DE102018112322A1 - Servolenkvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Servolenkvorrichtung ist konfiguriert, um: eine erforderliche Unterstützungskraft lediglich von einem ersten Elektromotor aufzubringen, bis eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, welche eine Zeitspanne von einem Zeitpunkt, an dem ein Fahrer zu lenken beginnt, bis zu einem Zeitpunkt ist, an dem eine Antriebsstartbedingung für einen zweiten Elektromotor, welche eine Bedingung zum Starten des Antriebs eines zweiten Elektromotors ist, erfüllt ist; die erforderliche Unterstützungskraft von dem ersten Elektromotor und einem hydraulischen Stellglied aufzubringen, wenn die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist; und eine Unterstützungskraft des ersten Elektromotors derart zu regulieren, dass die Unterstützungskraft des ersten Elektromotors ein Wert ist, der durch Subtrahieren einer Unterstützungskraft des hydraulischen Stellglieds von der erforderlichen Unterstützungskraft erhalten ist. Infolgedessen kann die Vorrichtung verkleinert werden und eine ausreichende erforderliche Unterstützungskraft kann ab einer Anfangsphase des Lenkens erzeugt werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Lenkunterstützungskraft (nachstehend mitunter vereinfacht als „Unterstützungskraft“ oder „Unterstützungsdrehmoment“ bezeichnet) auf einen Lenkmechanismus aufzubringen.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Bislang ist eine Servolenkvorrichtung bekannt (nachstehend als „herkömmliche Vorrichtung“ bezeichnet), die imstande ist, eine Unterstützungskraft zum Unterstützen einer Betätigung (nachstehend auch als „Lenken“ bezeichnet) eines Lenkrads sowohl von einem elektrischen Hilfsmotor als auch einem hydraulischen Stellglied auf einen Lenkmechanismus aufzubringen. Dieses hydraulische Stellglied wird durch Einwirkung eines Hydraulikfluids betätigt, das aus einer elektrischen Hydraulikpumpe zugeführt wird.
  • Wenn eine erforderliche Unterstützungskraft kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, betätigt die herkömmliche Vorrichtung die elektrische Hydraulikpumpe nicht und erzeugt die Unterstützungskraft lediglich durch den elektrischen Hilfsmotor. Wenn ferner die erforderliche Unterstützungskraft größer ist als der vorbestimmte Wert, betätigt die herkömmliche Vorrichtung die elektrische Hydraulikpumpe zusätzlich zu dem elektrischen Hilfsmotor, um dadurch die Unterstützungskraft von sowohl dem elektrischen Hilfsmotor als auch dem hydraulischen Stellglied zu erzeugen (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldungsoffenlegung (Kokai) Nr. 2008-260329 (4)). Wenn infolgedessen die lediglich durch den Antrieb des elektrischen Hilfsmotors erzeugte Unterstützungskraft unzureichend ist, kann ein unzureichender Betrag der Unterstützungskraft durch die von dem hydraulischen Stellglied erzeugte Unterstützungskraft kompensiert werden. Somit wird davon ausgegangen, dass ein kleiner Motor, der zum Erzeugen eines relativ kleinen maximalen Drehmoments imstande ist, als der elektrische Hilfsmotor eingesetzt werden kann.
  • Jedoch veranlasst die herkömmliche Vorrichtung den elektrischen Hilfsmotor, „eine Unterstützungskraft, die erzeugt wird, wenn die erforderliche Unterstützungskraft der vorbestimmte Wert ist“, weiterhin zu erzeugen, wenn die erforderliche Unterstützungskraft größer ist als der vorbestimmte Wert. Ferner veranlasst die herkömmliche Vorrichtung das hydraulische Stellglied zum Erzeugen des unzureichenden Betrags der erforderlichen Unterstützungskraft.
  • Somit dauert bei der herkömmlichen Vorrichtung ein Zustand an, in dem eine Last auf dem elektrischen Hilfsmotor hoch ist, und der elektrische Hilfsmotor kann sich somit überhitzen. Da eine herkömmliche Vorrichtung als den elektrischen Hilfsmotor einen relativ großen Elektromotor (Motor, bei dem eine Überhitzung weniger wahrscheinlich ist, selbst wenn der Motor weiterhin ein relativ hohes Drehmoment erzeugt), der ein hohes Drehmoment erzeugen kann, einsetzen muss, besteht deshalb ein Problem dahingehend, dass die gesamte Servolenkvorrichtung nicht verkleinert werden kann.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um das obengenannte Problem zu lösen. Das heißt, eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Servolenkvorrichtung, die eine kleinere Größe besitzt und imstande ist, eine erforderliche Unterstützungskraft ab einer Anfangsphase des Lenkens ausreichend zu erzeugen.
  • So beinhaltet eine Servolenkvorrichtung (nachstehend als „Vorrichtung der vorliegenden Erfindung“ bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung einen Lenkmechanismus (20, 30), einen ersten Lenkunterstützungsmechanismus (40), einen zweiten Lenkunterstützungsmechanismus (50) und eine Steuereinheit (70). Der Lenkmechanismus beinhaltet ein Lenkrad (11) und eine mit dem Lenkrad gekoppelte Lenkwelle (20) und ist konfiguriert, um gelenkte Räder (FW1, FW2) eines Fahrzeugs als Reaktion auf eine Betätigung des Lenkrads durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu lenken. Der erste Lenkunterstützungsmechanismus beinhaltet einen ersten Elektromotor (44), der an dem Lenkmechanismus angebracht ist, so dass er imstande ist, ein Drehmoment an den Lenkmechanismus zu übertragen, und ist konfiguriert, um durch Antreiben des ersten Elektromotors eine erste Unterstützungskraft (Ta1) zum Unterstützen eines auf der Betätigung des Lenkrads basierenden Lenkens der gelenkten Räder auf den Lenkmechanismus aufzubringen. Der zweite Lenkunterstützungsmechanismus beinhaltet eine Hydraulikpumpe (53), die konfiguriert ist, um Hydraulikfluid auszutragen, wenn sie angetrieben wird, einen zweiten Elektromotor (54), der konfiguriert ist, um die Hydraulikpumpe anzutreiben, und ein hydraulisches Stellglied (55), das konfiguriert ist, um durch Einwirkung des aus der Hydraulikpumpe ausgetragenen Hydraulikfluids zu arbeiten, und ist konfiguriert, um durch Betreiben des hydraulischen Stellglieds eine zweite Unterstützungskraft (Ta2) zum Unterstützen des auf der Betätigung des Lenkrads basierenden Lenkens der gelenkten Räder auf den Lenkmechanismus aufzubringen. Die Steuereinheit ist konfiguriert, um eine erforderliche Unterstützungskraft (Ta*) basierend auf der Betätigung des Lenkrads zu bestimmen und den ersten Elektromotor und den zweiten Elektromotor so zu steuern, dass eine aus der ersten Unterstützungskraft und der zweiten Unterstützungskraft resultierende Kraft der erforderlichen Unterstützungskraft entspricht.
  • Beispielsweise überträgt der erste Lenkunterstützungsmechanismus eine Ausgabe (Drehkraft) des ersten Elektromotors durch einen Geschwindigkeitsuntersetzungsmechanismus auf den Lenkmechanismus (Ritzel-Zahnstangen-Mechanismus), um dadurch die Unterstützungskraft aufzubringen. Der auf diese Weise konfigurierte erste Lenkunterstützungsmechanismus kann die Unterstützungskraft immer erzeugen, und somit tritt in der Anfangsphase des Lenkens keine Ansprechverzögerung der Unterstützungskraft auf. Indes wird aufgrund einer Notwendigkeit der Verkleinerung ein relativ kleiner Elektromotor für den ersten Lenkunterstützungsmechanismus verwendet, insbesondere wenn der erste Lenkunterstützungsmechanismus zusammen mit dem zweiten Lenkunterstützungsmechanismus vorgesehen ist. Daher kann der erste Lenkunterstützungsmechanismus eine große Unterstützungskraft, die bei einer Niedriggeschwindigkeitsfahrt, beim Lenken ohne zu fahren, und dergleichen erforderlich ist, nicht erzeugen.
  • Hingegen treibt der zweite Lenkunterstützungsmechanismus die Hydraulikpumpe unter Verwendung der Ausgabe (Drehkraft) des zweiten Elektromotors an, um dadurch beispielsweise das in einem Tank vorgehaltene Hydraulikfluid über ein Steuerventil Zylinderkammem eines Arbeitszylinders unter Druck zuzuführen. Infolgedessen bringt der zweite Lenkunterstützungsmechanismus eine Kraft zum Schieben eines Kolbens des Arbeitszylinders auf, der konfiguriert ist, um zusammen mit einer Zahnstangenwelle verschoben zu werden. Der auf diese Weise konfigurierte zweite Lenkunterstützungsmechanismus kann eine hohe Unterstützungskraft erzeugen, die bei der Niedriggeschwindigkeitsfahrt, dem Lenken ohne Fahren, und dergleichen erforderlich ist. Jedoch ist der zweite Lenkunterstützungsmechanismus konfiguriert, um die Unterstützungskraft in Anbetracht des Einflusses auf eine Kraftstoffeffizienz nur dann zu erzeugen, wenn das Lenken durchgeführt wird. Konkret wird der zweite Elektromotor gestoppt, wenn das Lenken nicht durchgeführt wird, und wird angetrieben, wenn das Lenken durchgeführt wird (beispielsweise dann, wenn ein Lenkmoment größer oder gleich einem vorbestimmten Wert erzeugt wird). Die Hydraulikpumpe benötigt Zeit, um einen vorbestimmten Hydraulikdruck ab dann zu erzeugen, wenn der Antrieb durch die Ausgabe des zweiten Elektromotors gestartet wird, und somit tritt in der Anfangsphase des Lenkens eine Ansprechverzögerung der Unterstützungskraft auf.
  • Angesichts dessen ist die Steuereinheit konfiguriert, um: den Antrieb des ersten Elektromotors zu stoppen und den Antrieb des zweiten Elektromotors zu stoppen, wenn die erforderliche Unterstützungskraft null beträgt; den ersten Elektromotor derart anzusteuern, dass die erste Unterstützungskraft der erforderlichen Unterstützungskraft entspricht, wobei der Antrieb des zweiten Elektromotors in einer Zeitspanne von einem ersten Zeitpunkt (t10), an dem eine Größe der erforderlichen Unterstützungskraft von null ausgehend zuzunehmen beginnt, bis zu einem zweiten Zeitpunkt (t11), an dem bestimmt wird, dass eine vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist, gestoppt ist; und den Antrieb des zweiten Elektromotors zu dem zweiten Zeitpunkt zu starten (Schritt 850), um dadurch die zweite Unterstützungskraft mit verstreichender Zeit zu erhöhen, und den ersten Elektromotor nach dem zweiten Zeitpunkt derart anzusteuern (Schritt 835), dass die erste Unterstützungskraft einem Wert entspricht, der durch Subtrahieren der zweiten Unterstützungskraft von der erforderlichen Unterstützungskraft erhalten ist, um dadurch die erste Unterstützungskraft mit verstreichender Zeit zu verringern.
  • Bei dieser Konfiguration bringt die Steuereinheit der vorliegenden Erfindung in der Anfangsphase des Lenkens (von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt, an dem bestimmt wird, dass die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist), in der die Unterstützung (nämlich die Unterstützung des zweiten Lenkunterstützungsmechanismus) durch das hydraulische Stellglied nicht folgen kann, die Unterstützungskraft, die der erforderlichen Unterstützungskraft entspricht, durch den ersten Elektromotor (nämlich den ersten Lenkunterstützungsmechanismus) auf den Lenkmechanismus auf. Wenn die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors erfüllt ist (die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist), wird die Unterstützungskraft (nämlich die Unterstützungskraft des zweiten Lenkunterstützungsmechanismus) durch das hydraulische Stellglied erzeugt, und diese Unterstützungskraft nimmt mit zunehmendem Druck in der Hydraulikpumpe (mit verstreichender Zeit) allmählich zu. Die Steuereinheit reguliert (verringert mit verstreichender Zeit) die Unterstützungskraft des ersten Elektromotors, so dass die Unterstützungskraft (erste Unterstützungskraft) des ersten Elektromotors dem Wert entspricht, der durch Subtrahieren der Unterstützungskraft (zweiten Unterstützungskraft) des hydraulischen Stellglieds von der erforderlichen Unterstützungskraft erhalten ist.
  • Auf diese Weise verwendet die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung den ersten Lenkunterstützungsmechanismus ohne die Ansprechverzögerung zum Unterstützen des Lenkens in der Anfangsphase des Lenkens, in der die erforderliche Unterstützungskraft relativ gering ist, und verwendet den zweiten Lenkunterstützungsmechanismus, der eine relativ große Unterstützungskraft erzeugen kann, in einer späteren Lenkphase, in der die erforderliche Unterstützungskraft relativ groß ist. Bei dieser Konfiguration ist es nicht erforderlich, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, anders als die herkömmliche Vorrichtung, die Unterstützung durch den ersten Elektromotor bis zum Ende des Lenkens fortsetzt. Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dem ersten Elektromotor bis zum Ende des Lenkens weiterhin Strom zuführt. Somit ist eine für den ersten Elektromotor erforderliche Nennleistung gering, und der erste Elektromotor kann somit verkleinert werden. Wie oben beschrieben, ist mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Servolenkvorrichtung implementierbar, die eine kleine Größe aufweist und die erforderliche Unterstützungskraft ab der Anfangsphase des Lenkens ausreichend erzeugen kann.
  • In einer der Ausführungsformen der Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit konfiguriert, um zu bestimmen (Schritt 815), dass die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist, wenn sich eine Größe eines in der Lenkwelle durch die Betätigung des Lenkrads erzeugten Lenkmoments von einer Größe, die kleiner ist als ein Schwellenlenkmoment (Tth), in eine Größe verändert, die größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment ist.
  • Beispielsweise nimmt mit zunehmender Größe des Lenkmoments, das erzeugt wird, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, die Größe des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments zu. In einem Bereich, in dem die Größe des Lenkmoments relativ niedrig ist, ist die erforderliche Unterstützungskraft kleiner oder gleich dem maximalen Unterstützungsdrehmoment, das von dem ersten Elektromotor erzeugt werden kann, und kann daher nur von dem ersten Elektromotor erzeugt werden. Hingegen kann in einem Bereich, in dem die Größe des Lenkmoments relativ hoch ist, die erforderliche Unterstützungskraft nicht allein von dem ersten Elektromotor erzeugt werden, und die von dem hydraulischen Stellglied erzeugte Unterstützungskraft wird somit ebenfalls benötigt. Im Übrigen tendiert die Größe des Lenkmoments dazu, allmählich von null ausgehend zuzunehmen, wenn das Lenken gestartet wird. Somit ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den obengenannten Ausführungsformen imstande, die Unterstützungskraft in der Anfangsphase des Lenkens (ab dem Start des Lenkens, bis die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist) allein durch den ersten Elektromotor zu erzeugen, und die Unterstützungskraft durch das hydraulische Stellglied zu erzeugen, nachdem die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist.
  • In einer der Ausführungsformen der Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit konfiguriert, um zu bestimmen (Schritt 815A, Schritt 815B, Schritt 815C), dass die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist, wenn sich ein Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag, der einer aus einer Größe (|ωh|) einer Lenkgeschwindigkeit, welche eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads ist, einer Größe (|Yr|) einer Gierrate des Fahrzeugs, und einer Größe (|Gy|) einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist, von einem Betrag, der kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellen-Anzeigebetrag (ωhth, Yrth, Gyth), in einen Betrag verändert, der größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag ist.
  • Wenn beispielsweise die Lenkgeschwindigkeit, welche die Geschwindigkeit der Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer ist, relativ niedrig ist, wird angenommen, dass ein Endlenkwinkel (nachstehend auch als „Ziellenkwinkel“ bezeichnet) klein ist. Wenn der Ziellenkwinkel klein ist, wird beispielsweise angenommen, dass das Fahrzeug in einer sanften Kurve fährt oder eine Fahrspur während einer Fahrt bei mittlerer oder hoher Geschwindigkeit wechselt. Wenn ferner die Lenkgeschwindigkeit relativ niedrig ist, wird angenommen, dass eine Gierrate und eine Querbeschleunigung, die infolge des Drehens des Fahrzeugs durch das Lenken erzeugt werden, relativ niedrig sind. Die Gierrate und die Querbeschleunigung werden neben der Lenkgeschwindigkeit an sich als „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebeträge“ bezeichnet. Beispielsweise ist die Unterstützung durch das hydraulische Stellglied für die Fahrt in einer sanften Kurve oder den Spurwechsel in den meisten Fällen nicht erforderlich, und die Unterstützung lediglich des ersten Elektromotors ist ausreichend. Somit stoppt die vorliegende Erfindung gemäß der Ausführungsform den Antrieb des zweiten Elektromotors, wenn „der Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ kleiner ist als der Schwellen-Anzeigebetrag. Infolgedessen wird der zweite Elektromotor weniger oft angetrieben, was zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz wirkungsvoll ist.
  • In einer der Ausführungsformen der Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit konfiguriert, um den vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag basierend auf einem Zunahmebetrag (d|ωh|/dt, d|Yr|/dt, d|Gy|/dt) je Einheitszeit des Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrags derart einzustellen (siehe 10), dass der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmendem Zunahmebetrag abnimmt.
  • Gemäß der Ausführungsform führt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Unterstützung durch lediglich den ersten Elektromotor soweit wie möglich für „sanftes Lenken“ durch, bei dem ein Zunahmebetrag je Einheitszeit des Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrags relativ gering ist. Indes erzeugt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Unterstützungskraft durch das hydraulische Stellglied in einer frühen Phase für „schnelles Lenken“, bei dem ein Zunahmebetrag je Einheitszeit des Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrags relativ groß ist. Somit wird bei der vorliegenden Erfindung sichergestellt, dass der erforderlichen Unterstützungskraft entsprochen werden kann.
  • In einer der Ausführungsformen der Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit konfiguriert, um den vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag in Übereinstimmung mit einer Temperatur (Temp) des ersten Elektromotors derart festzusetzen, dass der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmender Temperatur des ersten Elektromotors abnimmt.
  • Gemäß der Ausführungsform setzt die vorliegende Erfindung mit zunehmender Temperatur des ersten Elektromotors einen kleineren Schwellen-Anzeigebetrag fest. Mit anderen Worten setzt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit zunehmendem Leistungsverbrauch des ersten Elektromotors einen kleineren Schwellen-Anzeigebetrag fest und setzt mit abnehmendem Leistungsverbrauch einen größeren Schwellen-Anzeigebetrag fest. Somit kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verhindern, dass an den ersten Elektromotor eine zu hohe Last angelegt wird.
  • In einer der Ausführungsformen der Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Steuereinheit eine Treiberschaltung einschließlich einer Halbleitervorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Stromzufuhrmenge zu dem ersten Elektromotor zu steuern, und ist konfiguriert, um den vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag in Übereinstimmung mit einer Temperatur der Halbleitervorrichtung derart festzusetzen, dass der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmender Temperatur der Halbleitervorrichtung abnimmt.
  • Die Temperatur der Treiberschaltung einschließlich der Halbleitervorrichtung, die konfiguriert ist, um die Stromzufuhrmenge zu dem ersten Elektromotor zu steuern, nimmt mit zunehmendem durchschnittlichen Antriebsstrom des ersten Elektromotors zu. Gemäß der Ausführungsform setzt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit zunehmender Temperatur der Halbleitervorrichtung (mit anderen Worten bei zunehmendem Leistungsverbrauch) einen kleineren Schwellen-Anzeigebetrag fest und setzt mit abnehmender Temperatur der Halbleitervorrichtung (mit anderen Worten bei abnehmendem Leistungsverbrauch) einen größeren Schwellen-Anzeigebetrag fest. Somit kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verhindern, dass auf den ersten Elektromotor eine zu hohe Last aufgebracht wird.
  • In der obigen Beschreibung sind zum Erleichtern des Verständnisses der vorliegenden Erfindung Bezeichnungen und/oder Bezugszeichen, die in einer nachstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden, eingeklammert und sind Elementen der Erfindung zugeordnet, die der Ausführungsform entsprechen. Jedoch sind die jeweiligen Elemente der vorliegenden Erfindung nicht auf die von den Bezeichnungen und/oder Bezugszeichen definierte Ausführungsform beschränkt. Andere Aufgaben, andere Merkmale und damit einhergehende Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne Weiteres aus einer Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der auf die nachfolgenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer Servolenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Hydraulikschaltbild für eine in 1 veranschaulichte elektrohydraulische Servolenkvorrichtung.
    • 3 ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einem Lenkmoment der in 1 veranschaulichten Servolenkvorrichtung und einem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment.
    • 4 ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen dem Lenkmoment der in 1 veranschaulichten elektrohydraulischen Servolenkvorrichtung und einem Unterstützungsdrehmoment.
    • 5 ist ein Graph zum Erläutern einer dynamischen Verstärkung der in 1 veranschaulichten elektrohydraulischen Servolenkvorrichtung.
    • 6 ist ein Graph, der eine zeitliche Veränderung des Unterstützungsdrehmoments zum Erläutern einer Betriebsweise eines Vergleichsbeispiels der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist ein Graph, der eine zeitliche Veränderung des Unterstützungsdrehmoments zum Erläutern einer Betriebsweise der in 1 veranschaulichten Servolenkvorrichtung zeigt.
    • 8 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer „Lenkunterstützungssteuerroutine“, die von einer CPU einer ECU der in 1 veranschaulichten Servolenkvorrichtung ausgeführt wird.
    • 9 ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment einer in 1 veranschaulichten elektrischen Servolenkvorrichtung und einem Antriebsimpulstastverhältnis.
    • 10A ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einer Größe einer Lenkbeschleunigung und einer Schwellenlenkgeschwindigkeit, die in einer Servolenkvorrichtung (zweiten Vorrichtung) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung festgesetzt wird.
    • 10B ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einem Zunahmebetrag je Einheitszeit einer Größe einer Gierrate und einer in der zweiten Vorrichtung festgesetzten Schwellengierrate.
    • 10C ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einem Zunahmebetrag je Einheitszeit einer Größe einer Querbeschleunigung und einer in der zweiten Vorrichtung festgesetzten Schwellenquerbeschleunigung.
    • 11 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer „Lenkunterstützungssteuerroutine“, die von einer CPU einer ECU der zweiten Vorrichtung ausgeführt wird.
    • 12 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer „Lenkunterstützungssteuerroutine“, die von einer CPU einer ECU einer Servolenkvorrichtung (dritten Vorrichtung) einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
    • 13 ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einer Größe einer Lenkbeschleunigung, einer Motortemperatur und einer in der dritten Vorrichtung festgesetzten Schwellenlenkgeschwindigkeit.
    • 14 ist ein Graph, der eine zeitliche Veränderung des Unterstützungsdrehmoments zum Erläutern einer Betriebsweise einer Servolenkvorrichtung (vierten Vorrichtung) gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 15 ist ein Graph zum Erläutern einer Relation zwischen einem Zunahmebetrag je Einheitszeit einer Größe einer Querbeschleunigung und einer in der zweiten Vorrichtung festgesetzten Schwellenquerbeschleunigung.
    • 16 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer „Lenkunterstützungssteuerroutine“, die von einer CPU einer ECU eines Modifikationsbeispiels der ersten Vorrichtung ausgeführt wird.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • <Erste Ausführungsform>
  • (Konfiguration)
  • Eine Servolenkvorrichtung (nachstehend auch als „erste Vorrichtung“ bezeichnet) 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf ein Fahrzeug angewendet. Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet die erste Vorrichtung 10 ein Lenkrad 11, eine Lenkwelle 20 und eine Zahnstangenwelle 30. Die Lenkwelle 20 beinhaltet eine erste Lenkwelle 21, eine zweite Lenkwelle 22 und eine Zwischenwelle 23.
  • Das Lenkrad 11 ist koaxial mit einem Ende der ersten Lenkwelle 21 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt. Wenn ein Fahrer eine Betätigung (Drehbetätigung) des Lenkrads 11 durchführt, dreht sich die erste Lenkwelle 21 um eine Achse. Diese Drehung wird über die Zwischenwelle 23 auf die zweite Lenkwelle 22 übertragen, und die zweite Lenkwelle 22 dreht sich somit auch um eine Achse. Die erste Lenkwelle 21 beinhaltet eine erste Welle 211 und eine zweite Welle 212. Ein erster Torsionsstab 41 ist zwischen der ersten Welle 211 und der zweiten Welle 212 vorgesehen.
  • Ein Ende der ersten Welle 211 ist mit dem Lenkrad 11 gekoppelt, und das andere Ende der ersten Welle 211 ist mit einem Ende des ersten Torsionsstabs 41 gekoppelt. Ein Ende der zweiten Welle 212 ist mit dem anderen Ende des ersten Torsionsstabs 41 gekoppelt, und das andere Ende der zweiten Welle 212 ist mit der Zwischenwelle 23 gekoppelt. Der erste Torsionsstab 41 wird verdreht, wenn die erste Welle 211 infolge der Betätigung des Lenkrads 11 gedreht wird.
  • Eine elektrische Servolenkvorrichtung 40 ist an der ersten Lenkwelle 21 montiert. Die elektrische Servolenkvorrichtung 40 beinhaltet die erste Torsionsstange 41, ein Paar von Drehmomentsensoren 42 (42a und 42b), die an beiden Enden des ersten Torsionsstabs 41 montiert sind, einen elektrischen Hilfsmotor 44 und ein Untersetzungsgetriebe 45. Die elektrische Servolenkvorrichtung 40 wird nachstehend auch als „EPS 40“ oder „erster Lenkunterstützungsmechanismus 40“ bezeichnet.
  • Genauer gesagt ist das Paar von Drehzahlsensoren 42 aus einem ersten Drehmelder 42a und einem zweiten Drehmelder 42b aufgebaut. Ein Verdrehungsbetrag des ersten Torsionsstabs 41 wird basierend auf einer Differenz zwischen einem von dem ersten Drehmelder 42a erfassten Drehwinkel θ1 der ersten Welle 211 und einem von dem zweiten Drehmelder 42b erfassten Drehwinkel θ2 der zweiten Welle 212 erfasst. Ferner wird ein in das Lenkrad 11 eingebrachtes Lenkmoment T basierend auf dem erfassten Verdrehungsbetrag berechnet.
  • Der elektrische Hilfsmotor 44 ist über das Untersetzungsgetriebe 45 mit der zweiten Welle 212 gekoppelt und ist konfiguriert, um sich mit einer Drehgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem Steuerbefehl von einer Steuereinheit (ECU) 70 zu drehen, was später beschrieben wird, um dadurch eine Drehantriebskraft zu erzeugen. Der elektrische Hilfsmotor 44 wird auch als „erster Elektromotor 44“ bezeichnet.
  • Das Untersetzungsgetriebe 45 ist beispielsweise ein Schneckengetriebeuntersetzer und ist konfiguriert, um eine Drehgeschwindigkeit des elektrischen Hilfsmotors 44 zu verringern und ein Drehmoment desselben zu erhöhen. Das Drehmoment wird von dem Untersetzungsgetriebe 45 auf die zweite Welle 212 als ein Unterstützungsdrehmoment übertragen.
  • Die zweite Lenkwelle 22 beinhaltet eine Eingangswelle 221 und eine Ausgangswelle (nachstehend auch als „Ritzelwelle“ bezeichnet) 222. Ein zweiter Torsionsstab 51 ist zwischen der Eingangswelle 221 und der Ausgangswelle 222 vorgesehen.
  • Ein Ende der Eingangswelle 221 ist mit der Zwischenwelle 23 gekoppelt, und das andere Ende der Eingangswelle 221 ist mit einem Ende des zweiten Torsionsstabs 51 gekoppelt. Ein Ende der Ausgangswelle 222 ist mit dem anderen Ende des zweiten Torsionsstabs 51 gekoppelt, und ein Ritzel 222a ist an dem anderen Ende der Ausgangswelle 222 gebildet. Wenn ein Drehmoment von der Eingangswelle 221 an den zweiten Torsionsstab 51 angelegt wird, wird der zweite Torsionsstab 51 um einen Betrag verdreht, der dem Drehmoment entspricht.
  • Die Zahnstangenwelle 30 beinhaltet ein Wellenteil 31. Gelenkte Räder FW1 und FW2 sind über Lenkhebel (nicht gezeigt) mit beiden Enden des Wellenteils 31 gekoppelt. Ein Zahnstangenteil 32, das mit dem Ritzel 222a kämmt, ist auf dem Wellenteil 31 gebildet. Ein Ritzel-Zahnstangen-Mechanismus ist aus dem Ritzel 222a und dem Zahnstangenteil 32 aufgebaut.
  • Eine Drehbewegung der Lenkwelle 20 wird durch den Ritzel-Zahnstangen-Mechanismus in einer axialen Richtung der Zahnstangenwelle 30 in eine Linearbewegung umgesetzt, und somit werden die gelenkten Räder FW1 und FW2 gelenkt. Auf diese Weise bilden die Lenkwelle 20 und die Zahnstangenwelle 30 einen „Lenkmechanismus“, der zum Übertragen des Betätigungsbetrags des Lenkrads 11 auf die gelenkten Räder FW1 und FW2 konfiguriert ist.
  • Eine elektrohydraulische Servolenkvorrichtung 50 ist an der zweiten Lenkwelle 22 und der Zahnstangenwelle 30 montiert. Die elektrohydraulische Servolenkvorrichtung 50 beinhaltet den zweiten Torsionsstab 51, einen Steuerventilmechanismus 52, eine Hydraulikpumpe 53, einen elektrischen Hydraulikpumpen-Antriebsmotor 54, einen Arbeitszylinder 55, ein Hauptrohr 56a, einen Vorratstank 57 und andere Komponenten. Wenn das Drehmoment von der Eingangswelle 221 an den zweiten Torsionsstab 51 angelegt wird, wird der zweite Torsionsstab 51 von dem Drehmoment verdreht. Diese Verdrehung bewirkt einen Winkelversatz in einer Drehrichtung zwischen der Eingangswelle 221 und einer Ventilhülse 521, was später beschrieben wird. Die elektrohydraulische Servolenkvorrichtung 50 wird nachstehend auch als „EHPS 50“ oder „zweiter Lenkunterstützungsmechanismus 50“ bezeichnet.
  • Der Steuerventilmechanismus 52 ist in dem Hauptrohr 56a zwischen der Hydraulikpumpe 53 und dem Arbeitszylinder 55 vorgesehen und beinhaltet in seinem Inneren die Ventilhülse 521 mit einer Röhrenform, in welche die Eingangswelle 221 und der zweite Torsionsstab 51 eingesetzt sind. Die Ventilhülse 521 ist mit der Ausgangswelle 222 gekoppelt und ist konfiguriert, um sich koaxial und gemeinsam mit der Ausgangswelle 222 zu drehen.
  • Vier Öffnungen (eine erste Öffnung 521a, eine zweite Öffnung 521b, eine dritte Öffnung 521c und eine vierte Öffnung 521d) sind an einer Außenwand der Ventilhülse 521 gebildet. Vier Strömungsdurchgänge, die konfiguriert sind, um die vier Öffnungen zu veranlassen, miteinander zu kommunizieren, sind zwischen der Ventilhülse 521 und der Eingangswelle 221 gebildet. Ein erster Strömungsdurchgang P12 veranlasst die erste Öffnung 521a und die zweite Öffnung 521b, miteinander zu kommunizieren. Ein zweiter Strömungsdurchgang P13 veranlasst die erste Öffnung 521a und die dritte Öffnung 521c, miteinander zu kommunizieren. Ein dritter Strömungsdurchgang P24 veranlasst die zweite Öffnung 521b und die vierte Öffnung 521d, miteinander zu kommunizieren. Ein vierter Strömungsdurchgang P34 veranlasst die dritte Öffnung 521c und die vierte Öffnung 521d, miteinander zu kommunizieren. Ferner kommuniziert die erste Öffnung 521a über das Hauptrohr 56a mit einer Austragsöffnung 53b der Hydraulikpumpe 53. Die vierte Öffnung 521d kommuniziert über ein Ablassrohr 56b mit dem Vorratstank 57.
  • Obzwar nicht gezeigt, ist jede von gegenüberliegenden Oberflächen der Ventilhülse 521 und der Eingangswelle 221 in einer hervorstehenden oder vertieften Form ausgebildet, und ein Raum zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen in der hervorstehenden oder vertieften Form kommuniziert mit den jeweiligen Strömungsdurchgängen. Ein Anordnungszustand zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen in der hervorstehenden oder vertieften Form wird durch relatives Drehen der Eingangswelle 221 bezogen auf die Ventilhülse 521 verändert, und infolgedessen verändert sich eine Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche jedes der Strömungsdurchgänge. Wenn sich mit anderen Worten die Eingangswelle 221 innerhalb der Ventilhülse 521 dreht, indem das Drehmoment seitens der ersten Lenkwelle 21 an sie übertragen wird, wird der zweite Torsionsstab 51 durch diese Drehung verdreht. Dann wird zwischen der Ventilhülse 521 und der Eingangswelle 221 ein Winkelversatz erzeugt, der einem Betrag der Verdrehung des zweiten Torsionsstabs 51 entspricht. Eine Innenwandform der Ventilhülse 521 ist derart ausgebildet, dass sich die Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche jedes der Strömungsdurchgänge in Übereinstimmung mit dem Winkelversatzbetrag verändert.
  • Infolge der Veränderung der Strömungsdurchgangsquerschnittsfläche wird eine Menge des durch jeden der Strömungsdurchgänge strömenden Hydraulikfluids reguliert. Somit kann dieser Zustand als äquivalent zu einem Zustand gelten, in dem Strömungsratensteuerventile (nachstehend auch vereinfacht als „Ventile“ bezeichnet) V1, V2, V3 und V4, die aus der Ventilhülse 521 und der Eingangswelle 221 gebildet sind, in den jeweiligen Strömungsdurchgängen (erster Strömungsdurchgang P12, zweiter Strömungsdurchgang P13, dritter Strömungsdurchgang P24 und vierter Strömungsdurchgang P34) zwischengeschaltet sind (siehe 2).
  • Die Hydraulikpumpe 53 beinhaltet eine Ansaugöffnung 53a und die Austragsöffnung 53b und ist konfiguriert, um von einer Antriebskraft des elektrischen Hydraulikpumpen-Antriebsmotors 54 gedreht zu werden. Die Hydraulikpumpe 53 ist konfiguriert, um Hydraulikfluid in dem Vorratstank 57 über ein Ansaugrohr 56c von der Ansaugöffnung 53a her anzusaugen und das angesaugte Hydraulikfluid aus der Austragsöffnung 53b in das Hauptrohr 56a abzuführen.
  • Der elektrische Hydraulikpumpen-Antriebsmotor 54 ist konfiguriert, um sich mit einer Drehgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem Steuerbefehl von der ECU 70 zu drehen, was später beschrieben wird, um dadurch die Hydraulikpumpe 53 anzutreiben. Der elektrische Hydraulikpumpen-Antriebsmotor 54 wird auch als „zweiter Elektromotor“ 54 bezeichnet.
  • Der Arbeitszylinder 55 ist konfiguriert, um eine Antriebskraft zu erzeugen, indem er mit dem aus der Hydraulikpumpe 53 ausgetragenen Hydraulikfluid versorgt wird und das Hydraulikfluid austrägt, und um die erzeugte Antriebskraft auf die Zahnstangenwelle 30 aufzubringen. Der Arbeitszylinder 55 wird auch als „hydraulisches Stellglied 55“ bezeichnet. Ein Raum, der mit dem Hydraulikfluid befüllt ist, ist innerhalb des Arbeitszylinders 55 gebildet. Das Wellenteil 31 ist in diesen Raum eingesetzt und der Raum wird durch einen an dem Wellenteil 31 montierten Arbeitskolben 551 in eine linke Kammer 55L und eine rechte Kammer 55R unterteilt. Ferner sind in dem Arbeitszylinder 55 eine linke Öffnung 55a, die mit der linken Kammer 55L kommuniziert, und eine rechte Öffnung 55b, die mit der rechten Kammer 55R kommuniziert, gebildet. Die linke Öffnung 55a kommuniziert über das Hauptrohr 56a mit der zweiten Öffnung 521b der Ventilhülse 521, und die rechte Öffnung 55b kommuniziert über das Hauptrohr 56a mit der dritten Öffnung 521c der Ventilhülse 521.
  • Wie in 2 veranschaulicht, ist der Steuerventilmechanismus 52 zwischen der Hydraulikpumpe 53 und dem Arbeitszylinder 55 vorgesehen. Der Steuerventilmechanismus 52 ist als ein Vier-Wege-Drosselventil konfiguriert. Der Steuerventilmechanismus 52 ist derart konfiguriert, dass ein Drosselbetrag jedes der Ventile (V1, V2, V3 und V4) in Übereinstimmung mit dem relativen Winkelversatzbetrag zwischen der Eingangswelle 221 und der Ventilhülse 521 infolge der Betätigung des Lenkrads 11 verändert wird.
  • Wenn konkret der zweite Torsionsstab 51 durch die Betätigung des Lenkrads 11 verdreht wird und Positionen in der Drehrichtung der Eingangswelle 221 und der Ventilhülse 521 somit in einer bestimmten Richtung voneinander versetzt werden, arbeitet der Steuerventilmechanismus 52 wie folgt. Das Ventil V1 in dem ersten Strömungsdurchgang P12, das konfiguriert ist, um die erste Öffnung 521a und die zweite Öffnung 521b zu veranlassen, miteinander zu kommunizieren, und das Ventil V2 in dem vierten Strömungsdurchgang P34, das konfiguriert ist, um die dritte Öffnung 521c und die vierte Öffnung 521d zu veranlassen, miteinander zu kommunizieren, werden geöffnet. Indes werden das Ventil V3 in dem zweiten Strömungsdurchgang P13, das konfiguriert ist, um die erste Öffnung 521a und die dritte Öffnung 521c zu veranlassen, miteinander zu kommunizieren, und das Ventil V4 in dem dritten Strömungsdurchgang P24, das konfiguriert ist, um die zweite Öffnung 521b und die vierte Öffnung 521d zu veranlassen, miteinander zu kommunizieren, geschlossen.
  • Daher strömt das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 53 aus die erste Öffnung 521a erreicht hat, hauptsächlich durch den ersten Strömungsdurchgang P12, auf dem das Ventil V1 geöffnet ist, und erreicht die zweite Öffnung 521b. Dann strömt das Hydraulikfluid von der zweiten Öffnung 521b über die linke Öffnung 55a in die linke Kammer 55L des Arbeitszylinders 55. Infolgedessen wird das Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe 53 der linken Kammer 55L zugeführt, und von dem zugeführten Hydraulikfluid wird somit ein Hydraulikdruck erzeugt, mit dem Ergebnis, dass der Arbeitskolben 551 einen Druck von einer linken Seite des Zeichnungsblattes empfängt. Dieser Druck wird auf das Wellenteil 31 übertragen und erzeugt dadurch eine Antriebskraft in einer axialen Richtung des Wellenteils 31, und diese Antriebskraft wird als eine Unterstützungskraft auf die Zahnstangenwelle 30 aufgebracht.
  • Wenn indes das Lenkrad 11 durch das Aufbringen der Unterstützungskraft betätigt wird und sich das Wellenteil 31 und der Arbeitskolben 551 in Richtung der linken Seite des Zeichnungsblatts bewegen, nimmt das Volumen der linken Kammer 55L des Arbeitszylinders 55 ab, und das Hydraulikfluid in der linken Kammer 55L wird aus der linken Öffnung 55a ausgetragen. Das ausgetragene Hydraulikfluid tritt über das Hauptrohr 56a in die zweite Öffnung 521b ein, erreicht die vierte Öffnung 521d von der zweiten Öffnung 521b aus über den dritten Strömungsdurchgang P24, in dem das Ventil geöffnet ist, und erreicht den Vorratstank 57 von der vierten Öffnung 521d aus über das Ablassrohr 56b.
  • Alle Ventile V1, V2, V3 und V4 sind konfiguriert, um geöffnet zu sein, wenn sich das Lenkrad 11 in einem neutralen Zustand befindet, wenn mit anderen Worten der zweite Torsionsstab 51 nicht verdreht ist. Somit strömt in diesem Fall das Hydraulikfluid, das von der Hydraulikpumpe 53 zu der ersten Öffnung 521a geströmt ist, sowohl durch den Strömungsdurchgang P12 als auch den Strömungsdurchgang P13. Das Hydraulikfluid, das die zweite Öffnung 521b über den Strömungsdurchgang P12 erreicht hat, strömt durch den Strömungsdurchgang P24 und erreicht die vierte Öffnung 521d. Indes strömt das Hydraulikfluid, das die dritte Öffnung 521c über den Strömungsdurchgang P13 erreicht hat, durch den Strömungsdurchgang P34 und erreicht die vierte Öffnung 521d. Mit anderen Worten vereinigen sich das Hydraulikfluid, das über die zweite Öffnung 521b geströmt ist, und das Hydraulikfluid, das über die dritte Öffnung 521c geströmt ist, an der vierten Öffnung 521d und strömen über das Ablassrohr 56b zu dem Vorratstank 57. Auf diese Weise, wenn der zweite Torsionsstab 51 nicht verdreht ist, erreicht das Hydraulikfluid aus der Hydraulikpumpe 53 den Vorratstank 57, ohne durch den Arbeitszylinder 55 zu strömen.
  • ECU ist eine Abkürzung für eine elektronische Steuereinheit und ist eine elektronische Steuerschaltung, die als eine Hauptkomponente einen Mikrocomputer einschließlich einer CPU, eines ROM, eines RAM, eines Backup-RAM (bzw. eines nichtflüchtigen Speichers), einer Schnittstelle I/F und dergleichen beinhaltet. Die CPU ist konfiguriert, um Anweisungen (Routinen), die in dem Speicher (ROM) gespeichert sind, zum Implementieren verschiedener später beschriebener Funktionen auszuführen.
  • Die ECU 70 ist mit dem elektrischen Hilfsmotor 44 und dem elektrischen Hydraulikpumpen-Antriebsmotor 54 elektrisch verbunden. Die ECU 70 ist mit dem Drehmomentsensor 42, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 und dergleichen elektrisch verbunden und ist konfiguriert, um Ausgangssignale von jenen Sensoren zu empfangen. Wie oben beschrieben, ist der Drehmomentsensor 42 konfiguriert, um das Lenkmoment T, das in das Lenkrad 11 eingebracht wird, zu berechnen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches das Lenkmoment T anzeigt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 ist konfiguriert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Fahrtgeschwindigkeit (nachstehend auch als „Fahrzeuggeschwindigkeit“ bezeichnet) des Fahrzeugs anzeigt, auf das die erste Vorrichtung 10 angewendet wird.
  • (Betriebsweise)
  • Nun wird eine Betriebsweise der ersten Vorrichtung 10 beschrieben. Die erste Vorrichtung 10 berechnet ein Unterstützungsdrehmoment, das an den Lenkmechanismus (die Lenkwelle 20 und die Zahnstangenwelle 30) anzulegen ist, als ein erforderliches Unterstützungsdrehmoment Ta*. Das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* ist ein Drehmoment, das durch Subtrahieren eines Lenkmoments T, das durch Betätigen des Lenkrads 11 durch den Fahrer erzeugt wird, von einem Drehmoment, das zum Lenken der gelenkten Räder FW1 und FW2 erforderlich ist, erhalten ist. Das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* wird vorab unter Berücksichtigung beispielsweise einer Gierrate, einer Querbeschleunigung und dergleichen, die in dem Fahrzeug erzeugt werden, wenn sich das Fahrzeug dreht bzw. seine Richtung ändert, so bestimmt, dass das Lenkmoment T ein Drehmoment derart ist, dass der Fahrer das Lenkrad 11 problemlos betätigen kann.
  • Die erste Vorrichtung 10 treibt den ersten Elektromotor 44 und den zweiten Elektromotor 54 derart an, dass eine Summe Ta aus einem von dem EPS 40 an die Lenkwelle 20 angelegten Unterstützungsdrehmoment Ta1 und einem von dem EHPS 50 an die Zahnwellenstange 30 angelegten Unterstützungsdrehmoment Ta2 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht. Das von dem EPS 40 an die Lenkwelle 20 angelegte Unterstützungsdrehmoment Ta1 wird nachstehend auch als „erstes Unterstützungsdrehmoment Ta1“ bezeichnet. Das von dem EHPS 50 an die Zahnstangenwelle 30 angelegte Unterstützungsdrehmoment Ta2 wird nachstehend auch als „zweites Unterstützungsdrehmoment Ta2“ bezeichnet.
  • Bezugnehmend auf 3 wird nun das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* konkreter beschrieben. In 3 sind das Lenkmoment T und das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* in einer linken Lenkrichtung als positive Werte angegeben, und das Lenkmoment T und das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* in einer rechten Lenkrichtung sind als negative Werte angegeben. Wenn das Lenkmoment T „0“ beträgt, beträgt das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* „0“. Wenn das Lenkmoment T ausgehend von „0“ zuzunehmen beginnt (das Lenkrad 11 zur linken Lenkrichtung gedreht wird), steigt eine Rate (Gradient) einer Zunahme des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta* allmählich an und das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* nimmt schließlich mit einer annähernd konstanten Rate zu. Wenn hingegen das Lenkmoment T von „0“ ausgehend abzunehmen beginnt (das Lenkrad 11 zur rechten Lenkrichtung gedreht wird), nimmt eine Rate (Gradient) einer Abnahme des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta* allmählich zu und das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* nimmt schließlich mit einer annähernd konstanten Rate ab. Die Raten der Zunahme und der Abnahme des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta* nehmen mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit V ab. Die Relation zwischen dem Lenkmoment T, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* wird als eine Nachschlagetabelle MapTa* (T, V) definiert und vorab in dem ROM der ECU 70 gespeichert. Somit wird das tatsächliche Unterstützungsdrehmoment Ta* durch Anwenden des erlangten Lenkmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die Nachschlagetabelle MapTa* (T, V) erhalten.
  • Als Nächstes wird bezugnehmend auf 4 und 5 eine Relation zwischen dem zweiten Unterstützungsdrehmoment Ta2, das von dem zweiten Lenkunterstützungsmechanismus (EHPS) 50 erzeugt wird, und dem Lenkmoment T beschrieben. Eine Veränderung des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 in Bezug auf das Lenkmoment T ist in 4 in einem Zustand gezeigt, in dem die Hydraulikpumpe 53 immer arbeitet. In 4 sind das Lenkmoment T und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zur linken Lenkrichtung als positive Werte angegeben, und das Lenkmoment T und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zur rechten Lenkrichtung sind als negative Werte angegeben. Wenn das Lenkmoment T „0“ beträgt, wird der zweite Torsionsstab 51 nicht verdreht, alle Ventile V1 bis V4 des Steuerventilmechanismus 52 sind geöffnet, und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 beträgt somit „0“.
  • Wenn das Lenkmoment T von „0“ ausgehend zuzunehmen beginnt (das Lenkrad 11 zur linken Lenkrichtung gedreht wird), nehmen Ventilöffnungsgrade (die Strömungsdurchgangsquerschnittsflächen des ersten Strömungsdurchgangs P12 und des vierten Strömungsdurchgangs P34) der Ventile V1 und V2 allmählich zu, während Ventilöffnungsgrade (die Strömungsdurchgangsquerschnittsflächen des zweiten Strömungsdurchgangs P13 und des dritten Strömungsdurchgangs P24) der Ventile V3 und V4 allmählich abnehmen. Somit nimmt das der linken Kammer 55L zugeführte Hydraulikfluid zu, und das aus der rechten Kammer 55R ausgetragene Hydraulikfluid nimmt ab. Somit nimmt der Druck, den der Arbeitskolben 551 von der linken Seite von 2 empfängt, allmählich zu. Infolgedessen nimmt eine Rate (Gradient) einer Zunahme des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 allmählich zu, und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 nimmt schließlich mit einer annähernd konstanten Rate zu. Wenn hingegen das Lenkmoment T ausgehend von „0“ abzunehmen beginnt (das Lenkrad 11 zur rechten Lenkrichtung gedreht wird), nimmt eine Rate (Gradient) einer Abnahme des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 allmählich zu, und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 nimmt schließlich mit einer annähernd konstanten Rate ab. Die Raten der Zunahme und der Abnahme des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 nehmen mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit V ab. Die obengenannte Charakteristik des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 in Bezug auf das Lenkmoment T in einem Zustand, in dem die Hydraulikpumpe 53 immer arbeitet, wird auch als „statische Charakteristik“ bezeichnet. Diese statische Charakteristik des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 wird vorab in dem ROM der ECU 70 als eine Nachschlagetabelle MapTa2 (T, V) gespeichert, welche die Relation zwischen dem Lenkmoment T, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem zweiten Unterstützungsdrehmoment Ta2 definiert.
  • Die statische Charakteristik des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 entspricht der Charakteristik des in 3 gezeigten erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta*. Mit anderen Worten sind in der ersten Vorrichtung 10 die Komponenten (der Steuerventilmechanismus 52, die Hydraulikpumpe 53, der Arbeitszylinder 55 und dergleichen) des EHPS 50 derart ausgelegt und Steuerparameter jener Komponenten sind derart festgesetzt, dass das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht. Kurz gesagt ist die erste Vorrichtung 10 konfiguriert, um die Lenkunterstützung im Wesentlichen ausschließlich durch das EHPS 50 durchzuführen.
  • Tatsächlich jedoch, wenn das Lenkmoment T „0“ beträgt, sich das Lenkrad 11 mit anderen Worten in einer neutralen Stellung befindet, stoppt die erste Vorrichtung 10 den zweiten Elektromotor 54 des EHPS 50. Wenn sich beispielsweise eine Größe (absoluter Wert) |T| des Lenkmoments T von einem Drehmoment, das kleiner ist als ein vorbestimmtes Lenkmoment (Schwellenlenkmoment) Tth, in ein Drehmoment ändert, das größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist, startet die erste Vorrichtung 10 den Antrieb des zweiten Elektromotors 54. Auf diese Weise wird die Hydraulikpumpe 53 nur dann von dem zweiten Elektromotor 54 angetrieben, wenn die Lenkunterstützung erforderlich ist (die Größe |T| des Lenkmoments T größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist), da der Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu einer hydraulischen Servolenkvorrichtung, die konfiguriert ist, um die Hydraulikpumpe immer anzutreiben, verringert werden kann.
  • Ein Druck (nachstehend als „Austragsdruck“ bezeichnet) des von der Hydraulikpumpe 53 ausgetragenen Hydraulikfluids beträgt zu einem Antriebsstartzeitpunkt tps des zweiten Elektromotors 54 „0“. Der Austragsdruck nimmt allmählich ab dem Antriebsstartzeitpunkt tps des Elektromotors 54 zu und erreicht nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne einen Austragsdruck in einem stabilen Zustand. Wenn beispielsweise, wie in 5 gezeigt, der Austragsdruck in dem stabilen Zustand als „1“ angegeben ist und der Antriebsstartzeitpunkt tps des zweiten Elektromotors 54 auf einen Zeitpunkt 0 gesetzt ist, wird eine Relation zwischen dem Austragsdruck der Hydraulikpumpe 53 und der Zeit so dargestellt, dass der Austragsdruck mit einer annähernd konstanten Rate ab dem Ursprung zunimmt und nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne bezogen auf die Zeit konstant wird. Diese zeitbezogene Veränderung des Austragsdrucks ist im Gegensatz zu der „statischen Charakteristik“ des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 eine dynamische „Verstärkung“. Der Austragsdruck beträgt in der Zeitspanne ab der Erzeugung des Lenkmoments T infolge des Lenkens bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Größe |T| des Lenkmoments das Schwellenlenkmoment Tth erreicht, „0“, und somit beträgt die Verstärkung „0“. Die Verstärkung in dem Bereich, in dem die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist, ist wie in 5 gezeigt. Das zweite Endunterstützungsdrehmoment Ta2 wird durch Multiplizieren der statischen Charakteristik des in 4 gezeigten zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 mit dieser Verstärkung berechnet (geschätzt). Das letztendlich geschätzte zweite Endunterstützungsdrehmoment Ta2 ist somit verschieden von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* in der Anfangsphase des Lenkens.
  • Als Nächstes folgt eine Beschreibung einer Relation zwischen dem ersten Unterstützungsdrehmoment Ta1, das von dem ersten Lenkunterstützungsmechanismus (EPS) 40 erzeugt wird, und dem Lenkmoment T. Wie oben beschrieben, führt die erste Vorrichtung 10 eine Steuerung derart durch, dass die Summe aus dem ersten Unterstützungsdrehmoment Ta1 und dem zweiten Unterstützungsdrehmoment Ta2 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht. Somit wird das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 so berechnet, dass es dem Wert entspricht, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Das berechnete erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 wird nachstehend auch als „erstes erforderliches Unterstützungsdrehmoment Ta1*“ bezeichnet. Das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* ist (Ta*-Ta2).
  • Ein Erfassungsbereich des Lenkmoments T durch den Drehmomentsensor 42 muss lediglich ein Drehmomentbereich sein, der von dem EPS 40 unterstützt werden kann, und muss nicht notwendigerweise einen Drehmomentbereich abdecken, der von der gesamten Vorrichtung unterstützt werden kann. In diesem Fall entspricht das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* außerhalb des Drehmomentbereichs, der von dem EPS 40 unterstützt werden kann, dem zweiten Unterstützungsdrehmoment Ta2, und daher muss die erste Vorrichtung 10 das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* lediglich außerhalb dieses Drehmomentbereichs als „0“ ansehen.
  • Als Nächstes wird die Betriebsweise der ersten Vorrichtung 10 mit Schwerpunkt auf einer zeitlichen Veränderung des Unterstützungsdrehmoments ab dem Start des Lenkens beschrieben. Vor der Beschreibung der Betriebsweise der ersten Vorrichtung 10 wird eine Betriebsweise einer Vorrichtung eines Vergleichsbeispiels der ersten Ausführungsform beschrieben. 6 ist ein Graph zum Zeigen einer zeitlichen Veränderung des Unterstützungsdrehmoments in einem Fall, in dem das Lenkrad 11 durch die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels betätigt wird und ein Lenkwinkel θ (Lenkmoment T) zunimmt. In 6 ist das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* als eine durchgezogene Linie 81 angegeben. Das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 ist als eine unterbrochene Linie 82 angegeben, und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 ist als eine Ein-Punkt-Kettenlinie 83 angegeben.
  • Wenn bei der Vorrichtung des Vergleichsbeispiels die Betätigung des Lenkrads 11 zu einem Zeitpunkt t00 beginnt, berechnet die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels ein Drehmoment, das dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* zu annähernd dem gleichen Zeitpunkt entspricht, und steuert den elektrischen Hilfsmotor an, das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 derart zu erzeugen, dass das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht. Wenn das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 zu einem Zeitpunkt t01 einen Unterstützungsgrenzwert Ta1ul überschreitet, steuert die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels den elektrischen Hydraulikpumpen-Antriebsmotor an, die Hydraulikpumpe anzutreiben, und steuert gleichzeitig weiterhin den elektrischen Hilfsmotor an. Das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 wird nach dem Zeitpunkt t01 auf dem Unterstützungsgrenzwert Ta1ul gehalten.
  • Wenn die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels die Hydraulikpumpe antreibt, wird das Hydraulikfluid in dem Vorratstank angesogen, und das Hydraulikfluid strömt aus der ersten Öffnung 521a über das Hauptrohr in die linke Öffnung oder die rechte Öffnung. Damit wird die Kraft zum Bewegen des Arbeitskolbens nach links oder rechts erzeugt. Infolgedessen wird zum Zeitpunkt t01 das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 erzeugt und nimmt mit verstreichender Zeit (mit zunehmender Größe |T| des Lenkmoments) zu.
  • Auf diese Weise hält die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels, wenn das Unterstützungsdrehmoment Ta1 den Unterstützungsgrenzwert Ta1ul erreicht, das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 auf dem Unterstützungsgrenzwert Talul und verwendet den zweiten Elektromotor zum Antreiben der Hydraulikpumpe, um dadurch das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu erzeugen. Im Übrigen wird mit abnehmender Größe |T| des Lenkmoments zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors die Hydraulikpumpe öfter angetrieben und somit verschlechtert sich die Kraftstoffeffizienz. Mit anderen Worten führt die Abnahme des Unterstützungsgrenzwerts Ta1ul zu einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz. Somit erfordert die Vorrichtung des Vergleichsbeispiels einen Elektromotor (nämlich einen Elektromotor mit einer hohen Nennleistung), der imstande ist, die Ausgabe des relativ großen Unterstützungsgrenzwertes Ta1ul für eine lange Zeitspanne fortzusetzen. Es wurde das Beispiel der Betriebsweise der Vorrichtung des Vergleichsbeispiels beschrieben.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 die Betriebsweise der ersten Vorrichtung 10 beschrieben. In 7 ist das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* als eine durchgezogene Linie 84 angegeben. Das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 ist als eine unterbrochene Linie 85 angegeben, und das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 ist als eine Ein-Punkt-Kettenlinie 86 angegeben. In dem in 7 gezeigten Beispiel beginnt die Betätigung des Lenkrads 11 zu einem Zeitpunkt t10, und der Betätigungsbetrag des Lenkrads 11 nimmt anschließend zu.
  • Vor dem Zeitpunkt t10, das heißt, wenn die Betätigung des Lenkrads 11 nicht erfolgt, beträgt das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* „0“. In dieser Zeit stoppt die erste Vorrichtung 10 den Antrieb des ersten Elektromotors 44 und stoppt den Antrieb des zweiten Elektromotors 54.
  • Um, wie oben beschrieben, den Kraftstoffverbrauch zu verringern, startet die erste Vorrichtung 10 schließlich den Antrieb des zweiten Elektromotors 54, wenn die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth wird.
  • Die erste Vorrichtung 10 steuert den ersten Elektromotor 44 derart an, dass das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht, und stoppt den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 in einer Zeitspanne (tpr) von dem ersten Zeitpunkt (t10), an dem die Größe |T| des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments von „0“ ausgehend zuzunehmen beginnt, bis zu einem zweiten Zeitpunkt (t11), an dem bestimmt wird, dass eine vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist.
  • Auf diese Weise startet die erste Vorrichtung 10 den Antrieb des elektrischen Hilfsmotors 44 unmittelbar nach der Betätigung des Lenkrads 11. Infolgedessen kann das EPS 40 das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 erzeugen, das ab der Anfangsphase des Lenkens erforderlich ist. Basierend auf der Notwendigkeit, Kosten zu senken und einen Einbauraum zu verkleinern, wird ein relativ kleiner Motor als der elektrische Hilfsmotor 44 eingesetzt und das maximale Drehmoment, das von dem elektrischen Hilfsmotor 44 erzeugt werden kann, ist somit relativ niedrig.
  • Ferner startet die erste Vorrichtung 10 den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 zu dem zweiten Zeitpunkt (t11) und steuert den ersten Elektromotor 44 nach dem zweiten Zeitpunkt derart an, dass das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 dem Wert entspricht, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Ein Zunahmebetrag je Einheitszeit des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 korreliert mit der Austragsleistung (Austragsdruck) der Hydraulikpumpe 53.
  • Der Unterstützungsstartzeitpunkt (obengenannter Zeitpunkt t11) des EHPS 50 wird durch die Größe |T| des Lenkmoments definiert. Wenn sich die Größe |T| des Lenkmoments von einem Wert, der niedriger als das Schwellenlenkmoment Tth ist, in einen Wert verändert, der größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist, startet die erste Vorrichtung 10 die Unterstützung durch das EHPS 50. Der Zeitpunkt t11, an dem die Größe |T| des Lenkmoments das Schwellenlenkmoment Tth erreicht, ist ein Unterstützungsstartzeitpunkt (nachstehend als „EHPS-Unterstützungsstartzeitpunkt“ bezeichnet) unter Einwirkung des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2. Die Zeitspanne von dem Lenkstartzeitpunkt t10 bis zu dem EHPS-Unterstützungsstartzeitpunkt t11 ist in 7 als die vorbestimmte Zeitspanne tpr angegeben. Diese vorbestimmte Zeitspanne tpr ist die „Zeitspanne vom Start des Lenkens bis zur Erfüllung der Antriebsstartbedingung des zweiten Elektromotors“. Mit anderen Worten ist die „Antriebsstartbedingung des zweiten Elektromotors“ die „Veränderung der Größe (absoluter Wert) |T| des Lenkmoments von einem Wert, der niedriger als das Schwellenlenkmoment Tth ist, in das Schwellenlenkmoment Tth“.
  • Wenn das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zum Zeitpunkt t11 erzeugt wird, steuert die erste Vorrichtung 10 das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* derart, dass das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* dem Wert entspricht, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Wenn somit zum Zeitpunkt t12 das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* erreicht, setzt die erste Vorrichtung 10 das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1 * auf „0“. Die erste Vorrichtung 10 überträgt (ersetzt oder „substituiert“) auf diese Weise einen Teil des ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta1 * auf das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2.
  • In einem Fall, in dem das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* innerhalb des Bereichs eines Drehmoments liegt, das von dem elektrischen Hilfsmotor 44 unterstützt werden kann, ist ein Leistungsverbrauch, der erhalten wird, wenn lediglich der elektrische Hilfsmotor 44 gedreht wird, um dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* zu genügen, geringer als ein Leistungsverbrauch, der erhalten wird, wenn lediglich der zweite Elektromotor 54 auf ähnliche Weise gedreht wird.
  • (Konkrete Betriebsweise der ersten Vorrichtung)
  • Bezugnehmend auf 8 wird nun eine tatsächliche Betriebsweise der ersten Vorrichtung beschrieben.
  • <Lenkunterstützungssteuerung>
  • Die CPU der ECU 70 ist konfiguriert, um eine in einem Flussdiagramm von 8 veranschaulichte Lenkunterstützungssteuerroutine jedes Mal dann auszuführen, wenn eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Jeweilige Fälle werden nun beschrieben.
  • Fall, in dem die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als das Schwellenlenkmoment Tth
  • Die CPU startet zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung ab Schritt 800, fährt mit Schritt 805 fort und erlangt das Lenkmoment T sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit V aus dem von dem Drehmomentsensor 42 erfassten Signal bzw. dem von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 erfassten Signal. Dann fährt die CPU mit Schritt 810 fort und berechnet das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* basierend auf dem erlangten Lenkmoment T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Genauer gesagt wendet die CPU das erlangte Lenkmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die Nachschlagetabelle MapTa* (T, V) an, welche die Relation zwischen dem Lenkmoment T, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* definiert, um dadurch das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* zu berechnen (siehe 3).
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 815 fort, um zu bestimmen, ob die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |T| des Lenkmoments kleiner als das Schwellenlenkmoment Tth. Somit trifft die CPU in Schritt 815 eine „Nein“-Bestimmung, um mit Schritt 820 fortzufahren, in dem die CPU bestimmt, ob der zweite Elektromotor 54 antreibt (ob mit anderen Worten die Hydraulikpumpe 53 angetrieben wird). Wenn der zweite Elektromotor 54 antreibt, trifft die CPU in Schritt 820 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 825 fortzufahren, in dem die CPU den zweiten Elektromotor 54 stoppt. Dann fährt die CPU mit Schritt 830 fort. Wenn hingegen der zweite Elektromotor 54 gestoppt ist, trifft die CPU in Schritt 820 eine „Nein“-Bestimmung, um direkt mit Schritt 830 fortzufahren.
  • Dann, in Schritt 830, schätzt die CPU das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2. Genauer gesagt wendet die CPU, wie oben beschrieben, zunächst das erlangte Lenkmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die in dem ROM gespeicherte Nachschlagetabelle MapTa2 (T, V) an, um dadurch das statische zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu berechnen. Zu diesem Zeitpunkt multipliziert die CPU dann mit der dynamischen „Verstärkung“. Basierend auf der vorstehenden Annahme sind der zweite Elektromotor 54 und die Hydraulikpumpe 53 gestoppt, und die „Verstärkung“ beträgt somit „0“. Folglich beträgt das in Schritt 830 geschätzte zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 „0“.
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 835 fort. In Schritt 835 setzt die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Wie in Schritt 830 geschätzt, beträgt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 „0“. Somit ist das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* ein Wert gleich dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta*. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 895 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Die in Schritt 840 durchgeführte Lenkunterstützungssteuerung verläuft wie folgt. Die CPU wandelt das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* in einen Stromwert zum Antreiben des elektrischen Hilfsmotors 44 um. Genauer gesagt bestimmt die CPU ein Tastverhältnis D1 eines Antriebsstromimpulses in einer Treiberschaltung, die zum Antreiben des elektrischen Hilfsmotors 44 in der ECU 70 konfiguriert ist, folgendermaßen aus dem festgesetzten ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1*. Die CPU wendet das berechnete erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf eine Nachschlagetabelle MapD1 (Ta1*) an, die eine Relation zwischen dem Tastverhältnis D1 und dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* definiert, um dadurch das Tastverhältnis D1 des Antriebsstromimpulses zu bestimmen. Infolgedessen wird ein effektiver Stromwert zum Antreiben des elektrischen Hilfsmotors 44 bestimmt. Wie in 9 gezeigt, nimmt gemäß dieser Nachschlagetabelle MapDl (Ta1*) mit zunehmendem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* das Tastverhältnis D1 zu. Wie oben beschrieben, ist die erste Vorrichtung 10 konfiguriert, um auf den elektrischen Hilfsmotor 44 eine Pulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung anzuwenden.
  • Fall, in dem die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist
  • Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth. Somit trifft die CPU in Schritt 815 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 845 fortzufahren, in dem die CPU bestimmt, ob der zweite Elektromotor 54 gestoppt ist. Wenn der zweite Elektromotor 54 gestoppt ist, trifft die CPU in Schritt 845 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 850 fortzufahren, in dem die CPU den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 startet, und fährt mit Schritt 830 fort. Wenn hingegen der zweite Elektromotor 54 angetrieben wird, trifft die CPU in Schritt 845 eine „Nein“-Bestimmung, um direkt mit Schritt 830 fortzufahren.
  • Dann schätzt die CPU in Schritt 830 das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2. Die CPU wendet das erlangte Lenkmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die Nachschlagetabelle MapTa2 (T, V) an, um dadurch das statische zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu berechnen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt arbeitet die Hydraulikpumpe 53, und die dynamische „Verstärkung“ wird in Übereinstimmung mit einer verstrichenen Zeitspanne ab dem Antriebsstartzeitpunkt tps des zweiten Elektromotors 54 berechnet. Somit multipliziert die CPU in Schritt 830 das berechnete statische zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 mit der dynamischen „Verstärkung“, um dadurch das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu berechnen.
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 835 fort, um das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert zu setzen, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem in Schritt 835 festgesetzten ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 895 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Wenn die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, startet die CPU die Verarbeitung erneut ab Schritt 800. Die CPU trifft in Schritt 815 eine „Ja“-Bestimmung, um über Schritt 845 mit Schritt 830 fortzufahren. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt nach Verstreichen des Antriebsstartzeitpunkts tps des zweiten Elektromotors 54 erhöht sich diese „Verstärkung“ von „0“ auf „1“ oder wird auf „1“ gehalten, wie in 5 gezeigt. Somit nimmt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu, wenn die Größe |T| des Lenkmoments zunimmt. Somit ist in diesem Fall das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* um einen Wert, der durch Subtrahieren der „Zunahme des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta*“ von der „Zunahme des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2“ erhalten ist, kleiner als ein vorheriger Wert. Mit anderen Worten wird in Schritt 835 ein Teil des ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta1* auf das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 übertragen (durch dieses ersetzt oder substituiert).
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 895 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden. Nach einem Zeitpunkt, an dem das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht, wie im Fall des Zeitpunkts t12 aus 7, wird das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf „0“ gesetzt, bis die Größe |T| des Lenkunterstützungsmoments das Schwellenlenkmoment Tth unterschreitet.
  • Wie oben beschrieben, bestimmt die ECU 70 der ersten Vorrichtung das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* basierend auf der Betätigung des Lenkrads 11. Die ECU 70 steuert den ersten Elektromotor (elektrischen Hilfsmotor) 44 und den zweiten Elektromotor (elektrischen Hydraulikpumpen-Antriebsmotor) 54 derart, dass eine aus dem von dem ersten Elektromotor (elektrischen Hilfsmotor) 44 aufgebrachten ersten Unterstützungsdrehmoment Ta1 und dem von dem hydraulischen Stellglied 55 aufgebrachten zweiten Unterstützungsdrehmoment Ta2 resultierende Kraft dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht. Die ECU 70 stoppt den Antrieb des ersten Elektromotors 44 und stoppt den Antrieb des zweiten Elektromotors 54, wenn das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* null beträgt. Die ECU 70 steuert den ersten Elektromotor 44 derart an, dass das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* entspricht, und stoppt den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 in der Zeitspanne von dem ersten Zeitpunkt t10, an dem die Größe des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta* ausgehend von 0 zuzunehmen beginnt, bis zu dem zweiten Zeitpunkt t11, an dem bestimmt wird, dass die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist. Die ECU 70 startet den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 an dem zweiten Zeitpunkt t11, um dadurch das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 mit verstreichender Zeit zu erhöhen, und steuert nach dem zweiten Zeitpunkt t11 den ersten Elektromotor 44 derart an, dass das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 dem Wert entspricht, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist, um dadurch das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 mit verstreichender Zeit zu verringern.
  • Mit anderen Worten stoppt die erste Vorrichtung 10 in der Anfangsphase des Lenkens den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 und verwendet lediglich den elektrischen Hilfsmotor 44 zum Erzeugen des erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta*. Dann, wenn die Größe |T| des Lenkmoments das Schwellenlenkmoment Tth überschreitet, was eine der vorbestimmten konkreten Bedingungen ist, erhöht die erste Vorrichtung 10 das Unterstützungsdrehmoment Ta2 allmählich durch das hydraulische Stellglied 55. Hingegen verringert die erste Vorrichtung 10 das von dem elektrischen Hilfsmotor 44 erzeugte Unterstützungsdrehmoment Ta1 derart, dass das Unterstützungsdrehmoment Ta1 dem Wert entspricht, der durch Subtrahieren des zweiten erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Somit muss die erste Vorrichtung 10 das von dem elektrischen Hilfsmotor 44 erzeugte Unterstützungsdrehmoment Ta1 nicht aufrechterhalten. Aus diesem Grund kann die erste Vorrichtung 10 einen kleinen Motor mit einer geringen Nennleistung als den elektrischen Hilfsmotor 44 einsetzen. Folglich kann bei der obengenannten Konfiguration die Servolenkvorrichtung implementiert werden, die eine kleine Größe aufweist und die erforderliche Unterstützungskraft ab der Anfangsphase des Lenkens ausreichend erzeugen kann.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird eine Servolenkvorrichtung (nachstehend auch als „zweite Vorrichtung“ bezeichnet) gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Vorrichtung ist dahingehend von der ersten Vorrichtung 10 verschieden, dass nicht die Größe |T| des Lenkmoments, sondern Indikatoren, die mit einer Geschwindigkeit (nachstehend auch als „Lenkgeschwindigkeit“ bezeichnet) der Betätigung des Lenkrads 11 korrelieren, als die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors verwendet werden. Im Folgenden wird hauptsächlich der Punkt beschrieben, dass Indikatoren, welche mit der Lenkgeschwindigkeit korrelieren, als die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors verwendet werden.
  • In einem Fall, in dem die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors das Schwellenlenkmoment Tth wie in der ersten Vorrichtung 10 ist, ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors unabhängig von einem Lastzustand des elektrischen Hilfsmotors 44 des EPS 40 erfüllt, wenn die Größe |T| des Lenkmoments das Schwellenlenkmoment Tth erreicht.
  • Jedoch ist es unter einem Gesichtspunkt des Kraftstoffverbrauchs (der elektrischen Leistungsaufnahme) wirkungsvoll, den Start des Betriebs der Hydraulikpumpe 53 (nachstehend auch als „Start der Unterstützung durch das EHPS 50“ bezeichnet) soweit wie möglich zu verzögern, es sei denn, der Fahrer empfindet Unbehagen.
  • Somit setzt die zweite Vorrichtung einen Schwellenwert für den Start der Unterstützung durch das EHPS 50 auf jeden von drei Indikatoren, einschließlich (1) der Lenkgeschwindigkeit, (2) der Gierrate des Fahrzeugs, und (3) der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, um den Start der Unterstützung durch das EHPS 50 soweit wie möglich zu verzögern. Nun folgt eine Beschreibung der jeweiligen drei Indikatoren.
  • Fall, in dem die Lenkgeschwindigkeit als der Indikator verwendet wird
  • Eine Lenkgeschwindigkeit ωh ist eine zeitliche Ableitung eines Lenkwinkels θh, der von einem in der ersten Welle 211 vorgesehenen Lenkwinkelsensor (nicht gezeigt) erfasst wird. Ein von dem Lenkwinkelsensor ausgegebener Erfassungswert wird so festgesetzt, dass er einen positiven Wert annimmt, wenn das Lenkrad 11 in Richtung auf die linke Lenkrichtung gedreht wird, und einen negativen Wert annimmt, wenn das Lenkrad 11 in Richtung auf die rechte Lenkrichtung gedreht wird. Wenn sich eine Größe (absoluter Wert) |ωh| der Lenkgeschwindigkeit von einem Wert, der kleiner ist als eine Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth, in einen Wert ändert, der größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth ist, startet die zweite Vorrichtung die Unterstützung durch das EHPS 50. Ferner, wie in 10A gezeigt, ist in dem ROM der zweiten Vorrichtung eine Nachschlagetabelle Mapcohth (d|ωh|/dt) gespeichert, die derart definiert ist, dass die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth abnimmt, wenn eine Veränderungsrate (Zunahmebetrag) d|ωh|/dt je Einheitszeit der Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit, nämlich eine Größe einer Lenkbeschleunigung, zunimmt.
  • Bei dieser Konfiguration ist für „sanftes Lenken“, bei dem die Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung relativ niedrig ist, die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth hoch, und der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 wird somit stärker verzögert. Mit anderen Worten erhöht die zweite Vorrichtung den von dem EPS 40 getragenen Unterstützungsbetrag. Infolgedessen kann die zweite Vorrichtung die Betriebsfrequenz des EHPS 50 verringern und kann somit den Einfluss auf die Kraftstoffeffizienz verringern. Indes ist für „schnelles Lenken“, bei dem die Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung relativ hoch ist, die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth niedrig, und der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 wird somit stärker vorverlagert. Infolgedessen wird sichergestellt, dass die Lenkunterstützung selbst dann geleistet werden kann, wenn in einer relativ frühen Phase nach dem Start des Lenkens infolge des schnellen Lenkens ein hohes Drehmoment erforderlich ist.
  • Fall, in dem die Gierrate als der Indikator verwendet wird
  • Eine Gierrate Yr wird von einem in dem Fahrzeug vorgesehenen Gierratensensor (nicht gezeigt) erfasst. Ein von dem Gierratensensor ausgegebener Erfassungswert wird so festgesetzt, dass er einen positiven Wert annimmt, wenn das Lenkrad 11 zur linken Lenkrichtung gedreht wird, und einen negativen Wert annimmt, wenn das Lenkrad 11 zur rechten Lenkrichtung gedreht wird. Wenn sich eine Größe (absoluter Wert) |Yr| der Gierrate von einem Wert, der niedriger als eine Schwellengierrate Yrth ist, in einen Wert ändert, der größer oder gleich der Schwellengierrate Yrth ist, startet die zweite Vorrichtung die Unterstützung durch das EHPS 50. Ferner, wie in 10B gezeigt, ist in dem ROM der zweiten Vorrichtung eine Nachschlagetabelle MapYrth (d|Yr|/dt) gespeichert, die derart definiert ist, dass die Schwellengierrate Yrth abnimmt, wenn eine Veränderungsrate (Zunahmebetrag) d|Yr|/dt je Einheitszeit der Größe |Yr| der Gierrate zunimmt.
  • Bei dieser Konfiguration ist für das „sanfte Lenken“, bei dem der Zunahmebetrag d|Yr|/dt je Einheitszeit der Größe der Gierrate relativ niedrig ist, die Schwellengierrate Yrth hoch, und der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 wird somit stärker verzögert. Mit anderen Worten erhöht die zweite Vorrichtung den von dem EPS 40 getragenen Unterstützungsbetrag. Infolgedessen kann die zweite Vorrichtung die Betriebsfrequenz des EHPS 50 verringern und kann somit einen Einfluss auf die Kraftstoffeffizienz verringern. Indes ist für das „schnelle Lenken“, bei dem der Zunahmebetrag dYr|/dt je Einheitszeit der Größe der Gierrate relativ hoch ist, die Schwellengierrate Yrth niedrig, und der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 wird somit stärker vorverlagert. Infolgedessen wird selbst dann sichergestellt, dass die Lenkunterstützung geleistet werden kann, wenn in der relativ frühen Phase nach dem Start des Lenkens infolge des schnellen Lenkens ein hohes Drehmoment erforderlich ist.
  • Fall, in dem die Querbeschleunigung als der Indikator verwendet wird
  • Eine Querbeschleunigung Gy wird von einem in dem Fahrzeug vorgesehenen Querbeschleunigungssensor (nicht gezeigt) erfasst. Ein von dem Querbeschleunigungssensor ausgegebener Erfassungswert wird so festgesetzt, dass er einen positiven Wert für eine Linksdrehung annimmt und einen negativen Wert für eine Rechtsdrehung annimmt. Wenn sich eine Größe (absoluter Wert) |Gy| der Querbeschleunigung von einem Wert, der kleiner als eine Schwellenquerbeschleunigung Gyth ist, in einen Wert verändert, der größer oder gleich der Schwellenquerbeschleunigung Gyth ist, startet die zweite Vorrichtung die Unterstützung durch das EHPS 50. Ferner, wie in 10C gezeigt, ist in dem ROM der zweiten Vorrichtung eine Nachschlagetabelle MapGyth (d|Gy|/dt) gespeichert, die derart definiert ist, dass die Schwellenquerbeschleunigung Gyth abnimmt, wenn eine Veränderungsrate (Zunahmebetrag) d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe |Gy| der Querbeschleunigung zunimmt.
  • Bei dieser Konfiguration ist für das „sanfte Lenken“, bei dem der Zunahmebetrag d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe der Querbeschleunigung relativ niedrig ist, die Schwellenquerbeschleunigung Gyth hoch, und der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 wird somit stärker verzögert. Mit anderen Worten erhöht die zweite Vorrichtung den von dem EPS 40 getragenen Unterstützungsbetrag. Infolgedessen kann die zweite Vorrichtung die Betriebsfrequenz des EHPS 50 verringern und kann somit einen Einfluss auf die Kraftstoffeffizienz verringern. Indes ist für das „schnelle Lenken“, bei dem der Zunahmebetrag d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe der Querbeschleunigung relativ hoch ist, die Schwellenquerbeschleunigung Gyth niedrig, und der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 wird somit stärker vorverlagert. Infolgedessen wird die Eigenschaft, die Lenkunterstützung leisten zu können, selbst dann sichergestellt, wenn in der relativ frühen Phase nach dem Start des Lenkens infolge des schnellen Lenkens ein hohes Drehmoment erforderlich ist.
  • Die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit, die Größe |Yr| der Gierrate und die Größe |Gy| der Querbeschleunigung werden nachstehend als „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebeträge“ bezeichnet. Die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth, die Schwellengierrate Yrth und die Schwellenquerbeschleunigung Gyth, welche die Schwellenwerte für die „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebeträge“ sind, werden als „Schwellen-Anzeigebeträge“ bezeichnet. Die Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung, der Zunahmebetrag d|Yr|/dt je Einheitszeit der Größe der Gierrate und der Zunahmebetrag d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe der Querbeschleunigung werden als „Zunahmebeträge der Lenkgeschwindigkeitsanzeigebeträge je Einheitszeit“ bezeichnet.
  • (Konkrete Betriebsweise der zweiten Vorrichtung)
  • Bezugnehmend auf 11 wird nun eine tatsächliche Betriebsweise der zweiten Vorrichtung beschrieben (wenn die Lenkgeschwindigkeit ein Indikator ist).
  • <Lenkunterstützungssteuerung>
  • Die CPU der ECU 70 ist konfiguriert, um eine in einem Flussdiagramm von 11 veranschaulichte Lenkunterstützungssteuerroutine jedes Mal dann auszuführen, wenn eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Jeweilige Fälle werden nun beschrieben. Der gleiche Schritt, auf den in der Beschreibung der Betriebsweise der ersten Vorrichtung Bezug genommen wurde, ist mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fall, in dem sich das Lenken in der Anfangsphase nach dem Start befindet und die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors nicht erfüllt ist
  • Die CPU startet zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung ab Schritt 1100, fährt mit Schritt 805 fort und erlangt das Lenkmoment T sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit V aus dem Signal, das von dem Drehmomentsensor 42 erfasst wurde, bzw. dem Signal, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 erfasst wurde. Dann fährt die CPU mit Schritt 1105 fort und erlangt die Lenkgeschwindigkeit ωh (zeitliche Ableitung des Lenkwinkels θh) aus dem von dem Lenkwinkelsensor erfassten Signal. Dann fährt die CPU mit Schritt 810 fort, wendet das erlangte Lenkmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die Nachschlagetabelle MapTa* (T, V) an, um dadurch das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* zu berechnen, und fährt mit Schritt 845 fort.
  • Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors nicht erfüllt und der zweite Elektromotor 54 ist somit gestoppt. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 815A fortzufahren, in dem die CPU bestimmt, ob die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt) ist. Wie oben beschrieben, ist die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt) eine Funktion der Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors nicht erfüllt. Somit trifft die CPU in Schritt 815A eine „Nein“-Bestimmung, um direkt mit Schritt 830 fortzufahren, in dem die CPU das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 schätzt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt beträgt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 „0“.
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 835 fort, um das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert zu setzen, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt beträgt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 „0“. Somit ist das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* ein Wert gleich dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta*. Dann fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1195 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors gleich nach dem Start des Lenkens erfüllt ist
  • Die CPU startet zum vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung ab Schritt 1100 und fährt über Schritt 805, Schritt 1105 und Schritt 810 mit Schritt 845 fort. Basierend auf der vorgenannten Annahme hat der zweite Elektromotor 54 den Antrieb zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht gestartet. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 815A fortzufahren. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors erfüllt. Mit anderen Worten ist die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit (ωhth (d|ωh|/dt). Somit trifft die CPU in Schritt 815A eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 850 fortzufahren, in dem die CPU den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 startet, und fährt mit Schritt 830 fort.
  • In Schritt 830 schätzt die CPU das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt treibt der zweite Elektromotor 54 an, und das zweite UnterstützungsdrehmomentTa2 wird somit erzeugt. Dann fährt die CPU mit Schritt 835 fort, um das erste erforderliche UnterstützungsdrehmomentTa1* auf den Wert zu setzen, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1195 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem der zweite Elektromotor mit dem Antrieb begonnen hat (antreibt) und die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth ist
  • Die CPU führt zu dem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung sukzessive ab Schritt 1100 durch und fährt mit Schritt 845 fort. Basierend auf der obengenannten Annahme treibt der zweite Elektromotor 54 an. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Nein“-Bestimmung, um mit Schritt 1110 fortzufahren, in dem die CPU bestimmt, ob die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit kleiner ist als die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt) und die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als ein Schwellen-Endlenkmoment Tthend. Das Schwellen-Endlenkmoment Tthend ist eine von Bedingungen zum Stoppen des zweiten Elektromotors 54. Das Schwellen-Endlenkmoment Tthend kann auf den gleichen Wert gesetzt werden wie das Schwellenlenkmoment Tth. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt). Somit trifft die CPU in Schritt 1110 eine „Nein“-Bestimmung, um direkt mit Schritt 830 fortzufahren, in dem die CPU das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 schätzt, und um mit Schritt 835 fortzufahren.
  • In Schritt 835 setzt die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1195 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem der zweite Elektromotor mit dem Antrieb begonnen hat (antreibt), die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit kleiner ist als die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth und die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als das Schwellen-Endlenkmoment Tthend
  • Die CPU führt zu dem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung sukzessive ab Schritt 1100 durch und fährt mit Schritt 845 fort. Basierend auf der obengenannten Annahme treibt der zweite Elektromotor 54 an. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Nein“-Bestimmung, um mit Schritt 1110 fortzufahren. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit kleiner als die Schwellenlenkgeschwindigkeit cohth (d|ωh|/dt), und die Größe |T| des Lenkmoments ist kleiner als das Schwellen-Endlenkmoment Tthend. Somit trifft die CPU in Schritt 1110 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 825 fortzufahren, in dem die CPU den zweiten Elektromotor 54 stoppt. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 830 fort, um das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu schätzen, und fährt mit Schritt 835 fort.
  • In Schritt 835 setzt die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1195 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • In der unter Bezugnahme auf 11 beschriebenen konkreten Betriebsweise der zweiten Vorrichtung wurde als das Verfahren zum Verzögern des Starts der Unterstützung durch das EHPS 50 das Verfahren (das oben beschriebene Verfahren aus (1)) des Verwendens der Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit als den „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ beispielhaft veranschaulicht. Jedoch kann das Verfahren (das oben beschriebene Verfahren aus (2)) des Verwendens der Größe |Yr| der Gierrate des Fahrzeugs als den „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ oder das Verfahren (das oben beschriebene Verfahren aus (3)) des Verwendens der Größe |Gy| der Querbeschleunigung des Fahrzeugs als den Indikator eingesetzt werden.
  • Mit anderen Worten kann die CPU der ECU 70 konfiguriert sein, um in Schritt 1105A (nicht gezeigt), welcher Schritt 1105 von 11 ersetzt, die Gierrate Yr zu erlangen, und um in Schritt 815B (nicht gezeigt), welcher Schritt 815A von 11 ersetzt, zu bestimmen, ob die Größe |Yr| der Gierrate größer oder gleich der Schwellengierrate Yrth ist. Die Schwellengierrate Yrth ist eine Funktion des Zunahmebetrags d|Yr|/dt je Einheitszeit der Größe der Gierrate, wie oben beschrieben. In diesem Fall speichert die zweite Vorrichtung die in 10(B) gezeigte Nachschlagetabelle vorab in dem ROM.
  • Ferner kann die CPU der ECU 70 konfiguriert sein, um in Schritt 1105B (nicht gezeigt), welcher Schritt 1105 von 11 ersetzt, die Querbeschleunigung Gy zu erlangen, und um in Schritt 815C (nicht gezeigt), welcher Schritt 815A von 11 ersetzt, zu bestimmen, ob die Größe |Gy| der Querbeschleunigung größer oder gleich der Schwellenquerbeschleunigung Gyth ist. Die Schwellenquerbeschleunigung Gyth ist eine Funktion des Zunahmebetrags d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe der Querbeschleunigung, wie oben beschrieben. In diesem Fall speichert die zweite Vorrichtung die in 10(C) gezeigte Nachschlagetabelle vorab in dem ROM.
  • Wie oben beschrieben, bestimmt die zweite Vorrichtung, dass die konkrete Bedingung erfüllt ist, wenn sich der Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag, der einer aus der Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit, der Größe |Yr| der Gierrate des Fahrzeugs und der Größe |Gy| der Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist, von einem Wert, der kleiner als der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag ist, in einen Wert verändert, der größer oder gleich dem Schwellen-Anzeigebetrag ist. Infolgedessen, wenn das Fahrzeug beispielsweise in einer sanften Kurve fährt oder die Spur wechselt, ist die Unterstützung durch das hydraulische Stellglied 55 nicht erforderlich, und der zweite Elektromotor 54 wird nicht angesteuert, wenn der Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag kleiner ist als der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag. Folglich wird der zweite Elektromotor 54 weniger oft angetrieben, was zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz wirkungsvoll ist.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird eine Servolenkvorrichtung (nachstehend auch als „dritte Vorrichtung“ bezeichnet) gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die dritte Vorrichtung ist von der ersten Vorrichtung 10 und der zweiten Vorrichtung dahingehend verschieden, dass die dritte Vorrichtung eine Funktion des Vermeidens (Verhinderns) besitzt, dass der elektrische Hilfsmotor 44 in einen Überlastungszustand gelangt. Im Folgenden wird hauptsächlich die Funktion des Vermeidens, dass der elektrische Hilfsmotor 44 in den Überlastungszustand gelangt, beschrieben.
  • Um die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu verbessern, ist es wirkungsvoll, den Start der Unterstützung durch das EHPS 50 soweit wie möglich zu verzögern, wie in der Beschreibung der zweiten Ausführungsform (zweiten Vorrichtung) ausgeführt. Wenn indes der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 verzögert wird, kann der elektrische Hilfsmotor 44 in den Überlastungszustand gelangen. Jedoch muss der elektrische Hilfsmotor 44 innerhalb eines Bereichs einer Nennleistung verwendet werden. Somit ist die dritte Vorrichtung konfiguriert, um eine Temperatur des elektrischen Hilfsmotors 44 oder eine Temperatur der Treiberschaltung des elektrische Hilfsmotors 44 zu erfassen und den Startzeitpunkt der Unterstützung durch das EHPS 50 mit steigender erfasster Temperatur weiter vorzuverlegen. Mit anderen Worten ist die dritte Vorrichtung eingerichtet, um mit steigender erfasster Temperatur den „Schwellen-Anzeigebetrag“ in Bezug auf den „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ zu verringern. Die Temperatur des elektrischen Hilfsmotors 44 wird von einem Temperatursensor erlangt, der an einem Gehäuse des elektrischen Hilfsmotors 44 vorgesehen ist. Die Treiberschaltung beinhaltet Halbleitervorrichtungen, die konfiguriert sind, um eine Stromzufuhrmenge zu dem elektrischen Hilfsmotor 44 zu steuern. Die Temperatur der Treiberschaltung des elektrischen Hilfsmotors 44 wird beispielsweise durch einen Temperatursensor erlangt, der auf der Halbleitervorrichtung vorgesehen oder in die Halbleitervorrichtung integriert ist.
  • Wenn die Lenkunterstützung des EHPS 50 gestartet wird, setzt die dritte Vorrichtung das von dem EPS 40, welches bereits mit der Lenkunterstützung begonnen hat, erzeugte erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 auf den Wert, der durch Subtrahieren des durch das EHPS 50 erzeugten zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Wenn mit anderen Worten in der dritten Vorrichtung die Lenkunterstützung des EHPS 50 gestartet wird, wird das Unterstützungsdrehmoment allmählich von dem ersten Unterstützungsdrehmoment Ta1 auf das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 übertragen. Die Unterstützung durch das EHPS 40 wird zu einem Zeitpunkt gestoppt, an dem die Zeitspanne der „Übertragung“ verstrichen ist, nämlich einem Zeitpunkt, an dem das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1 null wird. Wenn somit der Start der Unterstützung durch das EHPS 50 vorverlegt wird, nimmt die dementsprechend die Zeitspanne, während der das EPS 40 die Unterstützung durchführt, ab, und somit wird vermieden, dass der elektrische Hilfsmotor 44 in den Überhitzungszustand (Überlastungszustand) gerät.
  • (Konkrete Betriebsweise der dritten Vorrichtung)
  • Bezugnehmend auf 12 wird nun eine tatsächliche Betriebsweise der dritten Vorrichtung beschrieben.
  • <Lenkunterstützungssteuerung>
  • Die CPU der ECU 70 ist konfiguriert, um eine in einem Flussdiagramm von 12 veranschaulichte Lenkunterstützungssteuerroutine jedes Mal dann auszuführen, wenn eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Jeweilige Fälle werden nun beschrieben. Der gleiche Schritt, auf den in der Beschreibung der Betriebsweise der zweiten Vorrichtung Bezug genommen wurde, ist mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fall, in dem sich das Lenken in der Anfangsphase nach dem Start befindet und die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors nicht erfüllt ist
  • Die CPU startet zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung ab Schritt 1200, fährt mit Schritt 805 fort und erlangt das Lenkmoment T sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit V aus dem Signal, das von dem Drehmomentsensor 42 erfasst wurde, bzw. dem Signal, das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 erfasst wurde. Dann fährt die CPU mit Schritt 1105 fort und erlangt die Lenkgeschwindigkeit ωh (zeitliche Ableitung des Lenkwinkels θh) aus dem von dem Lenkwinkelsensor erfassten Signal. Dann fährt die CPU mit Schritt 1205 fort und erlangt eine von dem Temperatursensor (nicht gezeigt) erfasste Temperatur (elektrische-Hilfsmotor-Temperatur) Temp des elektrischen Hilfsmotors 44. Dann fährt die CPU mit Schritt 810 fort, wendet das erlangte Lenkmoment T sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die Nachschlagetabelle MapTa* (T, V) an, um dadurch das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* zu berechnen, und fährt mit Schritt 845 fort.
  • Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors nicht erfüllt und der zweite Elektromotor 54 ist somit gestoppt. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 815D fortzufahren, in dem die CPU bestimmt, ob die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt, Temp) ist. Wie in 13 gezeigt, nimmt die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth mit zunehmender Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung ab und nimmt mit zunehmender Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors ab. Somit wird die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth durch Anwenden der erlangten Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung und der Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors auf eine Nachschlagetabelle Mapωhth (d|ωh|/dt, Temp) berechnet, die eine Relation zwischen der Größe d|ωh|/dt der Lenkbeschleunigung, der Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors und der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth definiert.
  • Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Lenkgeschwindigkeit ωh kleiner als die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth, und somit ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors nicht erfüllt. Somit trifft die CPU in Schritt 815D eine „Nein“-Bestimmung, um direkt mit Schritt 830 fortzufahren, in dem die CPU das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 schätzt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt beträgt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 „0“.
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 835 fort, um das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert zu setzen, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt beträgt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 „0“. Somit ist das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* ein Wert gleich dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta*. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1295 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors gleich nach dem Start des Lenkens erfüllt ist
  • Die CPU startet zu dem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung ab Schritt 1200 und fährt über Schritt 805, Schritt 1105, Schritt 1205 und Schritt 810 mit Schritt 845 fort. Basierend auf der obengenannten Annahme hat der zweite Elektromotor 54 zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht mit dem Antrieb begonnen. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 815D fortzufahren. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Bedingung zum Starten des Antriebs des zweiten Elektromotors erfüllt. Mit anderen Worten ist die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth. Somit trifft die CPU in Schritt 815D eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 850 fortzufahren, in dem die CPU den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 startet, und um mit Schritt 830 fortzufahren.
  • Die CPU schätzt das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt treibt der zweite Elektromotor 54 an und somit wird das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 erzeugt. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 835 fort, um das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert zu setzen, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1295 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem der zweite Elektromotor mit dem Antrieb begonnen hat (antreibt) und die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth ist
  • Die CPU führt zu dem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung sukzessive ab Schritt 1200 durch und fährt mit Schritt 845 fort. Basierend auf der obengenannten Annahme treibt der zweite Elektromotor 54 an. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Nein“-Bestimmung, um mit Schritt 1210 fortzufahren, in dem die CPU bestimmt, ob die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit kleiner ist als die Schwellenlenkgeschwindigkeit cohth (d|ωh|/dt, Temp) und die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als das Schwellen-Endlenkmoment Tthend. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit größer oder gleich der Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt, Temp). Somit trifft die CPU in Schritt 1210 eine „Nein“-Bestimmung, um direkt mit Schritt 830 fortzufahren, in dem die CPU das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 schätzt, und fährt mit Schritt 835 fort.
  • In Schritt 835 setzt die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1295 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem der zweite Elektromotor mit dem Antrieb begonnen hat (antreibt), die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit kleiner ist als die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth, und die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als das Schwellen-Endlenkmoment Tthend
  • Die CPU führt zu dem vorbestimmten Zeitpunkt die Verarbeitung sukzessive ab Schritt 1200 durch und fährt mit Schritt 845 fort. Basierend auf der obengenannten Annahme treibt der zweite Elektromotor 54 an. Somit trifft die CPU in Schritt 845 eine „Nein“-Bestimmung, um mit Schritt 1210 fortzufahren. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit kleiner als die Schwellenlenkgeschwindigkeit ωhth (d|ωh|/dt, Temp), und die Größe |T| des Lenkmoments ist kleiner als das Schwellen-Endlenkmoment Tthend. Somit trifft die CPU in Schritt 1210 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 825 fortzufahren, in dem die CPU den zweiten Elektromotor 54 stoppt. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 830 fort, um das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zu schätzen, und fährt mit Schritt 835 fort.
  • In Schritt 835 setzt die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert, der durch Subtrahieren des zweiten Unterstützungsdrehmoments Ta2 von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 840 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1295 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • In der bezugnehmend auf 12 beschriebenen konkreten Betriebsweise der dritten Vorrichtung wird als das Verfahren zum Vorverlegen des Starts der Unterstützung durch das EHPS 50 das Verfahren des Verwendens der Größe |ωh| der Lenkgeschwindigkeit als den „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ beispielhaft veranschaulicht. Jedoch kann das Verfahren des Verwendens der Größe |Yr| der Gierrate des Fahrzeugs als den „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ oder das Verfahren des Verwendens der Größe |Gy| der Querbeschleunigung des Fahrzeugs als den „Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag“ eingesetzt werden.
  • Mit anderen Worten kann die CPU der ECU 70 konfiguriert sein, um in Schritt 1105A (nicht gezeigt), welcher Schritt 1105 von 12 ersetzt, die Gierrate Yr zu erlangen und in Schritt 815E (nicht gezeigt), welcher 815D von 12 ersetzt, zu bestimmen, ob die Größe |Yr| der Gierrate größer oder gleich der Schwellengierrate Yrth (d|Yr|/dt, Temp) ist. Die Schwellengierrate Yrth ist eine Funktion des Zunahmebetrags d|Yr|/dt je Einheitszeit der Größe der Gierrate und der Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors. In diesem Fall wird in dem ROM der dritten Vorrichtung vorab eine Nachschlagetabelle gespeichert, die eine Relation zwischen dem Zunahmebetrag d|Yr|/dt je Einheitszeit der Größe der Gierrate, der Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors und der Schwellengierrate Yrth definiert.
  • Ferner kann die CPU der ECU 70 konfiguriert sein, um in Schritt 1105B (nicht gezeigt), welcher Schritt 1105 von 12 ersetzt, die Querbeschleunigung Gy zu erlangen und in Schritt 815F (nicht gezeigt), welcher Schritt 815D von 12 ersetzt, zu bestimmen, ob die Größe |Gy| der Querbeschleunigung größer oder gleich der Schwellenquerbeschleunigung Gyth (d|Gy|/dt, Temp) ist. Die Schwellenquerbeschleunigung Gyth ist eine Funktion des Zunahmebetrags d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe der Querbeschleunigung und der Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors. In diesem Fall wird in dem ROM der dritten Vorrichtung vorab eine Nachschlagetabelle gespeichert, die eine Relation zwischen dem Zunahmebetrag d|Gy|/dt je Einheitszeit der Größe der Querbeschleunigung, der Temperatur Temp des elektrischen Hilfsmotors und der Schwellenquerbeschleunigung Gyth definiert.
  • Wie oben beschrieben, setzt die dritte Vorrichtung den Schwellen-Anzeigebetrag basierend auf dem Zunahmebetrag je Einheitszeit des Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrags derart fest, dass der Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmendem Zunahmebetrag abnimmt. Bei dieser Konfiguration wird für das „sanfte Lenken“ die Unterstützung soweit wie möglich nur durch den elektrischen Hilfsmotor 44 durchgeführt, und in der frühen Phase wird für das „schnelle Lenken“ ein Unterstützungsdrehmoment durch das hydraulische Stellglied 55 erzeugt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment entsprochen werden kann.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Als Nächstes wird eine Servolenkvorrichtung (nachstehend auch als „vierte Vorrichtung“ bezeichnet) gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vierte Vorrichtung ist dahingehend von der ersten bis dritten Vorrichtung verschieden, dass zu einem Zeitpunkt, an dem der Fahrer zu lenken beginnt, die vierte Vorrichtung eine Steuerung unter Berücksichtigung eines Zustands durchführt, in dem eine Wirkung der unmittelbar zuvor infolge der Betätigung des Lenkrads 11 durchgeführten Unterstützung durch das EHPS 50 weiterbesteht, nämlich eines Zustands, in dem das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 weiterbesteht. Im Folgenden wird hauptsächlich dieser Punkt beschrieben.
  • 14 ist ein Graph, der eine zeitliche Veränderung des Unterstützungsdrehmoments zum Beschreiben der Betriebsweise der vierten Vorrichtung zeigt. Zunächst nimmt unter der Annahme, dass das vorherige Lenken beendet ist und der zum Antreiben der Hydraulikpumpe 53 konfigurierte Elektromotor 54 zu einem Zeitpunkt t30 gestoppt wird, der hydraulische Druck langsam ab dem Zeitpunkt t30 ab. In diesem Fall, wie als eine Ein-Punkt-Kettenlinie 89 angedeutet, nimmt ein Betrag (nachstehend auch als „Restdrehmoment Ta2r“ bezeichnet), der dem in dem Hydraulikkreis erzeugten Drehmoment entspricht, langsam ab dem Zeitpunkt t30 ab.
  • Wenn der Fahrer zu einem Zeitpunkt t31 (erster Zeitpunkt) erneut zu lenken beginnt, wird durch das Lenken der zweite Torsionsstab 51 verdreht, und der Strömungsdurchgang für das Hydraulikfluid wird von der Hydraulikpumpe 53 bis zu dem Arbeitszylinder 55 gebildet. Wenn der Strömungsdurchgang für das Hydraulikfluid gebildet ist, wird in dem Hydraulikkreis der hydraulische Druck erzeugt. Somit wird dem Arbeitszylinder 55 das Hydraulikfluid zugeführt, und das Restdrehmoment Ta2r wird auf das Wellenteil 31 übertragen.
  • Indes, wie durch eine durchgezogene Linie 87 von 14 angedeutet, nimmt das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* nach dem Zeitpunkt t31 allmählich zu und entspricht dem (kreuzt das) abnehmende(n) Restdrehmoment Ta2r zu einem Zeitpunkt t32. Somit ist das Restdrehmoment Ta2r nach dem Zeitpunkt t32 kleiner als das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta*. Somit startet die vierte Vorrichtung die Unterstützung (erzeugt das Unterstützungsdrehmoment) durch das EPS 40 ab dem Zeitpunkt t32, um dadurch einen unzureichenden Betrag des Restdrehmoments Ta2r zu ergänzen. Mit anderen Worten führt die vierte Vorrichtung die Unterstützung durch das EPS 40 (erzeugt das erste Unterstützungsdrehmoment Ta1) nicht von dem Zeitpunkt t31 bis zu dem Zeitpunkt t32 durch. Das als eine unterbrochene Linie 88 angedeutete erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* wird als ein Wert berechnet, der durch Subtrahieren des Restdrehmoments Ta2r von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* nach dem Zeitpunkt t32 erhalten wird, und wird ausgegeben.
  • Das Restdrehmoment Ta2r wird vorab anhand eines Experiments oder dergleichen erhalten. Beispielsweise wird das Restdrehmoment Ta2r in dem ROM der vierten Vorrichtung als eine Nachschlagetabelle gespeichert, die eine Relation zwischen einer verstrichenen Zeitspanne te nach dem Stoppen des zweiten Elektromotors 54, einem hydraulischen Druck Pst in der Austragsöffnung 53b unmittelbar nach dem Stoppen des zweiten Elektromotors 54 und dem Restdrehmoment Ta2r definiert. Wie in 15 gezeigt, ist in dieser Nachschlagetabelle MapTa2r (te, Pst) das Restdrehmoment Ta2r derart festgesetzt, dass es abnimmt, wenn die verstrichene Zeitspanne te zunimmt, und dass es abnimmt, wenn der hydraulische Druck Pst abnimmt. Die vierte Vorrichtung wendet die tatsächlich verstrichene Zeitspanne te und den hydraulischen Druck Pst auf die Nachschlagetabelle MapTa2r (te, Pst) an, um dadurch das Restdrehmoment Ta2r zu berechnen.
  • Zu einem Zeitpunkt t33 wird das Restdrehmoment Ta2r „0“. Somit entspricht das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta*. Die vierte Vorrichtung startet den Antrieb des zweiten Elektromotors 54 zu einem Zeitpunkt t34, und damit wird der Betrieb der Hydraulikpumpe 53 gestartet. Das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 nimmt ab dem Zeitpunkt t34 zu und entspricht zu einem Zeitpunkt t35 dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta*. Dagegen beginnt das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* ab dem Zeitpunkt t34 abzunehmen, wenn das zweite Unterstützungsdrehmoment Ta2 zunimmt. Mit anderen Worten verringert die vierte Vorrichtung das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* derart, dass eine Summe aus dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* und dem zweiten Unterstützungsdrehmoment Ta2 auf dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* gehalten wird.
  • Selbst dann, wenn die durch das Lenken unmittelbar zuvor erzeugte Unterstützungskraft (Restdrehmoment Ta2r) in dem Hydraulikkreis zu einem Zeitpunkt vorliegt, an dem der Fahrer zu lenken beginnt, kann bei dieser Konfiguration eine übermäßige Lenkunterstützung durch das EPS 40 verhindert werden. Somit wird selbst in diesem Fall verhindert, dass der Fahrer Unbehagen empfindet.
  • <Modifikationsbeispiele>
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gewählt werden, wie nachstehend beschrieben.
  • Die erste Vorrichtung 10 ist konfiguriert, um das Tastverhältnis D1 des Antriebsstromimpulses zu verändern, um den effektiven Antriebsstrom des Elektromotors zu verändern und dadurch die Ausgangsleistung des Elektromotors zu verändern (mit anderen Worten die PWM-Steuerung durchzuführen), kann jedoch konfiguriert sein, um eine Amplitude eines Gleichstromwertes des Elektromotors zu verändern, um dadurch die Ausgangsleistung des Elektromotors zu verändern.
  • Die erste Vorrichtung 10 ist eine Vorrichtung, in der das EHPS 50 konfiguriert ist, um die Strömungsdurchgänge und das Drehmoment durch Verdrehen des Torsionsstabs zu verändern, doch kann die elektrohydraulische Servolenkvorrichtung eine Vorrichtung sein, in der die ECU 70 eine Drehgeschwindigkeit (nämlich einen Austragsdruck der Pumpe) des zweiten Elektromotors 54 und eine Drehrichtung (nämlich eine Richtung des von der Hydraulikpumpe erzeugten Drucks) des zweiten Elektromotors 54 verändert. Bezugnehmend auf 16 wird nun eine konkrete Betriebsweise eines Modifikationsbeispiels der ersten Vorrichtung beschrieben, in dem eine solche elektrohydraulische Servolenkvorrichtung verwendet wird.
  • Fall, in dem die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth ist
  • Die CPU startet die Verarbeitung ab Schritt 1600 und fährt mit Schritt 815 fort. Basierend auf der obengenannten Annahme ist die Größe |T| des Lenkmoments größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment Tth. Somit trifft die CPU in Schritt 815 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 1605 fortzufahren. Wenn ein zweites erforderliches Unterstützungsdrehmoment Ta2* kleiner ist als das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* (eine Zeitspanne von dem Zeitpunkt t11 bis zu dem Zeitpunkt t12 von 7), trifft die CPU in Schritt 1605 eine „Ja“-Bestimmung, um mit Schritt 1610 fortzufahren, in dem die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf den Wert festsetzt, der durch Subtrahieren des zweiten erforderlichen Unterstützungsdrehmoments Ta2* von dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* erhalten ist, und erhöht das zweite erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta2* um einen vorbestimmten Betrag A. Dieser vorbestimmte Betrag A ist ein Wert, der einer Unterstützungsleistung des EHPS 50 entspricht, und falls als der zweite Elektromotor 54 beispielsweise ein Motor mit einer höheren Nennleistung (einem höheren erzeugbaren Drehmoment) verwendet wird, kann der vorbestimmte Betrag A erhöht werden.
  • Auf diese Weise entspricht die Summe aus dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* und dem zweiten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta2* dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta*. Mit anderen Worten wird das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* in das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* und das zweite erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta2* aufgeteilt.
  • Anschließend fährt die CPU mit Schritt 1615 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* und dem zweiten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta2*, welche in Schritt 1610 festgesetzt wurden, durchzuführen. In Schritt 1615 werden das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* und das zweite erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta2* in Stromwerte umgewandelt, um den elektrischen Hilfsmotor 44 und den zweiten Elektromotor 54 anzutreiben. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 1695 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Wenn indes das zweite erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta2* dem erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta* (nach dem Zeitpunkt t12 von 7) entspricht, trifft die CPU in Schritt 1605 eine „Nein“-Bestimmung und fährt mit Schritt 1625 fort. Die CPU setzt das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf „0“ und setzt das zweite erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta2* auf das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* und fährt mit Schritt 1615 fort. Die CPU führt basierend auf dem ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* und dem zweiten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta2*, welche in Schritt 1615 festgesetzt wurden, die Lenkunterstützungssteuerung durch und fährt mit Schritt 1695 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.
  • Fall, in dem die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als das Schwellenlenkmoment Tth
  • Wenn die Größe |T| des Lenkmoments kleiner ist als das Schwellenlenkmoment Tth, trifft die CPU in Schritt 815 eine „Nein“-Bestimmung, um mit Schritt 1620 fortzufahren, in dem die CPU das erste erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta1* auf das erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta* setzt und das zweite erforderliche Unterstützungsdrehmoment Ta2* auf „0“ setzt. Anschließend fährt die CPU mit Schritt 1615 fort, um die Lenkunterstützungssteuerung basierend auf dem festgesetzten ersten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta1* und zweiten erforderlichen Unterstützungsdrehmoment Ta2* durchzuführen, und fährt mit Schritt 1695 fort, um die vorliegende Routine vorläufig zu beenden.

Claims (6)

  1. Servolenkvorrichtung (10), aufweisend: einen Lenkmechanismus (20, 30), der ein Lenkrad (11) und eine mit dem Lenkrad (11) gekoppelte Lenkwelle (20) beinhaltet und konfiguriert ist, um gelenkte Räder (FW1, FW2) eines Fahrzeugs als Reaktion auf eine Betätigung des Lenkrads (11) durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu lenken; einen ersten Lenkunterstützungsmechanismus (40), der einen ersten Elektromotor (44), welcher an dem Lenkmechanismus (20, 30) angebracht ist, so dass er imstande ist, ein Drehmoment auf den Lenkmechanismus (20, 30) zu übertragen, beinhaltet und konfiguriert ist, um durch den ersten Elektromotor (44) eine erste Unterstützungskraft zum Unterstützen eines auf der Betätigung des Lenkrads basierenden Lenkens der gelenkten Räder (FW1, FW2) auf den Lenkmechanismus aufzubringen; einen zweiten Lenkunterstützungsmechanismus (50), der eine Hydraulikpumpe (53), die konfiguriert ist, um Hydraulikfluid auszutragen, wenn sie angetrieben wird, einen zweiten Elektromotor (54), der konfiguriert ist, um die Hydraulikpumpe (53) anzutreiben, und ein hydraulisches Stellglied (55), das konfiguriert ist, um durch das aus der Hydraulikpumpe (53) ausgetragene Hydraulikfluid zu arbeiten, beinhaltet und konfiguriert ist, um durch das hydraulische Stellglied (55) eine zweite Unterstützungskraft zum Unterstützen des auf der Betätigung des Lenkrads (11) basierenden Lenkens der gelenkten Räder (FW1, FW2) auf den Lenkmechanismus (20, 30) aufzubringen; und eine Steuereinheit (70), die konfiguriert ist, um eine erforderliche Unterstützungskraft basierend auf der Betätigung des Lenkrads (11) zu bestimmen und den ersten Elektromotor (44) und den zweiten Elektromotor (54) so zu steuern, dass eine aus der ersten Unterstützungskraft und der zweiten Unterstützungskraft resultierende Kraft der erforderlichen Unterstützungskraft entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (70) konfiguriert ist, um: den Antrieb des ersten Elektromotors (44) zu stoppen und den Antrieb des zweiten Elektromotors zu stoppen, wenn die erforderliche Unterstützungskraft null beträgt; den ersten Elektromotor (44) derart anzusteuern, dass die erste Unterstützungskraft der erforderlichen Unterstützungskraft entspricht, wobei der Antrieb des zweiten Elektromotors (54) in einer Zeitspanne von einem ersten Zeitpunkt, an dem eine Größe der erforderlichen Unterstützungskraft von null ausgehend zuzunehmen beginnt, bis zu einem zweiten Zeitpunkt, an dem bestimmt wird, dass eine vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist, gestoppt ist; und den Antrieb des zweiten Elektromotors (54) zu dem zweiten Zeitpunkt zu starten, um die zweite Unterstützungskraft mit verstreichender Zeit zu erhöhen, und den ersten Elektromotor (44) nach dem zweiten Zeitpunkt derart anzusteuern, dass die erste Unterstützungskraft einem Wert entspricht, der durch Subtrahieren der zweiten Unterstützungskraft von der erforderlichen Unterstützungskraft erhalten ist, um die erste Unterstützungskraft mit verstreichender Zeit zu verringern.
  2. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist, wenn sich eine Größe eines in der Lenkwelle durch die Betätigung des Lenkrads erzeugten Lenkmoments von einer Größe, die kleiner ist als ein Schwellenlenkmoment, in eine Größe verändert, die größer oder gleich dem Schwellenlenkmoment ist.
  3. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass die vorbestimmte konkrete Bedingung erfüllt ist, wenn sich ein Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrag, der einer aus einer Größe einer Lenkgeschwindigkeit, welche eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads ist, einer Größe einer Gierrate des Fahrzeugs, und einer Größe einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist, von einem Betrag, der kleiner als ein vorbestimmter Schwellen-Anzeigebetrag ist, in einen Betrag ändert, der größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag ist.
  4. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um den vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag basierend auf einem Zunahmebetrag je Einheitszeit des Lenkgeschwindigkeitsanzeigebetrags derart festzusetzen, dass der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmendem Zunahmebetrag abnimmt.
  5. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um den vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag in Übereinstimmung mit einer Temperatur des ersten Elektromotors derart festzusetzen, dass der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmender Temperatur des ersten Elektromotors abnimmt.
  6. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit eine Treiberschaltung einschließlich einer Halbleitervorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um eine Stromzufuhrmenge zu dem ersten Elektromotor zu steuern, und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um den vorbestimmten Schwellen-Anzeigebetrag in Übereinstimmung mit einer Temperatur der Halbleitervorrichtung derart festzusetzen, dass der vorbestimmte Schwellen-Anzeigebetrag mit zunehmender Temperatur der Halbleitervorrichtung abnimmt.
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