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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsvorrichtung sowie eine Einstellungsvorrichtung und ein Einstellungsverfahren für die elektrische Servolenkungsvorrichtung.
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Stand der Technik
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In
JP2012-106673A ist eine Einstellungsvorrichtung für eine elektrische Servolenkung zum Einstellen einer Ausgangskennlinie einer Sensorschaltung eines Drehmomentsensors offenbart, um eine Lenkkraft näher an einen Idealwert in Übereinstimmung mit einem Abweichungsbetrag zu bringen, der auf der Basis einer Differenz zwischen der durch einen Lenkkraftmesser gemessenen Lenkkraft und dem im Voraus eingestellten Idealwert berechnet wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Drehmomentinformationen basierend auf einem Ausgangssignal des Drehmomentsensors können auch in anderen Steuerungen als einer Hilfssteuerung innerhalb und außerhalb von der elektrischen Servolenkungsvorrichtung verwendet werden.
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Da die in
JP2012-106673A beschriebene Einstellungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des Drehmomentsensors zu korrigieren, spiegelt das Ausgangssignal des Drehmomentsensors ein tatsächliches Eingangsdrehmoment nicht korrekt wider. Wird also ein korrigiertes Ausgangssignal in einer anderen Steuerung als der Hilfssteuerung verwendet, kann die Genauigkeit dieser anderen Steuerung als der Hilfssteuerung beeinträchtigt werden.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Verbesserung der Genauigkeit sowohl bei einer Hilfssteuerung als auch bei anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung ab.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine elektrische Servolenkungsvorrichtung einen Drehmomentsensor, der dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal entsprechend einem Eingangsdrehmoment auszugeben, das an einer Eingangswelle von einem Lenkrad anliegt; einen Lenkmechanismus, der das Eingangsdrehmoment auf die Räder überträgt; einen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Hilfsdrehmoment auf den Lenkmechanismus anzuwenden; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Ausgabe des Elektromotors entsprechend einem von dem Drehmomentsensor aus gegebenem Ausgangssignal zu steuern.
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Die Ausgangssignale des Drehmomentsensors beinhalten ein erstes Ausgangssignal, das in einer Hilfssteuerung verwendet wird und ein zweites Ausgangssignal, das in anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung verwendet wird. Das erste Ausgangssignal wird so korrigiert, dass eine Beziehung zwischen einem Eingangsdrehmoment, das von einem Eingangsdrehmomentmesser zum Messen eines an die Eingangswelle angelegten Drehmoments gemessen wird, und einem Ausgangsdrehmoment, das von dem Lenkmechanismus ausgegeben wird, zu einer im Voraus festgelegten idealen Kennlinie wird, und das zweite Ausgangssignal wird so korrigiert, dass ein von dem Drehmomentsensor ermitteltes Eingangsdrehmoment mit dem von dem Eingangsdrehmomentmesser gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine elektrische Servolenkungsvorrichtung einen Drehmomentsensor, der dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal entsprechend einem Eingangsdrehmoment auszugeben, das an einer Eingangswelle von einem Lenkrad anliegt, einen Lenkmechanismus, der das Eingangsdrehmoment auf die Räder überträgt, einen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Hilfsdrehmoment auf den Lenkmechanismus anzuwenden, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Ausgabe des Elektromotors entsprechend einem von dem Drehmomentsensor ausgegebenen Ausgangssignal zu steuern. Die Ausgangssignale des Drehmomentsensors beinhalten ein erstes Ausgangssignal, das in einer Hilfssteuerung verwendet wird und ein zweites Ausgangssignal, das in anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung verwendet wird. Die Einstellungsvorrichtung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung beinhaltet einen Eingangsdrehmomentmesser, der dazu konfiguriert ist, ein an die Eingangswelle angelegtes Drehmoment zu messen, einen Ausgangsdrehmomentmesser, der dazu konfiguriert ist, ein von dem Lenkmechanismus ausgegebenes Ausgangsdrehmoment zu messen, und einen Sensorausgabekorrektor, der dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal des Drehmomentsensors zu korrigieren. Der Sensorausgabekorrektor korrigiert das erste Ausgangssignal so, dass eine Beziehung zwischen dem von dem Eingangsdrehmomentmesser gemessenen Eingangsdrehmoment und dem von dem Ausgangsdrehmomentmesser gemessenen Ausgangsdrehmoment zu einer im Voraus festgelegten idealen Kennlinie wird, und korrigiert das zweite Ausgangssignal so, dass ein von dem Drehmomentsensor ermitteltes Eingangsdrehmoment mit dem von dem Eingangsdrehmomentmesser gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine elektrische Servolenkungsvorrichtung einen Drehmomentsensor, der dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal entsprechend einem Eingangsdrehmoment auszugeben, das an einer Eingangswelle von einem Lenkrad anliegt, einen Lenkmechanismus, der das Eingangsdrehmoment auf die Räder überträgt, einen Elektromotor, der dazu konfiguriert ist, ein Hilfsdrehmoment auf den Lenkmechanismus anzuwenden, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Ausgabe des Elektromotors entsprechend einem von dem Drehmomentsensor ausgegebenen Ausgangssignal zu steuern. Die Ausgangssignale des Drehmomentsensors beinhalten ein erstes Ausgangssignal, das in einer Hilfssteuerung verwendet wird und ein zweites Ausgangssignal, das in anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung verwendet wird. Ein Einstellungsverfahren für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung beinhaltet einen Eingangsdrehmoment-Meßschritt zum Messen eines an die Eingangswelle angelegten Eingangsdrehmoments, einen Ausgangsdrehmoment-Meßschritt zum Messen eines von dem Lenkmechanismus ausgegebenen Ausgangsdrehmoments, einen Korrekturschritt der ersten Sensorausgabe zum Korrigieren des ersten Ausgangssignals, so dass eine Beziehung zwischen einem in dem Eingangsdrehmoment-Meßschritt gemessenen Eingangsdrehmoment und einem in dem Ausgangsdrehmoment-Meßschritt gemessenen Ausgangsdrehmoment zu einer im Voraus festgelegten idealen Kennlinie wird, und einen Korrekturschritt der zweiten Sensorausgabe zum Korrigieren des zweiten Ausgangssignals, so dass ein von dem Drehmomentsensor ermitteltes Eingangssignal mit dem in dem Eingangsdrehmoment-Meßschritt gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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2 ist eine Teil-Querschnittdarstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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3 ist ein Ausgangskennlinien-Diagramm eines Hauptsensors, das eine Beziehung zwischen einem Eingangsdrehmoment und einer Ausgangsspannung zeigt,
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4 ist ein Ausgangskennlinien-Diagramm eines Untersensors, das eine Beziehung zwischen einem Eingangsdrehmoment und einer Ausgangsspannung zeigt,
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5 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Einstellungsvorrichtung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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6 ist ein Flussdiagramm des Vorgangs eines Einstellungsverfahrens für die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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7 ist ein Diagramm der idealen Schubkraftkennlinie der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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8A ist ein Schubkraftkennlinien-Diagramm der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die gestrichelte Linie eine Kennlinie vor einer Korrektur und die durchgehende Linie eine Kennlinie nach der Korrektur zeigt,
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8B ist ein Ausgangskennlinien-Diagramm eines Drehmomentsensors, wobei die gestrichelte Linie eine Kennlinie vor einer Korrektur und die durchgehende Linie eine Kennlinie nach der Korrektur in einem Hauptsensor zeigt,
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9A ist ein Schubkraftkennlinien-Diagramm der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die gestrichelte Linie eine Kennlinie vor einer Korrektur und die durchgehende Linie eine Kennlinie nach der Korrektur zeigt,
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9B ist ein Ausgangskennlinien-Diagramm des Drehmomentsensors, wobei die gestrichelte Linie eine Kennlinie vor einer Korrektur und die durchgehende Linie eine Kennlinie nach der Korrektur in dem Hauptsensor zeigt,
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10A ist ein Schubkraftkennlinien-Diagramm der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die gestrichelte Linie eine Kennlinie vor einer Korrektur und die durchgehende Linie eine Kennlinie nach der Korrektur zeigt,
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10B ist ein Ausgangskennlinien-Diagramm des Drehmomentsensors, wobei die gestrichelte Linie eine Kennlinie vor einer Korrektur und die durchgehende Linie eine Kennlinie nach der Korrektur in dem Hauptsensor zeigt,
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11 ist eine System-Querschnittdarstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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12 ist ein Flussdiagramm des Vorgangs eines Einstellungsverfahrens für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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13 ist eine System-Querschnittdarstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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<Erstes Ausführungsbeispiel>
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Zunächst wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 1 beschrieben.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 beinhaltet einen Drehmomentsensor 2 zum Ausgeben eines Ausgangssignals entsprechend einem Eingangsdrehmoment, das an einer Eingangswelle 11 von einem Lenkrad anliegt, einen Lenkmechanismus 3 zum Übertragen des Drehmoments auf die Räder, einen Elektromotor 4 zum Anwenden eines Hilfsdrehmoments auf den Lenkmechanismus 3, und eine Steuerung 5 zum Steuern einer Ausgabe des Elektromotors 4 entsprechend dem Ausgangssignal, das von dem Drehmomentsensor 2 ausgegeben wird.
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Der Lenkmechanismus 3 ist dazu konstruiert, die Räder über Verbindungsstangen (nicht dargestellt), die mit einer Zahnstange 14 gekoppelt sind, zu lenken, indem die Zahnstange 14, die mit einem Ritzel 17 in Eingriff steht, das an einer Ausgangswelle 12 ausgebildet ist, durch die Drehung der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 entsprechend der Lenkbewegung des Lenkrads durch einen Fahrer in einer axialen Richtung (einer seitlichen Richtung eines Fahrzeugs) bewegt wird.
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Der Lenkmechanismus 3 verfügt über ein Schneckenrad 15, das mit der Ausgangswelle 12 gekoppelt ist, und eine Schnecke 16, die mit dem Schneckenrad 15 in Eingriff steht. Der Elektromotor 4 überträgt über das Schneckenrad 15 das Hilfsdrehmoment auf die Ausgangswelle 12, in dem er die Schnecke 16 drehend antreibt.
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Der Drehmomentsensor 2 ist ein kontaktloser Sensor zum Ermitteln eines Eingangsdrehmoments, das an einem Torsionsstab 21 wirkt, der die Eingangswelle 11 und die Ausgangswelle 12 miteinander verbindet.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 und der Drehmomentsensor 2 werden ausführlich unter Bezug auf 2 beschrieben.
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Die Eingangswelle 11 ist über ein Wälzlager 37 drehbar in einem Gehäuse 30 gelagert. Die Ausgangswelle 12 ist über ein Wälzlager 38 drehbar in einem Gehäuse 41 gelagert. Ein Gleitlager 39 ist zwischen einer unteren Endseite der Eingangswelle 11 und einer oberen Endseite der Ausgangswelle 12 angeordnet. Die Eingangswelle 11 und die Ausgangswelle 12 sind in den Gehäusen 30, 41 koaxial drehbar gelagert.
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Die Eingangswelle 11 weist eine zylindrische Form auf und der Torsionsstab 21 ist koaxial in der Eingangswelle 11 angeordnet. Ein oberer Endteil des Torsionsstabs 21 ist mit einem oberen Endteil der Eingangswelle 11 über einen Stift 28 verbunden. Ein unterer Endteil des Torsionsstabs 21 steht an einer Öffnung am unteren Ende der Eingangswelle 11 vor und ist über eine Kerbverzahnung mit der Ausgangswelle 12 gekoppelt. Der Torsionsstab 21 überträgt ein von dem Lenkrad über die Eingangswelle 11 eingegebenes Eingangsdrehmoment auf die Ausgangswelle 12 und wird um eine Drehachse O entsprechend dem Eingangsdrehmoment verdreht und verformt.
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Der Drehmomentsensor 2 beinhaltet einen magnetischen Generator 22, der an der Eingangswelle 11 befestigt und dazu konfiguriert ist, sich zusammen mit der Eingangswelle 11 zu drehen, eine drehbare Magnetkreiseinheit 25, die an der Ausgangswelle 12 befestigt und dazu konfiguriert ist, sich zusammen mit der Ausgangswelle 12 zu drehen, eine feste Magnetkreiseinheit 31, die an dem Gehäuse 30 befestigt ist, und Magnetsensoren 48, die dazu konfiguriert sind, eine magnetische Flussdichte zu ermitteln, welche von dem magnetischen Generator 22 durch die drehbare Magnetkreiseinheit 25 in die feste Magnetkreiseinheit 31 eingeführt wird, wenn der Torsionsstab 21 verdreht und verformt wird. Der Drehmomentsensor 2 ermittelt das an dem Torsionsstab 21 wirkende Eingangsdrehmoment auf der Basis von Ausgaben der Magnetsensoren 48.
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An Stelle der oben beschriebenen Konfiguration kann der magnetische Generator 22 auch an der Ausgangswelle 12 befestigt sein, um sich zusammen mit der Ausgangswelle 12 zu drehen, und die drehbare Magnetkreiseinheit 25 kann an der Eingangswelle 11 befestigt sein, um sich zusammen mit der Eingangswelle 11 zu drehen.
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Der magnetische Generator 22 weist ein ringförmiges rückwärtiges Joch 24 auf, das mit Presspassung in die Eingangswelle 11 eingesetzt ist, und einen ringförmigen Ringmagnet 23, der an der unteren Endfläche des rückwärtigen Jochs 24 befestigt ist.
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Der Ringmagnet 23 ist ein ringförmiger Permanentmagnet zum Erzeugen von Magnetismus in Richtung der Drehachse O der Eingangswelle 11. Der Ringmagnet 23 ist ein Multipolmagnet, der durch Magnetisierung eines harten magnetischen Körpers in Richtung der Drehachse O gebildet wird und zwölf Magnetpole aufweist, welche in Umfangsrichtung die gleiche Breite aufweisen. Das heißt, dass auf der oberen und unteren Endfläche des Ringmagneten 23 sechs N-Pole und sechs S-Pole abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anzahl der auf der Endfläche des Ringmagneten 23 ausgebildeten Magnetpole wird beliebig in einem Bereich von zwei oder mehr festgelegt.
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Die obere Endfläche des Ringmagneten 23 ist an der unteren Endfläche des rückwärtigen Jochs 24 mithilfe eines Klebers befestigt. Da das rückwärtige Joch 24 außerdem aus einem weichmagnetischen Körper besteht, wird es durch eine von dem Ringmagneten 23 erzeugte Magnetkraft magnetisiert und an den Ringmagneten 23 angezogen. Wie eben beschrieben, haften der Ringmagnet 23 und das rückwärtige Joch 24 durch eine Klebekraft des Klebers und eine Magnetkraft aneinander.
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Die drehbare Magnetkreiseinheit 25 weist einen ersten weichmagnetischen Ring 26 und einen zweiten weichmagnetischen Ring 27 auf, in welche ein Magnetfluss eingeleitet wird, der von dem Ringmagneten 23 des magnetischen Generators 42 erzeugt wird, ein Montageelement 70, das an der Ausgangswelle 12 montiert ist, und ein Pressharz 71, das den ersten und zweiten weichmagnetischen Ring 26, 27 an dem Montageelement 70 fixiert.
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Der erste und zweite weichmagnetische Ring
26,
27 weisen jeweils sechs Magnetbahn-Spitzenabschnitte auf, die zur unteren Endfläche des Ringmagneten
23 weisen, sechs Magnetpfad-Säulenabschnitte, die von den Magnetbahn-Spitzenabschnitten weggebogen sind und sich in Richtungen weg voneinander erstrecken, und einen Magnetbahn-Ringabschnitt, der sich ringförmig erstreckt und die Magnetbahn-Säulenabschnitte miteinander verbindet. Der Aufbau des ersten und zweiten weichmagnetischen Rings
26,
27 wurde von dem vorliegenden Anmelder in Dokument
JP2009-244205A vorgelegt.
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Die feste Magnetkreiseinheit 31 beinhaltet einen ersten Magnetismus-Sammelring 32 und einen zweiten Magnetismus-Sammelring 33, die eine ringförmige Form aufweisen und an dem Gehäuse 30 befestigt sind, und ein erstes Magnetismus-Sammeljoch 34 und ein zweites Magnetismus-Sammeljoch 35, die an einem Sensorhalter 40 befestigt sind.
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Der erste und zweite Magnetismus-Sammelring 32, 33 sind so angeordnet, dass ihre Innenumfangsflächen zu den ringförmigen Magnetpfad-Abschnitten des ersten und zweiten weichmagnetischen Rings 26, 27 ausgerichtet sind.
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Das erste und zweite Magnetismus-Sammeljoch 34, 35 sind jeweils so angeordnet, dass sie zu den Außenumfangsflächen des ersten und zweiten Magnetismus-Sammelrings 32, 33 ausgerichtet sind. Zwischen dem ersten und zweiten Magnetismus-Sammeljoch 34, 35 ist ein Paar von magnetischen Spalten (Luftspalte) angeordnet. Die Haupt- und Untermagnetsensoren 48 sind in dem Paar von magnetischen Spalten nebeneinander angeordnet. Jeder Magnetsensor 48 ist mithilfe von Pressharz an dem Sensorhalter 40 fixiert.
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Der Magnetsensor 48 gibt eine Spannung, die der Größe und Richtung eines Magnetfelds des magnetischen Spalts entspricht, über eine Platine 47 und eine Anschlussklemme 44 aus. Die Anschlussklemme 44 ist mit der Steuerung 5 über eine Verdrahtung 49 (siehe 5) verbunden, die mit dem Sensorhalter 40 verbunden ist.
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Das erste Magnetismus-Sammeljoch 34, das zweite Magnetismus-Sammeljoch 35, die Magnetsensoren 48 und die Platine 47 sind an dem Sensorhalter 40 befestigt, der aus einem Kunstharz geformt ist. Der Sensorhalter 40 weist einen hohlen zylindrischen Teil 40a auf, der in eine Öffnung 30a des Gehäuses 30 eingepasst und eingesetzt ist, und ist mithilfe einer Schraube an dem Gehäuse 30 befestigt, das aus Metall besteht.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Eingangsdrehmoments, das an dem Torsionsstab 21 wirkt, durch den Drehmomentsensor 2 beschrieben.
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In neutralem Zustand, wenn kein Eingangsdrehmoment auf den Torsionsstab 21 wirkt, schließen die Magnetbahn-Spitzenabschnitte des ersten und zweiten weichmagnetischen Rings 26, 27 den N- und S-Pol des Ringmagneten 23 magnetisch kurz, indem sie dem N- und S-Pol mit derselben Fläche zugewandt sind. Das heißt, dass kein Magnetfluss in die drehbare Magnetkreiseinheit 25 und die feste Magnetkreiseinheit 31 eingeleitet wird.
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Wenn durch die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer ein Eingangsdrehmoment mit einer bestimmten Richtung auf den Torsionsstab 21 wirkt, wird der Torsionsstab 21 entsprechend der Richtung dieses Eingangsdrehmoments verdreht und verformt. Wenn der Torsionsstab 21 verdreht und verformt wird, weisen die Magnetbahn-Spitzenabschnitte des ersten weichmagnetischen Rings 26 mit einer größeren Fläche zu den N-Polen als zu den S-Polen, wogegen die Magnetbahn-Spitzenabschnitte des zweiten weichmagnetischen Rings 27 mit einer größeren Fläche zu den S-Polen als zu den N-Polen ausgerichtet sind. Der Magnetfluss von dem Ringmagnet 23 wird durch die drehbare Magnetkreiseinheit 25 in die feste Magnetkreiseinheit 31 eingeführt. Dabei wird der Magnetfluss in einer Route von den N-Polen zu den S-Polen mithilfe des ersten weichmagnetischen Rings 26, des ersten Magnetismus-Sammelrings 32, des ersten Magnetismus-Sammeljochs 34, des zweiten Magnetismus-Sammeljochs 35, des zweiten Magnetismus-Sammelrings 33 und des zweiten weichmagnetischen Rings 27 eingeleitet. Die Magnetsensoren 48, die in den magnetischen Spalten zwischen dem ersten und zweiten Magnetismus-Sammeljoch 34, 35 angeordnet sind, geben Spannungswerte entsprechend der Größe und Richtung des Magnetflusses aus.
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Wenn dagegen durch die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer ein Eingangsdrehmoment mit einer Richtung entgegengesetzt zu dem oben beschriebenen Fall auf den Torsionsstab 21 wirkt, wird der Torsionsstab 21 entsprechend der Richtung dieses Eingangsdrehmoments verdreht und verformt. Wenn der Torsionsstab 21 verdreht und verformt wird, weisen die Magnetbahn-Spitzenabschnitte des ersten weichmagnetischen Rings 26 mit einer größeren Fläche zu den S-Polen als zu den N-Polen, wogegen die Magnetbahn-Spitzenabschnitte des zweiten weichmagnetischen Rings 27 mit einer größeren Fläche zu den N-Polen als zu den S-Polen ausgerichtet sind. Der Magnetfluss von dem Ringmagnet 23 wird durch die drehbare Magnetkreiseinheit 25 in die feste Magnetkreiseinheit 31 eingeführt, wobei er einen Verlauf entgegengesetzt zu der oben beschriebenen Route nimmt. Dabei wird der Magnetfluss in einer Route von den N-Polen zu den S-Polen mithilfe des zweiten weichmagnetischen Rings 27, des zweiten Magnetismus-Sammelrings 33, des zweiten Magnetismus-Sammeljochs 35, des ersten Magnetismus-Sammeljochs 34, des ersten Magnetismus-Sammelrings 32 und des ersten weichmagnetischen Rings 26 eingeleitet. Die Magnetsensoren 48, die in den magnetischen Spalten zwischen dem ersten und zweiten Magnetismus-Sammeljoch 34, 35 angeordnet sind, geben Spannungswerte entsprechend der Größe und Richtung des Magnetflusses aus.
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Je größer eine Flächendifferenz zwischen der Fläche der Magnetbahn-Spitzenabschnitte des ersten und zweiten weichmagnetischen Rings 26, 27, die zu den N-Polen des Ringmagneten 23 ausgerichtet ist, und der Fläche der Magnetbahn-Spitzenabschnitte des ersten und zweiten weichmagnetischen Rings 26, 27, die zu den S-Polen ausgerichtet ist, desto größer ist der magnetische Fluss, der in die magnetischen Spalten eingeleitet wird und desto größer sind die Ausgangsspannungen der Magnetsensoren 48. Durch Erhöhen der Anzahl der magnetischen Pole des Ringmagneten 23 kann so die in die Magnetsensoren 48 eingeführte magnetische Flussdichte verbessert werden.
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Der Magnetsensor 48 beinhaltet eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben einer Spannung entsprechend der Größe und Richtung eines Magnetfelds und eine Einstellungseinheit, die dazu in der Lage ist, eine Ausgangskennlinie einer Ausgangsspannung (Ausgangssignal) anzupassen, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben wird. Die Ausgabeeinheit besteht aus einem Hall-Element.
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Die Einstellungseinheit des Magnetsensors 48 beinhaltet eine Verstärkungseinheit zum Verstärken der von der Ausgabeeinheit ausgegebenen Ausgangsspannung auf der Basis eines vorgegebenen Ausgabe-Verstärkungsfaktors (Verstärkung), und eine Offset-Einheit zum Hinzufügen eines festgelegten Offset-Werts zu der Ausgangsspannung, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben wird. Verarbeitungsinhalte der Verstärkungseinheit und der Offset-Einheit werden später ausführlich beschrieben.
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3 und 4 sind jeweils Ausgangskennlinien-Diagramme der Haupt- und Untermagnetsensoren 48, die eine Beziehung zwischen dem Eingangsdrehmoment, das auf den Torsionsstab 21 wirkt, und der Ausgangsspannung des Magnetsensors 48 zeigen. Der Hauptmagnetsensor 48 wird nachfolgend als „Hauptsensor” bezeichnet und der Untermagnetsensor 48 wird als „Untersensor” bezeichnet.
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Der Hauptsensor weist eine solche Eigenschaft auf, dass die Ausgangsspannung (das Ausgangssignal) null wird, wenn das Lenkrad nicht gelenkt wird (das Eingangsdrehmoment ist null) und die Ausgangsspannung mit einem Anstieg des Eingangsdrehmoments zunimmt, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird, wogegen die Ausgangsspannung mit einem Anstieg des Eingangsdrehmoments abnimmt, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird.
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Der Untersensor weist eine solche Eigenschaft auf, dass die Ausgangsspannung (das Ausgangssignal) null wird, wenn das Lenkrad nicht gelenkt wird (das Eingangsdrehmoment ist null) und die Ausgangsspannung mit einem Anstieg des Eingangsdrehmoments abnimmt, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird, wogegen die Ausgangsspannung mit einem Anstieg des Eingangsdrehmoments zunimmt, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird.
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Eine Änderungsrate (Gradient) der Ausgangsspannung kann durch Ändern des Ausgabe-Verstärkungsfaktors, der in der Verstärkungseinheit in der Einstellungseinheit des Sensors 48 eingestellt ist, geändert werden, und die Ausgangsspannung kann durch Ändern des Offset-Werts, der in der Offset-Einheit eingestellt ist, in der linken oder rechten Drehrichtung versetzt werden.
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Wie 3 und 4 zu entnehmen ist, haben die Haupt- und Untersensoren entgegengesetzte Ausgangskennlinien und Ausgangsspannungswerte mit jeweils entgegengesetzten Kennlinien in Reaktion darauf, dass das Eingangsdrehmoment auf den Torsionsstab 21 wirkt. Das Ausgangssignal des Hauptsensors dient als Hilfssteuerung zur Unterstützung der Lenkung des Lenkrads durch den Fahrer.
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Die Steuerung 5 bestimmt durch Vergleichen der Ausgangsspannungen der Haupt- und Untersensoren miteinander, ob eine Abnormalität in den Magnetsensoren 48 vorliegt oder nicht. Wie eben beschrieben, ist der Untersensor vorgesehen, um eine Abnormalität in den Magnetsensoren 48 zu bestimmen. Ferner wird das Ausgangssignal des Untersensors außerdem in anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung verwendet. Die anderen Steuerungen als die Hilfssteuerung beinhalten insbesondere eine Steuerung zum Aufrechterhalten der Fahrsicherheit des Fahrzeugs, eine Steuerung zum Unterdrücken von Flattern und dergleichen.
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Dabei sind die Schubkräfte der Zahnstange 14 zum Lenken der Räder bei einer Drehung des Lenkrads nach links und bei einer Drehung des Lenkrad nach rechts asymmetrisch aufgrund einer Ausgabevariation, die durch eine Differenz in der Drehrichtung des Elektromotors 4 verursacht wird, einer Reibungskraftvariation, die durch eine Differenz in der Drehrichtung des Lenkrads bewirkt wird und dergleichen. Der Grad der Asymmetrie zwischen der Drehung nach links und der Drehung nach rechts differiert in jeder individuellen elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100. Folglich wird das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 2 der individuellen elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 korrigiert, um die Schubkräfte der Zahnstange 14 zwischen der Drehung nach links und der Drehung nach rechts zu korrigieren.
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Wenn das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 2 so korrigiert wird, dass die Schubkräfte der Zahnstange 14 zwischen der Drehung nach links und der Drehung nach rechts symmetrisch sind, spiegelt das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 2 das tatsächliche Eingangsdrehmoment nicht korrekt wieder. Wenn also das korrigierte Ausgangssignal des Drehmomentsensors in einer anderen Steuerung als der Hilfssteuerung verwendet wird, die unter Verwendung der Drehmomentinformationen auf Basis des Ausgangssignals des Drehmomentsensors 2 ausgeführt wird, kann die Steuerungsgenauigkeit beeinträchtigt werden. Daher werden das Ausgangssignal des Hauptsensors, das in der Hilfssteuerung verwendet wird, und das des Untersensors, das in den anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung verwendet wird, entsprechend den jeweiligen Zwecken unterschiedlich korrigiert.
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Eine Einstellungsvorrichtung 50 zum Einstellen der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 durch Korrigieren der Ausgangssignale des Hauptsensors und des Untersensors wird nachfolgend unter Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
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Wie in 5 dargestellt, beinhaltet die Einstellungsvorrichtung 50 einen Stellantrieb 51 zum Anlegen eines Eingangsdrehmoments an die Eingangswelle 11, eine Stellantrieb-Steuereinheit 60 zum Steuern des Betriebs des Stellantriebs 51, einen Eingangsdrehmomentmesser 55 zum Messen des von dem Stellantrieb 51 an die Eingangswelle 11 angelegten Drehmoments, einen Ausgangsdrehmomentmesser 52 zum Messen einer Schubkraft der Zahnstange 14 des Lenkmechanismus 3 (Zahnstangen-Schubkraft), ein Messdaten-Lesegerät 53 zum Lesen der Messdaten des Eingangsdrehmomentmessers 55 und des Ausgangsdrehmomentmessers 52, und einen Sensorausgabekorrektor 54 zum Korrigieren eines Ausgangssignals des Drehmomentsensors 2 entsprechend den von dem Messdaten-Lesegerät 53 gelesenen Messdaten.
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Des Weiteren beinhaltet die Einstellungsvorrichtung 50 einen Strommesser 56 zum Messen eines Motorantriebsstroms, der von der Steuerung 5 an den Elektromotor 4 ausgegeben wird, einen Schalter 57, der in der Verdrahtung 49 angeordnet ist und den Drehmomentsensor 2 und die Steuerung 5 miteinander verbindet, einen Schalter 58, der in einer Verdrahtung angeordnet ist, die den Drehmomentsensor 2 und das Messdaten-Lesegerät 53 miteinander verbindet, und einen Schalter 59, der in einer Verkabelung angeordnet ist, die den Drehmomentsensor 2 und den Sensorausgabekorrektor 54 miteinander verbindet.
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Nachfolgend wird ein Einstellungsverfahren für die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 mithilfe der Einstellungsvorrichtung 50 unter Bezug auf 6 beschrieben.
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In Schritt 1 wird ein Montageschritt durchgeführt, um die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 mit der Einstellungsvorrichtung 50 zusammenzubauen. In dem Montageschritt werden der Stellantrieb 51 und der Eingangsdrehmomentmesser 55 an der Eingangswelle 11 montiert, und der Ausgangsdrehmomentmesser 52 wird an der Zahnstange 14 montiert. Ferner werden das Messdaten-Lesegerät 53 und der Sensorausgabekorrektor 54 mit dem Drehmomentsensor 2 verbunden.
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In Schritt 2 wird ein Schritt zum Einstellen einer temporären Sensorausgabe durchgeführt, um die Ausgangssignale des Hauptsensors und des Untersensors temporär einzustellen. In dem Schritt zum Einstellen der temporären Sensorausgabe werden temporäre Ausgangssignale als die Ausgangssignale entsprechend dem Eingangsdrehmoment eingestellt. Das heißt, es werden temporäre Ausgangskennlinien eingestellt. Des Weiteren werden ein temporärer Ausgabe-Verstärkungsfaktor und ein temporärer Offset-Wert in der Verstärkungseinheit bzw. der Offset-Einheit in der Einstellungseinheit des Magnetsensors 48 eingestellt. Die temporären Ausgangskennlinien des Hauptsensors und des Untersensors, die in dem Schritt zum Einstellen der temporären Sensorausgabe eingestellt werden, werden entgegengesetzt zueinander eingestellt. Dieser Schritt zum Einstellen der temporären Sensorausgabe kann vor der Montage der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 an der Einstellungsvorrichtung 50 durchgeführt werden.
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In den folgenden Schritten werden verschiedene Einstellungen in dem Hauptsender und dem Untersensor vorgenommen. Zunächst wird ein Einstellungsverfahren für den Hauptzensor beschrieben.
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In Schritt 31 werden ein Eingangsdrehmoment-Meßschritt zum Messen eines von dem Stellantrieb 51 an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoments durch den Eingangsdrehmomentmesser 55 und ein Ausgangsdrehmoment-Meßschritt zum Messen eines von der Zahnstange 14 ausgegebenen Ausgangsdrehmoments durch den Ausgangsdrehmomentmesser 52 durchgeführt. Der Eingangsdrehmoment-Meßschritt und der Ausgangsdrehmoment-Meßschritt werden unten ausführlich beschrieben.
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Ein Zustand, in dem ein Ausgangssignal des Hauptsensors in die Steuerung 5 eingegeben wird, wird durch Einschalten des Schalters 57 und durch Ausschalten der Schalter 58, 59 eingestellt.
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Der Stellantrieb 51 wird durch die Stellantrieb-Steuereinheit 60 aktiviert und ein Eingangsdrehmoment, das sich in einer vorgegebenen Kennlinie kontinuierlich ändert, wird an die Eingangswelle 11 angelegt. Dabei steuert die Stellantrieb-Steuereinheit 60 den Betrieb des Stellantriebs 51 so, dass sich die Eingangswelle 11 nach der Drehung in einer Richtung (z. B. nach rechts) in die andere Richtung dreht (z. B. nach links).
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 100 wird durch Anlegen des Eingangsdrehmoments an die Eingangswelle 11 betrieben. Dabei wird der Torsionsstab 21 entsprechend dem an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoment gedreht und der Hauptsensor gibt ein Ausgangssignal basierend auf der temporären Ausgangskennlinie entsprechend dem Eingangsdrehmoment aus. Anschließend gibt die Steuerung 5 einen Motorantriebsstrom entsprechend dem von dem Hauptsensor ausgegebenen Ausgangssignal an den Elektromotor 4 aus, und der Elektromotor 4 legt ein Hilfsdrehmoment an den Lenkmechanismus 3 an.
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Während des Betriebs der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 misst der Eingangsdrehmomentmesser 55 das von dem Stellantrieb 51 an die Eingangswelle 11 angelegte Eingangsdrehmoment, der Ausgangsdrehmomentmesser misst das Ausgangsdrehmoment der Zahnstange 14, und der Strommesser 56 misst den Motorantriebsstrom.
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Das Messdaten-Lesegerät 53 liest und speichert jeweils die Messdaten des Eingangsdrehmoments der Eingangswelle 11, die von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessen werden, die Messdaten des Ausgangsdrehmoments der Zahnstange 14, die von dem Ausgangsdrehmomentmesser 52 gemessen werden, und die Messdaten des Motorantriebsstroms, die von dem Strommesser 56 gemessen werden.
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In Schritt 32 wird ein Sensorausgabe-Korrekturschritt durchgeführt, um das Ausgangssignal des Hauptsensors durch den Sensorausgabekorrektor 54 zu korrigieren, so dass eine Beziehung zwischen dem von dem Messdaten-Lesegerät 53 gelesenen Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment zu einer im Voraus festgelegten idealen Kennlinie wird. Dabei wird mindestens einer aus dem in der Verstärkungseinheit eingestellten Ausgabe-Verstärkungsfaktor und dem in der Offset-Einheit eingestellten Offset-Wert in der Einstellungseinheit des Hauptsensors korrigiert. In dem Sensorausgabe-Korrekturschritt wird ein Zustand, in dem ein von dem Sensorausgabekorrektor 54 ausgegebenes Signal in den Drehmomentsensor 2 eingegeben wird, durch Einschalten des Schalters 59 und durch Ausschalten der Schalter 57, 58 eingestellt.
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Der Sensor Ausgabe-Korrekturschritt wird ausführlich unter Bezug auf 7 bis 10 beschrieben.
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7 ist ein Diagramm der idealen Schubkraftkennlinie, das eine Beziehung zwischen dem von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoment und dem von dem Ausgangsdrehmomentmesser 52 gemessenen Ausgangsdrehmoment zeigt, die im Voraus in dem Sensorausgabekorrektor 54 gespeichert wird. Die ideale Schubkraftkennlinie ist, wie dargestellt, zwischen der Drehung nach links und der Drehung nach rechts symmetrisch, wobei eine neutrale Stellung des Lenkrads die Mitte bildet. Das Ausgangsdrehmoment weist, wie dargestellt, eine Hysteresekomponente auf einer Drehungsseite und einer Rückstellungsseite des Lenkrads auf. Dies liegt daran, dass das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 2 eine Hysteresekomponente aufweist, die entsprechend einem Torsionswinkel des Torsionsstabs 21 auf der Drehungsseite und der Rückstellungsseite zunimmt und abnimmt.
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In dem Sensorausgabekorrektor 54 wird eine gemessene Schubkraftkennlinie, die mit der gestrichelten Linie in 8A, 9A und 10A angezeigt ist, auf Basis der Messdaten des Eingangsdrehmoments und des Ausgangsdrehmoments erzeugt, die von dem Messdaten-Lesegerät 53 gelesen werden, und mit der im Voraus gespeicherten idealen Schubkraftkennlinie verglichen werden.
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8A, 9A und 10A zeigen einen Fall, in dem eine Abweichung zwischen der gemessenen Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) und der idealen Schubkraftkennlinie (durchgehende Linie) besteht. Die gemessene Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) in 8A, 9A und 10A ist eine Kennlinie, bei der der Elektromotor 4 ein Hilfsdrehmoment an den Lenkmechanismus 3 auf Basis der temporären Ausgangskennlinie des Hauptsensors anlegt, die in dem Schritt zum Einstellen der temporären Sensorausgabe aus Schritt 2 temporär eingestellt wurde und in der gestrichelten Linie in 8B, 9B und 10B dargestellt ist.
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8A zeigt einen Zustand, in dem die gemessene Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) bezüglich der idealen Schubkraftkennlinie (durchgehende Linie) in der Drehrichtung nach rechts versetzt ist. 9A zeigt einen Zustand, in dem eine Änderungsrate der gemessenen Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) größer als die der idealen Schubkraftkennlinie (durchgehende Linie ist. 10A zeigt einen Zustand, in dem die gemessene Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) in der Drehrichtung nach rechts bezüglich der idealen Schubkraftkennlinie (durchgehende Linie) versetzt ist und die Änderungsrate der gemessenen Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) größer als die der idealen Schubkraftkennlinie (durchgehende Linie) ist.
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Der Sensorausgabekorrektor 54 korrigiert den in der Verstärkungseinheit eingestellten Ausgabe-Verstärkungsfaktor und den in der Offset-Einheit eingestellten Offset-Wert in der Einstellungseinheit des Hauptsensors, so dass die gemessene Schubkraftkennlinie (gestrichelte Linie) mit der idealen Schubkraftkennlinie (durchgehende Linie) zusammenfällt. In 8B, 9B und 10B ist die Ausgangskennlinie des Hauptsensors nach einer Korrektur in der durchgehenden Linie dargestellt. Dabei wird im Fall von 8A der in der Offset-Einheit eingestellte Offset-Wert so korrigiert, dass das Ausgangssignal des Hauptsensors in der Drehrichtung nach links versetzt wird, wie in 8B dargestellt. Dies bewirkt eine Änderung von der Kennlinie, die in der gestrichelten Linie in 8A dargestellt ist auf die durchgehende Linie in 8A, wodurch die ideale Kennlinie erzielt wird, wie in 7 dargestellt. Ferner wird im Fall von 9A der in der Verstärkungseinheit eingestellte Ausgabe-Verstärkungsfaktor so korrigiert, dass der Gradient des Ausgangssignals des Hauptsensors kleiner wird, wie in 9B dargestellt. Dies bewirkt eine Änderung von der Kennlinie, die in der gestrichelten Linie in 8A dargestellt ist auf die durchgehende Linie in 9A, wodurch die ideale Kennlinie erzielt wird, wie in 7 dargestellt. Ferner wird im Fall von 10A der in der Offset-Einheit eingestellte Offset-Wert so korrigiert, dass das Ausgangssignal des Hauptsensors in der Drehrichtung nach links versetzt wird und der in der Verstärkungseinheit eingestellte Ausgabe-Verstärkungsfaktor wird so korrigiert, dass der Gradient des Ausgangssignals des Hauptsensors kleiner wird, wie in 10B dargestellt. Dies bewirkt eine Änderung von der Kennlinie, die in der gestrichelten Linie in 8A dargestellt ist auf die durchgehende Linie in 10A, wodurch die ideale Kennlinie erzielt wird, wie in 7 dargestellt.
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Wie oben beschrieben, wird das Ausgangssignal des Hauptsensors so korrigiert, dass die Beziehung zwischen dem von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoment und dem von dem Ausgangsdrehmomentmesser 52 gemessenen Ausgangsdrehmoment zu der idealen Kennlinie wird. Da die Hilfssteuerung unter Verwendung des auf diese Weise korrigierten Ausgangssignals des Hauptsensors ausgeführt wird, wird die Steuerungsgenauigkeit verbessert.
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Nachfolgend wird ein Einstellungsverfahren des Untersensors unter Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
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In Schritt 41 werden ein Eingangsdrehmoment-Meßschritt zum Messen des von dem Stellantrieb 51 an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoments durch den Eingangsdrehmomentmesser 55 und ein Sensorausgabe-Meßschritt zum Messen des von dem Untersensor entsprechend dem von dem Stellglied 51 an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoment ermittelten Eingangsdrehmoments durchgeführt. Der Eingangsdrehmoment-Meßschritt und der Sensorausgabe-Meßschritt werden unten ausführlich beschrieben.
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Ein Zustand, in dem das von dem Drehmomentsensor 2 ermittelte Eingangsdrehmoment in das Messdaten-Lesegerät 53 eingegeben wird, wird durch Einschalten des Schalters 58 und durch Ausschalten der Schalter 57, 59 eingestellt.
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Der Stellantrieb 51 wird durch die Stellantrieb-Steuereinheit 60 aktiviert und ein Eingangsdrehmoment, das sich in einer vorgegebenen Kennlinie kontinuierlich ändert, wird an die Eingangswelle 11 angelegt. Dabei steuert die Stellantrieb-Steuereinheit 60 den Betrieb des Stellantriebs 51 so, dass sich die Eingangswelle 11 nach der Drehung in einer Richtung (z. B. nach rechts) in die andere Richtung dreht (z. B. nach links).
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Während des Betriebs des Stellantriebs 51 misst der Eingangsdrehmomentmesser 55 das von dem Stellantrieb an die Eingangswelle 11 angelegte Eingangsdrehmoment, und der Untersensor gibt ein Ausgangssignal basierend auf der temporären Ausgangskennlinie entsprechend dem von dem Stellantrieb 51 an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoment aus.
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Das Messdaten-Lesegerät 53 liest und speichert jeweils die Messdaten des von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoments der Eingangswelle 11 und des auf Basis des Ausgangssignals des Untersensors ermittelten Eingangsdrehmoments.
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In Schritt 42 wird ein Sensorausgabe-Korrekturschritt durchgeführt, um das Ausgangssignal des Untersensors durch den Sensorausgabekorrektor 54 zu korrigieren, so dass das von dem Untersensor ermittelte Eingangsdrehmoment mit dem von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt. Dabei wird mindestens einer aus dem in der Verstärkungseinheit eingestellten Ausgabe-Verstärkungsfaktor und dem in der Offset-Einheit eingestellten Offset-Wert in der Einstellungseinheit des Untersensors korrigiert. In dem Sensorausgabe-Korrekturschritt wird ein Zustand, in dem ein von dem Sensorausgabekorrektor 54 ausgegebenes Signal in den Drehmomentsensor 2 eingegeben wird, durch Einschalten des Schalters 59 und durch Ausschalten der Schalter 57, 58 eingestellt.
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Wie oben beschrieben, wird das Ausgangssignal des Untersensors so korrigiert, dass das von dem Untersensor ermittelte Eingangsdrehmoment mit dem von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt. So spiegelt das Ausgangssignal des Untersensors korrekt ein tatsächliches Eingangsdrehmoment wider. Da die anderen Steuerungen als die Hilfssteuerung unter Verwendung des auf diese Weise korrigierten Ausgangssignals des Untersensors ausgeführt werden, wird die Steuerungsgenauigkeit verbessert.
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Die korrigierten Ausgangskennlinien des Hauptsensors und des Untersensors, die von der Einstellungsvorrichtung 50 erhalten werden, werden mit einer Kennzeichnungsnummer für jeden Magnetsensor 48 aufgezeichnet. Diese aufgezeichneten Daten werden auch zum Zeitpunkt einer Ausgabeeinstellung verwendet, die erfolgt, wenn ein Magnetsensor 48 ausgetauscht wird. Das in der Hilfssteuerung verwendete Ausgangssignal des Hauptsensors wird auf der Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 korrigiert, und das in den anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung verwendete Ausgangssignal des Untersensors wird auf der Basis des an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoments korrigiert. Da die Ausgangssignale des Hauptsensors und des Untersensors getrennt voneinander korrigiert werden, so dass sie für die jeweiligen Steuerungen geeignet sind, kann die Genauigkeit sowohl für die Hilfssteuerung als auch für die anderen Steuerungen als die Hilfssteuerung verbessert werden.
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Nachfolgend wird eine Steuerung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 unter Verwendung der Signale des Hauptsensors und des Untersensors unter Bezug auf 11 beschrieben.
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Das Ausgangssignal des Hauptsensors, das auf Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 korrigiert wurde und das des Untersensors, das auf Basis des Eingangsdrehmoment korrigiert wurde, werden jeweils in die Steuerung 5 über eine Hauptsensor-I/F (Schnittstelle, Interface I/F) und eine Untersensor-I/F eingegeben.
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Das Ausgangssignal des Hauptsensors wird in eine Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 eingegeben. Die Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 berechnet eine Unterstützungsrichtung und eine Unterstützungsgröße auf der Basis des Ausgangssignals des Hauptsensors und gibt ein Befehlssignal an eine Motorsteuereinheit 82 aus. Die Motorsteuereinheit 82 steuert den Antrieb des Elektromotors 4 auf der Basis eines Ermittlungsergebnisses eines Drehwinkelsensors 83 zum Ermitteln eines Drehwinkels des Motors. Wie eben beschrieben, wird eine Hilfssteuerung zum Unterstützen der Lenkung des Lenkrads durch den Fahrer auf der Basis des Ausgangssignals des Hauptsensors ausgeführt.
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Das Ausgangssignal des Untersensors wird an eine Lenkdrehmoment-Berechnungseinheit 84 ausgegeben. Die Lenkdrehmoment-Berechnungseinheit 84 konvertiert das Ausgangssignal des Untersensors in Eingangsdrehmomentdaten. Dann werden die Eingangsdrehmomentdaten an eine interne ESL-Steuereinheit 85 in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 eingegeben und über eine Kommunikations-I/F an eine externe Systemsteuereinheit 86 außerhalb der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 100 ausgegeben. Die interne ESL-Steuereinheit 85 dient zum Ausführen der anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung, zum Beispiel zum Unterdrücken von Flattern. In diesem Fall berechnet die interne ESL-Steuereinheit 85 eine Steuergröße zum Unterdrücken eines Flatter-Phänomens des Fahrzeugs auf der Basis der Eingangsdrehmomentdaten von der Lenkdrehmoment-Berechnungseinheit 84 und gibt sie an die Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 aus. Die Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 addiert die auf Basis des Ausgangssignals des Untersensors berechnete Steuergröße und die auf Basis des Ausgangssignals des Hauptsensors berechnete Unterstützungsgröße und gibt ein Befehlssignal an die Motorsteuereinheit 82 auf Basis dieses Additionswerts aus.
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Die externe Systemsteuereinheit 86 dient zum Ausführen der anderen Steuerungen als der Hilfssteuerung und führt die Steuerung zum Aufrechterhalten der Fahrstabilität des Fahrzeugs auf Basis der Eingangsdrehmomentdaten von der Lenkdrehmoment-Berechnungseinheit 84 aus.
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Eine Fehlererkennungs-Bestimmungseinheit 87 bestimmt auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des Hauptsensors und dem des Untersensors, ob der Hauptsensor ausgefallen ist und gibt ein Bestimmungsergebnis an die Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 aus. Die Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 gibt ein Befehlssignal an die Motorsteuereinheit 82 aus, um die Hilfssteuerung zu stoppen, wenn das Bestimmungsergebnis von der Fehlererkennungs-Bestimmungseinheit 87 ausgegeben wird, dass der Hauptsensor ausgefallen ist. Die Fehlererkennungs-Bestimmungseinheit 87 bestimmt einen Ausfall des Hauptsensors, wenn bestimmt wird, dass eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Hauptsensors und dem des Untersensors nicht kleiner als eine vorgegebene zulässige Differenz ist. Da das Ausgangssignal des Hauptsensors und das des Untersensors separat korrigiert werden, weisen sie keine entgegengesetzten Ausgangskennlinien auf. So muss die oben erwähnte zulässige Differenz unter Berücksichtigung der jeweiligen Korrekturgröße bestimmt werden.
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Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden folgende Effekte erzielt.
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Wie oben beschrieben, wird die Hilfssteuerung auf der Basis des Ausgangssignals des Hauptsensors durchgeführt, das auf Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 korrigiert wird. Die anderen Steuerungen als die Hilfssteuerung werden auf der Basis des Ausgangssignals des Untersensors durchgeführt, das auf Basis des Eingangsdrehmoments korrigiert wird. Da das Ausgangssignal des Hauptsensors, das für die Hilfssteuerung verwendet wird, und das des Untersensors, das für die anderen Steuerungen als die Hilfssteuerung verwendet wird, getrennt voneinander korrigiert werden, so dass sie für die jeweiligen Steuerungen geeignet sind, wie gerade beschrieben, kann die Genauigkeit sowohl für die Hilfssteuerung als auch für die anderen Steuerungen als die Hilfssteuerung verbessert werden.
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Nachfolgend werden Modifikationen des oben genannten ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
- (1) in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel wurde beschrieben, dass der Ausgangsdrehmomentmesser 52 die Schubkraft der Zahnstange 14 misst. Dabei kann die von dem Ausgangsdrehmomentmesser 52 gemessene Schubkraft eine Schubkraft eines beliebigen Teils sein, solange es sich um eine Schubkraft handelt, nachdem das Hilfsdrehmoment von dem Elektromotor 4 des Lenkmechanismus 3 angelegt wurde. So kann beispielsweise eine Schubkraft der Ausgangswerte 12 gemessen werden.
- (2) in dem obigen Ausführungsbeispiel wurde beschrieben, dass das Ausgangssignal des Hauptsensors auf der Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 korrigiert wird. Stattdessen kann das Ausgangssignal des Hauptsensors auch auf Basis des an die Eingangswelle 11 angelegten Eingangsdrehmoments ähnlich wie bei dem Untersensor korrigiert werden, und anschließend auf Basis des Ausgangsdrehmomentmessers des Lenkmechanismus 3 korrigiert werden. Das heißt, das Ausgangssignal des Hauptsensors muss lediglich abschließend auf Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 korrigiert werden.
- (3) in dem obigen Ausführungsbeispiel wurde beschrieben, dass das Eingangsdrehmoment unter Verwendung des Stellantriebs an die Eingangswelle 11 angelegt wird. Stattdessen kann ein Eingangsdrehmoment auch manuell an die Eingangswelle 11 angelegt werden.
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<Zweites Ausführungsbeispiel>
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Nachfolgend wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 12 und 13 beschrieben. Dabei werden unten die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Dieselben Komponenten und Schritte derselben Prozesse wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind mit denselben Bezugsziffern und Schrittnummern versehen und werden nicht beschrieben.
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Ein Einstellungsverfahren für die elektrische Servolenkungsvorrichtung 200 mithilfe einer Einstellungsvorrichtung 50 wird unter Bezug auf 12 beschrieben.
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Schritt 1 und 2 sind dieselben Prozesse wie in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel (6).
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Schritt 51 und 52 sind dieselben Prozesse wie Schritt 41 und 42 in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel (6). Der Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegt darin, dass in Schritt 41 und 42 des obigen ersten Ausführungsbeispiels nur die Prozesse für den Untersensor durchgeführt werden, wogegen in Schritt 51 und 52 die Prozesse sowohl für den Hauptsensor als auch für den Untersensor durchgeführt werden. Das heißt, in Schritt 51 und 52 wird ein Ausgangssignal des Hauptsensors von einem Sensorausgabekorrektor 54 so korrigiert, dass ein von dem Hauptsensor ermitteltes Eingangsdrehmoment mit einem von einem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt, und ein Ausgangssignal des Untersensors wird von dem Sensorausgabekorrektor 54 so korrigiert, dass ein von dem Untersensor ermitteltes Eingangsdrehmoment mit dem von dem Eingangsdrehmomentmesser 55 gemessenen Eingangsdrehmoment zusammenfällt.
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Schritt 53 ist derselbe Prozess wie Schritt 31 in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel (6).
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In Schritt 54 wird ein Korrekturwert-Berechnungsschritt durchgeführt, um einen Korrekturwert zum Korrigieren des Ausgangssignals des Hauptsensors zu berechnen, so dass eine Beziehung zwischen einem von dem Messdaten-Lesegerät 53 gelesenen Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment zu einer im Voraus festgelegten idealen Kennlinie wird. Der Korrekturwert ist ein Wert zum Verstärken und Versetzen des Ausgangssignals des Hauptsensors. Der Korrekturwert wird in einem Verfahren ähnlich dem in Schritt 32 aus dem obigen ersten Ausführungsbeispiel berechnet (6). Der Korrekturwert kann von dem Sensorausgabekorrektor 54 (5) oder von einer Steuerung 5 berechnet werden.
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In Schritt 55 wird ein Korrekturwert-Speicherschritt durchgeführt, um den in Schritt 54 berechneten Korrekturwert in einem EEPROM 88 (siehe 13) als einem Korrekturwertspeicher der Steuerung 5 zu speichern. Der EEPROM 88 ist ein nichtflüchtiger Speicher zum Speichern von Daten, selbst wenn die Stromversorgung der Steuerung 5 abgeschaltet wird.
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Wie eben beschrieben, werden in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel der in der Verstärkungseinheit eingestellte Ausgabe-Verstärkungsfaktor und der in der Offset-Einheit eingestellte Offset-Wert in der Einstellungseinheit des Hauptsensors so korrigiert, dass eine Beziehung zwischen dem von dem Messdaten-Lesegerät 53 gelesenen Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment zu der im Voraus eingestellten idealen Kennlinie wird. Dagegen wird der Korrekturwert zum Korrigieren des Ausgangssignals des Hauptsensors, so dass die Beziehung zwischen dem von dem Messdaten-Lesegerät 53 gelesenen Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment zum der im Voraus eingestellten idealen Kennlinie wird, in dem EEPROM 88 der Steuerung 5 berechnet und gespeichert.
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Nachfolgend wird eine Steuerung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 200 unter Verwendung der Signale des Hauptsensors und des Untersensors unter Bezug auf 13 beschrieben.
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Das Ausgangssignal des Hauptsensors und das des Untersensors, die über eine Hauptsensors-I/F und eine Untersensor-I/F in die Steuerung 5 eingegeben werden, sind beides Signale, die auf Basis des Eingangsdrehmoments korrigiert werden.
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Das Ausgangssignal des Hauptsensors wird von einem Hauptsensor-Ausgangssignalkorrektor 89 korrigiert. Der Hauptsensor-Ausgangssignalkorrektor 89 korrigiert das Ausgangssignal des Hauptsensors unter Verwendung des in dem EEPROM 88 gespeicherten Korrekturwerts und gibt es an eine Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 aus. Wie eben beschrieben, wird das Ausgangssignal des Hauptsensors auf Basis des in dem EEPROM 88 der Steuerung 5 gespeicherten Korrekturwerts korrigiert. Somit wird das Ausgangssignal des Hauptsensors, das in die Lenkunterstützungs-Berechnungseinheit 81 eingegeben wird, auf Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 korrigiert.
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Wie eben beschrieben, weicht dieses zweite Ausführungsbeispiel von dem obigen ersten Ausführungsbeispiel darin ab, dass die Korrektur des Ausgangssignals des Hauptsensors auf Basis des Ausgangsdrehmoments des Lenkmechanismus 3 in der Steuerung 5 erfolgt.
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Eine Fehlererkennungs-Bestimmungseinheit 87 bestimmt einen Ausfall des Hauptsensors, wenn bestimmt wird, dass eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Hauptsensors und dem des Untersensors nicht kleiner als eine vorgegebene zulässige Differenz ist. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind das Ausgangssignal des Hauptsensors und das des Untersensors, die in die Fehlererkennungs-Bestimmungseinheit 87 eingegeben werden, beides Signale, die auf der Basis des Eingangsdrehmoments korrigiert werden und weisen entgegengesetzte Ausgangskennlinien auf. Anders als in dem ersten Ausführungsbeispiel muss die oben erwähnte zulässige Differenz so nicht unter Berücksichtigung einer Korrekturgröße bestimmt werden.
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Auch dieses zweite Ausführungsbeispiel weist Funktionen und Effekte ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel auf.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind lediglich Beispiele für die Anwendungsmöglichkeiten dieser Erfindung und der technische Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den jeweiligen spezifischen Aufbau der obigen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität, beruhend auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-040969 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 1. März 2013, deren Inhalte in diese Spezifikation vollumfänglich aufgenommen sind.
