DE102019213370A1

DE102019213370A1 - Elektrische servolenkvorrichtung und steuerverfahren für diese

Info

Publication number: DE102019213370A1
Application number: DE102019213370.3A
Authority: DE
Inventors: Jung-Yeol KIM
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN110877635B; CN110877635A; US20200070879A1; US11524717B2

Abstract

Eine elektrische Servolenkvorrichtung und Steuerverfahren für diese. Ein Motor enthält einen ersten Motor, der Kraft bereitstellt, um eine Zahnstange zu bewegen, und einen zweiten Motor, der Kraft bereitstellt, um die Zahnstange synchron mit dem ersten Motor zu bewegen. Ein Sensor umfasst einen Drehwinkelsensor zum Erfassen eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels als Antwort auf die Betätigung eines Lenkrads und einen Winkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels einer Sensorwelle. Eine Steuervorrichtung steuert den Motor als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads, berechnet einen Betrag einer Kompensationsdrehung des Motors berechnet durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels und steuert einen Betrag der Drehung des Motors gemäß einem Betrag einer Kompensationsdrehung. Der Betrag der Drehung eines Fahrzeugrades wird so gesteuert, dass die aktuelle Absicht des Fahrers beim Lenken genau reflektiert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldungen Nr. 10-2018-0105945, die am 5. September 2018 eingereicht wurde, und 10-2018-0106602 , die am 6. September 2018 eingereicht wurde, die hier für alle Zwecke so einbezogen werden, als ob sie hier vollständig offenbart wären.
HINTERGRUND
Gebiet
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine elektrische Servolenkvorrichtung, die den Antrieb eines Motors, enthaltend einen Doppelmotor, der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordnet ist, steuert, und ein Steuerverfahren für diese.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen ist eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs eine Vorrichtung, die einem Fahrer ermöglicht, die Richtung der Fahrt des Fahrzeugs wie beabsichtigt zu ändern. Eine elektrische Servolenkvorrichtung ist eine Vorrichtung, die einen Fahrer darin unterstützt, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ändern. Wenn der Fahrer das Lenkrad des Fahrzeugs ändert oder dreht, erhöht die elektrische Servolenkvorrichtung die das Lenkrad betätigende Kraft des Fahrers unter Verwendung eines Verstärkers, sodass der Fahrer die Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit einer kleineren Kraft leichter ändern kann.
Zusätzlich ist, da die Länge oder das Gewicht von großen Nutzfahrzeugen größer als die von typischen Automobilen (oder Personenkraftwagen) ist, eine Kraft, die in der Lage ist, einer hohen Kraft und hohen Last zu widerstehen, erforderlich. Herkömmlicherweise wurden im Allgemeinen hydraulische Servolenkvorrichtungen verwendet. Da in jüngerer Zeit verschiedene Fahrerunterstützungssysteme eingeführt wurden, sind ein Fahrerunterstützungssystem und eine elektrische Servolenkvorrichtung allmählich bei großen Nutzfahrzeugen in Gebrauch gekommen.
Demgemäß besteht in Beziehung zu dem Antreiben und der Steuerung von elektrischen Servolenkvorrichtungen, die in großen Nutzfahrzeugen installiert sind, eine zunehmende Nachfrage für ein Steuerverfahren, das in der Lage ist, einen Motor so zu steuern, dass die Absicht eines Fahrers beim Lenken genau widergespiegelt werden kann.
KURZFASSUNG
Verschiedene Aspekte sehen eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Steuerverfahren für diese vor, die die Größe bzw. den Betrag der Drehung des Fahrzeugrads durch Steuern der Größe bzw. des Betrags der Drehung des Motors gemäß der Größe bzw. des Betrags einer Kompensationsdrehung, die durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle aufgrund der Betätigung des Lenkrads berechnet wurde, steuern können, sodass die tatsächliche Absicht des Fahrers beim Lenken genau widergespiegelt wird.
Auch sind eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Steuerverfahren hierfür vorgesehen, die die Größe der Drehung des Fahrzeugrads durch Berechnen der Größe einer Kompensationsdrehung des Motors gemäß der tatsächlichen Größe der Drehung der Sektorwelle unter Verwendung des an der Sektorwelle angeordneten Winkelsensors genauer berechnen können.
Auch sind eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Steuerverfahren für diese vorgesehen, die eine für die Situation geeignete Größe der Unterstützungslenkkraft bereitstellen können, indem sie selektiv die Doppelmotoren steuern, die in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordnet sind, abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
Auch sind eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Steuerverfahren für diese vorgesehen, die die Größe der Unterstützungslenkkraft steuern können, die gemäß der Befestigungsposition des Lenkrads bereitgestellt wird, durch Steuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von der Drehmitte bzw. dem Drehzentrum des Lenkrads und des von dem Fahrer gehaltenen Bereichs.
Auch sind eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Steuerverfahren für diese vorgesehen, die die erforderliche Größe der Unterstützungslenkkraft durch Antreiben beider Doppelmotoren bereitstellen können, sodass ein großes Nutzfahrzeug die Fahrspuren in einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel erforderlich ist, in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs schneller ändern kann.
Gemäß einem Aspekt kann eine elektrische Servolenkvorrichtung enthalten: einen Motor, enthaltend einen ersten Motor, der eine Kraft bereitstellt, um eine Zahnstange zu bewegen, und einen zweiten Motor, der eine Kraft bereitstellt, um die Zahnstange synchron mit dem ersten Motor zu bewegen; einen Sensor, enthaltend einen Drehwinkelsensor zum Erfassen eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels als Antwort auf die Betätigung eines Lenkrads und einen Winkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels einer Sektorwelle; und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Motors als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads, wobei die Steuervorrichtung eine Größe einer Kompensationsdrehung des Motors berechnet durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels und eine Größe der Drehung des Motors gemäß einer Größe einer Kompensationsdrehung steuert.
Gemäß einem anderen Aspekt ist ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren kann enthalten: Steuern eines Motors als Antwort auf die Betätigung eines Lenkrads; Erfassen eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads; Erfassen eines Drehwinkels einer Sektorwelle; Berechnung einer Größe einer Kompensationsdrehung des Motors durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels; und Steuern einer Größe der Drehung des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung.
Gemäß einem anderen Aspekt kann eine elektrische Servolenkvorrichtung enthalten: einen Motor, enthaltend einen ersten Motor, der eine Kraft bereitstellt, um eine Zahnstange zu bewegen, und einen zweiten Motor, der eine Kraft bereitstellt, um die Zahnstange synchron mit dem ersten Motor zu bewegen; einen Sensor, enthaltend einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit eines Hostfahrzeugs erhält, einen Lenkwinkelsensor, der eine Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung eines Lenkrads erhält, und einen Frontsensor, der einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhält; und eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Operation des ersten Motors und einer Operation des zweiten Motors derart, dass das Fahrzeugrad als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads gelenkt wird, wobei die Steuervorrichtung den ersten Motor in einem normalen Modus antreibt und sowohl den ersten Motor als auch den zweiten Motor in einem Notfallmodus antreibt, gemäß zumindest einer/einem ausgewählten aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit, des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Kombination hiervon.
Gemäß einem anderen Aspekt ist ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Steuerverfahren kann enthalten: Antreiben eines ersten Motors in einem Normalmodus, sodass ein Fahrzeugrad als Antwort auf die Betätigung eines Lenkrads gelenkt wird, wobei der erste Motor Kraft zur Bewegung einer Zahnstange bereitstellt; Erhalten einer Geschwindigkeit eines Hostfahrzeugs, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung des Lenkrads und eines Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug; Bestimmen, ob in einen Notfallmodus einzutreten ist oder nicht gemäß zumindest einer/einem ausgewählten aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit, einem Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Kombinationen hiervon; und wenn bestimmt wird, in den Notfallmodus einzutreten, Antreiben sowohl des ersten Motors als auch des zweiten Motors in dem Notfallmodus.
Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen ist es in der elektrischen Servolenkvorrichtung und dem Steuerverfahren für diese möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads zu steuern durch Steuern der Größe der Drehung des Motors gemäß der Größe der durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle aufgrund der Betätigung des Lenkrads berechnet wurde, zu steuern, sodass die tatsächliche Absicht des Fahrers beim Lenken genau widergespiegelt wird.
Zusätzlich ist es in der elektrischen Servolenkvorrichtung und dem Steuerverfahren für diese möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads genau zu steuern durch Berechnen der Größe der Kompensationsdrehung des Motors gemäß der tatsächlichen Größe der Drehung der Sektorwelle unter Verwendung des an der Sektorwelle angeordneten Winkelsensors.
Zusätzlich ist es in der elektrischen Servolenkvorrichtung und dem Steuerverfahren für diese möglich, eine für die Situation geeignete Größe der Unterstützungslenkkraft bereitzustellen durch selektives Steuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
Zusätzlich ist es in der elektrischen Servolenkvorrichtung und dem Steuerverfahren für diese möglich, die Größe der bereitgestellten Unterstützungslenkkraft gemäß der Befestigungsposition des Lenkrads durch Steuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von der Drehmitte des Lenkrads und des von dem Fahrer gehaltenen Flächenbereich zu steuern.
Zusätzlich ist es in der elektrischen Servolenkvorrichtung und dem Steuerverfahren für diese möglich, eine erforderliche Größe der Unterstützungslenkkraft bereitzustellen durch Antreiben beider Doppelmotoren, sodass ein großes Nutzfahrzeug in einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel erforderlich ist, in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs die Spur schneller wechseln kann.
BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verständlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, in denen:

1 ein Blockschaltbild ist, das eine elektrische Servolenkvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert;
2 eine schematische Ansicht ist, die die Arbeitsweise der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert;
3 eine perspektive Ansicht ist, die eine Getriebekupplungsstruktur aus Schneckenrädern und einem Schneckenrad der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert;
4 bis 6 detaillierte Ansichten sind, die einen an der Sensorwelle angeordneten Winkelsensor nach der vorliegenden Offenbarung illustrieren;
7 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert;
8 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern der Größe der Drehung des Motors nach der vorliegenden Offenbarung illustriert;
9 ein Blockschaltbild ist, das eine elektrische Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert;
10 bis 14 Diagramme sind, die die Steuerung der Doppelmotoren der elektrischen Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustrieren;
15 bis 18 Diagramme sind, die die Steuerung der Doppelmotoren in Abhängigkeit von der Drehmitte des Lenkrads nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustrieren;
19 ein Flussdiagramm ist, das ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert;
20 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Berechnen einer erforderlichen zusätzlichen Unterstützungslenkkraft nach dem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert;
21 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebsmodus der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert; und
22 ein Flussdiagramm ist, das ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung in Abhängigkeit von der Drehmitte des Lenkrads gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert;

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden veranschaulichenden Zeichnungen beschrieben. Bei der Bezeichnung von Elementen der Zeichnungen durch Bezugszahlen werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet, obgleich sie in verschiedenen Zeichnungen gezeigt sind. Weiterhin wird in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung eine detaillierte Beschreibung von darin enthaltenen bekannten Funktionen und Konfigurationen in der Situation weggelassen, in der der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung durch diese beeinträchtigt werden könnte.
Zusätzlich können Begriffe wie „erster“, „zweiter“, „A“, „B“, „(a)“ oder „(b)“ oder dergleichen hier verwendet werden, wenn sie Komponenten der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Jeder dieser Begriffe wird nicht verwendet, um ein Wesen, eine Reihenfolge oder Sequenz einer entsprechenden Komponente zu definieren, sondern lediglich verwendet, um die entsprechende Komponente von anderen Komponenten zu unterscheiden. Für den Fall, dass beschrieben wird, dass ein bestimmtes strukturelles Element mit einem anderen strukturellen Element „verbunden ist“, „gekoppelt ist“ oder „in Kontakt mit“ ist, sollte dies so ausgelegt werden, dass ein anderes strukturelles Element mit den strukturellen Elementen „verbunden ist“, „gekoppelt ist“ oder „in Kontakt mit diesen“ ist, sowie dass das bestimmte strukturelle Element direkt mit einem anderen strukturellen Element verbunden oder in direktem Kontakt ist.
Sofern nichts anderes bestimmt ist, haben alle hier verwendeten Begriffe, die technische und wissenschaftliche Ausdrücke enthalten, die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von dem Fachmann auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Offenbarung verstanden wird. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie solche, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung haben, die im Einklang mit ihrer Bedeutung in dem Kontext des relevanten Standes der Technik und der vorliegenden Offenbarung haben, und werden nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn ausgelegt, sofern dies nicht ausdrücklich hier so definiert ist. Die hier verwendeten Begriffe sind definiert unter Berücksichtigung ihrer Funktionen in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung, aber können abhängig von den Absichten von Benutzern oder Operatoren sowie Praktiken variieren. Daher sollen die Begriffe auf der Grundlage der gesamten Beschreibung definiert werden.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „Größe bzw. Betrag der Kompensationsdrehung“ eine Größe bzw. einen Betrag der Umdrehung, um die ein Motor gedreht wird, um eine Differenz zwischen einer von einem Fahrer beabsichtigten Größe des Lenkens und einer tatsächlichen Größe des Lenkens eines Fahrzeugrads zu kompensieren.
Obgleich es effektiver sein kann, die vorliegende Offenbarung auf große Nutzfahrzeug unter der Annahme, dass die elektrische Servolenkvorrichtung mit einem Doppelmotor versehen ist, anzuwenden, ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann äquivalent auf andere Fahrzeuge angewendet werden wie Automobile, mit Ausnahme von nicht anwendbaren Situationen.
Im Allgemeinen haben große Nutzfahrzeuge ein größeres Lenkverhältnis als Automobile (oder Kraftfahrzeuge). Das Lenkverhältnis kann angezeigt werden durch ein Verhältnis eines Bewegungswinkels des Lenkrads mit Bezug auf einen Bewegungswinkel des Fahrzeugrads. Wenn das Lenkverhältnis erhöht wird, kann die zum Drehen des Lenkrads erforderliche Kraft reduziert werden, aber die Lenkung des Fahrzeugrads kann stumpf bzw. eingeschränkt oder schwer sein. Typischerweise ist das Lenkverhältnis von großen Nutzfahrzeugen auf einen Bereich von 20 bis 36:1 gesetzt, was größer als das Lenkverhältnis von Automobilen ist, das in dem Bereich von 15 bis 20:1 liegt. Zusätzlich ist, da große Nutzfahrzeuge ein Lenkrad mit einem größeren Radius haben, ein größerer Lenkweg für Nutzfahrzeuge als für Automobile erforderlich, um innerhalb desselben Radius gedreht zu werden. Daher können in einer Situation eines plötzlichen Lenkens, um ein vorderes Hindernis zu vermeiden, große Nutzfahrzeuge nachteiliger als Automobile sein.
Um derartige Eigenschaften großer Nutzfahrzeuge zu kompensieren, kann die vorliegende Offenbarung eine einen Doppelmotor enthaltende elektrische Servolenkvorrichtung vorsehen, sodass ein ausweichendes Bremsen und ein Spurwechsel in einem Notfallmodus, in welchem ein schnelles Lenken erforderlich ist, schneller durchgeführt werden können. Obgleich die vorliegende Offenbarung effektiver auf große Nutzfahrzeuge angewendet werden kann, ist die vorliegende Offenbarung nicht hierauf beschränkt. Die vorliegende Offenbarung kann auf andere Fahrzeuge in im Wesentlichen gleiche Weise angewendet werden, mit Ausnahme einiger Situationen, in denen die vorliegende Offenbarung nicht anwendbar ist.
In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff „Normalmodus“ einen Betriebsmodus in einer typischen Situation, in der die während des Lenkens eines Fahrzeugs erforderliche Unterstützungslenkkraft durch einen Motor von in einer elektrischen Servolenkvorrichtung vorgesehen Doppelmotoren bereitgestellt werden kann. Zusätzlich bedeutet der Begriff „Notfallmodus“ einen Betriebsmodus in einer Situation, in der eine zusätzliche Unterstützungslenkkraft zusätzlich zu der in dem Normalmodus bereitgestellten Unterstützungslenkkraft während des Lenkens eines Fahrzeugs erforderlich ist. Das heißt, wenn ein Fahrer das Lenkrad um den gleichen Grad gedreht hat, kann das Lenkrad in dem „Notfallmodus“ weiter als in dem „Normalmodus“ gedreht werden.
Nachfolgend werden eine elektrische Servolenkvorrichtung und ein Steuerverfahren für diese gemäß Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, das eine elektrische Servolenkvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert.
Gemäß 1 enthält die elektrische Servolenkvorrichtung 100 nach der vorliegenden Offenbarung einen Motor 110, einen Sensor 130 und eine Steuervorrichtung 150. Der Motor 110 enthält einen ersten Motor 111, der Kraft bereitstellt, um eine Zahnstange zu bewegen, und einen zweiten Motor 113, der Kraft bereitstellt, um die Zahnstange synchron mit dem ersten Motor 111 zu bewegen. Der Sensor 130 enthält einen Drehmoment-Winkelsensor 131, der einen Drehmomentwert und einen Lenkwinkel als Antwort auf ein Lenkrad, das betätigt oder gedreht wird, erfasst, und einen Winkelsensor 133, der einen Drehwinkel einer Sektorwelle erfasst. Die Steuervorrichtung 150 steuert den Motor als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads. Die Steuervorrichtung 150 berechnet eine Größe einer Kompensationsdrehung des Motors durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels und steuert die Größe der Drehung des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung.
Der Motor 110 kann den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 zum Bereitstellen einer Unterstützungslenkkraft, wenn ein Fahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs betätigt, enthalten.
Der erste Motor 111 kann eine Unterstützungslenkkraft bereitstellen, die erforderlich ist zum Bewegen der Zahnstange in eine Position, in die das Fahrzeug wie von dem Fahrer beabsichtigt gelenkt werden kann. Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt oder dreht, wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst und der erste Motor 111 kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung angetrieben werden, um die auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels berechnete Unterstützungslenkkraft bereitzustellen.
Der zweite Motor 113 kann eine Unterstützungslenkkraft bereitstellen, die erforderlich ist zum Bewegen der Zahnstange in eine Position, in die das Fahrzeug wie von dem Fahrer beabsichtigt gelenkt werden kann. Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst und der zweite Motor 113 kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung angetrieben werden, um die auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels berechnete Unterstützungslenkkraft bereitzustellen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Motor 113 synchron mit dem ersten Motor 111 angetrieben werden. Der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 können eine Kraft ausgeben, um ein einzelnes Schneckenrad in der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 zu drehen. Somit können der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 synchron miteinander betrieben werden.
Zusätzlich kann einer von dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 selektiv betrieben werden. Zusätzlich können der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 in der gleichen Richtung oder in verschiedenen Richtungen gedreht werden.
Der Sensor 130 kann den Drehmoment-Winkelsensor (TAS) 131, der einen Drehmomentwert und den Lenkwinkel als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads erfasst, und den Winkelsensor (AS) 133, der den Drehwinkel der Sektorwelle erfasst, enthalten.
An einem Ort zwischen dem Lenkrad und einem ersten Untersetzungsgetriebe kann der Drehmoment-Winkelsensor 131 mit einer Lenkwelle verbunden sein, um einen Drehmomentwert und einen Lenkwinkel als Antwort auf das Drehmoment und die Drehung der Lenkwelle zu erfassen. Der Drehmoment-Winkelsensor 131 kann Informationen betreffend den Drehmomentwert und den Lenkwinkel, die wie vorstehend erfasst wurden, für die Steuervorrichtung 150 bereitstellen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Sensor 130 einen Lenkwinkelsensor (SAS) anstelle des Drehmoment-Winkelsensors enthalten oder getrennt angeordnet sein. In diesem Fall kann der von dem Lenkwinkelsensor erfasste Lenkwinkel für die Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Der Lenkwinkelsensor 133 kann auf der Sektorwelle angeordnet sein, wobei er sich als Antwort auf das Gleiten einer Kugelmutter eines zweiten Untersetzungsgetriebes dreht, um den Drehwinkel der Sektorwelle zu erfassen.
Die Steuervorrichtung 150 kann die Gesamtoperation der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 steuern. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 als eine Mikrosteuervorrichtungseinheit (MCU) oder eine elektrische Steuereinheit (ECU) implementiert sein. Die Steuervorrichtung 150 kann den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 durch Synchronisieren des ersten Motors 111 und des zweiten Motors 113 miteinander steuern. Die Steuervorrichtung 150 kann Zustandsinformationen über den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 über ein Steuervorrichtungs-Bereichsnetzwerk (CAN) empfangen. Die Steuervorrichtung 150 kann zu dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 geführte Steuerströme so steuern, dass das Fahrzeugrad als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads gelenkt wird.
Die Steuervorrichtung 150 kann den von dem Drehmoment-Winkelsensor 131 erfassten Lenkwinkel mit der Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem von dem Winkelsensor 133 erfassten Drehwinkel vergleichen. Die Steuervorrichtung 150 kann eine erste Drehgröße, um die das Fahrzeugrad zu drehen ist, berechnen gemäß dem erfassten Lenkwinkel. Die Steuervorrichtung 150 kann eine zweite Drehgröße des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel berechnen.
Die Steuervorrichtung 150 kann eine Größe der Kompensationsdrehung des Motors 110 berechnen durch Vergleichen der ersten Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel mit der zweiten Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel. Da der Drehmoment-Winkelsensor 131 den Lenkwinkel gemäß der Drehung der mit dem Lenkrad verbundenen Lenkwelle erfasst, kann der von dem Drehmoment-Winkelsensor 131 erfasste Lenkwinkel als ein Drehwinkel des Fahrzeugrads entsprechend der Lenkabsicht des Fahrers interpretiert werden. Zusätzlich kann der Winkelsensor 133 auf der Sensorwelle angeordnet sein, die mit dem Fahrzeugrad über einen Pigmentarm, eine Spurstange und dergleichen verbunden ist. Demgemäß kann der von dem Winkelsensor 133 erfasste Drehwinkel als ein tatsächlicher Drehwinkel interpretiert werden.
Die Steuervorrichtung 150 kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors 110 unter Berücksichtigung eines Getriebeverhältnisses auf einer Route, entlang der die über das Lenkrad ausgeübte Lenkkraft und die von dem Motor 110 bereitgestellte Unterstützungslenkkraft bereitgestellt werden, übertragen werden, berechnet werden. Die Größe der Kompensationsdrehung des Motors 110 ermöglicht, dass die Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel die Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel erreicht. Die Steuervorrichtung 150 kann die Größe der Drehung des Motors 110 gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung steuern. Demgemäß ist es möglich, einen durch die erste Untersetzungsvorrichtung, die zweite Untersetzungsvorrichtung und dergleichen verursachten Fehler während der Lenksteuerung zu kompensieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150, wenn sowohl der Motor 111 als auch der zweite Motor 113 angetrieben werden, die dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 zugeführten Ströme so steuern, dass die Größe der Drehung des Motors 110 der berechneten Größe der Kompensationsdrehung genügt. Da der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 ein einziges Schneckenrad drehen, kann bei einem Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 auf der Grundlage der Größe der Drehung des Schneckenrads steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wenn einer von dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 angetrieben wird, die Steuervorrichtung weiterhin einen Kompensationsstrom auf der Grundlage der Größe der Kompensationsdrehung zu dem Motor, der angetrieben wird, zuführen, um den Motor weiter zu drehen. Alternativ kann ein Kompensationsstrom zugeführt werden, um den anderen Motor, der nicht angetrieben wird, anzutreiben, sodass der andere Motor um einen Betrag gleich der Größe der Kompensationsdrehung gedreht werden kann.
Das heißt, wenn dem Drehwinkel, um den die Sektorwelle mit Bezug auf den Lenkwinkel des Lenkrads zu drehen ist, nicht erfüllt wird, kann die Steuervorrichtung 150 eine Winkelüberlagerungsoperation durchführen, d. h., kann die Sektorwelle gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung durch Steuern des Motors 110 weiter drehen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads durch Steuern der Größe der Drehung der Größe des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung, die durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle aufgrund der Betätigung des Lenkrads berechnet wurde, zu steuern, sodass die tatsächliche Lenkabsicht des Fahrers genau widergespiegelt wird. Zusätzlich ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads genauer zu steuern durch Berechnen der Größe der Kompensationsdrehung des Motors gemäß der tatsächlichen Größe der Drehung der Sektorwelle unter Verwendung des an der Sektorwelle angeordneten Winkelsensors.
2 ist eine schematische Ansicht, die die Arbeitsweise der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert, 3 ist eine perspektive Ansicht, die eine Getriebekupplungsstruktur aus Getriebeschnecken und einem Schneckenrad der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert, und die 4 bis 6 sind detaillierte Ansichten, die einen an der Sensorwelle angeordneten Winkelsensor nach der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
Gemäß 2 kann die elektrische Servolenkvorrichtung 100 weiterhin enthalten: ein erstes Untersetzungsgetriebe 160 mit einer Kraftübertragungsstruktur, die durch Eingriff von Getriebeschnecken 161 und 162 und einem Schneckenrad 163 erhalten wird, und ein zweites Untersetzungsgetriebe mit einer Kraftübertragungsstruktur, die aus einer Kugelumlaufspindel 171 und einer Kugelmutter 172 gebildet ist, um zu ermöglichen, dass von dem ersten Untersetzungsgetriebe bereitgestellte Kraft zu einer Zahnstange übertragen wird.
Wenn ein Fahrer ein Fahrzeug durch Drehen eines Lenkrads 180 lenkt, wird eine Lenkwelle 190 gedreht und der Drehmoment-Winkelsensor 131 kann jeweils einen Drehmomentwert und einen Lenkwinkel erfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Lenkwinkelsensor verwendet werden, der einen Lenkwinkel erfasst. Der Drehmoment-Winkelsensor 131 kann mit der Lenkwelle 190 an einer Stelle zwischen dem Lenkrad 180 und dem ersten Untersetzungsgetriebe 160 verbunden sein, um den Drehmomentwert und den Lenkwinkel als Antwort auf die Torsion und die Drehung der Lenkwelle 190 zu erfassen. Eine weitere detaillierte Beschreibung der Arbeitsweise des Drehmoment-Winkelsensors 131 wird weggelassen, da die Arbeitsweise des Drehmoment-Winkelsensors 131 im Stand der Technik bekannt ist.
Der erste Motor 111 kann mit der ersten Schnecke 161 gekoppelt sein, um die erste Schnecke 161 zu drehen, wenn er angetrieben wird. Der zweite Motor 113 kann mit der zweiten Schnecke 162 gekoppelt sein, um die zweite Schnecke 162 zu drehen, wenn er angetrieben wird.
Die erste Schnecke 161 und die zweite Schnecke 162 können mit dem Schneckenrad 163 in Eingriff sein. Gemäß 3 ist die Struktur nach diesem Ausführungsbeispiel, bei der die erste Schnecke 161 und die zweite Schnecke 162 in Eingriff mit dem Schneckenrad 163 sind, illustriert. Eine Drehwelle des ersten Motors 111 kann koaxial zu der ersten Schnecke 161 gekoppelt sein, während eine Drehwelle des zweiten Motors 113 koaxial mit der zweiten Schnecke 162 gekoppelt sein kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel können der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 in der gleichen Richtung mit Bezug auf die erste Schnecke 161 und die zweite Schnecke 162 angeordnet sein. Das heißt, gemäß 3 kann in einer Situation, in der der erste Motor 111 mit einem linken Ende der ersten Schnecke 161 gekoppelt ist, der zweite Motor 113 auch mit einem linken Ende der zweiten Schnecke 162 gekoppelt sein, derart, dass der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 Seite an Seite angeordnet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel können der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 als Doppelmotoren vorgesehen sein, das heißt, Komponenten, die parallel kombiniert sind, um mit der ersten Schnecke 161 beziehungsweise der zweiten Schnecke 162 gekoppelt zu sein.
Beispielsweise wird angenommen, dass das Schneckenrad 163 und die erste Schnecke 161 derart in Eingriff sind, dass das Schneckenrad 163 sich in einer Vorwärtsrichtung dreht, wenn die erste Schnecke 161 sich als Antwort auf den Antrieb des ersten Motors 111 gegen den Uhrzeigersinn dreht. In diesem Fall kann, wenn sich die zweite Schnecke 162 gegen den Uhrzeigersinn als Antwort auf den Antrieb des zweiten Motors 113 dreht, das Schneckenrad 163 weiterhin einer Kraft in einer Vorwärtsrichtung unterzogen werden, wodurch bewirkt wird, dass eine größere Unterstützungslenkkraft ausgegeben wird. Demgegenüber können, wenn sich die zweite Schnecke 162 gegen den Uhrzeigersinn dreht, die Kraft von dem ersten Motor 111 und die Kraft von dem zweiten Motor 113 in entgegengesetzten Richtungen auf das Schneckenrad 163 ausgeübt werden, wodurch die Unterstützungslenkkraft verringert wird.
In gleicher Weise kann in einer Situation, in der die erste Schnecke 161 sich als Antwort auf den Antrieb des ersten Motors 111 gegen den Uhrzeigersinn dreht, das Schneckenrad 163 in einer umgekehrten Richtung gedreht werden. In diesem Fall kann, wenn die zweite Schnecke 162 sich als Antwort auf den Antrieb des ersten Motors 111 dreht, das Schneckenrad 163 weiterhin einer Kraft in der umgekehrten Richtung unterzogen werden, wodurch bewirkt wird, dass eine größere Unterstützungslenkkraft ausgegeben wird. Demgegenüber können, wenn die zweite Schnecke 162 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, die Kraft von dem ersten Motor 111 und die Kraft von dem zweiten Motor 113 in entgegengesetzten Richtungen auf das Schneckenrad 163 ausgeübt werden, wodurch die Unterstützungslenkkraft in der umgekehrten Richtung verringert wird.
Gemäß 2 kann, wenn das Schneckenrad durch den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 gedreht wird, die mit dem Schneckenrad gekoppelte Kugelumlaufspindel 171 sich entsprechend drehen. Als Antwort auf die Drehung der Kugelumlaufspindel 171 kann die mit der Kugelumlaufspindel 171 gekoppelte Kugelmutter 172 über Kugeln gleiten. Wenn die Sektorwelle 120 sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter 172 dreht, kann sich ein mit der Sektorwelle 120 gekoppelter Pitman-Arm drehen, wodurch eine Kraft auf die Zahnstange bereitgestellt wird.
Die Steuervorrichtung 150 kann effizient eine Unterstützungslenkkraft für Vorwärts- oder Rückwärtslenken durch geeignetes Steuern von zu dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 gelieferten Strömen in Abhängigkeit von der Situation des Fahrzeugs bereitstellen. Die Steuervorrichtung 150 kann die Operation des Motors 110 so steuern, dass die elektrische Servolenkvorrichtung 100 eine Operation des Einstellens der Lenkbetätigung, die der Fahrer erfassen kann, durchführen kann.
Der Winkelsensor 133 kann auf der Sektorwelle 120 angeordnet sein, um einen Drehwinkel der Sektorwelle 120 zu erfassen. Die Sektorwelle 120 kann als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter 172 eines zweiten Untersetzungsgetriebes 170 gedreht werden. In 4 sind die Querschnitte des zweiten Untersetzungsgetriebes 170 und der Sektorwelle 120 als vergrößerte Ansicht illustriert. Wie vorstehend illustriert ist, dreht sich die Kugelumlaufspindel 171 als Antwort auf den Antrieb des Motors 110 und die Kugelmutter 172 gleitet als Antwort auf die Drehung der Kugelumlaufspindel 171. Als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter 172 dreht sich die Sektorwelle 120 seitlich, d. h., dreht sich nach rechts und nach links.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Sektorverzahnung 121 auf der äußeren Umfangsfläche der Sektorfläche 120 vorgesehen sein, um mit der Kugelmutter 172 in Eingriff zu sein, und der Winkelsensor 133 kann auf einer Oberfläche der Sektorverzahnung 121 angeordnet sein. Genauer gesagt, kann gemäß den 5 und 6 der Winkelsensor 133 einen oder mehrere Magnete 1331, die auf Oberflächenbereichen der Sektorverzahnung 121 angeordnet sind, und einen magnetischen Sensor 1333, der die magnetische Kraft der Magnete 1331 erfasst, enthalten.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wie in 6 illustriert ist, der magnetische Sensor 1333 auf der Oberfläche eines Gehäuses 125, das die Sektorwelle und die Sektorverzahnung umgibt, angeordnet sein, um den Magneten 1331 zugewandt zu sein. Der magnetische Sensor 1333 kann die magnetische Kraft der Magnete 1331 erfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der magnetische Sensor 1333 als ein Sensor einer Hall-integrierten Schaltung (IC) implementiert sein. Jedoch ist dies nur ein Beispiel und der magnetische Sensor 1333 ist nicht auf einen bestimmten Typ von Sensor beschränkt, solange wie der magnetische Sensor die magnetische Kraft der Magnete erfassen kann.
Wenn sich die Sektorwelle 120 als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter 172 dreht, drehen die auf der Sektorverzahnung 121 angeordneten Magnete 1331 sich zusammen mit der Sektorwelle 120. Als Antwort auf die Bewegung der Magnete 1331 ändert sich die von dem magnetischen Sensor 133 erfasste Intensität eines magnetischen Felds jedes Magneten. Der magnetische Sensor 133 kann der Drehwinkel der Sektorwelle 120 auf der Grundlage von Änderungen der erfassten Intensität des magnetischen Felds erfassen.
Der in den 5 und 6 illustrierte Winkelsensor ist nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht hierauf beschränkt. Die Anzahl und die Befestigungspositionen der Magnete und der magnetischen Sensoren kann wie erforderlich in verschiedener Weise gesetzt werden. Zusätzlich braucht der Winkelsensor nicht auf einen bestimmten Sensor beschränkt zu sein, solange wie der Drehwinkel der Sektorwelle 120 erfasst werden kann.
Die Steuervorrichtung 150 kann eine Größe der Kompensationsdrehung berechnen durch Vergleichen der ersten Größe der Drehung des Fahrzeugrads, die gemäß dem Lenkwinkel berechnet wurde, mit der zweiten Größe der Drehung des Fahrzeugrads, die gemäß dem Drehwinkel berechnet wurde. Die Steuervorrichtung 150 kann den von dem Drehmoment-Winkelsensor 131 erfassten Lenkwinkel mit der Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem von dem Winkelsensor 133 erfassten Drehwinkel vergleichen. Die Steuervorrichtung 150 kann die erste Größe der Drehung, um die das Fahrzeugrad zu drehen ist, gemäß dem erfassten Lenkwinkel berechnen. Die Steuervorrichtung 150 kann die zweite Größe der Drehung des Fahrzeugrads entsprechend dem erfassten Drehwinkel berechnen.
Die Steuervorrichtung 150 kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors 110 durch Vergleichen der ersten Größe der Drehung des Fahrzeugrads entsprechend dem erfassten Lenkwinkel mit der zweiten Größe der Drehung des Fahrzeugrads entsprechend dem erfassten Drehwinkel berechnen. Wie in 2 illustriert ist, kann der Drehmoment-Winkelsensor 131 den Lenkwinkel der Lenkwelle 190, die mit dem Lenkrad 180 verbunden ist, aufgrund der Drehung erfassen. Da der Lenkwinkel als Antwort auf die Drehung des Lenkrads 180 durch den Fahrer erfasst wird, kann der von dem Drehmoment-Winkelsensor 131 erfasste Lenkwinkel der von dem Fahrer beabsichtigte Drehwinkel des Fahrzeugrads sein.
Da der Motor 110 gemäß dem vorstehend erfassten Lenkwinkel angetrieben wird, wird die Sektorwelle 120 gedreht, in welcher die von dem Motor 110 bereitgestellte Unterstützungslenkkraft widergespiegelt wird. Als Antwort auf die Drehung der Sektorwelle 120 wird eine Lenkkraft über den Pitman-Arm, die Spurstange und dergleichen zu der Zahnstange übertragen und das Fahrzeugrad dreht sich der Bewegung der Zahnstange folgend. Der Winkelsensor 133 ist auf der Sektorwelle 120 angeordnet und die Drehung der Sektorwelle 120 ist mit der Drehung des Fahrzeugrads assoziiert. Demgemäß kann der von dem Winkelsensor 133 erfasste Drehwinkel der tatsächliche Drehwinkel des Fahrzeugrads sein, bei dem ein Fehler, der während der Berechnung oder der Übertragung der Unterstützungslenkkraft auftreten kann, angewendet werden kann.
Wenn die Größe der Kompensationsdrehung berechnet wird, kann die Steuervorrichtung 150 Getriebeverhältnisse (z. B. Getriebeverhältnisse zwischen den Schnecken und dem Schneckenrad) auf einer Route, entlang der die über das Lenkrad ausgeübte Lenkbetätigung und die von dem Motor 110 bereitgestellte Unterstützungslenkkraft übertragen werden, berücksichtigen. Die Steuervorrichtung 150 kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors 110 berechnen, die ermöglicht, dass die zweite Größe der Drehung des Fahrzeugrads entsprechend dem erfassten Drehwinkel die erste Größe der Drehung des Fahrzeugrads entsprechend dem erfassten Lenkwinkel erreicht. Die Steuervorrichtung 150 kann die Größe der Drehung des Motors 110 gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung steuern. Demgemäß ist es möglich, einen durch die erste Untersetzungsvorrichtung 160, die zweite Untersetzungsvorrichtung 170 und dergleichen verursachten Fehler während der Lenksteuerung zu kompensieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wenn sowohl der erste Motor 111 als auch der zweite Motor 113 angetrieben werden, die Steuervorrichtung 150 dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 zugeführte Ströme so steuern, dass die berechnete Größe der Drehung des Motors 110 der berechneten Größe der Kompensationsdrehung genügt. Da der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 das einzelne Schneckenrad drehen, kann bei einem Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 auf der Grundlage der Größe der Drehung des Schneckenrads steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wenn einer von dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 angetrieben wird, die Steuervorrichtung 150 weiterhin dem Motor, der angetrieben wird, um den Motor weiter zu drehen, einen Kompensationsstrom auf der Grundlage der Größe der Kompensationsdrehung zuführen. Alternativ kann ein Kompensationsstrom zugeführt werden, um den anderen Motor, der nicht angetrieben wird, anzutreiben, sodass der andere Motor um einen Betrag gleich der Größe der Kompensationsdrehung gedreht werden kann.
Das heißt, wenn dem Drehwinkel, um den die Sektorwelle mit Bezug auf den Lenkwinkel des Lenkrads zu drehen ist, nicht erfüllt wird, kann die Steuervorrichtung 150 eine Winkelüberlagerungsoperation durchführen, d. h., kann die Sektorwelle gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung durch Steuern des Motors 110 weiter drehen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 eine Positionssteuerung unter Verwendung einer Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) durchführen. Die Unterstützungslenkkraft, die als Antwort darauf, dass der Motor 110 auf der Grundlage der Größe der Kompensationsdrehung weitergedreht wird, bereitgestellt wird, kann für die Positionssteuerung verwendet werden, um die Zahnstange durch weiteres Drehen der über den Pitman-Arm mit der Zahnstange verbundenen Sektorwelle 120 weiterzubewegen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads durch Steuern der Größe der Drehung der Größe des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung, die durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle aufgrund der Betätigung des Lenkrads berechnet wurde, zu steuern, sodass die tatsächliche Lenkabsicht des Fahrers genau widergespiegelt wird. Zusätzlich ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads genauer zu steuern durch Berechnen der Größe der Kompensationsdrehung des Motors gemäß der tatsächlichen Größe der Drehung der Sektorwelle unter Verwendung des an der Sektorwelle angeordneten Winkelsensors.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung illustriert, und 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Größe der Drehung des Motors nach der vorliegenden Offenbarung illustriert.
Das Steuerverfahren einer elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung kann durch vorstehend mit Bezug auf 1 beschriebene elektrische Servolenkvorrichtung 100 durchgeführt werden. Nachfolgend werden das Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung und die Arbeitsweise der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 zum Realisieren des Steuerverfahrens im Einzelnen mit zugeordneten Zeichnungen beschrieben.
Gemäß 7 kann die elektrische Servolenkvorrichtung in S110 den Motor als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads steuern.
Der Motor der elektrischen Servolenkvorrichtung kann den ersten Motor und den zweiten Motor zum Bereitstellen einer Unterstützungslenkkraft als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads des Fahrzeugs durch den Fahrer enthalten. Der Motor kann die zum Bewegen der Zahnstange in eine Position, in der das Fahrzeug wie durch den Fahrer beabsichtigt gelenkt werden kann, erforderlich ist, bereitstellen.
Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst und der Motor kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung angetrieben werden, um die auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels berechnete Unterstützungslenkkraft bereitzustellen. Die Steuervorrichtung der elektrischen Servolenkvorrichtung kann zu dem ersten Motor und dem zweiten Motor geführte Ströme so steuern, dass das Fahrzeugrad durch die Betätigung des Lenkrads gelenkt wird.
Gemäß 7 kann in S120 die elektrische Servolenkvorrichtung einen Drehmomentwert und einen Lenkwinkel aufgrund der Betätigung des Lenkrads erfassen.
Der Sensor der elektrischen Servolenkvorrichtung kann den Drehmoment-Winkelsensor zum Erfassen eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads enthalten. Der Drehmoment-Winkelsensor kann mit der Lenkwelle an einem Ort zwischen dem Lenkrad und dem ersten Untersetzungsgetriebe verbunden sein, um den Drehmomentwert und den Lenkwinkel als Antwort auf die Torsion und Drehung der Lenkwelle zu erfassen. Der Drehmoment-Winkelsensor kann Informationen hinsichtlich des Drehmomentwerts und des Lenkwinkels, die wie vorstehend erfasst wurden, für die Steuervorrichtung bereitstellen.
Gemäß 7 kann in S130 ein Drehwinkel der Sektorwelle erfasst werden.
Der Sensor der elektrischen Servolenkvorrichtung kann den Winkelsensor, der den Drehwinkel der Sektorwelle erfasst, enthalten. Der Winkelsensor kann auf der Sensorwelle angeordnet sein, wobei er sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter des zweiten Untersetzungsgetriebes dreht, um den Drehwinkel der Sektorwelle zu erfassen.
Gemäß 7 kann in S140 eine Größe der Kompensationsdrehung des Motors durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels berechnet werden.
Die Steuervorrichtung der elektrischen Servolenkvorrichtung kann den von dem Drehmoment-Winkelsensor erfassten Lenkwinkel mit der Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem von dem Winkelsensor erfassten Drehwinkel vergleichen. Die Steuervorrichtung kann den ersten Betrag der Drehung, durch den das Fahrzeugrad zu drehen ist, gemäß dem erfassten Lenkwinkel berechnen. Die Steuervorrichtung kann den zweiten Betrag der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel berechnen.
Die Steuervorrichtung kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors berechnen durch Vergleichen der ersten Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel mit dem zweiten Betrag der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel. Die Steuervorrichtung kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors unter Berücksichtigung des Getriebeverhältnisses auf einer Route, entlang der die über das Lenkrad ausgeübte Lenkbetätigung und die Unterstützungslenkkraft, die von dem Motor bereitgestellt wurde, übertragen werden, berechnen. Die Größe der Kompensationsdrehung des Motors ermöglicht, dass die zweite Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel die erste Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel erreicht.
Gemäß 7 kann die elektrische Servolenkvorrichtung in S150 die Größe der Drehung des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung steuern.
Die Steuervorrichtung der elektrischen Servolenkvorrichtung kann die Größe der Drehung des Motors gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung steuern. Demgemäß ist es möglich, einen durch die erste Untersetzungsvorrichtung, die zweite Untersetzungsvorrichtung und dergleichen verursachten Fehler während der Lenksteuerung zu kompensieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wenn sowohl der erste Motor als auch der zweite Motor angetrieben werden, die Steuervorrichtung zu dem ersten Motor und dem zweiten Motor zugeführte Ströme so steuern, dass die berechnete Größe der Drehung des Motors der berechneten Größe der Kompensationsdrehung genügt. Da der erste Motor und der zweite Motor das einzige Schneckenrad drehen, kann bei einem Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung den Motor auf der Grundlage der Größe der Drehung des Schneckenrads steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann, wenn einer von dem ersten Motor und dem zweiten Motor angetrieben wird, die Steuervorrichtung weiterhin einen Kompensationsstrom auf der Grundlage der Größe der Kompensationsdrehung zu dem Motor führen, der angetrieben wird, um den Motor weiterzudrehen. Alternativ kann ein Kompensationsstrom zugeführt werden, um den anderen Motor, der nicht angetrieben wird, anzutreiben, sodass der andere Motor um einen Betrag gleich der Größe der Kompensationsdrehung gedreht werden kann.
Das heißt, wenn dem Drehwinkel, um den die Sektorwelle mit Bezug auf den Lenkwinkel des Lenkrads zu drehen ist, nicht genügt wird, kann die Steuervorrichtung eine Winkelüberlagerungsoperation durchführen, das heißt, kann die Sektorwelle gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung durch Steuern des Motors weiterdrehen.
Genauer gesagt, es ist möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads so zu steuern, dass die tatsächliche Absicht des Fahrers beim Lenken genau widergespiegelt wird, indem die Größe der Drehung des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung gesteuert wird, die durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle aufgrund der Betätigung des Lenkrads berechnet wird. Zusätzlich ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads genauer zu steuern durch Berechnen der Größe der Kompensationsdrehung des Motors gemäß der tatsächlichen Größe der Drehung der Sektorwelle unter Verwendung des an der Sektorwelle angeordneten Winkelsensors.
Nachfolgend werden die Berechnung der Größe der Kompensationsdrehung und die Steuerung des Motors nach der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen mit Bezug auf 8 beschrieben.
Gemäß 8 lenkt in S210 der Fahrer das Fahrzeug durch Betätigen des Lenkrads. Dann kann, wenn sich das Lenkrad dreht, in S220 der Drehmoment-Winkelsensor einen Drehmomentwert und einen Lenkwinkel erfassen. Der Drehmoment-Winkelsensor kann mit der Lenkwelle an einem Ort zwischen dem Lenkrad und dem ersten Untersetzungsgetriebe verbunden sein, um den Drehmomentwert und den Lenkwinkel als Antwort auf die Torsion und Drehung der Lenkwelle zu erfassen.
Die Steuervorrichtung kann in S230 den Motor in Vorwärts- oder Rückwärtslenkung in Abhängigkeit von der Situation des Fahrzeugs durch geeignetes Steuern von zu dem ersten Motor und dem zweiten Motor gelieferten Strömen drehen. Die Steuervorrichtung kann den Betrieb des Motors so steuern, dass die elektrische Servolenkvorrichtung eine Operation des Einstellens der Lenkbetätigung, die der Fahrer erfassen kann, durchführen kann.
Die Kugelumlaufspindel dreht sich als Antwort auf den Antrieb des Motors, und die Kugelmutter gleitet als Antwort auf die Drehung der Kugelumlaufspindel. Als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter dreht sich in S240 die Sektorwelle in einem vorbestimmten Winkelbereich.
Der auf der Sektorwelle angeordnete Winkelsensor kann in S250 einen Drehwinkel der Sektorwelle erfassen. Als Antwort auf die Drehung der Sektorwelle kann in S260 eine Lenkkraft über den Pitman-Arm, die Spurstange und dergleichen, die mit der Sektorwelle verbunden sind, zu der Zahnstange übertragen werden, wodurch das Fahrzeugrad gedreht wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Sektorverzahnung auf der äußeren Umfangsfläche der Sensorwelle vorgesehen und mit der Kugelmutter in Eingriff sein und der Winkelsensor kann auf einer Oberfläche der Sektorverzahnung angeordnet sein. Der Winkelsensor kann einen oder mehrere Magnete enthalten, die auf Oberflächenbereichen der Sektorverzahnung angeordnet sind, und der magnetische Sensor erfasst die magnetische Kraft der Magnete.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der magnetische Sensor auf der Oberfläche des Gehäuses, das die Sektorwelle und die Sektorverzahnung umgibt, angeordnet sein, um den Magneten zugewandt zu sein. Der magnetische Sensor kann die magnetische Kraft der Magnete erfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der magnetische Sensor als ein Hall-IC-Sensor implementiert sein. Jedoch ist dies nur ein Beispiel und der magnetische Sensor ist nicht auf einen spezifischen Sensortyp beschränkt, solange wie der magnetische Sensor die magnetische Kraft der Magnete erfassen kann.
Wenn die Sektorwelle sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter dreht, drehen sich die auf der Sektorverzahnung angeordneten Magnete zusammen mit der Sektorwelle. Als Antwort auf die Bewegung der Magnete ändert sich die durch den magnetischen Sensor erfasste Intensität eines magnetischen Felds jedes Magneten. Der magnetische Sensor kann den Drehwinkel der Sektorwelle erfassen auf der Grundlage von Änderungen der erfassten Intensität des magnetischen Felds.
Die Steuervorrichtung kann die erste Größe der Drehung des Fahrzeugrads, die gemäß dem Lenkwinkel berechnet wurde, mit der zweiten Größe der Drehung des Fahrzeugrads, die gemäß dem Drehwinkel berechnet wurde, in S270 vergleichen. Die Steuervorrichtung kann den von dem Drehmoment-Winkelsensor erfassten Lenkwinkel mit der Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem von dem Winkelsensor erfassten Drehwinkel vergleichen. Die Steuervorrichtung kann den ersten Betrag der Drehung, um den das Fahrzeugrad zu drehen ist, gemäß dem erfassten Lenkwinkel berechnen. Die Steuervorrichtung kann den zweiten Betrag der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel berechnen.
Die Steuervorrichtung kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors in S280 berechnen durch Vergleichen der ersten Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel mit der zweiten Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel. Der Drehmoment-Winkelsensor kann den Lenkwinkel der mit dem Lenkrad verbundenen Lenkwelle aufgrund der Drehung erfassen. Da der Lenkwinkel als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer erfasst wird, kann der von dem Drehmoment-Winkelsensor erfasste Lenkwinkel der von dem Fahrer beabsichtigte Drehwinkel des Fahrzeugrads sein.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird der Motor gemäß dem erfassten Lenkwinkel angetrieben, die Sektorwelle dreht sich, in der die von dem Motor bereitgestellte Unterstützungslenkkraft widergespiegelt wird. Als Antwort auf die Drehung der Sektorwelle wird die Lenkkraft über den Pitman-Arm, die Spurstange und dergleichen zu der Zahnstange übertragen und das Fahrzeugrad dreht sich der Bewegung der Zahnstange folgend. Der Winkelsensor ist an der Sektorwelle angeordnet und die Drehung der Sektorwelle ist mit der Drehung des Fahrzeugrads assoziiert. Demgemäß kann der von dem Winkelsensor erfasste Drehwinkel der tatsächliche Drehwinkel des Fahrzeugrads sein, dem ein Fehler, der während der Berechnung oder Übertragung der Unterstützungslenkkraft zugeführt wird.
Die Steuervorrichtung kann die Größe der Kompensationsdrehung des Motors berechnen, die der zweiten Größe der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Drehwinkel ermöglicht, den ersten Betrag der Drehung des Fahrzeugrads gemäß dem erfassten Lenkwinkel zu erreichen. Die Steuervorrichtung kann die Größe der Drehung des Motors gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung steuern. Dies kann einen Fehler, der durch das erste Untersetzungsgetriebe, das zweite Untersetzungsgetriebe und dergleichen während der Lenksteuerung bewirkt wird, kompensieren.
Das heißt, wenn dem Drehwinkel, um den die Sektorwelle mit Bezug auf den Lenkwinkel des Lenkrads zu drehen ist, nicht genügt wird, kann die Steuervorrichtung eine Winkelüberlagerungsoperation durchführen, das heißt, kann die Sektorwelle gemäß der berechneten Größe der Kompensationsdrehung durch Steuern des Motors weiterdrehen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung eine Positionssteuerung unter Verwendung einer Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) durchführen. Die Unterstützungslenkkraft, die als Antwort für den Motor, der auf der Grundlage der Größe der Kompensationsdrehung weitergedreht wird, bereitgestellt wird, kann verwendet werden für die Positionssteuerung, um die Zahnstange durch weiteres Drehen der über den Pitman-Arm mit der Zahnstange verbundenen Sektorwelle weiter zu bewegen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads zu steuern durch Steuern der Größe der Drehung des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung, die berechnet wurde durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle aufgrund der Betätigung des Lenkrads, sodass die tatsächliche Absicht des Fahrers beim Lenken genau widergespiegelt wird. Zusätzlich ist es möglich, die Größe der Drehung des Fahrzeugrads genauer zu steuern durch Berechnen der Größe der Kompensationsdrehung des Motors gemäß der tatsächlichen Größe der Drehung der Sektorwelle unter Verwendung des an der Sektorwelle angeordneten Winkelsensors.
9 ist ein Blockschaltbild, das eine elektrische Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustriert.
Gemäß 9 enthält die elektrische Servolenkvorrichtung 100 nach der vorliegenden Offenbarung den Motor 110, den Sensor 130 und die Steuervorrichtung 150. Der Motor 110 enthält den ersten Motor 111, der eine Kraft zum Bewegen einer Zahnstange bereitstellt, und den zweiten Motor 113, der eine Kraft zum Bewegen der Zahnstange synchron mit dem ersten Motor 111 bereitstellt. Der Sensor 130 enthält einen Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135, der eine Geschwindigkeit eines Hostfahrzeugs erhält, einen Lenkwinkelsensor 137, der eine Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung des Lenkrads erhält, und einen Frontsensor 139, der einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhält. Die Steuervorrichtung 150 steuert die Operation des ersten Motors 111 und die Operation des zweiten Motors 113 derart, dass das Fahrzeugrad als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads gelenkt wird. Die Steuervorrichtung 150 treibt den ersten Motor 111 in einem Normalmodus an und treibt sowohl den ersten Motor 111 als auch den zweiten Motor 113 in einem Notfallmodus an auf der Grundlage von zumindest einer/einem von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit, dem Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Kombinationen hiervon.
Der Motor 110 kann den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 zum Bereitstellen einer Unterstützungslenkkraft, wenn ein Fahrer das Lenkrad eines Fahrzeugs betätigt, enthalten. Der erste Motor 111 kann eine Unterstützungslenkkraft bereitstellen, die erforderlich ist zum Bewegen der Zahnstange in eine Position, in die das Fahrzeug wie von dem Fahrer beabsichtigt gelenkt werden kann. Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst, und der erste Motor 111 kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung angetrieben werden, um die auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels berechnete Unterstützungslenkkraft bereitzustellen.
Der zweite Motor 113 kann eine Unterstützungslenkkraft bereitstellen, die erforderlich ist zum Bewegen der Zahnstange in eine Position, in die das Fahrzeug wie von dem Fahrer beabsichtigt gelenkt werden kann. Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst und der zweite Motor 113 kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung angetrieben werden, um die auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels berechnete Unterstützungslenkkraft bereitzustellen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Motor 113 synchron mit dem ersten Motor 111 angetrieben werden. Der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 können eine Kraft ausgeben, um ein einzelnes Schneckenrad in der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 zu drehen. Somit können der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 synchron miteinander betrieben werden.
Zusätzlich kann einer von dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 selektiv betrieben werden. Zusätzlich können der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 in der gleichen Richtung oder in verschiedenen Richtungen gedreht werden.
Der Sensor 130 kann den Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135, der die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs erhält, den Lenkwinkelsensor 137, der die Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung des Lenkrads erhält, und den Frontsensor 139, der den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhält, enthalten.
Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135 kann auf der Ausgangswelle eines Getriebes angeordnet sein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Erfassen der Anzahl von Umdrehungen des Getriebes zu erfassen. Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135 erfasst werden, können der Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Der Lenkwinkelsensor 137 kann den Lenkwinkel durch Erfassen des Drehwinkels des Lenkrads ausgeben und der ausgegebene Wert des Lenkwinkels kann der Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Der Frontsensor 139 kann als ein Radar, eine Kamera oder dergleichen implementiert sein, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, das vor dem Hostfahrzeug fährt, zu erfassen, und kann den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erhalten. Informationen hinsichtlich des erhaltenen Abstands können der Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Obgleich in 9 nicht gezeigt, kann in einem Ausführungsbeispiel der Sensor 130 weiterhin den Winkelsensor 133, der den Drehwinkel der Sektorwelle, die in den 1 und 2 illustriert ist, erfasst, einen ersten Sensor, der die Drehmitte des Lenkrads verortet, einen zweiten Sensor, der einen Bereich des Lenkrads, der von dem Fahrer gehalten wird, verortet, und dergleichen enthalten.
Die Steuervorrichtung 150 kann die Gesamtoperation der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 steuern. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 als eine Mikrosteuervorrichtungseinheit (MCU) oder eine elektrische Steuereinheit (ECU) implementiert sein. Die Steuervorrichtung 150 kann den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 durch Synchronisieren des ersten Motors 111 und des zweiten Motors 113 miteinander steuern. Die Steuervorrichtung 150 kann Zustandsinformationen über den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 über ein Steuervorrichtungs-Bereichsnetzwerk (CAN) empfangen. Die Steuervorrichtung 150 kann zu dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 geführte Steuerströme so steuern, dass das Fahrzeugrad als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads gelenkt wird.
Die Steuervorrichtung 150 kann Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug von den Sensoren empfangen, den Fahrzustand des Hostfahrzeugs auf der Grundlage der empfangenen Informationen bestimmen und einen Antriebsmodus des Motors 110 auswählen. Der Antriebsmodus kann als Normalmodus und als Notfallmodus kategorisiert werden. Jedoch ist eine solche Kategorisierung der Moden wegen der Kürze vorgesehen und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Wenn die aktuelle Situation als normale Situation bestimmt wird, bei der die Unterstützungslenkkraft, die durch das Lenken des Fahrers verlangt wird, in ausreichender Weise von einem einzigen Motor gegeben sein kann, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 im Normalmodus steuern. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so steuern, dass die Unterstützungslenkkraft nur in einer vorbestimmten Weise von dem ersten Motor 111 geliefert wird. Das heißt, die Steuervorrichtung 150 kann eine Drehmomentsteuerung durchführen, um die Lenkkraft des Fahrers durch Antreiben des ersten Motors 111 einzustellen.
Wenn bestimmt wird, dass ein schnelles Lenken notwendig ist, wie in einer Situation, in der einem vorderen Hindernis, wie einem vorausfahrenden Fahrzeug, schnell ausgewichen werden muss, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 in den Notfallmodus steuern. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 außerdem den zweiten Motor 113 zusätzlich zu dem Motor 111, der gerade angetrieben wird, ansteuern, um einen zusätzlich verlangten Betrag der Unterstützungslenkkraft zu liefern. Das heißt, die Steuervorrichtung 150 kann eine Winkelüberlagerungsoperation durchführen, d. h. kann ein Verhältnis der zu drehenden Sektorwelle zu dem Lenkwinkel der Lenkwelle berechnen und kann die Sektorwelle gemäß dem berechneten Verhältnis durch Steuern des Motors 113 weiter drehen.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 ein Unterstützungsdrehmoment reduzieren, das von dem ersten Motor 111 ausgegeben wird, um zu verhindern, dass die Lenkkraft leicht oder schnell ist, während die Positionssteuerung in dem Notfallmodus ausgeführt wird. Da die Drehung der Sektorwelle in Reaktion auf das Ansteuern des zweiten Motors 113 bewirkt, dass das Lenkrad weiter dreht, kann die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 ansteuern, um die Ausgabe des Unterstützungsdrehmoments durch einen Betrag gleich einem Betrag, durch den die Lenkkraft leicht ist aufgrund des Antriebs des zweiten Motors 113, reduzieren.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 in einer Situation, in der der Sensor 130 außerdem den Winkelsensor 133 einschließt, der den Drehwinkel der Sektorwelle erhält, die Größe bzw. den Betrag einer Kompensationsdrehung des Motors 110 auf der Grundlage des Lenkwinkels des Lenkrades und des Drehwinkels der Sektorwelle berechnen und die Größe der Drehung des Motors 110 gemäß der Größe der Kompensationsdrehung in dem Notfallmodus steuern.
Zusätzlich kann die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Offenbarung, die in 9 dargestellt ist, eine Operation durchführen, wie sie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist und kann eine Eingriffsstruktur der Schnecken 161 und 162 und des Schneckenrades 163, wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, aufweisen.
Wie oben beschrieben ist es möglich, eine geeignete von der Situation abhängenden Größe der Unterstützungslenkkraft bereitzustellen durch selektives Steuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs. Nachfolgend wird das Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung detaillierter unter Bezugnahme auf die zugeordneten Zeichnungen beschrieben.
10 bis 14 sind Diagramme, die die Steuerung der Doppelmotoren der elektrischen Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
Die Steuervorrichtung 150 kann effizient eine Unterstützungslenkkraft für Vorwärts- oder Rückwärtslenken durch geeignetes Steuern von zu dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 gelieferten Strömen in Abhängigkeit von der Situation des Fahrzeugs bereitstellen. Im Folgenden werden Steueroperationen der Steuervorrichtung 150, die für den Antrieb des ersten Motors 111 und des zweiten Motors 113 in einer Vielzahl von Situationen durchgeführt werden, unter Bezugnahme auf die zugeordneten Zeichnungen beschrieben.
In einem Ausführungsbeispiel kann in einer normalen Situation, bei der die für das Lenken des Fahrzeugs verlangte Unterstützungslenkkraft von einem einzigen in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung vorgesehenen Motor geliefert werden kann, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 im Normalmodus ansteuern. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 das Ansteuern des ersten Motors 111 so steuern, dass die elektrische Servolenkvorrichtung 100 die Operation des Einstellens der Lenkkraft, die der Fahrer erfasst, durchführt.
Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 150 das Betätigen des ersten Motors 111 in Übereinstimmung mit Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor erfasst werden, steuern. Bezugnehmend auf 10 sind die Unterstützungsdrehmomente, die der erste Motor 111 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit im Normalmodus entsprechend einem Ausführungsbeispiel liefert, in dem Graph dargestellt. Wie in 10 dargestellt, kann die Steuervorrichtung 150 die mit Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhaltende Lenkkraft durch Verringern der Größe des Unterstützungsdrehmoments, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, so ändern, dass sie eingeschränkt bzw. stumpf ist. Dagegen kann die Steuervorrichtung 150 mit Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Lenkkraft durch Erhöhen der Größe des Unterstützungsdrehmoments, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, so ändern, dass sie schwach bzw. leicht ist.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 im Normalmodus den zweiten Motor 113 so steuern, dass er kein Unterstützungsdrehmoment ausgibt. Das heißt, die Drehmomentsteuerung zum Einstellen der Lenkkraft für den Fahrer kann allein von dem ersten Motors 111 durchgeführt werden. Bezugnehmend auf 11 sind die Unterstützungsdrehmomente, die der erste Motor 111 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit im Normalmodus entsprechend einem Ausführungsbeispiel liefert, in dem Graph dargestellt. Wie in 11 dargestellt, kann die Steuervorrichtung 150 im Normalmodus den zweiten Motor 113 so steuern, dass er unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit kein Unterstützungsdrehmoment ausgibt.
Wenn in einem Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Unterstützungslenkkraft zusätzlich zu der Unterstützungslenkkraft, die in dem Normalmodus während des Lenken des Fahrzeugs geliefert wird, verlangt wird, kann die Steuervorrichtung 150 das Antreiben des Motors 110 in dem Notfallmodus steuern. Wenn in einem Ausführungsbeispiel die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs eine vorbestimmte Geschwindigkeit (zum Beispiel 100 KPH (km/h)) oder höher ist, die Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung des Fahrers in einer vorbestimmten Rate (zum Beispiel 540 °/s) oder höher ist und die Entfernung zu einem detektierten vorausfahrenden Fahrzeug eine vorbestimmte Entfernung (zum Beispiel 50 m) oder weniger ist, kann die Steuervorrichtung 150 bestimmen, in den Notfallmodus einzutreten. Jedoch ist dies nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht hierauf beschränkt. Solche Referenzwerte können je nach Bedarf unterschiedlich eingestellt werden.
Wenn die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, kann die Steuervorrichtung 150 bestimmen, dass das Hostfahrzeug ein ausweichendes Bremsen, eine Änderung der Spur oder dergleichen in der aktuellen Situation durchführen muss, und kann in dem Notfallmodus operieren. Die Steuervorrichtung 150 kann das Ansteuern des zweiten Motor 113 steuern, um die Unterstützungslenkkraft zum Durchführen eines zusätzlichen Lenkens zu liefern.
Die Unterstützungslenkkraft, die dem zweiten Motor 113 in dem Notfallmodus geliefert wird, kann zur Positionssteuerung verwendet werden, um die Zahnstange durch weiteres Drehen der über den Pitman-Arm mit der Zahnstange verbundenen Sektorwelle 120 weiterzubewegen, wie in 2 dargestellt. In dieser Hinsicht kann der Sensor 130 weiterhin den Winkelsensor 133 einschließen, der auf der Sensorwelle 120 angeordnet ist, wobei er sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter 172 dreht, um den Drehwinkel der Sektorwelle 120 zu erfassen, wie in 2 dargestellt.
Die Steuervorrichtung 150 kann Informationen hinsichtlich des Lenkwinkels des Lenkrades 180 von dem Lenkwinkelsensor 137 erhalten. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 150 Informationen hinsichtlich des Drehwinkels der Sektorwelle 120 von dem Winkelsensor 133 erhalten. Die Steuervorrichtung 150 kann eine zusätzliche in dem Notfallmodus verlangte Unterstützungslenkkraft berechnen, wobei eine Differenz zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrades 180 und dem Drehwinkel der Sektorwelle 120 verwendet wird.
In diesem Fall kann ein Verhältnis, bei dem die Sektorwelle in Bezug auf den Lenkwinkel drehen muss, d. h. ein addiertes Positionsverhältnis (APR, add position ratio), vorher in Übereinstimmung mit der Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt werden. Bezugnehmend auf 12 sind APRs hinsichtlich der Drehung der Sektorwelle, angetrieben durch den zweiten Motor 113, entsprechend einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Wie in 12 dargestellt können Winkelgeschwindigkeiten kleiner als 540 °/s als eine Totzone festgelegt werden, bei der der zweite Motor 113 nicht angetrieben wird. Dies ist beabsichtigt, um häufiges zusätzliches Lenken auszuschließen und zusätzliches Lenken nur in Notsituationen bei Bedingungen, bei denen ein Lenken durch den Fahrer schnell ist, durchzuführen.
Hier gibt das APR, festgelegt als 1,4 auf der Grundlage einer Fahrensituation des Hostfahrzeugs, an, dass die Sektorwelle 120 1,4-mal im Vergleich zu dem Fall, in dem das APR 1,0 ist, rotieren. Beispielsweise wird angenommen, dass die Sektorwelle um 10° rotiert, wenn das Lenkrad um 90° gedreht wird, dann ist das APR 1,0 (d. h. im Normalmodus). Wenn in diesem Fall das APR 1,4 ist, muss die Sektorwelle um 14° rotieren, wenn das Lenkrad um 90° gedreht wird.
Somit kann die Steuervorrichtung 150 eine Größe bzw. einen Betrag der Drehung des zweiten Motors 113 berechnen, durch die bzw. den die Sektorwelle um 4° gedreht wird. Die Steuervorrichtung 150 kann eine Referenzposition durch Umwandeln der zusätzlichen Größe der Drehung der Sektorwelle in die Größe bzw. den Betrag der Drehung des zweiten Motors 113 berechnen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 150 eine Größe bzw. einen Betrag der Positionssteuerung hinsichtlich des zweiten Motors 113 unter Verwendung einer PI Steuerung auf der Grundlage der aktuellen Position des zweiten Motors 113 und einer Referenzposition berechnen. Jedoch ist dies nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf ein spezifisches Verfahren beschränkt, solange wie die Größe der Positionssteuerung berechnet werden kann.
Die Steuervorrichtung 150 kann den zweiten Motor 113 ansteuern, um die Unterstützungslenkkraft hinsichtlich der berechneten Größe der Positionssteuerung zu liefern. Wenn entsprechend das Lenkrad schnell in einem Notfall betätigt wird, kann der Fahrer eine zusätzliche Unterstützungsdrehung zusätzlich zu der im Normalmodus gelieferten Unterstützungsdrehung erhalten. Wie oben beschrieben, kann in einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel erforderlich ist, in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs eine verlangte Unterstützungslenkkraft durch Antreiben bei den Doppelmotoren geliefert werden. Somit kann in einem Notfall ein Spurwechsel oder ein ausweichendes Bremsen in großen Nutzfahrzeugen schneller durchgeführt werden, ein schnelles Lenken, das im Stand der Technik schwierig war.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 das Ansteuern des ersten Motors 111 steuern, um zu verhindern, dass die Lenkkraft für den Fahrer aufgrund eines von dem zweiten Motor 113 durchgeführten zusätzlichen Lenkens geändert wird. Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 jeweils mit der ersten Schnecke 161 und der zweiten Schnecke 162 verbunden, um das einzige Schneckenzahnrad 163 zu drehen, derart dass die Lenkkraft während des Antreibens des zweiten Motors 113 geändert werden kann.
In dieser Hinsicht kann die Steuervorrichtung 150 das von dem ersten Motor 111 gelieferte Unterstützungsdrehmoment in Übereinstimmung mit einer von dem zweiten Motor 113 erzeugten Stromstärke reduzieren, um ein zusätzliches Lenken vorzusehen und dabei Änderungen der Lenkkraft zu reduzieren oder zu verhindern. Somit kann selbst in dem Fall eines zusätzlichen Lenkens im Notfallmodus der Fahrer das Lenkrad mit im Wesentlichen der gleichen Lenkkraft betätigen.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuervorrichtung 150 in dem oben beschriebenen Notfallmodus das Antreiben mindestens eines des ersten Motors 111, des zweiten Motors 113 oder einer Kombination derselben steuern, um eine Unterstützungslenkkraft mit Steigerungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, Steigerungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und Verringerungen hinsichtlich des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhöhen.
Die Steuervorrichtung 150 kann Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug von den Sensoren empfangen, den Fahrzustand des Hostfahrzeugs auf der Grundlage der empfangenen Informationen bestimmen und bestimmen, ob in den Notfallmodus einzutreten ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass ein schnelles Lenken notwendig ist, wie in einer Situation, in der einem vorderen Hindernis, wie einem vorausfahrenden Fahrzeug, schnell ausgewichen werden muss, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 in den Notfallmodus steuern.
Je größer die Geschwindigkeit des Hostfahrzeuges ist, umso größer kann die Notwendigkeit für ein schnelles Lenken mit einem größeren Winkel sein. Außerdem, je größer die Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund des Lenkens des Fahrers ist, umso dringlicher kann die Situation sein. Außerdem, je kürzer die Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ist, umso notwendiger ist ein schnelleres Lenken. Entsprechend kann mit Erhöhung der Notwendigkeit des schnellen Lenkens die Steuervorrichtung 150 die von dem Motor 110 ausgegebenen Unterstützungslenkkraft erhöhen, sodass die Räder des Fahrzeugs durch den gleichen Betrag der Betätigung des Fahrers stärker gedreht werden können.
Bezugnehmend auf 13 werden Ausgangswerte des Motors 110 in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und der Lenkwinkelgeschwindigkeit entsprechend einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die nicht 40 km/h überschreitet, kann die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 im Normalmodus unabhängig von der Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit ansteuern, wie in 10 dargestellt. Zusätzlich kann bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die gleich oder größer als 50 m ist, die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 in dem Normalmodus unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit ansteuern. Zusätzlich kann bei der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die nicht 180 °/s überschreitet, die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 im Normalmodus unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dem Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ansteuern. Die oben beschriebenen drei Fälle können einer Situation entsprechen, in der die Ausgabe einer zusätzlichen Kraft unnötig ist, da ein Ausweichen oder ein Spurwechsel durch die Unterstützungslenkkraft, die im Normalmodus geliefert wird, erreicht werden kann.
Zurückkehrend zu 13 kann bei einer Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die 40 km/h überschreitet und 80 km/h nicht überschreitet, wobei der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zwischen 30 m und weniger als 50 m liegt und die Lenkwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als 360 °/s und weniger als 720 °/s ist, die Steuervorrichtung 150 einen dem Motor 110 gelieferten Strom steuern, derart, dass eine von dem Motor 110 gelieferte Kraft 105 % ist.
In gleicher Weise kann bei einer Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die 40 km/h überschreitet und 80 km/h nicht überschreitet, wobei der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zwischen 30 m und weniger als 50 m liegt und die Lenkwinkelgeschwindigkeit 720 °/s überschreitet, die Steuervorrichtung 150 einen dem Motor 110 gelieferten Strom steuern, derart, dass eine von dem Motor 110 gelieferte Kraft 110 % ist.
Es sei verstanden, dass bei anderen Zuständen je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, je geringer der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ist und je größer die Lenkwinkelgeschwindigkeit ist, umso größer die Ausgangsleistung des Motors 110 sein kann. Jedoch sind die in 13 gezeigten Zuständen nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht hierauf beschränkt. Zustände, bei denen im Notfallmodus eine Ausgabe gesteuert wird, können verschieden festgelegt werden, wie notwendig. Zusätzlich können in einem Ausführungsbeispiel Variablen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug und der Lenkwinkelgeschwindigkeit durch eine dreidimensionale (3D) Interpolation geschätzt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 die Ausgabe durch Erhöhen eines dem ersten Motor 111 gelieferten Stroms erhöhen. Wie beispielsweise in 14 dargestellt, kann die Steuervorrichtung 150 das Unterstützungsdrehmoment, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind, erhöhen. Entsprechend erhöht sich graduell die Kurve des Unterstützungsdrehmomentes, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird.
In alternativer Weise kann in einem anderen Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 150 die Ausgabe durch Erhöhen eines dem zweiten Motor 113 gelieferten Stroms erhöhen. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 ansteuern, sodass eine Gesamtheit der Ausgangssignale von dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt werden, erhöht wird.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, eine Größe bzw. einen Betrag der Unterstützungslenkkraft, geeignet für die Situation, durch selektives Ansteuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs bereitzustellen. Zusätzlich ist es in einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs notwendig ist, möglich, eine erforderliche Größe der Unterstützungslenkkraft durch Antreiben beider Doppelmotoren bereitzustellen, sodass ein großes Nutzfahrzeug die Spur schneller wechseln kann.
Die 15 bis 18 sind Diagramme, die die Steuerung der Doppelmotoren in Abhängigkeit von der Drehmitte des Lenkrads nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
Bezugnehmend auf 15 kann das Lenkrad 180 in einen oberen Bereich 181 und einen unteren Bereich 182 des Lenkkranzes um der Kürze Willen geteilt werden. Im Allgemeinen kann das Lenkrad 180 so montiert sein, dass es sich um das Zentrum dreht. In einem Ausführungsbeispiel kann das Lenkrad 180 so ausgebildet sein, dass sein Drehzentrum sich in Richtung von oben nach unten um das Zentrum des Lenkrades bewegt. Die Bewegung des Drehzentrums des Lenkrades 180 kann durch eine spezifische Beeinflussung durch den Fahrer oder durch Steuerung einer elektrischen Steuereinheit (ECU) ausgeführt werden.
Der Sensor 130 kann außerdem einen ersten Sensor einschließen, der Positionsinformationen hinsichtlich des Drehzentrums des Lenkrades 180 erhält. Wenn das Drehzentrum des Lenkrades 180 sich bewegt, kann der erste Sensor eine Position detektieren, zu der das Drehzentrum sich bewegt hat, und eine Information hinsichtlich der Position an die Steuervorrichtung 150 ausgeben.
Der Sensor 130 kann außerdem einen zweiten Sensor einschließen, der Informationen hinsichtlich eines Flächenbereichs des Lenkrades 180, der vom Fahrer gehalten wird, erhält. Der zweite Sensor ist als Drucksensor implementiert, um das Halten des Fahrers am oberen Bereich 181 oder unteren Bereich 182 des Lenkkranzes zu detektieren und Informationen hinsichtlich des von dem Fahrer gehaltenen Bereichs an die Steuervorrichtung 150 auszugeben. Jedoch ist dies nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf den Drucksensor beschränkt. Der zweite Sensor ist nicht auf einen spezifischen Sensor eingeschränkt, solange wie die Informationen hinsichtlich des von dem Fahrer gehaltenen Flächenbereichs erhalten wird.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuervorrichtung 150 Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Drehzentrums und des von dem Fahrer gehaltenen Bereich vom Sensor 130 empfangen. Die Steuervorrichtung 150 kann das Ansteuern des ersten Motors 111 und des zweiten Motors 113 auf der Grundlage der empfangenen Informationen steuern.
Wie in 16 dargestellt, hat sich das Drehzentrum m1 des Lenkrades 180 um das Zentrum cp des Lenkrades 180 nach unten bewegt. Der Radius des Lenkrades 180 ist r.
Wenn der Fahrer den oberen Bereich 181 des Lenkkranzes gehalten hat, wird das Lenkrad 180 um das Drehzentrum m1 mit einer Krümmung eines größeren Kreises mit einem Radius 2r - r1 gedreht und die Lenkkraft ist leicht bzw. schwach. In entsprechender Weise kann in einer Situation, in der das Hostfahrzeug mit großer Geschwindigkeit fährt, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 ansteuern, um einen verringerten Betrag der Unterstützungslenkkraft zu liefern.
Beispielsweise wird ein Normalmodus betrachtet, bei dem der erste Motor 111 angesteuert wird. Wie in 18 dargestellt kann die Steuervorrichtung 150 das Unterstützungsdrehmoment, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind, verringern. Entsprechend kann der gesamte Graph des Unterstützungsdrehmomentes, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, abgesenkt werden.
Im Notfallmodus, bei dem sowohl der Motor 111 als auch der zweite Motor 113 angetrieben werden, kann die Steuervorrichtung 150 den Betrag des von dem zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmomentes reduzieren. In alternativer Weise kann die Steuervorrichtung 150 den Gesamtbetrag des von dem ersten Motor 111 und zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmoments reduzieren.
Wenn der Fahrer den unteren Bereich 182 des Lenkkranzes gehalten hat, wird das Lenkrad 180 um das Drehzentrum m1 mit einer Krümmung eines kleineren Kreises c1 mit einem Radius r1 gedreht und die Lenkkraft ist eingeschränkt. Entsprechend kann in einem Fall, in dem die Unterstützungslenkkraft allgemein reduziert werden soll, wie im Falle eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so steuern, dass die Unterstützungslenkkraft, die von dem ersten Motor 110 geliefert wird, aufrechterhalten wird.
Wie in 17 dargestellt, hat sich das Drehzentrum m2 des Lenkrades 180 um das Zentrum cp des Lenkrades 1.80 nach oben bewegt. Der Radius des Lenkrades 180 ist r.
Wenn der Fahrer den oberen Bereich 181 des Lenkkranzes gehalten hat, wird das Lenkrad 180 um das Drehzentrum m2 bei einer Krümmung eines kleineren Kreises mit einem Radius 2r - r2 gedreht und das Lenkrad 180 ist eingeschränkt. Entsprechend kann in einem Fall, in dem die Unterstützungslenkkraft allgemein reduziert werden soll, wie im Falle eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so steuern, dass die Unterstützungslenkkraft, die von dem ersten Motor 110 geliefert wird, aufrechterhalten wird.
Wenn der Fahrer den unteren Bereich 182 des Lenkkranzes gehalten hat, wird das Lenkrad 180 um das Drehzentrum m2 bei einer Krümmung eines größeren Kreises c1 mit einem Radius r2 gedreht und die Lenkkraft ist leicht. In entsprechender Weise kann in einer Situation, in der das Hostfahrzeug mit großer Geschwindigkeit fährt, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 ansteuern, um einen verringerten Betrag der Unterstützungslenkkraft zu liefern.
Beispielsweise wird ein Normalmodus betrachtet, bei dem der erste Motor 111 angesteuert wird. Wie in 18 dargestellt kann die Steuervorrichtung 150 das Unterstützungsdrehmoment, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind, verringern. Entsprechend kann der gesamte Graph des Unterstützungsdrehmomentes, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, abgesenkt werden.
In einem Notfallmodus, bei dem sowohl der Motor 111 als auch der zweite Motor 113 angetrieben werden, kann die Steuervorrichtung 150 den Betrag des von dem zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmomentes reduzieren. In alternativer Weise kann die Steuervorrichtung 150 den Gesamtbetrag des von dem ersten Motor 111 und zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmoments reduzieren.
Wie oben beschrieben ist es möglich, die Größe der bereitgestellten Unterstützungslenkkraft gemäß der Befestigungsposition des Lenkrads durch Ansteuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Drehzentrum des Lenkrads und der von dem Fahrer gehaltenen Fläche zu steuern.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt und 20 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Berechnen einer erforderlichen zusätzlichen Unterstützungslenkkraft nach dem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Das Steuerverfahren einer elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung kann durch Verwendung der vorstehend mit Bezug auf 9 beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung 100 durchgeführt werden. Nachfolgend werden das Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung und die Arbeitsweise der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 zum Realisieren des Steuerverfahrens im Einzelnen mit Bezug auf die zugeordneten Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf 19 kann in S310 die elektrische Servolenkvorrichtung den ersten Motor ansteuern, der eine Kraft zum Bewegen der Zahnstange in einem Normalmodus liefert, sodass die Räder des Fahrzeugs abhängig von der Betätigung des Lenkrades gelenkt werden.
Der erste Motor 111 der elektrischen Servolenkung kann eine Unterstützungslenkkraft bereitstellen, die erforderlich ist zum Bewegen der Zahnstange in eine Position, in die das Fahrzeug, wie von dem Fahrer beabsichtigt, gelenkt werden kann. Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird der Lenkwinkel des Lenkrads erfasst, und der erste Motor 111 kann unter der Steuerung der Steuervorrichtung angetrieben werden, um die auf der Grundlage des erfassten Lenkwinkels berechnete Unterstützungslenkkraft bereitzustellen.
Der Normalmodus kann ein Betriebsmodus in einer Situation sein, in dem ein einziger Motor einen ausreichenden Betrag der Unterstützungslenkkraft liefern kann, die aufgrund des Lenkens des Fahrers verlangt wird. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so steuern, dass die Unterstützungslenkkraft nur in einer vorbestimmten Weise von dem ersten Motor 111 geliefert wird. Das heißt, die Steuervorrichtung 150 kann eine Drehmomentsteuerung durchführen, um die Lenkkraft des Fahrers durch Antreiben des ersten Motors 111 einzustellen.
Zurückkehrend zu 19 kann in S320 die elektrische Servolenkung die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung des Lenkrads und den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhalten.
Der Sensor 130 der elektrischen Servolenkung kann einen Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135, der eine Geschwindigkeit eines Hostfahrzeugs erhält, einen Lenkwinkelsensor 137, der eine Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung des Lenkrads erhält, und einen Frontsensor 139, der einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhält, einschließen.
Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135 kann auf der Ausgangswelle eines Getriebes angeordnet sein, um die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Erfassen der Anzahl von Umdrehungen des Getriebes zu detektieren. Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 135 erfasst werden, können der Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Der Lenkwinkelsensor 137 kann den Lenkwinkel durch Erfassen des Drehwinkels des Lenkrads ausgeben und der ausgegebene Wert des Lenkwinkels kann der Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Der Frontsensor 139 kann als ein Radar, eine Kamera oder dergleichen implementiert sein, um ein vorausfahrendes Fahrzeug, das vor dem Hostfahrzeug fährt, zu erfassen, und kann den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erhalten. Informationen hinsichtlich des erhaltenen Abstands können der Steuervorrichtung 150 bereitgestellt werden.
Zurückkehrend zu 19 kann die elektrische Servolenkungvorrichtung bestimmen, ob der Notfallmodus gewählt werden soll oder nicht auf der Grundlage von zumindest einer/einem von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit, dem Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Kombinationen hiervon.
Die Steuervorrichtung 150 kann Informationen hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug von den Sensoren empfangen, den Fahrzustand des Hostfahrzeugs auf der Grundlage der empfangenen Informationen bestimmen und bestimmen, ob in den Notfallmodus einzutreten ist oder nicht. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass ein schnelles Lenken notwendig ist, wie in einer Situation, in der einem vorderen Hindernis, wie einem vorausfahrenden Fahrzeug, schnell ausgewichen werden muss, kann die Steuervorrichtung 150 bestimmen, in den Notfallmodus einzutreten.
Nochmals bezugnehmend auf 19 können in S340, wenn bestimmt wird, in den Notfallmodus einzutreten, sowohl der erste Motor als auch der zweite Motor in dem Notfallmodus angesteuert werden.
In dem Notfallmodus kann die Steuervorrichtung 150 der elektrischen Servolenkvorrichtung außerdem den zweiten Motor 113 zusätzlich zu dem Motor 111, der gerade angetrieben wird, ansteuern, um einen zusätzlich verlangten Betrag der Unterstützungslenkkraft zu liefern. Das heißt, die Steuervorrichtung 150 kann eine Winkelüberlagerungsoperation durchführen, d. h. kann ein Verhältnis der zu drehenden Sektorwelle zu dem Lenkwinkel der Lenkwelle berechnen und kann die Sektorwelle gemäß dem berechneten Verhältnis durch Steuern des Motors 113 weiter drehen.
Bezugnehmend auf 20 kann in S410 die elektrische Servolenkungsvorrichtung den Drehwinkel der Sektorwelle erhalten.
Die Unterstützungslenkkraft, die dem zweiten Motor 113 in dem Notfallmodus geliefert wird, kann zur Positionssteuerung verwendet werden, um die Zahnstange durch weiteres Drehen der über den Pitman-Arm mit der Zahnstange verbundenen Sektorwelle 120 weiterzubewegen. In dieser Hinsicht kann der Sensor 130 weiterhin den Winkelsensor 133 einschließen, der auf der Sensorwelle 120 angeordnet ist, wobei er sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter 172 dreht, um den Drehwinkel der Sektorwelle 120 zu erfassen. Die Steuervorrichtung 150 kann Informationen hinsichtlich des die detektierten Drehwinkels von dem Winkelsensor 133 erhalten.
Zurückkehrend auf 20 kann in S420 die elektrische Servolenkvorrichtung die zusätzliche Unterstützungslenkkraft auf der Grundlage des Lenkwinkels und des Drehwinkels der Sektorwelle berechnen.
Die Steuervorrichtung 150 kann Informationen hinsichtlich des Lenkwinkels des Lenkrades 180 von dem Lenkwinkelsensor 137 erhalten. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 150 Informationen hinsichtlich des Drehwinkels der Sektorwelle 120 von dem Winkelsensor 133 erhalten. Die Steuervorrichtung 150 kann eine zusätzliche in dem Notfallmodus verlangte Unterstützungslenkkraft berechnen, wobei eine Differenz zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrades 180 und dem Drehwinkel der Sektorwelle 120 verwendet wird.
In diesem Fall kann ein Verhältnis, bei dem die Sektorwelle in Bezug auf den Lenkwinkel drehen muss, d. h. ein addiertes Positionsverhältnis (APR, add position ratio), vorher in Übereinstimmung mit der Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel können Winkelgeschwindigkeiten kleiner als 540 °/s als eine Totzone festgelegt werden, bei der der zweite Motor 113 nicht angetrieben wird. Dies ist beabsichtigt, um häufiges zusätzliches Lenken auszuschließen und zusätzliches Lenken nur in Notsituationen bei Bedingungen, bei denen ein Lenken durch den Fahrer schnell ist, durchzuführen.
Beispielsweise gibt das APR, festgelegt als 1,4, auf der Grundlage einer Fahrensituation des Hostfahrzeugs an, dass die Sektorwelle 120 1,4-mal im Vergleich zu dem Fall, in dem das APR 1,0 ist, rotieren muss. Es kann angenommen werden, dass die Sektorwelle um 10° rotiert, wenn das Lenkrad um 90° gedreht wird, wenn das APR 1,0 (d. h. im Normalmodus) ist. Wenn in diesem Fall das APR 1,4 ist, muss die Sektorwelle um 14° rotieren, wenn das Lenkrad um 90° gedreht wird.
Somit kann die Steuervorrichtung 150 eine Größe bzw. einen Betrag der Drehung des zweiten Motors 113 berechnen, durch die bzw. den die Sektorwelle um 4° gedreht wird. Die Steuervorrichtung 150 kann eine Referenzposition durch Umwandeln der zusätzlichen Größe der Drehung der Sektorwelle in die Größe bzw. den Betrag der Drehung des zweiten Motors 113 berechnen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 150 eine Größe bzw. einen Betrag der Positionssteuerung hinsichtlich des zweiten Motors 113 unter Verwendung einer PI Steuerung auf der Grundlage der aktuellen Position des zweiten Motors 113 und einer Referenzposition berechnen. Jedoch ist dies nur ein Beispiel und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf ein spezifisches Verfahren beschränkt, solange wie die Größe der Positionssteuerung berechnet werden kann.
Nochmals bezugnehmend auf 20 kann in S430 die elektrische Servolenkungsvorrichtung den zweiten Motor ansteuern, um eine zusätzliche Unterstützungslenkkraft zu liefern.
Die Steuervorrichtung 150 kann den zweiten Motor 113 ansteuern, um eine zusätzliche Unterstützungslenkkraft hinsichtlich der berechneten Größe der Positionssteuerung zu liefern. Wenn entsprechend das Lenkrad schnell in einem Notfall betätigt wird, kann der Fahrer eine zusätzliche Unterstützungsdrehung zusätzlich zu der im Normalmodus gelieferten Unterstützungsdrehung erhalten. In einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs erforderlich ist, kann eine verlangte Unterstützungslenkkraft durch Antreiben beider Doppelmotoren geliefert werden. Somit kann in einem Notfall ein Spurwechsel oder ein ausweichendes Bremsen in großen Nutzfahrzeugen schneller durchgeführt werden, ein schnelles Lenken, das im Stand der Technik schwierig war.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 das Ansteuern des ersten Motors 111 steuern, um zu verhindern, dass die Lenkkraft für den Fahrer aufgrund eines von dem zweiten Motor 113 durchgeführten zusätzlichen Lenkens geändert wird. Der erste Motor 111 und der zweite Motor 113 können jeweils mit der ersten Schnecke 161 und der zweiten Schnecke 162 verbunden sein, um das einzige Schneckenzahnrad 163 zu drehen, derart dass die Lenkkraft durch das Antreibens des zweiten Motors 113 geändert werden kann.
In dieser Hinsicht kann die Steuervorrichtung 150 den von dem ersten Motor 111 gelieferten Betrag des Unterstützungsdrehmoments in Übereinstimmung mit einer von dem zweiten Motor 113 erzeugten Stromstärke reduzieren, um ein zusätzliches Lenken vorzusehen und dabei Änderungen der Lenkkraft zu reduzieren oder zu verhindern. Somit kann selbst in dem Fall eines zusätzlichen Lenkens im Notfallmodus der Fahrer das Lenkrad mit im Wesentlichen der gleichen Lenkkraft betätigen.
Wie oben beschrieben ist es möglich, eine geeignete, von der Situation abhängende Größe der Unterstützungslenkkraft bereitzustellen durch selektives Steuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs. Zusätzlich kann in einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs erforderlich ist, eine verlangte Unterstützungslenkkraft durch Antreiben beider Doppelmotoren geliefert werden, so dass ein Spurwechsel oder ein ausweichendes Bremsen bei großen Nutzfahrzeugen im Notfall durchgeführt werden kann.
21 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebsmodus der elektrischen Servolenkvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Bezugnehmend auf 21 kann die elektrische Servolenkungvorrichtung in S510 bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs gleich oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist oder nicht, in S520 bestimmen, ob die Lenkwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist oder nicht und in S530 bestimmen, ob der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gleich oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist oder nicht.
Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die nicht 40 km/h überschreitet, wie durch NEIN in S510 angezeigt, kann die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 im Normalmodus unabhängig von der Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit ansteuern, wie in S550 dargestellt. Zusätzlich kann entsprechend S550 bei einer Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, die gleich oder größer als 50 m ist, wie durch NEIN in S520 angezeigt, die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 in dem Normalmodus unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Lenkwinkelgeschwindigkeit ansteuern. Zusätzlich kann bei der Lenkwinkelgeschwindigkeit, die nicht 180 °/s überschreitet, wie durch NEIN in S530 angegeben, die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 im Normalmodus unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dem Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ansteuern, wie in S550 gezeigt. Die oben beschriebenen drei Fälle können einer Situation entsprechen, in der die Ausgabe einer zusätzlichen Kraft unnötig ist, da ein Ausweichen oder ein Spurwechsel durch die Unterstützungslenkkraft, die im Normalmodus geliefert wird, erreicht werden kann.
Zurückkehrend zu 21 kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 40 km/h überschreitet, wie durch JA in S510 angegeben, der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug geringer als 50 m ist, wie durch JA in S520 angegeben, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit 180 °/s überschreitet, wie durch JA in S530 angezeigt, die Vorrichtung in dem Notfallmodus arbeiten. Je größer im Notfallmodus die Geschwindigkeit des Hostfahrzeuges ist, umso größer kann die Notwendigkeit für ein schnelles Lenken mit einem größeren Winkel sein. Außerdem, je größer die Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund des Lenkens des Fahrers ist, umso dringlicher kann die Situation sein. Außerdem, je kürzer die Entfernung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ist, umso notwendiger ist ein schnelleres Lenken. Entsprechend kann mit Erhöhung der Notwendigkeit des schnellen Lenkens die Steuervorrichtung 150 die von dem Motor 110 ausgegebenen Unterstützungslenkkraft erhöhen, sodass die Räder des Fahrzeugs durch den gleichen Betrag der Betätigung des Fahrers stärker gedreht werden können.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuervorrichtung 150 die Ausgabe durch Erhöhen eines dem ersten Motor 111 gelieferten Stroms erhöhen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 150 das Unterstützungsdrehmoment, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird, bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind, erhöhen. Entsprechend erhöht sich graduell die Kurve des Unterstützungsdrehmomentes, das von dem ersten Motor 111 geliefert wird.
In alternativer Weise kann in einem anderen Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 150 die Ausgabe durch Erhöhen eines dem zweiten Motor 113 gelieferten Stroms erhöhen. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 den ersten Motor 111 und den zweiten Motor 113 ansteuern, sodass eine Gesamtheit der Ausgangssignale von dem ersten Motor 111 und dem zweiten Motor 113 bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt werden, erhöht wird.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, eine Größe bzw. einen Betrag der Unterstützungslenkkraft, geeignet für die Situation, durch selektives Ansteuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs bereitzustellen. Zusätzlich ist es in einer Situation, in der ein schneller Spurwechsel abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs notwendig ist, möglich, eine erforderliche Größe der Unterstützungslenkkraft durch Antreiben beider Doppelmotoren bereitzustellen, sodass ein großes Nutzfahrzeug die Spur schneller wechseln kann.
22 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine elektrische Servolenkvorrichtung in Abhängigkeit von der Drehmitte bzw. Drehzentrum des Lenkrads gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Bezugnehmend auf 22 können in S610 die elektrische Servolenkungsvorrichtung Informationen hinsichtlich des Drehzentrums des Lenkrades und Informationen hinsichtlich eines von dem Fahrer gehaltenen Bereichs des Lenkrades erhalten werden.
Der Sensor 130 der elektrischen Servolenkvorrichtung kann außerdem einen ersten Sensor einschließen, der Informationen hinsichtlich des Drehzentrums des Lenkrades erhält. Wenn das Drehzentrum des Lenkrades 180 sich bewegt, kann der erste Sensor eine Position detektieren, zu der das DrehZentrum sich bewegt hat, und eine Information hinsichtlich der Position an die Steuervorrichtung 150 ausgeben.
Der Sensor 130 kann außerdem den zweiten Sensor einschließen, der Informationen hinsichtlich eines Bereichs des Lenkrades 180, der vom Fahrer gehalten wird, gewinnt. Der zweite Sensor ist als Drucksensor implementiert, um das Halten des Fahrers am oberen Bereich 181 oder unteren Bereich 182 des Lenkkranzes zu detektieren und Informationen hinsichtlich des von dem Fahrer gehaltenen Bereichs an die Steuervorrichtung 150 auszugeben.
Zurückkehrend zu 22 kann in S620 die elektrische Servolenkungsvorrichtung bestimmen, ob das Drehzentrum des Lenkrades über dem Zentrum liegt.
Im Allgemeinen kann das Lenkrad 180 so montiert sein, dass es sich um das Zentrum dreht. In einem Ausführungsbeispiel kann das Lenkrad 180 so ausgebildet sein, dass sein Drehzentrum sich in Richtung von oben nach unten um das Zentrum des Lenkrades bewegt. Die Bewegung des Drehzentrums des Lenkrades 180 kann durch eine spezifische Beeinflussung durch den Fahrer oder durch Steuerung einer elektrischen Steuereinheit ausgeführt werden.
Wenn in S630 das Drehzentrum des Lenkrades 180 zu dem Zentrum des Lenkrades 180 nach oben bewegt wurde, wie durch JA in S620 angegeben, kann die Steuervorrichtung 150 bestimmen, ob der Fahrer den unteren Bereich des Lenkkranzes gehalten hat oder nicht.
Wenn der Fahrer den unteren Bereich 182 des Lenkkranzes gehalten hat, wie durch JA in S630 angegeben, das Lenken bei einer Krümmung eines Kreises mit einem Radius r des Lenkradkranzes durchgeführt wird, ist die Kraft schwach. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 in S640 bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs gleich oder größer als eine vorbestimmte Referenzgeschwindigkeit ist.
Wenn entsprechend S650 das Hostfahrzeug bei einer Geschwindigkeit größer oder gleich der vorbestimmten Referenzgeschwindigkeit fährt, wie durch JA in S640 angegeben, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 ansteuern, um den dabei gelieferten Betrag der Unterstützungslenkkraft zu verringern. Beispielsweise kann in dem normalen Modus, in dem der erste Motor 111 angesteuert wird, die Steuervorrichtung 150 den Betrag des von dem ersten Motor 111 gelieferten Unterstützungsdrehmoments bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit den jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind, verringern.
In dem Notfallmodus, bei dem sowohl der Motor 111 als auch der zweite Motor 113 angetrieben werden, kann die Steuervorrichtung 150 den Betrag des von dem zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmomentes reduzieren. In alternativer Weise kann die Steuervorrichtung 150 den Gesamtbetrag des von dem ersten Motor 111 und zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmoments reduzieren.
Wenn entsprechend S660 das Hostfahrzeug bei einer Geschwindigkeit kleiner als die vorbestimmte Referenzgeschwindigkeit fährt, wie durch NEIN in S640 angegeben, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so ansteuern, dass die von dem Motor 110 gelieferte Unterstützungslenkkraft aufrechterhalten wird.
Erneut bezugnehmend auf Schritt S630, wenn der Fahrer den oberen Bereich des Lenkkranzes gehalten hat, wie durch NEIN in S630 angegeben, das Lenkrad um das Drehzentrum bei einer Krümmung eines Kreises mit einem Radius kleiner als der Radius r des Lenkradkranzes gedreht wird, ist die Kraft eingeschränkt. Entsprechend kann in einem Fall, in dem die Unterstützungslenkkraft allgemein reduziert werden soll, wie im Falle eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so steuern, dass die Unterstützungslenkkraft, die von dem ersten Motor 110 geliefert wird, aufrechterhalten wird.
Erneut bezugnehmend auf Schritt S620, wenn in S670 das Drehzentrum des Lenkrades 180 zu dem Zentrum des Lenkrades 180 nach unten bewegt wurde, wie durch NEIN in S620 angegeben, kann die Steuervorrichtung 150 bestimmen, ob der Fahrer den oberen Bereich des Lenkkranzes gehalten hat oder nicht.
Wenn der Fahrer den oberen Bereich des Lenkkranzes gehalten hat, wie durch JA in S670 angegeben, das Lenkrad um das Drehzentrum bei einer Krümmung eines Kreises mit einem Radius größer als der Radius r des Lenkradkranzes gedreht wird, ist die Lenkkraft leicht. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 150 in S680 bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs gleich oder größer als die vorbestimmte Referenzgeschwindigkeit ist.
Wenn entsprechend S650 das Hostfahrzeug bei einer Geschwindigkeit größer oder gleich der vorbestimmten Referenzgeschwindigkeit fährt, wie durch JA in S680 angegeben, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 ansteuern, um den dabei gelieferten Betrag der Unterstützungslenkkraft zu verringern. Beispielsweise kann in dem normalen Modus, in dem der erste Motor 111 angesteuert wird, die Steuervorrichtung 150 den Betrag des von dem ersten Motor 111 gelieferten Unterstützungsdrehmoments bei Verhältnissen, die in Übereinstimmung mit den jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten festgelegt sind, verringern.
In dem Notfallmodus, bei dem sowohl der Motor 111 als auch der zweite Motor 113 angetrieben werden, kann die Steuervorrichtung 150 den Betrag des von dem zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmomentes reduzieren. In alternativer Weise kann die Steuervorrichtung 150 den Gesamtbetrag des von dem ersten Motor 111 und zweiten Motor 113 gelieferten Unterstützungsdrehmoments reduzieren.
Wenn entsprechend S660 das Hostfahrzeug bei einer Geschwindigkeit kleiner als die vorbestimmte Referenzgeschwindigkeit fährt, wie durch NEIN in S680 angegeben, kann die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so ansteuern, dass die von dem Motor 110 gelieferte Unterstützungslenkkraft aufrechterhalten wird.
Erneut bezugnehmend auf Schritt S670, wenn der Fahrer den unteren Bereich des Lenkkranzes gehalten hat, wie durch NEIN in S670 angegeben, das Lenkrad um das Drehzentrum bei einer Krümmung eines Kreises mit einem Radius kleiner als der Radius r des Lenkradkranzes gedreht werden kann, ist die Kraft eingeschränkt. Entsprechend kann in einem Fall, in dem die Unterstützungslenkkraft allgemein reduziert werden soll, wie im Falle eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit des Hostfahrzeugs, die Steuervorrichtung 150 den Motor 110 so steuern, dass die Unterstützungslenkkraft, die von dem ersten Motor 110 geliefert wird, aufrechterhalten wird, wie in S680 angegeben.
Wie oben beschrieben ist es möglich, die Größe der bereitgestellten Unterstützungslenkkraft gemäß der Befestigungsposition des Lenkrads durch Ansteuern der in der elektrischen Servolenkvorrichtung angeordneten Doppelmotoren in Abhängigkeit von dem Drehzentrum des Lenkrads und der von dem Fahrer gehaltenen Flächenbereich zu steuern.
Die vorliegende Offenbarung, wie oben beschrieben, kann in Form von computerlesbaren Codes realisiert werden, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, auf dem ein Programm gespeichert ist Das computerlesbare Medium kann jede Art von Speichervorrichtung sein, in der Daten, die von einem Computer gelesen werden können, gespeichert sind. Beispiele des computerlesbaren Mediums können ein Festplattenlaufwerk (HDD), eine Solid State Disk (SSD), ein Silicon Laufwerk (SDD), einen Festwertspeicher (ROM), einen Speicher mit direktem Zugriff (RAM), eine CD-ROM, ein Magnetband, eine Floppy Disk und einen optischen Datenspeicher einschließen, aber sie sind nicht darauf beschränkt, und können in Form von Trägerwellen (zum Beispiel Übertragungen über das Internet) ausgebildet sein.
Die obige Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen liefern ein Beispiel der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung nur für illustrative Zwecke. Diejenigen, die übliche Kenntnisse auf dem technischen Gebiet haben, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, werden erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen hinsichtlich der Form, wie eine Kombination, Trennung, Ersetzung und Änderung einer Konfiguration, möglich sind, ohne die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Daher dienen die in der vorliegenden Offenbarung dargestellten Ausführungsbeispiele, den Schutzbereich der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung zu erläutern und der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung ist nicht durch die Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung soll auf der Grundlage der beigefügten Ansprüche in einer solchen Weise ausgelegt werden, dass alle die technischen Ideen, die in dem äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche eingeschlossen sind, zu der vorliegenden Offenbarung gehören.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 1020180105945 [0001]
KR 1020180106602 [0001]

Claims

Elektrische Servolenkvorrichtung (100) umfassend: einen Motor (110), der einen ersten Motor (111), der Kraft bereitstellt, um eine Zahnstange zu bewegen, und einen zweiten Motor (113), der Kraft bereitstellt, um die Zahnstange synchron mit dem ersten Motor (111) zu bewegen, umfasst; einen Sensor (130), der einen Drehwinkelsensor (131) zum Erfassen eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels als Antwort auf die Betätigung eines Lenkrads und einen Winkelsensor (133) zum Erfassen eines Drehwinkels einer Sensorwelle enthält; und eine Steuervorrichtung (150) zum Steuern des Motors als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads, wobei die Steuervorrichtung (150) einen Betrag einer Kompensationsdrehung des Motors (110) durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels berechnet und einen Betrag der Drehung des Motors gemäß einem Betrag einer Kompensationsdrehung steuert.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei der der Motor (110) angetrieben wird, eine Kraft auf einen Kugelgewindetrieb (171) eines zweiten Untersetzungsgetriebe (170) mit einer Kraftübertragungstruktur, die den Kugelgewindetrieb (171) und eine Kugelmutter (172) aufweist, über ein erstes Untersetzungsgetriebe (160) mit einer Kraftübertragungsstruktur, die durch Eingriff von Getriebeschnecken (161, 162) und einem Schneckenzahnrad (163) bereitgestellt wird, zu übertragen, wodurch die Kraft zu der Zahnstange übertragen wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 2, bei der der Drehmoment-Winkelsensor (131) mit einer Lenkwelle (190) an einer Stelle zwischen dem Lenkrad (180) und dem ersten Untersetzungsgetriebe (160) verbunden ist, um den Drehmomentwert und den Lenkwinkel aufgrund einer Torsion und Drehung der Lenkwelle (190) zu erfassen.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Winkelsensor (133) auf der Sektorwelle (120) angeordnet ist, um den Drehwinkel der Sektorwelle (120) zu erfassen, wobei die Sektorwelle (120) sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter (172) des zweiten Untersetzungsgetriebes (170) dreht.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Winkelsensor (133) umfasst: einen oder mehrere Magnete (1331), die auf Flächenbereichen eines Sektorzahnrades (121) angeordnet sind, die auf einer äußeren Umfangsfläche der Sektorwelle (120) vorgesehen sind, um mit der Kugelmutter (172) in Eingriff zu sein. und einen Magnetsensor (1333), der eine von den Magneten erzeugte Magnetkraft in Antwort auf das Drehen des Sektorzahnrades (121) zusammen mit dem Gleiten der Kugelmutter (172) detektiert.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 5, bei der der Magnetsensor (1333) in einem Gehäuse, den Magneten (1331) zugewandt, angeordnet ist, wobei das Gehäuse die Sektorwelle (120) und das Sektorzahnrad (121) umgibt.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Steuervorrichtung (150) einen ersten Betrag der Drehung eines Fahrzeugrades in Übereinstimmung mit dem detektierten Lenkwinkel und einen zweiten Betrag der Drehung des Fahrzeugrades in Übereinstimmung mit dem detektierten Drehwinkel berechnet, den Betrag der Kompensationdrehung durch Vergleich des ersten Betrages der Drehung und des zweiten Betrages der Drehung berechnet und einen Kompensationsstrom basierend auf dem Betrag der Kompensationsdrehung des Motors (110) aufbringt.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Steuervorrichtung (150) eine Positionssteuerung des Motors (110) mittels einer Proportional/Integralregelung durchführt.
Steuerverfahren einer elektrischen Servolenkvorrichtung (100) eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Motors (110) als Antwort auf die Betätigung eines Lenkrads (180); Erfassen eines Drehmomentwerts und eines Lenkwinkels als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads (180); Erfassen eines Drehwinkels einer Sektorwelle (120); Berechnung eines Betrages einer Kompensationsdrehung des Motors durch Vergleichen des Lenkwinkels und des Drehwinkels; und Steuern eines Betrages der Drehung des Motors gemäß der Größe der Kompensationsdrehung.
Steuerverfahren nach Anspruch 9, bei dem das Erfassen des Drehmomentwertes und des Lenkwinkels das Erfassen des Drehmomentwertes und des Lenkwinkels in Antwort auf eine Torsion und Drehung der Lenkwelle (190) einschließt.
Steuerverfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Erfassen des Drehwinkels der Sektorwelle (120) das Erfassen des Drehwinkels der Sektorwelle (120) durch Erfassen einer Magnetkraft einschließt, die von einem oder mehreren Magneten, die auf der Sektorwelle (120) angeordnet sind, erzeugt wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) umfassend: einen Motor (110), der einen ersten Motor (111), der Kraft bereitstellt, um eine Zahnstange zu bewegen, und einen zweiten Motor (113), der Kraft bereitstellt, um die Zahnstange synchron mit dem ersten Motor (111) zu bewegen, umfasst; einen Sensor (130), umfassend einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (135), der eine Fahrzeuggeschwindigkeit eines Hostfahrzeugs erhält, einen Lenkwinkelsensor (137), der eine Lenkwinkelgeschwindigkeit aufgrund der Betätigung eines Lenkrads (180) erhält, und einen Frontsensor (170), der einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhält; und eine Steuervorrichtung (150) zum Steuern einer Operation des ersten Motors (111) und einer Operation des zweiten Motors (113) derart, dass das Fahrzeugrad als Antwort auf die Betätigung des Lenkrads (180) gelenkt wird, wobei die Steuervorrichtung (150) den ersten Motor (111) in einem Normalmodus antreibt und sowohl den ersten Motor (111) als auch den zweiten Motor (113) in einem Notfallmodus in Übereinstimmung mit zumindest einem Parameter, ausgewählt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit, des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder Kombinationen hiervon antreibt.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 12, bei der der Motor (110) angetrieben wird, eine Kraft auf einen Kugelgewindetrieb (171) eines zweiten Untersetzungsgetriebe (170) mit einer Kraftübertragungstruktur, die den Kugelgewindetrieb (171) und eine Kugelmutter (172) aufweist, über ein erstes Untersetzungsgetriebe (160) mit einer Kraftübertragungsstruktur, die durch Eingriff von Getriebeschnecken (161, 162) und einem Schneckenzahnrad (163) bereitgestellt wird, zu übertragen, wodurch die Kraft zu der Zahnstange übertragen wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 13, bei der der Sensor (130) außerdem einen Winkelsensor (133) umfasst, der auf der Sektorwelle (120) angeordnet ist, um den Drehwinkel der Sektorwelle (120) zu erfassen, wobei die Sektorwelle (120) sich als Antwort auf das Gleiten der Kugelmutter (172) dreht.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 14, bei der die Steuervorrichtung (150) eine zusätzliche im Notfallmodus verlangte Unterstützungslenkkraft in Übereinstimmung mit dem Lenkwinkel des Lenkrades (180) und dem Drehwinkel der Sektorwelle (120) berechnet und den zweiten Motor (113) antreibt, um die zusätzliche Unterstützungslenkkraft zu liefern.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die Steuervorrichtung (150) im Notfallmodus arbeitet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer einem vorbestimmten Referenzwert ist, die Lenkwinkelgeschwindigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist und der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gleich oder kleiner einem vorbestimmten Referenzwert ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Steuervorrichtung (150) das Antreiben mindestens eines des ersten Motors (111), des zweiten Motors (113) oder einer Kombination derselben steuert, um eine Unterstützungslenkkraft mit Steigerungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, Steigerungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und Verringerungen hinsichtlich des Abstandes zu einem vorausfahrenden Fahrzeug zu erhöhen.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der ein Drehzentrum des Lenkrades (180) nach oben und unten um ein Zentrum des Lenkrades (180) bewegbar ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 18, bei der der Sensor (130) einen ersten Sensor, der eine Position des Drehzentrums des Lenkrades (180) gewinnt, und einen zweiten Sensor, der einen Flächenbereich des von einem Fahrer gehaltenen Lenkrades (180) lokalisiert, und die Steuervorrichtung (150) das Antreiben des ersten Motors (111) und des zweiten Motors (113) in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Position des Drehzentrums und dem Flächenbereich des von dem Fahrer gehaltenen Lenkrades (180) steuert.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 19, bei der der Sensor (130) außerdem einen Winkelsensor (133) umfasst, der den Drehwinkel der Sektorwelle (120) erfasst, und die Steuervorrichtung (150) einen Betrag einer Kompensationsdrehung des Motors in Übereinstimmung mit einem Lenkwinkel des Lenkrades (180) und einem Drehwinkel der Sektorwelle (120) berechnet und einen Betrag der Drehung des Motors in Übereinstimmung mit dem der Kompensationsdrehung steuert.