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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung.
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Eine
motorbetriebene Servolenkvorrichtung kann ein System umfassen, das
das Lenkdrehmoment eines Lenksystems mittels eines Lenkdrehmoment-Sensors
erfasst und einen Zielstrom auf der Basis des festgestellten Lenkdrehmoments
setzt. Das System kann das Ansteuern eines Elektromotors auf der
Basis eines Pulsbreitenmodulationssignals (PWM-Signals) steuern,
das durch das Anwenden einer proportionalen integralen (PI)-Kompensation
auf eine Abweichung zwischen dem Zielstrom und einem tatsächlich durch
den Elektromotor fließenden Strom
zum Ausführen
eines linearen Hubs einer Zannstange erhalten wird, und kann eine
das Lenken unterstützende
Kraft auf ein mit der Zahnstange verbundenes Reifenrad ausüben, wie
in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 6-8839 (Patentdokument
1) beschrieben.
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Wenn
in der herkömmlichen
motorbetriebenen Servolenkvorrichtung ein Schlupf in einem Drehkraft-Übertragungssystem zwischen
dem Elektromotor und der Zahnstange erzeugt wird, kann keine frühzeitige
Erfassung der Schlupferzeugung erreicht werden, sodass das Risiko
besteht, dass die Lenkunterstützungssteuerung
instabil wird. Wenn ein Schlupf in dem Drehkraft-Übertragungssystem
des Elektromotors erzeugt wird, kann ein Bandübertragungsmechanismus zum
Wandeln der Drehung des Elektromotors zu dem linearen Hub der Zahnstange und
einer Kugelumlaufspindelvorrichtung brechen, oder es kann ein unregelmäßiger Schlupf
durch ein Spiel in einem Befestigungsverbindungsteil des Übertragungsmechanismus
verursacht werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine frühzeitige
Erfassung einer Schlupferzeugung in einem Drehkraft-Übertragungssystem
von einem Elektromotor zu einer Zahnstange in einer motorbetriebenen
Servolenkvorrichtung anzugeben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung zum Wandeln der
Drehung eines Elektromotors zu einem linearen Hub einer Zahnstange
durch einen Kraftübertragungsmechanismus
sowie zum Lenken eines mit der Zahnstange verbundene Reifenrads
angegeben.
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Die
Vorrichtung umfasst eine Motorschlupf-Erfassungseinrichtung zum frühzeitigen
Erfassen der kumulativen Drehgeschwindigkeit des Elektromotors in Übereinstimmung
mit der maximalen Hubverschiebungsgröße der Zahnstange, wobei die
erfasste Drehgeschwindigkeit des Elektromotors integriert wird,
sowie zum Schätzen,
dass ein Schlupf in einem Drehkraft-Übertragungssystem von dem Elektromotor
zu der Zahnstange erzeugt wird, wenn die integrale Drehgeschwindigkeit
des Elektromotors eine vorbestimmte kumulative Drehgeschwindigkeit überschreitet.
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführliche
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht,
die die Erfindung nicht einschränken,
sondern beispielhaft darstellen.
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1 ist
eine Vorderansicht einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung.
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2 ist
eine Querschnittansicht, die einen Hauptteil der motorbetriebenen
Servolenkvorrichtung zeigt.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung zeigt.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das eine Motorschlupf-Erfassungsprozedur zeigt.
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Eine
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 ist wie in 10 derart aufgebaut, dass ein Getriebegehäuse 11 in
ein erstes Getriebegehäuse 11A und
ein zweites Getriebegehäuse 11B unterteilt
ist. Eine Lenkeingangswelle 12 wird an dem Getriebegehäuse 11 (dem
ersten Getriebegehäuse 11A)
gehalten. Eine Ausgangswelle (nicht gezeigt) ist über einen
Torsionsbalken 13 mit der Eingangswelle 12 verbunden.
Ein Zahnrad (nicht gezeigt) ist an der Ausgangswelle vorgesehen,
und eine in das Zahnrad eingreifende Zahnstange 14 wird
an dem Getriebegehäuse 11 gehalten,
um sich frei linear in einer lateralen Richtung drehen zu können. Ein
Lenkdrehmoment-Sensor 41 ist zwischen der Eingangswelle 12 und
der Ausgangswelle vorgesehen. Der Lenkdrehmoment-Sensor 41 erfasst
ein Lenkdrehmoment auf der Basis einer relativen Drehverschiebungsgröße, die
zwischen der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle aufgrund
einer elastischen Drehverformung des Torsionsbalkens erzeugt wird,
die durch ein auf das Lenkrad ausgeübtes Lenkdrehmoment verursacht
wird, und gibt ein Lenkdrehmomentsignal Ts aus.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 ist derart aufgebaut,
dass die beiden Endteile der Zahnstange 14 von beiden Seiten
des Getriebegehäuses 11 (des
Getriebegehäuses 11A und
des Getriebegehäuses 11B)
vorstehen. Zugstangen 15A und 15B sind mit den
Endteilen der Zahnstange 14 verbunden, wobei ein linkes
und ein rechtes Reifenrad über
die Zugstangen 15A und 15B in Bezug auf die lineare
Bewegung der Zahnstange 14 gelenkt werden können.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 ist wie in 2 gezeigt
derart aufgebaut, dass ein Elektromotor 20 über eine
Befestigungsschraube 21 (nicht gezeigt) an einer Halterung 22 fixiert
ist, wobei die Halterung 22 an dem ersten Getriebegehäuse 11A durch
eine Befestigungsschraube 23 befestigt und gelöst werden
kann. Die an dem ersten Getriebegehäuse 11A befestigte
und in einen inneren Teil des ersten Getriebegehäuses 11A eingesetzte
Halterung 22 weist einen fixen Zwischenraum in Bezug auf
die Innenumfänge
der Getriebegehäuse 11A und 11B auf.
Die Halterung 22 kann in Bezug auf das erste Getriebegehäuse 11A schwenken
und kann die Zugkraft eines Bandes 37 anpassen, das um
eine Antriebsrolle 24 und eine angetriebene Rolle 36 gespannt
ist, die in der Halterung 22 wie weiter unten beschrieben
angeordnet sind.
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Die
Halterung 22 hält
eine zentrale Welle 25 der Antriebsrolle 24 und
ist mit einem Gelenk 26A in einem Wellenende einer Drehwelle 20A des
Elektromotors 20 und einem Gelenk 26B in einem
Wellenende der zentralen Welle 25 verbunden, und drücken ein
Zwischengelenk 26D wie etwa ein Gummielement oder ähnliches
zwischen Zähnen,
die an einer Vielzahl von Positionen in einer Umfangsrichtung vorgesehen
sind. In der Antriebsrolle 24 werden die beiden Endteile
des zentralen Welle 25 an beiden Enden durch die Lager 27 und 28 an
der Halterung 22 gehalten. Das Bezugszeichen 29 gibt
einen Haltering zum Fixieren eines Außenrings des Lagers 28 an.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 ist mit einer Kugelumlaufspindel 30 in
der Zahnstange 14 versehen, weist eine Kugelmutter 32 auf, die
mit der Kugelumlaufspindel 30 über eine Kugel 31 verbunden
ist, und dreht die Kugelmutter 32 über ein Lager 33,
das an dem Getriebegehäuse 11 (dem
ersten Getriebegehäuse 11A)
gehalten wird. Das Bezugszeichen 34 gibt eine Außenring-Fixierungsmutter
des Lagers 33 an. Die angetriebene Rolle 36 ist an
einem Außenumfang
der Kugelmutter 32 durch eine Sperrmutter 35 fixiert.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 ist derart aufgebaut,
dass das Band 37 um die Antriebsrolle 24 auf der
Seite des Elektromotors 20 und die angetriebene Rolle 36 auf
der Seite der Kugelmutter 32 gewunden ist. Die Drehung
des Elektromotors 20 wird auf die Kugelmutter 32 über die
Antriebsrolle 24, das Band 37 und die angetriebene
Rolle 36 übertragen
und zu dem linearen Hub der Zahnstange 14 gewandelt, um
die Zahnstange 14 linear zu bewegen. Dementsprechend ist
der Elektromotor 20 derart aufgebaut, dass er eine das
Lenken unterstützende Kraft
auf das Lenksystem ausübt.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 ist derart aufgebaut,
dass die an dem ersten Getriebegehäuse 11A gehaltene
Zahnstange 14 in das zweite Getriebegehäuse 11B eingesetzt
wird, die an dem ersten Getriebegehäuse 11A befestigte
Halterung 22 durch das zweite Getriebegehäuse 11B bedeckt
wird und das erste Getriebegehäuse 11A und das
zweite Getriebegehäuse 11B durch
eine Vielzahl von Verbindungsschrauben 16 befestigt sind.
Das erste Getriebegehäuse 11A und
das zweite Getriebegehäuse 11B sind
durch eine Vielzahl von rohrförmigen
Schlagstiften 16A positioniert, wobei auf beide Endteile
der Schlagstifte 16A geschlagen wird und danach die Verbindungsschrauben 16 in
jeden der Schlagstifte 16A geschraubt werden (siehe 2). Eine
der Verbindungsschrauben 16 ist in das erste Getriebegehäuse 11A durch
den Schlagstift 16A geschraubt, während die andere Verbindungsschraube 16 durch
den Schlagstift 16A in das zweite Getriebegehäuse 11B geschraubt
ist.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 weist den folgenden
Aufbau auf, um eine Oszillation der an den Getriebegehäusen 11A und 11B befestigten
Zahnstange 14 zu ermöglichen.
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In
dem zweiten Getriebegehäuse 11B ist
ein Teil gegenüber
der durch das erste Getriebegehäuse 11A gehaltenen
Kugelmutter 32 als ein Hülsenhalteteil 17 ausgebildet,
wobei sich eine Hülse 40 zwischen
der Kugelmutter 32 und dem Hülsenhalteteil 17 erstreckt.
Die Hülse 40 wird
unter Druck an einem inneren Umfangsteil am vorderen Ende der Kugelmutter 32 fest
eingesetzt und hält
die Zahnstange 14 derart, dass diese linear verschoben
werden kann und gleitend an dem Innenumfangsteil des Hülsenhalteteils 17 gehalten
wird.
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Die
Hülse 40 ist
derart aufgebaut, dass ein Teil in einer Axialrichtung eines Außenumfangs
eines Rohrkörpers
aus Metall oder ähnlichem
als ein Gleitteil mit der Hülse 17 ausgebildet
ist, wobei der gesamte Innenumfang als ein Gleitteil mit der Zahnstange 14 ausgebildet
ist. Der Gleitteil wird vorgesehen, indem eine schmierende Beschichtung
wie etwa ein mit Öl
versetztes Polyazetalharz, ein Tetrafluorethylenharz oder ähnliches
auf eine Oberfläche
des Rohrkörpers
aufgetragen wird.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 weist eine Steuereinrichtung 50 für den elektrischen
Motor 20 (3) auf.
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Die
Steuereinrichtung 50 ist zusätzlich zu einem Lenkdrehmoment-Sensor 41 und
einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 42 vorgesehen.
Der Lenkdrehmoment-Sensor 41 erfasst wie oben genannt das
Lenkdrehmoment des Lenksystems und gibt das Lenkdrehmomentsignal
Ts an die Steuereinrichtung 50 aus. Der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 42 erfasst
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und gibt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
Vs an die Steuereinrichtung 50 aus.
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Die
Steuereinrichtung 50 umfasst verschiedene arithmetische
Verarbeitungseinrichtungen, Signalerzeugungseinrichtungen, Speicher
und ähnliches
in Verbindung mit einem Mikroprozessor und erzeugt ein Antriebssteuersignal
V0 (PWM-Signal), auf das P (eine Proportionalsteuerung) und I (eine
Integralsteuerung) auf der Basis des Lenkdrehmomentsignals Ts und
des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V2 angewendet werden, um die
Motoransteuereinrichtung 43 zu steuern.
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Die
Motoransteuereinrichtung 43 umfasst eine Brückenschaltung
mit einem Schaltelement wie zum Beispiel vier Leistungs-FETs, IGBTs
oder ähnlichem.
Eine Motorspannung Vm wird auf der Basis des Antriebssteuersignals
V0 ausgegeben, um den Elektromotor 20 anzusteuern. Wenn
das Lenkrad im Uhrzeigersinn gelenkt wird, wird der Elektromotor 20 zum
Beispiel positiv gedreht, um die das Lenken unterstützende Kraft
auf das Lenksystem derart anzuwenden, dass ein Vorderrad im Uhrzeigersinn
gedreht wird.
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Die
Steuereinrichtung 50 ist zusätzlich mit einer Stromerfassungseinrichtung 44 versehen.
Die Stromerfassungseinrichtung 44 erfasst einen tatsächlich durch
den Elektromotor 20 fließenden Motorstrom Im und rückkoppelt
bzw. negativ-rückkoppelt
ein erfasstes Stromsignal Imo, das in Übereinstimmung mit dem Motorstrom
Im zu einem digitalen Signal gewandelt wurde, zu der Steuereinrichtung 50.
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Die
Steuereinrichtung 40 umfasst eine Zielstrom-Setzeinrichtung 51,
eine arithmetische Abweichungs-Verarbeitungseinrichtung 52 und
eine arithmetische Stromsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung 53.
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Die
Zielstrom-Setzeinrichtung 51 ist mit einem Speicher wie
etwa einem ROM oder ähnlichem versehen.
Ein Zielstrom-Signal
Ims wird in Bezug auf ein Lenkdrehmomentsignal Ts, das durch das
Setzen des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vs auf einen Parameter
erhalten wird, aus dem Lenkdrehmomentsignal Ts aus dem Lenkdrehmoment-Sensor 41 und einer
Zielstromsignal Ims-Map gelesen, die zuvor in dem Speicher auf der
Basis des Lenkdrehmomentsignals Ts und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vs
aus dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 42 gespeichert
wurden. Das Zielstromsignal Ims wird zu der arithmetischen Abweichungs-Verarbeitungseinrichtung 52 ausgegeben.
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Die
arithmetische Abweichungs-Verarbeitungseinrichtung 52 verarbeitet
eine Abweichung (Ims – Imo)
zwischen dem Zielstromsignal Ims und dem erfassten Stromsignal Imo
arithmetisch und gibt das Abweichungssignal ΔI an die arithmetische Stromsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung 53 aus.
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Die
arithmetische Stromsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung 53 wendet
ein PWM-Signal Vo in Entsprechung zu einer Richtung wie etwa eine
Drehrichtung des Elektromotors 20, ein Polarisierungssignal
und ein Betriebsverhältnis
auf die Motoransteuereinrichtung 43 des Elektromotors 20 in Übereinstimmung
mit dem Abweichungssignal Δi
zwischen dem Zielstromsignal Ims und dem erfassten Stromsignal Imo
an.
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Die
arithmetische Stromsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung 53 umfasst
eine Proportional- und Integral-Steuereinrichtung (PI-Steuereinrichtung) 54 und
eine PWM-Signal-Erzeugungseinrichtung 55.
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Die
PI-Steuereinrichtung 54 umfasst ein Proportionalelement 54A,
das eine proportionale Empfindlichkeit KP erzeugt, um eine proportionale
Steuerung auszuführen,
ein Integralelement 54B, das eine integrale Verstärkung KI
erzeugt, um eine integrale Steuerung auszuführen, und einen Addierer 54C,
der die Ausgabesignale aus dem Proportionalelement 54A und
dem Integralelement 54B addiert. Das Proportionalelement 54A und
das Integralelement 54B sind parallel verbunden. Das Proportionalelement 54A gibt
ein Proportionalsignal IP aus, das durch das Multiplizieren des
Abweichungssignals ΔI
mit der Proportionalempfindlichkeit KP erhalten wird. Das Integralelement 54B gibt
ein Integralsignal II, das durch das Anwenden eines Integralprozesses
mit der Integralverstärkung
Ki auf das Abweichungssignal ΔI
erhalten wird, jeweils an den Addierer 54C aus. Der Addierer 54C addiert
das Proportionalsignal IP und das Integralsignal II und gibt ein
Proportional-Integral-Signal
IPI (IP + II) an die PWM-Signalerzeugungseinrichtung 55 aus.
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Die
PWM-Signal-Erzeugungseinrichtung 55 gibt ein Richtungspolsignal
in Entsprechung zu der Richtung und der Größe des Proportional-Integral-Signals
IPI und ein PWM-Signal in Entsprechung zu dem Betriebsverhältnis als
Antriebssteuersignal Vo zu der Motoransteuerseinrichtung 43 aus.
Die Motoransteuereinrichtung 43 steuert den Elektromotor 20 auf
der Basis einer Motorantriebsspannung Vm an.
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Dementsprechend
betreibt die Steuereinrichtung 50 die motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 wie
folgt:
- (1) Wenn das durch den Lenkdrehmomentsensor 41 erfasste
Lenkdrehmoment niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, ist keine
das Lenken unterstützende
Kraft erforderlich, sodass der Elektromotor 20 nicht betrieben
wird.
- (2) Wenn das durch den Lenkdrehmomentsensor 41 erfasste
Lenkdrehmoment größer als
ein vorbestimmter Wert ist, ist eine das Lenken unterstützende Kraft
erforderlich. Dementsprechend wird der Elektromotor 20 betrieben.
Die Drehkraft des Elektromotors 20 wird über die
Antriebsrolle 24, das Band 37 und die angetriebene
Rolle 36 auf die Kugelmutter 32 übertragen
und bildet die das Lenken unterstützende Kraft, um den linearen Hub
der Zahnstange 14 über
die Kugelumlaufspindel 30 zu erzeugen.
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Die
motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 umfasst eine Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 in
der Steuereinrichtung 50, um eine Schlupferzeugung in dem
Drehkraft-Übertragungssystem
zum Übertragen
der Drehkraft von dem Elektromotor 20 zu der Zahnstange 14 zu
erfassen, und weiterhin eine Dreherfassungseinrichtung 61 des
Elektromotors 20 und eine Alarmausgabeeinrichtung 62 in
der Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60.
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Ein
Schlupf des Elektromotors 20 kann durch einen Schlupf zwischen
Verbindungsteilen in dem Drehkraft-Übertragungssystem von dem Elektromotor 20 zu
der Zahnstange 14 oder einen Leerlauf aufgrund einer Eingriffsunterbrechung
verursacht werden. Beispiele hierfür sind eine Unterbrechung und ein
Schlupf in dem Verbindungsgelenk (26A bis 26C) zwischen
dem Elektromotor 20 und der Zentrumswelle 25 der
Antriebsrolle 24, ein Schlupf des Befestigungsteils zwischen
der Antriebsrolle 24 und der Zentrumswelle 25,
eine Lösung
und ein Schlupf des Bands 37, ein Schlupf in dem Verbindungsteil
zwischen der Kugelmutter 32 und der angetriebenen Rolle 36,
ein Brechen der Kugelschraube 30 oder ähnliches.
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Die
Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 erfasst die Schlupferzeugung
in dem Drehkraft-Übertragungssystem
von dem Elektromotor 20 zu der Zahnstange 14 in
der folgenden Weise (4).
- (1)
Eine vorbestimmte kumulativen Drehgeschwindigkeit Ms des Elektromotors 20 wird
zuvor in Übereinstimmung
mit einer maximalen Hubverschiebungsgröße Rmax der Zahnstange 14 gesetzt
und kann gemessen und berechnet werden.
Zwischen der kumulativen
Drehgeschwindigkeit der positiven Drehung oder der umgekehrten Drehung
des Elektromotors 20 und einer entsprechend gewandelten
Hubverschiebungsgröße der Zahnstange 14 besteht
die folgende Beziehung: die gewandelte Hubverschiebungsgröße der Zahnstange 14 in
Entsprechung zu der kumulativen Drehgeschwindigkeit wird erhalten,
indem die kumulative Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 20 mit
einer linearen Hubwandlungskonstante des Kraftübertragungsmechanismus der
Zahnstange 14 multipliziert wird. Dabei kann die Hubänderungslänge der
Zahnstange 14 pro Drehung des Elektromotors, das Verlangsamungsverhältnis eines
Kraftübertragungspfads
von dem Elektromotor 20 zu der Kugelmutter 32 und
ein Multiplikationswert eines Vorlaufs der Kugelschraube 30 berücksichtigt
werden. Mit anderen Worten bildet die in einer Lenkrichtung nach
links oder rechts integrierte Drehgeschwindigkeit des Motors die
gewandelte Hubverschiebungsgröße der Zahnstange 14.
Dementsprechend kann die vorbestimmte kumulative Drehgeschwindigkeit Ms
des Elektromotors 20 in Entsprechung zu dem maximalen Hub
Rmax der Zahnstange 14 zuvor einfach auf der Basis dieser
Beziehung berechnet werden.
- (2) Die Drehgeschwindigkeit Σn
des Elektromotors wird integriert.
Die Dreherfassungseinrichtung 61 erfasst
die Drehgeschwindigkeit Nm des Elektromotors 20 und gibt
ein Erfasste-Drehgeschwindigkeit-Signal Nmo zu der Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 aus.
Die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 setzt
die Drehgeschwindigkeit während
der positiven Drehung des Elektromotors 20 auf eine positive
Drehgeschwindigkeit und die Drehgeschwindigkeit während einer
umgekehrten Drehung auf eine negative Drehgeschwindigkeit auf der
Basis des Erfasste-Drehgeschwindigkeit-Signals Nmo und integriert
die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 20, um die integrale
Drehgeschwindigkeit Σn
zu erhalten. Zum Beispiel entspricht die positive integrale Drehgeschwindigkeit Σn der nach
links gerichteten Lenkgröße, die
sich in der linken Lenkrichtung akkumuliert hat, während die
negative integrale Drehgeschwindigkeit Σn der nach rechts gerichteten
Lenkgröße entspricht,
die sich in der rechten Lenkrichtung akkumuliert hat.
- (3) Wenn die integrale Drehgeschwindigkeit Σn größer als die vorbestimmte kumulative
Drehgeschwindigkeit Ms wird, nachdem die integrale Drehgeschwindigkeit Σn des Elektromotors 20 in dem
oben genannten Punkt (2) mit der oben (1) genannten vorbestimmten
Drehgeschwindigkeit Ms des Elektromotors 20 verglichen
wurde, wird bestimmt, dass ein Schlupfen oder Leerlauf in dem Drehkraft-Übertragungssystem
von dem Elektromotor 20 erzeugt wird.
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Wenn
die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 einen Schlupf
oder Leerlauf in dem Drehkraft-Übertragungssystem
von dem Elektromotor 20 erfasst, gibt die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 ein
Motorstopp-Steuersignal A zu der PWM-Signalerzeugungseinrichtung 55 aus,
um die PWM-Signalerzeugungseinrichtung 55 zu
steuern, und setzt ein Betriebsverhältnis D des PWM-Signals V0
aus der PWM-Signalerzeugungseinrichtung 55 auf
null. Dementsprechend kann die unnötige Ansteuerung des Elektromotors 20 gestoppt
werden. Weiterhin kann in einem anfänglichen Schlupfzustand des Drehkraft-Übertragungssystems
ein unregelmäßiger Schlupf
erfasst werden. In diesem Fall kann bestimmt werden, dass noch kein
vollständiger
Schlupf in dem Übertragungssystem
erzeugt wird und dass das Betriebsverhältnis D des PWM-Signals V0
aus der PWM-Signalerzeugungseinrichtung 55 allmählich auf null
reduziert werden kann.
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Wenn
die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 die Schlupferzeugung
in dem Drehkraft-Übertragungssystem
von dem Elektromotor 20 erfasst, gibt die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 ein
Alarmausgabesignal B an die Alarmausgabeeinrichtung 62 aus,
um die Alarmausgabeeinrichtung 62 zu steuern und einen
Alarm auf der Basis eines visuellen Signals, eines akustischen Signals
oder ähnlichem
für den
Benutzer auszugeben.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform können die
folgenden Effekte erhalten werden.
- (a) Wenn
die durch die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 arithmetische
verarbeitete integrale Drehgeschwindigkeit Σn in der linken Lenkrichtung
oder in der rechten Lenkrichtung des Elektromotors 20 die
vorbestimmte kumulative Drehgeschwindigkeit Ms überschreitet, bedeutet dies, dass
die gewandelte Hubverschiebungsgröße der Zahnstange 14 in
Entsprechung zu der integralen Drehgeschwindigkeit Σn größer als
der vorbestimmte maximale Hub Rmax in der linken Lenkrichtung oder
in der rechten Lenkrichtung ist und dass wenigstens ein Teil der
Drehung von dem Elektromotor 20 nicht auf die Zahnstange 14 übertragen
wird. Dementsprechend kann geschätzt werden,
dass der Elektromotor 20 einen Schlupf aufweist oder sich
in einem Leerlauf befindet, wobei der Schlupf bzw. Leerlauf des
Drehkraft-Übertragungssystems
von dem Elektromotor 20 zu der Zahnstange 14 einfach
und frühzeitig
festgestellt werden kann.
- (b) Wenn die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 die
Schlupferzeugung des Drehkraft-Übertragungssystems
von dem Elektromotor 20 erfasst, kann die das Lenken unterstützende Steuerung des
instabilen Zustands unmittelbar unterbrochen werden, indem der Elektromotor 20 gestoppt
wird.
- (c) Wenn die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung 60 die
Schlupferzeugung in dem Drehkraft-Übertragungssystem des Elektromotors 20 erfasst, gibt
die Alarmausgabeeinrichtung 62 den Alarm aus, sodass der
Benutzer unmittelbar über
eine Anormalität
der das Lenken unterstützenden Steuerung
informiert wird.
- (d) Wenn der Kraftübertragungsmechanismus von
dem Elektromotor 20 zu der Zahnstange 14 durch
das Band 37 gebildet wird, das um die Antriebsrolle 24 und
die angetriebene Rolle 36 gewunden ist, kann ein in Punkt
(a) genannter und durch eine Unterbrechung oder ähnliches des Bandes 37 verursachter
Schlupf festgestellt werden.
- (e) Wenn der Kraftübertragungsmechanismus von
dem Elektromotor 20 zu der Zahnstange 14 einen
Getriebezug aus einem Antriebszahnrad und einem angetriebenen Zahnrad
umfasst, kann ein unter Punkt (a) genannter Schlupf aufgrund eines
Bruches oder ähnliches
von Zahnradzähnen festgestellt
werden.
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Wie
zuvor genannt, besteht gemäß der vorliegenden
Erfindung zwischen der kumulativen Drehgeschwindigkeit der positiven
Drehung bzw. der umgekehrten Drehung des Elektromotors und der entsprechend
gewandelten Hubverschiebungsgröße der Zahnstange
eine derartige Beziehung, dass der durch das Multiplizieren der
kumulativen Drehgeschwindigkeit des Elektromotors mit der linearen Hubwandlungskonstante
des Kraftübertragungsmechanismus
zu der Zahnstange erhaltene Wert, d.h. die Hublänge der Zahnstange bei einer
einzelnen Drehung des Elektromotors zu der gewandelten Hubverschiebungsgröße in Entsprechung
zu der kumulativen Drehgeschwindigkeit wird. Mit anderen Worten wird
die gewandelte Hubverschiebungsgröße der Zahnstange in der linken
Lenkrichtung oder in der rechten Lenkrichtung kumuliert. Dementsprechend kann
die kumulative Drehgeschwindigkeit des Elektromotors in Übereinstimmung
mit der maximalen Hubverschiebungsgröße der Zahnstange auf der Basis
der Beziehung gewandelt und bestimmt werden.
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Wenn
die Drehgeschwindigkeit bei der positiven Drehung des Elektromotors
auf die positive Drehgeschwindigkeit gesetzt wird, wird die Drehgeschwindigkeit
bei der umgekehrten Drehung auf die negative Drehgeschwindigkeit
gesetzt, wobei dann die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors integriert wird.
Die positive integrale Drehgeschwindigkeit entspricht zum Beispiel
der nach links gerichteten Lenkgröße, die in der linken Lenkrichtung
kumuliert wird, während
die negative integrale Drehgeschwindigkeit der nach rechts gerichteten
Lenkgröße entspricht, die
in der rechten Lenkrichtung kumuliert wird.
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Wenn
die kumulative Drehgeschwindigkeit in der linken Lenkrichtung oder
in der rechten Lenkrichtung des Elektromotors größer als die vorbestimmte kumulative
Drehgeschwindigkeit wird, wird die gewandelte Hubverschiebungsgröße der Zahnstange
in Entsprechung zu der kumulativen Drehgeschwindigkeit größer als
die vorbestimmte maximale Hubverschiebungsgröße in der linken Lenkrichtung
oder in der rechten Lenkrichtung. Dadurch kann bestimmt werden,
dass wenigstens ein Teil der Drehung des Elektromotors nicht korrekt
für den
Antrieb der Zahnstange übertragen
wird, wobei geschätzt
werden kann, dass sich ein Teil in dem Drehkraft-Übertragungssystem
von dem Elektromotor zu der Zahnstange in einem Leerlauf- oder Schlupfzustand
befindet, und wobei die Schlupferzeugung in dem Drehkraft-Übertragungssystem
von dem Elektromotor zu der Zahnstange einfach und frühzeitig
festgestellt werden kann.
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Die
vorstehenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurden ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Zum Beispiel kann der Drehkraft-Übertragungsmechanismus
zwischen dem Elektromotor und der Zahnstange durch einen Zahnradunterstützungs-Antriebsmechanismus
gebildet werden, der die Drehkraft des Antriebszahnrads an der Drehwelle
des Elektromotors auf das angetriebene Zahnrad an der Zahnradwelle überträgt.
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Die
Erfindung wurde mit Bezug auf mehrere beispielhafte Ausführungsformen
beschrieben, wobei der Fachmann verschiedene Änderungen, Auslassungen oder
Hinzufügungen
vornehmen kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten
Ausführungsformen
beschränkt,
sondern wird durch die beigefügten
Ansprüche
definiert.