DE19536989B4

DE19536989B4 - Lenksteuersystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19536989B4
Application number: DE19536989A
Authority: DE
Inventors: Yorihisa Wako Yamamoto; Yutaka Wako Nishi; Takashi Wako Nishimori; Hiroyuki Wako Tokunaga; Hideki Wako Machino
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2015-10-05
Also published as: DE19536989A1; JPH08104249A; US5845222A; JP3095961B2

Abstract

Lenksteuersystem für ein mit angetriebenen lenkbaren Rädern (9) ausgestattetes Fahrzeug, umfassend
– manuelle Lenkdrehmoment-Eingabemittel (3) zum manuellen Aufbringen eines manuellen Lenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder (9),
– Servolenkstellmittel, z.B. ein Elektromotor (10), zum Aufbringen eines Stelllenkdrehmoments 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 erzeugten Stelllenkdrehmoment zu addierendes Lenkreaktionsdrehmoment zu bestimmen, und
– Modifiziermittel, um gemäß der von den Antriebskraftberechnungsmitteln (28) berechneten Antriebskraft (F) das von den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment zu modifizieren,
wobei ein durch die Antriebskraft (F) der angetriebenen lenkbaren Räder (9) in dem Fahrzeug erzeugtes Lenkdrehmoment durch das von den Steuermitteln bestimmte und durch die Modifiziermittel modifizierte Lenkreaktionsdrehmoment unter Kontrolle gehalten wird.

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 Fahrzeugs zu korrigieren versucht, wenn das Fahrzeug Antriebseinflüssen auf die Lenkung (d.h. ein den Fahrkomfort beeinträchtigendes Zerren in der Lenkung, engl. "torque steer"), Seitenwind oder anderen äußeren Störeinflüssen ausgesetzt ist.

Aus der DE 42 32 256 A1 ist ein Motorfahrzeug-Lenksystem mit einem Gierratensensor und einem Querbeschleunigungssensor bekannt, bei dem die detektierte Giergeschwindigkeit und die detektierte Querbeschleunigung zur Festlegung eines Steuersignals verarbeitet werden, das in einen Motor zur Drehung eines Steuerrads eingespeist wird. Räder, die im Allgemeinen keine Antriebsräder sind, werden sodann über einen Lenkmechanismus in einer Richtung im Sinne einer Unterdrückung eines durch die Giergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung hervorgerufenen Störmotorfahrzeugverhaltens gelenkt. Ein solches elektrisches Lenkservosystem ist außerdem aus der DE 42 39 831 A1 bekannt.

Die EP 0 282 041 B1 offenbart eine Gierbewegungssteuervorrichtung für ein Fahrzeug, bei der die Gierrate des Fahrzeugs sowie der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst werden und abhängig davon die Gierbewegung des Fahrzeugs gesteuert wird. Hierbei wird u.a. der Lenkwinkel von gelenkten Rädern gesteuert. Für diese Vorrichtung ist bekannt, dass das Antriebskraftverteilungsverhältnis zwischen vorderen und hinteren Rädern einen Einfluss auf die Steuerung eines sich auf einer Kreisbahn bewegenden Fahrzeugs hat.

Fahrzeuge mit Vorderradantrieb oder Vierradantrieb mit angetriebenen lenkbaren Rädern haben häufig die Neigung, daß die lenkbaren Räder beim Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs 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 Fahrzeug 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 Referenzmodell für das Gierverhalten zu definieren, welches gemäß dem Lenkwinkel und optional anderen Faktoren eine Referenz-Gierrate erzeugt, und das von dem Elektromotor des Servolenksystems zu erzeugende Ist-Lenkdrehmoment nach Maßgabe der Abweichung der Ist-Gierrate von der infolge der Ist-Lenkeingabe erwarteten Referenz-Gierrate zu bestimmen. Dieses früher vorgeschlagene Lenksteuersystem würde auf Antriebseinflüsse so wie auf jede äußere Störung antworten und könnte ein Lenkreaktionsdrehmoment derart auf die lenkbaren Räder aufbringen, daß die Wirkung der Antriebseinflüsse aufgehoben wird.

Allerdings ist dieses Lenksteuersystem in niederen Geschwindigkeitsbereichen relativ unempfindlich gegenüber der erfaßten Gierrate, weil das von dem Steuersystem in Antwort auf eine Gierrate erzeugte Lenkreaktionsdrehmoment anderenfalls den vom Fahrer zur Lenkung des Fahrzeugs in niederen Geschwindigkeitsbereichen 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 auftreten. Kurz gesagt war es nicht möglich, sowohl eine wirkungsvolle 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 Geschwindigkeitsbereichen nicht hinreichend unter Kontrolle bringen.

Angesichts dieser Probleme des früher vorgeschlagenen Fahrzeug-Lenksteuersystems ist eine vorrangige Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug-Lenksteuersystem bereitzustellen, das die Einflüsse äußerer Störungen, wie beispielsweise Seitenwind, ausgleichen und gleichzeitig die Antriebseinflüsse auf die Lenkung des Fahrzeugs beherrschen kann.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrzeug-Lenksteuersystem bereitzustellen, 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-Lenksteuersystem bereitzustellen, das die Antriebseinflüsse auf die Lenkung des Fahrzeugs in allen Geschwindigkeitsbereichen beherrschen kann.

Erfindungsgemäß werden diese und weitere Aufgaben durch ein Lenksteuersystem gemäß Anspruch 1 für ein mit angetriebenen lenkbaren Rädern ausgestattetes Fahrzeug gelöst, umfassend: manuelle Lenkdrehmoment-Eingabemittel zum manuellen Aufbringen 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 Stellenkdrehmoment zu addierendes Lenkreaktionsdrehmoment zu bestimmen, und Modifiziermittel, um gemäß der von den Antriebskraftberechnungsmitteln berechneten Antriebskraft das von den Steuermitteln 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 auf angetriebene 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 Betriebsbedingungen zu beherrschen. Beispielsweise können die Modifiziermittel das von den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment 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 wesentlichen 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 Lenkreaktionsdrehmoment der Drehung eines Lenkrads entgegengerichtet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
1 eine schematische Ansicht, welche ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Lenksteuersystem allgemein darstellt,
2 ein Blockdiagramm, das den prinzipiellen Aufbau des Fahrzeug-Lenksteuersystems zeigt,
3 ein Flußdiagramm, das den Hauptsteuerungsablauf des Fahrzeug-Lenksteuersystems zeigt,
4 ein Flußdiagramm, das den Schritt 1 der 3 im einzelnen zeigt,
5 ein Flußdiagramm, das den Schritt 2 der 3 im einzelnen zeigt,
6 ein Flußdiagramm, das den Schritt 3 der 3 im einzelnen zeigt,
7 ein Blockdiagramm, das aus 2 die Berechnungseinheit 27 für die aktive Lenkreaktion im einzelnen zeigt,
8 ein Blockdiagramm, das die Berechnungsweise der Antriebskraft F darstellt,
9 graphische Darstellungen, welche die Abhängigkeit von Wichtungsfunktionen f1 und f2 von der Fahrzeuggeschwindigkeit V zeigen, und
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 1 umfaßt eine Erzeugungseinheit 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 eines 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 verbunden. 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 Erzeugung eines Signals, das dem Drehwinkel des Lenkrads 3 entspricht, sowie einem Drehmomentsensor 16 zur Erzeugung eines Signals, das einem auf die Lenkwelle 4 aufgebrachten Lenkdrehmoment entspricht, versehen. Das Fahrwerk des Fahrzeugs trägt einen Seitenbeschleunigungssensor 17 zur Erzeugung eines Signals, das der auf das Fahrwerk einwirkenden Seitenbeschleunigung entspricht, einen Gierratensensor 18 zur Erzeugung eines Signals, das der Gierrate (Winkelgeschwindigkeit der Gierbewegung) des Fahrwerks entspricht, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 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 entspricht, einen Drosselsensor 21 zur Erzeugung eines Signals, das dem Öffnungswinkel eines Drosselventils (oder alternativ einem Einlaßunterdruck) des Motors entspricht, einen Motordrehzahlsensor 22 zur Erzeugung eines Signals, das der Drehzahl 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 miteinander verbunden. Ein durch Verarbeitung der Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren 15 bis 23 erhaltenes Steuersignal wird über eine Steuereinheit 24 und einen Treiberkreis 25 dem Elektromotor 10 zugeführt, so daß das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 10 wie erforderlich gesteuert werden kann.
In 2 empfängt die Steuereinheit 24 die Ausgangssignale des Lenkwinkelsensors 15, des Lenkdrehmomentsensors 16, des Seitenbeschleunigungssensors 17, des Gierratensensors 18, des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 19, des Längsbeschleunigungssensors 20, des Drosselsensors 21, des Motordrehzahlsensors 22 und des Gangstellungssensors 23. Diese Ausgangssignale werden einer Steuereinheit 26 für die elektrische Servolenkung, einer Berechnungseinheit 27 für die aktive Lenkreaktion sowie einer Antriebskraftberechnungseinheit 28 zugeführt. Die Ausgänge dieser Einheiten werden einer Ausgangsstrombestimmungseinheit 29 zugeführt, so dass ein elektrischer Soll-Strompegel für den Elektromotor 10 bestimmt werden kann.
Die Steuereinheit 26 für die elektrische Servolenkung steuert die normale Servounterstützung der Lenkkraft oder des Stelllenkdrehmoments für die lenkbaren Vorderräder 9. Diese Steuereinheit 26 kann optional in der Lage sein, das Soll-Stelllenkdrehmoment nach Maßgabe der Seitenbeschleunigung und der Gierrate zu bestimmen.
Die Berechnungseinheit 27 für die aktive Lenkreaktion berechnet das Soll-Stelllenkdrehmoment nach Maßgabe der Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren 15 bis 23 sowie eines Algorithmus, der nachfolgend beschrieben wird. Die Ausgangsstrombestimmungseinheit 29 bestimmt das Soll-Antriebsstromsignal, das proportional zur Abweichung des von dem Drehmomentsensor 16 erhaltenen Ist-Lenkdrehmoments vom Wert des Soll-Stelllenkdrehmoments ist oder anderenfalls dieser Abweichung entspricht. 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 Berechnungseinheit 27 für die aktive Lenkreaktion wird der durch das Flußdiagramm der 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 Lenkwinkelgeschwindigkeit berechnet. In Schritt 2 wird die Lenkreaktion TA bestimmt. 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 4 bis 7 beschrieben. Schritt 1 umfaßt gemäß 4 die folgenden Teilschritte. Als erstes wird der Lenkwinkel B gelesen (Schritt 21) und die Lenkwinkelgeschwindigkeit dθ/dt berechnet, indem der Lenkwinkel B 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 angetriebenen Räder erhalten wird, auf Basis der Fahrgeschwindigkeit 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 5 die folgenden Teilschritte. Koeffizienten f1 und f2 sind Wichtungsfunktionen für die Lenkgeschwindigkeit dθ/dt sowie die Ist-Gierrate γ; sie werden aus Datentabellen unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V als Adresse gewonnen, wie in 9 dargestellt (Schritt 31). Die Lenkreaktionskomponenten T1 und T2 werden aus diesen Variablen und den entsprechenden Koeffizienten berechnet (Schritt 32). Die Soll-Lenkreaktion TA wird berechnet, indem diese Komponenten aufsummiert 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 Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmend größer wird und ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit einen konstanten Wert annimmt (der Wichtungskoeffizient 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 Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmen, wobei es zweckmäßig ist, die Wichtungskoeffizienten f1 und f2 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, um so dieser Tendenz entgegenzuwirken. Es wird dann aus einer Datentabelle unter Verwendung der Antriebskraft F als Adresse ein Korrekturkoeffizient K(F) erhalten (Schritt 34), wie in 10 gezeigt, und die Soll-Lenkreaktion TA durch den Korrekturkoeffizienten K(F) geeignet modifiziert (Schritt 35).
6 zeigt die Ausführung des Schritts 3. Dieser Prozeß entspricht der Wirkung des Begrenzers L in 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 vorgeschriebenen 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 Minimalhöhe -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 beabsichtigten 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 Wasserpfützen 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 Antriebskraftberechnungseinheit 28 eine Antriebskraft F berechnet und die Soll-Lenkreaktion TA mit einem Korrekturkoeffizienten K(F) multipliziert, welcher als mathematische Funktion der Antriebskraft F definiert sein kann, so daß der Parameternutzen oder die Empfindlichkeit der Soll-Lenkreaktion gegenüber der Gierrate erhöht werden kann, wenn das Fahrzeug unter Verhältnissen operiert, in denen die lenkbaren Räder oder die angetriebenen Räder eine Antriebskraft oder eine Traktion hervorrufen, welche ein bestimmtes Niveau übersteigt, und die Entstehung von Antriebseinflüssen erwartet wird. Somit ist nach der Erfindung das Lenksteuersystem in der Lage, Antriebseinflüsse 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 Antriebseinflüssen in allen Geschwindigkeitsbereichen vermieden werden, während der zur Manövrierung eines Fahrzeugs in engen und verschlungenen Straßen sowie beim Parken des Fahrzeugs erforderliche 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 Seitenwind, vermieden wird.
Obwohl die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sind Modifikationen und Abwandlungen von Details möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Erfindung bei den Lenksteuersystemen Anwendung finden, die in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/122,615 und einer anhängigen deutschen Patentanmeldung mit der Nr. 195 36 988, beim Deutschen Patentamt eingereicht am 04.10.1995 und als Anlage A beigefügt, welche auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 06-264592 vom 04. Oktober 1994 basiert, offenbart sind.
Es wird ein Lenksteuersystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei dem ein Stelllenkdrehmoment in herkömmlicher Weise nach Maßgabe eines auf ein Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments auf lenkbare Räder aufgebracht wird und ein zusätzliches Stelllenkdrehmoment nach Maßgabe eines Seitendynamikzustands des Fahrzeugs durch einen Elektromotor auf das Lenkrad aufgebracht wird, um die Seitenstabilität des Fahrzeugs selbst bei Vorhandensein äußerer Störeinflüsse, wie beispielsweise Seitenwind, 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 entgegenwirkt, indem das zusätzliche Stellenkdrehmoment auf die lenk baren Räder aufgebracht wird, so daß das Fahrzeug trotz solcher äußeren Störeinflüsse einen geraden Kurs halten kann, ohne daß hierzu absichtliche Anstrengungen des Fahrers erforderlich sind. Als eine Form äußerer Störungen können auch aus der auf angetriebene lenkbare Räder ausgeübten Antriebskraft entstehende Antriebseinflüsse unter Kontrolle gehalten werden. Insbesondere ist es durch Verstärken des Lenkreaktionsdrehmoments bei großer Antriebskraft möglich, die Einflüsse von Antriebszerren unter beliebigen Betriebsbedingungen vorteilhaft zu kontrollieren.

Claims

Lenksteuersystem für ein mit angetriebenen lenkbaren Rädern (9) ausgestattetes Fahrzeug, umfassend – manuelle Lenkdrehmoment-Eingabemittel (3) zum manuellen Aufbringen eines manuellen Lenkdrehmoments auf die lenkbaren Räder (9), – Servolenkstellmittel, z.B. ein Elektromotor (10), zum Aufbringen eines Stelllenkdrehmoments 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 erzeugten Stelllenkdrehmoment zu addierendes Lenkreaktionsdrehmoment zu bestimmen, und – Modifiziermittel, um gemäß der von den Antriebskraftberechnungsmitteln (28) berechneten Antriebskraft (F) das von den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment zu modifizieren, wobei ein durch die Antriebskraft (F) der angetriebenen lenkbaren Räder (9) in dem Fahrzeug erzeugtes Lenkdrehmoment durch das von den Steuermitteln bestimmte und durch die Modifiziermittel modifizierte Lenkreaktionsdrehmoment unter Kontrolle gehalten wird.
Lenksteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stelllenkdrehmoment ein Hilfslenkdrehmoment umfaßt, welches im wesentlichen proportional zu dem manuellen Lenkdrehmoment ist, und dass das Lenkreaktionsdrehmoment im wesentlichen proportional zu einer von dem Gierratensensor (18) erfaßten Ist-Gierrate ist, wobei das Lenkreaktionsdrehmoment im Sinne einer Aufhebung der erfaßten Ist-Gierrate gerichtet ist.
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) erfaßten Ist-Gierrate ist, und einem zweiten Term ist, welcher im wesentlichen proportional zu einer Lenkgeschwindigkeit ist, wobei das Lenkreaktionsdrehmoment der Drehung eines Lenkrads (3) entgegengerichtet ist.
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 Antriebskraft (F) relativ klein ist, und das von den Steuermitteln bestimmte Lenkreaktionsdrehmoment verstärken, wenn die Antriebskraft (F) relativ groß ist.