DE112006000362T5

DE112006000362T5 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112006000362T5
Application number: DE112006000362T
Authority: DE
Inventors: Kenji Toyota Hayashi; Masatoshi Toyota Nakatsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: JP4720362B2; DE112006000362B4; WO2006085644A1; JP2006248506A; KR100916174B1; KR20070100359A

Abstract

Lenkvorrichtung, die ein Paar von Rädern in Übereinstimmung mit einer Lenkbetätigung eines Lenkrades lenkt, umfasst:
– einen ersten Motor, der in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades arbeitet;
– eine erste Lenkspindel, die ein Rad des Paars von Rädern lenkt;
– eine erste Umwandlungseinheit, die ein vergleichsweise kleines Drehmoment eines ersten Rotors als ein Rotationselement des ersten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der ersten Lenkspindel mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt;
– einen zweiten Motor, der in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades arbeitet;
– eine zweite Lenkspindel, die von der ersten Lenkspindel getrennt ist und das weitere Rad des Paars von Rädern lenkt;
– eine zweite Umwandlungseinheit, die ein vergleichsweise kleines Drehmoment eines zweiten Rotors als ein Rotationselement des zweiten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der zweiten Lenkspindel mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt; und
– eine Kopplungseinheit, die den...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Lenkvorrichtung und insbesondere eine Lenkvorrichtung, die ein Paar von Rädern in Übereinstimmung mit einer Lenkoperation einer Leitdeichsel (im Folgenden nicht einschränkend als „Lenkrad" bezeichnet, womit z.B. auch ein „Lenker" zu verstehen ist) durch einen Fahrer lenkt.
STAND DER TECHNIK
Eine Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs umfasst allgemein eine Zahnstange, die mechanisch mit einem Paar aus einem rechten und einem linken Rad über eine Zugstange, einen Lenkarm, etc. gekoppelt ist. Wenn ein Lenkrad von einem Fahrer gedreht wird, wird die Zahnstange in axialer Richtung bewegt, so dass eine Lenkbewegung von sowohl dem rechten als auch dem linken Rad gemeinsam mit der Bewegung der Zahnstange ausgeführt wird.
In den letzten Jahren ist ein Verfahren zur unabhängigen Steuerung und Einstellung des Lenkvorgangs von dem rechten und dem linken Rad durch Trennen der mechanischen Kopplung der Zahnstange von entweder dem rechten Rad oder dem linken Rad vorgeschlagen worden.
Zum Beispiel offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-170849 eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, das eine Mehrzahl von Lenkaktoren umfasst, die für eine Mehrzahl von Rädern vorgesehen sind, sowie ein Verbindungselement, das die Mehrzahl von Räder gegenseitig zuordnet. In dieser Lenkvorrichtung wird das Lenken von jedem der Mehrzahl von Rädern durch die Verwendung des Verbindungselements unabhängig gesteuert.
Ferner offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-324253 eine Lenkwinkel-Veränderungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, in dem eine Zahnstange in der Seitwärtsrichtung des Fahrzeugs entsprechend einer Lenkbetätigung des Lenkrades beweglich ist, und ein Gewindemutterteil und ein Gewindeteil sind zwischen der Zahnstange und den Rädern vorgesehen. Die Lenkwinkel-Veränderungsvorrichtung dehnt sich selbst aus oder zieht sich selbst zusammen, um den Lenkwinkel der Räder entsprechend der Lenkoperation zu verändern. Indem eine solche Lenkvorrichtung verwendet wird, ist es möglich, eine Steuerung/Regelung und Einstellung des Lenk vorgangs entsprechend den Fahrzuständen des Fahrzeugs wie etwa der Kurvengeschwindigkeit auszuführen.
Die Lenkvorrichtung, in der der Lenkvorgang von jedem von dem Paar von Rädern unabhänig ausgeführt wird, erfordert, dass selbst dann, wenn ein Problem in dem Aktor zum Lenken von einem von dem Paar von Rädern auftritt, das Lenken von allen Rädern sicher und zuverlässig ausgeführt wird.
In dieser Hinsicht findet sich in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-324253 keine Lehre, wie der Lenkvorgang von jedem von dem Paar von Rädern sicher auszuführen ist, wenn ein Problem in dem Aktor zum Lenken eines Rades auftritt.
In der Lenkvorrichtung der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2003-170849 wird, wenn ein Problem in einem der Lenkaktoren auftritt, die Betätigung des weiteren Lenkaktors über das Verbindungselement übertragen, so dass beide Räder gelenkt werden. Jedoch ist in der Lenkvorrichtung der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-170849 die auf das Verbindungselement ausgeübte Last zur gegenseitigen Zuordnung des Paars von Rädern groß, und um einer solchen großen Last standzuhalten, muss ein großes Verbindungselement vorgesehen sein.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenkvorrichtung bereitzustellen, in der die oben erwähnten Probleme beseitigt sind.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung bereitzustellen, die kompakt und dazu geeignet ist, jedes von dem Paar von Rädern in der Zusammenstellung, in der ein Lenken von jedem von dem Paar von Rädern unabhängig ausgeführt wird, sicher zu lenken.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, stellt die vorliegenden Erfindung eine Lenkvorrichtung bereit, die ein Paar von Räder in Übereinstimmung mit einer Lenkbetätigung eines Lenkrades lenkt, wobei die Lenkvorrichtung umfasst: Einen ersten Motor, der in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung der Lenkrad arbeitet, eine erste Lenkspindel, die eines von dem Paar von Rädern lenkt, eine erste Umwandlungseinheit, die ein vergleichsweise niedriges Drehmoment eines ersten Rotors als einem Rotationselement des ersten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der ersten Lenkspindel mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt, einen zweiten Motor, der in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades arbeitet, eine zweite Lenkspindel, die von der ersten Lenkspindel getrennt ist und das weitere Rad von dem Paar von Rädern lenkt, eine zweite Umwandlungseinheit, die ein vergleichsweise niedriges Drehmoment eines zweiten Rotors als ein Rotationselement des zweiten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der zweiten Lenkspindel mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt, und eine Kopplungseinheit, die den ersten Rotor und den zweiten Rotor zusammenkoppelt und die Kopplung des ersten Rotors und des zweiten Rotors aufhebt.
Gemäß der oben erwähnten Lenkvorrichtung der Erfindung können der erste Rotor und der zweite Rotor mit niedrigem Drehmoment gekoppelt werden, und die Kopplung des ersten Rotors und des zweiten Rotors kann aufgehoben werden. Aus diesem Grund können, wenn ein Problem entweder in dem ersten Motor oder dem zweiten Motor auftritt, der erste Rotor und der zweite Rotor mit einer geringen Last gekoppelt werden, und die erste Lenkspindel und die zweite Lenkspindel können verriegelt bzw. gesperrt werden. Daher kann die Kopplungseinheit, die den ersten Rotor und den zweiten Rotor koppelt, kompakt ausgelegt sein, und es ist möglich, eine kompakte Lenkvorrichtung bereitzustellen, die das Paar von Rädern sicher lenken kann.
Die oben erwähnte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, das die Kopplungseinheit eine Differentialeinheit, die eine Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor ausführt, und eine Verriegelungseinheit, die die Differentialeinheit verriegelt, umfasst. Gemäß der oben erwähnten Lenkvorrichtung wird die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor gesperrt, und der erste Rotor und der zweite Rotor können gekoppelt werden. Die Kopplung des ersten Rotors und des zweiten Rotors kann aufgehoben werden, indem die Differentialsperre aufgehoben wird. Aus diesem Grund ermöglicht die Verwendung der Differentialeinheit die Kopplung des ersten Rotors und des zweiten Rotors mit einer geringen Last. Daher kann die verwendete Differentialeinheit kompakt sein, und eine Miniaturisierung der gesamten Lenkvorrichtung ist möglich.
Die oben erwähnte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass die Differentialeinheit ein Planetengetriebemechanismus umfasst, der umfasst: Ein erstes Sonnenrad, das mit dem ersten Rotor verbunden und drehbar gestützt ist, ein erstes Hohlrad, das drehbar gestützt und koaxial zu dem ersten Sonnenrad ist, ein erstes Planetenrad, das mit dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad in Eingriff ist, ein zweites Sonnenrad, das mit dem zweiten Rotor verbunden und drehbar gestützt ist, ein zweites Hohlrad, das koaxial zu dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist, in dem eine Rotation des zweiten Hohlrades blockiert bzw. gehemmt ist, ein zweites Planetenrad, das mit dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad in Eingriff ist und koaxial zu dem ersten Planetenrad und mit diesem drehbar verbunden ist, und wobei die Verriegelungseinheit die Rotation des ersten Hohlrades verriegelt, so dass die Differentialeinheit verriegelt bzw. gesperrt ist. Gemäß der oben erwähnten Lenkvorrichtung kann ein Differentialmechanismus einfach aufgebaut sein, indem der Planetengetriebemechanismus verwendet wird.
Die oben genannte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass die Differentialeinheit einen dritten Motor umfasst, der das erste Hohlrad antreibt. Gemäß der oben beschriebenen Lenkvorrichtung können nicht nur der erste Motor und der zweite Motor, sondern auch der dritte Motor zur Lenkregelung, die eine Unabhängigkeit der linken und der rechten Seite erreicht, verwendet werden, und die Last auf den ersten Motor und den zweiten Motor kann verringert werden.
Die oben genannte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass die Verriegelungseinheit eine Drehmomentübertragungseinheit umfasst, die zwischen dem ersten Hohlrad und dem dritten Motor angeordnet ist, wobei die Drehmomentübertragungseinheit vorgesehen ist, um ein Eingangsdrehmoment auf das erste Hohlrad zu übertragen, wenn das Eingangsdrehmoment von dem dritten Motor geliefert wird, und ferner vorgesehen ist, um die Übertragung eines Eingangsdrehmoments zu dem dritten Motor zu unterdrücken und die Rotation des zweiten Hohlrades zu sperren, wenn das Eingangsdrehmoment von dem zweiten Hohlrad geliefert wird. Gemäß der oben genannten Lenkvorrichtung kann die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor ausgeführt werden, wenn der dritte Motor angetrieben wird. Wenn der dritte Motor nicht angetrieben wird, können der erste Rotor und der zweite Rotor gekoppelt werden. Aus diesem Grund ist es möglich, das Auftreten eines Problems in der Verriegelungseinheit zu verhindern, wenn der erste Rotor und der zweite Rotor gekoppelt sind, so dass die Zuverlässigkeit der Lenkvorrichtung erhöht werden kann.
Die oben genannte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass die Lenkvorrichtung ferner eine Motorproblem-Erfassungseinheit umfasst, die ein Problem in dem ersten Morot und/oder dem zweiten Motor erfasst, wobei die Kopplungseinheit vorgesehen ist, um eine Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor aufzuheben, wenn von der Motorproblem-Erfassungseinheit weder in dem ersten Motor noch in dem zweiten Motor ein Problem erfasst wird, und ferner vorgesehen ist, um den ersten Rotor und den zweiten Rotor zusammenzukoppel, wenn durch die Motorproblem-Erfassungseinheit in wenigstens entweder dem ersten Motor oder dem zweiten Motor ein Problem erfasst wird. Gemäß der oben genannten Lenk vorrichtung kann, wenn in einem der zwei Motoren ein Problem auftritt, ein Lenkvorgang eines Rades von dem Paar von Rädern in geeigneter Weise ausgeführt werden.
Die oben genannte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass, wenn von der Motorproblem-Erfassungseinheit ein Problem in entweder dem ersten Motor oder dem zweiten Motor erfasst wird, der jeweils weitere von dem ersten Motor und dem zweiten Motor in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades betrieben wird. Gemäß der oben genannten Lenkvorrichtung kann selbst dann, wenn in entweder dem ersten Motor oder dem zweiten Motor ein Problem auftritt, die Lenkbetätigung durch den Fahrer durch den Betrieb des Motors der anderen Seite, der als normal beurteilt wird, unterstützt werden.
Die oben genannte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass die Lenkvorrichtung ferner eine Rotationswinkel-Erfassungseinheit umfasst, die eine Differenz zwischen einem Rotationswinkel des ersten Motors und einem Rotationswinkel des zweiten Motors erfasst, wobei der dritte Motor, bevor der erste Rotor und der zweite Rotor durch die Kopplungseinheit zusammengekoppelt sind, so betrieben wird, dass die von der Rotationswinkel-Erfassungseinheit erfasste Rotationswinkeldifferenz auf Null gesetzt ist. Gemäß der oben genannten Lenkvorrichtung können, wenn in entweder dem ersten Motor oder dem zweiten Motor ein Problem auftritt, während die Rotationswinkeldifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor auf Null gesetzt ist, der erste Rotor und der zweite Rotor zusammengekoppelt werden. Daher kann jedes Rad des Paars von Rädern mit einem geeigneten Lenkwinkel gelenkt werden.
Die oben genannte Lenkvorrichtung der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass die Lenkvorrichtung ferner eine Eingangswelle, die mit der Lenkrad verbunden ist, eine Ausgangswelle, die über ein Lenkgetriebe mit entweder der ersten Lenkspindel oder der zweiten Lenkspindel verbunden ist, und eine Übertragungsverhältnis-Veränderungseinheit mit einem Differentialerzeugungsmechanismus und einem Motor umfasst, wobei die Übertragungsverhältnis-Veränderungseinheit den Differentialerzeugungsmechanismus durch Antreiben bzw. Ansteuern des Motors betätigt und das Übertragungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle verändert. Gemäß der oben genannten Lenkvorrichtung kann eine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und entweder der ersten Lenkspindel oder der zweiten Lenkspindel durch die Eingangswelle und die Ausgangswelle bewerkstelligt sein. Aus diesem Grund kann die Lenkspindel mit der mechanischen Kopplung sicher betätigt werden, und durch Kopplung der ersten Lenkspindel mit der zweiten Lenkspindel kann jedes Rad von dem Paar von Rädern sicher gelenkt werden.
Gemäß der oben genannten Erfindung ist es möglich, eine kompakte Lenkvorrichtung bereitzustellen, die jedes Rad von dem Paar von Rädern in der Zusammenstellung sicher lenken kann, in der ein Lenkvorgang von jedem Rad des Paars von Rädern unabhängig ausgeführt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werde ersichtlich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen sind:
1 ein Diagramm, das die Zusammenstellung bzw. den Aufbau einer Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelungsablaufs der Lenkvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform;
3 ein Diagramm, das die Zusammenstellung einer Lenkvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelungsablaufs der Lenkvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform;
5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelungsablaufs der Lenkvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform, wenn ein Problem in dem dritten Motor auftritt; und
6 ein Diagramm, das die Zusammenstellung bzw. den Aufbau einer Lenkvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichungen beschrieben.
1 zeigt die Zusammenstellung einer Lenkvorrichtung 200 in einer Ausführungsform der Erfindung. Die Lenkvorrichtung 200 ist in 1 in einer Blickrichtung von hinten nach vorn bezüglich des Fahrzeugs gezeigt.
Die Lenkvorrichtung 200 umfasst eine Lenkrad 12, das von dem Fahrer betätigt wird, eine Lenkspindel 14, die mit der Lenkrad 12 gekoppelt ist, und einen Lenkmechanismus 50, der am unteren Ende der Lenkspindel 14 angeordnet ist. Ein Ritzel 22 ist am unteren Ende der Lenkspindel 14 befestigt, wobei das Ritzel 22 in dem Lenkmechanismus 50 mit den Zahnstangenzähnen 52b einer ersten Zahnstange 52 in Eingriff ist. Sie bilden zusammen ein Zahnstangenlenkgetriebe. Die erste Zahnstange 52 ist beweglich so in dem Fahrzeug gestützt, dass sie in der Breitenrichtung des Fahrzeugs beweglich ist.
Ein Ende einer Zugstange 54 ist mit dem Ende der ersten Zahnstange 52 verbunden. Das weitere Ende der Zugstange 54 ist mit einem Lenkarm 56 verbunden, der ein rechtes Rad 58 des Fahrzeugs stützt. Der Lenkarm 56 ist um den Achsschenkelbolzen (der nicht dargestellt ist) als Dreh- bzw. Schwenkpunkt drehbar.
Wenn das Lenkrad 12 betätigt wird, um die Lenkspindel 14 zu drehen, wird die Rotation der Lenkspindel 14 durch den Lenkmechanismus 50 in eine geradlinige Bewegung der ersten Zahnstange 52 in der Rechts-Links-Richtung des Fahrzeugs umgewandelt. Diese geradlinige Bewegung wird in eine Rotation des Lenkarms 56 um den Achsschenkelbolzen umgewandelt, so dass das rechte Rad 58 gelenkt wird.
Die Lenkspindel 14 ist in eine Eingangswelle 14a, die mit der Lenkrad 12 verbunden ist, und einer Ausgangswelle 14b, die mit dem Lenkmechanismus 50 verbunden ist, unterteilt. Die Ausgangswelle 14b und die Eingangswelle 14a sind durch eine Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 miteinander gekoppelt.
Die Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 ist eine Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die Übertragungscharakteristik zwischen dem Lenkrad 12 und dem Rad 58 auf der Grundlage der Information, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Lenkwinkel, etc. enthält, zu steuern/regeln, um die Lenkbarkeit unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen.
Die Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 umfasst einen Verzögerungsmechanismus 20a, einen Motor (nicht gezeigt) und einen Verriegelungsmechanismus, der die Eingangswelle 14 direkt mit der Ausgansgwelle 14b koppelt. Eine Rotation des Lenkrades 12 wird durch die Eingangswelle 14a auf das Gehäuse des Motors der Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 übertragen.
Der Verzögerungsmechanismus 20a der Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 ist als ein Differentialerzeugungsmechanismus ausgebildet. Der Diffe rentialerzeugungsmechanismus treibt einen Motor derart an, dass dieser den Nocken des Welligkeitsgenerators (engl. „undulation generator"), der an der umlaufenden Welle des Motors befestigt ist, in Drehung versetzt, so dass durch ein Ausgleichsgetriebe eine Rotationsdifferenz zwischen einem Leitrad und einem angetriebenen Rad erzeugt wird. Die Rotationsdifferenz wird ausgekoppelt und zu der Drehung des Leitrades selbst addiert, welche von der Eingangswelle 14a übertragen wird. Dadurch ist es möglich, einen Lenkwinkel der Ausgangswelle 14b zu erzeugen, der größer als der Lenkwinkel des Lenkrades 12 ist.
Ferner ist in der Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 ein Verriegelungsmechanismus 20b vorgesehen. Der Verriegelungsmechanismus 20b betätigt die Zylinderspule, um den Verriegelungsstift mit dem Schlitz in Eingriff zu bringen, so dass die Rotation der Ausgangswelle 14b gegenüber der Eingangswelle 14a verhindert wird. Dadurch wird die gesamte Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 als Ganzes gedreht. Ein Rotationssensor, der nicht dargestellt ist, ist in dem Motor der Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 angeordnet und ist mit einer elektronischen Steuerungs/Regelungs-Einheit 100 (ECU 100 genannt) verbunden. Die ECU 100 ist eine Steuerungs/Regelungs-Einheit der Lenkvorrichtung 200.
Die ECU 100 bestimmt auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Rotationssensors, ob ein Problem in der Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 auftritt. Wenn in der Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 ein Problem auftritt, gibt die ECU 100 ein Betätigungssignal an den Verriegelungsmechanismus 20b, so dass die Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 als Ganzes gedreht wird. Dies ermöglicht einen Lenkvorgang des Rades 58 durch das Lenkrad 12 mit dem festem Übertragungsverhältnis. Dadurch kann der Einfluss der defekten Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 auf den Fahrzustand des Fahrzeugs minimiert werden.
Ein Lenkwinkelsensor 16, der in der Eingangswelle 14 vorgesehen ist und erfasst einen Lenkwinkel und eine Lenkrichtung des Lenkrades 12, indem er einen Rotationswinkel der Eingangswelle 14a erfasst. Ein Lenkdrehmomentsensor 18, der in der Eingangswelle 14a angeordnet ist, erfasst ein Drehmoment, das durch den Fahrer auf das Lenkrad 12 übertragen wird. Der Lenkwinkel, die Lenkrichtung und das Lenkdrehmoment des Lenkrades 12, die von dem Lenkwinkelsensor 16 und dem Lenkdrehmomentsensor 18 erfasst werden, werden der ECU 100 eingegeben.
Der Lenkmechanismus 50 umfasst die erste Zahnstange 52, die einen Lenkvorgang des rechten Rades des Fahrzeugs ausführt, eine zweite Zahnstange 53, die ei nen Lenkvorgang des linken Rades des Fahrzeugs ausführt, einen ersten Motor 34a, der die erste Zahnstange 52 antreibt, einen zweiten Motor 34b, der die zweite Zahnstange 53 antreibt, und einen Differentialmechanismus 40, der zwischen dem ersten Motor 34a und dem zweiten Motor 34b angeordnet ist.
Der erste Motor 34a ist aus einem ersten Stator 30a, der an dem Zahnstangengehäuse 51 befestigt ist, und einen ersten Rotor 31a, der durch ein Lager 32 in dem Zahnstangengehäuse 51 drehbar gestützt ist, gebildet. Der erste Rotor 31a ist zylindrisch ausgebildet und enthält ein Ende der ersten Zahnstange 52. Der Gewindeteil ist auf dem inneren Umfang des ersten Rotors 31a ausgebildet. Ferner ist eine Kugelgewindetriebmutter ausgebildet.
Ferner ist auf dem Umfangteil von einem Ende der ersten Zahnstange 52 eine gewindenutartige erste Rollführung 52a ausgebildet, und eine Mehrzahl von Rollkugeln 33 sind in der ersten Rollführung 52a so aufgenommen, dass sie frei rollbar sind. Somit ist ein Kugelgewindetrieb gebildet, indem der Gewindeteil und die erste Rollführung 52a des inneren Umfangs des ersten Rotors 31a durch die Rollkugeln 33 verbunden sind.
Wenn der erste Rotor 31a durch Ansteuern des ersten Motors 34a in Drehung versetzt wird, wirkt der oben beschriebene Kugelgewindetrieb derart, dass er das Drehmoment des ersten Rotors 31a durch die Kugeln 33, die auf der ersten Rollführung 52a rollen, in eine axial gerichtete Schubkraft der ersten Zahnstange 52 umwandelt. Dadurch wird die erste Zahnstange 52 in der axialen Richtung bewegt. Somit dient der Kugelgewindetrieb als Umwandlungseinheit, die eine Rotation des ersten Motors 34a mit einem vergleichsweise geringen Drehmoment in eine axiale gerichtete Bewegung der ersten Zahnstange 52 mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt.
Alternativ können weitere Gewindemechanismen wie etwa ein Gewindemechanismus, der keine Rollkugeln 33d umfasst, statt dem Kugelgewindetrieb verwendet werden.
Die ECU 100 berechnet ein Hilfsdrehmoment zum Lenken des rechten Rades 58 des Fahrzeugs auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse des Lenkdrehmomentsensors 18 und des Fahrgeschwindigkeitssensors 24, und steuert/regelt den Antrieb des ersten Motors 34a, so dass dieser ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das dem Unterstützungsdrehmoment entspricht. Auf diese Weise wird der erste Motor 34a angesteuert, und die erste Zahnstange 52 wird in der axialen Richtung bewegt, so dass die Lenkoperation des Lenkrades 12 durch den Fahrer zum Lenken des rechten Rades 58 des Fahrzeugs unterstützt wird.
Der zweite Motor 34b ist ebenfalls aus einem zweiten Stator 30b, der an dem Zahnstangengehäuse 51 befestigt ist, und einem zweiten Rotor 31b, der durch das Zahnstangengehäuse 51 mittels des Lagers 32 drehbar gestützt wird, gebildet. Wenn der zweite Rotor 31b durch Ansteuern des zweiten Motors 34b in Drehung versetzt wird, fungiert der Kugelgewindetrieb (der ähnlich dem oben beschriebenen ist) derart, dass er das Drehmoment des zweiten Motors 34b in eine axial gerichtete Schubkraft der zweiten Zahnstange 53 umwandelt, wobei die Kugeln 33 auf der zweiten Rollführung 53 rollen. Dadurch wird die zweite Zahnstange 53 in der axialen Richtung bewegt. Daher dient der Kugelgewindetrieb als Umwandlungseinheit, die eine Rotation des zweiten Motors 34b mit einem vergleichsweise geringen Drehmoment in eine axial gerichtete Bewegung der zweiten Zahnstange 53 mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt. Alternativ können weitere Gewindemechanismen wie etwa ein Gewindemechanismus, der keine Rollkugeln 33 umfasst, statt dem oben beschriebenen Kugelgewindetrieb verwendet werden.
Ähnlich der ersten Zahnstange 52 ist ein Ende einer Zugstange 54 mit dem Ende der zweiten Zahnstange 53 verbunden, und das weitere Ende der Zugstange 54 ist mit einem Lenkarm 56 verbunden, der das linke Rad 58 stützt. Dadurch wird, wenn die zweite Zahnstange 53 in axialer Richtung angetrieben wird, das linke Rad 58 des Fahrzeugs gelenkt.
Die ECU 100 berechnet einen Lenkwinkel, der das linke Rad 58 des Fahrzeugs lenkt, auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Lenkwinkelsensors 16 und regelt/steuert den Antrieb des zweiten Motors 34b so, dass die zweite Zahnstange um die Länge, die dem Lenkwinkel entspricht, bewegt wird. Auf diese Weise wird der zweite Motor 34b angesteuert, und die erste Zahnstange 52 wird in axialer Richtung bewegt, so dass eine Lenkregelung, in der der Lenkvorgang des linken Rades 58 des Fahrzeugs unabhängig geregelt wird, realisiert.
Ein Rotationssensor (der nicht dargestellt ist), ist im Innern von sowohl dem ersten Motor 34a als auch dem zweiten Motor 34b vorgesehen. Die Erfassungsergebnisse der Rotationssensoren werden in die ECU 100 eingegeben. Auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse der Rotationssensoren bestimmt die ECU 100 eine Drehzahl von sowohl dem ersten Motor 34a als auch dem zweiten Motor 34b und bestimmt, ob sowohl in dem ersten Motor 34a als auch dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt.
Ein Differentialmechanismus 40 ist zwischen dem ersten Motor 34a und dem zweiten Motor 34b vorgesehen. Der Differentialmechanismus 40 ist aus zwei Planetengetriebemechanismen gebildet. Einer der zwei Planetengetriebemechanismen ist aus einem ersten Sonnenrad 41a, einem ersten Planetenrad 42a und einem ersten Hohlrad 43a gebildet. Der weitere Planetengetriebemechanismus ist aus einem zweiten Sonnenrad 41b, einem zweiten Planetenrad 42b und einem zweiten Hohlrad 43b gebildet. Der Differentialmechanismus 40 umfasst eine Stützplatte 46.
Das erste Sonnenrad 41a, das zweite Sonnenrad 41b und das erste Hohlrad 43a sind drehbar an das Zahnstangengehäuse 51 gestützt und koaxial zu dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b.
Das erste Sonnenrad 41a ist durch eine erste Übertragungs- bzw. Antriebswelle 45a mit dem Ende des ersten Rotors 31a verbunden. Das erste Hohlrad 43a ist in dem Außenumfangsabschnitt des ersten Sonnenrades 41a angeordnet, und das erste Planetengetriebe 42a ist mit der Außenverzahnung des ersten Sonnenrades 41a und der Innenverzahnung des ersten Hohlrades 43 in Eingriff. Das erste Hohlrad 43a ist mittels eines Lagers 44 drehbar an dem Zahnstangengehäuse 51 gestützt.
Das zweite Sonnenrad 41b ist durch eine zweite Übertragungs- bzw. Antriebswelle 45b mit dem Ende des zweiten Rotors 31b verbunden. Das zweite Hohlrad 43b ist im Außenumfangsabschnitt des zweiten Sonnenrades 41b angeordnet, und das zweite Planetenrad 42b ist mit der Außenverzahnung des zweiten Sonnenrades 41b und der Innenverzahnung des zweiten Hohlrades 43b in Eingriff. Der Außenumfangsabschnitt des zweiten Hohlrades 43b ist an dem Zahnstangengehäuse 51 befestigt, und eine Rotation des zweiten Hohlrades 43b gegenüber dem Zahnstangengehäuse 51 ist blockiert.
Das erste Planetenrad 42a und das zweite Planetenrad 42b sind durch dritte Übertragungs- bzw. Antriebswellen 47 über die Lager (nicht dargestellt) derart zusammengekoppelt, dass sie gegeneinander drehbar sind. Diese dritten Übertragungswellen 47 sind in die Durchgangslöcher der Stützplatte 46 eingesetzt und so gestützt, dass eine gegenseitige Bewegung der drei dritten Übertragungswellen 47 verriegelt ist.
Alle Zahnradspezifikationen des ersten Sonnenrades 41a und des zweiten Sonnenrades 41b wie etwa Wälzkreis- bzw. Teilkreisradius des Außenumfangsteils des Zahnrades, Teilung, Zähnezahl sind identisch. Ebenso sind alle Zahnradspezifikationen des ersten Planetenrades 42a und des zweiten Planetenrades 42b identisch, und alle Zahnradspezifikationen des ersten Hohlrades 43a und des zweiten Hohlrades 43b sind identisch.
Ein Verriegelungsmechanismus 60 ist in dem Zahnstangengehäuse 51 und in der Umgebung des Differentialmechanismus 40 vorgesehen, und dieser Verriegelungsmechanismus 60 verriegelt das Differential des Differentialmechanismus 40. Der Verriegelungsmechanismus 60 ist an dem Zahnstangengehäuse 51 befestigt und sorgt dafür, dass sich der Verriegelungsstift nach vorn zu (oder nach hinten von) dem Schlitz bewegt, der in dem ersten Hohlrad 43a vorgesehen ist, indem die Zylinderspule und die Rückstellfeder verwendet werden, die nicht dargestellt sind. Auf diese Weise wird der Verriegelungsstift mit dem Schlitz in Eingriff gebracht, das erste Hohlrad 43a an dem Zahnstangengehäuse 51 befestigt und eine Rotation des ersten Hohlrades 43a verriegelt.
Wenn der Verriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus 60 in der oben beschriebenen Zusammenstellung aufgehoben wird, so dass sich das erste Hohlrad 43a drehen kann, wird das erste Hohlrad 43a gedreht, und das Differential kann zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b erzeugt werden.
Wenn die Rotation des ersten Hohlrades 43a durch den Verriegelungsmechanismus 60 verriegelt ist, wird das Differential, das dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b verliehen wird, durch den Differentialmechanismus 40 verriegelt. In diesem Fall haben die jeweiligen Zahnräder des Planetengetriebemechanismus auf der Seite des ersten Rotors 31a und des Planetengetriebemechanismus auf der Seite des zweiten Rotors 31b die gleiche Zahnradspezifikation. Wenn die Rotation des ersten Sonnenrades 41a und die Rotation des zweiten Sonnenrades 41b als der Eingang bzw. der Ausgang betrachtet werden, ist das Verhältnis von Eingang zu Ausgang auf 1:1 gesetzt. Daher sind der erste Rotor 31a und der zweite Rotor 31b in diesem Fall in den Zustand gesetzt, in dem sie durch den Differentialmechanismus 40 zusammengekoppelt sind.
Die Konfiguration des in dem Innendurchmesser und Innenumfang des ersten Rotors 31a ausgebildeten Kugel-Gewinde-Gewindemutter-Abschnitts ist identisch mit dem des zweiten Rotors 31b. Die Konfiguration der ersten Rollführung 52a, die in dem Außendurchmesser und Umfangsabschnitt der ersten Zahnstange 52 ausgebildet ist, ist identisch mit der Konfiguration des Außendurchmessers und der zweiten Rollführung 53a der zweiten Zahnstange 53. Aus diesem Grund sind der erste Rotor 31a und der zweite Rotor 31b zusammengekoppelt und werden durch den Differentialmechanismus 40 relativ zu einander gedreht, so dass die erste Zahnstange 52 und die zweite Zahnstange 53 um die gleiche Distanz in die gleiche Richtung bewegt werden.
Die ECU 100 bestimmt, ob in dem ersten Motor 34a und/oder dem zweiten Motor 34b ein Probem auftritt, auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse der Rotationssensoren, die in dem ersten Motor 34a und dem zweiten Motor 34b vorgesehen sind. Wenn bestimmt wird, dass in dem ersten Motor 34a und/oder dem zweiten Motor 34 ein Problem auftritt, schaltet die ECU 100 die Zylinderspule des Verriegelungsmechanismus 60 ab und bewirkt, dass die Rückstellfeder das Differential des Differentialmechanismus 40 verriegelt. Dadurch sind der erste Rotor 31a und der zweite Rotor 31b durch den Differentialmechanismus 40 gekoppelt, und die erste Zahnstange 52 und die zweite Zahnstange 53 werden um die gleiche Distanz und in die gleiche Richtung bewegt. Als Folge davon kann, wenn das Problem in dem ersten Motor 34a und/oder dem zweiten Motor 34b auftritt, das betreffende Rad in geeigneter Weise gelenkt werden.
Ferner, wenn die ECU 100 bestimmt, dass in entweder dem ersten Motor 34a oder dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, bewirkt die ECU 100, dass der Verriegelungsmechanismus 60 die Differentialoperation des Differentialmechanismus 40 verriegelt, und bewirkt, dass der Motor der weiteren Seite, der normal arbeitet, aktiv ist, so dass die Unterstützungstätigkeit für die Lenkbetätigung wie oben erwähnt ausgeführt wird. Demzufolge kann selbst dann, wenn bestimmt wird, dass in entweder dem ersten Motor 34a oder dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, die Lenkbetätigung bzw. Lenkoperation des Fahrers unterstützt werden.
2 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelungsablaufs der Lenkvorrichtung 200 in dieser Ausführungsform. Die Ausführung des in 2 gezeigten Prozesses wird in Intervallen von einer vorbestimmten Zeitspanne wiederholt.
Die ECU 100 bestimmt, ob in dem ersten Motor 34a ein Problem auftritt, auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Rotationssensors, der in dem ersten Motor 34a vorgesehen ist (S11).
Wenn in dem ersten Motor 34a kein Problem auftritt (Ja in S11), bestimmt die ECU 100, ob in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Rotationssensors, der in dem zweiten Motor 34b vorgesehen ist (S12).
Wenn bestimmt wird, dass weder in dem ersten Motor 34a noch in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt (Ja in S12), gibt die ECU 100 die Betätigungssignale, die von einander unabhängig sind, dem ersten Motor 34a bzw. dem zweiten Motor 34b ein, so dass die Lenkregelung des Paars von Rädern unabhängig voneinander ausgeführt wird (S13). Dadurch kann die Fahrleistung des Fahrzeugs erhöht werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Differentialoperation der ersten Zahnstange 52 und der zweiten Zahnstange 53 durch den Differentialmechanismus 40 absorbiert.
Wenn bestimmt wird, dass in dem ersten Motor 34a kein Problem auftritt, jedoch in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt (Nein in S12), verriegelt die ECU 100 die Differentialoperation des Differentialmechanismus 40, indem sie ein vorbestimmtes Betätigungssignal der Zylinderspule des Verriegelungsmechanismus 60 (S14) zuführt. Anschließend stoppt die ECU 100 die Rotation des zweiten Motors 34b, der als defekt bestimmt wurde (S15), und führt die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 nur durch den ersten Motor 34a aus (S16).
Wenn das Problem in dem ersten Motor 34a auftritt (Nein in S11), verriegelt die ECU 100 die Verriegelungsoperation des Differentialmechanismus 40 durch Eingabe eines vorbestimmten Betätigungssignals in die Zylinderspule des Verriegelungsmechanismus 60 (S17).
Anschließend bestimmt die ECU 100, ob in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des in dem zweiten Motor 34b vorgesehenen Rotationssensors (S18).
Wenn bestimmt wird, dass in dem zweiten Motor 34b kein Problem vorliegt (Ja in S18), stoppt die ECU 100 die Rotation des ersten Motors 34a, der als defekt bestimmt wurde (S19), und führt die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 nur durch den zweiten Motor 34b aus (S20).
Wenn bestimmt wird, dass auch in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt (Nein in S18), stoppt die ECU 100 die Rotation des ersten Motors 34a und des zweiten Motors 34b, die als defekt bestimmt wurden (S21). Selbst wenn die Probleme in sowohl dem ersten Motor 34a als auch dem zweiten Motor 34b auftreten, von denen jeder ein Rad des Paars von Rädern lenkt, ist es möglich, das Paar von Rädern 58 in geeigneter Weise zu lenken.
Nachfolgend ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das die Zusammenstellung einer Lenkvorrichtung 200 in dieser Ausführungsform zeigt.
Die Lenkvorrichtung 200 dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich der der vorherigen Ausführungsform von 1. Beispielsweise umfasst, ähnlich der vorherigen Ausführungsform, der Lenkmechanismus 50 dieser Ausführungsform den Differentialmechanismus 40, der den ersten Motor 34a, den zweiten Motor 34b und den Planetengetriebemechanismus, der zwischen dem ersten Motor 34a und dem zweiten Motor 34b angeordnet ist, enthält.
In dieser Ausführungsform ist ein Zahnrad 72, ein dritter Motor 71 und ein Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 statt des Verriegelungsmechanismus 60 in der vorherigen Ausführungsform von 1 vorgesehen. Der dritte Motor 71 ist an dem Zahnstangengehäuse 51 befestigt. Das Zahnrad 72 ist mit dem an das erste Hohlrad 43a befestigten Zahnradteil in Eingriff. Der dritte Motor 71 und das Zahnrad 72 sind mittels des Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 verbunden.
Der Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 überträgt ein eingegebenes Drehmoment auf die Ausgangswelle, wenn das Eingangsdrehmoment von der Eingangswelle geliefert wird. Wenn jedoch ein Drehmoment von der Ausgangswelle geliefert wird, überträgt der Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 dieses Drehmoment nicht auf die Eingangswelle und verriegelt bzw. sperrt die Rotation der Ausgangswelle. Eine Art von Verriegelungsmechanismus wird für den Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 verwendet.
In dieser Ausführungsform überträgt der Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 ein Eingangsdrehmoment zu dem Zahnrad 72, wenn das Eingangsdrehmeoment von dem dritten Motor 71 geliefert wird. Wenn jedoch ein Eingangsdrehmoment von dem Zahnrad 72 geliefert wird, überträgt der Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 dieses Drehmoment nicht zu dem dritten Motor 17 und verriegelt die Rotation des Zahnrades 72.
Demzufolge ist gerade der Antrieb bzw. die Ansteuerung des dritten Motors 71 das, was erforderlich ist, wenn es erwünscht ist, eine Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b zu erzeugen. Andererseits, wenn der dritte Motor 71 nicht angetrieben wird, können der ersten Rotor 31a und der zweite Rotor 31b durch den Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 miteinander verbunden werden. Somit kann der Lenkvorgang des Paar von Rädern in geeigneter Weise ausgeführt und die Zuverlässigkeit erhöht werden.
Die ECU 100 bestimmt, ob entweder in dem ersten Motor 34a, dem zweiten Motor 34b oder dem dritten Motor 71 ein Problem auftritt, auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse der in dem ersten Motor 34a, dem zweiten Motor 34b bzw. dem dritten Motor 71 vorgesehenen Rotationssensoren.
Wenn bestimmt wird, dass in keinem der Motoren ein Problem auftritt, gibt die ECU 100 die Betätigungssignale, die voneinander unabhängig sind, dem ersten Motor 34a bzw. dem zweiten Motor 34b ein, so dass eine Lenkregelung von jedem Rad des Paars von Rädern unabhängig ausgeführt wird. Wenn der dritte Motor 71 in dieser Ausführungsform nicht angetrieben wird, tritt die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b nicht ein. Somit berechnet die ECU 100 ein Differential, das zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b herrschen sollte, und treibt den dritten Motor 71 an, so dass das berechnete Differential erzeugt werden kann. Nicht nur der erste Motor 34a und der zweite Motor 34b, sondern auch der dritte Motor 71 können zur unabhängigen Lenkregelung verwendet werden, so dass die Last auf jeden der Motoren 34a, 34b und 71 verringert werden kann.
4 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelungsablaufs der Lenkvorrichtung 200 in dieser Ausführungsform. Die Ausführung des in 4 gezeigten Prozesses wird in Intervallen von einer vorbestimmten Zeitspanne wiederholt.
Die ECU 100 bestimmt, ob in dem dritten Motor 71 ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses von dem Rotationssensor, der in dem dritten Motor 71 vorgesehen ist (S31).
Wenn bestimmt wird, dass in dem dritten Motor 71 ein Problem auftritt, wird der Prozess von 5, der unten beschrieben ist, ausgeführt (Nein in S31).
Wenn bestimmt wird, dass in dem Motor 71 kein Problem auftritt (Ja in S31), bestimmt die ECU 100, ob in dem ersten Motor 34a ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des in dem ersten Motor 34a vorgesehenen Rotationssensors (S32). Wenn in dem ersten Motor 34a kein Problem vorliegt (Ja in S32), bestimmt die ECU 100, ob in dem zweiten Motor 34b ein Problem vorliegt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des in dem zweiten Motor 34b vorgesehenen Rotationssensors (S33).
Wenn bestimmt wird, dass weder in dem ersten Motor 34a noch in dem zweiten Motor 34b ein Problem existiert (Ja in S33), gibt die ECU 100 die Betätigungssignale, die von einander unabhängig sind, dem ersten Motor 34a bzw. dem zweiten Motor 34b ein, und gibt das Betätigungssignal, das die Differentialoperation des Differentialmechanismus 40 erlaubt, in den dritten Motor 71 ein, so dass die Lenkregelung des Paars von Rädern unabhängig ausgeführt wird (S34).
Wenn bestimmt wird, dass in dem ersten Motor 34a kein Problem vorliegt, in dem zweiten Motor 34b jedoch schon (Nein in S33), stoppt die ECU 100 die Rotation des dritten Motors, um die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b zu stoppen (S35), und stoppt die Rotation des zweiten Motors 34b, der als defekt bestimmt wurde (S36). Anschließend führt die ECU 100 die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 unter Verwendung des ersten Motors 34a, der als normal bestimmt ist, aus (S37).
Wenn bestimmt wird, dass in dem ersten Motor 34a ein Problem auftritt (Nein in S32), stoppt die ECU 100 die Rotation des dritten Motors, um die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b zu verriegeln (S38). Anschließend bestimmt die ECU 100, ob in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des in dem zweiten Rotor 34b vorgesehenen Rotationssensors (S39).
Wenn bestimmt wird, dass in dem zweiten Motor 34b kein Problem vorliegt (Ja in S39), stoppt die ECU 100 die Rotation des ersten Motors 34a, der als defekt bestimmt wurde (S40), und führt die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 unter Verwendung des zweiten Motors 34b, der als normal bestimmt wurde, aus (S41).
Wenn bestimmt wird, dass auch in dem zweiten Motor 34b ein Problem existiert (Nein in S39), stoppt die ECU 100 die Rotation von sowohl dem ersten Motor 34a als auch dem zweiten Motor 34b, die als defekt bestimmt wurden (S42).
Bevor die ECU 100 die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b verriegelt, berechnet sie eine Differenz zwischen den Rotationswinkeln des ersten Rotors 31a und des zweiten Rotors 31b, erfasst durch die Rotationssensoren, die in dem ersten Motor 34a bzw. dem zweiten Motor 34b vorgesehen sind, und steuert den dritten Motor 71 so an, dass die Differenz zwischen den Rotationswinkeln des ersten Rotors 31a und des zweiten Rotors 31b auf Null eingestellt wird. Dadurch, wenn in entweder dem ersten Motor 34a oder dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, kann die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b in dem Zustand verriegelt werden, in dem die Rotationswinkeldifferenz zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b beseitigt ist.
5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Regelungsablaufs der Lenkvorrichtung in dieser Ausführungsform, wenn in dem dritten Motor ein Problem auftritt. Die Ausführung des in 5 gezeigten Prozesses wird in Intervallen von einer vorbestimmten Zeitspanne wiederholt.
Wenn bestimmt wird, dass in dem dritten Motor 71 ein Problem auftritt (Nein in S31 in 4), stoppt die ECU 100 die Rotation des dritten Motors 71, der als defekt bestimmt wurde (S51). Dadurch wird die Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor 31a und dem zweiten Rotor 31b durch den verriegelungsartigen Umkehreingabe-Verhinderungsmechanismus 70 verriegelt.
Anschließend bestimmt die ECU 100, ob in dem ersten Motor 34a ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des in dem ersten Motor 34a vorgesehenen Rotationssensors (S52). Unabhängig davon, ob in dem ersten Motor ein Problem auftritt (Ja in S52) oder nicht (Nein in S52), bestimmt die ECU 100, ob in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt, auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des in dem zweiten Motor 34b vorgesehenen Rotationssensors (S53, S57).
Wenn bestimmt wird, dass weder in dem ersten Motor 34a noch in dem zweiten Motor 34b ein Problem vorliegt (Ja in S53), gibt die ECU 100 das gleiche Betätigungssignal dem ersten Motor 34a und dem zweiten Motor 34b ein und führt die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 durch Verwendung des ersten MOtors 34a und des zweiten Motors 34b aus (S54).
Wenn bestimmt wird, dass in dem ersten Motor 34a kein Problem vorliegt, jedoch in dem zweiten Motor 34b (Nein in S53), stoppt die ECU 100 die Rotation des zweiten Motors 34b, der als defekt bestimmt wurde (S55). Anschließend führt die ECU 100 die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 unter Verwendung des ersten Motors 34a, der als normal bestimmt wurde, aus (S56).
Wenn bestimmt wird, dass in dem ersten Motor 34a ein Problem auftritt, in dem zweiten Motor 34b jedoch nicht (Ja in S57), stoppt die ECU 100 die Rotation des ersten Motors 34a, der als defekt bestimmt wurde (S58). Anschließend führt die ECU 100 die Lenkunterstützungsoperation des Lenkrades 12 unter Verwendung des zweiten Motors 34b, der als normal bestimmt wurde, aus (S59).
Wenn bestimmt wird, dass sowohl in dem ersten Motor 34a als auch in dem zweiten Motor 34b ein Problem auftritt (Nein in S57), stoppt die ECU 100 die Rotation des ersten Motors 34a und des zweiten Motors 34b, die als defekt bestimmt wurden (S60).
Nachfolgend ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das die Zusammenstellung einer Lenkvorrichtung 200 in dieser Ausführungsform zeigt.
In dieser Ausführungsform ist der Differentialmechanismus 40 in der oben beschriebenen Ausführungsform nicht vorgesehen, statt dessen eine Kupplung 80.
Die Kupplung 80 ist durch eine elektromagnetische Kupplung gebildet. Wenn die Kupplung 80 bestromt wird, verbindet sie den ersten Rotor 31a mit dem zweiten Rotor 31b. Die ECU 100 gibt ein Verbindungssignal an die Kupplung 80, so dass der erste Rotor 31a und der zweite Rotor 31b miteinander verbunden werden. Andererseits stoppt die ECU 100 die Eingabe eines Verbindungssignals in die Kupplung 80, so dass die Verbindung des ersten Rotors 31a mit dem zweiten Rotor 31b aufgehoben wird. Dadurch können der erste Rotor 31a und der zweite Rotor 31b durch eine einfache Zusammenstellung miteinander verbunden werden, ohne den Differentialmechanismus 40 bereitzustellen.
In dem Regelungsablauf der Lenkvorrichtung dieser Ausführungsform ersetzt die Regelung der Kupplung 80, wonach die Verbindung der zwei Rotoren erlaubt oder verhindert wird, die Verriegelung der Differentialoperation zwischen den zwei Rotoren des Flussdiagramms von 2.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern es können Veränderungen und Modifikationen gemacht werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel kann auf die Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung 20 verzichtet werden. In einem solchen Fall sind die Eingangswelle 14a und die Ausgangswelle 14b ständig miteinander gekoppelt, und die erste Zahnstange 52 kann durch eine Lenkbetätigung des Lenkrades 12 durch den Fahrer direkt bewegt werden.
Ferner basiert die vorliegende Anmeldung auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-035861, eingereicht am 14. Februar 2005, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-238625, eingereicht am 19. August 2005, deren Priorität sie beansprucht und deren gesamte Inhalte hierein durch Bezugnahme enthalten ist.
Zusammenfassung
In einer Lenkvorrichtung arbeitet ein erster Motor in Übereinstimmung mit einer Lenkbetätigung eines Lenkrades, eine erste Lenkspindel lenkt ein Rad eines Paars von Rädern, und eine erste Umwandlungseinheit wandelt eine Rotation eines ersten Rotors als ein Rotationselement des ersten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der ersten Lenkspindel um. Ein zweiter Motor arbeitet in Übereinstimmung mit der Lenkoperation des Lenkrades, eine zweite Lenkspindel ist von der ersten Lenkspindel getrennt und steuert das weitere Rad des Paars von Rädern, und eine zweite Umwandlungseinheit wandelt eine Rotation eines zweiten Rotors als ein Rotationselement des zweiten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der zweiten Lenkspindel um. Eine Kopplungseinheit koppelt den ersten Rotor und den zweiten Rotor zusammen und hebt die Kopplung des ersten Rotors und des zweiten Rotors auf.

Claims

Lenkvorrichtung, die ein Paar von Rädern in Übereinstimmung mit einer Lenkbetätigung eines Lenkrades lenkt, umfasst: – einen ersten Motor, der in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades arbeitet; – eine erste Lenkspindel, die ein Rad des Paars von Rädern lenkt; – eine erste Umwandlungseinheit, die ein vergleichsweise kleines Drehmoment eines ersten Rotors als ein Rotationselement des ersten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der ersten Lenkspindel mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt; – einen zweiten Motor, der in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades arbeitet; – eine zweite Lenkspindel, die von der ersten Lenkspindel getrennt ist und das weitere Rad des Paars von Rädern lenkt; – eine zweite Umwandlungseinheit, die ein vergleichsweise kleines Drehmoment eines zweiten Rotors als ein Rotationselement des zweiten Motors in eine axial gerichtete Bewegung der zweiten Lenkspindel mit einer vergleichsweise großen Schubkraft umwandelt; und – eine Kopplungseinheit, die den ersten Rotor und den zweiten Rotor miteinander koppelt und die Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor aufhebt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit eine Differentialeinheit umfasst, die eine Differentialoperation zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor bereitstellt, und eine Verriegelungseinheit umfasst, die die Differentialeinheit verriegelt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialeinheit einen Planetengetriebemechanismus umfasst, der umfasst: Ein erstes Sonnenrad, das mit dem ersten Rotor verbunden und drehbar gestützt ist, ein erstes Hohlrad, das drehbar gestützt und koaxial zu dem ersten Sonnenrad ist, ein erstes Planetenrad, das mit dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad in Eingriff ist, ein zweites Sonnenrad, das mit dem zweiten Rotor verbunden und drehbar gestützt wird, ein Hohlrad, das koaxial zu dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist, bei dem eine Rotation des zweiten Hohlrades verhindert wird, und ein zweites Planetenrad, das mit dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad in Eingriff und drehbar mit dem ersten Planetenrad und koaxial zu dem ersten Planetenrad verbunden ist; und wobei die Verriegelungseinheit die Rotation des ersten Hohlrades verriegelt, so dass die Differentialeinheit verriegelt ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialeinheit einen dritten Motor umfasst, der das erste Hohlrad antreibt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinheit eine Drehmomentübertragungseinheit, die zwischen dem ersten Hohlrad und dem dritten Motor angeordnet ist, umfasst und die Drehmomentübertragungseinheit vorgesehen ist, um ein Eingangsdrehmoment zu dem ersten Hohlrad zu übertragen, wenn das Eingangsdrehmoment von dem dritten Motor übertragen wird, und vorgesehen ist, um die Übertragung eines Eingangsdrehmoments zu dem dritten Motor zu verhindern und die Rotation des zweiten Hohlrades zu verhindern, wenn das Eingangsdrehmoment von dem zweiten Hohlrad übertragen wird.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Motorproblem-Erfassungseinheit umfasst, die ein Problem in dem ersten Motor oder dem zweiten Motor erfasst, und die Kopplungseinheit vorgesehen ist, um die Kopplung zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor aufzuheben, wenn weder in dem ersten Motor noch in dem zweiten Motor von der Motorproblem-Erfassungseinheit ein Problem erfasst wird, und vorgesehen ist, um den ersten Rotor und den zweiten Rotor miteinander zu koppeln, wenn von der Motorproblem-Erfassungseinheit in wenigstens entweder dem ersten Motor oder dem zweiten Motor ein Problem erfasst wird.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn durch die Motorproblem-Erfassungseinheit entweder in dem ersten Motor oder dem zweiten Motor ein Problem erfasst wird, der weitere von dem ersten Motor und dem zweiten Motor in Übereinstimmung mit der Lenkbetätigung des Lenkrades betrieben wird.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Rotationswinkel-Erfassungseinheit umfasst, die eine Differenz zwischen einem Rotationswinkel des ersten Motors und einem Rotationswinkel des zweiten Motors erfasst, wobei der dritte Motor bevor der erste Rotor und der zweite Rotor durch die Kopplungseinheit miteinander gekoppelt sind so betrieben wird, dass die von der Rotationswinkel-Erfassungseinheit erfasste Rotationswinkeldifferenz auf Null gesetzt ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: – eine Eingangswelle, die mit dem Lenkrad verbunden ist; – eine Ausgangswelle, die mit entweder der ersten Lenkspindel oder der zweiten Lenkspindel durch ein Lenkgetriebe verbunden ist; und – eine Übertragungsverhältnis-Veränderungsvorrichtung mit einem Differentialerzeugungsmechanismus und einem Motor, wobei die Übertragungsverhältnis-Veränderungseinheit den Differentialerzeugungsmechanismus durch Antreiben bzw. Ansteuern des Motors betreibt und ein Übertragungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle verändert.