DE102005011896A1 - Motorbetriebene Servolenkvorrichtung - Google Patents

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Yohei Koike
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Abstract

Eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung zum Wandeln der Drehung eines Elektromotors zu einem linearen Hub einer Zahnstange über einen Kraftübertragungsmechanismus und zum Lenken eines mit der Zahnstange verbundenen Reifenrads umfasst eine Motorschlupf-Erfassungseinrichtung zum Bestimmen einer kumulativen Drehgeschwindigkeit des Elektromotors in Entsprechung zu einer maximalen Hubverschiebungsgröße der Zahnstange, zum Integrieren der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors und zum Schätzen, dass ein Schlupf bzw. Leerlauf in einem Drehkraft-Übertragungssystem von dem Elektromotor zu der Zahnstange erzeugt wird, wenn die integrale Drehgeschwindigkeit des Elektromotors größer als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorbetriebene Servolenkvorrichtung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, die die Erfindung nicht einschränken, sondern beispielhaft darstellen.
  • 1 ist eine Vorderansicht einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung.
  • 2 ist eine Querschnittansicht, die einen Hauptteil der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung zeigt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem der motorbetriebenen Servolenkvorrichtung zeigt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Motorschlupf-Erfassungsprozedur zeigt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 weist den folgenden Aufbau auf, um eine Oszillation der an den Getriebegehäusen 11A und 11B befestigten Zahnstange 14 zu ermöglichen.
  • 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.
  • 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.
  • Die motorbetriebene Servolenkvorrichtung 10 weist eine Steuereinrichtung 50 für den elektrischen Motor 20 (3) auf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Steuereinrichtung 40 umfasst eine Zielstrom-Setzeinrichtung 51, eine arithmetische Abweichungs-Verarbeitungseinrichtung 52 und eine arithmetische Stromsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung 53.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die arithmetische Stromsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung 53 umfasst eine Proportional- und Integral-Steuereinrichtung (PI-Steuereinrichtung) 54 und eine PWM-Signal-Erzeugungseinrichtung 55.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (5)

  1. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung, mit: einer Motorschlupf-Erfassungseinrichtung (60) zum Bestimmen der kumulativen Drehgeschwindigkeit eines Elektromotors (20) in Übereinstimmung mit einer maximalen Hubverschiebungsgröße einer Zahnstange (14), zum Integrieren der erfassten Drehgeschwindigkeit des Elektromotors (20) und zum Schätzen, dass der Schlupf in einem Drehkraft-Übertragungssystem von dem Elektromotor (20) zu der Zahnstange (14) erzeugt wird, wenn die integrale Drehgeschwindigkeit des Elektromotors (20) größer als eine vorbestimmte kumulative Drehgeschwindigkeit ist, wobei die Drehung des Elektromotors (20) durch einen Kraftübertragungsmechanismus zu einem linearen Hub der Zahnstange (14) gewandelt wird, um ein mit der Zahnstange (14) verbundenes Reifenrad zu lenken.
  2. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Steueraufbau zum Stoppen des Elektromotors (20), wenn die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung (60) eine Schlupferzeugung in dem Drehkraft-Übertragungssystem des Elektromotors (20) feststellt.
  3. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin gekennzeichnet durch eine Alarmausgabeeinrichtung (62) zum Ausgeben eines Alarms, wenn die Motorschlupf-Erfassungseinrichtung (60) eine Schlupferzeugung in dem Drehkraft-Übertragungssystem des Elektromotors (20) feststellt.
  4. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkraft einer Antriebsrolle (24) an einer Drehwelle (20A) des Elektromotors (20) über einen Kraftübertragungsmechanismus einschließlich einer angetriebenen Rolle (36), die über ein gewundenes Glied (37) mit der Antriebsrolle (24) verbunden ist, auf die Zahnstange (14) übertragen wird.
  5. Motorbetriebene Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkraft eines Antriebszahnrads an einer Drehwelle (20A) des Elektromotors (20) über einen Kraftübertragungsmechanismus einschließlich eines angetriebenen Zahnrads, das in das Antriebszahnrad eingreift, auf die Zahnstange (14) übertragen wird.
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