(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内のステアリング装置（２）の操舵手段（１０）用の目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）を決定するための方法であって、
‐外部から作用する力（ｔｏｒＲ）と車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）が決定される工程と、
‐操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、減衰トルク（ｔｏｒＤ）が決定される工程と、
‐前記操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）が決定される工程と、
‐ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、直進位置方向の中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）が決定される工程と、
‐前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）と前記減衰トルク（ｔｏｒＤ）と前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）と前記中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）とで個別成分を形成し、当該個別成分に依存して目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）が決定される工程と、
を備え、
中間ステップ（３５）において、前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）と前記中心トルク（ｔｏｒＣ）とに依存して、復帰を伴う基本操舵トルク（ｔｏｒＢＣ）が決定され、
前記復帰を伴う基本操舵トルク（ｔｏｒＢＣ）と前記減衰トルク（ｔｏｒＤ）と前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）とに依存して、前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）が形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
付加的に、操舵トルク（ｔｏｒＳＷ）に依存して、前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）が決定される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
設定可能な基本操舵トルク特性曲線によって、前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）が決定され、
少なくとも２つの異なる速度範囲に対して、異なる推移の基本操舵トルク特性曲線が設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
直進位置回りの設定可能な角度範囲内で、前記中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）が生成される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記外部から作用する力（ｔｏｒＲ）は、ラック力及び／またはコーナリングフォース（横方向力）である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）と前記操舵速度（ａｎｖＳＷ）とに依存して、戻りトルク（ｔｏｒＡＲ）が更なる個別成分として決定される
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記車両速度（ｖｅｌＶ）と前記ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）とに依存して、ステアリングホイール目標速度（ａｎｖＳＷＳ）が決定され、
付加的に、前記ステアリングホイール目標速度（ａｎｖＳＷＳ）と前記ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）と前記操舵速度（ａｎｖＳＷ）とに依存して、前記復帰を伴う基本操舵トルク（ｔｏｒＢＣ）が決定され、
検出された実操舵速度（ａｎｖＳＷ）が設定可能なステアリングホイール目標速度（ａｎｖＳＷＳ）よりも小さく、かつ、前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）が最初に必要とされたセルフアライニングトルクよりも小さいとき、前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）から未減衰セルフアライニングトルクへと移行する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
車両内のステアリング装置（２）の操舵手段（１０）用の目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）を決定するための方法であって、
‐外部から作用する力（ｔｏｒＲ）と車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）が決定される工程と、
‐操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、減衰トルク（ｔｏｒＤ）が決定される工程と、
‐前記操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）が決定される工程と、
‐ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、直進位置方向の中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）が決定される工程と、
‐前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）と前記減衰トルク（ｔｏｒＤ）と前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）と前記中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）とで個別成分を形成し、当該個別成分に依存して目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）が決定される工程と、
を備え、
前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）に対する少なくとも１つの個別成分の分担割合が、設定可能である
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）に対する前記個別成分の前記分担割合は、設定可能な走行モードに依存して、自動的に設定される
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）に対する前記個別成分の前記分担割合は、実走行状態に依存して、自動的に設定される
ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの他のトルクが決定されて、前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）に加算され、
前記少なくとも１つの他のトルクは、以下の情報：
‐タイヤ状態、
‐路面の性状、
‐路面の凹凸、
‐オーバステアまたはアンダステア
の少なくとも１つによって決定される
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの他のトルクが決定されて、前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）に加算され、
前記少なくとも１つの他のトルクは、危険状況を示すための操舵手段の振動であるか、あるいは、推奨される操舵方向の表示を示す
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
車両内のステアリング装置（２）を開ループ制御するための制御装置であって、当該制御装置（１）は前記ステアリング装置（２）の操舵手段（１０）用の目標操舵トルク（ｔｏｒＢ）を決定するための機能を含み、当該機能によって、
‐外部から作用する力（ｔｏｒＲ）と車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）が決定可能であり、
‐操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、減衰トルク（ｔｏｒＤ）が決定可能であり、
‐前記操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）が決定可能であり、
‐ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、直進位置方向への中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）が決定可能であり、
‐前記基本操舵トルクと前記減衰トルク（ｔｏｒＤ）と前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）と前記中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）とで個別成分が形成され、当該個別成分に依存して前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）が決定可能であり、
中間ステップ（３５）において、前記基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）と前記中心トルク（ｔｏｒＣ）とに依存して、復帰を伴う基本操舵トルク（ｔｏｒＢＣ）が決定され、
前記復帰を伴う基本操舵トルク（ｔｏｒＢＣ）と前記減衰トルク（ｔｏｒＤ）と前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）とに依存して、前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）が形成される
ことを特徴とする制御装置（１）。
【請求項１４】
車両内のステアリング装置（２）を開ループ制御するための制御装置であって、当該制御装置（１）は前記ステアリング装置（２）の操舵手段（１０）用の目標操舵トルク（ｔｏｒＢ）を決定するための機能を含み、当該機能によって、
‐外部から作用する力（ｔｏｒＲ）と車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、基本操舵トルク（ｔｏｒＢ）が決定可能であり、
‐操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、減衰トルク（ｔｏｒＤ）が決定可能であり、
‐前記操舵速度（ａｎｖＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）が決定可能であり、
‐ステアリングホイール角度（ａｎｇＳＷ）と前記車両速度（ｖｅｌＶ）とに依存して、直進位置方向への中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）が決定可能であり、
‐前記基本操舵トルクと前記減衰トルク（ｔｏｒＤ）と前記ヒステリシストルク（ｔｏｒＦ）と前記中心トルク（ｔｏｒＣＦ；ｔｏｒＣ）とで個別成分が形成され、当該個別成分に依存して前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）が決定可能であり、
前記目標操舵トルク（ｔｏｒＴＢ）に対する少なくとも１つの個別成分の分担割合が、設定可能である
ことを特徴とする制御装置（１）。
【請求項１５】
前記制御装置（１）は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されている
ことを特徴とする請求項１３に記載の制御装置（１）。
【請求項１６】
前記制御装置（１）は、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されている
ことを特徴とする請求項１４に記載の制御装置（１）。
【請求項１７】
ステアリング装置（２）を開ループ制御するための制御装置（１）上で、特には当該制御装置（１）内のマイクロプロセッサ（３）上で、実行可能なコンピュータプログラムであって、
当該コンピュータプログラムは、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法を実施するようにプログラミングされている
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１８】
前記コンピュータプログラムは、記憶素子（５）に記憶されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内のステアリング装置の操舵手段用の目標操舵トルクを決定するための方法に関する。
【０００２】
本発明は、車両内のステアリング装置を開ループ制御／閉ループ制御するための制御装置にも関する。本発明はさらに、車両内のステアリング装置を開ループ制御／閉ループ制御するための制御装置上で実行可能なコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
最近のステアリング装置、例えば電動サーボステアリング（ＥＰＳ）またはいわゆるステアバイワイヤ（ＳｂＷ）式ステアリングシステムでは、運転者から与えられる力に対抗して作用するべく、あるいは、運転者から与えられる力を支援するべく、操舵手段例えばステアリングホイールに適用される目標操舵トルクが確定される。目標操舵トルクは、目標ハンドトルクと称することもできる。実走行状況に対応する走行感覚が、運転者に与えられるべきである。操舵手段と操舵対象の車輪との間に機械的結合が存在する従来のステアリング機構では、目標操舵トルクは、コーナリングフォース（横方向力）に決定的に依存する。このコーナリングフォースは、ステアリングリンケージを介して、ステアリング装置に作用して、最終的に操舵手段に作用する。
【０００４】
ＳｂＷステアリングシステムでは、目標操舵トルクは、例えば好適なステアリングホイールアクチュエータによって生成される。ステアリングホイール（ハンドル）と操舵対象の車輪との間に機械的結合が存在するＥＰＳシステムでは、ステアリングホイールで所望の操舵感覚を生成するために、目標ハンドトルクに対応するような目標操舵トルクの調節を可能とする実際の制御コンセプトがある。このために、所望する目標ハンドトルクに対応する目標操舵トルクが生じるように、電気モータまたは電気機械式サーボユニットが駆動ないし制御される。目標操舵トルクとは、トーションバーのトルクであり得るし、あるいは、ステアリングホイールのトルクであり得る。
【０００５】
操舵トルクを制御するための制御コンセプトを有するＳｂＷシステムにもＥＰＳシステムにも、目標ハンドトルクを計算もしくは目標操舵トルクを計算するためのさまざまな式が存在する。ステアリングシステムのタイプに依存して、操舵トルクは、例えばハンドトルク及び／またはいわゆるトーションバートルクに対応する。前記式は、さまざまな適用関数に基づいているが、それらの組合せは、幾つかの走行状態もしくは幾つかの走行状況において、満足し得る操舵感覚を提供しない。目標操舵トルクの決定のために、例えば、いわゆるラック力の形態の実際の横加速度が考慮され得る。更に、他の変量（変数、パラメータ）を援用することができる。更に、例えば付加的に摩擦トルクを考慮するような、既存の適用関数を援用することができる。これにより、操舵手段で実際に感じられる横加速度の作用を、一層実際的に（リアルに）表すことができる。
【０００６】
目標操舵トルクの決定時、最初に、好適な入力変量を選択するという困難が、基本的に存在する。これらの入力変量は、さまざまな態様で組合せることができるため、個々の入力変量の影響は、しばしばもはや完全には検証不可能であり、目標操舵トルクの補正または改善を行うことはきわめて困難である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の課題は、操舵トルクを制御するための制御コンセプトを有するＳｂＷシステム用及びＥＰＳシステム用に、目標操舵トルクを生成することによって、操舵感覚を実現することである。その際、操舵感覚もしくは目標操舵トルクは、様々なステアリングもしくは車両型式または要求条件に適合可能であるべきである。得られる操舵感覚は、あらゆる走行状態および走行状況において、今日市場にある油圧式ないし電気機械式のステアリングシステムと比較して、等価な操舵感覚または改善された操舵感覚を有するべきである。これにより、目標操舵トルクと操舵手段とを介して、実際の走行状態および走行状況に関する可能な限り確実で正確な情報を運転者に伝えることが、達成されるべきである。
【０００８】
この課題は、冒頭に指摘したタイプの方法において、個別成分に依存して目標操舵トルクが形成され、個別成分は少なくとも基本操舵トルクと減衰トルクとヒステリシストルクと中心トルクとを含む、ということによって解決される。これら個別成分は、例えば目標操舵トルクに加算することによってまとめることができる。
【０００９】
外部から作用する力、すなわち例えばいわゆるラック力、または好適なセンサによって検知される横加速度、に依存して、また、車両速度に依存して、基本操舵トルクが決定される。こうして、基本操舵トルクが、基本操舵力レベルを生成し、実ラック力は実速度に依存して考慮される。基本操舵力レベルは、好ましくは、ラック力に依存する適用可能なトルク特性曲線によって生成される。その際、さまざまな速度に対して、基本操舵トルク特性曲線の異なる推移が存在する。基本操舵トルク特性曲線のこれらの異なる推移は、例えば特定車両または達成すべき快適性または操舵感覚に依存して、決定され得る。油圧ステアリングシステムから知られているいわゆるサーボトロニック効果は、基本操舵トルクで達成することができる。別の構成態様によれば、特性マップによって、基本操舵トルクが生成され、このとき基本操舵トルクは、実車両速度と外部から作用する実際の力とに依存して、決定される。
【００１０】
減衰トルクは、操舵速度、すなわち例えばステアリングホイール速度と車両速度とに依存して、決定される。従って、例えばステアリングが沈静されることによって、操舵過程時に運転者を支援することを可能とする、いわゆる能動的減衰が生成される。この場合、高い車両速度と高い操舵速度の際に、過剰操舵の危険を減らすために、高い操舵トルクを設定することが考慮され得る。
【００１１】
ヒステリシストルクは、実操舵速度と実車両速度とに依存して決定される。ヒステリシストルクは、ステアリングホイール運動に対抗して働き、これによって、摩擦を表すことが可能となる。好ましくは、ヒステリシストルクは、付加的に実操舵トルクに依存して決定される。これにより、一層改善された操舵感覚が達成される。
【００１２】
中心トルクは、操舵角度と車両速度とに依存して決定される。中心トルクは、操舵手段の直進位置方向に操舵トルクを生成し、これにより、操舵感覚の改善が達成される。車両速度への依存性は、例えば高い車両速度のとき中心トルクを高め、低い車両速度のとき低下させる、ということを可能とする。中心トルクは、好ましくは、直進位置の周りで設定可能な角度範囲にそれが依存するというように、生成される。これにより、目標操舵トルクに対する分担によって、直線位置からの僅かな偏差は、こうして良好に信号化されることができる。一方、直進位置からの強い偏差が目標操舵トルクに対する中心トルクの特別な分担をもはや必要としないことが、そのことに由来される。なぜなら、そのような強い偏差は、別の構成要素によって十分に信号化されるからである。
【００１３】
本発明に係る方法は、目標操舵トルクに対して分担すべき個々のトルクを正確に決定することを可能とする。さらに、各個別成分の分担は、異なるステアリング、異なる車両型式または所望の操舵感覚に対して、極めて良好に適合可能である。このために、少なくとも１つの個別成分の分担が応用（変更）可能であれば、特に有利である。このことを達成できるのは、例えば、各個別成分がこれらの個別成分について設定可能な係数とそれぞれ乗算され、そうして得られた積が目標操舵トルクに加算される場合である。これにより、目標操舵トルクの決定の際のエラーや不所望の特性を極めて簡単且つ確実に検知するために、例えばある成分を完全に消すこともできる（係数＝０）。さらに、各成分の分担は、強める（係数＞１）もしくは弱める（係数＜１）ことができる。目標操舵トルク全体に対する個別成分の影響を設定可能もしくは制御可能であるので、１つの応用（適用）を特別良好に実施することができる。さらに、設定可能な走行モードに依存して個別成分の分担が自動的に設定可能であるということが、可能とされる。例えば「スポーティ」な走行モードが所望される場合、目標操舵トルクに対する個々の成分の分担が、相応に適合され得る。スポーティ走行モードは、例えば、当該スポーティ走行モード時に実際の横加速度の情報が運転者に強く伝えられるという点で、快適走行モードと区別され得る。
【００１４】
改善された実施形態によれば、操舵角度と車両速度と操舵速度とに依存して、戻りトルクが更なる個別成分として決定される。戻りトルクは、直進位置の方向への操舵トルクを生成することによって、いわゆる能動的戻りを実現する。これにより、操舵角度と車両速度とに依存した目標操舵速度が調節される。操舵速度に応じて、復帰または減衰する操舵トルク割合が生じる（決まる）。これにより、一層改善された復帰（戻り、セルフアライメント）が可能とされる。
【００１５】
別の好ましい実施形態によれば、中間ステップにおいて、基本操舵トルクと中心トルクとに依存して、まず復帰を伴う基本操舵トルクが決定される。次に、復帰を伴う基本操舵トルクと減衰トルクとヒステリシストルクとに依存して、目標操舵トルクが形成される。さらに、好ましくは、車両速度と操舵角度とに依存してステアリングホイール目標速度が決定され、復帰を伴う基本操舵トルクは、付加的に、決定されたステアリングホイール目標速度と操舵角度と操舵速度とに依存して決定される。
【００１６】
この実施形態では、基本操舵トルクだけで、準静的な操舵力レベルが実現される。基本操舵トルクは、ラック力もしくは外部から作用する力への依存性によって、戻り特性を既に生成するが、それは、従来の油圧ステアリングの戻りと同等である。そこで、改善された戻り特性を達成するため、及び、改善された目標操舵トルクを生成するため、前述の能動的戻りと同様に、セルフアライニングトルク（復帰トルク）と減衰トルクが考慮される。
【００１７】
好ましくは、検出された実操舵速度が設定可能な目標操舵速度よりも小さく、かつ、基本操舵トルクが最初に必要とされたセルフアライニングトルクよりも小さいとき、復帰を伴う基本操舵トルクから未減衰セルフアライニングトルクへと徐々に移行される。これらの条件が存在するのは、例えば、走行中に運転者がステアリングホイールから手を離して、もはやトルクがステアリングに伝達されない場合である。この場合、未減衰セルフアライニングトルクへと自動的に徐々に移行される。そのことが、直進位置へのステアリングの復帰をもたらし、安全性を高める。
【００１８】
有利には、少なくとも１つの更に他のトルクが決定されて、目標操舵トルクに加算される。当該他のトルクとは、例えば、走行状態、タイヤ状態または路面の性状ないしタイプに関する情報であり得る。当該トルクは、さらに、車線案内や自律走行を実現する走行支援システムの一部であってもよい。例えば、操舵手段の振動によって危険状況の提示を行うことができ、または、推奨操舵方向の指示を提示することができる。このようなトルクは、車両の確実な案内にとって極めて有益であり、本発明に係る方法によって、極めて簡単に考慮され適用され得る。
【００１９】
特に重要なのは、本発明に係る方法をコンピュータプログラムの態様で実現することである。このコンピュータプログラムは、車両内のステアリング装置を制御するための制御装置上、特には制御装置内のマイクロプロセッサ上で実行可能であり、本発明に係る方法を実施するようにプログラミングされている。この場合、本発明は、コンピュータプログラムによって実現される。このコンピュータプログラムは、当該コンピュータプログラムがそれを実施すべくプログラミングされた前記方法と同様に、本発明を具現するものである。コンピュータプログラムは、好ましくは記憶素子に記憶されている。記憶素子として適用できるのは、特には、光学記憶媒体、電気記憶媒体または磁気記憶媒体、例えばランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリ、ハードディスクまたはデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）である。
【００２０】
前記課題は、冒頭で述べたタイプの制御装置において、当該制御装置が本発明に係る方法を実施するための手段を有することによって、解決される。この手段は、例えば、制御装置内で実行可能なコンピュータプログラムの形態で実現される。
【００２１】
本発明の更なる特徴、応用可能性および利点は、図面に基いて説明される本発明の実施の形態の以下の記述から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る制御装置を有するステアリング装置を示す。
【図２】第１の実施の形態に従って目標操舵トルクを決定するための本発明に係る機能の概略ブロック図である。
【図３】第２の実施の形態に従って目標操舵トルクを決定するための機能の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示された制御装置１は、ステアリング装置２に付設されている。制御装置１内に配置されたマイクロプロセッサ３は、データ線路４、例えばバスシステムを介して記憶素子５と結合されている。信号線路６を介して、制御装置１がモータ７、例えば電気モータと結合されている。これにより、制御装置１によるモータ７の出力制御が可能とされている。モータ７は、変速機８を介してトーションバー９に作用する。トーションバー９に、操舵手段１０、例えばステアリングホイールが配置されており、運転者が操舵手段１０を操作することによって、トーションバー９にトルクを与えることができる。
【００２４】
ステアリング装置２は、さらに、例えばラックアントドピニオン式ステアリングギヤとして形成されたステアリングギヤ１１を有する。ステアリングギヤは、さらに、ボールナットギヤもしくはボール循環ギヤとして形成されていてもよい。以下の明細書では、必要である限り、ステアリングギヤ１１がピニオン１２ａとラック１２ｂとを含むラックアンドピニオン式ステアリングであることを前提とする。ステアリングギヤ１１は、例えばピニオン１２ａとラック１２ｂとステアリングリンケージ１３とを介して、ホイール（車輪）１４と結合されている。
【００２５】
ステアリング装置２は、さらに、操舵トルクｔｏｒＳＷを検出するためのトルクセンサ１５と、ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷを検出するためのセンサ１６と、を含んでいる。図１に示された実施の形態では、センサ１６がモータ７に付設されており、センサ１６によってモータ７のロータ角度が検出される。モータ７は、変速機８を介してトーションバー９と協動し、従って操舵手段１０と協動するので、ロータ角度は、ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷに対応している（場合によっては、変速比を表す係数についてまで）。ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷは、操舵手段１０もしくはトーションバー９に付設されたセンサによっても、検出され得る。しかし、モータ７に配置されるセンサ１６によってロータ角度を検出することで、より高い分解能を達成することができる。
【００２６】
ステアリング装置２は、さらに、センサ１７を有する。このセンサ１７によって、ラック力ｔｏｒＲを測定することができる。ラック力ｔｏｒＲは、ホイール１４とステアリングリンケージ１３とを介してラック１２ｂに作用する横加速度もしくはコーナリングフォース（横方向力）に対応している。別の公知の方法で横加速度もしくはラック力ｔｏｒＲを測定することも、当然に可能である。ラック力ｔｏｒＲは、制御装置１に伝えられる。
【００２７】
別の実施の形態では、ラック力ｔｏｒＲは、別の変量から推定される。この推定は、例えば同様に制御装置１によって実施される。この場合、センサ１７によるラック力ｔｏｒＲの検出と制御装置１への当該信号の伝送とは、当然、必要でない。
【００２８】
トルクセンサ１５で検出された操舵トルクｔｏｒＳＷとセンサ１６で検出されたステアリングホイール角度ａｎｇＳＷとは、同様に制御装置１に伝送される。さらに、実車両速度ｖｅｌＶが制御装置に伝送されるか、もしくは、そこで別の変量から計算される。さらに、操舵速度ａｎｖＳＷが制御装置１に供給される。操舵速度ａｎｖＳＷは、操舵手段１０、従ってトーションバー９が操作（作動）される際の回転速度を表す。操舵速度ａｎｖＳＷは、好適なセンサによって、例えばトーションバー９において取り出す（検出する）ことができる。操舵速度ａｎｖＳＷを、制御装置１内で、例えば既存のステアリングホイール角度ａｎｇＳＷと時間とに依存して形成することも、同様に可能である。
【００２９】
目標操舵トルクを決定するための制御装置１内で実行される方法の機能様式が、図２及び図３に示された実施の形態のブロック線図に基いて説明される。この場合において、本方法は、コンピュータプログラムの態様で実現される。個々のブロックもしくは当該ブロックに対応した機能性が、好適な態様でコンピュータプログラムに実装されている。コンピュータプログラムは、例えば記憶素子５に記憶されており、マイクロプロセッサ３上で実行される。
【００３０】
図２に示された機能ブロック２０によって、ラック力ｔｏｒＲと車両速度ｖｅｌＶとに依存して、基本操舵トルクｔｏｒＢが生成される。この基本操舵トルクが、基本操舵力レベルを表し、この基本操舵力レベルは、例えば適用可能なトルク特性曲線によって決定される。当該トルク特性曲線は、ラック力ｔｏｒＲに依存している。この場合、異なる速度範囲について、異なるトルク特性曲線推移が、機能ブロック２０に蓄えられているか、もしくは、機能ブロック２０にアクセス可能である。このことは、油圧ステアリングから知られている機能を実現することを可能にする。例えば、油圧ステアリングシステムから知られているサーボトロニック効果が達成されるように、より高速時により高い基本操舵トルクを生成することが考慮され得る。
【００３１】
さらに、ラック力を使用することは、ホイールと道路との接触の力状況に関する情報のフィードバックの改善をもたらす。これにより、摩擦値、路面の凹凸、または、例えばアンダステアまたはオーバステア等の実走行状態、に関する情報のフィードバックが、暗示的に（事実上）行われる。
【００３２】
機能ブロック２１では、車両速度ｖｅｌＶとステアリングホイール角度ａｎｇＳＷとに依存して、中心トルクｔｏｒＣＦが生成される。中心トルクｔｏｒＣＦは、操舵手段１０において運転者にとっていわゆる中心感覚として現れる。中心トルクｔｏｒＣＦに基づいて、ステアリングホイールの直進位置の回りでの操舵感覚を改善するために、実ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷに依存して、操舵手段１０の直進位置方向への操舵トルクが生成されることになる。
【００３３】
機能ブロック２２では、ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷと車両速度ｖｅｌＶと操舵速度ａｎｖＳＷとに依存して、いわゆる能動的戻りトルクｔｏｒＡＲが生成される。この能動的戻りトルクｔｏｒＡＲが、ステアリングホイールの直進位置方向への操舵トルクを提供する。これにより、ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷと車両速度ｖｅｌＶとに依存した目標操舵速度が調節される。これにより、実操舵速度ａｎｖＳＷに応じて、セルフアライニングトルクまたは減衰トルクが生じる。
【００３４】
機能ブロック２３では、操舵速度ａｎｖＳＷと車両速度ｖｅｌＶとに依存して、減衰トルクｔｏｒＤもしくはいわゆる能動的減衰が生成される。
【００３５】
機能ブロック２４では、操舵トルクｔｏｒＳＷと車両速度ｖｅｌＶと操舵速度ａｎｖＳＷとに依存して、ヒステリシストルクｔｏｒＦが生成される。このヒステリシストルクｔｏｒＦは、ステアリングホイール運動および操舵速度方向に対抗して作用する摩擦を模擬するので、摩擦トルクとも称され得る。これにより、例えばＳｂＷシステムにおいて、ステアリングギヤ１１と操舵手段１０との間に機械的結合が存在する従来のサーボステアリングに近い操舵感覚が、達成される。
【００３６】
基本操舵トルクｔｏｒＢ、中心トルクｔｏｒＣＦ、戻りトルクｔｏｒＡＲ、減衰トルクｔｏｒＤ、及び、ヒステリシストルクｔｏｒＦは、それぞれ、要素２５−Ｂ、２５−ＣＦ、２５−ＡＲ、２５−Ｄ、及び、２５−Ｆの１つを介して、要素２６に送られる。
【００３７】
伝達されたトルクは、要素ブロック２６において、例えば加算によって重ね合わせられ（融合され）、目標操舵トルクｔｏｒＴＢが生成される。
【００３８】
各要素２５−Ｂ、２５−ＣＦ、２５−ＡＲ、２５−Ｄ、及び、２５−Ｆによって、各トルクｔｏｒＢ、ｔｏｒＣＦ、ｔｏｒＡＲ、ｔｏｒＤ、及び、ｔｏｒＦの値は、低減され得るし、あるいは、増強され得る。これにより、要素２５−Ｂ、２５−ＣＦ、２５−ＡＲ、２５−Ｄ、及び、２５−Ｆが、前記係数を実現する。これらの係数は、個々のトルクｔｏｒＢ、ｔｏｒＣＦ、ｔｏｒＡＲ、ｔｏｒＤ、ｔｏｒＦの値を、もしくは、全体目標操舵トルクｔｏｒＴＢに対する１または複数のトルクｔｏｒＢ、ｔｏｒＣＦ、ｔｏｒＡＲ、ｔｏｒＤ、ｔｏｒＦの分担を、ゼロに設定することも可能とする。このことが有利であるのは、例えば、目標ハンド感覚もしくは目標操舵トルクｔｏｒＴＢがある特定車両に適用される場合である。これにより、どの個別成分に不所望の信号またはエラー信号の責任があるのか、従ってどの個別成分が目標操舵トルクｔｏｒＴＢに対する不所望ないし間違った分担を有するのかが、極めて簡単に点検され得る。不所望のトルクもしくは間違った（エラーの）トルクは、システム内の振動に基づいて発生することがある。これにより、機能全体の改善された適合可能性が可能である。
【００３９】
さらに、要素２５−Ｂ、２５−ＣＦ、２５−ＡＲ、２５−Ｄ、及び、２５−Ｆによって、異なる操舵感覚の簡単な切替が可能とされる。このために、要素２５−Ｂ、２５−ＣＦ、２５−ＡＲ、２５−Ｄ、及び、２５−Ｆは、例えばパラメータ化されている。このことにより、パラメータの設定によって、例えば車両内のメニューの選択によって、異なる操舵感覚が直接的に実現され得る。これは、当該パラメータが前記各係数に対応する時、とりわけ簡単に実現され得る。ある有利な実施の形態によれば、少なくとも１つのパラメータが、実走行状態に依存して自動的に決定される。
【００４０】
図２に示された実施の形態では、基本操舵トルクｔｏｒＢと中心トルクｔｏｒＣＦと能動的戻りもしくは戻りトルクｔｏｒＡＲとから、準静的な操舵力レベルが生じる。当該実施の形態では、直進方向へのステアリングホイールの能動的復帰は、戻りトルクｔｏｒＡＲの他に、中心トルクｔｏｒＣＦの心出しトルクによっても影響される。さらに、戻りトルクｔｏｒＡＲと減衰トルクｔｏｒＤもしくは能動的減衰との間には、機能的な結合が存在する。というのは、これら両トルクは、その都度の適用に依存して、１つの減衰トルクを生成するからである。
【００４１】
所望される操舵感覚の適用を一層容易にするために、図３に示された実施の形態では、準静的な操舵力レベルに影響するトルクが機能的に遮断される。このために、図３に示された実施の形態では、機能ブロック３０において、まず基本操舵トルクｔｏｒＢが生成される。当該基本操舵トルクは、図２に示された基本操舵トルクｔｏｒＢに一致している。
【００４２】
機能ブロック３１で、実車両速度ｖｅｌＶと実ステアリングホイール角度ａｎｇＳＷとに依存して、ステアリングホイール目標速度ａｎｖＳＷＳが生成される。ステアリングホイール目標速度ａｎｖＳＷＳの持つ意味は、以下で、他の機能との関連で説明される。
【００４３】
機能ブロック３２では、実車両速度ｖｅｌＶとステアリングホイール角度ａｎｇＳＷとに依存して、中心トルクｔｏｒＣが生成される。この中心トルクｔｏｒＣは、図２に関して説明した中心トルクｔｏｒＣＦと同様に、ステアリングホイールの直進位置方向に働く操舵トルクである。中心トルクｔｏｒＣは、しかし、主として心出しトルクもしくはセルフアライニングトルクとして役立つ。これに対して、図２に関して説明した中心トルクｔｏｒＣＦは、主として中心感覚の生成に役立つ。復帰の責任を担う目標操舵トルクｔｏｒＴＢの割合（担当）は、図２に示した実施の形態では、戻りトルクｔｏｒＡＲもしくは能動的戻りによって実現される。
【００４４】
機能ブロック３３では、減衰トルクｔｏｒＤが生成される。当該減衰トルクｔｏｒＤは、図２の機能ブロック２３によって示された減衰トルクｔｏｒＤに一致している。同様に、機能ブロック３４では、ヒステリシストルクｔｏｒＦが生成される。当該ヒステリシストルクｔｏｒＦは、図２に示され機能ブロック２４によって生成されるヒステリシストルクｔｏｒＦに一致している。
【００４５】
減衰トルクｔｏｒＤとヒステリシストルクｔｏｒＦとは、要素３６−Ｄ、３６−Ｆを介して、機能ブロック３７に送られる。ここで、要素３６−Ｄ、３６−Ｆは、要素２５−Ｄ、２５−Ｆに一致している。機能ブロック３７は、機能ブロック２６と同様に、生成された個々のトルクを一緒にする（融合する）のに役立つ。これは、例えば加算によって実現される。これにより、生成すべき目標操舵トルクｔｏｒＴＢが生じる。
【００４６】
機能ブロック３０、３２によって生成されたトルクｔｏｒＢ、ｔｏｒＣと、機能ブロック３１によって生成されたステアリングホイール目標速度ａｎｖＳＷＳは、機能ブロック３５に供給される。機能ブロック３５は、これらのトルクとステアリングホイール角度ａｎｇＳＷおよび操舵速度ａｎｖＳＷとから、復帰を伴う基本操舵トルクｔｏｒＢＣを形成する。当該基本操舵トルクｔｏｒＢＣは、要素３６−ＢＣを介して、機能ブロック３７に供給される。要素３６−ＢＣは、要素３６−Ｄ、３６−Ｆと同様に作用して、従って目標操舵トルクｔｏｒＴＢに対する復帰を伴う基本操舵トルクｔｏｒＢＣの分担の低減、増強または完全消去を可能としている。
【００４７】
図３に示された実施の形態は、まず基本操舵トルクｔｏｒＢによって準静的な操舵力レベルが実現されることによって、個々の適用機能ブロック３０、３１、３２、３３、３４の改善された機能的な切り離しを示す。基本操舵トルクｔｏｒＢは、ラック力ｔｏｒＲへの依存性によって、従来の油圧ステアリングの戻りに匹敵する戻り特性を、既に生成する。改善された戻り特性のためには、能動的戻りもしくは図２に示された戻りトルクｔｏｒＡＲと同様であるが、しかし付加的に、セルフアライニングトルクｔｏｒＣと減衰トルクｔｏｒＤが必要とされる。
【００４８】
図３に示された実施の形態では、実操舵速度ａｎｖＳＷが適用可能な目標操舵速度ａｎｖＳＷＳよりも小さく、かつ、基本操舵トルクｔｏｒＢが必要とされるセルフアライニングトルクｔｏｒＣよりも小さいとき、機能ブロック３５によって、基本操舵トルクｔｏｒＢから未減衰のセルフアライニングトルクへと徐々に移行される。徐々に移行する特性は、当然、同様に調整可能である。これにより、機能性３５も、異なる車両型式または達成すべき操舵感覚に適合可能である。
【００４９】
このために、機能ブロック３５は、好適な態様でパラメータ化され得る。これを補足して、もしくは、これと並行して、減衰作用は、実操舵力レベルとセルフアライニングトルクとに依存せず、機能ブロック３３と当該機能ブロック３３で生成された減衰トルクｔｏｒＤとによって、影響ないし適用されてもよい。
【００５０】
基本的に、従来公知の電気機械式ステアリングシステムは、路面フィードバックを提供しないか、または、ごく僅かに提供するだけである。本提案方法ないし適用構造を使用することで、路面フィードバックの改善を達成することができる。フィードバックすべき情報、例えばコーナリングフォースの変化は、使用されるラック力ｔｏｒＲに含まれている（反映されている）ので、当該ラック力変化が、基本操舵トルクの対応する変化に帰結する。このことが、目標操舵トルクに影響する。コーナリングフォースの変化は、例えば摩擦値の変化や路面の凸凹から生じ得るし、また、オーバステア中またはアンダステア中に生じ得る。この場合の事実上の路面状態フィードバックもしくは走行状態フィードバックの強さは、それによって基本操舵トルクが決定される適用可能な特性曲線の勾配に依存している。
【００５１】
既に述べたように、ラック力ｔｏｒＲが利用され、当該ラック力ｔｏｒＲに基本操舵トルクｔｏｒＢが依存する。もっとも、基本操舵トルクｔｏｒＢは、当然、タイヤのコーナリングフォースを表す別の変量に依存しても、適用され得る。ここでは、例えば横加速度が、ラック力の代わりに、好適な変量である。
【００５２】
さらに、目標操舵トルクに関する更に他の情報を運転者に伝達することが、本提案の適用構造によって特に簡単に可能である。例えばラック力ｔｏｒＲの急変が検知されると、運転者に強い変化を気付かせるために、一層強化された短時間のフィードバックが行われ得る。ここで、例えば、実ホイール回転数に依存して強化が行われ得る。より高速時には、目標操舵トルクに対してより強い影響が考慮され得る。ホイール回転数は、障害を検知するため、もしくは、妥当性検証のために、使用され得る。特に、異なるホイールのホイール回転数の実際の差が援用され得る。
【００５３】
本提案の適用構造によって、更に他のトルクを特に簡単に付加することができる。例えば、特別な危険を示すため、あるいは、眠気を催した運転者に注意を喚起するために、単純な加算によってステアリングホイールの震動を付け加えることができる。
【００５４】
本提案の適用構造は、基礎となるステアリングシステムにまったく依存せずに実現することができる。図１には、確かに、電動ラックアンドピニオン式ステアリングが示されているが、本提案の適用構造は、ＳｂＷシステムにおいても同様に適用することができる。その場合、例えば、操舵ハンドトルクｔｏｒＴＢを生成するためにモータ７が駆動され、図示されない他の電気モータが本来の操舵トルクを生成する。というのは、ステアリングホイールもしくは操舵手段１０からステアリングギヤ１１への機械的結合が存在していないからである。モータ７は、当然に、公知の態様で異なる箇所において、トーションバー９、ラック１２ｂ、ステアリングギヤ１１または操舵手段１０に作用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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