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Die
vorliegende Erfindung betrifft unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtungen
zum unabhängigen Lenken eines linken und eines rechten
Rades durch Steuern individueller Längen von Spurstangen durch
eine Ausfahr-/Einfahrbewegung.
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Mit
dem Ziel, die Lenkstabilität, das Betriebsverhalten und
die Stabilität von Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen,
zu verbessern, sind Vorrichtungen entwickelt worden, die die Drehwinkel oder
Zugwinkel linker und rechter Räder unabhängig einstellen
können. In jüngster Zeit sind verschiedenartige
Systeme entwickelt worden, die keine mechanische Verbindung mehr
zwischen den gelenkten Rädern und dem Lenkrad aufweisen.
Ein typisches Beispiel ist ein Steer-by-Wire-System, in dem eine
Lenksteuerung durch elektrisches Erfassen einer Lenkoperation eines
Fahrers ausgeführt wird.
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In
Steer-by-Wire-Systemen müssen jedoch verschiedene Probleme
gelöst werden, die mit einer unzureichenden Zuverlässigkeit
in Beziehung stehen, wobei die Installation einer Hochspannungsquelle
(z. B. 42 V Gleichstrom) und die Implementierung einer geeigneten
Steuerung der Lenkreaktionskraft erforderlich sind. Aus diesen Gründen
ist ein neues Fahrzeugdesign erforderlich, um ein Steer-by-Wire-System
anzuwenden. Daher werden unabhängige Links-Rechts-Lenktechniken
vorwiegend basierend auf herkömmlichen Vorrichtungen oder
Techniken realisiert, in denen eine mechanische Verbindung zwischen
den gelenkten Rädern und dem Lenkrad verwendet wird. Ein
Beispiel einer derartigen unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung ist
in der
JP-A-2006-56374 dargestellt.
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In
der in der
JP-A-2006-56374 dargestellten Lenkvorrichtung
sind an gegenüberliegenden Enden einer Zahnstange, die
sich von einem an einem unteren Ende einer Lenkwelle angeordneten
Getriebegehäuse nach links und rechts erstreckt, Zusatzzahnstangenmechanismen
angeordnet, die in Antwort auf die Drehbewegung eines Motors aus-
und einfahren. Diese Zusatzzahnstangenmechanismen übertragen ihre
Ausfahr- oder Einfahrbewegung zu jeweiligen Spurstangen, so dass
das linke und das rechte Rad durch Gelenkarme individuell gelenkt
werden können. Wenn die Differenz von Betriebskräften,
die während einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs auf
das linke und das rechte gelenkte Rad wirken, größer
oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, wird das Lenkmaß des
linken und/oder des rechten gelenkten Rades durch Antreiben des
entsprechenden Zusatzzahnstangenmechanismus gesteuert. Dadurch kann
der Einfluss der von der Straßenoberfläche auf
die gelenkten Räder ausgeübten Betriebskräfte
vermindert werden.
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Bei
der in der
JP-A-2006-56374 dargestellten
Lenkvorrichtung treten jedoch Probleme hinsichtlich der Montierbarkeit
auf. Insbesondere muss, weil die Zahnstange, die sich von gegenüberliegenden Seiten
des Getriebegehäuses erstreckt, einen Stangenlängeneinstellmechanismus
und Stellglieder (Motoren) aufweist, der Fußraum für
den Fahrer an der Fahrzeuginnenseite möglicherweise verkleinert
werden, um eine Wechselwirkung mit Peripheriekomponenten, wie beispielsweise
Aufhängungsarmen und Stabilisatoren, zu vermeiden. Dies
bedeutet, dass vorhandene Fahrzeuge wesentlich modifiziert oder besondere
Fahrzeuge entwickelt werden müssen, so dass nachteilig
keine vorhandenen Vorrichtungen und Techniken verwendbar sind.
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Außerdem
muss, um eine unabhängige Lenksteuerung für das
linke und das rechte Rad durch Ansteuern der jeweiligen Stellglieder
auszuführen, präzise und hochgradig zuverlässi ge
Information über die aktuellen Drehwinkel der Räder
erhalten werden. In der
JP-A-2006-56374 wird
dieser Punkt nicht spezifisch diskutiert, so dass Raum für Verbesserungen
bleibt.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleinformatige,
hochgradig zuverlässige, unabhängige Rechts-Links-Lenkvorrichtung
bereitzsutellen, für die vorhandene Fahrzeuge nicht wesentlich
modifiziert und keine besonderen Fahrzeuge entwickelt werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche
gelöst.
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Erfindungsgemäß wird
eine kleinformatige, hochgradig zuverlässige, unabhängige Rechts-Links-Lenkvorrichtung
bereitgestellt, für die vorhandene Fahrzeuge nicht wesentlich
modifiziert und keine besonderen Fahrzeuge entwickelt werden müssen.
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter
Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen unabhängigen
Links-Rechts-Lenkvorrichtung;
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2 zeigt
eine Darstellung eines von zwei Teleskopmechanismusabschnitten in
der ersten Ausführungsform;
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3 zeigt
eine schematische vergrößerte Ansicht eines Umgebungsbereichs
einer von zwei Spurstangen in der ersten Ausführungsform;
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4 zeigt
den Teleskopmechanismusabschnitt für eine der Spurstangen
gemäß der ersten Ausführungsform;
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Fehlerdiagnoseverarbeitung gemäß der
ersten Ausführungsform;
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6A und 6B entsprechen
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
und zeigen jeweils eine Beziehung zwischen einer Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit
und einem Rückstellmoment;
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7 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Schätzen eines
Rückstellmoments auf der Basis einer Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit
gemäß der zweiten Ausführungsform;
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8A und 8B zeigen
jeweils eine Beziehung zwischen einem Motorstromwert und einem Rückstellmoment
gemäß der zweiten Ausführungsform;
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9 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Schätzen eines
Rückstellmoments auf der Basis eines Motorstromwertes gemäß der
zweiten Ausführungsform; und
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10 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Schätzen eines
Rückstellmoments auf der Basis eines Motordrehmoments gemäß der
zweiten Ausführungsform
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Die 1 bis 5 zeigen
eine ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 zeigt
eine unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtung zum unabhängigen
Lenken eines linken und eines rechten Rades. 2 zeigt
eine Konstruktion eines von zwei Teleskopmechanismusabschnitten. 3 zeigt
eine schematische vergrößerte Ansicht eines Umgebungsbereichs
einer der Spurstangen. 4 zeigt den Teleskopmechanismusabschnitt
für eine der Spurstangen. 5 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Fehlerdiagnoseverarbeitung.
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Gemäß 1 weist
eine unabhängige Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 im
Wesentlichen Spurstangen 13 und 14, die mit einem
linken bzw. einem rechten Vorderrad 11 und 12 verbunden
sind und durch kleinformatige Teleskopmechanismusabschnitte 25 axial
ausfahrbar/einfahrbar sind, und einen elektrischen oder hydraulischen
Servolenkungsmechanismus (PS) 15 auf, dessen gegenüberliegende
Enden mit den Spurstangen 13 bzw. 14 verbunden
sind. Der Servolenkungsmechanismus (PS) 15 weist ein damit
verbundenes Lenkrad 17 auf, wobei zwischen dem Servolenkungsmechanismus
und dem Lenkrad eine Lenkwelle angeordnet ist, die während
einer Lenkoperation betätigt wird.
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Die
Teleskopmechanismusabschnitte 25 für die Spurstangen 13 und 14 sind
lineare Kugelgewindespindel-Stellglieder und sind an einer rechten
bzw. einer linken Position symmetrisch angeordnet. Die folgende
Beschreibung betrifft die Spurstange 13 der beiden Spurstangen 13 und 14.
Gemäß 2 weist der Teleskopmechanismusabschnitt 25 für
die Spurstange 13 im Wesentlichen einen an der Spurstange 13 befestigten
Hauptkörper 26 und einen Elektromotor 27 auf,
der als ein im Wesentlichen senkrecht am Hauptkörper 26 befestigtes
Stellglied dient. Der Teleskopmechanismusabschnitt 25 ist
in einem Raum zwischen einer Fahrzeugkarosserie 16 und
einem Rad 22 angeordnet und im Rad 22 an einer
Position angeordnet, an der beispielsweise keine Aufhängungsarme
und kein Stabilisator angeordnet ist. Der Elektromotor 27 kann
durch einen Hydraulikmotor ersetzt werden, der hydraulisch drehbar
sein kann.
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Gemäß 3 ist
eine vordere Nabe 23, auf der das Rad (das Vorderrad) 22 montiert
ist, an einem vorderen Gehäuse 21 aufgehängt,
das eine vordere Strebe 20 aufnimmt. Die vordere Nabe 23 ist durch
ein Gelenk 24 mit einem Spurstangenende 13a verbunden,
das als ein Ende der Spurstange 13 dient. Das andere Ende
der Spurstange 13 ist mit einer Lenkstange 15a des
Servolenkungsmechanismus (PS) 15 verbunden und dient als
Kolbenstange 13b, die durch den Teleskopmechanismusabschnitt 25 in
der axialen Richtung aus- und einfahrbar ist.
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Gemäß 4 nimmt
der Hauptkörper 26 des Teleskopmechanismusabschnitts 25 eine
Getriebegehäuse 28 auf, das ein Zahnrad enthält,
das sich in Verbindung mit einer Drehwelle 27a des Elektromotors 27 dreht,
und eine mit dem Zahnrad kämmende Zahnradgruppe. Eine Kugelgewindespindel 29 steht vom
Getriebegehäuse 28 senkrecht zu der Richtung hervor,
in die sich die Drehwelle 27a des Elektromotors 27 erstreckt.
Eine an einem Ende der Kolbenstange 13b angeordnete Kugelgewindemutter 30 ist auf
die Kugelgewindespindel 29 geschraubt. Daher veranlasst
die Mutter 30, wenn die Kugelgewindespindel 29 sich
in Antwort auf die Drehbewegung des Elektromotors 27 dreht,
dass die Kolbenstange 13b aus- oder eingefahren wird, wodurch
die Länge der Spurstange 13 zu- oder abnimmt.
Dadurch wird eine unabhängige Links-Rechts-Lenkoperation
ermöglicht, gemäß der das linke und das
rechte Vorderrad 11 und 12 unabhängig
gelenkt werden können.
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Die
Teleskopmechanismusabschnitte 25 für die Spurstangen 13 und 14 und
den Servolenkungsmechanismus (PS) 15 sind mit einer elektronischen Steuereinheit
(ECU) 50 verbunen. Die ECU 50 weist einen Mikrocomputer
und eine Peripherieschaltung auf und ist mit einer im Fahrzeug angeordneten
Sensorgruppe 51 verbunden. Die Sensorgruppe 51 weist verschiedene
Sensoren auf, z. B. einen Fahrzueggeschwindigkeitssensor zum Erfassen
der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Radgeschwindigkeitssensor zum
Erfassen der Radgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Giergeschwindigkeitssensor
zum Erfassen der Giergeschwindigkeit, einen Beschleunigungs(G)sensor
zum Erfassen der Quer- oder Seitenbeschleunigung, Sensoren zum Erfassen
von Fahrzeugzuständen, z. B. einen Bremsschalter zum Erfassen
einer Bremsenbetätigung und einen Parkschalter zum Erfassen
einer Parkstellung eines Getriebes, einen Sensor zum Erfassen der
Antriebswerte und Antriebszustände der Teleskopmechanismusabschnitte 25 und
des Servolenkungsmechanismus (PS) 15, einen Sensor zum
Erfassen des Ausfahr-/Einfahrmaßes und der Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit
der Spurstangen 13 und 14 und einen Sensor zum
Erfassen eines Lenkwinkels gemäß einer Lenkoperation
des Fahrers.
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Die
ECU 50 ist durch eine Zweiwegekommunikation beispielsweise über
ein (nicht dargestelltes) Netzwerk mit anderen im Fahrzeug installierten
elektronischen Steuereinheiten verbunden. Basierend auf Information
von der Sensorgruppe 51 und von diesen anderen Steuereinheiten übertragener
Steuerungsinformation steuert die ECU 50 die Teleskopmechanismusabschnitte 25 und
den Servolenkungsmechanismus (PS) 15 derart, dass das linke
und das rechte Vorderrad 11 und 12 auf optimale
Drehwinkel eingestellt werden, wodurch eine unabhängige Links-Rechts-Lenksteuerung
ausgeführt wird.
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In
dieser unabhängigen Links-Rechts-Lenksteuerung müssen,
wenn die Elektromotoren 27 angetrieben werden sollen, um
die Längen der Spurstangen 13 und 14 durch
Ausfahren/Einfahren einzustellen, die aktuellen Drehwinkel des linken
und des rechten Vorderrades 11 und 12 erfasst
werden. Basierend auf dieser Information über die aktuellen Drehwinkel
und die Lenkwinkelinformation, die gemäß einer
Lenkoperation des Fahrers erhalten wird, können die Spurstangenlängen
bestimmt werden, die durch Ausfahren oder Einfahren vergrößert
oder verkleinert werden. Daher müssen zum genauen und hochgradig
zuverlässigen Implementieren einer Lenksteuerung präzise
und hochgradig zuverlässige aktuelle Lenkwinkel erhalten
werden. Außer dass die aktuellen Drehwinkel durch für
die jeweiligen Räder 11 und 12 bereitgestellte
Sensoren erfasst werden können, können die aktuellen
Drehwinkel auch durch Erfassen von Werten relevanter Parameter geschätzt werden.
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Die
ECU 50 verwendet mindestens zwei Verfahren zum Bestimmen
der aktuellen Drehwinkel des linken und des rechten Rades 11 und 12 und
vergleicht durch die Verfahren erhaltene Datenelemente, um zu prüfen,
ob die Datenelemente im Widerspruch zueinander stehen. Basierend
auf dem Prüfergebnis führt die ECU 50 eine
Fehlerdiagnose aus, um zu bestim men, ob ein Fehler bzw. eine Störung (Defekt)
vorliegt oder nicht und dadurch die Zuverlässigkeit zu
gewährleisten. In der vorliegenden Ausführungsform
werden die aktuellen Drehwinkel für einen Fall, in dem
keine Sensoren zum Erfassen der aktuellen Drehwinkel bereitgestellt
werden, unter Verwendung mindestens zweier Verfahren geschätzt, und
die Fehlerdiagnose wird durch Vergleichen der Schätzwerte
ausgeführt. Nachstehend werden Beispiele von zum Schätzen
der aktuellen Drehwinkel verwendeten Verfahren dargestellt.
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Wenn
die Sensoren zum Erfassen der aktuellen Drehwinkel bereitgestellt
werden, kann die Fehlerdiagnose durch Vergleichen der Erfassungswerte der
Sensoren zum Erfassen des aktuellen Drehwinkels mit den Schätzwerten
ausgeführt werden.
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A. Schätzung des aktuellen Drehwinkels
basierend auf Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßen
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Es
wird ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen einem durch einen
Fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel, Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßen
und aktuellen Drehwinkeln des linken und des rechten Vorderrades
anzeigt, auf der Basis von im Voraus durchgeführten Simulationen
oder Tests vorbereitet. Die aktuellen Drehwinkel werden unter Verwendung
dieses Kennfeldes geschätzt. Als Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
werden direkt durch Sensoren erfasste Werte oder von relevanten
Sensorwerten hergeleitete Rechenwerte verwendet.
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A-1. Direkte Erfassung der Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
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Die
Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße werden unter Verwendung
von auf den Spurstangen 13 und 14 angeordneten
Hubsensoren erfasst. Durch Anwenden der erfassten Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
und des Lenkwinkels auf das zum Schätzen der aktuellen
Lenkwinkel des linken und des rechten Vor derrades verwendete Kennfeld
können die aktuellen Drehwinkel des linken und des rechten Rades
geschätzt werden.
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A-2. Schätzung der Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
basierend auf Motordrehwinkeln
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Ein
Drehwinkelsensor, z. B. ein Drehgeber, ist am Elektromotor 27 jedes
der Teleskopmechanismusabschnitte 25 befestigt und wird
zum Erfassen eines Motordrehwinkels des Elektromotors 27 verwendet.
Ein Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaß wird basierend auf
dem Drehwinkel des Elektromotors 27, einem Übersetzungsverhältnis
des Getriebegehäuses 28 und einer Steigung einer
Kugelgewindespindel berechnet. Durch Anwenden der berechneten Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
der Spurstangen 13 und 14 und des Lenkwinkels
auf das zum Schätzen der tatsächlichen Drehwinkel
des linken und des rechten Vorderrades verwendete Kennfeld können
die tatsächlichen Drehwinkel des linken und des rechten
Rades geschätzt werden.
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B. Schätzung der tatsächlichen
Drehwinkel basierend auf den Drehwinkeln der Spurstangenenden
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Ein
Kennfeld, das eine Beziehung zwischen Drehwinkeln der Spurstangenenden
und den tatsächlichen Drehwinkeln des linken und des rechten Vorderrades
anzeigt, wird auf der Basis von im Voraus durchgeführten
Simulationen oder Tests vorbereitet. Unter Verwendung dieses Kennfeldes
werden die tatsächlichen Drehwinkel geschätzt.
Die Drehwinkel der Spurstangenenden werden durch an den Spurstangenenden
der Spurstangen 13 und 14 befestigte Drehwinkelsensoren,
z. B. Drehgeber, erfasst.
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In
der vorliegenden Ausführungsform werden drei Arten von
Drehwinkeln, die unter Verwendung der vorstehenden Verfahren A-1,
A-2 und B geschätzt werden, miteinander verglichen. Wenn
die Schätzergebnisse miteinander übereinstimmen, wird entschieden,
dass die Lenksteuerung normal arbeitet, während, wenn die
Schätzergebnisse voneinander abweichen, entschieden wird,
dass eine Störung vorliegt.
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Die
vorstehend erwähnte Fehlerdiagnose wird gemäß einem
im Ablaufdiagramm von 5 dargestellten Programm in
der ECU 50 ausgeführt. Nachstehend wird eine Verarbeitung
für diese Fehlerdiagnose beschrieben.
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Die
Fehlerdiagnoseverarbeitung weist einen ersten Schritt S1 auf, in
dem ein durch den Fahrer eingeschlagener Lenkwinkel gelesen wird,
eine Teilverarbeitung mit einer Schrittfolge S21 bis S23, eine Teilverarbeitung
mit einer Schrittfolge S31 bis S34 und eine Teilverarbeitung mit
einer Schrittfolge S41 bis S43. Die drei Teilverarbeitungen werden
parallel ausgeführt. In jeder Teilverarbeitung werden die
aktuellen Drehwinkel des linken und des rechten Vorderrades unter
Verwendung eines Kennfeldes geschätzt, das Referenzparameter
aufweist, die sich von denjenigen der Kennfelder der anderen Teilverarbeitungen
unterscheiden. Obwohl das Ablaufdiagramm in 5 zur vereinfachenden
Erläuterung so aussieht, als ob die drei Teilverarbeitungen
für die Drehwinkelschätzung gleichzeitig ausgeführt
werden, werden die drei Teilverarbeitungen unabhängig voneinander
parallel ausgeführt (die Verarbeitungen können
chronologisch ausgeführt werden).
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Nachstehend
wird zunächst die Drehwinkelschätzung in der Schrittfolge
S21 bis S23 beschrieben. In Schritt S21 werden die Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
unter Verwendung der auf den Spurstangen 13 und 14 angeordneten
Hubsensoren erfasst. Anschließend wird Schritt S22 ausgeführt,
in dem auf ein Drehwinkelkennfeld Bezug genommen wird, das eine
Beziehung zwischen einem durch einen Fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel,
Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßen und tatsächlichen
Drehwinkeln des linken und des rechten Vorderrades an zeigt. Basierend
auf dem durch den Fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel und den Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßen
als Parameter werden die aktuellen Drehwinkel des linken und des
rechten Vorderrades in Schritt S23 geschätzt.
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Nachstehend
wird die Drehwinkelschätzung in der Schrittfolge S31 bis
S34 beschrieben. In Schritt S31 wird unter Verwendung des am Elektromotor 27 befestigten
Drehwinkelsensors, z. B. eines Drehgebers, ein Motordrehwinkel jedes
der Elektromotoren 27 der Teleskopmechanismusabschnitte 25 erfasst. In
Schritt S32 wird ein vom Drehwinkel des Elektromotors 27,
einem Übersetzungsverhältnis des Getriebegehäuses 28 und
einer Steigung einer Kugelgewindespindel berechneter Wert als Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaß berechnet.
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Dann
schreitet die Teilverarbeitung von Schritt S32 zu Schritt S33 fort,
in der auf ein Drehwinkelkennfeld Bezug genommen wird, das eine
Beziehung zwischen einem durch einen fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel,
Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßen und tatsächlichen
Drehwinkeln des linken und des rechten Vorderrades anzeigt. Basierend
auf dem durch den Fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel und den berechneten
Werten der Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße als Parameter,
werden die aktuellen Drehwinkel des linken und des rechten Vorderrades
in Schritt S34 geschätzt. In diesem Fall kann das Kennfeld
das gleiche sein wie in Schritt S22, oder es kann ein separat vorbereitetes
Kennfeld sein.
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Nachstehend
wird die Drehwinkelschätzung in der Schrittfolge S41 bis
S43 beschrieben. In Schritt S41 wird ein Drehwinkel jedes Spurstangenendes unter
Verwendung des entsprechenden Drehwinkelsensors, z. B. eines Drehgebers,
erfasst. Anschließend wird Schritt S42 ausgeführt,
in dem auf ein Drehwinkelkennfeld Bezug genommen wird, das eine Beziehung
zwischen einem durch einen Fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel, Drehwinkeln
von Spurstangenenden und tatsächlichen Drehwinkeln des linken
und des rechten Vorderrades anzeigt. Basierend auf dem durch den
Fahrer eingeschlagenen Lenkwinkel und den Drehwinkeln der Spurstangenenden
als Parameter, werden die aktuellen Drehwinkel des linken und des
rechten Vorderrades in Schritt S43 geschätzt.
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Nachem
die aktuellen Drehwinkel des linken und des rechten Vorderrades
geschätzt wurden, schreiten die Teilverarbeitungen zu Schritt
S5 fort, wo die Schätzwerte der drei Arten aktueller Drehwinkel verglichen
werden. In Schritt S6 wird geprüft, ob die Schätzwerte
voneinander abweichen oder nicht. Wenn alle Schätzwerte
miteinander übereinstimmen, wird in Schritt S7 bestimmt,
dass die Lenksteuerung normal arbeitet, woraufhin die Verarbeitung
beendet wird. Wenn irgend einer der drei Arten von Schätzwerten
nicht mit den anderen Schätzwerten übereinstimmt,
wird in Schritt S8 entschieden, dass eine Störung oder
ein Fehler vorliegt. In diesem Fall wird der Fehlerinhalt gespeichert,
und wird der Fahrer durch Ausgabe eines optischen oder akustischen
Warnsignals gewarnt. Daraufhin wird die Verarbeitung beendet.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, weisen in der vorliegenden Ausführungsform
die linke und die rechte Spurstange 13 und 14 kleinformatige
Teleskopmechanismusabschnitte 25 auf, die die Stangen 13 und 14 durch
Kugelumlaufspindeln ausfahren/einfahren. Dadurch wird die Montierbarkeit
der Vorrichtung an einem Fahrzeug gewährleistet, während
die Drehwinkel des linken und des rechten Rades unabhängig
gesteuert werden können. Daher kann die unabhängige
Rechts-Links-Lenkvorrichtung 10, während eine
mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Fahrzeugrädern
verbleibt, mit einer minimalen Modifizierung eines herkömmlichen
Lenkmechanismus realisiert werden. D. h., dass die Vorrichtung 10 mit
einer minimalen Kostenerhöhung realisierbar ist. Außerdem
kann, weil die Fehlerdiagnose auf der Basis der Drehwin kel der Räder
ausgeführt wird, die unter Verwendung der unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 mit
einer ausfahrbaren/einfahrbaren Spurstange geschätzt werden, hochgradig
zuverlässige Lenksteuerungsinformation erhalten werden.
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Nachstehend
wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Die 6A bis 9 sind der
zweiten Ausführungsform der Erfindung zugeordnet. Die 6A und 6B zeigen
jeweils eine Beziehung zwischen einer Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit
und einem Rückstellmoment. 7 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Schätzen eines
Rückstellmoments auf der Basis einer Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit.
Die 8A und 8B zeigen jeweils
eine Beziehung zwischen einem Motorstromwert und einem Rückstellmoment. 9 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Schätzen eines
Rückstellmoments auf der Basis eines Motordrehmoments. 10 zeigt
ein Ablaufdiagramm einer Verarbeitung zum Schätzen eines
Rückstellmoments auf der Basis eines Motordrehmoments.
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In
der ersten Ausführungsform der unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 mit
ausfahrbaren/einfahrbaren Spurstangen ändern sich die Antriebszustände
des Spurstangen-Teleskopmechanismus, z. B. Motorantriebskräfte
der Teleskopmechanismusabschnitte 25 und Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten,
gemäß der Größe der in den Reifen
erzeugten Rückstellmomente (die nachstehend als "SATs"
bezeichnet werden). In der zweiten Ausführungsform werden
die in den Reifen erzeugten SATs durch Betrachten dieser Änderung
der Antriebszustände des Spurstangen-Teleskopmechanismus
geschätzt.
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Beispielsweise
sind im Lenksystem der ersten Ausführungsform, in dem die
Spurstangen 13 und 14 vor einer Vorderradachse
angeordnet sind, die Beziehungen zwischen den Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten
und SATs des linken und des rechten Vorderrades wie in den 6A und 6B dargestellt
gegeben. Insbesondere wird eine Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit
mit zunehmendem SAT niedriger. (Wenn die Spurstangen hinter der
Vorderradachse angeordnet sind, wird das Vorzeichen der SATs umgekehrt.)
Infolgedessen kann in der ECU ein Kennfeld vorgespeichert sein, das
eine Beziehung zwischen einer Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit
und einem SAT zeigt, wie in den 6A und 6B dargestellt
ist, so dass die SATs des linken und des rechten Rades basierend
auf den Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten geschätzt
werden können.
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Das
Ablaufdiagramm von 7 zeigt eine in der ECU 50 ausgeführte
Verarbeitung zum Schätzen der SATs von den Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten.
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In
einem ersten Schritt S51 der Verarbeitung von 7 werden
mit Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßen in Beziehung stehende
Erfassungswerte von im Lenksystem bereitgestellten Sensoren gelesen. Wenn
die linke und die rechte Spurstange 13 und 14 Hubsensoren
aufweisen, werden die Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße
direkt gelesen. An Stelle von Hubsensoren werden, wenn Drehwinkelsensoren,
wie beispielsweise Drehgeber, an den Elektromotoren 27 der
Teleskopmechanismusabschnitte 25 oder an den Spurstangenenden
befestigt sind, durch die Drehwinkelsensoren erfasste Motordrehwinkel oder
Spurstangendrehwinkel gelesen.
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In
Schritt S52 werden die Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten
unter Verwendung der Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaße,
der Motordrehwinkel bzw. der Spurstangendrehwinkel geschätzt.
Jede Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit wird anhand einer
zeitlichen Änderung eines Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßes
oder einer zeitlichen Änderung eines Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßes
basierend auf der Motorwinkelgeschwindigkeit, der Getriebeübersetzung
des Getriebegehäuses 28 und einer Steigung der
Kugelgewindespindel oder einer zeitlichen Änderung eines Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrmaßes
basierend auf der Spurstangen-Winkelgeschwindigkeit und der Steigung
der Kugelgewindespindel geschätzt.
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Nachdem
die Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten geschätzt
wurden, wird Schritt S53 ausgeführt, in dem auf das Kennfeld
Bezug genommen wird, das die Beziehung zwischen einem SAT und einer
Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeit anzeigt, um die SATs
des linken und des rechten Vorderrades basierend auf den Spurstangen-Ausfahr-/Einfahrgeschwindigkeiten
zu schätzen.
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Ein
durch einen Reifen erzeugter SAT hat einen Einfluss auf die Antriebskraft
des entsprechenden Teleskopmechanismusabschnitts 25, der
eine Spurstange aus- oder einfährt. Eine für eine
Drehung erforderliche Antriebskraft jedes Teleskopmechanismusabschnitts 25 nimmt
mit zunehmendem SAT zu. Daher kann ein SAT auch auf der Basis der
Beziehung eines SAT mit einem Motorstromwert oder einem Motordrehmoment
geschätzt werden, der/das die Antriebskraft jedes Teleskopmechanismusabschnitts 25 anzeigt.
Beispielsweise ist in einem Lenksystem, in dem die Spurstangen 13 und 14 vor
der Vorderradachse angeordnet sind, eine Beziehung zwischen einem
Motorstromwert und einem SAT derart, dass ein Motorstromwert mit
zunehmendem SAT zunimmt, wie in den 8A und 8B dargestellt ist.
(Wenn die Spurstangen hinter der Vorderradachse angeordnet sind,
wird das Vorzeichen der SATs umgekehrt.)
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Daher
kann in der ECU 50 im Voraus ein Kennfeld bereitgestellt
werden, das eine Beziehung zwischen einem Motorstromwert und einem
SAT anzeigt, wie in den 8A und 8B dargestellt
ist, so dass die SATs des linken und des rechten Rades basierend
auf den Motorstromwerten der Tele skopmechanismusabschnitte 25 geschätzt
werden können, die die Spurstangen 13 und 14 aus-
oder einfahren. Das gleiche trifft auf eine Beziehung zwischen einem
Motordrehmoment und einem SAT zu. In diesem Fall können
durch Bereitstellen eines Kennfeldes, das eine Beziehung zwischen
einem Motordrehmoment und einem SAT anzeigt, die SATs des linken und
des rechten Rades geschätzt werden.
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Die 9 und 10 zeigen
eine in der ECU 50 ausgeführte Verarbeitung zum
Schätzen der SATs von den Motorstromwerten oder Motordrehmomenten.
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Insbesondere
entspricht 9 einem Fall, in dem Motorstromwerte
verwendet werden. In Schritt S61 werden Motorstromwerte der Teleskopmechanismusabschnitte 25 gelesen.
Anschließend wird in Schritt S62 auf ein Kennfeld Bezug
genommen, das die Beziehung zwischen einem SAT und einem Motorstromwert
anzeigt, so dass die SATs des linken und des rechten Rades basierend
auf den Motorstromwerten bestimmt werden können.
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Das
gleiche trifft auf den Fall zu, in dem Motordrehmomente verwendet
werden. Insbesondere werden in Schritt S71 in 10 die
Motordrehmomente der Teleskopmechanismusabschnitte 25 gelesen.
Anschließend wird in Schritt S72 auf ein Kennfeld Bezug
genommen, das die Beziehung zwischen einem SAT und einem Motordrehmoment
anzeigt, so dass die SATs des linken und des rechten Vorderrades
basierend auf den Motordrehmomenten geschätzt werden können.
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Ähnlich
wie in der ersten Ausführungsform weisen die Spurstangen 13 und 14 in
der zweiten Ausführungsform kleinformatige Teleskopmechanismusabschnitte 25 auf,
wodurch die Montierbarkeit der Vorrichtung an einem Fahrzeug gewährleistet wird,
während die Drehwinkel des linken und des rechten Rades
unabhängig gesteuert werden können. Außerdem
kann unter Verwendung der SATs des linken und des rechten Rades, die
unter Verwendung der Charakteristiken der unabhängigen Links-Rechts-Lenkvorrichtung 10 mit
aus-/einfahrbaren Spurstangen geschätzt werden, äußerst
nützliche Steuerinformation erhalten werden, die zum Ausführen
einer Schlupfsteuerung oder einer Kurvenfahrtsteuerung des Fahrzeugs
verwendbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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