-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung, die bei einer elektrischen
Servolenkvorrichtung für
ein Fahrzeug zum Ermitteln des Drehwinkels eines Drehelements verwendet
wird und bezieht sich auf eine Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung
zum Ermitteln eines Drehmoments, das auf ein Drehelement aufgebracht wird.
-
Als eine Lenkhilfsvorrichtung, die
an einem Fahrzeug, wie z.B. einem Kraftfahrzeug, zum Unterstützen der
Lenkbetätigung
eines Fahrers montiert ist, ist eine elektrische Servolenkvorrichtung
zum Aufbringen einer Lenkunterstützungskraft,
wie z.B. einer Drehkraft eines Elektromotors, vorhanden. Diese elektrische
Servolenkvorrichtung ist mit einer Eingangswelle und mit einer Ausgangswelle
versehen, welche so mit einem Lenkelement und einer Seite der gelenkten
Räder verbunden
sind, dass sie sich entsprechend der Lenkbetätigung des Fahrers drehen. Die
Lenkvorrichtung ist mit einer Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
zum Ermitteln der jeweiligen Drehwinkel der Eingangs- und Ausgangswelle
versehen, und mit einer Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung zum Ermitteln
des Drehmoments, das auf das Lenkelement aufgebracht wird, unter
Verwendung der Ermittlungsergebnisse der Ermittlungsvorrichtung
versehen. Die Lenkvorrichtung unterstützt die Lenkbetätigung durch
Festsetzen eines Befehlswerts für
den Elektromotor auf der Basis des ermittelten Lenkmoments und durch Übertragen
der Motordrehkraft auf einem Lenksystem über einen Reduziergetriebemechanismus,
um dadurch die Lenkunterstützungskraft auf
das Lenksystem aufzubringen (unter Bezugnahme auf z.B.
JP-A-2002-107112 ).
-
Hierbei sind die Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
und die Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung versehen
mit: einem Zielzahnrad (target), das jeweils fest auf der Eingangswelle
und Ausgangswelle montiert ist, um sich zusammen mit diesen zu drehen
und die eine Vielzahl von Zähnen
aufweisen, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind;
und einem Magnetsensor, der magneto-resistive Elemente einschließt zum Abgeben
von Ausgangssignalen, die sich periodisch entsprechend der Drehungen
der entsprechenden Eingangs- und Ausgangswellen ändern. Bei den Vorrichtungen
kann der Drehwinkel basierend auf den Ausgangssignalen (oder dessen
digitalisierte Signale, falls erforderlich) von dem Magnetsensor
und unter Bezugnahme auf eine Tabelle, welche im Voraus zu dem Drehwinkel
von den Ausgangssignalen des Magnetsensors in einer entsprechenden
Weise gespeichert wurde, ermittelt werden. Andererseits kann das
Drehmoment durch Ermitteln der Drehwinkeldifferenz (oder der relativen
Winkelversetzung) zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle
unter Verwendung des Ausgangssignals (oder dessen digitalisierte
Signale, falls erforderlich) von dem Magnetsensor auf der Ausgangswellenseite
und durch Berechnen der relativen Winkelversetzung ermittelt werden.
Bei diesen Vorrichtungen verwendet das Zielzahnrad oder die Zielsetzung, die
durch den Magnetsensor zu ermitteln ist, ein Stirnrad 54,
bei welchem die Seitenflächen 51 eines Zahns
in eine Evolventenkurve (in einer Draufsicht zu sehen, wie im Folgenden)
geformt ist und bei welchem die beiden Endbereiche 53 eines
Zahnkopfs 52 in eine gleichförmige Krümmung geformt sind.
-
Das mit einer Evolventenform ausgebildete Zahnrad 54 hat
im Allgemeinen eine Hauptaufgabe, die Kraftübertragung durch einen kämmenden
Eingriff zu bewirken und ist so gearbeitet, dass die beiden Endbereiche 53 des
Zahnkopfs 52 in eine sanfte Krümmung ausgebildet sind, die
keinen Winkelbereich aufweisen, da es beabsichtigt ist, einen Defekt, wie
z.B. einen Span, zu vermeiden. Daher besteht ein Problem dahingehend,
dass es schwierig ist, die Formen aller Zähne identisch in einer ausgezeichneten
Maßpräzision herzustellen.
Andererseits werden die Ausgangssignale von den Magnetsensoren hauptsächlich durch
den Abstand von dem Zahnkopf festgelegt, so dass das Zielzahnrad
im Allgemeinen mit der Zahnteilung geprüft wird. Im Falle des Evolventenzahnrads 54 ist
es jedoch notwendig, die Zahnteilung 11, wie in 7 gezeigt ist, durch Unterstützung von
virtuellen Eckbereichen 61 zu messen. Diese Notwendigkeit
wirft ein Problem dahingehend auf, dass es schwierig ist, das Zielzahnrad
oder die Zielsetzung der Sensorermittlung zu prüfen.
-
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich des
beschriebenen Hintergrunds des Standes der Technik konzipiert und
hat eine Aufgabe, eine Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung zu schaffen,
die in der Lage ist, ein einfaches Prüfen vor nehmen zu können und
eine Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung zu schaffen unter Verwendung
jener Vorrichtung. Ein anderes Ziel besteht darin, eine Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
zu schaffen, welche nicht nur einfach das Prüfen vornehmen kann, sondern
auch preiswert ist und eine Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung unter
Verwendung jener Vorrichtung zu schaffen.
-
Um das obige Ziel zu erreichen, ist
die Erfindung durch die folgende Anordnung gekennzeichnet.
-
- (1) Eine Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung,
umfassend:
ein Zielzahnrad, das eine Stirnradform aufweist und
zusammen mit einem Drehelement drehbar ist, wobei das Zielzahnrad
einschließt
eine
Vielzahl von magnetischen Zähnen,
die mit einer im Wesentlichen gleichen Teilung in einer Umfangsrichtung
einer Achse des Drehelements hervorstehen, wobei jeder der magnetischen
Zähne durch
ein paar Seitenflächen
in der Umfangsrichtung begrenzt ist, und
Winkelbereiche, die
an Grenzlinien zwischen den Seitenflächen und den Kopfflächen aller
Zähne ausgebildet
sind, und
Magnetsensoren, die so angeordnet sind, dass sie
der Vielzahl von Zähnen
gegenüberstehen, um
Ausgangssignale entsprechend einer Drehung des Drehelements abzugeben
und um dadurch einen Drehwinkel des Drehelements basierend auf den
Ausgangssignalen zu ermitteln.
- (2) Die Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung entsprechend (1),
wobei die Seitenflächen
eben sind.
- (3) Die Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung entsprechend (1),
wobei ein Lückengrund
und die entsprechenden Seitenflächen,
welche zwischen den benachbarten beiden Zähnen angeordnet sind, eine
bogenförmige
Fläche
bilden, die radial ausgespart ist.
- (4) Eine Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung, umfassend:
ein
Rotationselement, das eine erste Drehwelle und eine zweite Drehwelle
einschließt,
die koaxial mit der ersten Drehwelle verbunden ist, Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtungen,
die jeweils auf der ersten und zweiten Drehwelle vorgesehen sind, wobei
jede der Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtungen einschließt,
ein
Zielzahnrad, das eine Stirnradform aufweist und zusammen mit einem
Drehelement drehbar ist, wobei das Zielzahnrad einschließt
eine
Vielzahl von magnetischen Zähnen,
die mit einer im Wesentlichen gleichen Teilung in einer Umfangsrichtung
einer Achse des Drehelements hervorstehen, wobei jeder der magnetischen
Zähne durch
ein paar Seitenflächen
in der Umfangsrichtung begrenzt ist, und
Winkelbereiche, die
an Grenzlinien zwischen den Seitenflächen und den Kopfflächen aller
Zähne ausgebildet
sind,
Magnetsensoren, die so angeordnet sind, dass sie der
Vielzahl der Zähne
zum Ausgeben von Ausgabesignalen entsprechend einer Drehung des
Drehelements gegenüberstehen,
um dadurch einen Drehwinkel des Drehelements basierend auf den Ausgangssignalen
zu ermitteln, und
eine Drehmoment-Ermittlungseinheit zum Ermitteln
eines Drehmoments, das auf das Drehelement aufgebracht wird, basierend
auf Signalen, die von den entsprechenden Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtungen
abgegeben werden.
-
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
-
1 eine
Darstellung, die schematisch an den Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
2 eine
Darstellung, die schematisch einen Drehstab, eine Eingangswelle,
eine Ausgangswelle, jeweilige Zielzahnräder und Magnetsensoren bei
der elektrischen Servolenkvorrichtung zeigt;
-
3 eine
obere Draufsicht, die einen Bereich eines Beispiels des Zielzahnrads
schematisch zeigt;
-
4 einen
Graph, der ein Ausgangssignal (oder eine Spannung) von den Magnetsensoren
darstellt;
-
5 eine
obere Draufsicht, die einen Bereich eines anderen Beispiels des
Zielzahnrades schematisch zeigt;
-
6 eine
obere Draufsicht, die einen Bereich eines noch weiteren Beispiels
des Zielzahnrades schematisch zeigt; und
-
7 eine
obere Draufsicht, die einen Bereich eines Zielzahnrades einer Evolventenzahnform nach
dem Stand der Technik schematisch zeigt.
-
Eine Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
und eine Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Hierbei wird bei der folgenden Beschreibung die Erfindung
für eine
elektrische Servolenkung angewendet.
-
1 ist
eine Darstellung, die schematisch einen Aufbau eines wesentlichen
Bereichs der elektrischen Servolenkvorrichtung zeigt, die die Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
und die Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung entsprechend der Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die elektrische Servolenkvorrichtung ist so
an einem Kraftfahrzeug montiert, dass z.B. eine Lenkwelle 3 zwischen
ein Lenkelement (oder Lenkrad 1) und ein Ritzel 2 zwischengesetzt
ist. Die Lenkwelle 3 ist mit einem Drehstab 31 versehen,
der in der Mitte der Lenkwelle 3 angeordnet ist, ist mit
einer Eingangswelle 32 versehen, die als die erste Drehwelle
wirkt und mit der Eingangsseite (oberen Seite) des Drehstabs 31 befestigt
ist, und mit einer Ausgangswelle 33 versehen, die als eine zweite
Drehwelle wirkt und mit der Ausgangsseite (unteren Seite) des Drehstabs 31 befestigt
ist. Die Eingangswelle 32 und die Ausgangswelle 33 sind
koaxial zueinander angeordnet und sind nicht direkt miteinander
sondern über
den Drehstab 31 verbunden.
-
Das Lenkelement 1 ist mit
der Eingangswelle 32 so verbunden, dass die Drehung des
Lenkelements 1 durch die Lenkbetätigung des Fahrers direkt auf
die Eingangswelle 32 übertragen
wird.
-
Ein Reduziergetriebemechanismus,
der eine Schnecke 5 und ein Schneckenrad 4, das
mit der Schnecke 5 in Eingriff ist, aufweist und ein Lenkunterstützungs-Elektromotor 6,
der eine Ausgangswelle aufweist, auf welcher die Schnecke 5 integral
damit drehbar montiert ist und durch eine Steuereinheit 21 gesteuert
wird, sind mit der Ausgangswelle 33 verbunden. Die Drehung
des Elektromotors 6 wird reduziert und als eine Lenkunterstützungskraft
auf das Ritzel 2 übertragen.
Die Drehung des Ritzels wird in Linearbewegungen einer Zahnstange 7 umgewandelt,
um dadurch die gelenkten Räder 9 über linke und
rechte Spurstangen 8 zu steuern. Der Reduziergetriebemechanismus
und der Elektromotor 6 bilden eine Hilfslenkungseinheit
zum Aufbringen der Lenkunterstützungskraft
auf ein Lenksystem, der von dem Lenkelement zu den gelenkten Rädern 9 führt.
-
Die Eingangswelle 32 und
die Ausgangswelle 33 sind mit Zielzahnrädern und magnetischen Sensoren
versehen, welche in der Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung und der
Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung der Erfindung eingeschlossen sind,
um Ausgangssignale entsprechend den Eingangs- und Ausgangswellen 32 und 33 abzugeben,
welche sich entsprechend der Lenkbetätigung auf dem Lenkelement 1 drehen.
-
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein erstes Zielzahnrad 34 in
einer Stirnradform so fest auf der Eingangswelle 32 montiert,
dass sie sich zusammen drehen. Ein erstes Paar von Magnetsensoren
A1 und B1 sind an solchen Positionen angeordnet, dass sie den Zähnen des
Zielzahnrads 34 gegenüberstehen und
in Umfangsrichtung beabstandet sind. In gleicher Weise sind das
zweite und dritte Zielzahn rad 35 und 36 so fest
an der Ausgangswelle 33 montiert, dass sie sich zusammen
drehen. Ein Paar zweiter Magnetsensoren A2 und B2 sind an solchen
Positionen angeordnet, dass sie den Zähnen des Zielzahnrads 35 gegenüberstehen
und in der Umfangsrichtung beabstandet sind, und ein Paar von dritten
Magnetsensoren A3 und B3 sind an solchen Positionen angeordnet,
dass sie den Zähnen
des Zielzahnrads 36 gegenüberstehen und in der Umfangsrichtung
beabstandet sind.
-
Die ersten bis dritten Zielzahnräder 34 bis 36 sind
in der Form eines Stirnrads ausgebildet, bei welchem eine Vielzahl
von Zähnen
aus einem magnetischen Material mit einem im Wesentlichen gleichen Abstand
in Umfangsrichtung hervorstehen. Die Zähnezahl des ersten Zielzahnrads 34 und
des zweiten Zielzahnrads 35 sind mit N gleich (z. B. 36),
und die Zähnezahl
des dritten Zielzahnrads ist eine Primzahl (z. B. 35) (die
keinen gemeinsamen Teiler außer 1 haben),
für N.
-
Die Zähne der Zielzahnräder 34 bis 36 weisen
Winkelbereiche an den beiden Endbereichen in Umfangsrichtung auf
ihren Köpfen
auf. Bei dem Stand der Technik sind die Zahnseitenflächen der Zielzahnräder 34 bis 36 in
einer Evolventenkurve ausgebildet, so dass die beiden Endbereiche
der Zahnköpfe
nicht als Winkelbereiche ausgebildet sind, sondern mit einer sanften
Krümmung
ausgebildet sind, wobei aber diese Winkelbereiche bei der Erfindung
ausgebildet sind. Als ein Ergebnis dessen kann die Zahnteilung direkt
unter Bezugnahme auf jene Winkelbereiche gemessen werden, so dass
die Zielzahnräder
einfach kontrolliert werden können.
-
Mehr im Einzelnen, das Zielzahnrad 34 ist bogenförmig nicht
nur an seinem Zahnkopf 71 sondern auch an seinem Lückengrund 72 ausgebildet, wie
in 3 gezeigt ist. Die
Zahnseitenflächen 73 sind
eben ausgebildet. Die beiden Umfangsendbereiche 74 des
Zahnkopfes 71, d.h., die Grenzlinien (oder Firstlinien)
zwischen dem Zahnkopf 71 und den Zahnseitenflächen 73 sind
als Winkelbereiche ausgebildet. Als ein Ergebnis dessen kann eine
Zahnteilung L direkt unter Bezugnahme auf die beiden Winkelendbereiche 74 gemessen
werden, wie in 3 gezeigt
ist.
-
Dieses Zielzahnrad 34 kann
einfach hergestellt werden, z.B. durch Unterwerfen einer Scheibe aus
einem magnetischen Material einem Zahnradschneiden, einem Pressformen
oder einer Sinterbehandlung unter Verwendung einer Fräsmaschine. Hierbei
können
die Zielzahnräder 35 und 36 in
gleicher Weise hergestellt werden, so dass deren Beschreibung weggelassen
wird.
-
Kehrt man zurück zu 1 und 2,
sind die ersten bis dritten Magnetsensoren A1 und B1, A2 und B2
und A3 und B3, wie sie an solchen Positionen angeordnet sind, dass
sie den ersten bis dritten Zielzahnrädern 34 bis 36 gegenüberstehen,
in drei Stufen und zwei Reihen angeordnet und in einem Sensorgehäuse 10 aufgenommen.
Dieses Sensorgehäuse 10 ist
an einer vorbestimmen Position an der Fahrzeugkarosserie befestigt
und kann einen Zwischenraum mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den
ersten bis dritten Zielzahnrädern 34 bis 36 und den
ersten bis dritten Magnetsensoren A1 und B1, A2 und B2 und A3 und
B3 einhalten. Hierbei sind das Paar von ersten Magnetsensoren A1
und B1 in dem Zustand angeordnet, dass sie voneinander beabstandet
sind. In gleicher Weise ist das Paar zweiter Magnetsensoren A2 und
B2 in einem solchen Zustand angeordnet, dass sie voneinander beabstandet sind,
und das Paar dritter Magnetsensoren A3 und B3 sind in einem Zustand
angeordnet, bei dem sie voneinander beabstandet sind.
-
Die jeweiligen Magnetsensoren A1
bis A3 und B1 bis B3 schließen
Elemente ein, wie z.B. auf Basis eines magneto-resistiven Effekts
arbeitenden Elemente (oder MR-Elemente), die dadurch gekennzeichnet
sind, dass sie Widerstände
aufweisen, die durch die Wirkung eines Magnetfelds verändert wird, so
dass deren Ausgang periodisch sich ändernde Spannungssignale abgibt,
deren Periode hauptsächlich
durch den Abstand zwischen den benachbarten Zahnköpfen der
gegenüberstehenden
Zielzahnräder 34 bis 36 definiert
wird. Wenn sich das erste Zielzahnrad 34 zusammen mit der
Eingangswelle 32 in Übereinstimmung
mit der Lenkbetätigung
des Fahrers dreht, wird das Ausgangssignal in ein solches periodisches
Signal überführt, wie
es hauptsächlich dem
Abstand zwischen den ersten Magnetsensoren A1 und B1 und den Zahnlücken entspricht,
wenn es sich entsprechend der Änderung
(oder Winkelversetzung) des Drehwinkels der Eingangswelle 32 und des
Zielzahnrads 34 ändert.
Wenn das zweite Zielzahnrad 35 sich zusammen mit der Ausgangswelle 33 dreht,
wird das Ausgangssignal in ein solches periodisches Signal überführt, dass
es hauptsächlich dem
Abstand zwischen den zweiten Magnetsen soren 2 und B2 und
den Zahnköpfen
entspricht, der der Veränderung
des Drehwinkels der Ausgangswelle 33 und dem Zielzahnrad 35 entspricht.
Wenn das dritte Zielzahnrad 36 sich zusammen mit der Ausgangswelle 33 dreht,
wird das Ausgangssignal in ein solches periodisches Signal überführt, dass
es hauptsächlich
dem Abstand zwischen den dritten Magnetsensoren A3 und B3 und den
Zahnlücken
entspricht, wenn es sich entsprechend der Änderung des Drehwinkels der
Ausgangswelle 33 und des Zielzahnrads 36 ändert. Die
Zahnräder,
die die Form eines Stirnrads aufweisen (unter Bezugnahme auf 3), welche die zuvor erläuterte Zahnteilung
L bewerkstelligen können,
werden als die Zielzahnräder 34 bis 36 verwendet.
Daher weist das periodische Signal keine Abweichung auf, so dass
ein präziseres
Ausgangssignal erzielt werden kann.
-
Darüber hinaus sind die ersten
Magnetsensoren A1 und B1 in einem solchen beabstandeten Zustand
angeordnet, dass ihre Ausgangssignale eine Phasendifferenz von π/2, z.B.
im elektrischen Winkel, wie in 4 gezeigt
ist, bilden können.
In gleicher Weise sind die zweiten Magnetsensoren A2 und B2 in einem
solchen beabstandeten Zustand angeordnet, dass ihre Ausgangssignale
die Phasendifferenz von π/2
bilden können
und dritten Magnetsensoren A3 und B3 sind in einem solchen beabstandeten
Zustand angeordnet, dass ihre Ausgangssignale die Phasendifferenz
von π/2
bilden. Durch eine solche Phasenverschiebung der Ausgangssignale kann,
auch wenn nichtlineare Änderungen
nachhaltig in Maximal- und
in Minimalwerten der Ausgangswellenform erscheinen, die später beschriebene
Steuereinheit 21, wenn das Signal einer der beiden Magnetsensoren
A1 bis A3 und B1 bis B3 in dem nichtlinearen Bereich ist, das Signal
der anderen Magnetsensoren in dem linearen Bereich verwenden, um
dadurch zu verhindern, dass die jeweiligen Drehermittlungsgenauigkeiten
der Eingangs- und Ausgangswellen 32 und 33 verschlechtert
werden.
-
Die Steuereinheit 21 ist
mit einer Operationseinheit 21a zum Ausführen einer
vorbestimmten Rechenoperation mit den Ausgängen (welche verwendet werden,
nachdem sie in digitale Signale durch die nicht gezeigten A/D-Wandler
umgewandelt wurden, falls erforderlich, wie bei der nachfolgenden
Beschreibung der Operationen) der ersten bis dritten Magnetsensoren
A1 bis A3 und B1 bis B3 versehen, und ist mit einer Antriebssteuereinheit 21b zum
Steuern des Antriebs des Elektro motors 6 auf der Basis der
Operationsergebnisse der Operationseinheit 21a versehen.
In diese Steuereinheit 21 wird das Signal einer Fahrzeuggeschwindigkeit
eingegeben, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 ermittelt
wird, so dass die Steuereinheit 21 die Lenkkraft, die durch
den Elektromotor 6 zu erzeugen ist, hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs festsetzt. Darüber
hinaus ist die Steuereinheit 21 mit einer (nicht gezeigten)
Datenspeichereinheit versehen, die aus einem nichtflüchtigen
Speicher oder dergleichen aufgebaut ist, welcher in der Lage ist,
nicht nur ein Programm oder tabellarisch angeordnete Informationen,
die für
die Antriebssteuerung des Elektromotors 6 erforderlich
sind, im voraus zu speichern, sondern auch die Operationsergebnisse
der jeweiligen Bereiche der Einheit 21 und die Informationen, die
den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 angeben,
zu speichern.
-
Die Operationseinheit 21a ist
so gebildet, dass sie aufweist: Die Funktion einer Drehwinkel-Ermittlungseinheit
zum Ermitteln der jeweiligen Drehwinkel der entsprechenden Eingangs-
und Ausgangswelle 32 und 33 mit den Ausgangssignalen
der Magnetsensoren A1 bis A3 und B1 bis B3, die Funktion einer Drehmoment-Ermittlungseinheit
zum Ermitteln des Lenkmoments, das auf das Lenkelement 1 aufgebracht
wird mit den jeweiligen Drehwinkeln, die durch den Drehwinkeldetektor
ermittelt wurden, und die Funktion, das Lenkmoment und den Lenkwinkel,
der auf das Lenkelement 1 aufgebracht wird, durch Berechnen
mit den ermittelten jeweiligen Drehwinkeln zu ermitteln, um dadurch
die Lenkunterstützungskraft,
die von der Hilfslenkeinheit aufzubringen ist, auf der Basis des
Lenkmoments und des ermittelten Lenkwinkels festzusetzen. Insbesondere
ermittelt die Operationseinheit 21a die Ausgangssignale
der Magnetsensoren A1 und B1 und A2 und B3 z.B. für eine vorbestimmte
Abtastperiode, und erzielt die Drehwinkel der entsprechenden Eingangswelle 32 und
Ausgangswelle 33, und ermittelt dann die Absolutwerte des
relativen Drehwinkels der Eingangswelle 32 und Ausgangswelle 33,
um dadurch das Lenkmoment und den Lenkwinkel, der auf das Lenkelement 1 aufgebracht
wird, zu berechnen. Auf der Basis des Lenkmoments und berechneten
Lenkwinkels setzt darüber
hinaus die Operationseinheit 21a einen Befehlswert für den Elektromotor 6 fest
und instruiert die Antriebssteuerungseinheit 21b. Hierbei
wird die Operationseinheit 21a auch in die Lage versetzt,
den Absolutwert des absoluten Drehwinkels der Ausgangswelle 33 zu
ermitteln und das Lenkmoment und den Lenkwinkel unter Verwendung
der Ausgangssignale der Magnetsensoren A3 und B3 zu berechnen.
-
Auf der Basis des Befehlswertes,
der durch die Operationseinheit 21a angewiesen wird, speist die
Antriebssteuereinheit 21b den Elektromotor 6 mit einem
elektrischen Strom und treibt den Elektromotor 6 an. Als
ein Ergebnis dessen kann die elektrische Servolenkvorrichtung dieser
Ausführungsform
die Lenkbetätigung
des Fahrers ermitteln und die Lenkunterstützungskraft entsprechend der
Betätigung aufbringen.
-
Die vorangegangene Beschreibung wurde für den Fall
ausgeführt,
bei dem Zahnräder
einer Stirnradform, wie in 3 gezeigt
ist, verwendet werden. Die Erfindung sollte jedoch nicht darauf
beschränkt
werden, sondern kann Zahnräder
verwenden, wie sie z.B. in 5 gezeigt
sind. Insbesondere die Zielzahnräder 34 bis 36 können solcher
Art aufgebaut sein, dass ihre Zahnköpfe 81 bogenförmig sind, solcher
Art, dass die Fläche,
die zwischen den jeweiligen Zahnköpfen 81 vorhanden
ist, eine bogenförmige
Fläche 82 ist,
welche radial ausgespart ist und keine Grenzlinie zwischen der Zahnseitenfläche und dem
Lückengrund
vorhanden ist und solcher Art aufgebaut sein, dass ihre beiden Umfangsendbereiche 83 des
Zahnkopfes 81, nämlich
die Grenzlinien (oder Firstlinien) zwischen dem Zahnkopf 81 und
der bogenförmigen
Fläche 82 als
die Winkelbereiche ausgebildet sind. Hierbei können diese Zielzahnräder 34 bis 36 einfach
durch Zahnradschneiden, Pressformen oder Sinterbehandlung unter
Verwendung der Fräsmaschine
hergestellt werden.
-
Darüber hinaus kann ein Zahnrad
verwendet werden, wie in 6 gezeigt
ist. Insbesondere können
die Zielzahnräder 34 bis 36 solcher
Art aufgebaut sein, dass nicht nur ihre Zahnköpfe 91 sondern auch ihr
Lückengrund 92 bogenförmig ausgeführt sind, solcher
Art, dass ihre Zahnseitenflächen 93 nach
innen des Zahns in eine bogenförmige
Form ausgespart sind, und solcher Art, dass deren beiden Umfangsendbereiche 94,
nämlich
die Grenzlinien (oder Firstlinien) zwischen dem Zahnkopf 91 und
den Zahnseitenflächen 92 als
Winkelbereiche ausgebildet sind. Hierbei können diese Zielzahnräder 34 bis 36 einfach
durch Zahnradschneiden, Pressformen oder Sinterbehandlung unter
Verwendung der Fräsmaschine
hergestellt werden.
-
Bei der vorangegangenen Beschreibung wird
die Erfindung für
eine elektrische Servolenkvorrichtung verwendet, die die Hilfslenkeinheit
zum Aufbringen der Lenkunterstützungskraft
auf das Lenksystem mit dem Reduziergetriebemechanismus und dem Elektromotor 6 aufweist.
Es sollten jedoch die Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
und die Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung der Erfindung nicht darauf
beschränkt
werden, sondern diese können
auch auf eine Vielzahl von Ermittlungsvorrichtungen zur Ermittlung
des Drehwinkels eines Drehelementes oder des Drehmoments, das auf
das Drehelement aufgebracht wird, verwendet werden. Die Erfindung kann
außerdem
z.B. für
eine hydraulische Lenkunterstützungsvorrichtung
zum Steuern von Hydraulikventilen auf der Basis des Lenkmoments
verwendet werden.
-
Entsprechend der Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, sind die beiden Umfangsseitenendbereiche auf
den Zahnköpfen
als Winkelbereiche ausgebildet, so dass die vorgesehene Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
diese einfach überprüfen kann.
-
Besonders bei der Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
können
in dem Fall, in dem die Seitenflächen
jedes Zahns eben sind, oder in dem Fall, wo der Bereich zwischen
den Zahnköpfen
radial in eine bogenförmige
Fläche
ausgespart ist, die Herstellungskosten gedrückt werden, um den Preis der
Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung
auf vorteilhafte Weise zu senken.
-
Entsprechend der Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung
nach der Erfindung ist die Drehwinkel-Ermittlungsvorrichtung so
eingebaut, dass die Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung
die vorgesehen ist, einfach überbrückt werden
kann. Besonders in dem Fall, wo die Seitenflächen jedes Zahns eben ist oder
in dem Fall, wo der Bereich zwischen den Zahnköpfen radial als die Bogenfläche ausgespart
ist, wird der Preis der Drehmoment-Ermittlungsvorrichtung ebenfalls
auf vorteilhafte Weise gesenkt.