DE19536989A1 - Lenksteuersystem für ein Fahrzeug - Google Patents
Lenksteuersystem für ein FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lenksteuersystem für ein mit
angetriebenen lenkbaren Rädern ausgestattetes Fahrzeug und
insbesondere ein Lenksteuersystem, welches ein Lenkdrehmoment
zu erzeugen vermag, das ein unerwünschtes Verhalten des Fahr
zeugs zu korrigieren versucht, wenn das Fahrzeug Antriebs
einflüssen auf die Lenkung (d. h. ein den Fahrkomfort beein
trächtigendes Zerren in der Lenkung, engl. "torque steer"),
Seitenwind oder anderen äußeren Störeinflüssen ausgesetzt
ist.
Fahrzeuge mit Vorderradantrieb oder Vierradantrieb mit ange
triebenen lenkbaren Rädern haben häufig die Neigung, daß die
lenkbaren Räder beim Anfahren oder Beschleunigen des Fahr
zeugs spontan in irgendeine Richtung gelenkt werden, wodurch
das Fahrzeug ein vom Fahrer nicht vorhersehbares Verhalten
zeigen kann. Dies wird "Antriebszerren" (engl. "power steer")
genannt und tritt beispielsweise aufgrund der asymmetrischen
Anordnung der Achsen der lenkbaren Räder auf. Wenn das Fahr
zeug solche Antriebseinflüsse auf die Lenkung erfährt, muß
der Fahrer ein den Antriebseinflüssen entgegengerichtetes
Lenkdrehmoment aufbringen, um das Fahrzeug auf geradem Kurs
zu halten.
Es wurde der Vorschlag gemacht, sich im voraus ein Referenz
modell für das Gierverhalten zu definieren, welches gemäß dem
Lenkwinkel und optional anderen Faktoren eine Referenz-Gier
rate erzeugt, und das von dem Elektromotor des Servolenksy
stems zu erzeugende Ist-Lenkdrehmoment nach Maßgabe der Ab
weichung der Ist-Gierrate von der infolge der Ist-Lenkeingabe
erwarteten Referenz-Gierrate zu bestimmen. Dieses früher vor
geschlagene Lenksteuersystem würde auf Antriebseinflüsse so
wie auf jede äußere Störung antworten und könnte ein Lenk
reaktionsdrehmoment derart auf die lenkbaren Räder aufbrin
gen, daß die Wirkung der Antriebseinflüsse aufgehoben wird.
Allerdings ist dieses Lenksteuersystem in niederen Geschwin
digkeitsbereichen relativ unempfindlich gegenüber der erfaß
ten Gierrate, weil das von dem Steuersystem in Antwort auf
eine Gierrate erzeugte Lenkreaktionsdrehmoment anderenfalls
den vom Fahrer zur Lenkung des Fahrzeugs in niederen Ge
schwindigkeitsbereichen erforderlichen Kraftaufwand übermäßig
erhöhen würde. In niederen Geschwindigkeitsbereichen ist es
wesentlich, daß der zur Lenkung des Fahrzeugs erforderliche
Kraftaufwand minimiert ist und der Fahrer das Fahrzeug in
begrenztem Raum ohne große Kraftanstrengung bedienen kann.
Daher ist das früher vorgeschlagene Lenksteuersystem nicht
geeignet, um den Antriebseinflüssen entgegenzuwirken, die bei
einer Beschleunigung des Fahrzeugs aus dem Stillstand auftre
ten. Kurz gesagt war es nicht möglich, sowohl eine wirkungs
volle Kontrolle der Antriebseinflüsse als auch eine leichte
Manövrierbarkeit in niederen Geschwindigkeitsbereichen zu
erreichen.
Die aus den Antriebseinflüssen, die bei einer Beschleunigung
des Fahrzeugs aus einem mittleren Geschwindigkeitsbereich
hervorgerufen werden, resultierende Gierrate ist im Vergleich
zu der durch äußere Störungen, wie beispielsweise Seitenwind,
typischerweise hervorgerufenen Gierrate relativ groß. Das
früher vorgeschlagene Lenksteuersystem, das dazu ausgelegt
ist, die Wirkung solcher äußeren Störungen auszugleichen,
kann daher die Antriebseinflüsse in mittleren Geschwindig
keitsbereichen nicht hinreichend unter Kontrolle bringen.
Angesichts dieser Probleme des früher vorgeschlagenen Fahr
zeug-Lenksteuersystems ist eine vorrangige Aufgabe der Erfin
dung, ein verbessertes Fahrzeug-Lenksteuersystem bereit zu
stellen, das die Einflüsse äußerer Störungen, wie beispiels
weise Seitenwind, ausgleichen und gleichzeitig die Antriebs
einflüsse auf die Lenkung des Fahrzeugs beherrschen kann.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeug-Lenksteu
ersystem bereit zustellen, das die Antriebseinflüsse auf die
Lenkung des Fahrzeugs beherrschen kann, ohne seine Fähigkeit
zu beeinträchtigen, das Fahrzeug gegen äußere Störungen, wie
beispielsweise Seitenwind, zu stabilisieren.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeug-Lenksteu
ersystem bereitzustellen, das die Antriebseinflüsse auf die
Lenkung des Fahrzeugs in allen Geschwindigkeitsbereichen
beherrschen kann.
Erfindungsgemäß werden diese und weitere Aufgaben durch ein
Lenksteuersystem für ein mit angetriebenen lenkbaren Rädern
ausgestattetes Fahrzeug gelöst, umfassend:
manuelle Lenkdrehmoment-Eingabemittel zum manuellen Aufbrin gen eines manuellen Lenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder, Servolenkstellmittel zum Aufbringen eines Stellenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder, einen Gierratensensor zum Erfassen der Gierrate des Fahrzeugs, Antriebskraftberechnungsmittel zum Berechnen einer Antriebskraft der angetriebenen lenkbaren Räder, Steuermittel, um gemäß der erfaßten Gierrate ein zu dem von den Servolenkstellmitteln erzeugten Stelldrehmoment zu addierendes Lenkreaktionsdrehmoment zu bestimmen, und Modifiziermittel, um gemäß der von den Antriebskraftberech nungsmitteln berechneten Antriebskraft das von den Steuer mitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment zu modifizieren, wobei ein durch die Antriebskraft der angetriebenen lenkbaren Räder in dem Fahrzeug erzeugtes Lenkdrehmoment durch das von den Steuermitteln bestimmte und durch die Modifiziermittel modifizierte Lenkreaktionsdrehmoment unter Kontrolle gehalten wird.
manuelle Lenkdrehmoment-Eingabemittel zum manuellen Aufbrin gen eines manuellen Lenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder, Servolenkstellmittel zum Aufbringen eines Stellenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder, einen Gierratensensor zum Erfassen der Gierrate des Fahrzeugs, Antriebskraftberechnungsmittel zum Berechnen einer Antriebskraft der angetriebenen lenkbaren Räder, Steuermittel, um gemäß der erfaßten Gierrate ein zu dem von den Servolenkstellmitteln erzeugten Stelldrehmoment zu addierendes Lenkreaktionsdrehmoment zu bestimmen, und Modifiziermittel, um gemäß der von den Antriebskraftberech nungsmitteln berechneten Antriebskraft das von den Steuer mitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment zu modifizieren, wobei ein durch die Antriebskraft der angetriebenen lenkbaren Räder in dem Fahrzeug erzeugtes Lenkdrehmoment durch das von den Steuermitteln bestimmte und durch die Modifiziermittel modifizierte Lenkreaktionsdrehmoment unter Kontrolle gehalten wird.
Auf diese Weise können auch Antriebseinflüsse, die von der
aufangetriebene lenkbare Räder ausgeübten Antriebskraft
herrühren, als eine Form vieler möglicher äußerer Störungen
beherrscht werden. Insbesondere ist es durch Verstärken des
Lenkreaktionsdrehmoments bei großer Antriebskraft möglich,
die Einflüsse des Antriebszerrens unter beliebigen Betriebs
bedingungen zu beherrschen. Beispielsweise können die Modifi
ziermittel das von den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktions
drehmoment im wesentlichen unverändert halten, wenn die
Antriebskraft relativ klein ist, und das von den Steuermit
teln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment verstärken, wenn die
Antriebskraft relativ groß ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt
das Stellenkdrehmoment ein Hilfslenkdrehmoment, das im we
sentlichen proportional zum manuellen Lenkdrehmoment ist,
sowie das Lenkreaktionsdrehmoment, welches äußeren Störungen
entgegenwirkt, wobei das Lenkreaktionsdrehmoment im Sinne
einer Aufhebung der erfaßten Ist-Gierrate gerichtet ist. Das
Lenkreaktionsdrehmoment kann ferner aus der Summe aus einem
ersten Term, welcher im wesentlichen proportional zu einer
von dem Gierratensensor erfaßten Ist-Gierrate ist, und einem
zweiten Term bestehen, welcher im wesentlichen proportional
zu einer Lenkgeschwindigkeit ist, wobei das Lenkreaktions
drehmoment der Drehung eines Lenkrads entgegengerichtet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeich
nungen näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Ansicht, welche ein erfindungs
gemäßes Fahrzeug-Lenksteuersystem allgemein dar
stellt,
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das den prinzipiellen Aufbau des
Fahrzeug-Lenksteuersystems zeigt,
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das den Hauptsteuerungsablauf des
Fahrzeug-Lenksteuersystems zeigt,
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das den Schritt 1 der Fig. 3 im
einzelnen zeigt,
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das den Schritt 2 der Fig. 3 im
einzelnen zeigt,
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Schritt 3 der Fig. 3 im
einzelnen zeigt,
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das aus Fig. 2 die Berechnungs
einheit 27 für die aktive Lenkreaktion im einzelnen
zeigt,
Fig. 8 ein Blockdiagramm, das die Berechnungsweise der An
triebskraft F darstellt,
Fig. 9 graphische Darstellungen, welche die Abhängigkeit
von Wichtungsfunktionen f1 und f2 von der Fahrzeug
geschwindigkeit V zeigen, und
Fig. 10 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung
zwischen einem Korrekturkoeffizienten K und der
Größe der Antriebskraft F der lenkbaren Räder
zeigt.
Das Fahrzeug-Lenksteuersystem der Fig. 1 umfaßt eine Erzeu
gungseinheit 1 zur Erzeugung einer manuellen Lenkkraft sowie
eine von einem Elektromotor angetriebene Erzeugungseinheit 2
zur Erzeugung einer Hilfslenkkraft. Eine integral mit einem
Lenkrad 3 verbundene Lenkwelle 4 ist über ein Kreuz- oder
Kardangelenk 5 an ihrem unteren Ende mit einem Zahnrad 6 ei
nes Zahnstangentriebs verbunden. Der Zahnstangentrieb umfaßt
ferner eine Zahnstange 7, die in Seitenrichtung des Fahrwerks
des Fahrzeugs bewegt werden kann und mit dem Zahnrad 6 kämmt.
Die beiden Enden der Zahnstange 7 sind über Spurstangen 8 mit
den Spurhebeln des rechten und linken Vorderrads 9 verbun
den. Insoweit ist der Aufbau herkömmlich, und es kann die
normale, auf der Verwendung des Zahnstangentriebs basierende
Lenkwirkung erzielt werden.
Die Zahnstange 7 durchsetzt koaxial einen Elektromotor 10. Im
speziellen durchsetzt die Zahnstange 7 einen Hohlrotor mit
einem Antriebsschraubrad 11, welches mit einem getriebenen
Schraubrad 13 kämmt, das an einem axialen Ende einer sich
parallel zur Zahnstange 7 erstreckenden Schraubspindel 12
eines Kugelschraubmechanismus angebracht ist. Eine Mutter 14
des Kugelschraubmechanismus ist fest mit der Zahnstange 7
verbunden.
Die Lenkwelle 4 ist mit einem Lenkwinkelsensor 15 zur Erzeu
gung eines Signals, das dem Drehwinkel des Lenkrads 3 ent
spricht, sowie einem Drehmomentsensor 16 zur Erzeugung eines
Signals, das einem auf die Lenkwelle 4 aufgebrachten Lenk
drehmoment entspricht, versehen. Das Fahrwerk des Fahrzeugs
trägt einen Seitenbeschleunigungssensor 17 zur Erzeugung
eines Signals, das der auf das Fahrwerk einwirkenden Seiten
beschleunigung entspricht, einen Gierratensensor 18 zur
Erzeugung eines Signals, das der Gierrate (Winkelgeschwindig
keit der Gierbewegung) des Fahrwerks entspricht, einen Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor 19 zur Erzeugung eines Signals,
das der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, einen
Längsbeschleunigungssensor 20 zur Erzeugung eines Signals,
das der Beschleunigung des Fahrwerks in Längsrichtung ent
spricht, einen Drosselsensor 21 zur Erzeugung eines Signals,
das dem Öffnungswinkel eines Drosselventils (oder alternativ
einem Einlaßunterdruck) des Motors entspricht, einen Motor
drehzahlsensor 22 zur Erzeugung eines Signals, das der Dreh
zahl des Motors entspricht, sowie einen Gangstellungssensor
23 zur Erzeugung eines Signals, das der Gangstellung eines
Getriebes entspricht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Lenkrad 3
sowie die lenkbaren Räder oder Vorderräder 9 mechanisch mit
einander verbunden. Ein durch Verarbeitung der Ausgangssigna
le der verschiedenen Sensoren 15 bis 23 erhaltenes Steuer
signal wird über eine Steuereinheit 24 und einen Treiberkreis
25 dem Elektromotor 10 zugeführt, so daß das Ausgangsdrehmo
ment des Elektromotors 10 wie erforderlich gesteuert werden
kann.
In Fig. 2 empfängt die Steuereinheit 24 die Ausgangssignale
des Lenkwinkelsensors 15, des Lenkdrehmomentsensors 16, des
Seitenbeschleunigungssensors 17, des Gierratensensors 18, des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 19, des Längsbeschleunigungs
sensors 20, des Drosselsensors 21, des Motordrehzahlsensors
22 und des Gangstellungssensors 23. Diese Ausgangssignale
werden einer Steuereinheit 26 für die elektrische Servolen
kung, einer Berechnungseinheit 27 für die aktive Lenkreaktion
sowie einer Antriebskraftberechnungseinheit 28 zugeführt. Die
Ausgänge dieser Einheiten werden einer Ausgangsstrombestim
mungseinheit 29 zugeführt, so daß ein elektrischer Soll-
Strompegel für den Elektromotor 10 bestimmt werden kann.
Die Steuereinheit 26 für die elektrische Servolenkung steuert
die normalen Servounterstützung der Lenkkraft oder des Stell
drehmoments für die lenkbaren Vorderräder 9. Diese Steuerein
heit 26 kann optional in der Lage sein, das Soll-Stelldrehmo
ment nach Maßgabe der Seitenbeschleunigung und der Gierrate
zu bestimmen.
Die Berechnungseinheit 27 für die aktive Lenkreaktion be
rechnet das Soll-Stelldrehmoment nach Maßgabe der Ausgangs
signale der verschiedenen Sensoren 15 bis 23 sowie eines
Algorithmus, der nachfolgend beschrieben wird. Die Ausgangs
strombestimmungseinheit 29 bestimmt das Soll-Antriebsstromsi
gnal, das proportional zur Abweichung des von dem Drehmoment
sensor 16 erhaltenen Ist-Lenkdrehmoments vom Wert des Soll-
Lenkdrehmoments ist oder anderenfalls dieser Abweichung ent
spricht. Das Soll-Antriebsstromsignal ist vom Vorzeichen her
dieser Abweichung entgegengerichtet.
Der so erhaltene Soll-Antriebsstromwert wird dem Treiberkreis
25 zugeführt. Dieser Treiberkreis 25 steuert den Elektromotor
10, beispielsweise mittels PWM-Steuerung. Ein von einem
Stromerfassungssensor erhaltener, aktuell erfaßter Stromwert
wird zum Eingangssignal für den Treiberkreis 25 oder zum
Soll-Antriebsstromwert rückgeführt.
In der sich in der Steuereinheit 24 befindenden Berechnungs
einheit 27 für die aktive Lenkreaktion wird der durch das
Flußdiagramm der Fig. 3 gezeigte Prozeß zyklisch mit einer
vorgeschriebenen Periode ausgeführt. Zunächst werden in
Schritt 1 die Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren und
der durch die Antriebskraftberechnungseinheit 28 berechnete
Antriebskraftwert ausgelesen und die Lenkwinkelgeschwindig
keit berechnet. In Schritt 2 wird die Lenkreaktion TA be
stimmt. Für die Soll-Lenkreaktion wird in Schritt 3 eine
Grenze festgesetzt; dieses Steuersignal wird in Schritt 4 zum
Ausgang der Steuereinheit 26 für die elektrische Servolenkung
hinzuaddiert.
Der Steuerprozeß wird im einzelnen mit Bezug auf die Fig.
4 bis 7 beschrieben. Schritt 1 umfaßt gemäß Fig. 4 die fol
genden Teilschritte. Als erstes wird der Lenkwinkel θ gelesen
(Schritt 21) und die Lenkwinkelgeschwindigkeit dθ/dt berech
net, indem der Lenkwinkel θ nach der Zeit abgeleitet wird
(Schritt 22). Dann werden die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die
Gierrate γ und die Antriebskraft F in den Schritten 23, 24
bzw. 25 gelesen. Die Antriebskraft F wird aus dem Schlupf der
angetriebenen Räder, der anhand der Drehgeschwindigkeit der
nicht angetriebenen Räder und der Drehgeschwindigkeit der an
getriebenen Räder erhalten wird, auf Basis der Fahrgeschwin
digkeit des Fahrzeugs, aus dem anhand der Motordrehzahl und
der Drosselöffnung erhaltenen Motorausgangsdrehmoment, aus
dem anhand der Gangstellung berechneten Raddrehmoment sowie
aus der Längsbeschleunigung berechnet.
Schritt 2 umfaßt mit Bezug auf Fig. 5 die folgenden Teil
schritte. Koeffizienten f1 und f2 sind Wichtungsfunktionen
für die Lenkgeschwindigkeit dθ/dt sowie die Ist-Gierrate γ;
sie werden aus Datentabellen unter Verwendung der Fahrzeug
geschwindigkeit V als Adresse gewonnen, wie in Fig. 9 darge
stellt (Schritt 31). Die Lenkreaktionskomponenten T1 und T2
werden aus diesen Variablen und den entsprechenden Koeffizi
enten berechnet (Schritt 32). Die Soll-Lenkreaktion TA wird
berechnet, indem diese Komponenten auf summiert werden
(Schritt 33). Die Wichtungskoeffizienten f1 und f2 für die
Lenkgeschwindigkeit dθ/dt und die Gierrate γ bestehen jeweils
aus einer linearen Funktion, welche mit der Fahrzeuggeschwin
digkeit zunehmend größer wird und ab einer bestimmten Fahr
zeuggeschwindigkeit einen konstanten Wert annimmt (der Wich
tungskoeffizient f2 ist Null, wenn V = 0; f1 hingegen nimmt
einen kleinen Wert an, wenn V = 0). Dies trägt der Tatsache
Rechnung, daß die Einflüsse äußerer Störungen mit der Fahr
zeuggeschwindigkeit zunehmen, wobei es zweckmäßig ist, die
Wichtungskoeffizienten f1 und f2 mit der Fahrzeuggeschwindig
keit zu erhöhen, um so dieser Tendenz entgegenzuwirken. Es
wird dann aus einer Datentabelle unter Verwendung der An
triebskraft F als Adresse ein Korrekturkoeffizient K(F)
erhalten (Schritt 34), wie in Fig. 10 gezeigt, und die Soll-
Lenkreaktion TA durch den Korrekturkoeffizienten K(F) ge
eignet modifiziert (Schritt 35).
Fig. 6 zeigt die Ausführung des Schritts 3. Dieser Prozeß
entspricht der Wirkung des Begrenzers L in Fig. 7. Als
erstes wird festgestellt, ob die Soll-Lenkreaktion TA eine
vorbestimmte Höhe Tmax überschritten hat (Schritt 41). Wenn
dies der Fall ist, wird die Soll-Lenkreaktion TA auf die
vorgeschriebene Maximalhöhe Tmax eingestellt (Schritt 42).
Wenn die Soll-Lenkreaktion TA unterhalb dieser vorgeschriebe
nen Höhe Tmax liegt, wird desgleichen festgestellt, ob die
Soll-Lenkreaktion TA unter eine andere vorgeschriebene
Höhe -Tmax gefallen ist (Schritt 43). Wenn die Soll-Lenkreaktion
TA unterhalb dieser vorgeschriebenen Höhe -Tmax liegt, wird
die Soll-Lenkreaktion TA auf die vorgeschriebene Minimal
höhe -Tmax eingestellt (Schritt 44).
Die so bestimmte Soll-Lenkreaktion TA wird zu dem Soll-
Hilfsstelldrehmoment hinzuaddiert. Die Summe wird durch die
Ausgangsstrombestimmungseinheit 29 in einen dem Treiberkreis
25 zuzuführenden elektrischen Soll-Strompegel umgewandelt.
Wenn somit das Fahrzeug aufgrund Seitenwind von dem beabsich
tigten geraden Weg abweicht, wird der Elektromotor 10 in
solcher Weise aktiviert, daß die Gierrate selbst bei Fehlen
vorsätzlicher Versuche des Fahrers, das Lenkrad 3 zu drehen,
beseitigt oder die Abweichung des Fahrzeugs vom geraden Weg
beseitigt werden kann, so daß das Fahrzeug auf den geraden
Weg zurückgebracht werden kann. Ähnlich werden, wenn das
Fahrzeug über eine ausgefahrene Straße fährt oder in Wasser
pfützen hineingerät, die auf der Straßenoberfläche gebildet
sind, die resultierenden äußeren Lenkstörungen durch die
Wirkung des durch die Servostelleinrichtung erzeugten aktiven
Lenkreaktionsdrehmoments ausgeglichen, wodurch das Fahrzeug
einen geraden Kurs halten kann, ohne daß der Fahrer sich
bemühen muß, das Fahrzeug auf geraden Kurs zu lenken.
Wenn die lenkbaren Räder außerdem angetriebene Räder sind,
können Antriebseinflüsse hervorgerufen werden, wenn das
Fahrzeug aus dem Stillstand anfährt oder von einer mittleren
Geschwindigkeit aus beschleunigt. Auch dies kann bewirken,
daß das Fahrzeug von einem geraden Kurs abweicht. Es ist ein
vergleichsweise großes Lenkreaktionsdrehmoment erforderlich,
um einer derartigen Fahrzeugtendenz entgegenzuwirken oder sie
zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird in der Antriebskraftbe
rechnungseinheit 28 eine Antriebskraft F berechnet und die
Soll-Lenkreaktion TA mit einem Korrekturkoeffizienten K(F)
multipliziert, welcher als mathematische Funktion der An
triebskraft F definiert sein kann, so daß der Parameternutzen
oder die Empfindlichkeit der Soll-Lenkreaktion gegenüber der
Gierrate erhöht werden kann, wenn das Fahrzeug unter Verhält
nissen operiert, in denen die lenkbaren Räder oder die ange
triebenen Räder eine Antriebskraft oder eine Traktion hervor
rufen, welche ein bestimmtes Niveau übersteigt, und die Ent
stehung von Antriebseinflüssen erwartet wird. Somit ist nach
der Erfindung das Lenksteuersystem in der Lage, Antriebs
einflüsse unter Kontrolle zu halten, ohne die Fähigkeit des
Systems zu beeinträchtigen, ein Lenkreaktionsdrehmoment zu
erzeugen, das zur Steuerung des Verhaltens des Fahrzeugs auf
äußere Lenkstörungen geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird die Entstehung von Antriebseinflüssen
anhand der Antriebskraft der lenkbaren Räder geschätzt. Das
Lenkreaktionsdrehmoment wird so auf die lenkbaren Räder
aufgebracht, daß die Wirkung der Antriebseinflüsse beseitigt
wird. Folglich können die Lenkstörungen aufgrund Antriebsein
flüssen in allen Geschwindigkeitsbereichen vermieden werden,
während der zur Manövrierung eines Fahrzeugs in engen und
verschlungenen Straßen sowie beim Parken des Fahrzeugs erfor
derliche manuelle Kraftaufwand beim Lenken in günstiger Weise
unter Kontrolle gehalten wird und das irreguläre Verhalten
des Fahrzeugs in höheren Geschwindigkeitsbereichen selbst bei
Vorhandensein äußerer Störungen, wie beispielsweise Seiten
wind, vermieden wird.
Obwohl die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbei
spiels erläutert wurde, sind Modifikationen und Abwandlungen
von Details möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuwei
chen. Beispielsweise kann die Erfindung bei den Lenksteuersy
stemen Anwendung finden, die in der anhängigen US-Patentan
meldung Nr. 08/122,615 und einer anhängigen deutschen Paten
tanmeldung mit der Nr . . . . . ., welche auf der japanischen
Patentanmeldung Nr. 06-264592 vom 04. Oktober 1994 basiert,
offenbart sind beim Deutschen Patentamt eingereicht am
04.10.1995 und als Anlage A beigefügt.
Es wird ein Lenksteuersystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen,
bei dem ein Stelldrehmoment in herkömmlicher Weise nach Maß
gabe eines auf ein Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments auf
lenkbare Räder aufgebracht wird und ein zusätzliches Stell
drehmoment nach Maßgabe eines Seitendynamikzustands des Fahr
zeugs durch einen Elektromotor auf das Lenkrad aufgebracht
wird, um die Seitenstabilität des Fahrzeugs selbst bei Vor
handensein äußerer Störeinflüsse, wie beispielsweise Seiten
wind, zu steuern. Derartige äußere Störeinflüsse werden als
Seitendynamikzustand des Fahrzeugs erfaßt, beispielsweise als
Gierrate des Fahrzeugs. Das Lenksteuersystem erzeugt eine
Lenkreaktion, die einem solchen Seitendynamikzustand entge
genwirkt, indem das zusätzliche Stelldrehmoment auf die lenk
baren Räder aufgebracht wird, so daß das Fahrzeug trotz sol
cher äußeren Störeinflüsse einen geraden Kurs halten kann,
ohne daß hierzu absichtliche Anstrengungen des Fahrers erfor
derlich sind. Als eine Form äußerer Störungen können auch aus
der auf angetriebene lenkbare Räder ausgeübten Antriebskraft
entstehende Antriebseinflüsse unter Kontrolle gehalten wer
den. Insbesondere ist es durch Verstärken des Lenkreaktions
drehmoments bei großer Antriebskraft möglich, die Einflüsse
von Antriebszerren unter beliebigen Betriebsbedingungen
vorteilhaft zu kontrollieren.
Claims (5)
1. Lenksteuersystem für ein mit angetriebenen lenkbaren
Rädern (9) ausgestattetes Fahrzeug, umfassend
- - manuelle Lenkdrehmoment-Eingabemittel (3) zum manuel len Aufbringen eines manuellen Lenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder (9),
- - Servolenkstellmittel (10) zum Aufbringen eines Stel lenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder (9),
- - einen Gierratensensor (18) zum Erfassen der Gierrate des Fahrzeugs,
- - Antriebskraftberechnungsmittel (28) zum Berechnen einer Antriebskraft (F) der angetriebenen lenkbaren Räder (9),
- - Steuermittel, um gemäß der erfaßten Gierrate ein zu dem von den Servolenkstellmitteln (10) erzeugten Stell drehmoment zu addierendes Lenkreaktionsdrehmoment zu bestimmen, und
- - Modifiziermittel, um gemäß der von den Antriebskraft berechnungsmitteln (28) berechneten Antriebskraft (F) das von den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmo ment zu modifizieren,
wobei ein durch die Antriebskraft (F) der angetriebenen
lenkbaren Räder (9) in dem Fahrzeug erzeugtes Lenkdreh
moment durch das von den Steuermitteln bestimmte und
durch die Modifiziermittel modifizierte Lenkreaktions
drehmoment unter Kontrolle gehalten wird.
2. Lenksteuersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stellenkdrehmoment ein
Hilfslenkdrehmoment umfaßt, welches im wesentlichen
proportional zu dem manuellen Lenkdrehmoment ist, und
daß das Lenkreaktionsdrehmoment im wesentlichen propor
tional zu einer von dem Gierratensensor (18) erfaßten
Ist-Gierrate ist, wobei das Lenkreaktionsdrehmoment im
Sinne einer Aufhebung der erfaßten Ist-Gierrate gerich
tet ist.
3. Lenksteuersystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkreaktionsdrehmoment
die Summe aus einem ersten Term, welcher im wesentlichen
proportional zu der von dem Gierratensensor (18) erfaß
ten Ist-Gierrate ist, und einem zweiten Term ist, wel
cher im wesentlichen proportional zu einer Lenkgeschwin
digkeit ist, wobei das Lenkreaktionsdrehmoment der
Drehung eines Lenkrads (3) entgegengerichtet ist.
4. Lenksteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Modifiziermittel das von
den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment im
wesentlichen unverändert belassen, wenn die Antriebs
kraft (F) relativ klein ist, und das von den Steuer
mitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment verstärken,
wenn die Antriebskraft (F) relativ groß ist.
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