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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung.
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Herkömmlicherweise
weist eine Fahrzeuglenkvorrichtung ein System mit variablem Übersetzungsverhältnis
(engl.: variable gear ratio system; VGRS), das durch eine Ausgangsleistung
eines Elektromotors ein Übertragungsverhältnis
(ein Steuerwinkelverhältnis) zwischen einem Lenkwinkel
eines Lenkrads und einem Steuerwinkel eines gelenkten Rads variiert,
und ein elektrisches Kraftlenksystem (engl.: electric power steering
system; EPS), das das Lenken des gelenkten Rads durch die Ausgangsleistung
des Elektromotors unterstützt, auf.
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Eine
Fahrzeuglenkvorrichtung, die in der
JP5-105103A beschrieben ist, weist beispielsweise ein
Zahnstangenlenkgetriebe auf. Ein Hauptabschnitt eines VGRS, der
einen Elektromotor aufweist, ist in einen Übertragungsweg
einer Kraft, der von einem Lenkrad zu einem Ritzel führt,
eingebaut, und ein Elektromotor eines EPS ist in einen Übertragungsweg
einer Kraft, der von einer Zahnstange zu einem gelenkten Rad führt,
eingebaut (im Folgenden wird der Elektromotor des VGRS als ein erster
Elektromotor bezeichnet, und der Elektromotor des EPS wird als ein
zweiter Elektromotor bezeichnet). Gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung
bei der
JP5-105103A ist
es jedoch, da der zweite Elektromotor in den Übertragungsweg
einer Kraft, der von der Zahnstange zu dem gelenkten Rad führt,
eingebaut ist, leicht möglich, dass Wassertropfen oder
dergleichen an dem zweiten Elektromotor haften. Die vorhergehende Fahrzeuglenkvorrichtung
bietet daher keinen Schutz vor Umwelteinflüssen.
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Gemäß einer
Fahrzeuglenkvorrichtung, die in der
JP2003-72574A beschrieben
ist, sind sowohl ein Hauptabschnitt eines VGRS, der einen ersten Elektromotor
aufweist, als auch ein Hauptabschnitt eines EPS, der einen zweiten
Elektromotor aufweist, in einen Übertragungsweg einer Kraft,
der von einem Lenkrad zu einem Ritzel führt, einge baut.
Somit werden Fehlfunktionen der Vorrichtung als ein Resultat eines
Einbaus des zweiten Elektromotors in den Übertragungsweg
einer Kraft, der von der Zahnstange zu dem gelenkten Rad führt,
behoben. Dennoch müssen, wenn sowohl der erste als auch
der zweite Elektromotor in den Übertragungsweg einer Kraft, der
von dem Lenkrad zu dem Ritzel führt, eingebaut sind, der
erste und der zweite Elektromotor in einem Fahrzeug, in dem viele
Vorrichtungen existieren, angeordnet werden, so dass der Einbau
des ersten und des zweiten Elektromotors erheblich eingeschränkt ist.
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Daher
verschlechtert sich, wenn sowohl der erste als auch der zweite Elektromotor
in den Übertragungsweg einer Kraft, der von dem Lenkrad
zu dem Ritzel führt, eingebaut sind, um in dem Fahrzeug angeordnet
zu sein, eine Installierbarkeit der Fahrzeuglenkvorrichtung.
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Außerdem
sind bei der herkömmlichen Fahrzeuglenkvorrichtung drei
zweite Elektromotoren und drei Steuereinheiten zum Steuern der zweiten
Elektromotoren und eines Betriebs derselben jeweils parallel angeordnet
(siehe z. B. die
JP2003-200840A , die
der
USP6,820,715 entspricht),
oder zwei Antriebsschaltungen sind auf einer Steuereinheit parallel
angeordnet (siehe z. B. die
JP2004-80939A ), um zu verhindern, dass ein
Ausfall des EPS ein Lenken des gelenkten Rads beeinflusst.
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Auf
die vorhergehende Art und Weise wird gemäß der
herkömmlichen Fahrzeuglenkvorrichtung dem Ausfall des EPS
durch Vorsehen eines zweiten Ersatzelektromotors oder dergleichen
begegnet. Aus diesem Grund wächst bei der herkömmlichen
Fahrzeuglenkvorrichtung sowohl ein Aufwand als auch eine Größe
aufgrund des Vorsehens von Ersatzvorrichtungen bei dem Ausfall des
EPS.
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Die
vorliegende Erfindung begegnet den vorhergehenden Nachteilen. Die
Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind daher die folgenden.
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Das
heißt, bei einer Fahrzeuglenkvorrichtung, die ein VGRS
und ein EPS hat, verschlechtert sich, selbst wenn sowohl ein erster
Elektromotor des VGRS als auch ein zweiter Elektromotor des EPS
in einen Übertragungsweg einer Kraft, der von einem Lenkrad
zu einem Ritzel führt, eingebaut sind, um in einem Fahrzeug
angeordnet zu sein, eine Installierbarkeit der Fahrzeuglenkvorrichtung
nicht. Ferner wird ein Aufwandsanstieg oder eine Vergrößerung der
Vorrichtung aufgrund des Vorsehens von Ersatzvorrichtungen bei dem
Ausfall des EPS vermieden.
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Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine
Fahrzeuglenkvorrichtung für ein Fahrzeug geschaffen. Die
Vorrichtung weist ein System mit variablem Übersetzungsverhältnis
und ein elektrisches Kraftlenksystem auf. Das System mit variablem Übersetzungsverhältnis
hat einen ersten Elektromotor, eine Lenkwelle, ein erstes Drehungsglied,
eine Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung und eine erste Steuereinrichtung.
Das System mit variablem Übersetzungsverhältnis
ist konfiguriert, um durch eine Ausgangsleistung des ersten Elektromotors
ein Übertragungsverhältnis zwischen einem Lenkwinkel
eines Lenkrads des Fahrzeugs und einem Steuerwinkel eines gelenkten
Rads des Fahrzeugs zu variieren. Die Lenkwelle ist mit dem Lenkrad
einstückig vorgesehen und ist konfiguriert, um durch eine
Lenkkraft, die auf das Lenkrad angewandt wird, gedreht zu werden.
Das erste Drehungsglied ist hinsichtlich der Lenkwelle drehbar vorgesehen
und ist konfiguriert, um durch die Ausgangsleistung des ersten Elektromotors
gedreht zu werden. Das erste Drehungsglied ist mit dem gelenkten
Rad mechanisch verbunden, um die Ausgangsleistung des ersten Elektromotors
zu dem gelenkten Rad zu übertragen. Die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung dient
zum Erfassen eines relativen Drehungswinkels zwischen der Lenkwelle
und dem ersten Drehungsglied. Die erste Steuereinrichtung dient
zum Steuern des ersten Elektromotors gemäß dem
relativen Drehungswinkel. Das elektrische Kraftlenksystem hat einen
zweiten Elektromotor, ein zweites Drehungsglied, eine Drehmoment-Erfassungseinrichtung
und eine zweite Steuereinrichtung. Das elektrische Kraftlenksystem
ist konfiguriert, um ein Lenken des gelenkten Rads durch eine Ausgangsleistung
des zweiten Elektromotors zu unterstützen. Das zweite Drehungsglied
ist konfiguriert, um durch die Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors
gedreht zu werden, und ist mit dem ersten Drehungsglied und dem gelenkten
Rad mechanisch verbunden, um die Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors
zu dem gelenkten Rad zu übertragen. Die Drehmoment-Erfassungseinrichtung
dient zum Erfassen eines Drehmoments, das von dem ersten Drehungsglied
zu dem zweiten Drehungsglied übertragen wird. Die zweite Steuerein richtung
dient zum Steuern des zweiten Elektromotors gemäß dem
Drehmoment. Der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor sind
in einem Modul umfasst. Die zweite Steuereinrichtung stoppt die
Steuerung des zweiten Elektromotors, wenn bei dem elektrischen Kraftlenksystem
ein Versagen auftritt. Die erste Steuereinrichtung steuert den ersten
Elektromotor, um das Lenken des gelenkten Rads durch die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors zu unterstützen, wenn die zweite
Steuereinrichtung die Steuerung des zweiten Elektromotors aufgrund
des Versagens des elektrischen Kraftlenksystems stoppt.
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Die
Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen
und Vorteilen derselben am Besten anhand der folgenden Beschreibung,
der angefügten Ansprüche und der beigefügten
Zeichnungen verstanden, in denen:
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1 eine
Gesamtansicht ist, die eine Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
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2 eine
Schnittinnenansicht ist, die eine Konfiguration der Fahrzeuglenkvorrichtung
darstellt;
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3 ein
Schaltdiagramm ist, das ein System mit variablem Übersetzungsverhältnis
gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
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4 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen Hauptabschnitt einer Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
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5 eine
grafische Darstellung ist, die eine Korrelation zwischen einem Drehungswinkel
und einem Ausgabewert in einem Erfassungssignal von der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung
darstellt;
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6 ein
Schaltdiagramm ist, das ein elektrisches Kraftlenksystem gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt;
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7 ein
Diagramm ist, das eine Konfiguration eines Moduls gemäß dem
Ausführungsbeispiel darstellt;
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8 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verarbeiten einer alternativen Unterstützungssteuerung durch
einen ersten Elektromotor, das in einer zweiten ECU durchgeführt
wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
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9 ein
Flussdiagramm ist, das das Verarbeiten der alternativen Unterstützungssteuerung durch
den ersten Elektromotor, das in einer ersten ECU durchgeführt
wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
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10 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verarbeiten einer alternativen Steuerwinkelverhältnissteuerung
durch einen zweiten Elektromotor, das in der ersten ECU durchgeführt
wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
und
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11 ein
Flussdiagramm ist, das das Verarbeiten der alternativen Steuerwinkelverhältnissteuerung
durch den zweiten Elektromotor, das in der zweiten ECU durchgeführt
wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt.
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Eine
Fahrzeuglenkvorrichtung eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung weist ein VGRS 4, das ein Steuerwinkelverhältnis
durch eine Ausgangsleistung eines ersten Elektromotors 3 variiert,
und ein EPS 6 auf, das ein Lenken eines gelenkten Rads durch
eine Ausgangsleistung eines zweiten Elektromotors 5, der
sich von dem ersten Elektromotor 3 unterscheidet, unterstützt.
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Das
VGRS 4 weist eine Lenkwelle 12, die mit dem Lenkrad 2 einstückig
gebildet ist und durch eine Lenkkraft, die auf das Lenkrad 2 angewandt
wird, gedreht wird, ein erstes Drehungsglied 13, das in
die Lenkwelle 12 drehbar eingebaut ist und durch die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors 3 gedreht wird und das mit einem
gelenkten Rad mechanisch verbunden ist, um die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors 3 zu dem gelenkten Rad zu übertragen,
eine Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 zum Erfassen
eines relativen Drehungswinkels zwischen der Lenkwelle 12 und
dem ersten Drehungsglied 13, und eine erste Steuereinrichtung 15 zum
Steuern eines Betriebs des ersten Elektromotors 3 gemäß dem
relativen Drehungswinkel auf.
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Das
EPS 6 weist ein zweites Drehungsglied 72, das
durch eine Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors 5 gedreht
wird und mit dem ersten Drehungsglied 13 und dem gelenkten
Rad mechanisch verbunden ist, um die Ausgangsleistung des zweiten
Elektromotors 5 zu dem gelenkten Rad zu übertragen,
eine Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 zum Erfassen des
Drehmoments, das von dem ersten Drehungsglied 13 zu dem
zweiten Drehungsglied 72 übertragen wird, und
eine zweite Steuereinrichtung 74 zum Steuern des Betriebs
des zweiten Elektromotors 5 gemäß dem
Drehmoment auf. Der erste Elektromotor 3 und der zweite
Elektromotor 5 sind in einem Modul 104 umfasst.
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Wenn
das EPS 6 ausfällt, stoppt die zweite Steuereinrichtung 74 ihre
Steuerung des zweiten Elektromotors 5. Wenn die zweite
Steuereinrichtung 74 ihre Steuerung des zweiten Elektromotors 5 aufgrund
des Ausfalls des EPS 6 stoppt, steuert die erste Steuereinrichtung 15 den
ersten Elektromotor 3, damit das Lenken des gelenkten Rads
durch die Ausgangsleistung des ersten Elektromotors 3 unterstützt wird.
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Wenn
ein anderer Abschnitt des VGRS 4 als die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 ausfällt,
stoppt die erste Steuereinrichtung 15 ihre Steuerung des
ersten Elektromotors 3. Wenn die erste Steuereinrichtung 15 ihre
Steuerung des ersten Elektromotors 3 aufgrund des Ausfalls
des anderen Abschnitts des VGRS 4 als der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 stoppt,
steuert die zweite Steuereinrichtung 74 den Betrieb des
zweiten Elektromotors 5, damit der relative Drehungswinkel
durch die Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors 5 innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird.
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(Aufbau des Ausführungsbeispiels)
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Eine
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Wie in 1 gezeigt, weist die Fahrzeuglenkvorrichtung 1 ein
System mit variablem Übersetzungsverhältnis (VGRS) 4,
das durch eine Ausgangsleistung eines Elektromotors 3 ein Übertragungsverhältnis
(ein Steuerwinkelverhältnis) zwischen einem Lenkwinkel
eines Lenkrads 2 und einem Steuerwinkel eines gelenkten
Rads (nicht gezeigt) variiert, und ein elektrisches Kraftlenksystem
(EPS) 6 auf, das das Lenken des gelenkten Rads durch eine Ausgangsleistung
eines zweiten Elektromotors 5, der sich von dem ersten
Elektromotor 3 unterscheidet, unterstützt.
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Die
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 weist ein Zahnstangenlenkgetriebe 9 auf.
Ein Hauptabschnitt des VGRS 4, der den ersten Elektromotor 3 aufweist, und
ein Hauptabschnitt des EPS 6, der den zweiten Elektromotor 5 aufweist,
sind in einen Übertragungsweg einer Kraft, der von dem
Lenkrad 2 zu einem Ritzel 10 führt, eingebaut.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, weist das VGRS 4 eine
Lenkwelle 12, die mit dem Lenkrad 2 einstückig
gebildet ist und durch eine Lenkkraft, die auf das Lenkrad 2 angewandt
wird, gedreht wird, ein erstes Drehungsglied 13, das in
die Lenkwelle 12 drehbar eingebaut ist und durch die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors 3 gedreht wird und das mit einem
gelenkten Rad mechanisch verbunden ist, um die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors 3 zu dem gelenkten Rad zu übertragen,
eine Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 zum Erfassen
eines relativen Drehungswinkels zwischen der Lenkwelle 12 und
dem ersten Drehungsglied 13 und eine erste Steuereinrichtung 15 zum
Steuern eines Betriebs des ersten Elektromotors 3 gemäß dem
erfassten relativen Drehungswinkel auf.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der erste Elektromotor 3 zum
Beispiel ein bürstenloser Synchronmotor, der drei Phasenspulen 18 bis 20,
die in einem Stator umfasst sind, und einen Magneten (nicht gezeigt), der
in einem Rotor umfasst ist, hat und der durch eine Wechselwirkung
zwischen einem elektrischen Strom, der durch die Spulen 18 bis 20 geht,
und einem Magnetfeld, das durch den Magneten gebildet wird, ein Drehmoment
erzeugt.
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Der
erste Elektromotor 3 weist einen Positionssensor 21 auf,
der eine Drehposition des Rotors erfasst. Eine Erregungsmenge der
Spulen 18 bis 20 wird durch eine Stromerfassungseinrichtung 22,
die zum Beispiel drei Strommesswiderstände aufweist, erfasst.
Ein Erfassungswert der Drehposition des Rotors und ein Erfassungswert
der Erregungsmenge der Spulen 18 bis 20 werden
in die erste Steuereinrichtung 15 eingegeben, um zum Steuern
des ersten Elektromotors 3 verwendet zu werden. Zusätzlich dient,
wie in 1 und 2 gezeigt, eine Ausgangswelle
des ersten Elektromotors 3 als eine Schnecke 23.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, weist das erste Drehungsglied 13 einen
zylindrischen Wellenabschnitt 26, der in einer zylindrischen
Form gebildet ist und koaxial zu der Lenkwelle 12 angeordnet
ist, und ein Schneckenrad 27, das in einer allgemein scheibenartigen
Form an einer äußeren umfangsmäßigen
Seite des zylindrischen Wellenabschnitts 26 gebildet ist
und die Schnecke 23 in Eingriff nimmt, auf. Wie in 2 gezeigt,
bilden der zylindrische Wellenabschnitt 26 und ein vorderster
Endabschnitt der Lenkwelle 12 eine verschachtelte Struktur,
und der vorderste Endabschnitt der Lenkwelle 12 ist durch
ein Kugellager 28 hinsichtlich des ersten Drehungsglieds 13 drehbar
gehalten. Das Schneckenrad 27 dient als ein Eingangsteil
des ersten Drehungsglieds 13 in die Schnecke 23,
die ein Ausgangsteil des ersten Elektromotors 3 ist.
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Wie
in 2 gezeigt, weist die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 eine
wellenseitige Erfassungseinrichtung 30 zum Erfassen eines
Drehungswinkels der Lenkwelle 12 und eine drehungsgliedseitige
Erfassungseinrichtung 31 zum Erfassen eines Drehungswinkels
des ersten Drehungsglieds 13 auf.
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Wie
in 2 und 4 gezeigt, weist die wellenseitige
Erfassungseinrichtung 30 einen wellenseitigen Magneten 33,
der an einer äußeren umfangsmäßigen
Oberfläche der Lenkwelle 12 befestigt ist, zwei
wellenseitige Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 zum
Erfassen einer Magnetflussdichte eines Magnetfelds, das durch den
wellen seitigen Magneten 33 erzeugt wird, und ein wellenseitiges
mutternförmiges Glied 36, an dem die wellenseitigen
Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 angebracht sind,
auf.
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Die
wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 sind
zum Beispiel jeweils eine Hall-IC, in der ein Hall-Element (nicht
gezeigt), das die Magnetflussdichte des Magnetfelds erfasst, und eine
Verarbeitungsschaltung (nicht gezeigt), die an einem Ausgangssignal,
das von dem Hall-Element erhalten wird, ein digitales Verarbeiten
durchführt, verpackt sind. Die wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 sind
an dem wellenseitigen mutternförmigen Glied 36 mit
Winkelintervallen von 90 Grad in der umfangsmäßigen
Richtung angebracht.
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Das
wellenseitige mutternförmige Glied 36 weist eine
Schraubenmutter 40 auf, die mit einer Schraube 39 an
einer äußeren umfangsmäßigen Oberfläche
der Lenkwelle 12 verschraubt ist. Demgemäß ist
das wellenseitige mutternförmige Glied 36 an die
Lenkwelle 12 geschraubt. Das wellenseitige mutternförmige
Glied 36 weist einen flachen äußeren Umfang 43 auf,
der radial in einer Oberflächenberührung mit einer
flachen inneren Umfangsoberfläche 42 eines ringförmigen
Glieds 41 ist. Eine Drehung des wellenseitigen mutternförmigen
Glieds 36 ist aufgrund der Oberflächenberührung
zwischen der inneren Umfangsoberfläche 42 und
dem flachen äußeren Umfang 43 begrenzt.
Als ein Resultat wird, wenn sich die Lenkwelle 12 dreht,
das wellenseitige mutternförmige Glied 36 nicht
gedreht, sondern in einer axialen Richtung auf und ab bewegt.
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Daher
wird der wellenseitige Magnet 33 gemäß der
Drehung der Lenkwelle 12 gedreht, ohne sich in der axialen
Richtung auf und ab zu bewegen. Die wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 werden
nicht gedreht, sondern gemäß der Auf-und-ab-Bewegung
des wellenseitigen mutternförmigen Glieds 36 in
der axialen Richtung auf und ab bewegt.
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Daher
variiert, wie in 5 gezeigt, ein Erfassungssignal,
das von jeder der wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 ausgegeben
wird, hinsichtlich des Drehungswinkels der Lenkwelle 12 in
einer Sinuswellenform und derart, dass eine Amplitude der sinusförmigen
Welle kleiner ist, wenn eine axiale Entfernung zwischen dem wellenseitigen
Magneten 33 und den zwei wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 größer wird
(d. h., wenn sich ein absoluter Zahlenwert des Drehungswinkels von
einem vorbestimmten spezifischen Wert erhöht oder verringert).
Da die wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 mit Winkelintervallen
von 90 Grad in der umfangsmäßigen Richtung angebracht
sind, gibt es eine Phasenwinkeldifferenz von 90 Grad zwischen dem
Erfassungssignal, das von der wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 34 ausgegeben
wird, und dem Erfassungssignal, das von der wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 35 ausgegeben wird.
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Wie
in 2 und 4 gezeigt, weist die drehungsgliedseitige
Erfassungseinrichtung 31 einen drehungsgliedseitigen Magneten 46,
der an einer äußeren umfangsmäßigen
Oberfläche des ersten Drehungsglieds 13 befestigt
ist, zwei drehungsgliedseitige Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 zum Erfassen
einer Magnetflussdichte eines Magnetfelds, das durch den drehungsgliedseitigen
Magneten 46 erzeugt wird, und ein drehungsgliedseitiges
mutternförmiges Glied 49, an dem die drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 angebracht
sind, auf.
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Die
drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 sind
zum Beispiel jeweils eine Hall-IC, in der ein Hall-Element (nicht
gezeigt), das die Magnetflussdichte des Magnetfelds erfasst, und
eine Verarbeitungsschaltung (nicht gezeigt), die an einem Ausgangssignal,
das von dem Hall-Element erhalten wird, ein digitales Verarbeiten
durchführt, verpackt sind. Die drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 sind
an dem drehungsgliedseitigen mutternförmigen Glied 49 mit Winkelintervallen
von 90 Grad in der umfangsmäßigen Richtung angebracht.
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Das
drehungsgliedseitige mutternförmige Glied 49 weist
eine Schraubenmutter 53 auf, die mit einer Schraube 52 an
einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten
Drehungsglieds 13 verschraubt ist. Demgemäß ist
das drehungsgliedseitige mutternförmige Glied 49 an
das erste Drehungsglied 13 geschraubt. Das drehungsgliedseitige
mutternförmige Glied 49 weist einen flachen äußeren
Umfang 56 auf, der radial in einer Ober flächenberührung
mit einer flachen inneren Umfangsoberfläche 55 eines
ringförmigen Glieds 54 steht. Eine Drehung des
drehungsgliedseitigen mutternförmigen Glieds 49 ist
aufgrund der Oberflächenberührung zwischen der
inneren Umfangsoberfläche 55 und dem flachen äußeren Umfang 56 begrenzt.
Als ein Resultat wird, wenn sich das erste Drehungsglied 13 dreht,
das drehungsgliedseitige mutternförmige Glied 49 nicht
gedreht, sondern in einer axialen Richtung auf und ab bewegt.
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Daher
wird der drehungsgliedseitige Magnet 46 gemäß der
Drehung des ersten Drehungsglieds 13 gedreht, ohne sich
in der axialen Richtung auf und ab zu bewegen. Die drehungsgliedseitigen
Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 werden
nicht gedreht, sondern gemäß der Auf-und-ab-Bewegung des
drehungsgliedseitigen mutternförmigen Glieds 49 in
der axialen Richtung auf und ab bewegt.
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Daher
variiert, wie in 5 gezeigt, ein Erfassungssignal,
das von jeder der drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 ausgegeben
wird, hinsichtlich des Drehungswinkels des ersten Drehungsglieds 13 ebenfalls
in einer Sinuswellenform und derart, dass eine Amplitude der sinusförmigen
Welle kleiner ist, wenn eine axiale Entfernung zwischen dem drehungsgliedseitigen
Magneten 46 und den zwei drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 größer
wird (d. h., wenn sich ein absoluter Zahlenwert des Drehungswinkels
von einem vorbestimmten spezifischen Wert erhöht oder verringert).
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Da
die drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 mit
Winkelintervallen von 90 Grad in der umfangsmäßigen
Richtung angebracht sind, gibt es eine Phasenwinkeldifferenz von 90
Grad zwischen dem Erfassungssignal, das von der drehungsgliedseitigen
Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 47 ausgegeben wird, und
dem Erfassungssignal, das von der drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 48 ausgegeben
wird.
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Wie
in 3 gezeigt, ist die erste Steuereinrichtung 15 als
ein wohlbekannter Mikrocomputer konfiguriert, der eine Eingabevorrichtung 60,
die ein Eingabeverarbeiten eines Erfassungssignals oder dergleichen
von verschiedenen Erfassungseinrichtun gen, wie einer Stromerfassungseinrichtung 22, dem
Positionssensor 21, der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 und
einem Geschwindigkeitssensor 59, durchführt, eine
CPU 61, die eine Steuerungsfunktion und eine Berechnungsfunktion
hat und die einen Befehlswert zum Steuern des ersten Elektromotors 3 basierend
auf verschiedenen Erfassungswerten, die von der Eingabevorrichtung 60 erhalten
werden, berechnet, eine Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die
verschiedene Daten und Steuerprogramme, die für das Steuerungsverarbeiten
und den Rechenprozess der CPU 61 verwendet werden, speichert,
und eine Ausgabevorrichtung 62 aufweist, die gemäß dem
Befehlswert, der von der CPU 61 erhalten wird, ein Befehlssignal
zum Steuern des ersten Elektromotors 3 synthetisiert und
ausgibt.
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Die
erste Steuereinrichtung 15 ist konfiguriert, um einen Wechselrichter 63,
der sechs MOSFETs hat, die ansprechend auf das Befehlssignal, das
von der Ausgabevorrichtung 62 ausgegeben wird, in Betrieb
sind, und eine wohlbekannte Leistungsversorgungsschaltung 68,
die eine Leistungsquellen-IC 64, eine Sicherung 65 und
ein Sicherungsrelais 66 hat und die den Wechselrichter 63 mit
einer elektrischen Leistung von der Leistungsquelle 67 versorgt,
aufzuweisen. Als ein Resultat bildet die erste Steuereinrichtung 15 eine
elektronische Steuereinheit (engl.: electronic control unit; ECU)
(die erste Steuereinrichtung 15 wird im Folgenden als eine
erste ECU 15 bezeichnet).
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, weist das EPS 6 ein
zweites Drehungsglied 72, das durch eine Ausgangsleistung
des zweiten Elektromotors 5 gedreht wird und mit dem ersten
Drehungsglied 13 und dem gelenkten Rad mechanisch verbunden
ist, um die Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors 5 zu
dem gelenkten Rad zu übertragen, eine Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 zum
Erfassen des Drehmoments, das von dem ersten Drehungsglied 13 zu
dem zweiten Drehungsglied 72 übertragen wird,
und eine zweite Steuereinrichtung 74 zum Steuern des Betriebs
des zweiten Elektromotors 5 gemäß dem
erfassten Drehmoment auf.
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Wie
in 6 gezeigt, ist der zweite Elektromotor 5 zum
Beispiel ein bürstenloser Synchronmotor, der drei Phasenspulen 76 bis 78,
die in einem Stator umfasst sind, und einen Magneten (nicht gezeigt),
der in einem Rotor umfasst ist, hat und der durch eine Wechselwirkung
zwischen einem elektrischen Strom, der durch die Spulen 76 bis 78 geht, und
einem Magnetfeld, das durch den Magneten gebildet wird, ein Drehmoment
erzeugt.
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Der
zweite Elektromotor 5 weist einen Positionssensor 79 auf,
der eine Drehposition des Rotors erfasst. Eine Erregungsmenge der
Spulen 76 bis 78 wird durch eine Stromerfassungseinrichtung 80,
die zum Beispiel drei Strommesswiderstände aufweist, erfasst.
Ein Erfassungswert der Drehposition des Rotors und ein Erfassungswert
der Erregungsmenge der Spulen 76 bis 78 werden
in die zweite Steuereinrichtung 74 eingegeben, um zum Steuern
des zweiten Elektromotors 5 verwendet zu werden. Wie in 1 und 2 gezeigt,
dient die Ausgangswelle des zweiten Elektromotors 5 als
eine Schnecke 81, die im Allgemeinen den gleichen Durchmesser
wie den der Schnecke 23 des ersten Elektromotors 3 hat. Der
zweite Elektromotor 5 hat die gleiche Form und die gleiche
Nennleistung wie der erste Elektromotor 3.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, weist das zweite
Drehungsglied 72 einen zylindrischen Wellenabschnitt 84,
der in einer zylindrischen Form gebildet ist und koaxial zu der
Lenkwelle 12 und dem ersten Drehungsglied 13 angeordnet
ist, und ein Schneckenrad 85 auf, das in einer allgemein
scheibenartigen Form an einer äußeren umfangsmäßigen
Seite des zylindrischen Wellenabschnitts 84 gebildet ist und
die Schnecke 81 in Eingriff nimmt.
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Wie
in 2 gezeigt, ist der zylindrische Wellenabschnitt 84 zusammen
mit einem Torsionsstab 87, der im Folgenden genauer beschrieben
ist, mit dem zylindrischen Wellenabschnitt 26 einstückig gebildet.
Mit anderen Worten, das erste Drehungsglied 13 und das
zweite Drehungsglied 72 sind mit dem Torsionsstab 87 einstückig
gebildet, um miteinander mechanisch verbunden zu sein. Das Schneckenrad 85 dient
als ein Eingangsteil des zweiten Drehungsglieds 72 in die
Schnecke 81, die ein Ausgangsteil des zweiten Elektromotors 5 ist.
Das Schneckenrad 85 hat im Allgemeinen den gleichen Durchmesser
wie das Schneckenrad 27 des ersten Drehungsglieds 13.
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Wie
in 2 gezeigt, weist die Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 den
Torsionsstab 87, der in einer allgemein zylindrischen Form
gebildet ist und in seiner umfangsmäßigen Richtung
mittels einer Torsinn als ein Resultat einer Drehmomentlast eine elastische
Kraft speichert, einen Magneten 88, der in eine äußere
umfangsmäßige Oberfläche des Torsionsstabs 87 eingebaut
ist, und eine Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 89 zum Erfassen
einer Magnetflussdichte eines Magnetfelds, das durch den Magneten 88 erzeugt
wird, auf.
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Der
Torsionsstab 87 ist koaxial zu den zylindrischen Wellenabschnitten 26, 84 gebildet,
um das erste Drehungsglied 13 und das zweite Drehungsglied 72 mechanisch
zu verbinden. Demgemäß dient der Torsionsstab 87 als
ein Übertragungsweg eines Drehmoments von dem ersten Drehungsglied 13 zu dem
zweiten Drehungsglied 72. Die Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 89 weist
eine kammförmige Innenverzahnung 90, die aus einem
ferromagnetischen Material hergestellt ist und die an einem inneren
Umfang des zylindrischen Wellenabschnitts 84 festgemacht
ist, und eine Hall-IC 91 auf.
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Demgemäß ändert
sich, wenn sich eine relative Position zwischen dem Magneten 88 und
der Innenverzahnung 90 als ein Resultat der Torsinn des Torsionsstabs 87 ändert,
eine Magnetflussdichte eines Magnetfelds, das durch die Hall-IC 91 erfasst wird.
Die Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 wandelt eine Menge
einer Torsinn des Torsionsstabs 87 in die Änderung
der Magnetflussdichte um und erfasst die Änderung der Magnetflussdichte
durch die Magnetfeld-Erfassungseinrichtung 89, um das Drehmoment,
das von dem ersten Drehungsglied 13 zu dem zweiten Drehungsglied 72 übertragen
wird, zu erfassen.
-
Wie
in 6 gezeigt, ist die zweite Steuereinrichtung 74 als
ein wohlbekannter Mikrocomputer konfiguriert, der eine Eingabevorrichtung 93,
die an einem Erfassungssignal oder dergleichen von verschiedenen
Erfassungseinrichtungen, wie einer Stromerfassungseinrichtung 80,
dem Positionssensor 79, der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 und
einem Geschwindigkeitssensor 59, ein Eingabeverarbeiten
durchführt, eine CPU 94, die eine Steuerungsfunktion
und eine Berechnungsfunktion hat und die einen Befehlswert zum Steuern
des zweiten Elektromotors 5 basierend auf verschiedenen
Er fassungswerten, die von der Eingabevorrichtung 93 erhalten werden,
berechnet, eine Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die verschiedene
Daten und Steuerungsprogramme, die für das Steuerungsverarbeiten
und den Rechenprozess der CPU 94 verwendet werden, speichert,
und eine Ausgabevorrichtung 95 aufweist, die gemäß dem
Befehlswert, der von der CPU 94 erhalten wird, ein Befehlssignal
zum Steuern des zweiten Elektromotors 5 synthetisiert und
ausgibt.
-
Die
zweite Steuereinrichtung 74 ist konfiguriert, um einen
Wechselrichter 96, der sechs MOSFETs hat, die ansprechend
auf das Befehlssignal, das von der Ausgabevorrichtung 95 ausgegeben wird,
in Betrieb sind, und eine wohlbekannte Leistungsversorgungsschaltung 100,
die eine Leistungsquellen-IC 97, eine Sicherung 98 und
ein Sicherungsrelais 99 hat und den Wechselrichter 96 mit
einer elektrischen Leistung von der Leistungsquelle 67 versorgt,
aufzuweisen. Als ein Resultat bildet die zweite Steuereinrichtung 74 eine
elektronische Steuereinheit (ECU) (die zweite Steuereinrichtung 74 wird
im Folgenden als eine zweite ECU 74 bezeichnet).
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Bei
der Fahrzeuglenkvorrichtung 1 mit den vorhergehenden Konfigurationen
bilden der erste Elektromotor 3 und der zweite Elektromotor 5,
das erste Drehungsglied 13 und das zweite Drehungsglied 72,
die erste ECU 15 und die zweite ECU 74 und die
Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 und die Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 ein Modul 104.
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Wie
in 2 gezeigt, ist das Modul 104 konfiguriert,
um ebenfalls den vordersten Endabschnitt der Lenkwelle 12 mit
dem wellenseitigen Magneten 33 und der Schraube 39 aufzuweisen,
und der vorderste Endabschnitt der Lenkwelle 12, das erste
Drehungsglied 13 und das zweite Drehungsglied 72 und die
Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 und die Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 sind
in einem Mantel 106 untergebracht. Der Mantel 106 ist mit
den ringförmigen Gliedern 41, 54 einstückig
gebildet.
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Die
erste ECU 15 und die zweite ECU 74 sind in der
axialen Richtung auf eine longitudinale Art und Weise angeordnet,
um in einem Gehäuse (das im Folgenden als ein ECU-Gehäuse 107 bezeichnet wird;
siehe 7) untergebracht zu sein. Der erste Elektromotor 3 und
der zweite Elektromotor 5 sind auf eine longitudinale Art
und Weise an dem ECU-Gehäuse 107 befestigt, derart,
dass die Schnecken 23, 81 vorspringen. Das Modul 104 wird schließlich
durch Befestigen des ECU-Gehäuses 107, in das
der erste Elektromotor 3 und der zweite Elektromotor 5 eingebaut
sind, an dem Mantel 106, der das erste Drehungsglied 13 und
das zweite Drehungsglied 72 und dergleichen unterbringt,
gebildet.
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(Steuerverfahren des Ausführungsbeispiels)
-
Gemäß der
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
wird, wie in 3 gezeigt, das Erfassungssignal
von der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 ebenfalls in
die erste ECU 15 eingegeben. Ferner wird, wie in 6 gezeigt,
das Erfassungssignal von der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 ebenfalls
in die zweite ECU 74 eingegeben, und zwischen der ersten
ECU 15 und der zweiten ECU 74 wird ein Steuersignal
eingegeben und ausgegeben.
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Wenn
das EPS 6 ausfällt, stoppt die zweite ECU 74 ihre
Steuerung des zweiten Elektromotors 5. Wenn die zweite
ECU 74 ihre Steuerung des zweiten Elektromotors 5 aufgrund
des Ausfalls des EPS 6 stoppt, steuert die erste ECU 15 den
ersten Elektromotor 3, damit das Lenken des gelenkten Rads
durch die Ausgangsleistung des ersten Elektromotors 3 unterstützt
wird.
-
Solch
ein Ausfall des EPS 6 hinsichtlich des Durchführens
der alternativen Unterstützungssteuerung durch den ersten
Elektromotor 3 bedeutet ein Versagen, das den Betrieb des
zweiten Elektromotors 5 auf fatale Weise behindert. Der
Ausfall des EPS 6 kann zum Beispiel aus Ausgabeabnormalitäten
von der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73, einer abnormalen
Befehlswertberechnung durch die CPU 94, anderen Abnormalitäten
der CPU 94, einer Trennung des zweiten Elektromotors 5,
einem Versagen der MOSFETs des Wechselrichters 96 oder
dergleichen bestehen.
-
Wenn
ein anderer Abschnitt des VGRS 4 als die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 ausfällt,
stoppt die erste ECU 15 ihre Steuerung des ersten Elektromotors 3.
Wenn die erste ECU 15 ihre Steuerung des ersten Elektromotors 3 aufgrund
des Ausfalls des anderen Abschnitts des VGRS 4 als der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 stoppt, steuert
die zweite ECU 74 den Betrieb des zweiten Elektromotors 5,
damit der relative Drehungswinkel durch die Ausgangsleistung des
zweiten Elektromotors 5 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
gehalten wird.
-
Solch
ein Ausfall des VGRS 4 hinsichtlich der alternativen Steuerwinkelverhältnissteuerung
durch den zweiten Elektromotor 5 ist ein Versagen, das
den Betrieb des ersten Elektromotors 3 auf fatale Weise behindert.
Der Ausfall des VGRS 4 kann zum Beispiel eine abnormale
Befehlswertberechnung durch die CPU 61, andere Abnormalitäten
der CPU 61, eine Trennung des ersten Elektromotors 3,
ein Versagen des MOSFETs des Wechselrichters 63 oder dergleichen
sein.
-
Ferner
kann ein Versagen der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 (d.
h. Ausgabeabnormalitäten von der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14)
das Versagen sein, das den Betrieb des ersten Elektromotors 3 auf
fatale Weise behindert. Da das Versagen der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 die
Steuerung des Steuerwinkelverhältnisses deaktiviert, wird
eine Einrichtung oder ein Steuerverfahren, das das Steuerwinkelverhältnis ohne
den Erfassungswert durch die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 steuert,
als eine Maßnahme gegen das Versagen der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 separat
benötigt.
-
Ein
Steuerungsverarbeiten der alternativen Unterstützungssteuerung
durch den ersten Elektromotor 3 und der alternativen Steuerwinkelverhältnissteuerung
durch den zweiten Elektromotor 5 sind im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Flussdiagramme, die in 8 bis 11 gezeigt
sind, beschrieben.
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Zuerst
wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 ein
Verarbeitungsfluss der alternativen Unterstützungssteuerung
durch den ersten Elektromotor 3 beschrieben. Wie in 8 gezeigt,
wird bei Schritt 1 (S1) bestimmt, ob bei dem zweiten Elektromotor 5 ein
Versagen aufgetreten ist. Wenn bestimmt wird, dass bei dem zweiten
Elektromotor 5 ein Versagen aufgetreten ist (JA), schreitet
die Steuerung zu Schritt 2 (S2) fort. Wenn bestimmt wird,
dass bei dem zweiten Elektromotor 5 kein Versagen aufgetreten
ist (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 3 (S3) fort, bei
dem eine normale Unterstützungssteuerung durchgeführt
wird. Jeder Schritt, der in 8 gezeigt ist,
wird in der zweiten ECU 74 durchgeführt.
-
Bei
S2 wird bestimmt, ob bei der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 Ausgabeabnormalitäten
verursacht werden. Wenn bestimmt wird, dass bei der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 die Ausgabeabnormalitäten
verursacht werden (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 4 (S4)
fort, bei dem die Steuerung der Lenkunterstützung durch
den zweiten Elektromotor 5 gestoppt wird und Verfahren, die
mit dem Stopp der Steuerung der Lenkunterstützung durch
den zweiten Elektromotor 5 zusammenhängen, durchgeführt
werden. Genauer gesagt wird bei Schritt 5 (S5) ein Relais
geöffnet, und dann wird bei Schritt 6 (S6) ein
Fehlercode aufgezeichnet. Nach dem vorhergehenden Verfahren wird
bei Schritt 7 (S7) ein Steuerungssignal für die Übernahme
der Unterstützungssteuerung durch die erste ECU 15 von der
zweiten ECU 74 zu der ersten ECU 15 ausgegeben,
und dann wird bei Schritt 8 (S8) ein Leistungseinspeisen
von der Leistungsquelle 67 in die zweite ECU 74 gestoppt.
-
Wenn
bei S2 bestimmt wird, dass bei der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 die
Ausgabeabnormalitäten nicht verursacht werden (NEIN), schreitet
die Steuerung zu Schritt 9 (S9) fort, bei dem bestimmt
wird, ob eine abnormale Befehlswertberechnung durch die CPU 94 aufgetreten
ist.
-
Wenn
bei S9 bestimmt wird, dass die abnormale Befehlswertberechnung durch
die CPU 94 aufgetreten ist (JA), schreitet die Steuerung
zu Schritt 4 bis 8 fort, bei denen die Steuerung
der Lenkunterstützung durch den zweiten Elektromotor 5 gestoppt
wird und Verfahren, die mit dem Stopp der Steuerung der Lenkunterstützung
zusammenhängen, durchgerührt werden. Wenn bei
S9 bestimmt wird, dass die abnormale Befehlswertberechnung durch
die CPU 94 nicht aufgetreten ist (NEIN), schreitet die
Steuerung zu Schritt 10 (S10) fort, bei dem bestimmt wird,
ob bei der CPU 94 andere Abnormalitäten verursacht
werden.
-
Wenn
bei S10 bestimmt wird, dass bei der CPU 94 andere Abnormalitäten
verursacht werden (JA), schreitet die Steuerung zu den Schritten 4 bis 8 fort,
bei denen die Steuerung der Lenkunterstützung durch den
zweiten Elektromotor 5 gestoppt wird und Verfahren, die
mit dem Stopp der Steuerung der Lenkunterstützung zusammenhängen,
durchgeführt werden. Wenn bei S10 bestimmt wird, dass bei
der CPU 94 keine anderen Abnormalitäten verursacht werden
(NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 11 (S11) fort,
bei dem bestimmt wird, ob bei dem zweiten Elektromotor 5 eine
Trennung verursacht wird.
-
Wenn
bei S11 bestimmt wird, dass bei dem zweiten Elektromotor 5 die
Trennung verursacht wird (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 4 bis 8 fort, bei
denen die Steuerung der Lenkunterstützung durch den zweiten
Elektromotor 5 gestoppt wird und Verfahren, die mit dem
Stopp der Steuerung der Lenkunterstützung zusammenhängen,
durchgeführt werden. Wenn bei S11 bestimmt wird, dass bei
dem zweiten Elektromotor 5 die Trennung nicht verursacht wird
(NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 12 (S12) fort,
bei dem bestimmt wird, ob bei den MOSFETs des Wechselrichters 96 ein
Versagen aufgetreten ist.
-
Wenn
bei S12 bestimmt wird, dass bei den MOSFETs des Wechselrichters 96 das
Versagen aufgetreten ist (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 4 bis 8 fort,
bei denen die Steuerung der Lenkunterstützung durch den
zweiten Elektromotor 5 gestoppt wird und Verfahren, die
mit dem Stopp der Steuerung der Lenkunterstützung zusammenhängen,
durchgeführt werden. Wenn bei S12 bestimmt wird, dass bei
den MOSFETs des Wechselrichters 96 das Versagen nicht aufgetreten
ist (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 13 (S13)
fort, bei dem ein normales betriebssicheres Verarbeiten ausgeführt
wird.
-
Als
Nächstes wird, wie in 9 gezeigt,
bei Schritt 20 (S20) bestimmt, ob das Steuerungssignal für
die Übernahme der Unterstützungssteuerung durch
die erste ECU 15 von der zweiten ECU 74 in die
erste ECU 15 eingegeben wird. Wenn das Steuerungssignal
für die Übernahme der Unterstützungssteuerung
in die erste ECU 15 eingegeben wird (JA), schreitet die
Steuerung zu Schritt 21 (S21) fort, bei dem die Steuerungswinkelverhältnissteuerung
durch den ersten Elektromotor 3 gestoppt wird. Wenn das Steuersignal
für die Übernahme der Unterstützungssteuerung
nicht in die erste ECU 15 eingegeben wird (NEIN), schreitet
die Steuerung zu Schritt 22 (S22) fort, bei dem eine normale
Steuerwinkelverhältnissteuerung durchgeführt wird.
Jeder Schritt, der in 9 gezeigt ist, wird in der ersten
ECU 15 durchgeführt.
-
Dann
schreitet die Steuerung von S21 zu Schritt 23 (S23) fort,
bei dem bestimmt wird, ob sich das Lenkrad 2 bewegt. Wenn
bei S23 bestimmt wird, dass sich das Lenkrad 2 nicht bewegt
(JA), kehrt die Steuerung zu S23 zurück. Wenn bei S23 bestimmt wird,
dass sich das Lenkrad 2 bewegt (NEIN), schreitet die Steuerung
zu Schritt 24 (S24) fort, bei dem bestimmt wird, ob das
Lenkrad 2 nach rechts gelenkt wird.
-
Wenn
bei S24 bestimmt wird, dass das Lenkrad 2 nach rechts gelenkt
wird (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 25 (S25)
fort, bei dem der erste Elektromotor 3 betrieben wird,
um das Lenken des Lenkrads 2 nach rechts zu unterstützen,
und dann kehrt die Steuerung zu S23 zurück. Wenn bei S24 bestimmt
wird, dass das Lenkrad 2 nach links gelenkt wird (NEIN),
schreitet die Steuerung zu Schritt 26 (S26) fort, bei dem
der erste Elektromotor 3 betrieben wird, um das Lenken
des Lenkrads 2 nach links zu unterstützen, und
dann kehrt die Steuerung zu S23 zurück.
-
Als
Nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 ein
Verarbeitungsfluss der alternativen Steuerwinkelverhältnissteuerung
durch den zweiten Elektromotor 5 beschrieben. Zuerst wird,
wie in 10 gezeigt, bei Schritt 31 (S31)
bestimmt, ob bei dem ersten Elektromotor 3 ein Versagen
aufgetreten ist. Wenn bestimmt wird, dass bei dem ersten Elektromotor 3 ein
Versagen aufgetreten ist (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 32 (S32)
fort. Wenn bestimmt wird, dass bei dem ersten Elektromotor 3 kein
Versagen aufgetreten ist (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 33 (S33)
fort, bei dem eine normale Steuerwinkelverhältnissteuerung
durchgeführt wird. Jeder Schritt, der in 10 gezeigt
ist, wird in der ersten ECU 15 durchgeführt.
-
Dann
wird bei S32 bestimmt, ob eine abnormale Befehlswertberechnung durch
die CPU 61 aufgetreten ist. Wenn bestimmt wird, dass die
abnormale Befehlswertberechnung durch die CPU 61 aufgetreten
ist (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 34 (S34) fort,
bei dem die Steuerwinkelverhältnissteuerung durch den ersten
Elektromotor 3 gestoppt wird und Verfahren, die mit dem
Stopp der Steuerwinkelverhältnissteuerung durch den ersten
Elektromotor 3 zusammenhängen, durchgeführt
werden. Genauer gesagt wird bei Schritt 35 (S35) ein Relais
und dergleichen geöffnet, und dann wird bei Schritt 36 (S36) ein
Fehlercode aufgezeichnet. Nach dem vorhergehenden Verfahren wird
bei Schritt 37 (S37) ein Steuersignal für die Übernahme
der Steuerwinkelverhältnissteuerung durch die zweite ECU 74 von
der ersten ECU 15 zu der zweiten ECU 74 ausgegeben,
und dann wird bei Schritt 38 (S38) die Leistungseinspeisung
von der Leistungsquelle 67 in die erste ECU 15 gestoppt.
-
Wenn
bei S32 bestimmt wird, dass die abnormale Befehlswertberechnung
durch die CPU 61 nicht aufgetreten ist (NEIN), schreitet
die Steuerung zu Schritt 39 (S39) fort, bei dem bestimmt
wird, ob bei der CPU 61 andere Abnormalitäten
verursacht werden.
-
Wenn
bei S39 bestimmt wird, dass bei der CPU 61 andere Abnormalitäten
verursacht werden (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 34 bis 38 fort, bei
denen die Steuerwinkelverhältnissteuerung durch den ersten
Elektromotor 3 gestoppt wird und Verfahren, die mit dem
Stopp der Steuerwinkelverhältnissteuerung zusammenhängen,
durchgeführt werden. Wenn bei S39 bestimmt wird, dass bei
der CPU 61 keine anderen Abnormalitäten verursacht
werden (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 40 (S40) fort,
bei dem bestimmt wird, ob bei dem ersten Elektromotor 3 eine
Trennung verursacht wird.
-
Wenn
bei S40 bestimmt wird, dass bei dem ersten Elektromotor 3 die
Trennung verursacht wird (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 34 bis 38 fort, bei
denen die Steuerwinkelverhältnissteuerung durch den ersten
Elektromotor 3 gestoppt wird und Verfahren, die mit dem
Stopp der Steuerwinkelverhältnissteuerung zusammenhängen, durchgeführt
werden. Wenn bei S40 bestimmt wird, dass bei dem ersten Elektromotor 3 keine
Trennung verursacht wird (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 41 (S41) fort,
bei dem bestimmt wird, ob bei den MOSFETs des Wechselrichters 63 ein
Versagen aufgetreten ist.
-
Wenn
bei S41 bestimmt wird, dass bei den MOSFETs des Wechselrichters 63 das
Versagen aufgetreten ist (JA), schreitet die Steuerung zu Schritt 34 bis 38 fort,
bei denen die Steuerwinkelverhältnissteuerung durch den
ersten Elektromotor 3 gestoppt wird und Verfahren, die
mit dem Stopp der Steuerwinkelverhältnissteuerung zusammenhängen,
durchgeführt werden. Wenn bei S41 bestimmt wird, dass bei den
MOSFETs des Wechselrichters 63 das Versagen nicht aufgetreten
ist (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 42 (S42)
fort, bei dem ein normales betriebssicheres Verarbeiten ausgeführt
wird.
-
Als
Nächstes wird, wie in 11 gezeigt,
bei Schritt 50 (S50) bestimmt, ob das Steuersignal für
die Übernahme der Steuerwinkelverhältnissteuerung durch
die zweite ECU 74 von der ersten ECU 15 in die
zweite ECU 74 eingegeben wird. Wenn das Steuersignal für
die Übernahme der Steuerwinkelverhältnissteuerung
in die zweite ECU 74 eingegeben wird (JA), schreitet die
Steuerung zu Schritt 51 (S51) fort, bei dem bestimmt wird,
ob der relative Drehungswinkel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
ist. Wenn das Steuersignal für die Übernahme der
Steuerwinkelverhältnissteuerung nicht in die zweite ECU 74 eingegeben
wird (NEIN), schreitet die Steuerung zu Schritt 52 (S52)
fort, bei dem die normale Unterstützungssteuerung durchgeführt
wird. Jeder Schritt, der in 11 gezeigt
ist, wird in der zweiten ECU 74 durchgeführt.
-
Wenn
bei S51 bestimmt wird, dass der relative Drehungswinkel innerhalb
des vorbestimmten Bereichs ist (JA), schreitet die Steuerung zu
Schritt 53 (S53) fort, bei dem die normale Unterstützungssteuerung
durchgeführt wird, und dann kehrt die Steuerung zu Schritt
S51 zurück. Wenn bei S51 bestimmt wird, dass der relative
Drehungswinkel nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs ist (NEIN),
schreitet die Steuerung zu Schritt 54 (S54) fort, bei dem
der zweite Elektromotor 5 betrieben wird, um einen Absolutwert
des relativen Drehungswinkels zu reduzieren, und dann schreitet
die Steue rung zu S53 fort. Ein Grund, weshalb die Steuerung von
S54 zu S53 fortschreitet, besteht darin, dass die Steuerung der Lenkunterstützung
durch den zweiten Elektromotor 5 fortfährt, selbst
nachdem die zweite ECU 74 die Steuerwinkelverhältnissteuerung übernommen
hat.
-
(Vorteilhafte Wirkungen des Ausführungsbeispiels)
-
Gemäß der
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
bilden der erste Elektromotor 3 des VGRS 4 und
der zweite Elektromotor 5 des EPS 6 ein Modul 104.
Durch Umfassen des ersten Elektromotors 3 und des zweiten
Elektromotors 5 in einem Modul 104 auf die vorhergehende
Art und Weise sind die Elektromotoren 3, 5 nahe
beieinander angeordnet. Daher hat die Fahrzeuglenkvorrichtung 1 eine höhere
Installierbarkeit in dem Fahrzeug, als wenn der erste Elektromotor 3 und
der zweite Elektromotor 5 in einem Fahrzeug voneinander
separat angeordnet sind.
-
Der
zweite Elektromotor 5 benötigt eine große
Ausgangsleistung, um das Lenken des gelenkten Rads zu unterstützen,
und daher wird für gewöhnlich ein großes
Modell für den Motor 5 verwendet. Ein Motor, der
eine Ausgangsleistung erzeugt, um das Steuerwinkelverhältnis
aufrecht zu erhalten, würde für den ersten Elektromotor 3 ausreichen,
und daher wird für gewöhnlich ein kleines Modell
für den Motor 3 verwendet. Demgemäß führt
solch ein Missverhältnis hinsichtlich der Größe
des ersten Elektromotors 3 und des zweiten Elektromotors 5 ebenfalls
zu einer Verringerung der Installierbarkeit der Fahrzeuglenkvorrichtung 1.
-
Gemäß der
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
ist das erste Drehungsglied 13, das durch die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors 3 gedreht wird, mit dem gelenkten
Rad mechanisch verbunden. Demgemäß wird das Lenken des
gelenkten Rads durch die Ausgangsleistung des ersten Elektromotors 3 ebenfalls
unterstützt. Durch Vorsehen des ersten Elektromotors 3,
der größer als der herkömmliche ist,
und durch Vorsehen des zweiten Elektromotors 5, der kleiner
als der herkömmliche ist, kann das Missverhältnis
hinsichtlich der Größe des ersten Elektromotors 3 und
des zweiten Elektromotors 5 aufgehoben werden, ohne ein
Unterstützungsverhalten zu sen ken. Da das Missverhältnis hinsichtlich
der Größe des ersten Elektromotors 3 und
des zweiten Elektromotors 5 behoben wird, hat das Modul 104,
das den ersten Elektromotor 3 und den zweiten Elektromotor 5 aufweist,
eine wohlproportionierte Form. Daher wird die Installierbarkeit
der Fahrzeuglenkvorrichtung 1 weiter verbessert.
-
Außerdem
sind das erste Drehungsglied 13 und das zweite Drehungsglied 72 in
das Modul 104 eingebaut. Demgemäß werden
Ineinandergreifanpassungen zwischen der Schnecke 23 und
dem Schneckenrad 27 sowie zwischen der Schnecke 81 und
dem Schneckenrad 85 vor einem Anordnen des ersten Elektromotors 3 und
des zweiten Elektromotors 5 und des ersten Drehungsglieds 13 und
des zweiten Drehungsglieds 72 in dem Fahrzeug im Voraus
vorgenommen. Als ein Resultat wird eine Schwierigkeit der Ineinandergreifanpassung
abgemildert, wodurch eine Betriebsarbeitszeit verringert wird.
-
Zusätzlich
haben der erste Elektromotor 3 und der zweite Elektromotor 5 die
gleiche Form und die gleiche Nennleistung. Demgemäß sind
Modelle der Motoren, die in das Modul 104 eingebaut sind, vereinheitlicht.
Somit wird der Aufwand für das Modul 104 verringert.
-
Die
Schnecken 23, 81 haben im Allgemeinen die gleichen
Durchmesser, und die Schneckenräder 27, 85 haben
im Allgemeinen die gleichen Durchmesser. Demgemäß sind
die Schnecken 23, 81 und die Schneckenräder 27, 85 jeweils
zu einem einzigen Typ vereinheitlicht, so dass der Aufwand für
das Modul 104 verringert wird.
-
Ferner
sind die erste ECU 15 und die zweite ECU 74 ebenfalls
in das Modul 104 eingebaut. Demgemäß braucht
das ECU-Gehäuse 107 für die erste und
die zweite ECU 15, 74 nicht separat vorgesehen zu
sein und ist vereinheitlicht. Daher wird der Aufwand für
das Modul 104 verringert.
-
Die
Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 und die Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 sind
ebenfalls in dem Modul 104 umfasst. Demgemäß können
die vorhergehenden Erfassungseinrichtungen 14, 73 vor
einem Anordnen derselben in dem Fahrzeug im Voraus eingestellt werden.
Als ein Resultat wird eine Schwierigkeit des Einstellens der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 und
der Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 abgemildert.
-
Die
wellenseitige Erfassungseinrichtung 30 weist das wellenseitige
mutternförmige Glied 36, dessen Drehung eingeschränkt
ist und das gemäß der Drehung der Lenkwelle 12 in
der axialen Richtung auf und ab bewegt wird, den wellenseitigen
Magneten 33, der an der äußeren umfangsmäßigen Oberfläche
der Lenkwelle 12 befestigt ist, und die zwei wellenseitigen
Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35, die
an dem wellenseitigen mutternförmigen Glied 36 mit
Winkelintervallen von 90 Grad in der umfangsmäßigen
Richtung angebracht sind, auf. Durch Erfassen der Variation der
Magnetflussdichte gemäß der Auf-und-ab-Bewegung
des wellenseitigen mutternförmigen Glieds 36 und
der Drehung der Lenkwelle 12 durch die zwei wellenseitigen
Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 wird
der Drehungswinkel der Lenkwelle 12 erfasst.
-
Demgemäß wird
der wellenseitige Magnet gedreht, ohne sich in der axialen Richtung
auf und ab zu bewegen, und die zwei wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 werden
nicht gedreht, sondern in der axialen Richtung auf und ab bewegt.
Das Erfassungssignal, das von jeder der zwei wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 ausgegeben
wird, variiert hinsichtlich des Drehungswinkels der Lenkwelle 12 in
einer Sinuswellenform und derart, dass die Amplitude der sinusförmigen
Welle kleiner ist, wenn die axiale Entfernung zwischen dem wellenseitigen
Magneten 33 und den zwei wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 größer
wird (d. h., wenn sich ein absoluter Zahlenwert des Drehungswinkels
von einem vorbestimmten spezifischen Wert erhöht oder verringert)
(siehe 5).
-
Daher
wird der absolute Zahlenwert des Drehungswinkels anhand der Phase
und der Amplitude der sinusförmigen Welle eindeutig erfasst,
selbst wenn sich derselbe positiv oder negativ erhöht.
Ferner sind jeweilige Phasen von zwei Erfassungssignalen mit Sinuswellenformen,
die von den zwei wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 erhalten
werden, um 90 Grad zueinander verschoben. Daher wird durch eine
Berechnung des Arcustangens der zwei Erfassungssignale der Drehungswinkel
der Lenkwelle 12 mit einem äußerst hohen Grad
an Genauigkeit erhalten.
-
Durch
Konfigurieren der drehungsgliedseitigen Erfassungseinrichtung 31 ähnlich
zu der wellenseitigen Erfassungseinrichtung 30 wird ein
absoluter Zahlenwert des Drehungswinkels des ersten Drehungsglieds 13 eindeutig
erfasst, und der vorhergehende Drehungswinkel wird mit einem hohen
Grad an Genauigkeit erhalten.
-
Wenn
das EPS 6 ausfällt, stoppt die zweite ECU 74 ihre
Steuerung des zweiten Elektromotors 5. Wenn die zweite
ECU 74 ihre Steuerung des zweiten Elektromotors 5 aufgrund
des Ausfalls des EPS 6 stoppt, steuert die erste ECU 15 den
ersten Elektromotor 3, damit das Lenken des gelenkten Rads
durch die Ausgangsleistung des ersten Elektromotors 3 unterstützt
wird.
-
Da
das erste Drehungsglied 13 mit dem gelenkten Rad mechanisch
verbunden ist, wird das Lenken des gelenkten Rads durch die Ausgangsleistung
des ersten Elektromotors 3 selbst dann unterstützt,
wenn das EPS 6 ausfällt, so dass der zweite Elektromotor 5 das
Lenken des gelenkten Rads nicht unterstützen kann. Demgemäß wird
durch Durchführen des vorgehenden Steuerungsverarbeitens
unter Verwendung der ersten und der zweiten ECU 15, 74 der
Ausfall des EPS 6 gehandhabt, ohne Ersatzvorrichtungen
für den zweiten Elektromotor 5 und dergleichen
vorzusehen. Als ein Resultat wird ein Kostenanstieg oder eine Vergrößerung
der Fahrzeuglenkvorrichtung 1, die sowohl das VGRS 4 als
auch das EPS 6 aufweist, aufgrund des Vorsehens von Ersatzvorrichtungen
zum Handhaben des Ausfalls des EPS 6 vermieden.
-
Wenn
ein anderer Abschnitt des VGRS 4 als die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 ausfällt,
stoppt die erste ECU 15 ihre Steuerung des ersten Elektromotors 3.
Wenn die erste ECU 15 ihre Steuerung des ersten Elektromotors 3 aufgrund
des Ausfalls des anderen Abschnitts des VGRS 4 als der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 stoppt, steuert
die zweite ECU 74 den Betrieb des zweiten Elektromotors 5,
damit der relative Drehungswinkel durch die Ausgangsleistung des
zweiten Elektromotors 5 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
gehalten wird.
-
Da
das zweite Drehungsglied 72 mit dem ersten Drehungsglied 13 mechanisch
verbunden ist, wird das Steuerwinkelverhältnis durch die
Ausgangsleistung des zweiten Elektromotors 5 selbst dann
variiert, wenn das VGRS 4 ausfällt, so dass der
erste Elektromotor 3 das Steuerwinkelverhältnis
nicht variieren kann. Demgemäß kann durch Durchführen
des vorhergehenden Steuerungsverarbeitens unter Verwendung der ersten
und der zweiten ECU 15, 74 der Ausfall des VGRS 4,
ausgenommen der Ausfall der Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14,
ebenfalls gehandhabt werden.
-
(Modifikationen)
-
Gemäß der
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
sind der erste Elektromotor 3 und der zweite Elektromotor 5,
das erste Drehungsglied 13 und das zweite Drehungsglied 72,
die erste ECU 15 und die zweite ECU 74 und die
Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 und die Drehmoment-Erfassungseinrichtung 73 in
ein Modul 104 eingebaut. Ob jedoch andere Vorrichtungen
als die Motoren 3, 5 in das Modul 104 eingebaut
sind, kann zum Beispiel abhängig von dem Status einer Installation einer
anderen Ausrüstung oder anderer Vorrichtungen als der Fahrzeuglenkvorrichtung 1 in
dem Fahrzeug bestimmt sein. Zum Beispiel können lediglich der
erste und der zweite Elektromotor 3, 5 und die erste
und die zweite ECU 15, 74 in das Modul 104 eingebaut
sein, oder lediglich der erste und der zweite Elektromotor 3, 5 und
das erste und das zweite Drehungsglied 13, 72 können
in das Modul 104 eingebaut sein.
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Gemäß der
Fahrzeuglenkvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels
weist die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 die wellenseitige
Erfassungseinrichtung 30 zum Erfassen des Drehungswinkels der
Lenkwelle 12 und die drehungsgliedseitige Erfassungseinrichtung 31 zum
Erfassen des Drehungswinkels des ersten Drehungsglieds 13 auf,
um den relativen Drehungswinkel zwischen der Lenkwelle 12 und
dem ersten Drehungsglied 13 zu erfassen. Alternativ kann
zum Beispiel die drehungsgliedseitige Erfassungseinrichtung 31 an
einem anderen Glied als dem ersten Drehungsglied 13, das
in einen Übertragungsweg einer Kraft, der von dem ersten
Drehungsglied 13 zu dem gelenkten Rad führt, angeordnet
ist, befestigt sein. Dann kann ein relativer Drehungswin kel basierend
auf einem Drehungswinkel des vorhergehenden anderen Glieds als des
ersten Drehungsglieds 13 und dem Drehungswinkel der Lenkwelle 12 erfasst
werden.
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Die
Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 ist aus sowohl
der wellenseitigen Erfassungseinrichtung 30 als auch der
drehungsgliedseitigen Erfassungseinrichtung 31 gebildet.
Alternativ kann die Drehungswinkel-Erfassungseinrichtung 14 lediglich eine
Erfassungseinrichtung aufweisen. Zum Beispiel können die
drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 angeordnet
sein, um zusammen mit dem ersten Drehungsglied 13 drehbar zu
sein, und die Magnetflussdichte des Magnetfelds, das durch den wellenseitigen
Magneten 33 erzeugt wird, kann durch die Erfassungseinrichtungen 47, 48 erfasst
werden. Auf die vorhergehende Art und Weise wird der relative Drehungswinkel
zwischen dem Drehungswinkel der Lenkwelle 12 und dem Drehungswinkel
des ersten Drehungsglieds 13 ebenfalls erfasst.
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Der
Drehungswinkel der Lenkwelle 12 kann durch Erfassen der
Magnetflussdichte durch eine der wellenseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 34, 35 allein
erfasst werden, um den Arcussinus (oder den Arcuscosinus) basierend
auf einem einzigen Erfassungssignal zu berechnen. Auf die gleiche Weise
kann unter Verwendung einer der drehungsgliedseitigen Magnetfeld-Erfassungseinrichtungen 47, 48 allein
der Drehungswinkel des ersten Drehungsglieds 13 erfasst
werden.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten ohne weiteres einfallen.
Die Erfindung in ihrem weiteren Sinne ist daher nicht auf die spezifischen
Details, repräsentativen Vorrichtungen und darstellenden
Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 5-105103
A [0003, 0003]
- - JP 2003-72574 A [0004]
- - JP 2003-200840 A [0006]
- - US 6820715 [0006]
- - JP 2004-80939 A [0006]