DE102007013953B4

DE102007013953B4 - Lenksystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007013953B4
Application number: DE102007013953A
Authority: DE
Inventors: Kenji Ogawa; Takayuki Kifuku; Masayoshi Yamamoto; Masafumi Okazaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2027-03-24
Also published as: KR100792108B1; FR2904802A1; DE102007013953A1; JP4490401B2; FR2904802B1; US20080040001A1; JP2008037398A; US7565947B2

Abstract

Lenksystem für ein Fahrzeug, umfassend einen Lenkmechanismus (3), ein manuell betätigbares Lenkrad (1) und einen Hilfs-Mechanismus (2) zum Überlagern eines Hilfs-Lenkwinkels, vorgesehen in Kombination zum Lenken von auf einer Fahrbahn rollenden Rädern (5a, 5b) eines Fahrzeuges entsprechend einer Betätigung des Lenkrades (1) durch den Fahrer des Fahrzeuges und entsprechend einer Operation eines elektrisch steuerbaren Dreh-Elements (211) des Hilfs-Mechanismus (2); eine Antriebssteuervorrichtung (9) zum Antreiben des Hilfs-Mechanismus (2); eine Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung (7) zum Erfassen eines Drehwinkels des manuell betätigbaren Lenkrades (1) als einen Lenkradwinkel (θH); eine Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A), welche einen Hilfs-Lenkwinkel (θM) erfasst, der durch den Hilfs-Mechanismus (2) dem Lenkradwinkel (θH) überlagert wird, welcher durch die Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung (7) erfasst wird, wobei die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) umfasst: – einen Drehwinkelsensor (601), der Drehwinkel-Erfassungssignale (sinθ, cosθ) entsprechend einem Drehwinkel (θ) des Dreh-Elements (211) ausgibt; – eine Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung (602) zum Berechnen des Drehwinkels (θ) des Dreh-Elements...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Lenkmechanismus zum Lenken der lenkbaren Straßenräder eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einem Wert, der durch mechanisches Addieren eines Hilfslenkwinkels, welcher durch einen Hilfs-Mechanismus (d. h. einen Hilfs-Mechanismus zum Überlagern eines Hilfs-Lenkwinkels) elektrisch gesteuert werden kann, zu dem Lenkradwinkel eines durch einen Fahrer gesteuerten Lenkrads erhalten wird. Insbesondere betrifft die Erfindung neue technische Verbesserungen für das Durchführen des Lenkens (Eingriffslenken) zum Korrigieren der Lenkoperation des Lenkrads durch den Fahrer, und gleichzeitig das Ändern einer Übertragungs- bzw. Übersetzungs-Charakteristik zwischen dem Lenkwinkel des durch den Fahrer betriebenen Lenkrads und dem Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Konventionell ist ein Fahrzeuglenksystem bekannt gewesen, in dem ein Hilfs-Mechanismus und ein Lenkmechanismus zwischen einem Lenkrad und lenkbaren Straßenrädern eines Fahrzeugs eingefügt sind, so dass die lenkbaren Straßenräder durch mechanisches Einfügen eines Umfangs an Hilfslenkung durch einen Elektromotor in dem Hilfs-Mechanismus zu einem Betrag des Lenkens des durch den Fahrer betriebenen Lenkrads gelenkt werden. Ein Planetengetriebemechanismus, ein Differentialgetriebemechanismus, ein Harmonik-Drive-Getriebe (Gleitkeilgetriebe) oder Ähnliches werden als Hilfs-Mechanismus verwendet.
In solcher Art von Fahrzeuglenksystem ist auch eine Technik vorgeschlagen worden, die eine Übersetzungscharakteristik des Lenkwinkels der lenkbaren Straßenräder in Bezug auf den Lenkwinkel des Lenkrads (Lenkradwinkel) durch den Fahrer in Übereinstimmung mit der Fahrbedingung des Fahrzeugs ändert (siehe beispielsweise ein erstes Patentdokument: Japanisches Patent Nr. 3518590 B = JP 2000-351383 A ).
In der konventionellen Vorrichtung des oben erwähnten ersten Patentdokuments wird die Übersetzungscharakteristik zwischen einem Lenkradwinkel θh (Lenkwinkel des von dem Fahrer betriebenen Lenkrads) und dem gelenkten Winkel der lenkbaren Straßenräder basierend auf der Fahrbedingung des Fahrzeugs wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads etc. bestimmt, und ein Ziellenkwinkel θpref wird ebenfalls basierend auf dem Lenkradwinkel θh und der Übersetzungscharakteristik bestimmt.
Zudem wird ein Zielhilfslenkwinkel θsref basierend auf einer Eigenschaft bestimmt, die aus dem Ziellenkwinkel θpref und dem mechanischen Aufbau des Hilfs-Mechanismus bestimmt wird.
Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der Hilfs-Mechanismus gesteuert wird, umbasierend auf dem Hilfslenkwinkel θpref angetrieben zu werden, ein Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels θp des Fahrzeugs derart verwendet, dass der Hilfslenkwinkel θs des Hilfs-Mechanismus gesteuert wird, um angetrieben zu werden, um den folgenden Ausdruck (1) zu erfüllen. θpref – θp = 0 (1)
Ferner wird in dem Fall, in dem der Hilfs-Mechanismus gesteuert wird, um basierend auf dem Hilfslenkwinkel Θsref angetrieben zu werden, ein Sensor zum Erfassen des Hilfslenkwinkels θs verwendet, so dass der Hilfslenkwinkel θs des Hilfslenkwinkel-Überlagerungsmechanismus gesteuert wird, um angetrieben zu werden, um den folgenden Ausdruck (2) zu erfülllen. θsref – θs = 0 (2)
Beispielsweise wird ein Dreh-Codieren oder Ähnliches als ein Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels θp oder des Hilfslenkwinkels θs des Fahrzeugs, wie in dem oben erwähnten ersten Patentdokument gezeigt, verwendet.
Der Dreh-Codierer gibt Zwei-Phasen- bzw. Zweizustands-Impulssignale aus, die eine Kombination aus ”0” und ”1” umfassen, so dass der individuelle Lenkwinkel und der Hilfslenkwinkel durch Zählen dieser Impulssignale erhalten werden können.
Wenn jedoch das Erhalten der Impulssignale bedingt durch Bruch oder eine Trennung einer der Signalleitung für die Zwei-Phasen-Impulse, einen Ausfall des Dreh-Codierers etc. nicht erhalten werden kann, wird das normale Zählen der Impulssignale unmöglich im Hinblick auf eine tatsächliche Änderung im Lenkwinkel θp, so dass der erfasste Wert des Lenkwinkels θp oder des Hilfslenkwinkels θs sich nicht ändert.
Demnach wird es in dem Fall des Verwendens des Lenkwinkels θp oder des Hilfslenkwinkels θs, der sich bedingt durch den Ausfall nicht ändert, unmöglich, den Ausdruck (1) oder den Ausdruck (2) zu erfüllen, wenn die Antriebssteuerung des Hilfs-Mechanismus basierend auf dem Ausdruck (1) oder dem Ausdruck (2) vorgenommen wird.
Demgemäss wird die Steuerung des Hilfslenkwinkels θs, der durch den Hilfs-Mechanismus zu überlagern ist, abnormal, und als ein Ergebnis davon wird es möglich, dass die lenkbaren Straßenräder in einer Richtung gelenkt werden, die gegebenenfalls nicht vom Fahrer gewollt ist.
Daher wird in dem oben erwähnten ersten Patentdokument, um die Unterbrechung oder Trennung der Signalleitungen und das Ausfallen des Dreh-Codierers zu erfassen, der Lenkwinkel θp aus dem Lenkradwinkel θh und dem Hilfslenkwinkel θs berechnet, wie durch den folgenden Ausdruck (3) gezeigt. θp – θh = θs (3)
Ob der Winkel-Erfassungsabschnitt fehlerhaft ist, wird durch Vergleichen des aus dem Ausdruck (3) erhaltenen Lenkwinkels θp mit einem Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder, der basierend auf einer Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der rechten und linken Straßenräder geschätzt wird, bestimmt.
In Übereinstimmung mit einem solchen Bestimmungsverfahren kann jedoch das Ausfallen nicht erfasst werden, bis das Lenken in der vorn Fahrer nicht gewollten Richtung durchgeführt wird.
Es ist erforderlich, separat oder unabhängig das Ausfallen des Dreh-Codierers zu einem frühen Zeitpunkt zu erfassen, um das oben erwähnte Problem zu lösen, aber der Dreh-Codierer hat alle Kombination von Zwei-Phasen-Signalen von ”0” und ”1”, wie oben dargelegt, so dass es unmöglich ist, das Ausfallen des Dreh-Codierers aus der Korrelation der Zwei-Phasen-Signale zu erfassen.
Wie oben beschrieben, wird in dem konventionellen Fahrzeuglenksystem, speziell indem ersten Patentdokument, um den Bruch oder die Trennung der Signalleitungen oder den Ausfall des Dreh-Codierers zu erfassen, der gesteuerte Winkel θp von dem Lenkradwinkel θh und dem Hilfslenkwinkel θs berechnet, wie durch den Ausdruck (3) gezeigt, und mit dem basierend auf der Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der rechten und linken Straßenräder geschätzten gelenkten Winkel verglichen, so dass es ein Problem gibt, dass der Ausfall nicht erfasst werden kann, bis das Lenken in der Richtung, die nicht der Intention des Fahrers entspricht, ausgeführt wird.
Zudem gibt es auch ein anderes Problem, dass selbst wenn gedacht ist, den Ausfall des Dreh-Codierers separat oder unabhängig zu einem frühen Zeitpunkt zu erfassen, die Erfassungssignale des Dreh-Codierers alle Kombinationen von Zwei-Phasen-”0” und ”1”-Signalen einschließen und es demnach unmöglich ist, den Ausfall des Dreh-Codierers aus der Korrelation der Zwei-Phasen-Signale zu erfassen.
Aus JP 3518590 B ist ein Lenksystem für ein Fahrzeug bekannt, mit einem Lenkmechanismus zum Lenken von Rädern des Fahrzeugs entsprechend der Drehung eines Lenkrades und entsprechend einer Operation eines elektrisch steuerbaren Elements eines Hilfs-Mechanismus, mit einer Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung und einer zusätzlichen Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Hilfs-Steuerwinkels, der durch den Hilfs-Mechanismus dem durch die Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung erfassten Lenkradwinkel überlagert ist, mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs und einer Übersetzungscharakteristik-Einstellvorrichtung zum Einstellen der Charakteristik der Übersetzung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Lenkeinschlag der Räder entsprechend dem Fahrverhalten des Fahrzeugs, mit einer Vorrichtung zum Berechnen eines Sollwerts des Hilfssteuerwinkels und einer Berechnungsvorrichtung zum Berechnen des Hilfssteuerwinkels auf der Grundlage einer Ausgabe der zusätzlichen Erfassungsvorrichtung, mit einer Antriebssteuervorrichtung zum Antreiben des Hilfsmechanismus derart, dass der erfasste Hilfssteuerwinkel mit dem Sollwert des Hilfssteuerwinkels in Übereinstimmung kommt, und mit einer Überwachungsvorrichtung zur Erfassung des Vorhandenseins oder Fehlens einer Abnormalität der zusätzlichen Erfassungsvorrichtung.
Aus JP 2003-337006 A ist eine Erfassungsvorrichtung bekannt, die einen Drehwinkelsensor umfasst, der den erfassten Wert des Drehwinkels des elektrisch Steuerbaren Elements des Hilfs-Mechanismus als Erfassungssignale ausgibt, eine Drehwinkelberechnungsvorrichtung zum Berechnen des Drehwinkels des elektrisch steuerbaren Elements, wobei die Überwachungsvorrichtung das Vorhandensein oder Fehlen einer Abnormalität der zusätzlichen Erfassungsvorrichtung durch Überwachen der Erfassungssignale erfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäss ist die vorliegende Erfindung dazu gedacht, die Probleme, wie sie oben dargelegt worden sind, zu umgehen und hat als Aufgabe, ein Fahrzeuglenksystem anzutreiben, welches selbst bei Ausfall eines Drehwinkelsensors, der zum Steuern des Antreibens eines Hilfs-Mechanismus verwendet wird, imstande ist, den Ausfall des Drehwinkelsensors zu einem frühen Zeitpunkt zu erfassen, hierdurch unterdrückend, dass lenkbare Straßenräder eines Fahrzeugs in einer Richtung gelenkt werden, die nicht vom Fahrer gewollt ist.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten leichter aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, betrachtet im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm der Gesamtkonfiguration eines Fahrzeuglenksystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine erläuternde Ansicht eines Kennfeldes zum Entscheiden des Zusammenhangs zwischen einem Lenkradwinkel und einem Ziellenkwinkel in dem Fall, in dem ein Getriebemechanismus mit variablem Verhältnis unter Verwendung des Fahrzeuglenksystems der 1 aufgebaut ist;
3 ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs einer Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 einer erläuternde Ansicht zum Darlegen des Betriebs einer Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine erläuternde Ansicht eines Abnormalitätserfassungsbereichs einer Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Blockdiagramm zum schematischen Erläutern der Gesamtkonfiguration eines Fahrzeuglenksystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Schwingungsformdiagramm normaler Erfassungssignale einer Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ein konzeptartiges Blockdiagramm eines mechanischen Modells zum Schätzen der Drehrichtung eines Elektromotors aus einem Antriebsbetrag eines Hilfs-Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ein schematisches Blockdiagramm der Gesamtkonfiguration eines Fahrzeuglenksystems ausschließlich eines Hilfs-Mechanismus gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ein Schwingungsformdiagramm von Erfassungssignalen in dem Fall der Verwendung eines Drehmelders als eine Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ein Schwingungsformdiagramm zum Erläutern einer In-Phase-Signalverarbeitung von Erfassungssignalen in dem Fall der Verwendung eines Drehmelders als eine Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ein Schwingungsformdiagramm zum Erläutern einer Signalverarbeitung entgegengesetzter Phasen des Erfassungssignals im Fall der Verwendung des Drehmelders als eine Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ein Schwingungsformdiagramm zum Erläutern des Betriebs einer Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Beendens der Verarbeitung für einen Mehrfachumdrehungs-Zählwert durch eine Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer Hochfahr- oder Aktivierungsverarbeitung für den Mehrfachumdrehungs-Zählwert durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
Es wird auf 1 Bezug genommen, in der in einem Blockdiagramm ein Fahrzeuglenksystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. In 1 schließt das Lenksystem ein Lenkrad 1 ein, das durch den Fahrer eines Fahrzeugs gelenkt wird, einen Hilfs-Mechanismus 2 (d. h. einen Hilfs-Mechanismus zum Überlagern eines Hilfs-Lenkwinkels), der sich aus zwei Planetengetriebemechanismen und einem elektrisch steuerbaren Rotationsteil (das später zu beschreiben ist) zusammensetzt, einen Lenkmechanismus 3, der lenkbare Straßenräder 5a, 5b des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dem Lenkrad 1 und dem Hilfs-Mechanismus 2 lenkt, und ein Paar Spurstangenhebel 4a, 4b, die jeweils eine Verbindung zwischen dem Lenkmechanismus 3 und den lenkbaren Straßenrädern 5a bzw. 5b bilden.
Zudem schließt das Fahrzeuglenksystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 ein, die einen Hilfslenkwinkel θ_M erfasst, der durch den Hilfs-Mechanismus 2 zu überlagern ist, eine Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7, die den Lenkwinkel des Lenkrads 1, das durch den Fahrer betätigt wird, als eine Lenkradwinkel θ_H erfasst, eine Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8, die einen Zielhilfslenkwinkel θ_MREF, der durch den Hilfs-Mechanismus zu überlagern ist, in Übereinstimmung mit einer Übersetzungscharakteristik berechnet, eine Antriebsvorrichtung 9, die den Hilfs-Mechanismus 2 auf solche Weise antreibt, dass der durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasste Hilfslenkwinkel θ_M mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF koinzidiert, eine Fahrzeugfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 10, die den Fahrzustand des Fahrzeugs erfasst, und eine Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11, die das Vorhandensein oder Fehlen der Abnormalität der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst.
Der Hilfs-Mechanismus 2 ist mit einem Rotationsteil versehen, das durch die Antriebsvorrichtung 9 angetrieben wird, einem ersten Planetengetriebemechanismus 201 bis 205 der mit dem Rotationsteil und dem Lenkrad 1 verbunden ist und einen zweiten Planetengetriebemechanismus 206 bis 209, der zwischen dem ersten Planetengetriebemechanismus 201 bis 205 und dem Lenkmechanismus 3 eingefügt ist. Das Rotationsteil des Hilfs-Mechanismus 2 umfasst jeweils ein Schneckengetriebe 211 und einen Elektromotor 212, der das Schneckengetriebe 211 antreibt.
In dem Fall der 1 erfasst die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 den Hilfslenkwinkel θ_M auf der Basis des Drehwinkels des Elektromotors 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2. Beachte hier, dass in dem Hilfs-Mechanismus 2 die Summe des Lenkradwinkels θ_H und des Hilfslenkwinkels θ_M im Prinzip gleich einem Ritzelwinkel θ_P (dem Drehwinkel des später zu beschreibenden Ritzelzahnrads 311) ist. Zudem ist der Hilfslenkwinkel streng genommen ein Wert, der erhalten wird durch Multiplizieren des Drehwinkels des Elektromotors 212 mit G_S (dem Geschwindigkeitsverhältnis des Sehneckenradgetriebes 211 zu dem Ritzelzahnrad 301, das später zu beschreiben ist). Jedoch ist das Erfassen des Drehwinkels des Elektromotors 212 im Wesentlichen gleich dem Erfassen des Hilfslenkwinkels, so dass im Folgenden der Drehwinkel θ_M des Elektromotors 212 zweckdienlicher Weise als Hilfslenkwinkel behandelt wird.
Der erste Planetengetriebemechanismus in dem Hilfs-Mechanismus 2 besteht aus einem mit dem Lenkrad 1 verbundenen Sonnenrad 201, einem von einem Träger 203 gestützten Paar Planetenräder 202a, 202b und einem Schneckenrad 205, um das Ringrad 203 zu drehen. Der mit dem ersten Planetengetriebemechanismus verbundene zweite Planetengetriebemechanismus besteht aus einem Sonnenrad 206, einem durch einen Träger 208 gestützten Paar von Planetenrädern 207a, 207b und einem festen Ringrad 209. der Träger 203 des ersten Planetengetriebemechanismus und der Träger 208 des zweiten Planetengetriebemechanismus sind miteinander über eine Welle 210 verbunden.
Der Lenkmechanismus 3 ist ein Zahnstangengetriebetyp und besteht aus einem Ritzelrad 301, das mit der Welle 210 verbunden ist und einer Zahnstange 203, das mit dem Ritzelzahnrad 301 in Eingriff steht.
Die Drehung des Ritzelrades 301 wird von der Zahnstange 302 in eine Linearbewegung umgesetzt und die Linearbewegung der Zahnstange 302 wird durch die Spurstangenhebel 4a, 4b in einen Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b umgewandelt.
Die Richtung (gelenkter Winkel θ_HW) des lenkbaren Straßenrads 5a, 5b wird durch direktes Erfassen des gelenkten Winkels der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b oder durch direktes Erfassen des Zahnradwinkels θ_P oder Erfassen des Hubs der Zahnstange 302 erhalten.
Hier wird als ein Beispiel der Fall gezeigt, in dem der gelenkte Winkel θ_W durch Erfassen des Zahnradwinkels θ_P erhalten wird.
Die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 schließt einen Drehwinkelsensor 601 ein, der als Erfassungssignale sinθ und cosθ in Entsprechung zu dem Drehwinkel θ des Elektromotors 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 ausgibt, eine Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602, die den Drehwinkel θ des Elektromotors 212 basierend auf den Erfassungssignalen sinθ, cosθ berechnet, eine Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603, die die Anzahl der Umdrehungen pro Minute n des Elektromotors 212 basierend auf dem Drehwinkel θ zählt und eine Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 604, die den Hilfslenkwinkel θ_M basierend auf dem Drehwinkel θ und der Anzahl der Umdrehungen pro Minute n berechnet.
Die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 schließt eine Übersetzungscharakteristik-Einstellvorrichtung 801 ein, die eine Übersetzungscharakteristik zwischen dem Lenkradwinkel θ_H und dem Lenkwinkel θ der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b in Übereinstimmung der Fahrbedingung des Fahrzeugs einstellt.
Die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 erfasst das Vorhandensein oder Fehlen einer Abnormalität der Hilfslenkwinkel Erfassungsvorrichtung 6 durch Überwachen der Erfassungssignale sinθ, cosθ, und stoppt das Antreiben des Hilfs-Mechanismus 2 durch die Antriebssteuervorrichtung 9, wenn eine Abnormalität der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst wird.
Die Antriebsvorrichtung 9 schließt eine Zielantriebsbetrags-Berechnungsvorrichtung 901 ein, die einen Zielbetrag des Antreibens (z. B. einen Zielstrom) auf der Basis einer Abweichung zwischen dem erfassten Hilfslenkwinkel θ_M und dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF berechnet, und einen Motorantriebsteil 902, der den Elektromotor 212 in Übereinstimmung mit dem Zielbetrag des Antreibens antreibt.
In 1 erfasst die Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7 den Lenkwinkel θ_H (den Lenkradwinkel) des Lenkrads 1, das durch den Fahrer gesteuert wird, und gibt ihn in die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 ein. Die Fahrzeugfahrzustands-Bestimmungsvorrichtung 10 erfasst die Fahrbedingung des Fahrzeugs und gibt sie in die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 ein. Die Übersetzungscharakteristik-Einstellvorrichtung 801 in der Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 stellt die Übersetzungscharakteristik der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b zu dem Lenkradwinkel θ_H basierend auf der Fahrbedingung des Fahrzeugs ein. Die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 berechnet basierend auf dem Lenkradwinkel θ_H und der Übersetzungscharakteristik einen erforderlichen Hilfslenkwinkel, der durch den Hilfs-Mechanismus 2 zu überlagern ist, als Zielhilfslenkwinkel θ_MREF. Der Antriebsabschnitt 9 treibt den Elektromotor 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 auf solche Weise an, dass der Hilfslenkwinkel θ_M, der durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst wird, mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF, der durch die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 berechnet wird, koinzidiert.
Die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 überwacht die Erfassungssignale sinθ, cosθ des Drehwinkelsensors 601 in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 und bestimmt das Vorhandensein oder Fehlen einer Abnormalität der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 basierend auf dem Verhältnisausdruck ”sin²θ + cos²θ = 1. Das Ergebnis des Bestimmens der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 wird in die Antriebssteuervorrichtung 9 eingegeben, wo die Verarbeitung zum Stoppen des Elektromotors 212 auf das Auftreten einer Abnormalität der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 durchgeführt wird. Das heißt, wenn eine Abnormalität durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 erfasst wird, wird die Antriebssteuerung des Hilfs-Mechanismus 2 gestoppt.
Als Nächstes wird weiter detailliert Bezug genommen auf den Betrieb dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt.
Zuallererst wird Bezug genommen auf den Zustand, in welchem das Schneckenradgetriebe 211 in dem Hilfs-Mechanismus 2 stationär gehalten wird oder von der Drehung abgehalten wird. Wenn das Schneckenradgetriebe 211 stationär gehalten wird, ist das Ringrad 204 des ersten Planetengetriebemechanismus fixiert. Unter einer solchen Bedingung wird, wenn der Fahrer das Lenkrad 1 betätigt, das Drehmoment der Drehung davon, dass auf das Lenken hin erzeugt wird, auf das Sonnenrad 201 des ersten Planetengetriebemechanismus übertragen. Die Drehung des Sonnenrades 201 wird an die Planetenräder 201a, 201b übertragen, aber zu diesem Zeitpunkt ist das Ringrad 204 fixiert, so dass die Drehung des Sonnenrades 201 in die Orbitalbewegung des Trägers 203 umgewandelt wird, der die Planetenräder 202a, 202b stützt. Demgemäss funktioniert der erste Planetengetriebemechanismus, der zum Drehen der Welle 210 zum Übertragen einer Drehung zu dem zweiten Planetengetriebemechanismus dient, als ein Geschwindigkeitsreduzierer eines Planetengetriebetyps. Die Drehung der Welle 210 wird zu dem Träger 208 des zweiten Planetengetriebemechanismus übertragen, um ihn zu drehen, wodurch die Planetenräder 207a, 207b angetrieben werden, um sich um das Sonnenrad 206 zu drehen in Übereinstimmung mit der Drehung des Trägers 208.
Hier ist in dem zweiten Planetengetriebemechanismus das Ringrad 209 fixiert, so dass die Drehungen der Planetenräder 207a, 207b das Sonnenrad 206 veranlassen, sich zu drehen, wodurch das Ritzelrad 301 im Lenkmechanismus 3 zum Drehen angetrieben wird. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der zweite Planetengetriebemechanismus als ein Geschwindigkeitserhöhungsgetriebe, wenn von der Welle 210 betrachtet. Demgemäss wird die Drehung des Lenkrads 1 mechanisch zu dem Ritzelrad 301 im Lenkmechanismus 3 mit einem Übersetzungsverhältnis von ”1:1” übertragen.
Beachte, dass das Übersetzungsverhältnis zu dieser Zeit einen Wert erhält, der durch Multiplizierendes Geschwindigkeits-Reduzierungsverhältnisses des ersten Planetengetriebe-Mechanismus und des Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnisses (Geschwindigkeits-Erhöhungsverhältnis) des zweiten Planetengetriebemechanismus erhalten wird, und wenn der Aufbau beider Planetengetriebemechanismen in Bezug aufeinander derselbe ist, wird das Übersetzungsverhältnis als Ganzes ”1”. Das heißt, in dem Aufbau des Hilfs-Mechanismus 2, wie er in 1 gezeigt ist, wird verstanden werden, dass, wenn die Drehung des Schneckengetriebes 311 gestoppt wird, das Lenksystem ein gewöhnliches wird, in welchem das Übersetzungsverhältnis zischen dem Lenkradwinkel θ_H und dem Zahnradwinkel θ_P ”1:1” wird.
Nun wird Bezug genommen auf den Fall, in dem der Elektromotor 212 angetrieben wird, um das Schneckenradgetriebe 211, das mit dem Lenkrad 1 fixiert ist, anzutreiben.
Wenn das Schneckenradgetriebe 211 angetrieben wird, um zu drehen, wird das Ringrad 204 durch das Schneckenrad 205 veranlasst, sich zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehung des Ringrades 204 zu den Planetenrädern 202a, 202b übertragen, aber das Sonnenrad 201 wird durch das Lenkrad 1 fixiert, so dass die Drehung des Ringrades 204 zu der Welle 210 durch den Träger 203 als Umdrehungen der Planetenräder 202a, 202b übertragen wird. Wenn die Welle 210 sich dreht, wird der Lenkmechanismus 3 angetrieben, um die lenkbaren Straßenräder 5a, 5b durch den zweiten Planetengetriebemechanismus, wie oben dargelegt, zu steuern.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf den Fall, in dem der Elektromotor 212 angetrieben wird, um das Schneckenradgetriebe 211 zu drehen, während das Lenkrad 1 betrieben wird.
In diesem Fall ist der Hilfs-Mechanismus 2 derart aufgebaut, dass er elektrisch gesteuert wird, während er auf das Lenkrad 1 anspricht, so dass der Ausdruck (4) von dem oben erwähnten Ausdruck (3) unter Verwendung des Lenkwinkels des Lenkrads 1 (des Lenkradwinkels θ_H), des Drehwinkels des Elektromotors 212 (des Hilfslenkwinkels θ_M), des Drehwinkels des Ritzelzahnrads 201 (den Zahnradwinkel θ_P) und das Geschwindigkeitsverhältnis G_S von dem Schneckenrad 211 des Ritzelrahnrads 301 erhalten wird. θ_P = θ_H + θ_M/G_S (4)
Als Nächstes wird Bezug genommen auf ein Beispiel eines spezifischen Betriebsablaufs des Übersetzungscharakteristiks-Einstellabschnitts 901 in dem Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsabschnitt 8, an einem variablen Getriebeverhältnismechanismus, der das Verhältnis zwischen dem Lenkradwinkel θ_H und dem gelenkten Winkel θ_W der steuerbaren Straßenräder 5a, 5b in Übereinstimmung mit der Fahrbedingung des Fahrzeugs ändert, während auf 2 bis 5 Bezug genommen wird.
2 ist eine beispielhafte Ansicht, die einen Satz von Kennfeldern des angestrebten gelenkten Winkels (Ziellenkwinkel) θ_WREF darlegt, wobei der Zusammenhang zwischen dem Lenkradwinkel θ_H und dem Ziellenkwinkel θ_WREF gezeigt wird auf das Aufbauen des Variabelgetriebeverhältnis-Mechanismus. In 2 wird ein Beispiel eines Kennfeldes (Abbildung) gezeigt, welches zum Berechnen des Ziel-gelenkten Winkels θ_WREF in Bezug auf den Lenkradwinkel θ_H in Übereinstimmung mit der Fahrbedingung des Fahrzeugs (der Fahrzeuggeschwindigkeit in diesem Beispiel) verwendet wird.
Wie oben dargelegt, wird der Lenkradwinkel θ_H des Lenkrads 1 durch den Lenkbetrieb des Fahrers erfasst durch die Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7 und in die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 eingegeben. Auch wird die Fahrbedingung des Fahrzeugs durch die Fahrzeugfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 10 erfasst und in die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 eingegeben. Zu dieser Zeit berechnet die Übertragungscharakteristik-Einstellvorrichtung 801 in der Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 den Ziellenkwinkel θ_WREF basierend auf dem Lenkradwinkel θ_H und der Fahrzeuggeschwindigkeit (der Fahrzeugbedingung des Fahrzeugs) in Übereinstimmung mit der in 2 gezeigten Kennlinie. Zudem gibt es einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem gelenkten Winkel θ_W der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b und dem Zahnradwinkel θ des Ritzelzahnrads 301, so dass die Übersetzungscharakteristik-Einstellvorrichtung 801 unter Verwendung des Zusammenhangsdazwischen den Ziel-gelenkten Winkel θ_WREF in einen Zielzahnradwinkel θ_PREF für das Ritzelzahnrad 301 in dem Lenkmechanismus 3 umwandelt.
Ferner berechnet die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 den Zielhilfslenkwinkel θ_MREF durch Verwendendes Zusammenhangs zwischen dem Zielzahnradwinkel θ_PREF und dem obigen Ausdruck (4) durch die Berechnungsverarbeitung des folgenden Ausdrucks (5). θ_MREF = G_S(θ_PREF – θ_H) (5)
3 ist ein Zeitdiagramm, das einen spezifischen Betrieb der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erläutert, wobei als ein Beispiel individuelle Signalschwingungsformen gezeigt werden, wenn der Hilfslenkwinkel θ_M in Entsprechung zu dem tatsächlichen Drehwinkel θ* des Elektromotors 212 erfasst wird.
Zuallererst erfasst der Drehwinkelsensor 601 in dem Hilfslenkwinkel-Erfassungsabschnitt 6 den Drehwinkel θ des Elektromotors 212 (oder des Schneckenradgetriebes 211) des Hilfs-Mechanismus 2. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Drehwinkelsensor 601 zwei Erfassungssignale in Entsprechung zu sinθ und cosθ wie zuvor dargelegt aus.
In 3 nehmen beispielsweise, wenn der tatsächliche Drehwinkel θ* des Elektromotors 212 in sinusförmiger Weise geändert worden ist, die Erfassungssignale sinθ, cosθ von dem Drehwinkelsensor 601 Schwingungsformen an, die in dieser Figur jeweils gezeigt werden. Beachte hier, dass die Amplituden der Erfassungssignale sinθ, cosθ hier zweckmäßigerweise als ”1” beschrieben werden. Als der Drehwinkelsensor 601 können eine Vielfalt wohlbekannter Sensoren wie ein Drehmelder, ein Sensor zum Erfassen der Richtung eines magnetischen Flusses unter Verwendung eines AMR (anisotropes magnetoresistives Element) etc. verwendet werden.
Die Erfassungssignale sinθ, cosθ in Entsprechung zu dem Drehwinkel θ werden in die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 eingegeben, indem der Drehwinkel θ von diesen Erfassungssignalen basierend auf dem folgenden Ausdruck (6) berechnet wird. θ = tan^–1(sinθ/cosθ) (6) wobei der Drehwinkel θ einen Wert innerhalb des Bereichs von 0° < θ < 360° hat.
Beachte hier, dass sowohl sinθ als auch cosθ periodische Funktionen sind und demnach in der oben erwähnten Berechnungsverarbeitung der Drehwinkel θ nur innerhalb des Bereichs von 0 Grad bis 360 Grad gemessen werden kann und es nicht möglich ist, den Drehwinkel θ in Entsprechung zu dem tatsächlichen Drehwinkel θ* in exakter Weise zu messen, wie in 3 gezeigt.
Demgemäss wird der durch die Drehwinkel Berechnungsvorrichtung 602 berechnete Drehwinkel θ in die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 eingegeben, indem der Drehwinkel 602a in einer Zeit-Serienweise verarbeitet wird, um hierdurch die Anzahl der Umdrehungen pro Minute n des Elektromotors 212 zuzählen. Das heißt, wie durch Pfeile in 3 gezeigt, die Mehrfachumdrehungs-Zählervorrichtung 603 zählt die Anzahl an Umdrehungen pro Minute in n (Zählwert) aufwärts, wenn der Drehwinkel θ sich von 360 Grad zu 0 Grad verändert hat, aber selbst umgekehrt die Anzahl der Umdrehungen pro Minute n (Zählwert) abwärts, wenn der Drehwinkel θ sich von 0 Grad zu 360 Grad geändert hat. Die Mehrfachumdrehungs-Zählervorrichtung 603 gibt die derart gezählte Anzahl von Umdrehungen pro Minute n in die Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 604 ein.
Die Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 604 berechnet den Hilfslenkwinkel θ_M exakt unter Verwendung der Anzahl der Umdrehungen pro Minute n von der Mehrfachumdrehungs-Zählervorrichtung 603 und des Drehwinkels θ von der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602, wie durch den folgenden Ausdruck (7) gezeigt, und gibt ihn in die Antriebsvorrichtung 9 ein. θ_M = n × 360° + θ (7)
Nicht nur der Hilfslenkwinkel θ_M von der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6, sondern auch der Hilfslenkwinkel θ_MREF von der Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 wird in die Antriebsvorrichtung 9 eingegeben. Die Zielantriebsbetrag-Berechnungsvorrichtung 901 in der Antriebsvorrichtung 9 berechnet basierend auf einer Abweichung zwischen dem Zielhilfslenkwinkel θ_M und dem Hilfs-Lenkwinkel θ_MREF (erfasster Wert) einen Zielbetrag zum Antreiben des Elektromotors 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 auf solche Weise, dass der folgende Ausdruck (8) gilt. θ_MREF – θ_M = 0(8)
Der Zielbetrag des Antreibens ist beispielsweise in der Form eines Zielstroms, der dem Elektromotor 212 zuzuführen ist. Der Motorantriebsabschnitt 902 treibt den Elektromotor 212 in Übereinstimmung mit dem Zielbetrag des Antreibens (dem Zielstrom) von dem Zielantriebsbetrags-Berechnungsabschnitt 901 an.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf den Betriebsablauf des Fahrzeuglenksystems, wenn eine Abnormalität in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 auftritt.
Wenn eines der beiden Erfassungssignale sinθ, cosθ von dem Drehwinkelsensor 601 nicht in die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 bedingt durch einen Bruch, eine Unterbrechung etc. eingegeben wird, wie beispielsweise oben dargelegt, kann die Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 604 nicht den exakten Hilfslenkwinkel θ_M ausgeben. Zu dieser Zeit werden, wenn die Antriebsvorrichtung 9 den Elektromotor 212 basierend auf dem obigen Ausdruck (8) unter Verwendung des nicht genauen Hilfslenkwinkels θ_M antreibt, die lenkbaren Straßenräder 5a, 5b in einer Richtung gesteuert, die recht unterschiedlich von der vom Fahrer gewollten ist.
Demgemäss ist, um dies zu vermeiden, die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 wie in 1 gezeigt, derart angeordnet, dass die Erfassungssignale sinθ, cosθ von dem Drehwinkelsensor 601 in die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 eingegeben werden. Speziell werden die Erfassungssignale sinθ, cosθ in Form von physikalischen Größen wie einer Spannung, einem Strom etc. in Übereinstimmung mit der Charakteristik des Drehwinkelsensors 601 eingegeben.
4 und 5 sind erläuternde Ansichten, die die Zusammenhänge zwischen den Erfassungssignalen sinθ, cosθ, die von dem Drehwinkelsensor 601 ausgegeben werden, zeigen. Wie in 4 gezeigt, werden, jeweils graphisch die Erfassungssignale sinθ bzw. cosθ in der Form einer Spannung, die mit einer Amplitude Vs ausgegeben wird, mit cosθ bzw. sinθ als Achse der Abszisse und Achse der Ordinate genommen, ein idealer Lissajous-Kreis gebildet (siehe eine Volllinie).
Jedoch hat der Drehwinkelsensor 601 individuelle Schwankung oder Differenz in der Temperaturcharakteristik, Genauigkeit etc. so dass die Erfassungssignale sinθ, cosθ, wenn sie normal ausgegeben werden, eine in ihrer Amplitude Vs erzeugte Schwankung haben. Demgemäss wird der Lissajous-Kreis, der durch die normalen Erfassungssignale sinθ, cosθ gezeichnet wird, zwischen einem unteren Grenzwertkreis (VthL bis –VthL) und einem oberen Grenzwertkreis (VthH bis –VthH) auf konzentrischen Kreisen in Bezug auf den idealen Lissajous-Kreis werden, wie innerhalb des Bereichs einer unterbrochenen Linie in 4 gezeigt.
Die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 überwacht, ob der durch die Erfassungssignale sinθ, cosθ gebildete Lissajous-Kreis in dem Bereich zwischen dem unteren Grenzkreis und dem oberen Grenzkreis existiert. Das heißt, ein Bestimmen, ob der folgende Ausdruck (9) erfüllt ist, wird basierend auf den Ausgangsspannungen Vsin, Vcos der Erfassungssignale sinθ bzw. cosθ, einem Radius VthL des unteren Grenzkreises und einem Radius VthH des oberen Grenzkreises vorgenommen. VthL² < Vsin² + Vcos² < VthH² (9)
Wenn der obige Ausdruck (9) erfüllt wird, bestimmt die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11, dass die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 normal ist, wohingegen, wenn der obige Ausdruck (9) nicht erfüllt wird, bestimmt wird, dass die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 abnormal ist. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem die Ausgangsspannung Vsin immer ”0” wird bedingt durch die Abnormalität des Erfassungssignals sinθ, eine Abnormalitätsbestimmung getroffen von dem obigen Ausdruck (9) nur, wenn der folgende Ausdruck (10) erfüllt wird. Vcos < VthL (10)
Es wird verstanden werden, dass eine Zone, in der eine Abnormalitätsbestimmung zu diesem Zeitpunkt getroffen werden kann, beschränkt ist, wie in 5 gezeigt (siehe eine Pfeilzone).
Hier wird Bezug genommen auf den Fall, bei dem eine Abnormalität in einer Zone aufgetreten ist, in der eine Abnormalitätsbestimmung nicht getroffen werden kann.
Wie oben dargelegt, wird, wenn eine Abnormalität in den Erfassungssignalen sinθ, cosθ auftritt, der Hilfslenkwinkel θ_M, der durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst wird, zu einem abnormalen Wert, so dass, wenn der Antriebsabschnitt 9 den Elektromotor 212 unter Verwendung des abnormalen Hilfslenkwinkels θ_M antreibt, die lenkbaren Straßenräder 5a, 5b in einer Richtung gelenkt werden, die nicht der Intention des Fahrers entspricht. Wenn demnach die lenkbaren Straßenräder 5a, 5b in einer nicht der Intention des Fahrers entsprechenden Richtung gelenkt werden, wird der Hilfslenkwinkel θ_M, selbst wenn er in einer Zone liegt, in der die Abnormalitätserfassung nicht getroffen werden kann (nachstehend auch als Abnormalitäts-Nichterfassbarkeitszone bezeichnet) angetrieben, um in eine Zone zu kommen, in der die Abnormalitätserfassung getroffen werden kann (nachstehend auch als Abnormalitätserfassbarkeitszone bezeichnet), so dass zu diesem Zeitpunkt die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 eine Abnormalitätserfassung treffen kann. Die Drehung des Hilfslenkwinkels θ_M ist zu diesem Zeitpunkt geringer oder gleich 180 Grad, wie aus 5 zu sehen ist, und der Einfluss des Hilfslenkwinkels θ_M auf die Drehung des Ritzelzahnrads 301, der ein Produkt seiner Drehung und des Geschwindigkeitsverhältnisses G_S von dem Schneckenradgetriebe zu dem Antriebsritzel 301 ist, ist zu einem vernachlässigbaren Grad gering, wie aus dem oben erwähnten Ausdruck (4) klar wird. Zudem bedeutet dies, dass selbst in dem Fall, in dem der Hilfslenkwinkel θ_M nicht in die Abnormalitäts-Unerfassbarkeitszone angetrieben wird, dass es im Wesentlichen keine Änderung in dem Hilfslenkwinkel θ_M gibt und demnach der dem Lenken des Fahrers auferlegte Einfluss ebenfalls gering ist.
Wenn eine Abnormalität die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst wird, stoppt zudem die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts Überwachungsvorrichtung 11 das Antreiben des Elektromotors 212 mit Hilfe der Antriebssteuervorrichtung 9. Beachte hier, dass ein Stoppen des Antreibens des Elektromotors 212 bedeutet, dass der Elektromotor 212 in einen nichtdrehenden Zustand versetzt wird. Beispielsweise in dem Fall, in dem der Zusammenhang zwischen dem Schneckenradgetriebe 211 und dem Schneckenrad 205 derart konstruiert ist, dass das Schneckenradgetriebe 211 nicht von der Schneckenradseite 205 gedreht werden kann (d. h., sozusagen selbstsperrend ist), die Energiezufuhr zum Elektromotor 212 verhindert werden kann oder unterbrochen werden kann auf das Stoppen des Antreibens hin.
Alternativ kann ein fixierter Abschnitt vorgesehen sein, der jene Teile mechanisch fixiert (z. B. das Schneckenradgetriebe 211, das Schneckenrad 205 etc.), von denen der Hilfslenkwinkel im Betriebsfall überlagert wird, so dass das Schneckenradgetriebe 211 oder das Schneckenrad 205 auf das Stoppen des Antreibens hin fixiert sind.
In der oben erwähnten ersten Ausführungsform wird der Zielhilfslenkwinkel θ_MREF berechnet und Hilfslenkwinkel θ_M wird derart erfasst, dass der Elektromotor 212 angetrieben wird, um den Hilfslenkwinkel θ_M mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF koinzidieren zu lassen, aber der Zielzahnradwinkel θ_PREF kann statt dessen festgelegt werden und der Zahnradwinkel θ_P kann bei einem Abschnitt erfasst werden ähnlich der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6, so dass der Elektromotor 212 angetrieben wird, um diese beiden Winkel miteinander koinzidieren zu lassen. Zudem wird der Elektromotor 212 als Rotationsteil in dem Hilfs-Mechanismus 2 verwendet, um den Drehwinkel θ des Elektromotors 212 zu erfassen, aber andere Rotationsteile können auch als zu diesem Zweck zu erfassendes Objekt verwendet werden.
Wie oben beschrieben, hat das Fahrzeugsteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Lenkmechanismus 3 zum Lenken der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b mit Hilfe des von dem Fahrer zu betreibenden Lenkrads und des elektrisch steuerbaren Hilfs-Mechanismus 2. Das System schließt eine Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7 ein, die einen Lenkradwinkel θ_H des durch den Fahrer betriebenen Lenkrads 1 erfasst, die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6, die den durch den Hilfslenkwinkel-Überlagerungsmechanismus 2 zu überlagernden Hilfslenkwinkel θ_M erfasst, die Übersetzungscharakteristik-Einstellvorrichtung 801, die die Übersetzungscharakteristik zwischen dem Lenkradwinkel θ_H und dem gelenkten Winkel θ_W der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b in Übereinstimmung mit der Fahrbedingung des Fahrzeugs einstellt, den Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsabschnitt 8, der den Zielhilfslenkwinkel θ_MREF für den durch den Hilfs-Mechanismus 2 zu überlagernden Hilfslenkwinkel in Übereinstimmung mit der Übersetzungscharakteristik berechnet, und die Antriebssteuervorrichtung 9, der den Hilfs-Mechanismus 2 auf solche Weise antreibt, dass der Hilfslenkwinkel θ_M, der durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst wird, mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF koinzidiert.
Zudem hat die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 den Drehwinkelsensor 601 und den Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 zum Erfassen des Drehwinkels θ in Entsprechung zu dem tatsächlichen Drehwinkel θ* des Rotationsteils (des Elektromotors 212) in dem Hilfs-Mechanismus 2. Der Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 berechnet den Drehwinkel θ des Rotationsteils basierend auf dem Erfassungssignal sinθ, cosθ des Drehwinkelsensors 601.
Das Rotationsteil, welches den Hilfs-Mechanismus 2 bildet, hat die Korrelation des folgenden Ausdrucks (11) unter Verwendung des strengen Hilfslenkwinkels θ_S und des Drehwinkels θ_M des Elektromotors 212. θs = θ_M/G (11) wobei G ein Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis von dem Drehwinkel θ_M des Elektromotors 212 des Hilfslenkwinkels θ_S ist.
Auch hat der Hilfslenkwinkel-Erfassungsabschnitt 6 den Mehrfachumdrehungs-Zählabschnitt 603 und den Hilfslenkwinkel-Berechnungsabschnitt 604 zum Berechnen des Drehwinkel θ_M des Elektromotors 212 als Hilfslenkwinkel θ_M. Hier hat der Drehwinkel θ_M des Elektromotors 212 eine Korrelation, die repräsentiert wird durch den folgenden Ausdruck (12). θ_M = tan^–1(sinθ/cosθ) (12) wobei ”tan^–1” die inverse Funktion von ”tan” bedeutet und der absolute Winkel des Drehwinkels θ_M innerhalb des Bereichs von 0 Grad bis 360 Grad erfasst werden kann.
Zudem zählt die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 zum Zählen der Anzahl an Umdrehungen n pro Minute des Rotationsteils die Anzahl an Umdrehungen pro Minuten n jedes Mal, wenn der Drehwinkel θ_M den berechneten Winkel passiert, aufwärts oder abwärts. Der strenge Hilfslenkwinkel θ_M kann wie durch den folgenden Ausdruck (13) gezeigt, unter Verwendung der Anzahl der Umdrehungen n pro Minute des Rotationsteils die derart durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 gezählt werden, berechnet werden. θs(n × 360° + θ_M)/G (13)
Ferner bestimmt die Überwachungsvorrichtung 11 (zur Erfassung des Vorhandenseins oder Fehlens einer Abnormalität der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung) aus den erfassten Signalen sinθ, cosθ des Drehwinkelsensors 601 in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6, ob mindestens eine Relation von ”sin²θ_M + cos²θ_M = 1” im Wesentlichen gilt, und erfasst das Vorhandensein oder Fehlen einer Abnormalität der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6, wodurch die Abnormalität der Hifslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 unabhängig zu einem frühen Zeitpunkt erfasst werden kann.
Zudem stoppt auch das Erfassen der Abnormalität der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 das Antreiben des Elektromotors 212 mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 9 und fixiert den Hilfslenkwinkel θ_M, der zu dieser Zeit überlagert wird, wodurch die Lenkbewegung der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b, die nicht der Intention des Fahrers entspricht, auf ein Minimum unterdrückt werden kann.
Ausführungsform 2.
In der oben erwähnten ersten Ausführungsform stoppt die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 das Antreiben des Elektromotors 212 mit Hilfe der Antriebssteuervorrichtung 9, wenn der abnormale Zustand der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 erfasst wird, aber auf das Erfassen der Abnormalität nur eines der Erfassungssignale sinθ, cosθ kann der Drehwinkel des Elektromotors 212 basierend nur auf dem anderen normalen Erfassungssignal geschätzt werden und der Elektromotor 212 könnte unter Verwendung des Hilfslenkwinkels θ_M angetrieben werden, der basierend auf dem derart geschätzten Drehwinkel berechnet wird.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrzeuglenksystem mit einem Drehwinkelschätzabschnitt 605 zeigt, der aktiviert wird auf das Erfassen nur eines der Erfassungssignale, in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, den bei der Abnormalitätserfassung aktivierten umfassend. In 6 werden dieselben Teile oder Komponenten wie jene oben beschriebenen (siehe 1) durch dieselben Bezugszeichen oder durch dieselben Bezugszeichen mit einem hinzugefügten ”A” an ihren Enden gekennzeichnet, während eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen wird.
In diesem Fall ist zusätzlich zu dem oben erwähnten Aufbau eine Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6a vorgesehen mit einer Drehwinkelschätzvorrichtung 605 und einem Umschaltabschnitt 606, der auf das Erfassen einer Abnormalität nur eines der Erfassungssignale sinθ, cosθ aktiviert wird. Auch ist als der Antriebssteuervorrichtung 9 zugeordneter Erfassungsabschnitt eine Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 12 vorgesehen, der den Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs erfasst. Der Aufbau der 6 ist ähnlich dem oben erwähnten (siehe 1) mit der Ausnahme des Hinzufügens der Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 12, der Drehwinkelschätzvorrichtung 605 und der Umschaltvorrichtung 606.
Die Drehwinkelschätzvorrichtung 605 in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6A hat eine Funktion des Berechnens eines geschätzten Drehwinkels θe basierend auf nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ, wobei er den geschätzten Drehwinkel θe basierend auf dem anderen, normalen der Erfassungssignale berechnet, wenn eine Abnormalität nur eines der Erfassungssignale sinθ, cosθ durch eine Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A erfasst wird, und dem geschätzten Drehwinkel θe durch den Umschaltabschnitt 606 in die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 eingibt.
Die Umschaltvorrichtung 606 wählt entweder einen Ausgangswert (Drehwinkel θ) der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 oder einen Ausgangswert (geschätzter Drehwinkel θe) der Drehwinkelschätzvorrichtung 605 als ein Eingangssignal des Mehrfachumdrehungs-Zählabschnitts 603 aus in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Bestimmens der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A. Das heißt, der Umschaltabschnitt 606 gibt den Drehwinkel θ von der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 in der Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 zu der Zeit des normalen Betriebs ein, bei dem keine Abnormalität erfasst wird, aber gibt den geschätzten Drehwinkel θe von der Drehwinkelschätzvorrichtung 605 in die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 ein, wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ erfasst wird. Demgemäss treibt während des Normalbetriebs die Antriebssteuervorrichtung 9 den Hilfs-Mechanismus 2 derart an, dass er den Hilfslenkwinkel θ_M, der basierend auf dem Drehwinkel θ berechnet worden ist, koinzidieren lässt mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF, wohingegen, wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ erfasst wird, die Antriebsvorrichtung 9 den Hilfs-Mechanismus 2 derart antreibt, dass er den basierend auf dem geschätzten Drehwinkel θe berechneten Hilfslenkwinkel θ_M mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF koinzidieren lässt.
Der Geradeausfahrzustands-Erfassungsabschnitt 12 erfasst den Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs (Bestimmungszustand des Rechts- oder Linkslenkens des Fahrers) basierend auf dem erfassten Wert (dem Lenkradwinkel (θ_H) von der Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7, und dem erfassten Wert (der Fahrbedingung des Fahrzeugs) von der Fahrzeugfahrzustanderfassungsvorrichtung 10, und stoppt das Antreiben des Elektromotors 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 mit Hilfe der Antriebssteuervorrichtung 9, wenn der Geradeausfahrzustand erfasst wird.
Nun wird Bezug genommen auf den Betrieb des Fahrzeuglenksystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 6 dargestellt, während auf Unterschiede davon gegenüber dem oben erwähnten (1) fokussiert wird.
Ähnlich wie oben dargelegt, erfasst die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11, ob es eine Abnormalität in den Erfassungssignalen sinθ, cosθ von dem Drehwinkelsensor 601 gibt und stoppt das Antreiben des Elektromotors 212 durch die Antriebssteuervorrichtung 9, wenn beide Erfassungssignale sinθ, cosθ bedingt durch den Ausfall von üblichen Teilen ”0” werden, die zum Ausgeben der Erfassungssignale sinθ, cosθ erforderlich sind. Zudem ist die Hilfslenkwinkelerfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A aufgebaut, um in der Lage zu sein, einen Ausfall (eine Abnormalität) in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ zu erfassen, so dass auf das Erfassen nur eine der beiden Erfassungsvorrichtungen die Drehwinkelschätzvorrichtung 605 und die Umschaltvorrichtung 606 in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6A ohne Stoppen der Antriebssteuervorrichtung 9 aktiviert werden. Die Drehwinkelschätzvorrichtung 605 wählt ein normales Signal unter den Erfassungssignalen sinθ, cosθ basierend auf dem Ergebnis des Bestimmens der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A und berechnet den geschätzen Drehwinkel θe des Schneckenradgetriebes 211 unter Verwendung eines normalen Erfassungssignals.
Nachstehend wird Bezug genommen auf ein Verfahren zum Berechnen des geschätzten Drehwinkels θe in Übereinstimmung mit der Drehwinkelschätzvorrichtung 605, während Bezug genommen wird auf 7. 7 ist ein Schwingungsformdiagramm, das ein normales Erfassungssignal von der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6A zeigt. Beispielsweise, wenn das Erfassungssignale sinθ normal ist, dann gibt es einen Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel θ und dem Erfassungssignal sinθ, wie in 7 gezeigt.
Wie aus 7 zu sehen ist, ist es unmöglich, aus dem Erfassungssignal sinθ allein zu bestimmen, ob der Drehwinkel θ sich in einer Zone a von (0 y θ < 90, 270 y θ < 360) befindet oder in einer Zone b (90 < θ < 270) in 7, so dass es schwierig wird, den Drehwinkel θ abzuschätzen.
Hier wird Bezug genommen auf die Eigenschaften der Zonen a und b, während die Bewegung des Elektromotors 212 bedingt durch die Erfassungssignale sinθ in einer Zeitserienweise berücksichtigt wird.
Zuallererst hat das Erfassungssignal sinθ mit dem Elektromotor 212 in Vorwärtsrichtung drehend (d. h., in einer Richtung zum Erhöhen des Drehwinkels θ) eine positive Steigung in der Zone a und eine negative Steigung in der Zone b. Demgegenüber hat das Erfassungssignal sinθ mit dem Elektromotor 212 in negativer Richtung drehend (d. h., in einer Richtung zum Verringern des Drehwinkels θ) eine negative Steigung in der Zone a und eine positive Steigung in der Zone b. Demgemäss kann der Drehwinkel θ mit der Verwendung der Steigung des Eigenschaft des Erfassungssignals sinθ durch Verarbeiten der Drehrichtung des Elektromotors 212 und des Erfassungssignals sinθ in einer Zeitserienweise geschätzt werden. Beachte hier, dass Rauschen oder Ähnliches dem Erfassungssignal sinθ überlagert ist, wenn das Erfassungssignal sinθ in einer Zeitserienweise verarbeitet wird zum Berechnender Steigung, so dass es besser ist, die Auflösung des Drehwinkels θ auf einen relativ niedrigen Wert zu legen, um den Einfluss von Rauschen etc. zu vermeiden.
Auch kann wie in einem Blockdiagramm der 8 gezeigt, beispielsweise die Drehrichtung des Elektromotors 212 geschätzt werden durch Bestimmen eines tatsächlichen Antriebsbetrags des Elektromotors 212 und durch Durchführen einer Berechnung unter Verwendung eines mechanistischen Modells 607, das die Charakteristik des Hilfs-Mechanismus 2 repräsentiert. 8 ist ein Blockdiagramm, das konzeptionell das mechanistische Modell 607 zum Schätzen der Drehrichtung des Elektromotors 212 aus dem Betrag des Antreibens des Hilfs-Mechanismus 2 zeigt. Demnach kann der Drehwinkel durch Eingeben des Betrags des Antreibens des Elektromotors 212 in das mechanistische Modell 607 und Ausführen arithmetischer Berechnungen geschätzt werden.
Zurück zur 6, der Drehwinkel θ von dem Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 und der geschätzte Drehwinkel θe von der Drehwinkelschätzvorrichtung 605 werden in die Umschaltvorrichtung 606 eingegeben. Die Umschaltvorrichtung 606 gibt den Drehwinkel θ aus der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 aus, wenn das Ergebnis des Bestimmens der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A das Fehlen einer Abnormalität in den Erfassungssignalen sinθ, cosθ des Drehwinkelsensors 601 anzeigt. Zudem gibt die Schaltvorrichtung 606, wenn das Ergebnis des Bestimmens der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A das Fehlen einer Abnormalität nur eines Erfassungssignals sinθ, cosθ angibt, dem geschätzten Drehwinkel θe von der Drehwinkelschätzvorrichtung 605 aus. Das heißt, wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ gefunden wird, wird der Hilfslenkwinkel θ_M basierend auf dem geschätzten Drehwinkel θe berechnet und wird in der Antriebssteuervorrichtung 9 eingegeben.
Die Antriebssteuervorrichtung 9 treibt den Elektromotor 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 unter Verwendung des Zielhilfslenkwinkels θ_MREF von der Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8, und des Hilfslenkwinkels θ_M, der basierend auf dem geschätzten Drehwinkel θe berechnet worden ist, an. Als ein Ergebnis wird selbst wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ auftritt, die Steuerung des Elektromotors 212 basierend auf dem Hilfslenkwinkel θ_M fortgesetzt, der aus dem geschätzten Drehwinkel θe berechnet wird, so dass es möglich wird, die Übersetzungscharakteristik zwischen dem Lenkwinkel (dem Lenkradwinkel θ_H) des Lenkrads 1 und dem Lenkwinkel θ_W der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b beizubehalten.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Vorsorge getroffen für die Drehwinkelschätzvorrichtung 605, die den geschätzten Drehwinkel θe aus nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ berechnet, und die Umschaltvorrichtung 606, und wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ erfasst wird, aktiviert die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11A den Drehwinkelschätzabschnitt 605, so dass der geschätzte Drehwinkel θe basierend auf nur dem anderen normalen Erfassungssignal berechnet wird. Als eine Folge hiervon treibt die Antriebssteuervorrichtung 9 den Hilfs-Mechanismus 2 in einer solchen Weise an, dass der Hilfslenkwinkel θ_M von der Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 604 mit dem Zielhilfslenkwinkel θ_MREF koinzidiert. Demgemäss kann selbst wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ während des Lenkbetriebs des Fahrers auftritt, die Steuerung des Hilfslenkwinkels θ_M fortgesetzt werden durch Berechnendes geschätzten Drehwinkels θ basierend auf dem anderen normalen Erfassungssignal.
Zudem ändert sich die Übertragungs- bzw. die Übersetzungscharakteristik zwischen dem Lenkrad 1 und den lenkbaren Straßenrädern 5a, 5b nicht, so dass selbst wenn eine Abnormalität beispielsweise im Zuge des Lenkens für einen Spurwechsel etc. auftritt, die Übersetzungscharakteristik zwischen dem Lenkradwinkel θ und dem gelenkten Winkel θ_W der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b sich nicht bedingt durch den Lenkbetrieb ändert, es hierdurch ermöglichend, das Lenken wie von dem Fahrer gedacht beizubehalten.
Zudem ist Vorsorge getroffen für eine Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 12, der den Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs erfasst, und das Antreiben des Hilfs-Mechanismus 2 wird so gesteuert, dass der Zielhilfslenkwinkel θ_MREF und der erfasste Hilfslenkwinkel θ_M miteinander koinzidieren, bis die Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 12 den Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs erfasst, und nach dem Erfassen des Geradeausfahrzustands die Antriebssteuerung des Hilfs-Mechanismus 2 stoppt.
Demgemäss wird, selbst wenn eine Abnormalität in nur einem der Erfassungssignale sinθ, cosθ während der Lenkoperation des Fahrers auftritt, das Lenken, wie vom Fahrer gewollt, möglich und das Antreiben des Hilfs-Mechanismus 2 wird gestoppt, wenn das Fahrzeug in einen Geradeausfahrzustand kommt, so dass das Lenksystem einen Zustand erhält, der äquivalent ist zu einem gewöhnlichen Lenksystem in einem Zustand, in dem die neutrale Position des Lenkrads 1 und der neutrale Punkt der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b miteinander koinzident stehen. Als ein Ergebnis ist es möglich, das unkomfortable Gefühl für den Fahrer auf ein Minimum zu unterdrücken, selbst beim Lenken, nachdem das Antreiben des Hilfs-Mechanismus 2 gestoppt ist.
Ferner kann die Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 12 die Abschlusszeit der Rechts- oder Linkslenkoperation des Fahrers durch Erfassen, wenn das Fahrzeug in den Geradeausfahrzustand kommt, erfassen. Als ein Erfassungsverfahren für den Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs kann eine Bestimmung, dass das Fahrzeug sich im Geradeausfahrzustand befindet, beispielsweise getroffen werden, wenn der Lenkradwinkel θ_H von der Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7 sich in einem neutralen Zustand befindet, und wenn der neutrale Zustand sich über eine vorbestimmte Zeit oder länger fortsetzt. Alternativ kann die Fahrzeugfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 10 einen Gier-Ratensensor einschließen und wenn die durch den Gier-Ratensensor erfasste Gier-Rate des Fahrzeugs ”0” angibt und wenn der Lenkradwinkel θ_H die neutrale Position des Lenkrads 1 angibt, kann eine Bestimmung getroffen werden, dass das Fahrzeug sich im Geradeausfahrzustand befindet.
Zudem stoppt die Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung 12 das Antreiben des Elektromotors 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 durch den Antriebsabschnitt 9 auf das Erfassen des Geradeausfahrzustands des Fahrzeugs hin, aber zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Lenkrad 1 in seiner Neutralposition und die lenkbaren Straßenräder 5a, 5b sind ebenfalls in ihren neutralen Stellungen. Das heißt, der zu überlagernde Hilfslenkwinkel θ_M wird ”0”, und wird daraufhin auf ”0” festgelegt. Demgemäss arbeitet nach dem Zeitpunkt, bei dem der Hilfslenkwinkel θ_M auf ”0” festgelegt worden ist, das Lenksystem gemäß dieser zweiten Ausführungsform als ein gewöhnliches Lenksystem, wie es in der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, in welchem das Verhältnis zwischen dem Betrag des Lenkens des Lenkrads 1 (des Lenkradwinkels θ_H) und dem Betrag der Drehung des Ritzelrades 301 (der Zahnradwinnkel θ_P) 1:1 ist und die neutralen Punkt e von beiden miteinander koinzidieren.
Ausführungsform 3
Obwohl in den oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen die Verarbeitung zu dem Zeitpunkt, wenn die Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 gestoppt wird und durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6, 6A und die Antriebssteuervorrichtung 9 wiederaufgenommen wird, nicht erwähnt worden ist, kann Vorsorge getroffen werden für eine nicht-flüchtige Speichervorrichtung 14, die mit einem Mikrocontroller 110 verbunden ist, welche eine Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 etc. einschließt, wie in 9 gezeigt, wobei der Drehwinkel θ (der erfasste Wert) die Anzahl der Umdrehungen pro Minute n (der Zählwert) eines Rotationsteils in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 gespeichert werden, wenn die Steuerung eines Hilfs-Mechanismus 2 gestoppt wird, und derart gespeicherte Daten verwendet werden für das Steuern des Hilfs-Mechanismus 2, wenn eine solche Steuerung neu gestartet oder wiederaufgenommen wird.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrzeuglenksystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in welchem dieselben oder entsprechende Teile oder Element wie jene oben beschriebenen (siehe 1) durch dieselben Bezugszeichen identifiziert werden, während eine detaillierte Erläuterung davon weggelassen wird. Beachte hier, dass das Lenkrad 1, der Hilfs-Mechanismus 2, die Spurstangenhebel 4a, 4b, die lenkbaren Straßenräder 5a, 5b und so weiter in 4 weggelassen sind, um Komplexitäten in dieser Figur zu vermeiden.
In diesem Fall wird ein Beispiel gezeigt, das als einen Drehwinkelsensor 601 einen Rotor 611a zum Erfassen des Drehwinkels θ eines Rotationsteils, und einen Stator 611b zum Erfassen des Drehwinkels θ des Rotors 611a umfassender Drehmelder verwendet wird. Der Rotor 611a des Drehmelders ist an dem Rotationsteil montiert, das einen Hilfslenkwinkel θ_M erfasst, der durch den Hilfs-Mechanismus 2 zu überlagern ist (siehe 1).
In 9 ist eine ECU 13 vorgesehen mit einem Mikrocontroller 130, der mit dem Rotor 611a und dem Stator 611b des Drehmelders verbunden ist, einem Lenkradwinkelsensor 701, einem Fahrzeugfahrzustandssensor 101 und einem Elektromotor 212, und einem nicht-flüchtigen Speicherabschnitt 14, der mit dem Mikrocontroller 130 verbunden ist.
Der Mikrocontroller 130 schließt einen Rechenabschnitt des Drehwinkelsensors 601 ein, einen Rechenabschnitt (einen Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602), eine Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 und eine Hilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 604) einer Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 (siehe 1), eine Rechenvorrichtung (einer Schnittstelle 702 und einer Lenkradwinkel-Berechnungsvorrichtung 703) einer Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7, eine Schnittstelle 102 einer Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8, eine Antriebsvorrichtung 9 und eine Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11.
Die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 14 ist mit der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 und der Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 verbunden und speichert darin zum Zeitpunkt des Abschließens der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 den erfassten Wert des Drehwinkels θ von der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 und den Zählwert der Anzahl an Umdrehungen n pro Minute von der Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 als einen Drehwinkelspeicherwert bzw. einen Mehrfachumdrehungsanzahl-Speicherwert.
Zudem liest der nicht-flüchtiger Speicherabschnitt 14 zu Beginn der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 den Mehrfachumdrehungsanzahl-Speicherwert und den Drehwinkelspeicherwert, die zu der Steuerungsabschlusszeit gespeichert worden sind, aus und gibt sie in die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 602 ein, hierdurch zu der Rechenverarbeitung der Anzahl von Umdrehungen n pro Minute unmittelbar nach dem Aktivieren des Hilfs-Mechanismus 2 beitragend. Das heißt, der Hilfslenkwinkel-Erfassungsabschnitt 6 in dem Mikrocontroller 130 speichert zu der Abschlusszeit der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 durch den Antriebsabschnitt 9 die Anzahl an Umdrehungen n pro Minute, die durch den Mehrfachumdrehungs-Zählabschnitt 603 gezählt worden sind, in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 als den Mehrfachumdrehungsanzahl-Speicherwert, und verwendet einen Mehrfachumdrehungsanzahl-Speicherwert als einen Anfangswert, wenn die Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 neu gestartet oder wiederaufgenommen wird.
Auch speichert die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 zu der Abschlusszeit der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2, den Drehwinkel θ, der durch die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 berechnet worden ist, in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 als Drehwinkelspeicherwert, verwendet den Mehrfachumdrehungszahl-Speicherwert als Anfangswert beim Neustart der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 und führt gleichzeitig eine Zählverarbeitung auf das Aktivieren durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 hin aus basierend auf dem Drehwinkelspeicherwert und dem Drehwinkel θ, der durch die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 berechnet worden ist.
Der Drehwinkelsensor 601 schließt einen Oszillationsabschnitt 600 ein, einen Erregungsabschnitt 610, der durch den Oszillationsabschnitt 610 angetrieben wird, Drehmelder 611a, 611b, die mit dem Erregungsabschnitt 610 über Ausgangsanschlüsse R1, R2 verbunden sind, einen Verstärkerabschnitt 612, der mit den Drehmeldern 611a, 611b über Eingangsanschlüsse S1, S2 verbunden ist, einen Abtastabschnitt 610, der mit dem Verstärkerabschnitt 612 verbunden ist und angetrieben wird durch den Oszillationsabschnitt 600, einen Analog-Digital- bzw. A/D-Umwandlungsabschnitt 614, der mit dem Abtastabschnitt 613 verbunden ist, und einen Amplitudenberechnungsabschnitt 615, der ein Erfassungssignal sinθ basierend auf einem Digitalsignal D1 von dem A/D-Umwandlungsabschnitt 614 ausgibt.
Der Drehwinkelsensor 601 schließt einen Verstärkerabschnitt 616 ein, der über Eingangsanschlüsse S3, S4 mit den Drehmeldern 611a, 611b verbunden ist, einen Abtastabschnitt 617, der mit dem Verstärkerabschnitt 616 verbunden ist und durch den Oszillationsabschnitt 600 angetrieben wird, einen A/D-Umwandlungsabschnitt 618, der mit dem Abtastabschnitt 617 verbunden ist, und einen Verstärkungs-Berechnungsabschnitt 619, der ein Erfassungssignal cosθ basierend auf einem Digitalsignal D2 von dem A/D-Umwandlungsabschnitt 616 ausgibt.
Die Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung 7 ist mit einem Lenkradwinkelsensor 701 versehen, einer Schnittstelle 702, die ein Erfassungssignal von dem Lenkradwinkelsensor 701 aufnimmt, eine Lenkradwinkel-Berechnungsvorrichtung 703, der einen Lenkradwinkel θ_H basierend auf dem Erfassungssignal von dem Lenkradwinkelsensor 701 über die Schnittstelle 702 berechnet.
Der Fahrzeugfahrzustands-Erfassungsabschnitt 10 ist mit einem Fahrzeugfahrzustandssensor 101 wie zum Beispiel einem Gier-Ratensensor versehen, und einer Schnittstelle 102, die ein Erfassungssignal von dem Fahrzeugfahrzustandssensor 101 in die Zielhilfslenkwinkel-Berechnungsvorrichtung 8 eingibt. In diesem Fall führt die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 in dem Mikrocontroller 130 eine Zählverarbeitung der individuellen Berechnungswerte in der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 auf das Aktivieren davon speziell nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit, die erforderlich ist, bis die Funktion des Drehwinkelsensors 601 stabil wird vom Beginn des Betriebs der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 beim Neustart der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf die Signalverarbeitung der Drehmelder 611a, 611b in dem Drehwinkelsensor 601, während auf die Schwingungsformdiagramme in 10 bis 12 gemeinsam mit 9 Bezug genommen wird.
In dem Mikrocontroller 130 in 9 erzeugt zuallererst der Oszillationsabschnitt 600 in dem Drehwinkelsensor 601 ein Referenzsignal für das Erregender Drehmelder 611a, 611b. Dieses Referenzsignal wird in den Erregungsabschnitt 610 eingegeben, wo es einer Schwingungsformformungsverarbeitung, einer Leistungsverstärkungsverarbeitung und so weiter unterzogen wird und wird dann von den Ausgangsanschlüssen R1, R2 dem Stator 611b als Erregungssignal R1–R2 zugeführt.
Das auf dem Referenzsignal basierende Erregungssignal R1–R2 ist in der oberen oder obersten Zeile in 10 gezeigt. Demnach werden, wenn das Erregungssignal R1–R2 zwischen den Ausgangsanschlüssen R1, R2 eingefügt wird in Entsprechung zu dem Stator 611b des Drehmelders, Erfassungssignale S1–S2, S3–S4, die jeweils amplitudenmoduliert sind zu sinθ bzw. cosθ, in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel θ des Rotors 611a des Drehmelders von dem Stator 611a über die Eingangsanschlüsse S1, S2 und die Eingangsanschlüsse S3, S4 erhalten. Die Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 in Entsprechung zu dem sinθ bzw. cosθ werden in der mittleren Reihe und unten oder in der untersten Reihe in 10 gezeigt.
Um die Erfassungssignale sinθ, cosθ wie in der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben, von den Erfassungssignalen S1–S2, S3–S4, die derart amplitudenmoduliert sind, zu erhalten, ist es erforderlich, die Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 zu demodulieren. Die Verstärkerabschnitte 612, 616 in dem Drehwinkelsensor 601 wandeln die Erfassungssignale S1–S2, S3–S4, die von dem Stator 611b erhalten werden, in Spannungswerte innerhalb eines Spannungsbereichs um, der durch die A/D-Umsetzer 614, 618 in dem Mikrocontroller 130 verarbeitet werden kann, und geben sie jeweils in die Abtastabschnitte 613 bzw. 617 ein. Die Abtastabschnitte 613, 617 tasten die Ausgangssignale der Verstärkerabschnitte 612, 616 in Synchronisation mit einem Referenzsignal von dem Oszillatorabschnitt 600 ab und geben die Abtastergebnisse in die A/D-Umsetzer 614, 616 ein. Die A/D-Umsetzer 614, 616 führen eine A/D-Wandlung der Abtastergebnisse der Abtastabschnitte 613, 617 durch und geben derart erhaltene Digitalsignale D1, D2 an die Amplitudenberechnungsabschnitte 615, 619 ab. Die Amplitudenberechnungsabschnitte 615, 619 berechnen die Amplituden der Digitalsignale D1, D2 und geben sie in den Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 und die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 als Erfassungssignale sinθ, cosθ ein.
11 und 12 sind Schwingungsformdiagramme, die die Verarbeitungsoperationen der Abtastabschnitte 613, 617 jeweils zeigen, wobei runde Markierungen Abtastpunkte angeben. 11 zeigt eine Signalverarbeitung in dem Fall, in dem die Schwingungsform jedes der Erfassungssignale in Phase mit dem Referenzsignal von dem Oszillationsabschnitt 600 sind und 12 zeigt eine Signalverarbeitung in dem Fall, in dem die Schwingungsform von jedem der Erfassungssignale sich in entgegengesetzter Phasenlage zu dem Referenzsignal befindet.
Wie durch die runden Markierungen in 11 und 12 gezeigt, werden in den Abtastabschnitten 613, 617 eine Spannung V1 in Entsprechung zu Scheitelwerten jeweilige Erfassungssignale und eine Spannung V2 in Entsprechung zu Talsohlen der jeweiligen Erfassungssignale synchron mit dem Referenzsignal und dem Oszillationsabschnitt 600 abgetastet. Wenn die Erfassungsschwingungsform in Phase mit dem Referenzsignal ist, berechnen die Amplituden-Berechnungsabschnitte 615, 619 jeweils eine Amplitude Vamp eines entsprechenden Erfassungssignals als Vamp = V1 – V2 basierend auf den abgetasteten individuellen Spannungen V1, V2, wohingegen, wenn die Erfassungsschwingungsform sich in entgegengesetzter Phase zu dem Referenzsignal befindet, die Amplitudenberechnungsabschnitte 615, 619 jeweils die Amplitude Vamp des entsprechenden Erfassungssignals als Vamp = V2 – V1 berechnen. Die Ausgangssignale von den Amplitudenberechnungsabschnitten 615, 619 werden in den Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 und die Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 als Erfassungssignale sinθ, cosθ eingegeben.
Nachstehend berechnet der Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 den Drehwinkel θ, der dann in dem Mikrocontroller 130 in der ECU 13 programmverarbeitet wird in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten arithmetischen Ausdruck.
Auch werden in 9 nicht nur die Erfassungssignale sinθ, cosθ, sondern auch Digitalsignale D1, D2 von den A/D-Umsetzern 614, 618 zu der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsvorrichtung 11 eingegeben.
Nachstehend wird Bezug genommen auf die Abnormalitätsüberwachungsverarbeitung unter Verwendung der Digitalsignale D1, D2 unter Bezugnahme auf ein Schwingungsformdiagramm in 13, während die Abnormalitätsüberwachungsverarbeitung unter Verwendung der Erfassungssignale sinθ, cosθ, die ähnlich der oben erwähnten ist, weggelassen wird.
In 13 nehmen die individuellen Spannungen V1, V2 jeweils einen Wert innerhalb eines normalen Ausgangsbereichs von VL bis VH ein. Das heißt, der normale Ausgangsbereich von VL bis VH wird für die Digitalsignale D1, D2 von den Verstärkerabschnitten 612, 616 in Übereinstimmung mit den Eigenschaften bzw. Kennlinien der Drehmelder 611a, 611b und den Eigenschaften bzw. Kennlinien der Verstärkerabschnitte 612, 616, wie in 13 gezeigt, festgelegt. Der Hilfslenkwinkel-Erfassungs-Abnormalitäts-Überwachungsabschnitt 11 überwacht die Spannungswerte der Digitalsignale D1, D2 und bestimmt das Vorhandensein einer Abnormalität darin, wenn eines der Digitalsignale D1, D2 von dem Ausgangsbereich von VL bis VH abweicht.
Demnach tritt eine solche Abnormalität, dass entweder die Digitalsignale D1, D2 von dem normalen Ausgangsbereich von VL bis VH abweichen, beispielsweise auf, wenn der entsprechende Verstärkerabschnitt 612 oder 616 ausfällt und seinen Ausgangsreferenzpegel ändert.
Als Nächstes wird speziell Bezug genommen auf die Funktion der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 während Bezug genommen wird auf die Ablaufdiagramme in 14 und 15. 14 zeigt die Steuerungsabschlussverarbeitung des Mikrocontrollers 130 unter Verwendung des nicht-flüchtigen Speicherabschnitts 14 und 15 zeigt die Hochfahr- oder Aktivierungsverarbeitung des Mikrocontrollers 130 unter Verwendung des nicht-flüchtigen Speicherabschnitts 14.
Die Mehrfachumdrehungsvorrichtung 603 zählt die Anzahl der Umdrehungen n pro Minute durch Verarbeitung des Drehwinkels θ von der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 in einer Zeitserienweise, wie zuvor dargelegt. Das Zählen der Anzahl von Umdrehungen n pro Minute wird programmverarbeitet in dem Mikrocontroller 130, aber in dem Fall, dass keine nicht-flüchtige Speichervorrichtung 14 bereitgestellt wird, wird der Zählwert der Anzahl von Umdrehungen n pro Minute verloren, wenn die Energiezufuhr des Mikrocontrollers 130 auf das Abschließen seiner Steuerung hin unterbrochen wird, so dass die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 in dem Mikrocontroller 130 nicht mehr imstande ist, den exakten Hilfslenkwinkel θ_M beim Neustart der folgenden Steuerung zu erhalten.
Demgemäss ist Vorsorge für die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 14 getroffen und der Mikrocontroller 130 führt eine Verarbeitungsroutine der 14 auf das Beenden seiner Steuerung hin durch.
In 14 speichert zuallererst die Hilfslenkwinkel Erfassungsvorrichtung 6 in dem Mikrocontroller 130 vor dem Abschließen der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 die Anzahl an Umdrehungen n pro Minute, die durch den Mehrfachumdrehungs-Zählabschnitt 603 gezählt worden sind, in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 als Mehrfachumdrehungszahl-Speicherwert nm (Schritt S141). Auch speichert die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 in dem Mikrocontroller 130 vor dem Abschließen der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 den Drehwinkel θ, der durch den Drehwinkel-Berechnungsabschnitt 602 berechnet worden ist, in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 als Drehwinkelspeicherwert θ_M (Schritt S142). Daraufhin wird die Energiezufuhr zu dem Mikrocontroller 130 unterbrochen zum Abschließen der Verarbeitungsroutine der 14.
Andererseits führt der Mikrocontroller 130 eine Verarbeitungsroutine in 15 auf sein Aktivieren hin aus. In 15 liest zuallererst die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 in dem Mikrocontroller 130 den Mehrfachumdrehungszahl-speicherwert nm, der in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 gespeichert worden ist, ein (Schritt S151) und schließt dann den Drehwinkelspeicherwert θm, der in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 gespeichert ist, ein (Schritt S151).
Als Nächstes wird durch Messen der Zeit, die nach Beginn des Aktivierens der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 verstrichen ist, bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist (Schritt S153), und wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit noch nicht verstrichen ist (das heißt, NEIN), wird die Bestimmungsverarbeitung im Schritt S153 wiederholt, wohingegen, wenn im Schritt S153 bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (das heißt, JA), geht der Steuerungsablauf weiter zu dem folgenden Schritt S154.
Hier wird der Grund, weshalb auf das Verstreichen der vorbestimmten Zeit gewartet wird, nachstehend beschrieben. Wie oben beschrieben (siehe 9) ist der Drehmelder in dem Drehwinkelsensor 601 derart aufgebaut, dass ein Erregungssignal einer Erregungswicklung des Stators 611b (in Entsprechung zu den Ausgangsanschlüssen R1, R2) eingeprägt wird, und die Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 werden aus der Erfassungswicklung (in Entsprechung zu den Eingangsanschlüssen S1, S2 und den Eingangsanschlüssen S3, S4) des Stators 611b in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Rotors 611a extrahiert.
Wenn demgemäss die Erregung des Drehmelders durch ein Erregungssignal von dem Erregungsabschnitt 610 zu dem Zeitpunkt des Aktivierens des Mikrocontrollers 130 begonnen wird, ist es erforderlich, auf das Verstreichen der vorbestimmten Zeit zu warten, bis die korrekten Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 erhalten werden. Zu diesem Zeitpunkt erhält, wenn die Drehwinkel-Erfassungsverarbeitung in Übereinstimmung mit dem Drehwinkelsensor 601 innerhalb einer Periode vom Beginn des Aktivierens des Mikrocontrollers 130 bis zu der Zeit, zu der die korrekten Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 erhalten werden, ausgeführt wird, der durch die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 berechnete Drehwinkel θ einen nicht definierten oder variablen Wert, der sich in Übereinstimmung mit der Anstiegscharakteristik der Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 ändert. Daher gibt es die Möglichkeit des Zählens einer inkorrekten Anzahl von Umdrehungen n pro Minute, wenn die Anzahl von Umdrehungen n pro Minute durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 unter Verwendung des auf diese Weise nicht definierten oder variablen Drehwinkels θ gezählt wird. Demgemäss kann eine solche nicht korrekte Mehrfachumdrehungsverarbeitung verhindert werden durch Unterbinden der tatsächlichen Steuerverarbeitung über die vorbestimmte Zeit bis zu der Zeit, wenn die korrekten Erfassungssignale S1–S2, S3–S4 von dem Drehmelder erhalten werden, wie im Schritt S153 in 15 gezeigt.
Nachstehend wird der Drehwinkel θ zum ersten Mal nach dem Aktivieren des Mikrocontrollers 130 nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit davon erfasst (Schritt S154).
Im Weiteren wird der Mehrfachumdrehungsanzahl-Speicherwert nm zu der letzten Steuerungsabschlusszeit, der im Schritt S151 gelesen worden ist, als Anfangswert eingesetzt und dann wird die Rechenverarbeitung für die Anzahl von Umdrehungen n pro Minute basierend auf dem Drehwinkelspeicherwert θ_m zu dem Zeitpunkt des letzten Steuerungsabschlusses, der im Schritt S155 gelesen worden ist, und des ersten Drehwinkels θ, der im Schritt S154 erfasst worden ist, berechnet (Schritt S155).
In dem Fall, in dem der Drehwinkelspeicherwert θ_m beim Abschließen der Steuerung des Elektromotors 212 ein Winkel ist, bei dem die Anzahl von Umdrehungen pro Minute gezählt worden ist (d. h., in der Nähe von 0 Grad oder 360 Grad), kann selbst wenn ein Übergang von 0 Grad zu 360 Grad oder ein Übergang von 360 Grad zu 0 Grad zwischen dem Drehwinkelspeicherwert θ_m zu dem Zeitpunkt des Steuerungsabschlusses und dem Drehwinkel θ zu dem Zeitpunkt des Aktivierens durch den Einfluss eines mechanischen Spiels des Hilfs-Mechanismus 2, durch die Genauigkeit, die Erfassungssignale sinθ, cosθ des Drehwinkelsensors 601, die Genauigkeiten der anderen Erfassungsabschnitte oder Ähnliches veranlasst wird, die Differenz dazwischen minimiert werden durch Ausführender Berechnungsverarbeitung für die Anzahl von Umdrehungen n pro Minute auf diese Weise, wodurch der Hilfslenkwinkel θ_M von der Zeit des Aktivierens des Mikrocontrollers 130 exakt erfasst werden kann.
Beispielsweise in dem Fall, in dem ein Übergang von 360 Grad zu 0 Grad veranlasst wird, innerhalb einer Zeit von der Zeit des letzten Steuerungsabschnitts bis zu der Zeit des derzeitigen Aktivierens bei einem Drehwinkelspeicherwert θ_M von 359 Grad (d. h., θm = 359 Grad) und dem Drehwinkel θ zu der Zeit des Aktivierens von 1 Grad (d. h., θ = 1 Grad) wird die Berechnungsverarbeitung für die Anzahl von Umdrehungen pro Minute ausgeführt und der Mehrfachumdrehungsanzahl-Speicherwert (der Zählwert) nm, der von dem nicht-flüchtigen Speicherabschnitt 14 ausgelesen wird, wird um 1 inkrementiert zu ”nm + 1”.
Als ein Ergebnis werden der Drehwinkel θ1 beim Abschließen der letzten Steuerung addiert zu der Anzahl der Umdrehungen n pro Minute, und der Drehwinkel θ2 zu dem Zeitpunkt der derzeitigen Aktivierung durch die folgenden Ausdrücke (13) und (14) jeweils repräsentiert. θ1 = n × 360° + 359° (13) θ2 = (n + 1) × 360° + 1° (14)
Wie aus den obigen Ausdrücken (13) und (14) klar wird, ist die Differenz zwischen θ2 und θ1 (= θ2 – θ1) ”2 Grad”.
Andererseits werden in dem Fall, in dem ein Übergang zu 0 Grad zu 360 Grad innerhalb einer Zeitperiode von dem Zeitpunkt des letzten Steuerungsabschlusses bis zu dem Zeitpunkt des derzeitigen Aktivierens veranlasst worden ist mit einem Drehwinkelspeicherwert θm von 1 Grad (d. h., θm = 1 Grad), und dem Drehwinkel θ zum Zeitpunkt der Aktivierung bei 359 Grad (d. h., θ = 359 Grad), eine Rechenverarbeitung für die Anzahl an Umdrehungen n pro Minute ausgeführt zum Inkrementieren des Mehrfachumdrehungszahl-Speicherwertes (Zählwert) nm, der von der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 ausgelesen worden ist, um 1 zu ”nm – 1”.
Als ein Ergebnis werden der Drehwinkel θ1 beim Abschließen der letzten Steuerung, addiert zu der Anzahl der Umdrehungen n pro Minute und der Drehwinkel θ2 zum Zeitpunkt der derzeitigen Aktivierung durch die folgenden Ausdrücke (15) bzw. (16) jeweils repräsentiert. θ1 = n × 360° + 1° (15) θ2 = (n – 1) × 360° + 359° (16)
Wie aus den obigen Ausdrücken (15) und 16) klar ist, ist die Differenz zwischen θ1 und θ2 (= θ2 – θ1) ebenfalls ”2 Grad”. Wenn der Mehrfachumdrehungszahl-Speicherwert nm, der von der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 ausgelesen wird, zum Steuern auf das Aktivieren hin unverändert verwendet wird ohne Ausführen einer Rechenverarbeitung für die Anzahl der Umdrehungen pro Minute (d. h., ohne Verwendung des obigen Ausdrucks (14) wird auf das Auftreten eines Übergangs von 360 Grad zu 0 Grad die Anzahl der Umdrehungen pro Minute (der Zählwert) n um eine Umdrehung abweichen.
In diesem Fall werden der Drehwinkel θ1 beim Abschließen der letzten Steuerung addiert zu der Anzahl an Umdrehungen n pro Minute und der Drehwinkel θ2 zum Zeitpunkt der derzeitigen Aktivierung durch die folgenden Ausdrücke (17) bzw. (18) jeweils repräsentiert. θ1 = n × 360° + 359° (17) θ2 = n × 360° + 1° (18)
Beachte hier, dass der obige Ausdruck (17) ähnlich dem obigen Ausdruck (13) ist.
Wie aus den obigen Ausdrücken (17) und (18) klar wird, wird von dem Rotationsteil, obwohl es tatsächlich überhaupt nicht bewegt wird, angenommen, dass es sich um einen Winkel von 358 Grad gedreht hat (etwa eine Umdrehung) und demnach ist die Steuerung zur Zeit der Aktivierung beeinträchtigt.
Beachte hier, dass die nicht-flüchtige Speichervorrichtung 14 durch Verwenden eines elektrisch-löschbaren und wiederbeschreibbaren EEPROM, eines elektrisch löschbaren und wiederbeschreibbaren Flash-ROM in dem Mikrocontroller 130 etc. erreicht werden kann.
Zudem, obwohl derart konstruiert, dass das Verstreichen der vorbestimmten Zeit im Schritt S153 in 15 abgewartet wird, kann das Aktivieren des Drehwinkelsensors 601 stattdessen basierend auf der Zeitserienänderung der Erfassungssignale sinθ und cosθ des Drehwinkelsensors 601 verifiziert werden.
Ferner kann der Elektromotor 212 in dem Hilfs-Mechanismus 2 aus einem bürstenbehafteten Gleichstrommotor bestehen. In diesem Fall wird der Hilfs-Mechanismus 2 durch den bürstenbehafteten Gleichstrommotor angetrieben. Konventionell wird wie beispielsweise indem oben erwähnten ersten Patentdokument offenbart, ein bürstenloser Motor zum Antreiben des Hilfs-Mechanismus 2 eingesetzt und ein Motorwinkelsensor, der für das Antreiben des bürstenlosen Motors erforderlich ist, wird als Hilfslenkwinkelsensor verwendet. Das heißt, es wird überlegt, dass das Lenken der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b nicht von dem Fahrer gewollt bedingt durch das Ausfallen des Hilfslenkwinkelsensors (des Motorwinkelsensors) durch die Unfähigkeit des bürstenlosen Motors, sich zu drehen, resultierend aus dem Ausfall des Motorwinkelsensors verhindert wird.
Wie oben beschrieben, ist jedoch das Fahrzeuglenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert, um imstande zu sein, den Fehler des Drehwinkelsensors 601 in leichter und unabhängiger Weise zu erfassen, so dass selbst bei Verwendung des bürstenbehafteten Gleichstrommotors als Elektromotor 212 es möglich ist, das Lenken der lenkbaren Straßenräder 5a, 5b, das nicht vom Fahrer gewollt ist, zu verhindern.
Zudem können der Elektromotor 212 in Form eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors und der Drehwinkelsensor 601 integral miteinander ausgebildet sein mit dem Drehwinkelsensor 601 in den Hilfs-Mechanismus 2 eingebaut.
Zudem ist der Drehwinkelsensor 601 von einem Rotor gebildet, der auf einer Motorwelle des bürstenbehafteten Gleichstrommotors montiert ist, und einem Stator zum Erfassen des Drehwinkels des Motors. Zudem ist der Stator des Drehwinkelsensors 601 an einem Gehäuse des bürstenbehafteten Gleichstrommotors befestigt.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Abschließen der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 der Zählwert (die Anzahl der Umdrehungen n pro Minute) des Mehrfachumdrehungs-Zählabschnittes 603 in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 gespeichert und beim Neustart der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 wird der in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 gespeicherte Mehrfachumdrehungszahl-Speicherwert nm als Anfangswert verwendet. Als ein Ergebnis ist es möglich, exakt den Hilfslenkwinkel θ_M von dem Zeitpunkt des Aktivierens des Mikrocontrollers 130 zu erfassen.
Auch wird beim Abschließen der Steuerung des Hilfs Mechanismus 2 der erfasste Wert (der Drehwinkel θ) der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 in dem nicht-flüchtigen Speicherabschnitt 14 gespeichert und beim Neustart der Steuerung des Hilfs-Mechanismus 2 wird durch Verwenden des in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung 14 gespeicherten Mehrfachumdrehungszahl-Speicherwert nm als Anfangswert zum Zeitpunkt des Aktivierens die Mehrfachumdrehungs-Zählverarbeitung mit Hilfe der Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 basierend auf dem in dem nicht-flüchtigen Speicherabschnitt 14 gespeicherten Drehwinkelspeicherwert θ_M und dem erfassten Wert (Drehwinkel θ) der Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung 602 beim Neustart der Steuerung ausgeführt. Demgemäss kann der Hilfslenkwinkel θ_M zu Beginn der Steuerung exakt erfasst werden unbeachtlich des überlagerten Winkels des Hilfslenkwinkels θ_M bei dem Abschließen der Steuerung.
Zudem wird beim Neustart der Steuerung die Aktivierungszeitmehrfachumdrehungs-Zählverarbeitung durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung 603 ausgeführt nach Verstreichen der vorbestimmten Zeit, die erforderlich ist, bis der erfasst Wert des Drehwinkels θ stabil wird vom Start des Betriebs der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Falschzählen der Anzahl der Umdrehungen n pro Minute durch die Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 zum Zeitpunkt seines Aktivierens zu verhindern und demnach exakt den Hilfslenkwinkel θ_M vom Start der Steuerung zu erfassen.
Darüber hinaus ist der elektrisch steuerbare Hilfs-Mechanismus 2 so aufgebaut, dass er durch einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor angetrieben werden kann. Mit einem solchen Aufbau ist es möglich, verglichen mit dem Fall, in dem der Hilfs-Mechanismus 2 aufgebaut ist, um von einem bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben zu werden, die Anzahl an elektrischen Teilen, die erforderlich ist zum Antreiben des Hilfs-Mechanismus 2 und den Bereich einer Substratplatte, der erforderlich ist zum Montieren der Elektronikteile, zu reduzieren, so dass das System mit weiter reduzierten Kosten aufgebaut werden kann wegen der niedrigen Kosten des bürstenbehafteten Motors selbst.
Auch wird der Drehwinkelsensor 601 der Hilfslenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 6 aus dem auf der Motorwelle des bürstenbehafteten Gleichstrommotors montierten Rotor und den Stator zum Erfassen des Drehwinkels des Motors gebildet, und der Stator ist fest an dem Gehäuse des bürstenbehafteten Gleichstrommotors angebracht. Mit einer solchen Anordnung können der bürstenbehaftete Gleichstrommotor (Elektromotor 212) und der Drehwinkelsensor 601 einstückig ausgebildet werden und demnach kann die Anzahl der Komponentenelemente, die zusammenzubauen sind, zu dem Hilfslenkwinkel-Überlagerungsmechanismus 2, verringert werden, es derart ermöglichend, das System bei niedrigen Kosten zu konstruieren.
Während die Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Lenksystem für ein Fahrzeug, umfassend einen Lenkmechanismus (3), ein manuell betätigbares Lenkrad (1) und einen Hilfs-Mechanismus (2) zum Überlagern eines Hilfs-Lenkwinkels, vorgesehen in Kombination zum Lenken von auf einer Fahrbahn rollenden Rädern (5a, 5b) eines Fahrzeuges entsprechend einer Betätigung des Lenkrades (1) durch den Fahrer des Fahrzeuges und entsprechend einer Operation eines elektrisch steuerbaren Dreh-Elements (211) des Hilfs-Mechanismus (2); eine Antriebssteuervorrichtung (9) zum Antreiben des Hilfs-Mechanismus (2); eine Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung (7) zum Erfassen eines Drehwinkels des manuell betätigbaren Lenkrades (1) als einen Lenkradwinkel (θ_H); eine Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A), welche einen Hilfs-Lenkwinkel (θ_M) erfasst, der durch den Hilfs-Mechanismus (2) dem Lenkradwinkel (θ_H) überlagert wird, welcher durch die Lenkradwinkel-Erfassungsvorrichtung (7) erfasst wird, wobei die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) umfasst: – einen Drehwinkelsensor (601), der Drehwinkel-Erfassungssignale (sinθ, cosθ) entsprechend einem Drehwinkel (θ) des Dreh-Elements (211) ausgibt; – eine Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung (602) zum Berechnen des Drehwinkels (θ) des Dreh-Elements (211) auf der Grundlage der Erfassungssignale (sinθ, cosθ); – eine Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung (603) zum Zählen der Anzahl (n) der Umdrehungen des Drehelements (211) auf der Grundlage von dessen Drehwinkel (θ); und – eine Hilfs-Lenkwinkel-Berechnungsvorrichtung (604) zum Berechnen des Hilfs-Lenkwinkels (θ_M) auf der Grundlage des Drehwinkels (θ) und der Anzahl (n) von Umdrehungen des Dreh-Elements (211); eine Fahrzeug-Fahrzustands-Erfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs; eine Übertragungscharakteristik-Einstellvorrichtung (801) zum Einstellen einer Übertragungscharakteristik zwischen dem Lenkradwinkel (θ_H) und dem Lenkwinkel (θ_P) der steuerbaren Räder (5a, 5b) des Fahrzeuges entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs, eine Sollwert-Berechnungsvorrichtung (8) zum Berechnen eines Sollwertes (θ_MREF) für den Hilfs-Lenkwinkel (θ_M) entsprechend der mittels der Übertragungscharakteristik-Einstellvorrichtung (801) eingestellten Übertragungscharakteristik und eine Überwachungsvorrichtung (11; 11A) zur Erfassung des Vorhandenseins oder Fehlens einer Abnormalität der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) durch Überwachen der Erfassungssignale (sinθ, cosθ), die von dem Drehwinkel-Sensor (601) ausgegeben werden wobei im Falle der Nicht-Erfassung einer Abnormalität der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) die Antriebssteuervorrichtung (9) bestimmt ist zum Antreiben des Hilfs-Mechanismus (2) derart, dass der von der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) erfasste Hilfs-Lenkwinkel (θ_M) mit dem Sollwert (θ_MREF) für den Hilfs-Lenkwinkel (θ_M) in Übereinstimmung kommt; wobei die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) ferner eine Drehwinkel-Abschätzvorrichtung (605) aufweist zur Abschätzung eines Drehwinkels (θe) auf der Grundlage von nur einem der Erfassungssignale (sinθ, cosθ); im Falle einer von der Überwachungsvorrichtung (11; 11A) erfassten Abnormalität von nur einem der Erfassungssignale (sinθ, cosθ) die Drehwinkel-Abschätzvorrichtung (605) den Drehwinkel (θe) abschätzt auf der Basis des anderen, normalen Erfassungssignals (cosθ bzw. sinθ); und die Antriebssteuervorrichtung (9) den Hilfs-Mechanismus (2) derart antreibt, dass der auf dem geschätzten Drehwinkel (θe) basierende Hilfs-Lenkwinkel (θ_M) mit dem Sollwert (θ_MREF) des Hilfs-Lenkwinkels in Übereinstimmung kommt.
Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (11; 11A) zur Erfassung des Vorhandenseins oder Fehlens einer Abnormalität der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) die Erfüllung bzw. Nicht-Erfüllung der Beziehung sin²θ + cos²θ = 1 durch die von dem Drehwinkel-Sensor (601) ausgegebenen Erfassungssignale (sinθ, cosθ) überwacht.
Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) eine Umschaltvorrichtung (606) umfasst zum Eingeben des geschätzten Drehwinkels (θe) in die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung (603).
Lenksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (7) und mit der Fahrzeug-Fahrzustands-Erfassungsvorrichtung (10) verbundene Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung (12) zum Erfassen eines Fahrzustandes, in dem das Fahrzeug sich in Geradeaus-Fahrt befindet; wobei die Geradeausfahrzustands-Erfassungsvorrichtung (12) bei einer Erfassung des Geradeaus-Fahrzustands des Fahrzeugs den durch die Antriebssteuervorrichtung (9) bewirkten Antrieb des Hilfs-Mechanismus (2) stoppt.
Lenksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) verbundene nicht-flüchtige Speichervorrichtung (14); wobei die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) die von der Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung (603) gezählte Anzahl (n) von Umdrehungen bei Beendigung des Antriebs des Hilfs-Mechanismus (2) durch die Antriebssteuervorrichtung (9) in der nicht-flüchtigen Speichervorrichtung (14) als einen Mehrfach-Umdrehungszahl-Speicherwert (nm) speichert zur Verwendung als Anfangswert bei einem Neustart der Antriebssteuervorrichtung (9) zum erneuten Antreiben des Hilfs-Mechanismus (2).
Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) den durch die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung (602) berechneten Drehwinkel (θ) bei Beendigung des Antriebs des Hilfs-Mechanismus (2) als einen Drehwinkel-Speicherwert (θm) speichert und einen Aktivierungszeit-Berechnungsvorgang durch die Mehrfach-Umdrehungs-Zählvorrichtung (603) auslöst auf der Grundlage des Drehwinkel-Speicherwertes (θm) und des durch die Drehwinkel-Berechnungsvorrichtung (602) berechneten Drehwinkels (θ) bei einem Neustart des Hilfs-Mechanismus (2).
Lenksystem nach einem der der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) die Berechnung durch die Mehrfachumdrehungs-Zählvorrichtung (603) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer ausführt, die notwendig ist ab dem Start des Betriebs der Hilfs-Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (6; 6A) bis zu der Zeit, bei welcher einzelne Berechnungswerte in der Hilfs-Lenkwinkel Erfassungsvorrichtung (6; 6A) nach dem Neustart des Antriebs des Hilfs-Mechanismus (2) stabil werden.
Lenksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfs-Mechanismus (2) durch einen mit Bürsten ausgestatteten Gleichstrommotor antreibbar ist.
Lenksystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (601) umfasst einen Rotor (611a), der auf einer Motorwelle eines Gleichstrommotors (212) angeordnet ist zum Antrieb des Hilfs-Mechanismus (2); und einen Stator (611b), der den Drehwinkel (θ) des Rotors (611a) erfasst; wobei der Statur (611b) an einem Gehäuse des Gleichstrommotors (212) angebracht ist.