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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kurvenverhaltenssteuerung eines
Fahrzeugs, wie z. B. eines Automobils, zum Unterdrücken von
dessen Übersteuern.
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Verschiedenartige
Vorrichtungen sind als Kurvenverhaltenssteuervorrichtung zur Unterdrückung einer Übersteuerung
eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Automobils bekannt. Die Übersteuerung
eines Fahrzeugs tritt durch eine übermäßige Lenkbetätigung durch
den Fahrer oder einen Schlupf der Fahrzeugräder an der Fahrbahnfläche auf,
was ein Ausbrechen des Fahrzeugs verursacht, wenn es voranschreitet.
Die Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
wird im Allgemeinen zum Zurücklenken
der gelenkten Räder
in die Richtung der Verringerung des Lenkwinkels und/oder zum Bremsen
des Vorderrads ausgeführt,
das an der Außenseite
der Kurve liegt, so dass ein Giermoment zum Lenken des Fahrzeugs zur
Außenseite
der Kurve dadurch erzeugt wird.
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In
einer Kurvenunterdrückungssteuerung des
Fahrzeugs wird, wenn ein Kurvenunterdrückungsgiermoment auf das Fahrzeug
in eine Richtung aufgebracht wird und unmittelbar darauf in die andere
Richtung, wie es bei einem Spurwechsel oder einer Slalomfahrt der
Fall ist, dem Fahrer oder dem Fahrgast durch einen raschen Hin-
und Herlauf der Lenkrichtung ein unangenehmes Gefühl aufgeprägt. Zum
Vermeiden eines solchen Problems wurde in der japanischen Patentanmeldung
2004-261162 vorgeschlagen, zumindest für eine vorbestimmte Dauer die Geschwindigkeit
der Aufbringung oder die Größe eines
zweiten Kurvenunterdrückungsgiermoments
in die Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung der Aufbringung
eines ersten Kurvenunterdrückungsgiermoments
ist, vorgeschlagen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Wenn
ein Übersteuern
oder Ausbrechen, das sich aus diesem bildet, bei einer Kurvenfahrt
des Fahrzeugs auftritt, wird der mit einem gewissen Niveau erfahrene
Fahrer unbewusst eine Gegenlenkung zur Drehung des Lenkrads in die
Richtung durchführen,
die entgegengesetzt zu der Übersteuerungs-
oder Ausbrechrichtung ist. Da jedoch die herkömmliche Kurvenverhaltenssteuervorrichtung
angepasst ist, den Lenkwinkel der gelenkten Räder bei einer Erfassung eines Übersteuerungszustands
mit einer Schätzung
des von dem Übersteuerungslenkungswinkel
abzuziehenden Winkels zu verringern, wenn der Fahrer eine Gegenlenkung
vornimmt, nachdem die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung ihren Betrieb
gestartet hat, ist es wahrscheinlich, dass die Gegenlenkfunktion übermäßig wird,
was dadurch auf den Fahrer oder einen Fahrgast ein unangenehmes
Gefühl
aufprägt.
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Im
Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme
der herkömmlichen
Kurvenverhaltenssteuervorrichtung ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein solches Problem der herkömmlichen Kurvenverhaltenssteuervorrichtung
zu umgehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die vorstehend erwähnte Aufgabe durch ein Fahrzeug gelöst, das
eine Lenkeinheit, die für
eine Betätigung durch
einen Fahrer angepasst ist, und eine Kurvenverhaltenssteuervorrichtung
zum automatischen Verringern eines Lenkwinkels von Rädern aufweist,
die durch die Lenkeinheit gemäß einer
Betätigung
des Fahrers gelenkt werden, wenn ein Übersteuerungszustand des Fahrzeugs
erfasst wird, wobei die automatische Verringerung des Lenkwinkels
der gelenkten Räder
durch die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung gemäß einer Gegenlenkbetätigung des
Fahrers verringert wird, wenn der Fahrer die Gegenlenkbetätigung vornimmt,
während
die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung automatisch den Lenkwinkel
der gelenkten Räder
verringert.
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Wenn
das Fahrzeug so aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben ist, wird
vermieden, dass die automatische Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
durch die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung und die Gegenlenkbetätigung durch
den Fahrer sich überlagern,
so dass sich ein übermäßiges Zurücklenken
der gelenkten Räder
ergeben würde,
was auf den Fahrer oder einen Fahrgast ein unangenehmes Gefühl aufprägen würde.
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Die
Reduzierung der automatischen Verringerung des Lenkwinkels der gelenkten
Räder kann bis
zu einem Ausmaß entsprechend
einem Winkel der Gegenlenkung durch den Fahrer vorgenommen werden.
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Wenn
die Reduzierung der automatischen Verringerung des Lenkwinkels der
gelenkten Räder bis
zu einem Ausmaß vorgenommen
wird, wie vorstehend beschrieben ist, wird die Wirkung der Unterdrückung der Übersteuerung
durch das Gegenlenken durch den Fahrer vom Gesichtspunkt von dessen statischer
Größe auf der
Grundlage des Winkels der Gegenlenkung durch den Fahrer bewertet,
so dass die automatische Unterdrückung
der Übersteuerung durch
die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung geeignet gegenüber verschiedenen
Gegenlenkwinkeln durch den Fahrer gesteuert wird, um den Winkel
der Gegenlenkung zu treffen.
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Die
Reduzierung der automatischen Verringerung des Lenkwinkels der gelenkten
Räder kann bis
zu einem Ausmaß entsprechend
einer Winkelgeschwindigkeit der Gegenlenkung durch den Fahrer vorgenommen
werden.
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Wenn
die Reduzierung der automatischen Verringerung des Lenkwinkels der
gelenkten Räder bis
zu einem Ausmaß vorgenommen
wird, das vorstehend beschrieben ist, wird die Wirkung der Unterdrückung der Übersteuerung
durch das Gegenlenken durch den Fahrer vom Gesichtspunkt von dessen dynamischer
Größe auf der
Grundlage der Winkelgeschwindigkeit der Gegenlenkung durch den Fahrer bewertet,
so dass das automatische Unterdrücken der Übersteuerung
durch die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung geeignet gegenüber verschiedenen Gegenlenkgeschwindigkeiten
durch den Fahrer gesteuert wird, um eine geeignete Zeitabstimmung
mit der Gegenlenkbetätigung
durch den Fahrer aufrecht zu erhalten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Diagrammansicht des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung,
die die sich auf die Erfindung beziehenden Konstruktionen zeigt;
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2 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
der bei dem Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführten Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
zeigt;
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3 ist
ein Kennfeld, das ein Beispiel der Art und Weise der Berechnung
des Lenkwinkelverringerungsbetrags Δρ der gelenkten Räder zur
Unterdrückung
der Übersteuerung
gemäß dem Ausmaß der Übersteuerung Δγ in der Form
einer Funktion Fs in Schritt 70 zeigt; und
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4 ist
ein Kennfeld, das ein Beispiel der Art und Weise der Reduzierung
des Lenkwinkelverringerungsbetrags Δρ der gelenkten Räder zur
Unterdrückung
der Übersteuerung
gemäß der Größe des Lenkwinkels θ wie auch
der Größe der Gegenlenkgeschwindigkeit
durch den Fahrer in der Form einer Funktion Fc in Schritt 100 zeigt.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer in der Form von
einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben.
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Das
Fahrzeug, das in 1 diagrammartig gezeigt ist,
weist eine Lenkeinheit, die zur Betätigung durch einen Fahrer angepasst
ist, und eine Kurvenverhaltenssteuervorrichtung auf zur automatischen Verringerung
eines Lenkwinkels von gelenkten Rädern durch die Lenkeinheit
gemäß einer
Lenkbetätigung
des Fahrers, wenn ein Übersteuerungszustand des
Fahrzeugs erfasst wird, und wird die automatische Verringerung des
Lenkwinkels der gelenkten Räder
durch die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung gemäß einer Gegenlenkbetätigung des
Fahrers verringert, wenn der Fahrer die Gegenlenkbetätigung vornimmt,
während
die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung automatisch den Lenkwinkel
der gelenkten Räder
verringert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung eine Art Software,
die in einen Computer zu integrieren ist, dessen Hardware-Konstruktion
nach dem Stand der Technik bereits bekannt ist.
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In 1 umfasst
das Fahrzeug, das ein vorderes linkes und ein vorderes rechtes Rad
sowie ein hinteres linkes und ein hinteres rechtes Rad und eine Fahrzeugkarosserie
hat, die durch die Räder
gestützt ist,
aber in der Figur nicht gezeigt ist, eine Lenkeinheit und eine elektronische
Steuereinheit (ECU), die in verschiedenen Formen beide bekannt sind.
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Die
Lenkeinheit weist ein Lenkrad, ein Servostellglied und eine Lenkwinkelabwandlungsvorrichtung
auf und lenkt das vordere linke und das vordere rechte Rad über das
Servostellglied gemäß einer
Drehbetätigung
des Lenkrads durch den Fahrer, wobei das vordere linke und das vordere
rechte Rad mit einem Winkel gelenkt wird, der automatisch von dem
Lenkwinkel des Lenkrads durch die Lenkwinkelabwandlungsvorrichtung
abgewandelt wird.
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Die
elektronische Steuereinheit ist im Wesentlichen aus einem Mikrocomputer
aufgebaut und als Teil der Steuerberechnungsfunktionen des Mikrocomputers
sind ein Kurvenverhaltenssteuerabschnitt und ein Lenkwinkelabwandlungsberechnungsabschnitt
vorgesehen, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen.
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Der
elektronischen Steuereinheit wird ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit
angibt, von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Signal, das
die Gierrate der Fahrzeugkarosserie angibt, von einem Gierratensensor,
ein Signal, das die Seitenbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie
angibt, von einem Seitenbeschleunigungssensor, ein Signal, das den
Lenkwinkel durch das Lenkrad angibt, von einem Lenkwinkelsensor
und andere Signale zugeführt,
die andere verschiedenartige Informationen anforderungsgemäß angeben.
Die elektronische Steuereinheit führt verschiedenartige Steuerberechnungen
gemäß diesen
Eingabesignalen und Steuerprogrammen aus, die im Voraus in dem Mikrocomputer
gespeichert werden, und führt
die Steuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie andere Steuerungen bzgl. des Betriebs des Fahrzeugs
aus.
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2 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel
der Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
zeigt, das bei dem Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wird. Die Steuerung gemäß einem
solchen Ablaufdiagramm kann bei einer Zykluszeit von 10 bis einigen Hundert
Millisekunden während
des Fahrbetriebs des Fahrzeugs wiederholt werden.
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Wenn
die Steuerung gestartet ist, wird in Schritt 10 beurteilt,
ob der durch den Lenkwinkelsensor erfasste Lenkwinkel θ größer als
eine bestimmte Untergrenze θo
ist oder nicht. Hier wird der Lenkwinkel positiv gemacht, wenn von
der neutralen Position nach links gelenkt wird, und negativ, wenn
von der neutralen Position nach rechts gelenkt wird. Die Untergrenze θo ist ein
absoluter Wert eines solchen Lenkwinkels, bei dem es dann, wenn
das Fahrzeug diesen übersteigend
gelenkt wird, wahrscheinlich in einen Übersteuerungszustand gerät, so dass
es durch die vorliegende Erfindung gesteuert wird. Wenn die Antwort
ja ist (Y), schreitet die Steuerung zu Schritt 20 weiter
und wird der Wert eines Index D auf 1 eingerichtet. Wenn die Antwort
nein ist (N), schreitet die Steuerung zu Schritt 30 weiter,
und es wird beurteilt, ob θ kleiner
als –θo ist. Wenn
die Antwort ja ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 60 weiter und
wird der Wert von D auf –1
eingerichtet. Wenn die Antwort nein ist, bedeutet das, dass keine
starke Lenkung nach links oder rechts vorgenommen wird, so dass
in diesem Fall die Steuerung gemäß diesem Ablaufdiagramm
beendet wird.
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Die
Steuerung schreitet von Schritt 20 oder 40 zu
Schritt 50 weiter und wird unter Ausdrücken des durch den Lenkwinkelsensor
erfassten Lenkwinkels als θ,
der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit
als V, der durch den Seitenbeschleunigungssensor erfassten Seitenbeschleunigung
der Fahrzeugkarosserie als Gy, des Übersetzungsverhältnisses
der Lenkeinheit als N, des Radstands als L und des Stabilitätsfaktors als
Kh die Gierrate der Fahrzeugkarosserie unter den Werten dieser Parameter,
insbesondere die Sollgierrate γt
wie folgt berechnet: γt = {1/(1 + Kh·V2)}V·θ/(N·L) Gy = γt·V
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Aus
den zwei obigen Gleichungen ergibt sich γt = V·θ/(N·L) – Kh·Gy·V.
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Dann
wird in Schritt 60 beurteilt, ob die Differenz zwischen
dem Gierratenwert γd,
der durch den Gierratensensor erfasst wird, und der Sollgierrate γt, die vorstehend
berechnet wird, größer als
ein bestimmter Differenzwert Δγo ist oder
nicht. Gemäß den vorstehend
erwähnten
Angaben, dass der Lenkwinkel für
die Linkskurve positiv gemacht ist, während der Lenkwinkel für die Rechtskurve
negativ gemacht wird, wird die Gierrate ebenso bei der Linkskurve
positiv und bei der Rechtskurve negativ gemacht. Da D beim Lenken
nach links zu 1 und beim Lenken nach rechts zu –1 gemacht wird, wird unter Heranziehung Δγo als geeigneten
positiven Wert durch Beurteilen, ob (γd – γt) D größer als Δγo ist oder nicht, sowohl bei
der Linkskurve als auch der Rechtskurve beurteilt, ob der absolute
Wert der Ist-Gierrate größer als
der absolute Wert der Sollgierrate jenseits eines bestimmten Grenzwerts
ist oder ob anders gesagt das Fahrzeug sich in einem Übersteuerungszustand
jenseits eines bestimmten Ausmaßes
befindet. Wenn die Antwort ja ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 70 weiter,
während
dann, wenn die Antwort nein ist, das bedeutet, dass kein Übersteuerungszustand
auftritt, so dass in diesem Fall die Steuerung gemäß diesem
Ablaufdiagramm beendet wird.
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In
Schritt 70 wird sowohl bei der Linkskurve als auch der
Rechtskurve ein Lenkwinkelverringerungsbetrag Δρ zur Unterdrückung der Übersteuerung gegenüber dem
absoluten Wert Δγ = (γd – γt) D der
Differenz der Ist-Gierrate γd
von der Sollgierrate γt
gemäß einer
geeigneten Funktion Fs (Δγ) auf der Grundlage
der Variablen Δγ berechnet.
Das kann durch Bezugnahme auf ein Kennfeld, wie z. B. in 3 gezeigt
ist, mit dem Wert von Δγ vorgenommen
werden.
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Dann
wird in Schritt 80 die Differenz zwischen dem Wert θ des Lenkwinkels
in den gegenwärtigen
Ablaufzyklus und dem Wert θ' des Lenkwinkels in
dem vorherigen Ablaufzyklus berechnet. Um zu erfassen, ob ein Gegenlenken
sowohl bei der Linkskurve als auch bei der Rechtskurve vorgenommen
wird, wird die Differenz zwischen θ und θ' als Wert von Δθ = –(θ – θ') D erfasst, der positiv ist, wenn ein
Gegenlenken gerade vorgenommen wird.
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Dann
wird in Schritt 90 beurteilt, ob Δθ positiv ist oder nicht. Wenn
die Antwort ja ist, schreitet die Steuerung direkt zu Schritt 100 weiter,
während dann,
wenn die Antwort nein ist, die Steuerung zu Schritt 110 voranschreitet,
bei dem Δθ auf 0 zurückgesetzt
wird, und schreitet die Steuerung dann zu Schritt 100 weiter.
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In
Schritt 100 wird auf der Grundlage des Werts von Δθ das Reduktionsverhältnis gemäß dem Gegenlenken
durch den Fahrer um den Betrag der Verringerung des Lenkwinkels
durch die automatische Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
berechnet. Das ist vorgesehen, um ein Reduktionsverhältnis Fc(Δθ) als Funktion
auf der Grundlage von Δθ zu erhalten
und den Lenkwinkelverringerungsbetrag Δρ, der in Schritt 70 berechnet
wird, zu Δρ{1 – Fc(Δθ)} abzuwandeln.
Der Wert von Fc(Δθ) kann durch
Bezugnahme auf ein Kennfeld, wie z. B. in 4 gezeigt
ist, auf der Grundlage des Werts von Δθ erhalten werden. In dem Kennfeld
von 4 enthalten die Linien a, b und c in dieser Reihenfolge
graduell mehr die Wirkung der Geschwindigkeit der Gegenlenkung durch
den Fahrer in das Reduktionsverhältnis
zur Reduzierung des Lenkwinkels durch die automatische Übersteuerungsunterdrückungssteuerung. Δθ ist der
Betrag der Gegenlenkung durch den Fahrer pro Zyklus durch das Ablaufdiagramm
von 2.
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Gemäß dem Lenkwinkel θ, der sich
um Δθ beim Ablauf
von einem Zyklus ändert,
wird der ursprüngliche
Lenkwinkelverringerungsbetrag Δρ durch die
automatische Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
für einen
Zyklus zu Δρ·Fc(Δθ) reduziert,
so dass die Reduzierung des automatischen Lenkwinkelverringerungsbetrags
bis zu einem Ausmaß entsprechend
einem Winkel der Gegenlenkung durch den Fahrer vorgenommen wird.
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Ferner
drückt
die Größe von Δθ die Erhöhung des
Gegenlenkwinkels pro Zyklus durch das Ablaufdiagramm von 2 aus,
und somit drückt
sie ebenso die Größe der Geschwindigkeit
der Rücklenkung
beim Gegenlenken aus. Daher drückt
die nach oben weisende Krümmung
der Linien a, b und c aus, wie sehr die Geschwindigkeit der Rücklenkung
beim Gegenlenken auf die Reduzierung der automatischen Lenkwinkelverringerung
widergegeben wird.
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Anders
gesagt, gibt beim Vergleich der Linien a, b und c miteinander die
Linie b die Geschwindigkeit der Rücklenkung bei Gegenlenkung
durch den Fahrer mehr auf die Reduzierung der automatischen Verringerung
des Lenkwinkels als die Linie a wieder und gibt die Linie c die
Geschwindigkeit der Rücklenkung
bei dem Gegenlenken durch den Fahrer auf die Reduzierung der automatischen
Verringerung des Lenkwinkels als die Linie b wieder.
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Die
Wiedergabe der Geschwindigkeit der Rücklenkung beim Gegenlenken
durch den Fahrer auf die Reduzierung der automatischen Lenkwinkelverringerung
kann ebenso vorgenommen werden, um zu der Reduzierung der automatischen
Lenkwinkelverringerung gemäß dem Winkel
der Gegenlenkung hinzugefügt
zu werden, so dass die Linie b von einem mittleren Abschnitt der
Linie a ansteigt, wie beispielhaft durch gepunktete Linien gezeigt
ist. In jedem Fall wird die Reduzierung der automatischen Verringerung
des Lenkwinkels der gelenkten Räder bis
zu einem Ausmaß entsprechend
der Winkelgeschwindigkeit der Gegenlenkung durch den Fahrer zusätzlich zu
der Reduzierung der automatischen Verringerung des Lenkwinkels der
gelenkten Räder zu
einem Ausmaß entsprechend
dem Winkel der Gegenlenkung durch den Fahrer durchgeführt.
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Dann
wird in Schritt 120 beurteilt, ob D 1 ist oder nicht. In
der Linkskurve ist die Antwort ja, während sie in der Rechtskurve
nein ist. Wenn die Antwort ja ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 130 weiter
und wird der Lenkwinkel ρ für die gelenkten
Räder durch
Verringern des Lenkwinkels für
die gelenkten Räder,
der durch Teilen des Lenkbetätigungswinkels θ zu dem
Zeitpunkt durch das Übersetzungsverhältnis N
der Lenkeinheit erhalten wird, mit Δρ berechnet. Wenn die Antwort
nein ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 140 weiter
und wird der Lenkwinkel ρ für die gelenkten
Räder durch
arithmetisches Vergrößern des
negativen Lenkwinkels für
die gelenkten Räder,
der durch Teilen des negativen Lenkbetätigungswinkels θ zu dem
Zeitpunkt durch das Übersetzungsverhältnis N
der Lenkeinheit erhalten wird, mit Δρ berechnet.
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Dann
wird in Schritt 150 das Servostellglied betätigt, um
den Lenkwinkel der gelenkten Räder
zu ρ zu
machen.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf ihr bevorzugtes Ausführungsbeispiel
genau beschrieben wurde, ist es dem Fachmann offensichtlich, dass
verschiedenartige Abwandlungen mit Bezug auf das gezeigte Ausführungsbeispiel
innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung möglich sind.
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Wenn
somit der Fahrer eine Gegenlenkbetätigung zum Zurücklenken
des Lenkrads während
der Ausführung
einer automatischen Übersteuerungsunterdrückungssteuerung
durch die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung vornimmt, überlagern
sich das Gegenlenken der automatischen Verringerung des Lenkwinkels
der gelenkten Räder
und das Gegenlenken durch den Fahrer, so dass ein übermäßiges Gegenlenken
verursacht wird. Zum Vermeiden eines solchen Problems, wenn der
Fahrer eine Gegenlenkbetätigung
vornimmt, während
die Kurvenverhaltenssteuervorrichtung gerade die automatische Verringerung
des Lenkwinkels ausführt,
wird der Betrag einer automatischen Verringerung des Lenkwinkels
gemäß der Gegenlenkbetätigung durch
den Fahrer reduziert.