfw, Srw basierend auf dem kompensierten Signal St' durch die Räderauswähleinrichtung 43 erzeugt wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die plötzlich auftretende oder unregelmäßige Störung oder die schnelle (gefährliche) Drehung des Lenkrades erfaßt wird, die Kompensation der wünschenswerten Gierrate Ym durch die Kompensationseinrichtung 15 verhindert. Die Räder 19 oder 20 werden auf Basis dieses nicht kompensierten Signals Ym für die wünschenswerte Gierrate gelenkt.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 17 Bezug genommen, in der eine Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Lenkwinkelsteuervorrichtung wiedergegeben ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Kompensationseinrichtung 15 für die wünschenswerte Gierrate, die Berechnungseinrichtung 32 für die wünschenswerte Gierrate, die Berechnungseinrichtung 31 für die Gierrate unter uneingeschränkten Fahrbedingungen und die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel in Fig. 3 durch eine kompensierende Berechnungseinrichtung 110 für einen wün schenswerten Hinterradlenkwinkel ersetzt. Die kompensierende Berechnungseinrichtung 110 für den Hinterradlenkwinkel ist mit dem Gierratedetektor 13, der Berechnungseinrichtung 14 für die wünschenswerte Gierrate und der Räderauswähleinrichtung 42 verbunden, um das Signal St für die wünschenswerte Lenkung basierend auf den Signalen SY, Sym und Sw zu erzeugen. Die Berechnungseinrichtung 110 ist weiterhin mit der Räderauswähleinrichtung 42 zum Übertragen des Signales St verbunden.
Es wird nun auf Fig. 20 Bezug genommen, in der der Aufbau der kompensierenden Berechnungseinrichtung 110 für den wünschenswerten Lenkwinkel wiedergegeben ist, der ähnlich zu dem der Berechnungseinrichtung 17 ist, die in Fig. 19 gezeigt ist. Die Berechnungseinrichtung 110 enthält zusätzlich einen Hochpassfilter 111 nach der zweiten Mulipliziereinrichtung 17b, wie in Fig. 20 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 18 wird die Betriebsweise der Lenkwinkelsteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Insbesondere werden die Schritte 300, 400, 500, 600 und 700 des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms durch die Schritte 180, 182, 184, 186 ersetzt.
Im Schritt 180 wird "e = SYm-SY" berechnet.
Im Schritt 182 werden die Berechnungen gemäß dem PID-Steuerverfahren ausgeführt. Jeder Wert, der durch die Gleichungen P = kp · e, I = Ki · e/S und D = Kd · s · e ausgedrückt wird, wird erhalten.
Im Schritt 184 wird der Kompensationsfaktor If erhalten.
Im Schritt 186 wird das Lenkwinkelsignal St, welches im Vergleich zu dem Signal St, das durch die Berechnungseinrichtung 17 für den wünschenswerten Lenkwinkel gemäß den anderen Ausführungsbeispielen erhalten wird, den Kompensationsfaktor If zusätzlich aufweist, erhalten.
Es ist zu bemerken, daß sämtliche Berechnungseinrichtungen, Kompensationseinrichtungen und Auswähleinrichtungen zum Ausführen der vorstehend durch die Flußdiagramme erläuterten Betriebsweisen durch einen Mikrocomputer gebildet sein können.

Claims

1. Lenkwinkelsteuervorrichtung zum Steuern der Lenkwinkel der Vorderräder (20) und Hinterräder (19) eines Straßenfahrzeugs (Vc), die umfaßt:

Gierratenermittlungsmittel (13) zum Ermitteln der in dem Fahrzeug (Vc) auftretenden Gierrate (Y);

ein erstes Gierratenabschätzmittel (14) zum Bestimmen einer wünschenswerten Gierrate (Ym) auf Basis der Geschwindigkeit (Sv) und des Lenkwinkels (Ss) des Lenkrades des Fahrzeugs, wodurch das Fahrzeug (Vc) stabil auf der Straße fährt; und

ein Steuermittel zum Steuern der Lenkwinkel basierend auf der Gierrate (Y) und der wünschenswerten Gierrate (Ym), um die Differenz zwischen beiden zu minimieren;

gekennzeichnet durch

ein zweites Gierratenabschätzmittel (31) zum Bestimmen einer idealen Gierrate (Yh);

Störungsabschätzmittel (16) zum Bestimmen einer Gierratenstörung (Yg), die bewirkt, daß die Gierrate (Y) von der idealen Gierrate (Yh) abweicht, und die in dem Fahrzeug (Vc) bei Fahrstörungen wie quergerichteten Fahrbahnneigungen auftritt; und

ein Gierratenkompensationsmittel (15) zum Kompensieren der wünschenswerten Gierrate (Ym) auf Basis der Gierratenstörung (Yg), um eine kompensierte wünschenswerte Gierrate (Yc) zu erzeugen, um die wünschenswerte Gierrate (Ym) zu ersetzen, wodurch das Fahrzeug (Vc) selbst mit der Gierratenstörung (Yg) stabil fährt.

2. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend:

ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel (11) zum Erfassen der Geschwindigkeit (Sv) des fahrenden Fahrzeugs (Vc); und

ein Lenkwinkelermittlungsmittel (12) zum Ermitteln des Lenkwinkels (Ss) des Lenkrades, wobei die Störungsabschätzmittel (16) die Gierratenstörung (Yg) auf Basis der idealen Gierrate (Yh) und der erfaßten Gierrate (Y) bestimmen.

3. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein erstes Lenkmittel (17, 42, 18 und 40) zum Lenken der Vorder- und Hinterräder (20 und 19) auf Basis der kompensierten wünschenswerten Gierrate (Yc) und der Gierrate (Y).

4. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend ein erstes Lenkwinkelbestimmungsmittel (17) zum Bestimmen erster und zweiter Lenkwinkel (θf und θr), mit denen das erste Lenkmittel (17, 42, 18 und 40) die Vorder- und Hinterräder (20 und 19) steuert.

5. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend ein Auswahlmittel (42), das wahlweise einen der ersten und zweiten Lenkwinkel (θf und θr) erzeugen.

6. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der das zweite Gierratenabschätzmittel (31) die ideale Gierrate (Yh) auf Basis der ermittelten Geschwindigkeit (Sv) und des ermittelten Lenkwinkels (Ss), einem Straßenreibungskoeffizienten (Sf) und einem Hinterradlenkwinkel (Sr) bestimmt.

7. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend ein erstes Beurteilungsmittel (# 62) zum Beurteilen, ob die Gierratenstörung (Yg) ständig oder unregelmäßig verursacht wird, basierend auf der ermittelten Gierrate (Y) und der bestimmten idealen Gierrate (Yh); und ein erstes Kompensationsverhinderungsmittel (# 66) zum Hindern der Gierratenkompensationsmittel (# 62) am Kompensieren der gewünschten Gierrate (Ym), wenn das erste Beurteilungsmittel (50) urteilt, daß die Gierratenstörung (Yg) unregelmäßig verursacht wird.

8. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend ein zweites Beurteilungsmittel (# 82) zum Beurteilen, ob die Gierratenstörung (Yg) ständig oder unregelmäßig verursacht wird, basierend auf der bestimmten Gierratenstörung (Yg); und ein zweites Kompensationsverhinderungsmittel (# 66) zum Hindern des Gierratenkompensationsmittels (15) am Kompensieren der wünschenswerten Gierrate (Ym), wenn das zweite Beurteilungsmittel (# 82) urteilt, daß die Gierratenstörung (Yg) unregelmäßig verursacht wird.

9. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend ein drittes Beurteilungsmittel (# 112, # 114 und # 116) zum Beurteilen, ob eines der Lenkwinkelermittlungsmittel (12), Gierratenermittlungsmittel (13) und Störungsabschätzungsmittel (16) einen Fehler hat oder nicht, basierend auf dem ermittelten Lenkwinkel (Ss), der ermittelten Gierrate (Y) und der ermittelten Gierratenstörung (Yg); und ein drittes Kompensationsverhinderungsmittel (# 119) zum Hindern des Gierratenkompensationsmittels (15) am Kompensieren der wünschenswerten Gierrate (Ym), wenn das dritte Beurteilungsmittel (# 112, # 114 und # 116) urteilt, daß eines der Lenkwinkelermittlungsmittel (12), Gierratenermittlungsmittel (13) und Störungsabschätzmittel (16) ein fehlerhaftes Ergebnis liefert.

10. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend ein viertes Beurteilungsmittel (# 120) zum Beurteilen, ob eines der Lenkwinkelermittlungsmittel (12), Gierratenermittlungsmittel (13) und Störungsabschätzmittel (16) einen Fehler hat oder nicht, basierend auf der ermittelten Gierratenstörung (Yg); und ein viertes Kompensationsverhinderungsmittel (# 122, # 124 und # 126) zum Hindern des Gierratenkompensationsmittels (15) am Kompensieren der wünschenswerten Gierrate (Ym), wenn das dritte Beurteilungsmittel (# 122, # 124 und # 126) beurteilt, daß eines der Lenkwinkelermittlungsmittel (12), Gierratenermittlungsmittel (13) und Störungsabschätzmittel (16) ein falsches Ergebnis liefert.

11. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend ein fünftes Beurteilungsmittel (# 142, # 144, # 146) zum Beurteilen, ob das Fahrzeug (Vc) sich in einem Notfallzustand befindet oder nicht, basierend auf dem ermittelten Lenkwinkel (Ss) und der ermittelten Gierrate (Y); ein fünftes Kompensationsverhinderungsmittel (# 148) zum Hindern des Gierratenkompensationsmittels (15) am Kompensieren der wünschenswerten Gierrate (Ym), wenn das fünfte Beurteilungsmittel (# 142, # 144 und # 146) beurteilt, daß das Fahrzeug (Vc) sich in einem Notfallzustand befindet.

12. Lenkwinkelsteuervorrichtung nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend ein sechstes Beurteilungsmittel (# 166 und # 168) zum Beurteilen, ob das Fahrzeug (Ve) dabei ist, sich aus einer quergeneigten Straße heraus zu bewegen oder nicht, basierend auf dem ermittelten Lenkwinkel (Ss) und dem zweiten Lenkwinkel (θr); und ein sechstes Kompensationsverhinderungsmittel (# 169) zum Hindern des ersten Lenkwinkelbestimmungsmittels (17) am Bestimmen des zweiten Lenkwinkels (θr) auf Basis der kompensierten wünschenswerten Gierrate (Yc).