DE112020005295T5

DE112020005295T5 - Lenksteuervorrichtung und lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112020005295T5
Application number: DE112020005295.8T
Authority: DE
Inventors: Ken ISSHIKI; Kyoichi Tagami
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN114787021A; CN114787021B; JP2021113008A; WO2021149149A1; JP6785997B1; US20220297672A1

Abstract

Es ist eine Lenksteuervorrichtung bereitgestellt, welche eine Lenksteuerung mit einer verbesserten Stabilität während des Zurückdrehens der Lenkung durchführt. Diese Lenksteuervorrichtung, welche eine Lenksteuergröße zum Steuern der Lenkung eines Fahrzeugs berechnet, umfasst: eine Basissteuergrößen-Berechnungseinheit (11) zum Berechnen einer Basissteuergröße; und eine Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit (12), welche anhand eines selbstausrichtenden Drehmoments, welches von einer Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs erzeugt wird, und der Basissteuergröße die Lenksteuergröße berechnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksteuervorrichtung und eine Lenkvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Es ist eine Lenkvorrichtung bekannt, welche ein Unterstützungsdrehmoment oder ein Reaktionsdrehmoment auf ein Lenkelement ausübt.
LITERATURVERZEICHNIS
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP-A 2018-161951
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben hier als ein Ergebnis weiterer Untersuchungen herausgefunden, dass eine Verzögerung bei einer Eingabe eines selbstausrichtenden Drehmoments aufgrund einer Bewegungszustandsgröße eines Fahrzeugs, wenn ein Lenkdrehmoment eingegeben wird, einen Drehmomentverlust zum Zeitpunkt des Zurückdrehens verursacht. Wie oben beschrieben, bestehen Verbesserungsmöglichkeiten bei einer Lenkvorrichtung nach dem bisherigen Stand der Technik unter dem Blickwinkel des Verbesserns der Stabilität des Zurückdrehens durch Verringerung des Drehmomentverlustes.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenksteuervorrichtung bereitzustellen, welche eine Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens ausführt.
LÖSUNG DER AUFGABE
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, ist eine Lenksteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Lenksteuervorrichtung, welche eine Lenksteuergröße zur Steuerung der Lenkung eines Fahrzeugs berechnet und eine Basissteuergrößen-Berechnungseinheit, welche eine Basissteuergröße berechnet, und eine Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit, welche die Lenksteuergröße anhand eines von einer Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs verursachten selbstausrichtenden Drehmoments und der Basissteuergröße berechnet, aufweist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens ausgeführt werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Aufbaus eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine schematische Darstellung, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines Hauptteils einer Lenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel eines Aufbaus einer ECU gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel eines Aufbaus einer Lenksteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine schematische Darstellung, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines Hauptteils einer Lenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
[Aufbau eines Fahrzeugs]
1 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Aufbaus eines Fahrzeugs 900 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, weist das Fahrzeug 900 eine Aufhängungsvorrichtung (Aufhängung) 100, eine Fahrzeugkarosserie 200, ein Fahrzeugrad 300, einen Reifen 310, ein Lenkelement 410, eine Lenkwelle 420, einen Drehmomentsensor 430, einen Lenkwinkelsensor 440, eine Drehmoment-Ausübungseinheit 460, einen Zahnstangengetriebemechanismus 470, eine Zahnstange 480, einen Motor 500, eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) (Steuervorrichtung, Steuereinheit) 600, eine Elektroenergieerzeugungsvorrichtung 700 und eine Batterie 800 auf. Hierbei bilden die Aufhängungsvorrichtung 100 und die ECU 600 eine Aufhängungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Das Fahrzeugrad 300, auf welchem der Reifen 310 montiert ist, ist durch die Aufhängungsvorrichtung 100 an der Fahrzeugkarosserie 200 aufgehängt. Da das Fahrzeug 900 ein Vierradfahrzeug ist, sind die Aufhängungsvorrichtung 100, das Fahrzeugrad 300 und der Reifen 310 an jedem der vier Räder vorgesehen.
Die Reifen und Fahrzeugräder eines linken Vorderrades, eines rechten Vorderrades, eines linken Hinterrades und eines rechten Hinterrades werden auch als ein Reifen 310A und ein Fahrzeugrad 300A, ein Reifen 310B und ein Fahrzeugrad 300B, ein Reifen 310C und ein Fahrzeugrad 300C bzw. ein Reifen 310D und ein Fahrzeugrad 300D bezeichnet. Im Folgenden können in ähnlicher Weise die Anordnungen, die am linken Vorderrad, am rechten Vorderrad, am linken Hinterrad bzw. am rechten Hinterrad angebracht sind, durch Hinzufügen der Bezugszeichen A", „B“, „C“ und „D“ gekennzeichnet werden.
Die Aufhängungsvorrichtung 100 weist einen hydraulischen Stoßdämpfer (Stoßdämpfer), einen oberen Aufhängungslenker und einen unteren Aufhängungslenker auf. Weiterhin weist beispielsweise der hydraulische Stoßdämpfer ein Solenoidventil auf, welches ein elektromagnetisches Ventil zum Einstellen einer von dem hydraulischen Stoßdämpfer erzeugten Dämpfungskraft ist. Dies schränkt die vorliegende Ausführungsform jedoch nicht ein, und der hydraulische Stoßdämpfer kann statt des Solenoidventils ein anderes elektromagnetisches Ventil als elektromagnetisches Ventil zum Einstellen der Dämpfungskraft verwenden. Zum Beispiel kann ein Aufbau zur Anwendung kommen, bei welchem ein elektromagnetisches Ventil, das ein elektromagnetisches Fluid (Magnetfluid) verwendet, als das oben beschriebene elektromagnetische Ventil vorgesehen ist.
Die Elektroenergieerzeugungsvorrichtung 700 ist am Motor 500 angebracht, und die elektrische Energie, die von der Elektroenergieerzeugungsvorrichtung 700 erzeugt wird, wird in der Batterie 800 gespeichert.
Das Lenkelement 410, das von einem Fahrer betätigt wird, ist mit einem Ende der Lenkwelle 420 verbunden, so dass es in der Lage ist, ein Drehmoment zu übertragen, und das andere Ende der Lenkwelle 420 ist mit dem Zahnstangengetriebemechanismus 470 verbunden.
Der Zahnstangengetriebemechanismus 470 ist ein Mechanismus zum Umwandeln der Drehung der Lenkwelle 420 um eine Achse in eine Verschiebung entlang einer Achse der Zahnstange 480. Wenn die Zahnstange 480 in einer axialen Richtung verschoben wird, werden das Fahrzeugrad 300A und das Fahrzeugrad 300B über eine Spurstange und einen Spurstangenhebel eingeschlagen.
Der Drehmomentsensor 430 erfasst das Lenkdrehmoment, das auf die Lenkwelle 420 ausgeübt wird, anders ausgedrückt, das Lenkdrehmoment, das auf das Lenkelement 410 ausgeübt wird, und liefert der ECU ein Drehmomentsensorsignal, das ein Erfassungsergebnis angibt. Genauer, der Drehmomentsensor 430 erfasst die Verdrehung eines Torsionsstabes, der in die Lenkwelle 420 eingebaut ist, und gibt ein Erfassungsergebnis als ein Drehmomentsensorsignal aus. Als Drehmomentsensor 430 kann ein wohlbekannter Sensor verwendet werden, wie etwa ein Hall-IC, ein Magnetowiderstandselement oder ein magnetostriktiver Drehmomentsensor.
Der Lenkwinkelsensor 440 erfasst einen Lenkwinkel des Lenkelements 410 und liefert ein Erfassungsergebnis an die ECU 600.
Die Drehmoment-Ausübungseinheit 460 übt ein Unterstützungsdrehmoment oder ein Reaktionsdrehmoment entsprechend einer Lenksteuergröße aus, die von der ECU 600 der Lenkwelle 420 zugeführt wird. Die Drehmoment-Ausübungseinheit 460 weist einen Motor auf, welcher ein Unterstützungsdrehmoment oder ein Reaktionsdrehmoment entsprechend der Lenksteuergröße erzeugt, und einen Drehmomentübertragungsmechanismus, welcher das von dem Motor erzeugte Drehmoment auf die Lenkwelle 420 überträgt.
In der obigen Beschreibung bedeutet „verbunden, so dass es in der Lage ist, ein Drehmoment zu übertragen“, dass Elemente so verbunden sind, dass die Drehung eines Elements die Drehung des anderen Elements verursacht. Dies beinhaltet zum Beispiel wenigstens den Fall, in dem das eine Element und das andere Element aneinander angeformt sind, den Fall, in dem das eine Element direkt oder indirekt an dem anderen Element befestigt ist, und den Fall, in dem das eine Element und das andere Element so verbunden sind, dass sie über ein Verbindungselement oder dergleichen ineinandergreifen.
Die ECU 600 steuert integral verschiedene elektronische Vorrichtungen, die im Fahrzeug 900 enthalten sind. Zum Beispiel steuert die ECU 600 einen Betrag des Unterstützungsdrehmoments oder Reaktionsdrehmoments, das auf die Lenkwelle 420 ausgeübt wird, indem sie die Lenksteuergröße einstellt, die der Drehmoment-Ausübungseinheit 460 zugeführt wird.
Ferner steuert die ECU 600 das Öffnen und Schließen eines Solenoidventils, indem sie dem Solenoidventil, das in dem in der Aufhängungsvorrichtung 100 enthaltenen hydraulischen Stoßdämpfer enthalten ist, eine Aufhängungssteuergröße zuführt. Um diese Steuerung zu ermöglichen, ist eine elektrische Leitung zur Zuführung von Antriebsleistung von der ECU 600 zum Solenoidventil angeordnet.
Außerdem weist das Fahrzeug 900 einen Fahrzeugrad-Drehzahlsensor 320 auf, welcher für jedes Fahrzeugrad 300 eingebaut ist und die Fahrzeugrad-Drehzahl jedes Fahrzeugrades 300 erfasst, einen Querbeschleunigungssensor 330, welcher eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs 900 erfasst, einen Längsbeschleunigungssensor 340, welcher eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 900 erfasst, einen Gierratensensor 350, welcher eine Gierrate des Fahrzeugs 900 erfasst, einen Motordrehmomentsensor 510, welcher ein vom Motor 500 erzeugtes Drehmoment erfasst, einen Motordrehzahlsensor 520, welcher die Drehzahl des Motors 500 erfasst, und einen Bremsdrucksensor 530, welcher einen Druck erfasst, der auf eine Bremsflüssigkeit einer Bremsvorrichtung ausgeübt wird. Die Erfassungsergebnisse dieser verschiedenen Sensoren werden der ECU 600 zugeführt.
Obwohl nicht dargestellt, weist das Fahrzeug 900 ein Antiblockier-Bremssystem (ABS) auf, welches ein System zur Verhinderung des Blockierens des Fahrzeugrades während des Bremsens ist, ein Traktionskontrollsystem (Traction Control System, TCS), welches ein Durchdrehen des Fahrzeugrades während einer Beschleunigung oder dergleichen verhindert, und eine mittels Fahrzeugstabilitätsassistent (Vehicle Stability Assist, VSA) steuerbare Bremsvorrichtung, welche ein Steuerungssystem zur Stabilisierung des Fahrzeugverhaltens ist, das mit einer automatischen Bremsfunktion zur Giermomentsteuerung oder einer Bremsassistenzfunktion während des Abbiegens ausgestattet ist.
Hierbei vergleichen das ABS, das TCS und der VSA die Fahrzeugrad-Drehzahl, die anhand der geschätzten Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie bestimmt wird, mit der Fahrzeugrad-Drehzahl, die vom Fahrzeugrad-Drehzahlsensor 320 bestimmt wird, und danach bestimmen das ABS, das TCS und der VSA, dass sich das Fahrzeug in einem Schlupfzustand befindet, wenn sich die Werte dieser zwei Fahrzeugrad-Drehzahlen um einen vorbestimmten Wert oder mehr unterscheiden. Durch eine solche Verarbeitung sind das ABS, das TCS und der VSA bestrebt, das Verhalten des Fahrzeugs 900 zu stabilisieren, indem sie eine optimale Bremssteuerung und Traktionskontrolle entsprechend einem Fahrzustand des Fahrzeugs 900 durchführen.
Ferner erfolgen die Zuführung der Erfassungsergebnisse von den verschiedenen Sensoren, die oben beschrieben wurden, zur ECU 600 und die Übertragung des Steuersignals von der ECU 600 zum jeweiligen Teil über ein CAN-Bus-Netzwerk (Controller Area Network, CAN) 370.
Das Signal, das der ECU 600 über das CAN 370 zugeführt wird, ist zum Beispiel eines der folgenden Signale (in Klammern ist die Erfassungsquelle angegeben):

• Fahrzeugrad-Drehzahlen von vier Rädern (Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren 320A bis 320D)
• Gierrate (Gierratensensor 350)
• Längsbeschleunigung (Längsbeschleunigungssensor 340)
• Querbeschleunigung (Querbeschleunigungssensor 330)
• Bremsdruck (Bremsdrucksensor 530)
• Motordrehmoment (Motordrehmomentsensor 510)
• Motordrehzahl (Motordrehzahlsensor 520)
• Lenkwinkel (Lenkwinkelsensor 440)
• Lenkdrehmoment (Drehmomentsensor 430)
• Bild der Umgebung des Fahrzeugs 900 (Kamera 550)

(Lenkvorrichtung)
Im Folgenden wird der Aufbau einer Lenkvorrichtung, die im Fahrzeug 900 enthalten ist, anhand der nächsten Bezugszeichnung beschrieben.
2 ist eine schematische Darstellung, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines Hauptteils der Lenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 2 dargestellt, weist eine Lenkvorrichtung 1 eine Lenkeinheit 10, welche eine Lenkbetätigung durch einen Fahrer empfängt, eine Einschlageinheit 20, welche das Fahrzeugrad 300 entsprechend der durch die Lenkeinheit 10 empfangenen Lenkbetätigung einschlägt, und die ECU 600 (in 2 nicht dargestellt) auf.
<Lenkeinheit 10>
Wie in 2 dargestellt, weist die Lenkeinheit 10 das Lenkelement 410, die Lenkwelle 104, ein erstes Kreuzgelenk 106 und eine Zwischenwelle 108 auf, und das Lenkelement 410, die Lenkwelle 104 und die Zwischenwelle 108 sind so miteinander verbunden, dass sie in der Lage sind, ein Drehmoment zu übertragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein oberes Ende der Lenkwelle 104 am Lenkelement 410 befestigt und dreht sich als Einheit mit dem Lenkelement 410. Ferner sind ein unteres Ende der Lenkwelle 104 und ein oberes Ende der Zwischenwelle 108 über das erste Kreuzgelenk 106 miteinander verbunden, so dass sie miteinander im Eingriff stehen.
Das „obere Ende“ bezieht sich auf einen stromaufwärtigen Endabschnitt (das heißt einen eingangsseitigen Endabschnitt) in einem Übertragungsweg der Lenkkraft entsprechend der Lenkbetätigung des Fahrers, und das „untere Ende“ bezieht sich auf einen stromabwärtigen Endabschnitt (das heißt einen ausgangsseitigen Endabschnitt) im Übertragungsweg der Lenkkraft (das Gleiche gilt auch im Weiteren).
<Einschlageinheit 20>
Die Einschlageinheit 20 ist eine Anordnung zum Einschlagen des Fahrzeugrades 300 entsprechend der durch die Lenkeinheit 10 empfangenen Lenkbetätigung des Fahrers.
Wie in 2 dargestellt, weist die Einschlageinheit 20 ein zweites Kreuzgelenk (Kreuzgelenk) 202, eine Ritzelwelle (Eingangswelle) 204, ein Ritzel (erstes Ritzel) 206, eine Zahnstange 208, eine Spurstange 210, einen Spurstangenhebel 212, einen Zahnstangen-Führungsmechanismus 214 und eine Einschlagkraft-Erzeugungseinheit 220 auf. Die Zwischenwelle 108, die Ritzelwelle 204 und das Ritzel 206 sind so miteinander verbunden, dass sie in der Lage sind, ein Drehmoment zu übertragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Ritzel 206 an einem unteren Ende der Ritzelwelle 204 befestigt und dreht sich als Einheit mit der Ritzelwelle 204. Ein unteres Ende der Zwischenwelle 108 und ein oberes Ende der Ritzelwelle 204 sind über das zweite Kreuzgelenk 202 miteinander verbunden, so dass sie miteinander im Eingriff stehen.
Die Zahnstange 208 ist dazu eingerichtet, in Reaktion auf die Drehung des Ritzels 206 das Fahrzeugrad 300 einzuschlagen, und die Zahnstange 208 ist mit Zahnstangenzähnen (nicht dargestellt) ausgebildet, welche mit dem Ritzel 206 kämmen.
In der Lenkvorrichtung 1, die wie oben beschrieben gestaltet ist, ist das Ritzel 206 so verbunden, dass es in der Lage ist, ein Drehmoment auf das Lenkelement 410 zu übertragen, das vom Fahrer betätigt wird. Insbesondere wenn der Fahrer über das Lenkelement 410 eine Lenkbetätigung ausführt, dreht sich das Ritzel 206, und die Zahnstange 208 wird in einer axialen Richtung der Zahnstange 208 verschoben. Infolgedessen wird das Fahrzeugrad 300 über die Spurstangen 210, die an beiden Enden der Zahnstange 208 vorgesehen sind, und die Spurstangenhebel 212, die mit den Spurstangen 210 verbunden sind, eingeschlagen.
Der Zahnstangen-Führungsmechanismus 214 ist ein Mechanismus zum Drücken der Zahnstange 208 an die Seite des Ritzels 206.
In dem in 2 dargestellten Beispiel ist die Konfiguration, in welcher die Lenkkraft zwischen der Ritzelwelle 204 und der Zahnstange 208 durch das Ritzel 206 und die Zahnstangenzähne übertragen wird, als ein Beispiel angegeben, doch die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Andere Konfigurationen können verwendet werden, solange sie die Lenkkraft zwischen der Ritzelwelle 204 und der Zahnstange 208 übertragen können.
(ECU 600)
Im Folgenden wird die ECU 600 anhand der nächsten Bezugszeichnung speziell beschrieben. 3 ist ein Schema, das einen schematischen Aufbau der ECU 600 veranschaulicht.
Wie in 3 dargestellt, weist die ECU 600 eine Lenksteuereinheit 630, eine Aufhängungssteuereinheit 650 und eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuereinheit 670 auf.
Die Lenksteuereinheit 630 stellt anhand von Erfassungsergebnissen der verschiedenen Sensoren, die im CAN 370 enthalten sind, eine Lenksteuergröße für das Fahrzeug 900 zum Fahren entlang einer Spur ein. Die Lenksteuereinheit 630 führt die eingestellte Lenksteuergröße der Drehmoment-Ausübungseinheit 460 zu. Ferner führt die Lenksteuereinheit 630 die eingestellte Lenksteuergröße der Aufhängungssteuereinheit 650 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuereinheit 670 zu.
In der vorliegenden Patentbeschreibung kann der Ausdruck „anhand von“ die Bedeutung von „unter Verwendung von“, „unter Berücksichtigung von“ und „in Abhängigkeit von“ aufweisen
Die Aufhängungssteuereinheit 650 steuert die Dämpfungskraft der Aufhängung. Genauer, die Aufhängungssteuereinheit 650 bestimmt anhand von Erfassungsergebnissen der verschiedenen Sensoren, die im CAN 370 enthalten sind, und der von der Lenksteuereinheit 630 zugeführten Lenksteuergröße den Betrag der Aufhängungssteuergröße, die einem Solenoidventil zugeführt wird, das in dem in der Aufhängungsvorrichtung 100 enthaltenen hydraulischen Stoßdämpfer enthalten ist.
Die Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuereinheit 670 bestimmt anhand von Erfassungsergebnissen der verschiedenen Sensoren, die im CAN 370 enthalten sind, und der von der Lenksteuereinheit 630 zugeführten Lenksteuergröße den Betrag einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuergröße, die dem Motor 500 und einer Bremsvorrichtung zugeführt wird.
Die Lenksteuereinheit 630, die Aufhängungssteuereinheit 650 und die Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuereinheit 670 können dazu eingerichtet sein, als separate ECUs realisiert zu werden. Bei einer solchen Konfiguration wird die in der vorliegenden Patentbeschreibung beschriebene Steuerung von der Lenksteuereinheit 630, der Aufhängungssteuereinheit 650 und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuereinheit 670 durchgeführt, die unter Verwendung von Kommunikationsmitteln miteinander kommunizieren.
(Lenksteuereinheit)
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 die Lenksteuereinheit 630 (Lenksteuervorrichtung in den Ansprüchen) genauer beschrieben. 4 ist ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel des Aufbaus der Lenksteuereinheit 630 veranschaulicht. Die Lenksteuereinheit 630 weist eine Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 und eine Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit 12 auf.
Die Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 berechnet anhand des Lenkdrehmoments (Ist-Drehmoments), das vom Drehmomentsensor 430 geliefert wird, die Basissteuergröße zum Steuern des Betrages des Unterstützungsdrehmoments, des Reaktionsdrehmoments oder des Lenkdrehmoments. Die von der Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 berechnete Basissteuergröße wird der Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit 12 zugeführt.
Die Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit 12 weist eine Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 und eine Additionseinheit 14 auf. Die Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit 12 berechnet anhand der Basissteuergröße, die von der Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 bezogen wird, und eines selbstausrichtenden Drehmoments, das von einer Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursacht wird, die Lenksteuergröße. Ein spezielles Berechnungsverfahren für das selbstausrichtende Drehmoment wird weiter unten beschrieben.
Ferner kann die Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit 12 dazu eingerichtet sein, die Lenksteuergröße unter Verwendung einer anhand des selbstausrichtenden Drehmoments berechneten Korrektursteuergröße anstelle des selbstausrichtenden Drehmoments zu berechnen. Das spezielle Berechnungsverfahren für die Korrektursteuergröße wird weiter unten beschrieben.
Die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 weist eine Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15, eine Arithmetikeinheit für das selbstausrichtende Drehmoment (SAT-Arithmetikeinheit) 16 und eine Korrektursteuergrößen-Berechnungseinheit 17 auf und berechnet eine Korrektursteuergröße anhand des selbstausrichtenden Drehmoments.
Die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 empfängt eine Längsbeschleunigung G_x des Fahrzeugs 900 vom Längsbeschleunigungssensor 340. Ferner empfängt die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 eine Querbeschleunigung G_y des Fahrzeugs 900 vom Querbeschleunigungssensor 330. Ferner empfängt die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 eine Gierrate γ vom Gierratensensor 350. Ferner empfängt die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 Fahrzeugrad-Drehzahlen V von den vier Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren 320A bis 320D. Die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 berechnet anhand der zugeführten Längsbeschleunigung G_x des Fahrzeugs 900 und der Querbeschleunigung G_y, der Gierrate γ und der Fahrzeugrad-Drehzahl V des Fahrzeugs 900 einen Schlupfwinkel β (Schlupfwinkel in den Ansprüchen).
Genauer, die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 berechnet anhand der Längsbeschleunigung G_x, der Querbeschleunigung G_y, der Gierrate γ und der Fahrzeugrad-Drehzahl V des Fahrzeugs 900 eine Längsgeschwindigkeit V_x und eine Quergeschwindigkeit V_y des Fahrzeugs 900. Die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 berechnet einen Schlupfwinkel β unter Verwendung der berechneten Längsgeschwindigkeit V_x des Fahrzeugs 900 und der Quergeschwindigkeit V_y des Fahrzeugs 900. Infolgedessen kann das selbstausrichtende Drehmoment, das auf die Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 zurückzuführen ist, auf geeignete Weise berechnet werden, und die Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens kann durchgeführt werden. Die Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 führt den berechneten Schlupfwinkel β der SAT-Arithmetikeinheit 16 zu.
Der Schlupfwinkel β wird der SAT-Arithmetikeinheit 16 von der Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 zugeführt. Ferner wird die Gierrate γ der SAT-Arithmetikeinheit 16 vom Gierratensensor 350 zugeführt. Ferner werden die Fahrzeugrad-Drehzahlen V der SAT-Arithmetikeinheit 16 von den Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren 320A bis 320D zugeführt. Ferner wird die Wankrate der SAT-Arithmetikeinheit 16 von der Aufhängungssteuereinheit 650 zugeführt.
Die SAT-Arithmetikeinheit 16 berechnet anhand der Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 das selbstausrichtende Drehmoment, das von der Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursacht wird. Beispiele für die Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 sind der Schlupfwinkel β, die Gierrate γ, die Fahrzeugrad-Drehzahl V und die Wankrate. Die SAT-Arithmetikeinheit 16 berechnet anhand des Schlupfwinkels β, der Gierrate γ und/oder der Wankrate das selbstausrichtende Drehmoment, das auf die Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 zurückzuführen ist. Die SAT-Arithmetikeinheit 16 führt das selbstausrichtende Drehmoment, das auf die berechnete Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 zurückzuführen ist, der Korrektursteuergrößen-Berechnungseinheit 17 zu. Hierbei kann die SAT-Arithmetikeinheit 16 dazu eingerichtet sein, die Wankrate, anhand der die Aufhängungssteuergröße in der Aufhängungssteuereinheit 650 berechnet wurde, als die Wankrate zu verwenden, anhand der sie die Berechnung durchführt.
Die Korrektursteuergrößen-Berechnungseinheit 17 berechnet anhand des von der SAT-Arithmetikeinheit 16 bezogenen selbstausrichtenden Drehmoments, das von der Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursacht wird, eine Korrektursteuergröße (Korrekturstrom) entsprechend dem selbstausrichtenden Drehmoment, das von der Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursacht wird. Die Korrektursteuergrößen-Berechnungseinheit 17 führt die berechnete Korrektursteuergröße der Additionseinheit 14 zu.
Hier schätzt die Aufhängungssteuereinheit 650 die Wankrate durch Differenzieren des von einem Wankwinkelsensor (nicht dargestellt) erfassten Wankwinkels, der im CAN 370 enthalten ist, nach der Zeit. Die vorliegende Ausführungsform ist nicht hierauf beschränkt, und das Fahrzeug 900 kann dazu eingerichtet sein, die Wankrate zu erfassen, indem zusätzlich ein Wankratensensor vorgesehen wird. Ferner kann die Aufhängungssteuereinheit 650 dazu eingerichtet sein, die Wankrate anhand der Längsbeschleunigung und der Querbeschleunigung zu berechnen.
Anhand der Wankrate, die von der Aufhängungssteuereinheit 650, wie oben beschrieben, geschätzt, erfasst oder berechnet wurde, wird die Aufhängungssteuergröße in der Aufhängungssteuereinheit 650 berechnet. Ferner kann, wie oben beschrieben, die Wankrate dazu eingerichtet sein, von der SAT-Arithmetikeinheit 16 verwendet zu werden.
Die Additionseinheit 14 berechnet die Lenksteuergröße, indem sie die von der Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 gelieferte Basissteuergröße und die von der Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 berechnete Korrektursteuergröße addiert. Infolgedessen kann das selbstausrichtende Drehmoment auf geeignete Weise korrigiert werden, und es kann eine Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens durchgeführt werden. Die Additionseinheit 14 führt die berechnete Lenksteuergröße der Drehmoment-Ausübungseinheit 460 zu.
Hierbei läuft ein spezieller Prozess, bei welchem ein „Drehmomentverlust“ auftritt, wie folgt ab. Zunächst, wenn der Fahrer ein Drehen (Abbiegen) ausführt, wird im Fahrzeug 900 ein Gieren erzeugt, und danach wird ein Wanken erzeugt. Wenn das Wanken auftritt, ändert sich der Schlupfwinkel des Reifens 310, und das selbstausrichtende Drehmoment ändert sich in Abhängigkeit von diesen Bewegungszustandsgrößen des Fahrzeugs 900. Infolgedessen kann dieses selbstausrichtende Drehmoment eine Erscheinung des „Drehmomentverlusts“ verursachen, bei welcher ein Reaktionsdrehmoment erzeugt wird, das kleiner als das von einem Fahrer erwartete ist.
Durch Berechnen der Korrektursteuergröße entsprechend dem selbstausrichtenden Drehmoment kann die Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Einfluss des durch die Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursachten selbstausrichtenden Drehmoments, welches einen Drehmomentverlust zum Zeitpunkt des Zurückdrehens verursacht, beseitigen. Infolgedessen kann die Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens durchführen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Korrektursteuergröße aus dem durch den Bewegungszustand des Fahrzeugs verursachten selbstausrichtenden Drehmoment berechnet, und die Korrektursteuergröße wird von der Additionseinheit zur Basissteuergröße addiert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Zum Beispiel kann die Verstärkung entsprechend dem durch den Bewegungszustand des Fahrzeugs verursachten selbstausrichtenden Drehmoment eingestellt werden, und die Verstärkung kann mit der Basissteuergröße multipliziert werden.
(Verfahren zur Korrektur der Lenksteuergröße)
Im Folgenden wird das Verfahren zur Korrektur der Lenksteuergröße in der Lenksteuereinheit 630 beschrieben.
Die theoretische Gleichung, die das Lenkdrehmoment T_h enthält, wird als die folgende Gleichung 1 ausgedrückt.
[Gleichung 1] $T_{h} = J_{h} {\ddot{θ}}_{h} + C_{h} {\dot{θ}}_{h} + T_{s a t}$

T_h: Lenkdrehmoment
J_h: Trägheitsmoment des Lenkrades
θ_h mit zwei Punkten: Winkelbeschleunigung für das Lenkelement 410
C_h: Viskositätskoeffizient des Lenksystems
θ_h mit einem Punkt: Winkelgeschwindigkeit für das Lenkelement 410
T_sat: Selbstausrichtendes Drehmoment

In der obigen Gleichung 1 kann das selbstausrichtende Drehmoment durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt werden.
[Gleichung 2] $T_{s a t} = - 2 ξ K_{ƒ} (β + \frac{I_{ƒ} γ}{V} + \frac{h_{ƒ} \emptyset}{v} - δ) \frac{1}{N_{s}}$

ξ: Reifennachlauf
Kf: Proportionalitätsfaktor, der durch Reifenmerkmale bestimmt ist
β: Schlupfwinkel
l_f: Abstand von Schwerpunkt des Fahrzeugs 900 zum Radstand
γ: Gierrate
V: Fahrzeugrad-Drehzahl
h_f: Abstand vom Wankmittelpunkt zum Wankschwerpunkt
ϕ mit Punkten: Wankrate
δ: Drehwinkel des Reifens
N_s: Lenkübersetzung

Die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 berechnet aus den Elementen der obigen Gleichung 2 eine Komponente, welche sich in Abhängigkeit von der Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 ändert, als eine Korrektursteuergröße T_assist. Genauer, das mit dem Schlupfwinkel β zusammenhängende Element, das mit der Gierrate γ zusammenhängende Element und das mit der Wankrate zusammenhängende Element werden als die Korrektursteuergröße berechnet. Die Korrektursteuergröße T_assist wird durch die folgende Gleichung 3 ausgedrückt.
[Gleichung 3] $T_{s a t}' = - 2 ξ K_{ƒ} (β + \frac{I_{ƒ} γ}{V} + \frac{h_{ƒ} \emptyset}{V}) \frac{1}{N_{s}} = T_{a s s i s t}$
Zuerst wird in der Schlupfwinkel-Schätzeinheit 15 der Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 der Schlupfwinkel β anhand der Längsbeschleunigung G_x, der Querbeschleunigung G_y, der Gierrate γ und der Fahrzeugrad-Drehzahl V berechnet.
In einem Beispiel des Berechnungsverfahrens für den Schlupfwinkel β werden die Längsgeschwindigkeit V_x und die Quergeschwindigkeit V_y durch zeitliche Integration der Längsbeschleunigung G_x und der Querbeschleunigung G_y berechnet, und danach wird der Schlupfwinkel β durch Einsetzen der berechneten Längsgeschwindigkeit V_x und Quergeschwindigkeit V_y in die folgende Gleichung 4 berechnet.
[Gleichung 4] $β = {tan}^{- 1} (\frac{V_{y}}{V_{x}})$
Als Nächstes wird in der SAT-Arithmetikeinheit 16 der Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 die Korrektursteuergröße T_assist des selbstausrichtenden Drehmoments durch Einsetzen des Schlupfwinkels β, der Gierrate γ, der Fahrzeugrad-Drehzahl V und der Wankrate in die obige Gleichung 3 berechnet.
Genauer, die SAT-Arithmetikeinheit 16 berechnet die Korrektursteuergröße
[Gleichung 5] $- 2 ξ K_{ƒ} \cdot β \cdot \frac{1}{N_{s}},$
die auf dem Schlupfwinkel β basiert, anhand des Schlupfwinkels β. Ferner berechnet die SAT-Arithmetikeinheit 16 die Korrektursteuergröße
[Gleichung 6] $- 2 ξ K_{ƒ} \cdot \frac{l_{ƒ} V}{V} \cdot \frac{1}{N_{s}}$
die auf der Gierrate basiert, anhand der Gierrate γ und der Fahrzeugrad-Drehzahl V. Ferner berechnet die SAT-Arithmetikeinheit 16 die Korrektursteuergröße
[Gleichung 7] $- 2 ξ K_{ƒ} \cdot \frac{h_{ƒ} \emptyset}{V} \cdot \frac{1}{N_{s}}$
die auf der Wankrate basiert, anhand der Wankrate und der Fahrzeugrad-Drehzahl V. Die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 berechnet wenigstens eine dieser Korrektursteuergrößen als die Korrektursteuergröße T_assist des selbstausrichtenden Drehmoments.
Die Lenksteuereinheit 630 berechnet die korrigierte Lenksteuergröße in der Additionseinheit 14 anhand des Lenkdrehmoments T_h und der Korrektursteuergröße T_assist gemäß der folgenden Gleichung 8.
[Gleichung 8] $T_{h}' = T_{h} - T_{a s s i s t} = J_{h} {\ddot{θ}}_{h} + C_{h} {\dot{θ}}_{h} + T_{s a t} - T_{a s s i s t}$
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung werden Elemente, welche dieselben Funktionen wie die Elemente haben, die bei der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurden, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
In der Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Basissteuergröße zum Steuern des Betrages des Unterstützungsdrehmoments, des Reaktionsdrehmoments oder des Lenkdrehmoments anhand des Lenkwinkels berechnet, der vom Lenkwinkelsensor 440 geliefert wird, anstelle des Lenkdrehmoments, das vom Drehmomentsensor 430 geliefert wird. Die Basissteuergrößen-Berechnungseinheit 11 führt die anhand des Lenkwinkels berechnete Basissteuergröße der Additionseinheit 14 zu.
Die Additionseinheit 14 gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Lenksteuergröße, indem sie die anhand des Lenkwinkels berechnete Basissteuergröße und die oben für die erste Ausführungsform beschriebene Korrektursteuergröße addiert.
Auch bei einer solchen Konfiguration kann die Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Berechnen der Korrektursteuergröße entsprechend dem selbstausrichtenden Drehmoment den Einfluss des durch die Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursachten selbstausrichtenden Drehmoments, welches einen Drehmomentverlust zum Zeitpunkt des Zurückdrehens verursacht, beseitigen. Infolgedessen kann die Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens durchführen.
[Dritte Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der nächsten Bezugszeichnung detailliert beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung werden Elemente, welche dieselben Funktionen wie die Elemente haben, die bei der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurden, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Eine Lenkvorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Lenkeinheit 10A und eine Einschlageinheit 20A auf, anstelle der Lenkeinheit 10 und der Einschlageinheit 20, die in der Lenkvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen sind. Die Lenkvorrichtung 1A ist eine Lenkvorrichtung vom Typ Steer-by-Wire eines Fahrzeugs, die wenigstens zwei Funktionen aufweist: (1) Es ist möglich, einen Drehmoment-Übertragungsweg zwischen dem Lenkelement 410 und der Einschlageinheit 20 mechanisch zu verbinden oder zu trennen; und (2) der Lenkwinkel des Fahrzeugrades 300 kann in einem Zustand, in dem der Drehmoment-Übertragungsweg getrennt ist, entsprechend dem Lenkvorgang über das Lenkelement 410 elektrisch gesteuert werden.
Ein Fahrzeug 900 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist denselben Aufbau wie das Fahrzeug 900 gemäß der ersten Ausführungsform auf, mit der Ausnahme, dass anstelle der Lenkvorrichtung die oben beschriebene Lenkvorrichtung vom Typ Steer-by-Wire vorhanden ist, und der Aufbau einer Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 und einer Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie der Aufbau der Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit 13 bzw. der Lenksteuereinheit 630 gemäß der ersten Ausführungsform.
<Lenkeinheit 10A>
Wie in 5 dargestellt, weist die Lenkeinheit 10A eine obere Lenkwelle 101, eine mittlere Lenkwelle 102, eine untere Lenkwelle 103, einen Drehmomentsensor 430, eine Energieerzeugungseinheit 111, eine Energieübertragungswelle 112, eine Energieübertragungseinheit 113 und eine Kupplung 30 anstelle der Lenkwelle 104 in der Lenkeinheit 10 gemäß der ersten Ausführungsform auf.
Die Lenkeinheit 10A weist eine Funktion des Annehmens eines Lenkvorgangs durch einen Fahrer über das Lenkelement 410 und eine Funktion des mechanischen Verbindens oder Trennens des Drehmoment-Übertragungsweges zwischen dem Lenkelement 410 und der Einschlageinheit 20 auf.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die „Lenkwelle“ eine Welle, die auf derselben Achse zwischen dem Lenkelement 410 und dem ersten Kreuzgelenk 106 angeordnet ist, und die Bezeichnung bezieht sich auf die obere Lenkwelle 101, die mittlere Lenkwelle 102 und die untere Lenkwelle 103 in 5.
Ein oberes Ende der oberen Lenkwelle 101 ist mit dem Lenkelement 410 verbunden, so dass sie in der Lage ist, ein Drehmoment zu übertragen. Ein oberes Ende der oberen Lenkwelle 101 ist am Lenkelement 410 befestigt, und das Lenkelement 410 und die obere Lenkwelle 101 rotieren als Einheit.
Die obere Lenkwelle 101 und die mittlere Lenkwelle 102 sind elastisch miteinander verbunden, so dass ein Drehmoment übertragen werden kann, und die Verdrehung, die zwischen der oberen Lenkwelle 101 und der mittleren Lenkwelle 102 erzeugt wird, wird vom Drehmomentsensor 430 erfasst. Genauer, der Drehmomentsensor 430 erfasst einen Verdrehwinkel θT, der entsprechend dem Betrag des Drehmoments T des Lenkvorgangs erzeugt wird, und führt ein Drehmomentsensorsignal SL430, welches das Erfassungsergebnis anzeigt, der ECU 600 zu. Die Lenkeinheit 10A kann dazu eingerichtet sein, der ECU 600 ein Signal zuzuführen, das den Lenkwinkel oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit anzeigt, der bzw. die vom Lenkwinkelsensor 440 erfasst wurde.
Eine Energieübertragungseinheit 113 ist mit der mittleren Lenkwelle 102 so verbunden, dass sie in der Lage ist, ein Drehmoment auf die mittlere Lenkwelle 102 zu übertragen. Ein unteres Ende der mittleren Lenkwelle 102 ist mit der Kupplung 30 verbunden.
Die Energieerzeugungseinheit 111 übt ein Drehmoment auf die Energieübertragungswelle 112 entsprechend einem Drehmomentsteuersignal SL111 aus, das von der ECU 600 geliefert wird.
Die Energieerzeugungseinheit 111 ist zum Beispiel ein Motorkörper, und die Energieübertragungswelle 112 ist zum Beispiel eine Motorausgangswelle, welche in den Motorkörper hineinführt und von dem Motorkörper drehend angetrieben wird. Die Energieübertragungswelle 112 kann auch eine andere Welle sein, die so verbunden ist, dass sie in der Lage ist, ein Drehmoment auf die Motorausgangswelle zu übertragen.
Die Energieübertragungseinheit 113 ist mit der Energieübertragungswelle 112 so verbunden, dass sie in der Lage ist, ein Drehmoment auf die Energieübertragungswelle 112 zu übertragen.
Die Energieübertragungseinheit 113 ist ein Energieübertragungsmechanismus zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Energieübertragungswelle 112 und der mittleren Lenkwelle 102, und es kann zum Beispiel ein Energieübertragungsmechanismus wie etwa vom Typ eines Zahnradantriebs, eines Riemenantriebs, eines Kettenantriebs, eines Friktionsantriebs und eines Traktionsantriebs oder eine Kombination dieser Energieübertragungsmechanismen verwendet werden. Als Mechanismus vom Typ eines Zahnradantriebs kann einer vom Typ eines Schrägstirnradgetriebes, vom Typ eines Planetengetriebes und vom Typ eines Schneckenradgetriebes verwendet werden. Ferner kann als Typ eines Friktionsantriebs oder Typ eines Traktionsantriebs ein Typ verwendet werden, bei dem eine Planetenrolle verwendet wird. Ferner muss die Energieübertragungseinheit 113 kein Untersetzungsgetriebe aufweisen.
Das von der Energieerzeugungseinheit 111 erzeugte Drehmoment wird über die Energieübertragungswelle 112 und die Energieübertragungseinheit 113 auf die mittlere Lenkwelle 102 übertragen.
Ferner können die Herstellungskosten noch weiter gesenkt werden, wenn als Energieerzeugungseinheit 111 ein Allzweck-Elektromotor verwendet wird.
Die Kupplung 30 ist dazu eingerichtet, entsprechend einem Kupplungssteuersignal SL30, das von der ECU 600 geliefert wird, zu schalten, ob der Drehmoment-Übertragungsweg zwischen dem Lenkelement 410 und der Einschlageinheit 20 mechanisch zu verbinden oder zu trennen ist. Genauer, die Kupplung 30 schaltet entsprechend dem Kupplungssteuersignal SL30, ob die Drehmomentübertragung zwischen dem unteren Ende der mittleren Lenkwelle 102 und einem oberen Ende der unteren Lenkwelle 103 mechanisch zu verbinden oder zu trennen ist.
Die Position, wo die Kupplung 30 vorgesehen ist, ist nicht auf die in 5 dargestellte beschränkt. Zum Beispiel kann die Kupplung 30 in der Nähe (zum Beispiel auf der stromaufwärtigen Seite des Ritzels 206 auf der Ritzelwelle 204) der Zahnstange 208 vorgesehen sein, die weiter unten beschrieben wird.
<ECU 600>
Die ECU 600 steuert die Einschlagkraft, die von der Einschlagkraft-Erzeugungseinheit 220 erzeugt wird, und das Drehmoment, das von der Energieerzeugungseinheit 111 erzeugt wird, in Reaktion auf den durch den Fahrer ausgeführten Lenkvorgang.
Genauer, die ECU 600 erzeugt anhand des vom Drehmomentsensor 430 gelieferten Drehmomentsensorsignals SL430 das Drehmomentsteuersignal SL111 zum Steuern des von der Energieerzeugungseinheit 111 erzeugten Drehmoments und ein Einschlagkraft-Steuersignal SL220 zum Steuern der von der Einschlagkraft-Erzeugungseinheit 220 erzeugten Einschlagkraft und führt die Signale der Energieerzeugungseinheit 111 bzw. der Einschlagkraft-Erzeugungseinheit 220 zu.
Die ECU 600 kann dazu eingerichtet sein, das Drehmomentsteuersignal SL111 und das Einschlagkraft-Steuersignal SL220 außerdem anhand eines Signals, das den Lenkwinkel des Lenkelements 410 anzeigt, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dergleichen zu erzeugen.
Ferner steuert die ECU 600 das Umschalten zwischen dem Verbindungszustand und dem Trennungszustand der Kupplung 30, indem sie der Kupplung 30 das Kupplungssteuersignal SL30 zuführt.
Wenn sich die Kupplung 30 im getrennten Zustand befindet, steuert die ECU 600 die Energieerzeugungseinheit 111 so, dass sie eine Reaktionskraft gegen den durch den Fahrer ausgeführten Lenkvorgang erzeugt. Genauer, die ECU 600 steuert die Energieerzeugungseinheit 111 so, dass ein Reaktionsdrehmoment, das zu dem vom Fahrer über das Lenkelement 410 ausgeübten Lenkdrehmoment entgegengesetzt ist, auf die Lenkwelle übertragen wird. Infolgedessen kann der Fahrer ein Gefühl der Betätigung für den Lenkvorgang erhalten.
Das spezielle Steuerverfahren der Kupplung 30 durch die ECU 600 ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt; zum Beispiel kann die ECU 600 dazu eingerichtet sein, die Kupplung 30 in den verbundenen Zustand zu schalten, wenn irgendeine Anomalie in der Lenkvorrichtung 1A auftritt oder wenn die Zündung ausgeschaltet wird. Bei einer solchen Konfiguration kann der Fahrer das Fahrzeugrad 300 einschlagen, ohne einen elektrischen Pfad zu durchlaufen, wenn eine Anomalie eintritt oder wenn die Zündung ausgeschaltet wird.
Ferner kann die ECU 600 dazu eingerichtet sein, die Energieerzeugungseinheit 111 so zu steuern, dass, wenn sich die Kupplung 30 im verbundenen Zustand befindet, das Drehmoment in derselben Richtung wie das vom Fahrer über das Lenkelement 410 ausgeübte Lenkdrehmoment auf die Lenkwelle übertragen wird. Infolgedessen kann der Fahrer den Lenkvorgang ausführen, ohne dass er eine große Kraft benötigt, selbst dann, wenn sich die Kupplung 30 im verbundenen Zustand befindet.
<Einschlageinheit 20A>
Wenn sich die Kupplung 30 im verbundenen Zustand befindet, wird das Ritzel 206 durch den vom Fahrer über das Lenkelement 410 ausgeführten Lenkvorgang gedreht, und die Zahnstange 208 wird in der axialen Richtung verschoben.
Dagegen erzeugt, wenn sich die Kupplung 30 im getrennten Zustand befindet, die Einschlagkraft-Erzeugungseinheit 220 eine Einschlagkraft entsprechend dem Einschlagkraft-Steuersignal SL220 von der ECU 600 und verschiebt die Zahnstange 208 in der axialen Richtung.
Selbst bei einer solchen Konfiguration kann die Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Berechnen der Korrektursteuergröße entsprechend dem selbstausrichtenden Drehmoment den Einfluss des von der Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs 900 verursachten selbstausrichtenden Drehmoments, welches einen Drehmomentverlust zum Zeitpunkt des Zurückdrehens verursacht, beseitigen. Infolgedessen kann die Lenksteuereinheit 630 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Lenksteuerung mit verbesserter Stabilität des Zurückdrehens durchführen.
[Beispiel einer Implementierung durch Software]
Der Steuerungsblock (die Lenksteuereinheit 630) der ECU 600 kann durch eine Logikschaltung (Hardware) realisiert sein, die in einer integrierten Schaltung (Schaltkreischip) oder dergleichen ausgebildet ist, oder kann unter Verwendung einer Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU) durch Software realisiert sein.
Im letzteren Fall weist die ECU 600 eine CPU, welche Anweisungen eines Programms ausführt, bei dem es sich um Software handelt, welche die einzelnen Funktionen realisiert, einen Nur-Lese-Speicher (Read Only Memory, ROM) oder eine Speichervorrichtung (als „Aufzeichnungsmedium“ bezeichnet), in welcher das oben beschriebene Programm und verschiedene Daten so aufgezeichnet sind, dass sie für einen Computer (oder eine CPU) lesbar sind, einen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), in welchen das oben beschriebene Programm geladen wird, und dergleichen auf. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dann erfüllt, indem der Computer (oder die CPU) das Programm aus dem Aufzeichnungsmedium ausliest und das Programm ausführt. Als das oben beschriebene Aufzeichnungsmedium kann ein „nichtflüchtiger materieller Datenträger“ verwendet werden, zum Beispiel ein Band, eine Platte, eine Karte, ein Halbleiterspeicher und eine programmierbare logische Schaltung oder dergleichen. Ferner kann das oben beschriebene Programm dem Computer über ein beliebiges Übertragungsmedium (ein Kommunikationsnetz, eine Rundfunkwelle und dergleichen) zugeführt werden, das in der Lage ist, das Programm zu übertragen. Die vorliegende Erfindung kann auch in der Form eines in eine Trägerwelle eingebetteten Datensignals, in welchem das oben beschriebene Programm enthalten ist, durch elektronische Übertragung realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und im Rahmen der Ansprüche können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden. Weiterhin umfasst der technische Umfang der vorliegenden Erfindung auch Ausführungsformen, die erhalten werden, indem die in den verschiedenen Ausführungsformen offenbarten technischen Mittel in geeigneter Weise kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

11: Basissteuergrößen-Berechnungseinheit
12: Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit
13: Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit
14: Additionseinheit
15: Schlupfwinkel-Schätzeinheit
16: SAT-Arithmetikeinheit
17: Korrektursteuergrößen-Berechnungseinheit
630: Lenksteuereinheit (Lenksteuervorrichtung)
900: Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018161951 A [0003]

Claims

Lenksteuervorrichtung, welche eine Lenksteuergröße zur Steuerung der Lenkung eines Fahrzeugs berechnet und umfasst: eine Basissteuergrößen-Berechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Basissteuergröße zu berechnen; und eine Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit, die dazu eingerichtet ist, die Lenksteuergröße anhand eines von einer Bewegungszustandsgröße des Fahrzeugs verursachten selbstausrichtenden Drehmoments und der Basissteuergröße zu berechnen.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit eine Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Korrektursteuergröße anhand des selbstausrichtenden Drehmoments zu berechnen; und die Lenksteuergrößen-Arithmetikeinheit eine Lenksteuergröße anhand der Basissteuergröße und der Korrektursteuergröße berechnet.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit die Korrektursteuergröße anhand einer Gierrate, einer Wankrate und/oder eines Schlupfwinkels berechnet.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit den Schlupfwinkel unter Verwendung einer Quergeschwindigkeit und einer Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet und die Korrektursteuergröße anhand wenigstens des berechneten Schlupfwinkels berechnet.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit die Quergeschwindigkeit und die Längsgeschwindigkeit aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs und einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs berechnet.
Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Korrektursteuergrößen-Arithmetikeinheit die Wankrate verwendet, anhand der die Berechnung einer Aufhängungssteuergröße durch eine Aufhängungssteuereinheit erfolgt, welche eine Dämpfungskraft der Aufhängung steuert.
Lenkvorrichtung, welche umfasst: die Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.