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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtung
mit einem Drehmomentsensor zum Detektieren eines auf ein Lenkelement eines
Fahrzeugs aufgebrachten Lenkdrehmoments und eine erste Steuereinrichtung
zum Ausgeben eines ersten Steuersignals zum Antreiben eines Motors
zur Lenkunterstützung
anhand des von dem Drehmomentsensor detektierten Lenkdrehmoments.
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Die
in einem Fahrzeug vorgesehene elektrische Servolenkvorrichtung unterstützt die
Lenkung des Fahrzeugs mittels eines Motors und weist einen Drehmomentsensor
zum Detektieren eines auf das Lenkelement aufgebrachten Lenkdrehmoments
und einen Motor zur Lenkunterstützung
auf, der die Betätigung
eines Lenkmechanismus unterstützt,
wenn das Lenkelement mittels einer Lenkachse verbunden ist. Der
zur Lenkunterstützung
vorgesehene Motor wird derart angetrieben, dass eine Servounterstützung entsprechend
dem von dem Drehmomentsensor detektierten Lenkdrehmoments erreicht
wird, wodurch die zum Betätigen
des Lenkelements benötigte Kraft
reduziert wird. Ferner kann die Servounterstützung entsprechend der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs derart verändert
werden, dass die Kraft zum Betätigen
des Lenkelements nicht zu klein wird, wenn das Fahrzeug bei hoher
Geschwindigkeit betrieben wird (siehe
WO-A-01/047762 ).
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Bei
einer solchen Servolenkvorrichtung ist die Servounterstützung entsprechend
dem Lenkdrehmoment und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorbestimmt.
Daher ist das zum Lenken erforderliche Lenkdrehmoment je nach Reaktionskräften von
der Fahrbahn und der Fahrzeugseite, die einen Fahrer über die
Fahrbahnzustände
informieren, unterschiedlich. Bei körperbe hinderten oder älteren Fahrern
kann das Lenkrad jedoch durch deren Hände rutschen, und es gibt Fälle, in
denen es wünschenswert
ist, unabhängig
von den Fahrbahnzustände
bei dem festgelegten Lenkdrehmoment zu fahren.
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KURZER ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer elektrischen Servolenkvorrichtung, bei der zwischen dem Fahren bei
dem unabhängig
von den Fahrbahnzuständen festgelegten
Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment der herkömmlichen
Lenkunterstützung
umgeschaltet werden kann.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist eine elektrische Servolenkvorrichtung mit einem Drehmomentsensor
zum Detektieren eines auf ein Lenkelement eines Fahrzeugs aufgebrachten
Lenkdrehmoments und einer ersten Steuereinrichtung zum Ausgeben
eines ersten Steuersignals zum Antreiben eines Motors zur Lenkunterstützung anhand des
von dem Drehmomentsensor detektierten Lenkdrehmoments; wobei die
elektrische Servolenkvorrichtung gekennzeichnet ist durch einen
Lenkwinkelsensor zum Detektieren eines Lenkwinkels des Lenkelements;
eine Norm-Lenkeinrichtung zum Ausgeben eines Norm-Lenkwinkels anhand
eines Norm-Lenkmodells, das die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment
und dem Norm-Lenkwinkel definiert; eine zweite Steuereinrichtung
zum Ausgeben eines zweiten Steuersignals zum Antreiben des Motors
zur Reduzierung der Differenz zwischen dem von der Norm-Lenkeinrichtung
ausgegebenen und auf dem Lenkdrehmoment basierenden Norm-Lenkwinkel
und dem detektierten Lenkwinkel; und eine erste Umschalteinrichtung
zum Umschalten zwischen dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal.
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt detektiert
der Drehmomentsensor das auf das Lenkelement des Fahrzeugs aufgebrachte
Lenkdrehmoment und gibt die erste Steuereinrichtung anhand des von
dem Drehmomentsensor detektierten Lenkdrehmoment das erste Steuersignal
zum Antreiben des Motors zwecks Lenkunterstützung aus. Der Lenkwinkelsensor
detektiert den Lenkwinkel des Lenkelements, und die Norm-Lenkeinrichtung gibt
anhand des Norm-Lenkmodells, das die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment
und dem Norm-Lenkwinkel definiert, den Norm-Lenkwinkel aus. Zum Reduzieren der Differenz zwischen
dem von der Norm-Lenkeinrichtung
anhand des Lenkdrehmoments ausgegebenen Norm-Lenkwinkel und dem
detektierten Lenkwinkel gibt die zweite Steuereinrichtung das zweite
Steuersignal zum Antreiben des Motors zwecks Lenkunterstützung aus,
und die erste Umschalteinrichtung schaltet zwischen dem ersten Steuersignal
und dem zweiten Steuersignal um. Dies bewirkt ein Umschalten zwischen
dem Fahren bei dem unabhängig
von den Fahrbahnzuständen
festgelegten Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment
der herkömmlichen
Lenkunterstützung.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Servolenkvorrichtung
gemäß dem ersten
Aspekt eine Beurteilungseinrichtung aufweist zum Beurteilen, ob das
Fahrzeugverhalten anormal ist oder nicht; wobei die erste Umschalteinrichtung
auf das zweite Steuersignal umschaltet, wenn die Beurteilungseinrichtung beurteilt,
dass das Fahrzeugverhalten anormal ist.
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt beurteilt
die Beurteilungseinrichtung, ob das Verhalten des Fahrzeugs anormal
ist oder nicht, und die erste Umschalteinrichtung schaltet auf das
zweite Steuersignal um, wenn die Beurteilungseinrichtung beurteilt,
dass das Verhalten des Fahrzeugs anormal ist, wodurch ein automatisches
Umschalten nach Bedarf auf das Fahren bei dem unabhängig von
den Fahrbahnzuständen festgelegten
Lenkdrehmoment bewirkt wird.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten oder dem
zweiten Aspekt die Norm-Lenkeinrichtung mehrere Arten von Norm-Lenkmodellen aufweist
und die elektrische Servolenkvorrichtung ferner eine zweite Umschalteinrichtung
zum Umschalten der mehreren Arten von Norm-Lenkmodellen aufweist.
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt weist
die Norm-Lenkeinrichtung mehrere Arten von Norm-Lenkmodellen auf und
schaltet die zweite Umschalteinrichtung die mehreren Arten von Norm-Lenkmodellen um.
Dadurch wird ein Umschalten zwischen dem Fahren bei dem unabhängig von
den Fahrbahnzuständen
festgelegten Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment
der herkömmlichen
Lenkunterstützung bewirkt,
und somit kann der Fahrer bei den mehreren Arten von unabhängig von
den Fahrbahnzuständen festgelegten
Lenkdrehmomentmodellen fahren.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Servolenkvorrichtung
des dritten Aspekts ferner eine Antriebszustands-Detektiereinrichtung
zum Detektieren der Antriebszustände
des Fahrzeugs aufweist, wobei die zweite Umschalteinrichtung die
mehreren Arten von Norm-Lenkmodellen entsprechend den von der Antriebszustands-Detektiereinrichtung
detektieren Antriebszustände
umschaltet.
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt detektiert
die Antriebszustands-Detektiereinrichtung die Antriebszustände des
Fahrzeugs und schaltet die zweite Umschalteinrichtung die mehreren
Arten von Norm-Lenkmodellen je nach den von der Antriebszustands-Detektiereinrichtung
detektierten Antriebszustände
um. Dies bewirkt ein Umschalten zwischen dem Fahren bei dem unabhängig von
den Fahrbahnzuständen
festgelegten Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment
der herkömmlichen
Lenkunterstützung, und
somit kann der Fahrer bei dem Lenk drehmoment fahren, das unabhängig von
den Fahrbahnzuständen festgelegt
wird und für
die Antriebszustände
des Fahrzeugs geeignet ist.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem der ersten bis
vierten Aspekte die zweite Steuereinrichtung aufweist: eine Abweichungsberechungseinrichtung
zum Berechnen einer Abweichung des detektierten Lenkwinkels von
dem Norm-Lenkwinkel; eine erste Verstärkungseinrichtung zum Verstärken der
von der Abweichungsberechnungseinrichtung berechneten Abweichung
um einen ersten Verstärkungswert;
eine Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung zum Berechnen
einer Lenkwinkelgeschwindigkeit aus dem detektierten Lenkwinkel;
eine zweite Verstärkungseinrichtung
zum Verstärken
der von der Abweichungsberechnungseinrichtung berechneten Abweichung
um einen zweiten Verstärkungswert; und
eine erste Subtrahiereinrichtung zum Subtrahieren der von der zweiten
Verstärkungseinrichtung
verstärkten
Lenkwinkelgeschwindigkeit von der von der ersten Verstärkungseinrichtung
verstärkten
Abweichung, wobei aus den Subtraktionsergebnissen der ersten Subtrahiereinrichtung
das zweite Steuersignal gebildet wird.
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt berechnet die
Abweichungsberechnungseinrichtung die Abweichung des detektierten
Lenkwinkels von dem Norm-Lenkwinkel; und die erste Verstärkungseinrichtung
verstärkt
die von der Abweichungsberechnungseinrichtung berechnete Abweichung
um den ersten Verstärkungswert.
Die Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung berechnet
die Lenkwinkelgeschwindigkeit aus dem detektierten Lenkwinkel, und
die zweite Verstärkungseinrichtung
verstärkt
die von der Lenkwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung berechnete
Lenkwinkelgeschwindigkeit um den zweiten Verstärkungswert. Die erste Subtrahiereinrichtung subtrahiert
die Lenkwinkelgeschwindigkeit, die die zweite Verstärkungseinrichtung
verstärkt
hat, von der Abweichung, die die erste Verstärkungseinrichtung verstärkt hat,
und bildet aus den Subtraktionsergebnissen das zweite Steuersignal.
Dies bewirkt ein Umschal ten zwischen dem Fahren bei dem unabhängig von
den Fahrbahnzuständen
festgelegten Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment der
herkömmlichen
Lenkunterstützung,
wodurch eine elektrische Servolenkvorrichtung realisiert wird, die nur
geringe Vibrationen aufweist.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Aspekt aufweist: eine
dritte Verstärkungseinrichtung
zum Verstärken
der von der Abweichungsberechnungseinrichtung berechneten Abweichung
um einen dritten Verstärkungswert;
eine zweite Subtrahiereinrichtung zum Subtrahieren der von der dritten
Verstärkungseinrichtung
verstärkten
Abweichung von dem Lenkdrehmoment und Liefern der Subtraktionsergebnisse als
Lenkdrehmoment zu der Norm-Lenkeinrichtung, eine Addiereinrichtung
zum Addieren des ersten Steuersignals und des zweiten Steuersignals;
und eine Verstärkungsvariiereinrichtung
zum kontinuierlichen Verändern
des ersten Verstärkungswerts
und des dritten Verstärkungswerts;
wobei die erste Umschalteinrichtung kontinuierlich zwischen dem
ersten Steuersignal, dem zweiten Steuersignal und einem zwischen
dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal liegenden Zwischen-Steuersignal
umschaltet.
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Bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt verstärkt die
dritte Verstärkungseinrichtung
die von der Abweichungsberechnungseinrichtung berechnete Abweichung
um den dritten Verstärkungswert
und subtrahiert die zweite Subtrahiereinrichtung die von der dritten
Verstärkungseinrichtung
verstärkte
Abweichung von dem Lenkdrehmoment und liefert die Subtraktionsergebnisse
als Lenkdrehmoment zu der Norm-Lenkeinrichtung. Die Addiereinrichtung
addiert das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal, und
die Verstärkungsvariiereinrichtung
verändert
kontinuierlich den ersten Verstärkungswert
und den dritten Verstärkungswert.
Die erste Umschalteinrichtung schaltet kontinuierlich zwischen dem
ersten Steuersignal, dem zweiten Steuersignal und dem zwischen diesen Steuersignalen
liegenden Zwischen-Steuersignal um. Dies bewirkt ein sanftes und
kontinuierliches Umschalten zwischen dem Fahren bei dem unabhängig von
den Fahrbahnzustän den
festgelegten Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment
der herkömmlichen
Lenkunterstützung.
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Die
oben genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinzuziehung
der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockschaltbild der Konfiguration des Hauptteils der ersten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen elektrischen
Servolenkvorrichtung;
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2 zeigt
ein Blockschaltbild der internen Konfiguration der zweiten Steuereinheit
und der dazugehörigen
Teile;
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3A zeigt
eine Ansicht der Frequenzcharakteristiken der Phase und der Verstärkung des Lenksystems,
wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit von dem zweiten Steuersignal
subtrahiert ist;
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3B zeigt
eine Ansicht der Frequenzcharakteristiken der Phase und der Verstärkung des Lenksystems,
wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit nicht von dem zweiten Steuersignal
subtrahiert ist;
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4 zeigt
ein Blockschaltbild der Konfiguration des Hauptteils der zweiten
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen elektrischen
Servolenkvorrichtung; und
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5 zeigt
ein Wellenformdiagramm mit Darstellung des Übergangs des Lenkdrehmoments bei
verändertem
Mischungsverhältnis
zwischen dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Hinzuziehung der Zeichnungen,
in denen die Ausführungsformen
gezeigt sind, näher
erläutert.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt
ein Blockschaltbild der Konfiguration des Hauptteils der ersten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen elektrischen
Servolenkvorrichtung. Die elektrische Servolenkvorrichtung weist
auf: einen Drehmomentsensor 11, der das auf ein Lenkelement
und eine Lenkachse eines Lenksystems 14 aufgebrachte Lenkdrehmoment
detektiert, einen Motor (M) zur Lenkunterstützung, der mit dem Lenksystem 14 verbunden
ist, eine erste Steuereinheit 17, die anhand des von dem
Drehmomentsensor 11 detektierten Lenkdrehmoments und der
von einem Geschwindigkeitssensor 12 detektierten Geschwindigkeit
das erste Steuersignal zum Antreiben des Motors M zwecks Lenkunterstützung ausgibt,
und einen Lenkwinkelsensor 10, der den Lenkwinkel eines Lenkrads
des Lenksystems 14 detektiert.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung weist ferner auf: eine Norm-Lenkeinheit 20,
die anhand eines Norm-Lenkmodells 20a, das die Beziehung
zwischen dem von dem Drehmomentsensor 11 detektierten Lenkdrehmoment
und dem Norm-Lenkwinkel definiert, einen Norm-Lenkwinkel θd ausgibt,
eine zweite Steuereinheit 21, die das zweite Steuersignal zum
Antreiben des Motors M zwecks Lenkunterstützung ausgibt, um die Abweichung
des von dem Lenkwinkelsensor 10 detektierten Lenkwinkels
von dem von der Norm-Lenkeinrichtung 20 anhand des von dem
Drehmomentsensor 11 detektierten Lenk drehmoments ausgegebenen
Norm-Lenkwinkel θd
zu reduzieren, und eine erste Umschalteinheit 18 zum Umschalten
zwischen dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal und
zum Ausgeben des ausgewählten
Signals.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung weist ferner auf: einen handbetätigten Umschaltschalter 19,
der in Zusammenhang mit der ersten Umschalteinheit 18 arbeitet,
eine Verhaltens-Beurteilungseinrichtung 13, die unter Verwendung
eines Gierratensensors oder dergleichen beurteilt, ob das Verhalten des
Fahrzeugs anormal ist oder nicht, und bewirkt, dass die erste Umschalteinheit 18 das
zweite Steuersignal auswählt,
wenn die Verhaltens-Beurteilungseinheit 13 beurteilt, dass
das Verhalten anormal ist, einen Verstärker 16, der das ausgewählte und
von der ersten Umschalteinrichtung 18 ausgegebene Steuersignal
mit dem Dämpfungsverhältnis des
Motors M und der Drehmomentkonstanten umgekehrt verstärkt, und
einen PI-Regler 15, der dem Motor M anhand des von dem
Verstärker 16 verstärkten Steuersignals
ein PI-Regelsignal liefert.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild der internen Konfiguration der zweiten Steuereinheit 21 und
der dazugehörigen
Teile. Die Norm-Lenkeinheit 20 weist eine Phasenkompensiereinheit 22 auf,
die die Phasenverzögerung
des Lenkdrehmoments kompensiert. Das Norm-Lenkmodell 20a ist
ein Verzögerungsglied
zweiter Ordnung 1/(Jds2 + Cds + Kd), das das
Trägheitsmoment
Jd, den Reibungskoeffizienten Cd und die Federkonstante Kd des Lenksystems 14 aufweist
und von einer Software realisiert wird.
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Die
zweite Steuereinheit 21 weist auf: eine Abweichungsberechnungseinrichtung 23,
die die Abweichung des von dem Lenkwinkelsensor 10 detektierten
Lenkwinkels (Ist-Lenkwinkelsignal) von dem von der Norm-Lenkeinheit 20 ausgegebenen Norm-Lenkwinkel θd berechnet,
einen Verstärker 24 (ersten
Verstärker),
der die von der Abweichungsberechnungseinrichtung 23 ausgegebene
Abweichung um den Verstärkungswert
G1 (ersten Verstärkungswert)
verstärkt,
eine Differenziereinrichtung 25, die den von dem Lenkwinkelsensor 10 detektierten Lenkwinkel
differenziert, einen Verstärker 26 (zweiten
Ver stärker),
der den von der Differenziereinrichtung 25 differenzierten
Lenkwinkel (Lenkwinkelgeschwindigkeit) um den Verstärkungswert
G2 (zweiten Verstärkung)
verstärkt,
und eine Subtrahiereinrichtung 36 (erste Subtrahiereinrichtung),
die das Ausgangssignal von dem Verstärker 26 von dem Ausgangssignal
des Verstärkers 24 subtrahiert
und das zweite Steuersignal ausgibt. Die Beschreibung der anderen
Teile der Konfiguration fällt
weg, da sie anhand von 1 beschrieben worden sind. Die
erste Umschalteinrichtung 18 fällt weg.
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Die
Norm-Lenkeinheit 20 berechnet das Verzögerungsglied zweiter Ordnung
1/(Jds2 + Cds + Kd) aus dem Lenkdrehmoment,
dessen Phasenverzögerung
von der Phasenkompensiereinheit 22 kompensiert worden ist,
um den Norm-Lenkwinkel θd
zu bestimmen. Die Abweichungsberechnungseinrichtung 23 berechnet
die Abweichung des von dem Lenkwinkelsensors 10 detektierten
Lenkwinkels von dem von der Norm-Lenkeinheit 20 berechneten
Norm-Lenkwinkel θd,
und der Verstärker 24 verstärkt diese
Abweichung um den Verstärkungswert
G1. Andererseits wird der von dem Lenkwinkelsensor 10 detektierte
Lenkwinkel von der Differenziereinrichtung 25 differenziert,
und der differenzierte Lenkwinkel (Lenkwinkelgeschwindigkeit) wird
von dem Verstärker 26 um
den Verstärkungswert
G2 verstärkt.
Die Subtrahiereinrichtung 36 subtrahiert das Ausgangssignal des
Verstärkers 26 von
dem Ausgangssignal des Verstärkers 24 und
gibt das zweite Steuersignal aus.
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Es
folgt eine Beschreibung des Betriebs der elektrischen Servolenkvorrichtung
mit der oben beschriebenen Struktur gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die
erste Steuereinheit 17 gibt anhand des von dem Drehmomentsensor 11 detektierten
Lenkdrehmoments und der von dem Geschwindigkeitssensor 12 detektierten
Geschwindigkeit das erste Steuersignal aus. Die Norm-Lenkeinrichtung 20 berechnet
den Norm-Lenkwinkel θd
anhand des Lenkdrehmoments und gibt diesen aus, und die zweite Steuereinheit 21 gibt
das zweite Steuersignal bei dem oben beschriebenen Vorgang aus.
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In
Zusammenhang mit der Betätigung
des Umschaltschalters 19 wird die erste Umschalteinheit 18 entweder
auf die Seite der ersten Steuereinheit 17 oder die Seite
der zweiten Steuereinheit 21 umgeschaltet, und sie gibt
das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal aus. Wenn ein
Befehlssignal von der Verhaltens-Beurteilungseinheit 13 übertragen wird,
wenn sich die erste Umschalteinheit 18 auf der Seite der
ersten Steuereinheit 17 befindet, wird die erste Umschalteinheit 18 auf
die Seite der zweiten Steuereinheit 21 umgeschaltet, und
sie gibt das zweite Steuersignal aus.
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Das
erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal wird von dem Verstärker 16 verstärkt, vom dem
PI-Regler 15 in das PI-Regelsignal konvertiert und dem
Motor M zur Lenkunterstützung
zugeführt. Wenn
die ersten Umschalteinheit 18 auf die Seite der zweiten
Steuereinheit 21 umgeschaltet ist und das zweite Steuersignal
ausgibt, kann der Fahrer mit dem Lenkdrehmoment und der Reaktionskraft,
die entsprechend dem Lenkwinkel ermittelt worden sind, lenken, wodurch
verhindert wird, dass Fahrbahnrauhigkeit, Reibung und dergleichen
einen Einfluss auf das Lenkrad ausüben.
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3A, 3B zeigen
Ansichten der Frequenzcharakteristiken der Phase und der Verstärkung des
Lenksystems 14 in dem Fall, in dem in der zweiten Steuereinheit 21 die
durch Differenzieren des von dem Lenkwinkeldetektor 10 detektierten Lenkwinkels
erhaltene Lenkwinkelgeschwindigkeit von dem zweiten Steuersignal
subtrahiert wird (3A: der Verstärkungswert
G2 des Verstärkers 26 beträgt 400),
bzw. in dem Fall, in dem die erhaltene Lenkwinkelgeschwindigkeit
nicht subtrahiert wird (3B: der
Verstärkungswert
G2 des Verstärkers 26 beträgt 0). In
dem Fall, in dem die erhaltene Lenkwinkelgeschwindigkeit subtrahiert
wird (3A), zeigt sich, dass Vibrationen
eingeschränkt
sind.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 zeigt
ein Bockschaltbild der Konfiguration des Hauptteils der zweiten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen elektrischen
Servolenkvorrichtung. Die elektrische Servolenkvorrichtung weist
auf: den Drehmomentsensor 11, der das auf das Lenkelement
und die Lenkachse des Lenksystems 14 aufgebrachte Lenkdrehmoment
detektiert, den Motor M zur Lenkunterstützung, der mit dem Lenksystem 14 verbunden
ist, die erste Steuereinheit 17, die anhand des von dem
Drehmomentsensor 11 detektierten Lenkdrehmoments und der
von dem Geschwindigkeitssensor 12 detektierten Geschwindigkeit
das erste Steuersignal zum Antreiben des Motors M zwecks Lenkunterstützung ausgibt,
und den Lenkwinkelsensor 10, der den Lenkwinkel des Lenkrads
des Lenksystems 14 detektiert.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung weist ferner auf: eine Norm-Lenkeinheit 20c,
die anhand eines Norm-Lenkmodells 20b, das die Beziehung
zwischen dem von dem Drehmomentsensor 11 detektierten Lenkdrehmoment
und dem Norm-Lenkwinkel definiert, den Norm-Lenkwinkel ausgibt,
die Abweichungsberechnungseinrichtung 23, die die Abweichung
des von dem Lenksensor 10 detektierten Lenkwinkels von
dem von der Norm-Lenkeinheit 20c ausgegebenen Norm-Lenkwinkel
berechnet, einen Verstärker 31 (ersten
Verstärker),
der die von der Abweichungsberechnungseinrichtung 23 ausgegebene Abweichung
um den Verstärkungswert
g1 (ersten Verstärkungswert)
verstärkt,
die Differenziereinrichtung 25, die den von dem Lenkwinkelsensor 10 detektierten
Lenkwinkel differenziert, einen Verstärker 32 (zweiten Verstärker), der
den von der Differenziereinrichtung 25 differenzierten
Lenkwinkel (Lenkwinkelgeschwindigkeit) um den Verstärkungswert
g2 (zweiten Verstärkungswert)
verstärkt,
und eine Addiereinrichtung 30, die das Ausgangssignal des
Verstärkers 32 von
dem Ausgangssignal des Verstärkers 31 subtrahiert,
um das zweite Steuersignal zu erzeugen, und das erste Steuersignal
von der ersten Steuereinheit 17 mit dem zweiten Steuersignal
zu addieren.
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Das
Norm-Lenkmodell 20b weist mehrere Arten von Norm-Lenkmodellen 20a auf,
wie bei der ersten Ausführungsform
beschrieben, und die Norm-Lenkeinheit 20c wählt entsprechend
der von dem Geschwindigkeitssensor 12 detektierten Geschwindigkeit
derart zwischen den mehreren Arten von Norm-Lenkmodellen, dass das Lenkdrehmoment bei
hoher Geschwindigkeit vergleichsweise groß ist. Die Norm-Lenkeinheit 20c schaltet
durch manuelle Betätigung
der zweiten Umschalteinheit 35 zwischen den mehreren Arten
von Norm-Lenkmodellen um.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung weist ferner auf: einen Verstärker 33 (dritten
Verstärker), der
die von der Abweichungsberechnungseinrichtung 23 ausgegebene
Abweichung um den Verstärkungswert
g3 (dritten Verstärkungswert)
verstärkt, eine
Subtrahiereinrichtung 28 (zweite Subtrahiereinrichtung),
die die von dem Verstärker 33 verstärkte Abweichung
von dem von dem Drehmomentsensor 11 detektierten Lenkdrehmoment
subtrahiert und das subtrahierte Lenkdrehmoment zu dem Norm-Lenkmodell 20b liefert,
eine Verstärkungsvariiereinheit 34, die
jeden Verstärkungswert
g1, g2 und g3 kontinuierlich verändert,
und einen Schiebeschalter 19a, der in Zusammenhang mit
der Verstärkungsvariiereinheit 34 arbeitet
und bewirkt, dass die Verstärkungsvariiereinheit 34 die
Verstärkungswerte
g1, g2 und g3 entsprechend der Schiebeposition kontinuierlich und sanft
verändert.
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Die
Verstärkungsvariiereinheit 34 kann
das Mischungsverhältnis
zwischen dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal in
dem von der Addiereinrichtung 30 ausgegebenen Steuersignal durch
Verändern
der Verstärkungswerte
g1, g2 und g3 einstellen. Beispielsweise beträgt dann, wenn das Steuersignal
ausschließlich
aus dem ersten Steuersignal gebildet ist, der Verstärkungswert
g1 = 0 und der Verstärkungswert
g3 = 500, wohingegen dann, wenn das Steuersignal ausschließlich aus
dem zweiten Steuersignal gebildet ist, der Verstärkungswert g1 = 125000 und
der Verstärkungswert
g3 = 0 beträgt. Wenn
das Mischungsverhältnis
zwischen diesen Werten liegt, werden die Verstärkungswerte g1 und g3 durch
kontinuierliches Verändern
in umgekehrter Proportion eingestellt. Der Verstärkungswert g2 wird korrekt
entspre chend den Verstärkungswerten
g1 und g3 eingestellt, damit keine Vibrationen verursacht werden.
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Die
elektrische Servolenkvorrichtung weist ferner auf: die Verhaltens-Beurteilungseinheit 13,
die unter Verwendung eines Gierratensensors oder dergleichen beurteilt,
ob das Verhalten des Fahrzeugs anormal ist oder nicht und bewirkt,
dass die Verstärkungsvariiereinheit 34 das
Ausgangssignal von der Addiereinrichtung 30 auf das zweite
Steuersignal umschaltet, wenn die Verhaltens-Beurteilungseinheit 13 beurteilt,
dass das Verhalten abnormal ist, den Verstärker 16, der das von
der Addiereinrichtung 30 ausgegebene Steuersignal mit dem
Dämpfungsverhältnis des
Motors M und der Drehmomentkonstanten umgekehrt verstärkt, und
den PI-Regler 15, der dem Motor M anhand des von dem Verstärker 16 verstärkten Steuersignals
das PI-Regelsignal liefert.
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Es
folgt eine Beschreibung des Betriebs der elektrischen Servolenkvorrichtung
mit der oben beschriebenen Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Die
erste Steuereinheit 17 gibt anhand des von dem Drehmomentsensor 11 detektierten
Lenkdrehmoments und der von dem Geschwindigkeitssensor 12 detektierten
Geschwindigkeit das erste Steuersignal aus und liefert es zu der
Addiereinrichtung 30. Die Norm-Lenkeinheit 20c berechnet
den Norm-Lenkwinkel
anhand des Lenkdrehmoments, von dem die von dem Verstärker 33 verstärkte Abweichung
subtrahiert ist, und gibt diesen aus. Die Abweichung des von dem
Lenkwinkelsensor 10 detektierten Lenkwinkels von dem Norm-Lenkwinkel
wird von dem Verstärker 31 um
den Verstärkungswert
g1 verstärkt
und der Addiereinrichtung 30 zugeführt.
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Andererseits
wird der von dem Lenkwinkelsensor 10 detektierte Lenkwinkel
von der Differenziereinrichtung 25 differenziert, und der
differenzierte Lenkwinkel (Lenkwinkelgeschwindigkeit) wird von dem
Verstärker 32 um
den Verstärkungswert
g2 verstärkt.
Die Addiereinrichtung 30 erzeugt das zweite Steuersignal
durch Subtrahieren des Ausgangssignals des Verstärkers 32 von dem Ausgangssignal des
Verstärkers 31.
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Die
Verstärkungsvariiereinheit 34 stellt
die Verstärkungswerte
g1, g2 und g3 durch sanftes und kontinuierliches Verändern entsprechend
der Schiebeposition des Schiebeschalters 19a ein. Folglich wird
das Mischungsverhältnis
zwischen dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal in
dem von der Addiereinrichtung 30 ausgegebenen Steuersignal
eingestellt, und somit kann der Fahrer bei dem Lenkdrehmoment unterschiedlicher
Lenkunterstützungen
zwischen der ersten Steuereinheit 17 und der zweiten Steuereinheit 21 fahren.
Wenn ein Befehlssignal von der Verhaltens-Beurteilungseinrichtung 13 übertragen
wird, verändert
die Verstärkungsvariiereinheit 34 graduell
das Mischungsverhältnis
zwischen dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal zur
Bildung des ganzen zweiten Steuersignals.
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Das
von der Addiereinrichtung 30 ausgegebene Steuersignal wird
von dem Verstärker 16 verstärkt, danach
von dem PI-Regler 15 in das PI-Regelsignal konvertiert
und dem Motor M zur Lenkunterstützung
zugeführt.
Wenn das von der Addiereinrichtung 30 ausgegebene Steuersignal
das ganze zweite Steuersignal ist, kann der Fahrer mit dem Lenkdrehmoment
und der Reaktionskraft, die entsprechend dem Lenkwinkel ermittelt
worden sind, lenken, wodurch verhindert wird, dass Fahrbahnrauhigkeit,
Reibung und dergleichen einen Einfluss auf das Lenkrad ausüben.
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5 zeigt
ein Wellenformdiagramm des Übergangs
des Lenkdrehmoments (das Lenkrad wird periodisch betätigt), wenn
das Mischungsverhältnis zwischen
dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal in dem von
der Addiereinrichtung 30 ausgegebenen Steuersignal in 20
Sekunden von dem ganzen ersten Steuersignal (herkömmliche Steuerung)
zu dem ganzen zweiten Steuersignal (Norm-Steuerung) geändert wird.
Dabei erfolgt ein kontinuierlicher und sanfter Übergang von der herkömmlichen
Steuerung zu der Norm-Steuerung.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann die erfindungsgemäße elektrische Servolenkvorrichtung
zwischen dem Fahren bei dem unabhängig von den Fahrbahnzuständen festgelegten
Lenkdrehmoment und dem Fahren bei dem Lenkdrehmoment der herkömmlichen
Lenkunterstützung
umschalten.