DE602004003090T2

DE602004003090T2 - Fahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE602004003090T2
Application number: DE602004003090T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Takahashi; Shoji Ogawa; Shinji Takeuchi; K.K. Toyota Chuo Kenkyusho Hiroshi Aichi-gun Aichi-ken Kuroyanagi; c/o K.K. Toyota Chuo Kenkyusho Shoji Aichi-gun Aichi-ken Asai
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2024-04-16
Also published as: DE602004003090D1; JP2004314891A; EP1468900B1; US6983816B2; US20040238257A1; EP1468900A2; EP1468900A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft insbesondere eine Elektrofahrzeuglenkvorrichtung. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-6,273,468 bekannt.
Als Fahrzeuglenkvorrichtung zur Steuerung gelenkter Räder eines Fahrzeugs ist eine Elektrolenkvorrichtung gemäß 8 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind ein Lenkrad 500 und ein Lenkmechanismus 501 mit zu lenkenden Rädern T (zum Beispiel der Vorderräder) mechanisch getrennt verbunden.
Bei dieser Lenkvorrichtung sind das Lenkrad 500 und der Lenkmechanismus 501 nicht direkt verbunden. Ein Lenkwinkel des Lenkrades 500 wird erfasst, und der Lenkmechanismus 501 wird von einem Elektromotor 502 entsprechend dem erfassten Lenkwinkel angetrieben. Eine Stange 510a (Lenkstange) des Lenkmechanismus wird durch die Drehung des Elektromotors 502 in ihrer axialen Richtung bewegt und die zu lenkenden Räder T, die mit der Stange 510a über Spurstangen und Gelenkarme (nicht dargestellt) verbunden sind, werden gelenkt. Ein elastisches Teil, wie zum Beispiel ein Torsionsstab (nicht dargestellt) ist koaxial mit dem Lenkrad 500 mit einer dazwischen angeordneten Lenksäule 503 verbunden.
Eine Untersetzungseinrichtung 504 mit zum Beispiel einer Schnecke und einem Ritzel ist an einer der Lenksäule 503 gegenüberliegenden Seite des elastischen Elements, d.h., an einer Sekundärseite in bezug auf das elastische Element vorgesehen. Ein Reaktionskraftmotor 505, der als Elektromotor ausgebildet ist, ist mit der Sekundärseite des elastischen Elements mit einer dazwischen angeordneten Untersetzungseinrichtung 504 verbunden. Der Reaktionskraftmotor 505 bringt eine Kraft in einer der Lenkrichtung umgekehrten Richtung (Reaktionskraft) auf die Lenksäule 503 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Straßenzustand auf, sodass ein Fahrer diese Reaktionskraft spürt.
Um das Lenkrad 500 zu lenken, ist es notwendig, ein Lenkmoment entgegen dem Reaktionsmoment von dem Reaktionskraftmotor 505 aufzubringen. Ein Momentensensor 506 ist an einer Seite der Lenksäule 503 des oben beschriebenen elastischen Elements vorgesehen. Ein Erfassungssignal des Momentensensors 506 wird zu einem Steuerschaltkreis 510 ausgegeben. Ein Lenkradwinkelsensor 507 ist an einer Seite der Lenksäule 503 in Bezug auf das elastische Element, d.h., an einer Primärseite des elastischen Elements vorgesehen, um einen Betätigungsbetrag des Lenkrades 500 zu erfassen. Der Lenkradwinkelsensor 507 ist näher an dem Lenkrad 500 als der Momentensensor 506 angeordnet. Durch den Lenkradwinkelsensor 507 wird ein Lenkradwinkel (Drehbetrag) einschließlich der Betätigungsrichtung erfasst und zu einem Steuerschaltkreis 510 als ein einen Betätigungszustand des Lenkrades 500 wiedergebendes Signal ausgegeben.
Ein Drehwinkelsensor 509, bestehend aus einer Rotationskodiereinrichtung, ist an einer Ausgangswelle des Elektromotors 502 an dem Lenkmechanismus 501 vorgesehen. Der Rotationswinkelsensor 509 gibt einen Rotationswinkel der Ausgangswelle (nicht dargestellt) des Elektromotors 502, nämlich ein Erfassungssignal zur Anzeige einer Rotationsstellung der Ausgangswelle zu dem Steuerschaltkreis 510 aus. Der Steuerschaltkreis 510 führt eine Rückkopplungssteuerung als Positionssteuerung durch, um die Abweichung zwischen dem Lenkradpositionsbefehl auf der Grundlage des durch den Lenkradwinkelsensor 507 erfassten Lenkradwinkels und der auf der Grundlage des durch den Rotationswinkelsensor 509 erfassten Rotationswinkel berechneten tatsächlichen Position auszuschalten.
Der Momentensensor 506 ist zwischen dem Lenkradwinkelsensor 507 und dem Reaktionskraftmotor 505 in der Elektrolenkvorrichtung für ein Fahrzeug, wie oben beschrieben, vorgesehen. Der oben beschriebene Momentensensor 506 erfasst einen Torsionswinkel des elastischen Elements, zum Beispiel einem Torsionsstab. Wenn eine Differenz zwischen dem Lenkradwinkelsensor 507 und dem Reaktionskraftmotor 505 auftritt und dadurch eine Steuerungsverzögerung bewirkt wird, hat diese ei ne nachteilige Wirkung auf die Steuerschleife des Steuerschaltkreises 510.
Die nachteilige Wirkung wird im Folgenden beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, kann der Mechanismus, bestehend aus dem Lenkrad 500 und dem elastischen Element 508, zum Beispiel einem Torsionsstab, wie oben beschrieben, als ein Schwingungssystem 530 angesehen werden.
Die Gleichung (1) stellt die Bewegungsgleichung des Schwingungssystems 530 dar. Dabei gibt Js die Trägheit des Lenkrades 500, Ks eine Fehlerkonstante des elastischen Elements 508, Ds eine Viskositätskonstante des elastischen Elements 508, Tr ein Moment (Lenkreaktionskraft) von dem Reaktionskraftmotor 505, θ1 einen Winkel an der Primärseite des elastischen Elements 508 und θ2 einen Winkel an der Sekundärseite des elastischen Elements 508 wieder.
Wenn die Laplace-Transformation der Gleichung (1) durchgeführt wird und umgeformt wird, ergibt sich die Beziehung zwischen θ1 und θ2 mit dem Laplace-Operator als s wie folgt.
Die Frequenzcharakteristik der Gleichung (2) verläuft, wie in den 5(a) und 5(b) gezeigt, und θ1 erzeugt manchmal eine große Phasenverzögerung in bezug auf θ2. 5(a) zeigt die Frequenzcharakteristik des Schwingungssystems 530, wobei die vertikale Achse eine Größe und die horizontale Achse eine Frequenz darstellt. 5(b) zeigt die Frequenzcharakteristik des Schwingungssystems 530, wobei die vertikale Achse eine Phase und die horizontale Achse eine Frequenz darstellt.
Ein Blockdiagramm eines Steuersystems gemäß 8, das ein Schwingungssystem 530 (sekundäres Schwingungssystem), wie oben beschrieben, umfasst, ist in 6 gezeigt. In 6 bezeichnet das Zeichen Jh die Trägheit des Reaktionskraftmotors 505 und ein Zeichen Kr eine Wirkung der gesteuerten Räder T (Reifen) und der Straße (ausgedrückt durch die Äquivalenzfeder). Das Zeichen G bezeichnet ein Übersetzungsverhältnis der Lenkvorrichtung und das Zeichen Gm bezeichnet einen Gradientenkoeffizienten zur Bewertung.
Ein an der Primärseite des elastischen Elements 508 erfasster Lenkradwinkel θh wird in einen Lenkpositionsbefehl xrd entsprechend dem Übersetzungsverhältnis G umgewandelt, und eine Lenksteuerung wird durch ein Lenksteuersystem 540 durchgeführt. In 6 bezeich net das Zeichen xr eine Lenkposition, bei der die gelenkten Räder T mittels des Elektromotors 502 oder des Lenkmotors positioniert werden. Dabei wird eine Lenkstangenkraft Fr, die die Lenkstange von der Straße erhält, in einen Lenkreaktionskraftbefehl Trd entsprechend dem Übersetzungsverhältnis G und der Reaktionskraft Tabelle M umgewandelt, und die Lenkreaktionskraft Tr wird zu dem Lenkrad 500 mittels eines Reaktionskraftsteuersystems 550 zurückgeführt.
In 6 stellt die Charakteristik der Lenkreaktionskraft Tr auf den Lenkradwinkel θh das zweite Schwingungssystem gemäß 4, 5(a) und 5(b) dar. Wenn der Fahrer die Hände von dem Lenkrad 500 nimmt, wird die Phase des Lenkradwinkels θh (= Winkel θ1 der Primärseite des elastischen Elements 508) in bezug auf den Winkel θ2 an der Sekundärseite des elastischen Elements 508, auf die die Lenkreaktionskraft Tr wirkt, wie oben beschrieben, beträchtlich verzögert. Infolge der Phasenverzögerung kann das geschlossene Kreislaufsystem der gesamten Lenkvorrichtung bei der Konstruktion gemäß 6 instabil werden, und es tritt in dem gesamten System eine Schwingung auf. Der Wert der Reaktionskrafttabelle M kann nicht erhöht werden, und daher erzeugt die Lenkvorrichtung ein schlechtes Gefühl bezüglich der Lenkreaktionskraft, verglichen mit einer gewöhnlich mechanisch verbundenen Lenkvorrichtung.
Die US 6,273,468 B1 beschreibt eine bekannte Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad, umfassend einen mechanisch von dem Lenkrad getrennten Lenkmechanismus, der eine Lenkstange und ein die Lenkstange an treibendes Stellglied, einen Lenkradpositionsdetektor zur Erfassung der Lenkposition des Lenkrades, ein Steuersystem, das eine Soll-Lenkposition der Lenkstange auf der Grundlage der erfassten Lenkposition des Lenkrades bestimmt, wobei das Steuersystem eine Rückkopplungssteuerung des Lenkstellgliedes auf der Grundlage der Soll-Lenkposition und einer tatsächlichen Lenkposition der Lenkstange durchführt, und ein Reaktionskraftstellglied, das auf das Lenkrad eine Reaktionskraft auf der Grundlage einer Kraft, die der Steuermechanismus von einer Straße empfängt, aufbringt, und ein elastisches Element, das das Reaktionskraftstellglied mit dem Lenkrad verbindet, wobei das elastische Element zwischen dem Lenkrad und dem Reaktionskraftstellglied angeordnet ist, umfasst.
ZUSAMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 so weiter zu entwickeln, dass sie das Gefühl einer Lenkreaktionskraft entsprechend einer üblich mechanisch verbundenen Lenkvorrichtung dem Fahrer gibt und die Stabilität eines Steuersystems sicherstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad geschaffen. Die Vorrichtung umfasst einen Lenkmechanismus, der von dem Lenkrad mechanisch getrennt ist. Der Lenkmechanismus umfasst eine Lenkstange und ein Lenkstellglied. Das Lenkstellglied treibt die Lenkstange an. Ein Lenkradpositionsdetektor erfasst eine Lenkposition des Lenkrades. Ein Steuersystem bestimmt eine Soll-Lenkposition der Lenkstange auf der Grundlage der erfassten Lenkposition des Lenkrades. Das Steuersystem führt eine Rückkopplungssteuerung des Lenkstellgliedes auf der Grundlage einer Soll-Lenkposition und einer tatsächlichen Lenkposition der Lenkstange durch. Ein Reaktionskraftstellglied führt dem Lenkrad eine Reaktionskraft auf der Grundlage einer Kraft, die der Lenkmechanismus von einer Straße erhält, zu. Ein elastisches Element verbindet das Reaktionskraftstellglied mit dem Lenkrad. Das elastische Element ist zwischen Lenkrad und dem Reaktionskraftstellglied angeordnet. In bezug auf das elastische Element wird eine näher an dem Lenkrad liegende Seite als Primärseite und eine näher an dem Reaktionskraftstellglied liegende Seite als Sekundärseite bezeichnet. Der Lenkradpositionsdetektor ist an der Sekundärseite angeordnet.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die Beispiele der Prinzipien der Erfindung zeigen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung mit ihren Zielen und Vorteilen wird am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer gesamten Lenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Steuerabschnitts der Lenkvorrichtung von 1;
3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Steuerabschnitts der Lenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm eines Schwingkreises;
5(a) ein Frequenz-Größendiagramm eines Schwingkreises;
5(b) ein Frequenz-Phasendiagramm des Schwingkreises;
6 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Steuersystems, wenn ein Lenkwinkel an einer Primärseite des elastischen Elements erfasst wird;
7 ein Blockdiagramm zur Darstellung des Steuersystems, wenn der Lenkradwinkel an einer Sekundärseite des elastischen Elements erfasst wird; und
8 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer gesamten Lenkvorrichtung nach dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
1 zeigt eine Elektrolenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Die an einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung umfasst einen Betätigungsmechanismus 100 mit einem Lenkrad 10, einem Lenkmechanismus 200 und einem Steuerabschnitt 300.
Das Lenkrad 10 des Betätigungsmechanismus 100 ist mit einer Lenksäule 11 verbunden, die drehbar von dem Fahrzeug (nicht dargestellt) gelagert wird. Ein Torsionsstab 13 als elastisches Element ist in einem Gehäuse 12 angeordnet, das mit einem unteren Abschnitt der Lenksäule 11 verbunden ist. Ein Reaktionskraftmotor 14 als Reaktionskraftstellglied ist an einem Seitenabschnitt des Gehäuses 12 angebracht. Der Reaktionskraftmotor 14 ist ein Dreiphasen-Bürstenloser-Gleichstrommotor bei dieser Ausführungsform. Eine Ausgangswelle des Reaktionskraftmotors 14 ist mit dem Torsionsstab 13 über einen Untersetzungsmechanismus 15 als Untersetzungseinrichtung verbunden. Der Untersetzungsmechanismus 15 umfasst ein großes Zahnrad 16 an einem unteren Abschnitt des Torsionsstabs 13 und ein kleines Zahnrad 17 an der Ausgangswelle des Reaktionskraftmotors 14, das mit dem großen Zahnrad 16 kämmt. Der Untersetzungsmechanismus kann irgendein Mechanismus sein, solange die Ausgangswelle des Reaktionskraftmotors 14 sich mit dem Torsionsstab 13 und dem Untersetzungsmechanismus 15 dreht, wenn das Lenkrad 10 gelenkt wird.
Die Seite des Torsionsstabes 13 an der Seite des Lenkrades 10 wird als Primärseite und die Seite des Torsionsstabes 13 an der Seite des Reaktionskraftmotors 14 wird als Sekundärseite in bezug auf den Torsionsstab 13 im Weiteren bezeichnet.
Der Torsionsstab 13 ist mit einem Momentensensor 18 versehen, sodass das Lenkmoment erfassbar ist. Der Momentensensor 18 dient als ein Momentendetektor. Der Momentensensor 18 ist elektrisch mit einer zweiten elektronischen Steuereinheit (ECU) 320 eines zweiten Systems SY2 verbunden.
Der Reaktionskraftmotor 14 ist mit einem Rotationswinkelsensor 19 als Lenkradpositionsdetektor versehen, sodass der Rotationswinkel seiner Ausgangswelle als ein absoluter Winkel erfassbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Rotationswinkelsensor 19 an der Seite des äußeren Endabschnitts des Reaktionskraftmotors 14 angeordnet. Der Rotationswinkelsensor 19 ist mit einer ersten elektronischen Steuereinheit (ECU) 310 eines ersten Systems SY1 verbunden. Der Rotationswinkelsensor 19 umfasst bei dieser Ausführungsform eine Impulskodiereinrichtung.
(LENKMECHANISMUS 200)
Der Lenkmechanismus 200 umfasst ein Lenkmechanismusgehäuse 201, einen ersten Lenkmotor 211 und einen zweiten Lenkmotor 212. Das Gehäuse 201 wird von der Fahrzeugkarosserie gelagert. Die Lenkmotoren 211, 212 sind Dreiphasen-Bürstenlose-Gleichstrommotore und dienen als Lenkstellglieder. Die Lenkmotore 211, 212 sind auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Obwohl nicht dargestellt, umfasst jeder der Lenkmotore 211, 212 einen an einer Innenseite des Gehäuses 201 angeordneten Stator. Die Lenkmotore 211, 212 umfassen einen gemeinsamen zylindrischen Lenkrotor, der sich in bezug auf die Statoren der Lenkmotore 211, 212 dreht. Eine Lenkstange 213 erstreckt sich durch den Lenkrotor. Die Lenkstange 213 dreht sich nicht um ihre Achse, sondern bewegt sich längs der Achse hin und her. Die Drehung des Lenkrotors wird in eine lineare Bewegung der Lenkstange 213 mittels eines üblichen Bewegungswandlermechanismus umgewandelt. Bei dieser Ausführungsform besteht der Bewegungswandlermechanismus aus einem Kugelschneckenmechanismus.
An jedem Ende der Lenkstange 213 ist eine Spurstange und ein Gelenkarm (beide nicht gezeigt) vorgesehen. Die Linearbewegung der Lenkstange 213 wird zu dem linken und rechten Vorderrad des Fahrzeugs oder den gelenkten Rädern T mittels der Spurstange und den Gelenkarmen übertragen. Entsprechend ändert sich der Winkel der gelenkten Räder T.
Ein erster Rotationswinkelsensor 221 erfasst einen Rotationswinkel des ersten Lenkmotors 211 und ein zweiter Rotationswinkelsensor 222 erfasst einen Rotationswinkel des zweiten Lenkmotors 212. Die Rotationswinkelsensoren 221, 222 umfassen jeweils eine Rotationskodiereinrichtung. Die Rotationswinkelsensoren 221, 222 und die Lenkmotoren 211, 212 sind längs der Achse des Lenkrotors angeordnet.
Wenn sich der Lenkrotor dreht, erzeugt der erste Rotationswinkelsensor 221 eine Zweiphasenimpulssignalkette und eine Nullphasenimpulssignalkette und sendet die Signale zu der ersten ECU 310. Der zweite Rotationswinkelsensor 222 erzeugt eine Zweiphasenimpulssignalkette und eine Nullphasenimpulssignalkette und sendet die Signale zu der zweiten ECU 320. Die Zweiphasenimpulssignalkette umfasst zwei Impulssignalketten der Phasen, die um n/2 in bezug zueinander versetzt sind. Die Nullphasenimpulssignalkette stellt eine Bezugsrotationsposition des Lenkrotors dar. Die von den Sensoren 221, 222 erzeugten Erfassungssignale (Zweiphasenimpulssignalkette und Nullphasenimpulssignalkette) werden in einer bestimmten Periode gesammelt und dann zu einer der entsprechenden ECUs 310, 320 gesendet.
Auf der Grundlage der empfangenen Erfassungssignale berechnet die erste ECU 310 und die zweite ECU 320 einen Rotationswinkel des Lenkrotors relativ zu den Statoren in den Lenkmotoren 211, 212. Der berechnete Rotationswinkel wird einem tatsächlichen Lenkradwinkel zugeordnet, der den tatsächlichen Wert des Winkels der gelenkten Räder T darstellt, oder die tatsächliche Position der gelenkten Räder T darstellt. Die tatsächli che Position oder der tatsächliche Lenkradwinkel entspricht der Lenkposition des Lenkmechanismus 200. Ein Geschwindigkeitssensor 400 erfasst eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Fahren und sendet ein Geschwindigkeitssignal zu der ersten ECU 310 des Steuerabschnitts 300.
(STEUERABSCHNITT 300)
Im Folgenden wird der Steuerabschnitt 300 als ein Steuersystem erläutert.
Der Steuerabschnitt 300 umfasst die erste ECU 310, die zweite ECU 320, einen ersten Treiberschaltkreis 301, einen zweiten Treiberschaltkreis 302 und einen dritten Treiberschaltkreis 303. Der erste Treiberschaltkreis 301, der zweite Treiberschaltkreis 302 und der dritte Treiberschaltkreis 303 umfassen jeweils einen Inverter. Der erste Treiberschaltkreis 301 und der zweite Treiberschaltkreis 302 treiben die Lenkmotore 211 bzw. 212. Wie in 2 gezeigt, sind ein Stromsensor 316 und ein Stromsensor 326 vorgesehen, um einen tatsächlichen Motorstrom jeder Phase der Lenkmotore 211 und 212 zu erfassen. Der dritte Treiberschaltkreis 303 treibt den Reaktionskraftmotor 14. Wie in 2 gezeigt, ist ein Stromsensor 327 vorgesehen, um den tatsächlichen Motorstrom jeder Phase des Reaktionskraftmotors 14 zu erfassen.
Die erste ECU 310 und die zweite ECU 320 umfassen jeweils einen Mikrocomputer.
Das erste System SY1 umfasst die erste ECU 310, den Rotationswinkelsensor 19, den ersten Treiberschaltkreis 301 und den Lenkmotor 211. Das zweite System SY2 umfasst die zweite ECU 320, den zweiten Treiberschaltkreis 302 und den Lenkmotor 212.
Die erste ECU 310 des ersten Systems SY1 bestimmt eine Soll-Position der gelenkten Räder T auf der Grundlage des von dem Rotationswinkelsensor 19 erfassten Rotationswinkel, bestimmt einen Momentenbefehl ΔP auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Soll-Position (Soll-Winkel des Lenkrades) und des tatsächlichen Lenkwinkels der gelenkten Räder T und teilt den Momentenbefehl ΔP in die geteilten Momentenbefehle ΔP1 und ΔP2 in einem bestimmten Teilverhältnis. Jede ECU 310, 320 der beiden Systeme SY1, SY2 steuert die Lenkmotore 211 und 212 auf der Grundlage der geteilten Momentenbefehle ΔP1 bzw. ΔP2.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise beschrieben.
(ERSTE ECU 310)
In der ersten ECU 310 sind die durch die erste ECU 310 entsprechend dem oben beschriebenen Steuerprogramm verwirklichten Einrichtungen (Abschnitte) im Inneren einer lang- und kurzgestrichelten Linie in 2 gezeigt. Die Abschnitte umfassen einen Lenkradwinkelberechnungsabschnitt 311, einen Soll-Positionsberechnungsabschnitt 312, einen Positionssteuerabschnitt 313, einen Momentverteilungsabschnitt 311 und einen Stromsteuerabschnitt 315. In 2 stellen die erste ECU 310 und die zweite ECU 320, die durch ab wechseln kurz- und langgestrichelten Linien begrenzt sind, nicht die Hardwarestruktur, sondern die Steuerblöcke dar.
Die erste ECU 310 führt die Lenksteuerung des Lenkmotors 211 mit dem ersten Treiberschaltkreis 301 durch, sodass der Lenkradwinkel (die Winkel der gelenkten Räder T) entsprechend dem Lenkradwinkel, der auf der Grundlage des mittels des Rotationswinkelsensors 19 erfassten Rotationswinkel berechnet wurde, um so eine für die Stange 213 erforderliche Kraft zu erhalten.
Wenn das Lenkrad 10 gedreht wird, berechnet insbesondere der Lenkradwinkelberechnungsabschnitt 311 einen Lenkradwinkel (Lenkradstellung) aus der geraden Position (neutrale Position) des Lenkrades 10 auf der Grundlage des mittels des Rotationswinkelsensors 19 erfassten Rotationswinkel. In diesem Fall berechnet der Lenkradwinkelberechnungsabschnitt 311 den obigen Lenkradwinkel durch Teilen des Rotationswinkels des Rotationswinkelsensors 19 mittels des Untersetzungsverhältnisses des Untersetzungsmechanismus 15. Der Soll-Positionsberechnungsabschnitt 312 stellt das Übertragungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals des obigen Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 400 ein, erzeugt dann einen Radpositionsbefehl für die gelenkten Räder zur Anzeige der Soll-Radpositionen (Soll-Radwinkel) der gelenkten Räder T auf der Grundlage des vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses und des obigen Lenkradwinkels und gibt den Radpositionsbefehl der gelenkten Räder zu dem Positionssteuerabschnitt 313. Die Soll-Radwinkel der gelenk ten Räder T entsprechen einer Soll-Axialstellung der Stange 213 oder einer Soll-Lenkstellung. Hinsichtlich des obigen Übersetzungsverhältnisses gilt, dass, je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, um so kleiner wird der Soll-Radwinkel der gelenkten Räder in bezug auf den Lenkradwinkel eingestellt. Das Übersetzungsverhältnis entspricht dem Übersetzungsverhältnis des Standes der Technik. Der Radstellungsbefehl der gelenkten Räder wird zu dem Positionssteuerabschnitt 313 gesendet, und ein Erfassungssignal (Rotationswinkel) von dem ersten Rotationswinkelsensor 211 wird ebenfalls zu dem Positionssteuerabschnitt 313 gesendet, und der Positionssteuerabschnitt 313 berechnet die tatsächlichen Positionen (tatsächlicher Radwinkel) der gelenkten Räder T entsprechend der tatsächlichen Lenkposition der Lenkstange 213.
Der Positionssteuerabschnitt 313 berechnet die Abweichungen zwischen den berechneten tatsächlichen Positionen (tatsächlicher Radwinkel) der gelenkten Räder T und der Radpositionsbefehle der gelenkten Räder T (Soll-Positionen, nämlich die Soll-Radwinkel), multipliziert die Abweichungen mit einem für die Positionssteuerung erforderlichen bestimmten Wert und sendet die multiplizierten Werte als Momentbefehle ΔP (Strombefehle) zu dem Momentverteilungsabschnitt 314. In dem Positionssteuerabschnitt 313 wird entsprechend die Positionsrückkopplungssteuerung durchgeführt, um die Abweichung zwischen dem Soll-Radwinkel und dem tatsächlichen Radwinkel (Rückkopplungswert) der gelenkten Räder T aufzuheben. Die obigen Momentbefehle ΔP (Strombefehle) sind bestimmte Strombefehle der d-Achse und der q-Achse. Wie oben beschrieben, umfasst die erste ECU 310 des Steuerabschnitts 300 eine Schleifensteuerung, nämlich eine Positionsschleife, die die Positionssteuerung entsprechend dem von dem ersten Rotationswinkelsensor 221 erhaltenen Erfassungssignal (Rotationswinkel) durchführt.
Der Momentverteilungsabschnitt 314 teilt den zugeführten Momentbefehl ΔP in einem bestimmten Verteilungsverhältnis und liefert den geteilten Momentbefehl ΔP1 (Strombefehle der d-Achse und der q-Achse) zu dem Stromsteuerabschnitt 315 des ersten Systems SY1 und den geteilten Momentbefehl ΔP2 (Strombefehle der d-Achse und der q-Achse) zu dem Stromsteuerabschnitt 321 des zweiten Systems SY2. Bei dieser Ausführungsform beträgt das Verteilungsverhältnis zum Startzeitpunkt des Motors (Startzeitsteuerung) 50:0 (= ΔP1:ΔP2); das Verteilungsverhältnis der Steuerung im Normalzustand des Fahrzeugs (Normalsteuerung) beträgt 50:50 (= ΔP1:ΔP2).
Die Lenksteuerung des Lenkmotors 211 der ersten ECU 310 umfasst die Positionssteuerung zur Durchführung der Steuerung so, dass der Radwinkel der gelenkten Räder dem Lenkradwinkel entspricht, und dass die Momentensteuerung zum Erhalt einer für die Stange 213 erforderlichen Kraft, nämlich dem Ausgangsmoment, entspricht. Der Stromsteuerabschnitt 215 führt die Momentensteuerung durch.
Bei der Startzeitpunktssteuerung und der normalen Steuerung empfängt der Stromsteuerabschnitt 315 den geteilten Momentbefehl ΔP1, das Erfassungssignal (Rotationswinkel) des ersten Rotationswinkelsensors 221 und den tatsächlichen Motorstrom jeder Phase des Lenkmotors 211, der von dem Stromsensor 316 erfasst wurde.
Der Stromsteuerabschnitt 315 bezieht sich auf das Erfassungssignal (Rotationswinkel) des ersten Rotationswinkelsensors 221 und wandelt den tatsächlichen Motorstrom jeder obigen Phase in einen Zweiphasenstrom um, wodurch tatsächliche Ströme der d-Achse und der q-Achse erhalten werden. Der Stromsteuerabschnitt 315 berechnet die Abweichungen zwischen den geteilten Momentbefehlen ΔP1 (Strombefehle der d-Achse und der q-Achse) und den tatsächlichen Strömen der d-Achse bzw. der q-Achse. Der Stromsteuerabschnitt 315 unterzieht die Abweichungen der Proportional-Plus-Integralsteuerung, um die Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse zu erhalten, und wandelt die Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse in einen Dreiphasenspannungsbefehl um. Auf der Grundlage des Dreiphasenspannungsbefehls gibt der Stromsteuerabschnitt 315 ein PWM-Motorantriebssignal aus. Der erste Treiberschaltkreis 301 wird von dem Motorantriebssignal gesteuert, das von der ersten ECU 310 ausgegeben wurde und führt das Schalten durch, wobei wiederholt dem Lenkmotor 211 der Strom zugeführt wird und unterbrochen wird (PWM-Steuerung) und liefert den Motorantriebsstrom entsprechend dem geteilten Momentbefehl ΔP1 zum Antrieb des Lenkmotors 211. Die erste ECU 310 des Steuerabschnitts 300 weist die Steuerschleife auf, in der die erste ECU 310 das Moment des ersten Lenkmotors 211 durch den tatsächlichen Motorstrom jeder Phase des Lenkmotors 211 steuert, der von dem Stromsensor 311 erhalten wird. Diese Steuerschleife wird als Stromschleife bezeichnet.
(ZWEITE ECU 320)
Jede durch die zweite ECU 320 realisierte Einrichtung (jeder Abschnitt) gemäß dem Steuerprogramm der zweiten ECU 320 ist in 2 mittels abwechselnd lang- und kurzgestrichelter Linie begrenzt. Die Abschnitte umfassen den Stromsteuerabschnitt 321, den Stangenkraftschätzabschnitt 322, einen Reaktionsmomentbefehlerzeugungsabschnitt 323, einen Subtraktor 324 und einen Stromsteuerabschnitt 325.
Bei der Startzeitsteuerung und der normalen Steuerung empfängt der Stromsteuerabschnitt 321 den geteilten Momentbefehl ΔP2, das Erfassungssignal (Rotationswinkel) des zweiten Rotationswinkelsensors 222 und den tatsächlichen Motorstrom für jede Phase des Lenkmotors 212, der durch den Stromsensor 326 erfasst wurde.
Der Stromsteuerabschnitt 321 steuert den Strom unter Bezugnahme auf das Erfassungssignal (Rotationswinkel) des zweiten Rotationswinkelsensors 222, wandelt den tatsächlichen Motorstrom jeder obigen Phase in zwei Phasen um und erhält die tatsächlichen Ströme der d-Achse und der q-Achse als den Stromsteuerabschnitt 315. Der Stromsteuerabschnitt 321 berechnet die Abweichungen zwischen dem geteilten Momentbefehl ΔP2 (die Strombefehle der d-Achse und der q-Achse) und die gegenwärtigen Ströme der d-Achse bzw. der q-Achse. Der Stromsteuerabschnitt 321 unterzieht die obigen Abweichungen der Proportional-Plus-Integralsteuerung, um Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse zu erhalten, und wandelt die Spannungsbefehlswert der d- Achse und der q-Achse in drei Phasen um, um so einen Dreiphasen-Spannungsbefehl zu erhalten. Auf der Grundlage des Dreiphasen-Spannungsbefehls gibt der Stromsteuerabschnitt 321 ein PWM-Motortreibersignal aus. Der zweite Treiberschaltkreis 302 wird durch das von der zweiten ECU 320 ausgegebene Motortreibersignal gesteuert und führt das Schalten durch, wobei wiederholt Strom (PWM-Steuerung) dem Lenkmotor 212 zugeführt und unterbrochen wird, und liefert den Motortreiberstrom entsprechend dem geteilten Momentbefehl ΔP2, um den Lenkmotor 212 antriebsmäßig zu drehen. Wie oben beschrieben, weist die zweite ECU 320 des Steuerabschnitte 300 die Steuerschleife auf, bei der die zweite ECU 320 das Moment durch den tatsächlichen Motorstrom jeder Phase des Lenkmotors 212 steuert, der von dem Stromsensor 326 erhalten wird. Diese Steuerschleife wird als Stromschleife bezeichnet.
Wie oben beschrieben, werden die Lenkmotore 211 und 212 durch Kombinieren der Ausgänge der Stellglieder gesteuert, sodass die gelenkten Räder T auf den Soll-Winkel der gelenkten Räder in dem Lenkmechanismus 200 gelenkt werden.
Obwohl in der obigen Beschreibung die Steuerung beider Lenkstellglieder erläutert wird, wenn beide Systeme SY1 und SY2 normal arbeiten, wird das Steuerprogramm so durchgeführt, dass, wenn eins der Systeme SY1 oder SY2 ausfällt, die ECU des verbleibenden normalen Systems die Funktionen des Lenkradwinkelberechnungsabschnitts 311 zu dem Momentverteilungsabschnitt 314 verwirklicht. In diesem Fall werden das in jedes System von jedem Sensor, wie zum Beispiel dem Momenten sensor 18 und dem Rotationswinkelsensor 19 eingegebene Erfassungssignal zu der ECU des normalen Systems von der ECU des ausgefallenen Systems übertragen. Das normale System steuert den Ausgang des Lenkstellgliedes als Steuer-Soll-Wert, der höher ist als der, wenn beide Systeme normal arbeiten.
AUFBRINGEN DER REAKTIONSKRAFT
Im Folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Reaktionskraft auf das Lenkrad 10 aufgebracht wird.
Der Differentiator 317 der ersten ECU 310 differenziert einen von dem ersten Rotationswinkelsensor 221 erfassten Rotationswinkel, um eine Winkelgeschwindigkeit zu erhalten. Die Winkelgeschwindigkeit wird dem Stangenkraftschätzabschnitt 322 der zweiten ECU 320 zugeführt. Der Stromsensor 316 und 326 führt den tatsächlichen Motorstromwert jeder Phase der Lenkmotoren 211 und 212 zu dem Stangenkraftschätzabschnitt 222.
Auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit und den tatsächlichen Stromwerten jeder Phase der Lenkmotore 211, 212 berechnet der Stangenkraftschätzabschnitt 322 (schätzt) eine auf die Stange 213 aufgebrachte Lenkstangenkraft.
Die Lenkmotore 211 und 212 sind Dreiphasen-Bürstenlose-Gleichstrommotore, und die Größe der Kraft ist proportional der Größe des Stroms (tatsächlicher Motorstrom jeder Phase) der Lenkmotore 211 und 212. Die Kraftbedingung der Lenkung kann daher auf der Grundlage des von den Stromsensoren 316 und 326 erfassten Stroms erfasst werden. D.h., die von der Straße auf die Stange 213 einwirkende Lenkstangenkraft wirkt als eine Kraft auf die Lenkmotoren 211 und 212 und daher schätzt der Stangenkraftschätzabschnitt 222 die Kraftbedingung der Lenkung auf der Grundlage der Größe (Strom) der auf die Lenkmotore 211 und 212 aufgebrachten Kraft. In diesem Fall ändert sich die Lastbedingung entsprechend den Beschleunigungszuständen der Lenkmotore 211 und 212 und somit berichtigt der Stangenkraftschätzabschnitt 222 die Lastbedingung jedes Motors unter Verwendung der Winkelgeschwindigkeitsinformation der Lenkmotore 211 und 212 und berechnet die Lenkstangenkraft.
Der Reaktionsmomentbefehlerzeugungsabschnitt 323 bezieht sich auf die Reaktionskrafttabelle M, die in der Speichereinrichtung (nicht dargestellt) gespeichert ist, und erhält den erforderlichen Soll-Strom, zum Erhalt der Reaktionskraft als Reaktionskraftbefehlsmoment auf der Grundlage der obigen Stangenkraft, die mittels des Stangenkraftschätzabschnitts 322 berechnet wurde, und gibt das erhaltene Reaktionskraftbefehlsmoment (Soll-Strom) zu einem Subtraktor 324 als Momentbefehl. Ein Momentstromwandlerabschnitt 328 wandelt das mittels des Momentsensors 18 erfasste Lenkmoment in dem Stromwert um, und gibt den Stromwert zu dem Subtraktor 324.
Der Subtraktor 324 berechnet die Abweichung zwischen dem Stromwert (entsprechend dem Lenkmoment), der von dem Momentstromwandlerabschnitt 328 eingegeben wurde und dem Momentbefehl und gibt die Abweichung zu einem Stromsteuerabschnitt 325 als Strombefehl (einschließlich der Strombefehle für die d-Achse und die q-Achse) zu dem Reaktionskraftmotor 14. D.h., es wird eine Momentrückkopplungssteuerung durchgeführt. Auf diese Weise umfasst die zweite ECU 320 des Steuerabschnitts 300 eine Steuerschleife zur Durchführung der Momentrückkopplungssteuerung.
Der Stromsteuerabschnitt 325 empfängt einen Strombefehl des obigen Reaktionsmoments, des von dem Rotationswinkelsensors 19 erfassten Rotationswinkel und den tatsächlichen Motorstrom jeder Phase des Reaktionskraftmotors 14, der mittels eines Stromsensors 327 erfasst wurde.
Der Stromsteuerabschnitt 325 bezieht sich auf den Rotationswinkel des Rotationswinkelsensors 19 und wandelt den tatsächlichen Motorstrom jeder obigen Phase in einen Zweiphasenstrom um, um so tatsächliche Ströme der d-Achse und der q-Achse zu erhalten. Der Stromsteuerabschnitt 325 berechnet die Abweichungen zwischen den Strombefehlen des Reaktionsmoments (einschließlich der Strombefehle der d-Achse und der q-Achse) und den tatsächlichen Strömen der d-Achse bzw. der q-Achse. Der Stromsteuerabschnitt 325 unterwirft die Abweichungen der Proportional-Plus-Integralsteuerung, um die Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse zu berechnen, und wandelt die Spannungsbefehlswerte der d-Achse und der q-Achse in die Dreiphasenspannungsbefehle um. Auf der Grundlage dieses Dreiphasenspannungsbefehls wird ein PWM-Motortreibersignal ausgegeben. Der dritte Treiberschaltkreis 303 wird von dem von der zweiten ECU 320 ausgegebenen Motortreibersignal gesteuert und führt das Umschalten durch, wobei wiederholt der Strom zu dem Reaktionskraftmotor 14 zugeführt und unterbrochen wird (PWM-Steuerung), um einen Motortreiberstrom entsprechend dem Strombefehl zuzuführen, um den Reaktionskraftmotor 14 zu drehen. Auf diese Weise umfasst die zweite ECU 320 des Steuerabschnitts 300 die Steuerschleife, bei der die zweite ECU 320 die Momentensteuerung mittels des tatsächlichen Motorstroms jeder Phase des Reaktionskraftmotors 14, die von dem Stromsensor 327 erhalten werden, durchführt. Diese Steuerschleife wird als Stromschleife bezeichnet.
Auf diese Weise wird der Reaktionskraftmotor 14 gesteuert und der Reaktionskraftmotor 14 bringt ein Reaktionsmoment auf das Lenkrad 10 auf, bei dem die Richtung des Reaktionsmoments der Lenkrichtung entgegengesetzt ist. Hierdurch muss der Fahrer zum Drehen des Lenkrades 10 ein Drehmoment auf das Lenkrad 10 gegen die Reaktionskraft von dem Reaktionskraftmotor 14 aufbringen.
Ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Steuersystems der Lenkvorrichtung dieser Ausführungsform ist in 7 gezeigt. Bei dieser Konstruktion weisen in 7 die Bauteile, die jenen in 6 entsprechen, die gleichen Bezeichnungen und Bezugszeichen und Zeichen auf. In der Konstruktion von 7 besteht kein Einfluss der Phasenverzögerung durch das elastische Element (Torsionsstab 13) von der Lenkreaktionskraft Tr zu dem Lenkradwinkel θh, und daher ist der Phasengrenzbereich größer als im Fall von 6, wodurch die Steuerung stabil wird. Der Wert des Gradientenko effizienten Gm der Reaktionskrafttabelle kann daher groß sein.
Diese Ausführungsform hat folgende Vorteile.

(1) Bei der Elektrolenkvorrichtung dieser Ausführungsform wird der Lenkwinkel, wenn das Lenkrad 10 gelenkt wird, auf der Grundlage des Rotationswinkels erhalten, der von dem Rotationswinkelsensor 19 des Reaktionskraftmotors 14 erfasst wird. Der Rotationswinkelsensor 19 ist an der Sekundärseite des Torsionsstabs 13 (elastisches Element) vorgesehen. D.h., das Erfassungsobjekt durch den Rotationswinkelsensor 19 ist etwas näher an der Sekundärseite als der Momentensensor 18 an der Sekundärseite. Auf der Grundlage des Lenkwinkels erzeugt die erste ECU 310 des Steuersystems 300 den gelenkten Radpositionsbefehl, der die Soll-Position des gelenkten Rades darstellt. Die erste ECU 310 führt die Positionskopplungssteuerung des Lenkmechanismus 200 durch, um die Abweichung zwischen dem gelenkten Radpositionsbefehl und dem tatsächlichen gelenkten Positionsbefehl (tatsächlicher Winkel des gelenkten Rades) der gelenkten Räder T, der von dem ersten Rotationswinkelsensor 221 erfasst wird, auszuschalten.

Weiter wird an der Stange 213 bei dem Steuerabschnitt 300 die Lenkstangenkraft erzeugt, und das Reaktionsmoment wird auf der Grundlage dieser Lenkstangenkraft berechnet und von dem Reaktionskraftmotor 14 dem Lenkrad 10 zugeführt.
Hierdurch wird entgegen zum Stand der Technik ein Auftreten der Phasendifferenz zwischen dem Rotationswinkelsensor 19, der den Rotationswinkel entsprechend dem Lenkradwinkel und dem Reaktionskraftmotor erfasst weitestgehend unterdrückt, wodurch eine Steuerungsverzögerung unterdrückt wird.
Es ist möglich, große Werte des Gradientenkoeffizienten Gm der Reaktionskrafttabelle zu verwenden und es wird das Gefühl der Lenkreaktionskraft verwirklicht, die der üblich mechanisch verbundenen Lenkvorrichtung entspricht.

(2) Der Untersetzungsmechanismus 15 zum Verzögern der Drehung des Reaktionskraftmotors 14 ist zwischen dem Reaktionskraftmotor 14 und dem Torsionsstab 13 angeordnet. An der Sekundärseite des Torsionsstabes 13 wird daher der Vorteil von (1) erhalten, auch wenn der Rotationswinkelsensor 19, der als der Lenkradpositionssensor dient, an irgendeinem Teil, einschließlich dem Untersetzungsmechanismus 15 angeordnet ist.
(3) Der Rotationswinkelsensor 19 erfasst den Rotationswinkel der Ausgangswelle des Reaktionskraftmotors 14 (Reaktionskraftstellglied). Hierdurch wird der Lenkradwinkel mittels Dividieren des von dem Rotationswinkelsensor 19 erfassten Rotationswinkel durch das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsmechanismus 15 berechnet, und daher wird die Auflösung des Lenkradwinkels verbessert. Auf diese Weise kann die Auflösung des Lenkradwinkels durch das Vorsehen des Rotationswinkelsensors 19 näher an dem Reaktionskraftmotor 14 als dem Untersetzungsmechanismus 15 an dem Reaktionskraftmotor 14 verbessert werden.

Wenn der Lenkradwinkelsensor beispielsweise an der Primärseite des Torsionsstabs 13 vorgesehen ist, wenn der Lenkradwinkel mit der gleich hohen Auflösung dieser Ausführungsform erfasst werden soll, ist es erforderlich, teure Lenkradwinkelsensoren zu verwenden. Bei dieser Ausführungsform kann der Rotationswinkelsensor 19 eine niedrige Auflösung aufweisen, und es kann ein billiger Rotationswinkelsensor verwendet werden.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Das Innere der ersten ECU 310 und der zweiten ECU 320, die mittels gestrichelter Linien in 3 begrenzt sind, zeigt Steuerblöcke und keine Hardwarekonstruktion.
D.h., die Hardwarekonstruktion umfasst einen Betätigungsmechanismus 100 einschließlich eines Lenkrades 10, eines Lenkmechanismus 200 und einen Steuerabschnitt 300 bei der zweiten Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführungsform. Die folgende Konstruktion unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform.
Bei der zweiten Ausführungsform entfällt der Rotationswinkelsensor 19, wie in 3 gezeigt. Der Lenkradwinkelsensor 20 ist an der Sekundärseite des Torsionsstabs 13 angebracht. Der Lenkradwinkelsensor 20 ist so angeordnet, dass die Rotation des Verbindungsabschnitts des großen Zahnrades 16 in dem Untersetzungsmechanismus 15 und der Torsionsstab 13 erfassbar sind. Der Lenkradwinkelsensor 20 ist in der Lage, den Lenk radwinkel als einen absoluten Winkel zu erfassen. D.h., wenn das Lenkrad 10 gedreht wird, erfasst der Lenkradwinkelsensor 20 einen Rotationswinkel eines Abschnitts des Torsionsstabs 13, der nahe an dem Untersetzungsmechanismus 15 liegt, als Lenkradposition. D.h., der Torsionsstab 13 weist einen mit dem Untersetzungsmechanismus verbundenen Abschnitt auf, und der Lenkradwinkelsensor 20 erfasst den Rotationswinkel des verbundenen Abschnitts. Der Lenkradwinkelsensor 20 gibt ein erstes Lenkradwinkelerfassungssignal in die erste ECU 310 ein.
Wie in 3 gezeigt, unterscheidet sich die Verarbeitung in dem Lenkradwinkelberechnungsabschnitt 311 von der ersten Ausführungsform durch die Einrichtungen (Abschnitte), die von der ersten ECU 310 der zweiten Ausführungsform entsprechend dem Steuerprogramm verwirklicht werden. Insbesondere berechnet der Lenkradwinkelberechnungsabschnitt 311 den Lenkradwinkel (Lenkradposition) des gedrehten Lenkrades 10 von der Geradeausposition (neutrale Position) auf der Grundlage des Lenkradwinkelerfassungssignals des Lenkradwinkelsensors 20.
Die anderen Bauteile sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform und deshalb weisen die gleichen Bauteile gleiche Bezugsziffern und Zeichen auf, und eine erneute Beschreibung entfällt.
Die zweite Ausführungsform hat den gleichen Vorteil wie (1) der ersten Ausführungsform.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können wie folgt verändert werden.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Rotationswinkelsensor 19 die Impulskodiervorrichtung. Stattdessen können verschiedene Sensoren, wie zum Beispiel ein Resolver, eine Hall-Einrichtung und ein photoelektrisches Element als Rotationswinkelsensor 19 verwendet werden.
Bei den obigen Ausführungsformen umfasst der erste Rotationswinkelsensor 221 und der zweite Rotationswinkelsensor 222 Rotationskodiereinrichtungen, jedoch können diese als andere Rotationsversetzungsdetektoren ausgebildet sein, zum Beispiel als Resolver, solange sie einen bestimmten elektrischen Winkel bezüglich der Lenkmotore 211 und 212 aufweisen und die Rotationsversetzung der Motore 211 und 212 erfassen.
Bei der obigen ersten Ausführungsform ist der Rotationswinkelsensor 19 an dem äußeren Endabschnitt des Reaktionskraftmotors 14 angeordnet, er kann jedoch ebenfalls an einem Abschnitt der Ausgangswelle des Reaktionskraftmotors 14 angebracht sein, die mit dem Untersetzungsmechanismus 15 verbunden ist. Die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform werden durch Anordnen des Rotationswinkelsensors 19 auf diese Weise erreicht.
Bei den obigen Ausführungsformen wird der Momentenbefehl ΔP mittels des ersten Systems SY1 berechnet und geteilt, und die erste ECU 310 und die zweite ECU 320 führen die Momentensteuerung auf der Grundlage der entsprechend geteilten Momentenbefehle ΔP1 und ΔP2 durch. Stattdessen wird nur einer der Lenkmotore 211, 212 gesteuert, um den Lenkmechanismus 200 mit nur einem der Systeme SY1, SY2 als Hauptsystem beim Normalbetrieb zu steuern (Normalbetrieb). Wenn das Hauptsystem ausfällt, dient das andere verbleibende System als Speicher und steuert den Steuermechanismus 200.
Das elastische Element ist nicht auf den Torsionsstab 13 begrenzt, sondern es kann ein Element, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder sein, die eine elastische Bewegung erlaubt.
Bei den obigen Ausführungsformen wird die Stangenkraft mittels des Stangenkraftschätzabschnitts 222 geschätzt, jedoch kann ein Stangenkraftsensor zur Erfassung der Stangenkraft zusätzlich vorgesehen sein.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen dienen lediglich zur Darstellung und sind nicht begrenzend, und die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Einzelheiten begrenzt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, verändert werden.

Claims

Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Lenkrad (10), umfassend: einen mechanisch von dem Lenkrad (10) getrennten Lenkmechanismus (200), der eine Lenkstange (213) und ein die Lenkstange (213) antreibendes Lenkstellglied (211, 212) umfasst; einen Lenkradpositionsdetektor (19) zur Erfassung der Lenkposition des Lenkrades (10); ein Steuersystem (300), das eine Soll-Lenkposition der Lenkstange (213) auf der Grundlage der erfassten Lenkposition des Lenkrades (10) bestimmt, wobei das Steuersystem (300) eine Rückkopplungssteuerung des Lenkstellgliedes (211, 212) auf der Grundlage der Soll-Lenkposition und einer tatsächlichen Lenkposition der Lenkstange (213) durchführt, und ein Reaktionskraftstellglied (14), das auf das Lenkrad (10) eine Reaktionskraft auf der Grundlage einer Kraft, die der Steuermechanismus (200) von einer Straße empfängt, aufbringt, und ein elastisches Element (13), das das Reaktionskraftstellglied (14) mit dem Lenkrad (10) verbindet, wobei das elastische Element (13) zwischen dem Lenkrad (10) und dem Reaktionskraftstellglied (14) angeordnet ist, und wobei in bezug auf das elastische Element (13) eine näher am Lenkrad (10) angeordnete Seite als Pri märseite und eine näher am Reaktionskraftstellglied (14) angeordnete Seite als Sekundärseite bezeichnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradpositionsdetektor (19) an der Sekundärseite angeordnet ist, wobei ein Drehmomentdetektor (18) die elastische Verformung des elastischen Elements (13) erfasst, wodurch ein auf das Lenkrad (10) aufgebrachtes Lenkmoment erhalten wird, und wobei das Erfassungsobjekt durch den Lenkradpositionsdetektor (19) ein Teil ist, das näher an der Sekundärseite als der Drehmomentdetektor (18) liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Untersetzungsmechanismus (15) zwischen dem Reaktionskraftstellglied (14) und dem elastischen Element (13) angeordnet ist, und wobei der Untersetzungsmechanismus (15) die Drehung des Reaktionskraftstellgliedes (14) verzögert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradpositionsdetektor (19) zwischen dem elastischen Element (13) und dem Untersetzungsmechanismus (15) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradpositionsdetektor (19) als Lenkradposition einen Drehwinkel eines Abschnitts des elastischen E lements (13) erfasst, der nahe an dem Untersetzungsmechanismus (15) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (13) einen mit dem Untersetzungsmechanismus (15) verbundenen Abschnitt aufweist, wobei der Lenkradpositionssensor (19) einen Drehwinkel des verbundenen Abschnitts erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradpositionssensor (19) einen Drehwinkel der Ausgangswelle des Reaktionskraftstellgliedes (14) erfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (13) als Torsionsstab ausgebildet ist.