DE112017001413T5

DE112017001413T5 - Servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001413T5
Application number: DE112017001413.1T
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Matsumura
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-12-06
Also published as: CN108698631B; JP6563113B2; US10988167B2; JPWO2017159107A1; WO2017159107A1; US20190111965A1; CN108698631A

Abstract

Eine Servolenkvorrichtung enthält eine Lenkwelle 10 mit einer Eingangswelle 11, eine Zwischenwelle 13, die über einen ersten Torsionsstab 12 mit der Eingangswelle verbunden ist, und einer Ausgangswelle 15, die über einen zweiten Torsionsstab 14 mit der Zwischenwelle verbunden ist; einen hohlen Motor 30, um der Zwischenwelle eine Drehkraft zuzuführen; und eine Steuervorrichtung 60 mit einem Mikrocomputer, die einen Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 enthält, um einen Ausgangswellendrehwinkel θg basierend auf Signalen eines Eingangswellendrehwinkels θh und eines Zwischenwellendrehwinkels θm, einer Torsionsfederkonstante g1 und g2 der ersten und zweiten Torsionsstäbe anzunehmen; und einen Motorantriebssteuerabschnitt 69, um den Hohlmotor basierend auf dem Ausgangswellendrehwinkel zu steuern.

Description

Technischen Bereich
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine automatische Lenkung durchzuführen, um eine Lenkunterstützung durch einen Hydraulikdruck durchzuführen, der durch Öffnen und Schließen eines Drehventils auf der Grundlage eines Lenkdrehmoments eines Fahrers und eines Antriebsdrehmoments eines Motors zugeführt und entladen wird.
Technischer Hintergrund
Es ist beispielsweise eine herkömmliche Servolenkungsvorrichtung bekannt, die in einem Patentdokument 1 beschrieben ist und die konfiguriert ist, um eine automatische Lenkung durchzuführen.
Ein Überblick wird nachstehend erläutert.
Diese Servolenkungsvorrichtung ist eine hydraulische Servolenkungsvorrichtung vom Zahnstangentyp. Diese Servolenkungsvorrichtung weist eine Eingangswelle auf, die mit einem Lenkrad verbunden ist; eine Ausgangswelle, die durch einen Torsionsstab mit der Eingangswelle verbunden ist, um relativ zu der Eingangswelle gedreht zu werden; ein Drehventil, das an einem äußeren Umfangsabschnitt einer unteren Endseite der Eingangswelle zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle vorgesehen ist; und einen hohlen Motor, der an dem äußeren Umfangsabschnitt einer oberen Endseite der Eingangswelle vorgesehen ist. Diese Servolenkungsvorrichtung kann eine Lenkunterstützungssteuerung und eine automatische Antriebssteuerung auf der Grundlage von Ausgangssignalen, wie einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und Erfassungsergebnissen eines Drehmomentsensors durchführen, der durch einen ersten Drehmelder (Resolver) gebildet ist, der an dem Außenumfang der Eingangswelle vorgesehen und angeordnet ist um einen Drehwinkel der Eingangswelle zu erfassen, und einen zweiten Drehmelder (Resolver), der an dem äußeren Umfang der Ausgangswelle vorgesehen ist und angeordnet ist, um einen Drehwinkel der Ausgangswelle zu erfassen.
Dokument des Standes der Technik
Patentdokument
Patentdokument: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-96767
Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die die Erfindung lösen soll
Bei der herkömmlichen Servolenkungsvorrichtung kann jedoch beispielsweise dann, wenn die Winkelerfassungsfunktion des zweiten Drehmelders fehlerhaft arbeitet, der Drehmomentsensor das Drehmoment nicht genau erfassen. Die Lenkunterstützungssteuerung und die automatische Antriebssteuerung können basierend auf diesen Erfassungsergebnissen geeignet durchgeführt werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkungsvorrichtung zu schaffen, die dafür ausgelegt ist, die oben erwähnten Probleme zu lösen und einen Drehwinkel einer Ausgangswelle zu erhalten, ohne von einem Sensor auf der Ausgangswellenseite abhängig zu sein
Mittel zur Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Servolenkvorrichtung:

eine Lenkwelle mit einer Eingangswelle, die so angeordnet ist, dass sie entsprechend einem Lenkvorgang eines Lenkrads gedreht wird,
eine Zwischenwelle, die durch einen ersten Torsionsstab mit der Eingangswelle verbunden ist, und
eine Ausgangswelle, die durch einen zweiten Torsionsstab mit der Zwischenwelle verbunden ist;
ein hydraulisches Stellglied mit einem Paar von Druckkammern, die durch einen Kolben getrennt sind;
einen Umwandlungsmechanismus, der so angeordnet ist, dass er eine Drehbewegung der Lenkwelle in eine Bewegungsrichtungsbewegung des Kolbens umwandelt und den Lenkvorgang des Lenkrads auf gelenkte Räder überträgt;
ein Steuerventil, das angeordnet ist, um selektiv ein Hydraulikfluid, das von einer an einem Fahrzeug montierten Pumpe geliefert wird, in Übereinstimmung mit einem Torsionsbetrag und einer Torsionsrichtung des zweiten Torsionsstabs an das Paar der Druckkammern zu liefern; ein Elektromotor, der angeordnet ist, um der Zwischenwelle eine Drehkraft zuzuführen;
eine Steuereinheit mit einem Mikrocomputer;
einen Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um einen Drehwinkel der Ausgangswelle basierend auf einem Signal eines Drehwinkels der Eingangswelle, einem Signal eines Drehwinkels der Zwischenwelle,
einer Torsionfederkonstante des ersten Torsionsstabes und einer Torsionsfederkonstante des zweiten Torsionsstabes anzunehmen; und
einen Motorantriebssteuerabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um den Elektromotor basierend auf dem Drehwinkel der Ausgangswelle zu steuern und anzutreiben.

Vorteil der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, den Drehwinkel der Ausgangswelle ohne Abhängigkeit von dem Sensor auf der Ausgangswellenseite zu erhalten.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Längsschnittansicht der Servolenkungsvorrichtung.
3 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten eines Ausgangswellendrehwinkel-Vermutungsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Lenkabsichtbeurteilungsoperation eines Lenkungsabsichtsbeurteilungsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Störungsbeurteilungsoperation eines Lenkungsabsichtsbeurteilungsabschnitts gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Störungsbeurteilungsoperation eines Lenkungsabsichtsbeurteilungsabschnitts gemäß einer Variation der zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine automatische Fahrbeurteilungsoperation eines L Berechnungsschaltkreiskonfiguration gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht, die eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Servolenkungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Außerdem veranschaulichen die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen, dass diese Servolenkungsvorrichtung bei einer Servolenkungsvorrichtung vom integralen Typ, die in einem großen Fahrzeug usw. verwendet wird, angewendet wird.
1 ist eine schematische Ansicht, die die Servolenkungsvorrichtung vom Integraltyp zeigt. 2 ist eine Längsschnittansicht, die die Servolenkungsvorrichtung zeigt. Nachstehend werden ein „erstes Ende“ und ein „zweites Ende“ zur Erläuterung definiert. Das „erste Ende“ ist eine Seite, die mit einem Lenkrad 1 in einer Z-Richtung einer Drehachse einer Lenkwelle 10 in den Zeichnungen verbunden ist. Das „zweite Ende“ ist eine Seite, die mit einem Kolben 16 verbunden ist.
Diese Servolenkungsvorrichtung umfasst einen Servolenkungsvorrichtungshauptkörper (im Folgenden einfach als Vorrichtungshauptkörper bezeichnet) DB mit einem Lenkrad 10, das eine erste Endseite aufweist, die sich zu einer Außenseite eines Gehäuses 20 erstreckt, und das mit einem Lenkrad 1 verbunden ist, und das eine zweite Endseite aufweist, die in dem Gehäuse 20 aufgenommen ist, eine Sektorwelle 17, die ein Übertragungsmechanismus ist, der zur Lenkung durch eine Axialbewegung eines Kolbens 16 (der später beschrieben ist) an einem Außenumfang der zweiten Endseite der Lenkwelle 10 dient, und ein Kraftzylinder 18, der durch Trennen der ersten und zweiten Druckkammern P1 und P2, die ein Paar von Druckkammern sind, durch den Kolben 16, der eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist und gleitbar ist innerhalb des Gehäuses 20 aufgenommen, gebildet wird; und eine Steuerungsvorrichtung (ECU) 60, die einen hohlen Motor 30 umfasst, der einen Rotor 31 (später beschrieben) umfasst, der an dem Außenumfang der Lenkwelle 10 angebracht ist und eingerichtet ist, um eine Lenkunterstützung, einen automatischen Antrieb usw. durchzuführen durch zuführen eines Drehmoments zu der Lenkwelle 10, und elektrische Komponenten wie zum Beispiel ein Mikrocomputer, der eine Steuereinheit ist, die konfiguriert ist, um den hohlen Motor 30 in Übereinstimmung mit einer Lenkbedingung usw. anzutreiben und zu steuern.
Die Lenkwelle 10 weist eine Eingangswelle 11 auf, die eine erste Endseite aufweist, die mit dem Lenkrad 1 verbunden ist und die angeordnet ist, um ein Lenkdrehmoment eines Fahrers einzugeben; eine Zwischenwelle 13, die eine erste Endseite aufweist, die durch einen ersten Torsionsstab 12 mit der Eingangswelle 11 verbunden ist, um relativ zu der Eingangswelle 11 gedreht zu werden, und die so angeordnet ist, dass sie ein Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 eingibt, der mit einem Außenumfang der Zwischenwelle 13 verbunden ist; und eine Ausgangswelle 15, die eine erste Endseite aufweist, die durch einen zweiten Torsionsstab 14 mit der Zwischenwelle 13 verbunden ist, um relativ zu der Zwischenwelle 13 gedreht zu werden, und die angeordnet ist, um das von der Zwischenwelle 13 eingegebene Lenkdrehmoment an einen Kugelumlaufspindelmechanismus 24 auszugeben, der ein Umwandlungsmechanismus ist.
Dieser Kugelumlaufspindelmechanismus 24 umfasst die Ausgangswelle 15, die eine Schraubenwelle ist und die eine Kugelnut 24a umfasst, die an einem äußeren Umfangsabschnitt der zweiten Endseite ausgebildet ist, und die eine schraubenförmige Nut ist; den Kolben 16, der eine Mutter ist, die an der Außenumfangsseite der Ausgangswelle 15 vorgesehen ist und eine Kugelnut 24b aufweist, die eine Schraubennut ist, die der Kugelnut 24a entspricht, und die an dem Innenumfangsabschnitt des Kolbens 16 ausgebildet ist; und eine Vielzahl von Kugeln 24c, die zwischen dem Kolben 16 und der Ausgangswelle 15 vorgesehen sind.
Die Eingangswelle 11 hat den zweiten Endabschnitt, der in einen Öffnungsausnehmungsabschnitt 13a eingesetzt und aufgenommen ist, der an der einen Endseite der Zwischenwelle 13 ausgebildet ist und ist drehbar durch Nadellager Bn gelagert, die Lager sind, die zwischen diesen überlappenden Abschnitten angeordnet sind. Auf der anderen Seite wird die Zwischenwelle 13 in einem Öffnungsausnehmungsabschnitt 15a eingeführt und aufgenommen, der in einem ersten Endseitendurchmesservergrößerungsabschnitt der Ausgangswelle 15 ausgebildet ist. Ein bekanntes Drehventil 19 ist zwischen den Wellen 13 und 15 an überlappenden Abschnitten der Wellen 13 und 15 ausgebildet. Das Drehventil 19 ist so angeordnet, dass es selektiv das Hydraulikfluid, das von einer an dem Fahrzeug angebrachten Pumpe 3 in Übereinstimmung mit dem Torsionsbetrag und der Torsionsrichtung des zweiten Torsionsstabes 14, die mittels des relativen Drehwinkels der beiden Wellen 13 und 15 berechnet wurden, zu den ersten und zweiten Druckkammern P1 und P2 zuführt.
Außerdem ist die Pumpe 3 eine motorgetriebene Pumpe, die so angeordnet ist, dass sie von dem Motor des Fahrzeugs angetrieben wird, um das Hydraulikfluid innerhalb des Vorratsbehälters 4 anzusaugen und dieses Hydraulikfluid zu dem Drehventil 19 zuzuführen.
Das Gehäuse 20 umfasst ein erstes Gehäuse 21 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, wobei eine erste Endseite geöffnet und eine zweite Endseite geschlossen ist und die erste und zweite Druckkammer P1 und P2 definiert; und ein zweites Gehäuse 22, das vorgesehen ist, um den Öffnungsabschnitt der ersten Endseite des ersten Gehäuses 21 zu schließen, und das das Drehventil 19 aufnimmt. Das erste und das zweite Gehäuse 21 und 22 sind durch eine Mehrzahl von Bolzen (nicht gezeigt) die an vorbestimmten Umfangspositionen vorgesehen sind, befestigt.
Ein Zylinderbildungsabschnitt 21a und ein Wellenaufnahmeabschnitt 21b sind innerhalb des ersten Gehäuses 21 vorgesehen. Der Zylinderbildungsabschnitt 21a ist entlang der Z-Richtung der Drehachse der Lenkwelle 10 ausgebildet. Der Wellenaufnahmeabschnitt 21b ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen senkrecht zu dem Zylinderbildungsabschnitt 21a ist, so dass ein Teil des Wellenaufnahmeabschnitts 21b dem Zylinderbildungsabschnitt 21a gegenüberliegt. Der mit der zweiten Endseite und dem Außenumfang der Ausgangswelle 15 verbundene Kolben 16 ist in dem Zylinderbildungsabschnitt 21a aufgenommen, so dass die erste Druckkammer P1 an der ersten Endseite und die zweite Druckkammer P2 an der zweiten Endseite durch den Kolben 16 voneinander getrennt sind.
Eine Sektorwelle 17 ist in dem Wellenaufnahmeabschnitt 21b aufgenommen. Die Sektorwelle 17 umfasst einen ersten axialen Endabschnitt, der mit dem Kolben 16 verbunden ist, und einen zweiten axialen Endabschnitt, der über einen Lenkstockhebel (nicht gezeigt) mit gelenkten Rädern (drehenden Rädern) 2R und 3L verbunden ist.
Der Kolben 16 und die Sektorwelle 17 weisen jeweils Zahnabschnitte 16a und 17a auf, die an äußeren Umfangsabschnitten ausgebildet sind und die so angeordnet sind, dass sie miteinander in Eingriff stehen. Die Sektorwelle 17 wird in Übereinstimmung mit der Axialbewegung des Kolbens 16 durch den Eingriff der Zahnabschnitte 16a und 17a geschwenkt. Damit wird der Lenkstockhebel in der Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie gezogen, so dass die Richtung der gelenkten Räder 2R und 2L variiert wird. Außerdem wird zu dieser Zeit das Hydraulikfluid innerhalb der ersten Druckkammer P1 in den Wellenaufnahmeabschnitt 21b eingeführt, um die Abschnitte zwischen den Zahnabschnitten 16a und 17a zu schmieren.
Das zweite Gehäuse 22 umfasst ein Welleneinsetzloch 22a, das an dem Innenumfang des zweiten Gehäuses 22 ausgebildet ist, in das die überlappten Wellen 13 und 15 eingeführt sind, und das sich von der ersten Endseite zu der zweiten Endseite in der Z-Richtung der Rotationsachse in einer stufenförmigen Form mit abnehmendem Durchmesser erstreckt. Ein Lager Bb ist an einem Abschnitt mit großem Durchmesser des Welleneinführlochs 22a an der ersten Endseite vorgesehen. Das Lager Bb stützt die Abtriebswelle 15 drehbar. Andererseits enthält ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Welleneinführlochs 22a an der zweiten Endseite eine Einführöffnung 26, die mit der Pumpe 3 verbunden ist; eine Zufuhr- und Ausgabeöffnung 27, die angeordnet ist, um den Hydraulikdruck, der von der Einführöffnung 26 in die oder aus den Druckkammern P1 und P2 eingeleitet wird, zuzuführen oder abzuführen; und eine Abgabeöffnung 28, die angeordnet ist, um das von den Druckkammern P1 und P2 durch die Zufuhr- und Ausgabeöffnung 27 abgegebene Hydraulikfluid zu dem Vorratstank 4 abzugeben.
Außerdem ist die Zufuhr- und Ausgabeöffnung 27 mit der ersten Druckkammer P1 durch einen ersten Zufuhr- und Abgabedurchgang L1 verbunden, der an dem ersten Endseitendurchmesservergrößerungsabschnitt der Ausgabewelle 15 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist die Zufuhr- und Ausgabeöffnung 27 mit der zweiten Druckkammer P2 über einen zweiten Zufuhr- und Ausgabedurchgang L2 verbunden, der in dem ersten Gehäuse 21 vorgesehen ist und so weiter.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration führt, wenn das Lenkrad 1 gelenkt wird, die Servolenkungsvorrichtung den Hydraulikdruck, der von der Pumpe 3 unter Druck gesetzt und übertragen wird, in Abhängigkeit der Lenkrichtung durch das Drehventil 19 zu einer der Druckkammern P1 und P2 zu, und gibt das Hydraulikfluid (die redundante Menge) entsprechend der Zufuhrmenge von der anderen der Druckkammern P1 und P2 zu dem Vorratstank 4 ab, so dass der Kolben 16 durch den Hydraulikdruck angetrieben wird. Folglich wird das Unterstützungsdrehmoment basierend auf dem Hydraulikdruck, der auf den Kolben wirkt, an der Sektorwelle 17 bereitgestellt.
Der hohle Motor 30 ist ein bürstenloser Dreiphasen-Wechselstrom-Motor. Der hohle Motor 30 umfasst ein Motorelement mit einem Motorrotor 31, der an dem äußeren Umfangsabschnitt der Zwischenwelle 13, die sich zur Außenseite des Gehäuses 20 erstreckt, über ein Verbindungselement (Verbindungselement) 33 angebracht ist, das eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, und als eine Einheit mit der Zwischenwelle 13 rotiert, und einen Motor Stator 32, der über einen vorgegebenen Zwischenraum auf einer Außenumfangsseite des Motorrotors 31 angeordnet ist und elektrisch mit der Außensteuervorrichtung 60 verbunden ist; ein Motorgehäuse 40 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und mit einer ersten Endseite, in der das Motorelement aufgenommen ist, und einer zweiten Endseite, die durch ein Adapterelement 23 an dem Gehäuse 20 (dem zweiten Gehäuse 22) befestigt ist; ein erstes Lager B1 und eine zweites Lager B2, die in dem Motorgehäuse 40 aufgenommen und gehalten werden und die die erste Endseite bzw. die zweite Endseite des Verbindungselements 33 drehbar tragen; und einen ersten Drehmelder 51, der ein erster Drehwinkelsensor ist, der an der ersten Endseite des Motorgehäuses 40 angeordnet ist, der die erste Endseite des Motorelements ist und der so angeordnet ist, dass er den Drehwinkel der Eingangswelle 11 erfasst; einen zweiten Drehmelder 52, der ein zweiter Drehwinkelsensor ist, der an der zweiten Endseite des Motorgehäuses 40 angeordnet ist, das die zweite Endseite des Motorelements ist und der so angeordnet ist, dass er den Drehwinkel der Zwischenwelle 13 erfasst; ein Abdeckelement 34, das angeordnet ist, um den Öffnungsabschnitt der ersten Endseite des Motorgehäuses 40 zu schließen und dadurch die installierten Komponenten wie den ersten Drehmelder 51 zu schützen; und ein Dichtungselement 35 das zwischen dem Abdeckelement 34 und der Eingangswelle 11 flüssigkeitsdicht abdichtet.
Das Motorgehäuse 40 ist aus einem vorbestimmten Metall wie der Aluminiumlegierung hergestellt. Das Motorgehäuse 40 hat eine zweigeteilte Struktur. Das Motorgehäuse 40 umfasst ein erstes Motorgehäuse 41, das ein zylindrischer Abschnitt ist, der das erste Lager B1 und den ersten Drehmelder an dem Innenumfangsabschnitt der ersten Endseite des ersten Motorgehäuses 41 aufnimmt und der das Motorelement an dem Innenumfangsabschnitt der zweiten Endseite des ersten Motorgehäuses 41 aufnimmt; und ein zweites Motorgehäuse 42, das den Öffnungsabschnitt der zweiten Endseite des ersten Motorgehäuses 41 schließt und das zweite Lager B2 und den zweiten Drehmelder 52 an dem Innenumfangsabschnitt des zweiten Motorgehäuses 42 aufnimmt.
Der erste Drehmelder 51 umfasst einen ersten Drehmelderrotor 53, der an dem Außenumfang der Eingangswelle 11 montiert ist und angeordnet ist, um sich als eine Einheit mit der Eingangswelle 11 zu drehen; und einen ersten Drehmelderstator 54, der radial außerhalb des ersten Drehmelderrotors 53 angeordnet ist und angeordnet ist, um eine Drehposition des ersten Drehmelderrotors 53 abzufühlen. Der erste Drehmelderstator 54 ist elektrisch über eine erste Sensorausgangsleitung 57 mit der Steuervorrichtung 60 verbunden. um die Erfassungsergebnisse an die Steuervorrichtung 60 auszugeben.
Der zweite Drehmelder 52 umfasst einen zweiten Drehmelderrotor 55, der an dem Außenumfang des Verbindungselements (Verbindungselements) 33 montiert ist, um sich als eine Einheit mit dem Verbindungselement 33 zu drehen; und einen zweiten Drehmelderstator 56, der radial außerhalb des zweiten Drehmelderrotors 55 angeordnet ist und angeordnet ist, um die Drehposition des zweiten Drehmelderrotors 55 abzufühlen. Der zweite Drehmelder 52 ist so angeordnet, dass er den Drehwinkel des Verbindungsteils 33 das sich synchron zu Zwischenwelle 13 dreht erfasst und dadurch die Drehposition des Motorrotors 31 zu erfassen.
Der zweite Drehmelderstator 56 ist über eine zweite Sensorausgangsleitung 58 mit der Steuervorrichtung 60 elektrisch verbunden, um die Erfassungsergebnisse an die Steuervorrichtung 60 auszugeben.
Die Steuerungsvorrichtung 60 führt verschiedene Steuerungsvorgänge durch, wie zum Beispiel eine Lenkunterstützungssteuerung zum Steuern und Antreiben des hohlen Motors 30 in Übereinstimmung mit dem manuellen Lenkzustand des Fahrers und eine automatische Antriebssteuerung zum Steuern und Antreiben des hohlen Motors 30 basierend auf den Informationen von verschiedenen Sensoren, Radaren, Kameras und vorbestimmten Fahrinformationserfassungsmitteln (nicht gezeigt), beim Parken, beim Spurhalten und so weiter.
3 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltkreiskonfiguration der Steuervorrichtung 60 zeigt.
Die Steuervorrichtung 60 umfasst Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt 61, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob das Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht; einen Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62, der konfiguriert ist, um einen Eingangswellendrehwinkel θh zu vermuten (anzunhemen), der ein absoluter Lenkwinkel des Lenkrads 1 ist, auf der Basis des Erfassungswerts des ersten Drehmelders 51, wenn der Geradeausfahrbeurteilungsabschnitt 61 beurteilt, dass das Fahrzeug geradlinig unterwegs ist; einen Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt 64, der konfiguriert ist, um ein Lenkdrehmoment Tr zu berechnen, das in das Lenkrad 1 eingegeben wird; einen Automatischenantriebsdrehmomentbefehlberechnungsabschnitt 65, der konfiguriert ist, um einen automatischen Antriebsdrehmomentbefehlswert Tm (auto) * zu berechnen, der ein Motordrehmomentbefehl des automatischen Antriebs ist; einen Manuellenantriebsdrehmomentbefehlberechnungsabschnitt 66, der konfiguriert ist, um einen manuellen Antriebsdrehmomentbefehlswert Tm (manuell) * zu berechnen, der ein Motordrehmomentbefehlswert bei des manuellen Antriebs ist; einen Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67, der konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob der Fahrer eine Lenkungsintention bei dem automatischen Antrieb hat oder nicht; einen Automatisch-Manuellantriebsumschaltbeurteilungsabschnitt 68, der zum Umschalten des automatischen Antriebs und des manuellen Antriebs dient; und einen Motorantriebssteuerabschnitt 69, der konfiguriert ist, um den hohlen Motor 30 basierend auf dem Motordrehmomentbefehlswert Tm (auto) * oder Tm (manuell) * zu steuern und anzutreiben.
Der Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt 61 ist konfiguriert zu beurteilen, ob das Fahrzeug geradeaus fährt oder nicht, basierend auf einer Drehzahldifferenz Rd zwischen dem Paar der gelenkten Räder 2R und 2L und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, die in Steuerungsvorrichtung 60 eingegeben wird, und des Lenkdrehmoment Tr welches durch den Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt 64 berechnet wird.
Insbesondere ist der Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt 61 konfiguriert, um zu beurteilen, dass das Fahrzeug geradeaus fährt, nur wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, wenn die Drehzahldifferenz Rd des Paares ist der gelenkten Räder 2R und 2L ist gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert nahe 0 ist, und wenn das Lenkdrehmoment Tr gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert nahe 0 ist. Dann gibt der Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt 61 das Beurteilungsergebnis an den Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62 ab.
Der Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62 ist konfiguriert, um den Erfassungswert des ersten Drehmelders 51 zu lernen, wenn er von dem Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt 61 das Signal erhält, das angibt, dass das Fahrzeug geradeaus fährt, als eine Neutralposition des Lenkrads 1, das heißt, eine Bezugsposition, bei der der Eingangswellendrehwinkel θh 0 Grad wird. Der Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62 ist konfiguriert, um den Eingangswellendrehwinkel θh anzunehmen, der der absolute Lenkwinkel des Lenkrads 1 ist, der dem Lenkwinkel der gelenkten Räder 2R und 2L entspricht, basierend auf dem Änderungsbetrag des Erfassungswerts des ersten Drehmelders 51 von der Bezugsposition, das heißt, der Drehbetrag der Eingangswelle 11. Außerdem ist es möglich, den Absolutwinkel des Zwischenwellendrehwinkels θm zu erhalten, durch Korrigieren des Erfassungswerts des zweiten Drehmelders 52 basierend auf den relativen Drehwinkel des ersten Drehmelders 51 und des zweiten Drehmelders 52.
Der Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 ist konfiguriert, um den Ausgangswellendrehwinkel θg basierend auf der Vermutungsformel (später beschriebene Formel (6)) des Ausgangswellendrehwinkels θg die später beschrieben wird anzunhemen, von dem Eingangswellendrehwinkel θh, dem Zwischenwellendrehwinkel θm und dem Motordrehmoment Tm, das durch Multiplizieren einer vorbestimmten Drehmomentkonstante mit einem q-Achsen-Motoriststrom Iq der durch eine Dreiphasen-Zweiphasenumwandlungsvorrichtung 71 (später beschrieb) eines Motorantriebssteuerungabschnittes erhalten wird (vgl. 4).
Im Folgenden wird ein Herleitungsprozess der Vermutungsformel des Ausgangswellendrehwinkels θg gezeigt.
Zunächst ist der Ausgangswellendrehwinkel θg ein Wert, der durch Subtrahieren des Torsionswinkels des zweiten Torsionsstabes 14 von dem Zwischenwellendrehungswinkel θm erhalten wird. Dementsprechend wird in einem Fall, in dem das Torsionsdrehmoment des zweiten Torsionsstabs 14 ΔT2 ist, und die Torsionsfederkonstante des zweiten Torsionsstabs 14 g2 ist, der Ausgangswellendrehwinkel θg durch die folgende Formel (1) dargestellt.
[Formel 1] $θ g = θ m - \frac{Δ T 2}{g^{2}}$
Das Torsionsdrehmoment ΔT2 des zweiten Torsionsstabes 14 wird durch Subtrahieren des auf die stromabwärtige Seite des zweiten Torsionsstabes 14 einwirkenden Drehmoments, das heißt, das Drehmoment Tg das in der Ausgangswelle 15 erzeugt wird, die rotiert um der Zwischenwelle 13 zu folgen, welche wiederum basierend auf dem Drehmoment Th und Tm gedreht wird, von dem auf die stromaufwärtige Seite (die Seite des Lenkrads 1) des zweiten Torsionsstabes 14 einwirkenden Drehmoments erhalten, das heißt eine Summe des Lenkdrehmoments Th, welches ein Drehmoment ist, das in der Eingangswelle 11 generiert wird, und des Motordrehmoment Tm, das durch den hohlen Motor 30 an der Zwischenwelle 13 bereitgestellt wird.
Das heißt, das Torsionsdrehmoment ΔT2 wird durch die folgende Formel (2) dargestellt.
[Formel 2] $Δ T 2 = T h + T m - T g$
Im Folgenden wird das Torsionsdrehmoment ΔT1 des ersten Torsionsstabes 12 betrachtet. Das Torsionsdrehmoment ΔT1 wird durch das Getriebedrehmoment Tg und das Motordrehmoment Tm, die auf die stromabwärtige Seite des ersten Torsionsstabes 12 wirken, von dem Lenkdrehmoment Th, das auf die stromaufwärtige Seite des ersten Torsionsstabes 12 einwirkt, erhalten. Das Torsionsdrehmoment ΔT1 des ersten Torsionsstabes 12 wird durch die folgende Formel (3) dargestellt.
[Formel 3] $Δ T 1 = T h - T m - T g$
Das Torsionsdrehmoment ΔT2 des zweiten Torsionsstabes 14 kann auch durch die folgende Formel (4) aus der Formel (2) und der Formel (3) dargestellt werden.
[Formel 4] $Δ T 2 = Δ T 1 + 2 T m$
In diesem Fall kann das Torsionsdrehmoment ΔT1 des ersten Torsionsstabes 12 auch durch die folgende Formel (5) basierend auf dem Eingangswellendrehwinkel θh, dem Zwischenwellendrehwinkel θm und der Torsionsfederkonstante g1 des ersten Torsionsstabes 12 dargestellt werden.
[Formel 5] $Δ T 1 = g 1 \times (θ h - θ m)$
Durch Anwenden der Formel (4) und der Formel (5) auf die Formel (1) ist es möglich, die folgende Formel (6) zu erhalten, die die Vermutungsformel des Ausgangswellendrehwinkels θg ist.
[Formel 6] $θ g = θ m - \frac{g 1 \times (θ h - θ m) + 2 T m}{g^{2}}$
In diesem Fall sind in der Formel (6) die Torsionsfederkonstanten g1 und g2 der ersten und zweiten Torsionsstäbe 12 und 14 bekannte Werte. Dementsprechend ist es möglich, den Ausgangswellendrehwinkel θg anzunehmen, indem lediglich der Eingangswellendrehungswinkel θh, der Zwischenwellendrehwinkel θm und das Motordrehmoment Tm erhalten werden.
Auf diese Weise nimmt der Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 den Ausgangswellendrehwinkel θg auf der Grundlage der erfassten Signale des Eingangswellendrehwinkels θh, des Zwischenwellendrehwinkels θm und des Motordrehmoments Tm an.
Der Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt 64 ist konfiguriert, um das Lenkdrehmoment Tr zu berechnen, das durch den Fahrer in das Lenkrad 1 eingegeben wird, indem die Torsionsfederkonstante g1 des ersten Torsionsstabs 12 mit der Differenz zwischen dem Eingangswellendrehwinkel θh und dem Zwischenwellendrehwinkel θm (die Differenz zwischen dem Erfassungswert des ersten Drehmelders 51 und dem Erfassungswert des zweiten Drehmelders 52) multipliziert wird.
Der Automatischenantriebsdrehmomentbefehlberechnungsabschnitt 65 ist konfiguriert, um den Automatischenantriebsdrehmomentbefehlswert Tm (auto) * aus dem Lenkwinkelbefehl θs * zu berechnen, der durch eine Steuereinheit usw. berechnet wird, die sich von der Steuervorrichtung 60 unterscheidet, basierend auf der Information, die durch die verschiedenen Sensoren, die Radare, die Kameras und die vorbestimmten Antriebsinformationerfassungsmittel, und den Ausgabewellendrehwinkel θg, der durch den Ausgabewellendrehwinkel-Annahmeabschnitt 63 angenommen wird, erhalten wird.
Der Manuellenantriebsdrehmomentbefehlberechnungsabschnitt 66 ist konfiguriert, um den Manuellenantriebsdrehmomentbefehlswert Tm (manuell) * basierend auf dem durch den Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt 64 berechneten Lenkdrehmoment Tr und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs zu berechnen.
Der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 ist konfiguriert, um aus den Signalen des Eingangswellendrehwinkels θh, des Zwischenwellendrehwinkels θm und des Ausgangswellendrehwinkels θg oder des Motordrehwinkelsteuerziels θm *, das basierend auf dem Lenkwinkelbefehl θs * berechnet wird, zu beurteilen, ob oder ob nicht der Antrieb die Lenkungsintention bei dem automatischen Antrieb aufweist. In dieser Ausführungsform ist der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 konfiguriert, um die Lenkungsintention basierend auf den Signalen des Eingangswellendrehwinkels θh und des Zwischenwellendrehwinkels θm zu beurteilen.
Im Folgenden werden die Phasen des Eingangswellendrehwinkels θh und des Zwischenwellendrehwinkels θm bei dem automatischen Antrieb, das heißt, wenn keine Eingabe von dem Fahrer zu dem Lenkrad 1 erfolgt, und die Phasen des Eingangswellendrehwinkel θh und der Zwischenwellendrehwinkel θm, wenn der Fahrer das Lenkrad 1 lenkt, verglichen. Für den Aufbau der Lenkwelle 10 führt bei dem zuerst genannten der hohle Motor 30 hauptsächlich den Lenkvorgang aus. Dementsprechend wird die Eingangswelle 11 geschwenkt, um durch die Zwischenwelle 13 angetrieben zu werden. Die Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm geht der Phase der Phase des Eingangswellendrehwinkels θh voraus (vor). Andererseits wird in dem letzteren der Eingang des hohlen Motors 30 durch den Eingang des Fahrers übersteuert (überschrieben). Dementsprechend wird die Zwischenwelle 13 geschwenkt, um von der Eingangswelle 11 angetrieben zu werden. Folglich geht die Phase des Eingangswellendrehwinkels θh der Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm voraus (vor).
Unter Berücksichtigung des obigen Sachverhalts ist der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 konfiguriert, um zu beurteilen, dass der Fahrer die Lenkungsintention hat, wenn die Phase des Eingangswellendrehwinkels θh der Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm vorausgeht. Insbesondere beurteilt der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 die Lenkungsintention auf der Grundlage des in 5 gezeigten Ablaufdiagramms.
Außerdem werden verschiedene Drehwinkelsignale wie der Eingangswellendrehwinkel θ und der Zwischenwellendrehwinkel θm, die aus den Drehwinkelsignalen abgeleitete Winkelgeschwindigkeit usw. auf die folgende Weise dargestellt. Ein positiver Wert stellt einen Fall dar, in dem er in einer Richtung wirkt, in der die gelenkten Räder 2R und 2L in der Richtung nach rechts gelenkt (gedreht) werden. Ein negativer Wert stellt einen Fall dar, in dem er in einer Richtung wirkt, in der die gelenkten Räder 2R und 2L nach links gelenkt (gedreht) werden.
Das heißt, in dem Lenkungsintentionsbewertungsfluss in dem Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 gemäß dieser Ausführungsform wird zuerst das Lenkdrehmoment Tr in der gleichen Weise wie bei dem Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt 64 berechnet (Schritt S101). Es wird beurteilt, ob dieses Lenkdrehmoment Tr gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert Tx ist oder nicht (Schritt S102). Im Fall von „Nein“ wird entschieden, dass der Fahrer keine Lenkungsabsicht hat (Schritt S109). Der Lenkungsintentionsbeurteilungsprozess ist beendet.
Andererseits werden in dem Fall der Ja-Beurteilung der Eingangswellendrehwinkel θh und der Zwischenwellendrehwinkel θm zeitlich differenziert (differenziert nach der Zeit), um die Eingangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθh und die Zwischenwellenwinkelgeschwindigkeit Δθm zu berechnen (Schritte S103 und S104). Der Prozess fährt mit Schritt S105 fort.
In Schritt S105 und Schritt S107, die später beschrieben werden, wird beurteilt, ob die Phase des Eingangswellendrehwinkels θh der Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm vorausgeht oder nicht.
Das heißt, in Schritt S105 wird beurteilt, ob die Eingangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθh, die in das Lenkrad 1 eingegeben wird, basierend auf dem Lenkvorgang des Lenkrads 1 durch den Fahrer größer als 0 und größer ist als die Zwischenwellenwinkelgeschwindigkeit Δθm, die von dem hohlen Motor 30 zu der Zwischenwelle 30 eingegeben wird.
Das heißt, es wird beurteilt, ob die Phase des Eingangswellendrehwinkels θh der Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm in der rechten Richtung der Drehwelle Z vorauseilt oder nicht (im Uhrzeigersinn). Im Falle einer Ja-Beurteilung wird beurteilt, dass der Fahrer die Lenkungsintention hat, und das Lenkrad 1 in die rechte Richtung lenkt (Schritt S106). Der Prozess ist beendet.
Im Falle einer Nein-Beurteilung fährt der Prozess mit Schritt S107 fort. Dann wird in Schritt S107 beurteilt, ob die Eingangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθh kleiner als 0 oder kleiner ist als die Zwischenwellenwinkelgeschwindigkeit Δθm. Das heißt, es wird beurteilt, ob die Phase des Eingangswellendrehwinkels θh der Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm in der linken Richtung (Gegenuhrzeigersinnrichtung) der Drehachse Z vorauseilt oder nicht.
Im Falle der Ja-Beurteilung, wird beurteilt, dass der Fahrer die Lenkungsintention hat, und das Lenkrad 1 in der Richtung nach links (Schritt S108) lenkt. Im Fall von „Nein“ wird entschieden, dass der Fahrer keine Lenkungsintention hat (Schritt S109). Der Prozess ist beendet.
Der Automatik-Manuellantriebsumschaltbeurteilungsabschnitt 68 ist grundsätzlich dazu konfiguriert, den manuellen Antrieb durchzuführen, wenn das Signal SigA, das den automatischen Antrieb anfordert, nicht eingegeben wird, und den automatischen Antrieb durchzuführen, wenn das Signal SigA eingegeben wird.
Selbst wenn das Signal SigA eingegeben wird, ist der Automatik-Manuellantriebsumschaltbeurteilungsabschnitt 68 jedoch so konfiguriert, dass er zu dem manuellen Antrieb schaltet, wenn der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 beurteilt, dass der Fahrer die Lenkungsintention hat.
In dem Motorantriebssteuerabschnitt 69 ist zunächst ein Strombefehlsberechnungsabschnitt 70 konfiguriert, d-Achsen-, q-Achsen-Strombefehlswerte Id *, Iq * aus dem Motordrehmomentbefehlswert Tm * zu berechnen (dem automatik Antriebsdrehmomentbefehlswert Tm (auto) * oder dem manuellen Antriebsdrehmomentbefehlswert Tm (manuell) *), und die Motordrehgeschwindigkeit Nm wird basierend auf dem Zwischenwellendrehwinkel θ, der der Drehwinkel des hohlen Motors 30 (der Zwischendrehwelle 13) ist, berechnet, der von dem zweiten Drehmelder 52 ausgegeben wird. Außerdem ist in dem Motorantriebssteuerungsabschnitt 69 gleichzeitig eine Dreiphasen-Zweiphasenumwandlungsvorrichtung 71 konfiguriert, um d-Achsen-, q-Achsen-Motor-Istströme Id, Iq von dem Zwischenwellendrehwinkel θm zu erhalten, und den von den Motorstromerfassungsabschnitten 72u, 72v ausgegebenen u-Phasen-, V-Phasen-Motoristströmen Iu, Iv konfiguriert, um die tatsächlichen Ströme zu messen, die durch den hohlen Motor 30 fließen.
Als nächstes ist der Motorantriebssteuerabschnitt 69 konfiguriert, um Werte zu berechnen, die für die d-Achsen-, q-Achsen-Motoristströme Id, Iq erforderlich sind, um den d-Achsen, q-Achsen-Strombefehlswerten zu folgen. Das heißt, der Motorantriebssteuerabschnitt 69 ist konfiguriert zum Berechnen einer Differenz zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert Id * und dem d-Achsen-Motoriststrom Id und einer Differenz zwischen dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq * und dem q-Achsen-Motoriststrom Iq. Dann ist der Motorantriebssteuerabschnitt 69 konfiguriert, um die d-Achsen-, q-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vd * und Vq * zu erhalten, indem die PI-Steuerung an den berechneten Differenzen durchgeführt wird. Dann berechnet eine Zweiphasen-Dreiphasenumwandlungsvorrichtung 73 U-Phasen-, V-Phasen-, W-Phasenspannungsbefehlswerte Vu *, Vv *, Vw * von den d-Achsen-, q-Achsen-Spannungsbefehlswerten Vd *, Vq * und dem Zwischwellendrehwinkel θm. Dann wandelt eine PWM-Umwandlungsvorrichtung 74 diese Spannungsbefehlswerte Vu *, Vv *, Vw * von der analogen Wellenform in die PWM-Wellenform um. Diese wird an eine Inverterschaltung 75 ausgegeben. Der Motorantriebssteuerabschnitt 69 steuert und treibt den Hohlmotor 30 durch diese Inverterschaltung 75 an.
[Arbeitsweisen und Effekte in dieser Ausführungsform]
Bei der herkömmlichen Servolenkungsvorrichtung mit dem Drehwinkelerfassers (Resolver), der an der Ausgangswellenseite vorgesehen ist und angeordnet ist, um den Drehwinkel zu erfassen, wie oben beschrieben, wird, wenn die Winkelerfassungsfunktion des Drehwinkelerfassers auf der Ausgangswellenseite fehlerhaft ist, die Lenkunterstützungssteuerung und die automatische Antriebssteuerung möglicherweise nicht angemessen ausgeführt. Der Drehmelder und der Elektromotor sind notwendigerweise voneinander getrennt angeordnet. Dementsprechend ist der elektrische Draht zum Verbinden des Drehmelders und des Elektromotors lang, so dass der Verdrahtungsvorgang des elektrischen Drahts kompliziert sein kann. Die Layout-Charakteristik des elektrischen Drahtes kann verschlechtert sein.
Darüber hinaus kann die Kalibrierung des relativen Winkels zwischen dem Drehmelder auf der Eingangswellenseite und dem Drehmelder auf der Ausgangswellenseite nicht durchgeführt werden, bevor der Zusammenbauvorgang der Servolenkungsvorrichtung beendet ist. Dementsprechend kann der Herstellungsprozess kompliziert sein.
Darüber hinaus ist bei der Servolenkungsvorrichtung vom integralen Typ wie bei dieser Ausführungsform, die Ausgangswelle von den Hydraulikkammern umgeben, so dass es schwierig ist, den Drehmelder an der Ausgangswellenseite in der Struktur bereitzustellen. In einem Fall, in dem der Drehwinkel der Ausgangswelle von dem Drehwinkel der Sektorwelle vermutet / angenommen wird, ist die Auflösungskraft des Winkels grob, da die Sektorwelle das große Übersetzungsverhältnis in Bezug auf die Ausgangswelle aufweist. Dementsprechend ist es schwierig, den Drehwinkel der Ausgangswelle genau zu berechnen.
Im Gegensatz dazu sind bei der Servolenkungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Lenkwelle 10, die Eingangswelle 11, die Zwischenwelle 13 und die Ausgangswelle 15 durch die zwei Torsionsstäbe 12 und 14 verbunden (verbunden). Der erste und der zweite Drehmelder 51 und 52 sind jeweils an der Eingangswelle 11 und der Zwischenwelle 13 vorgesehen. Darüber hinaus ist der Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63, der an der Steuerungsvorrichtung 60 vorgesehen ist, konfiguriert, um den Ausgangswellendrehwinkel θg, der der Drehwinkel der Ausgangswelle 15 ist, anzunehmen aus den Signalen des Eingangswellendrehwinkels θh und des Zwischenwellendrehwinkels θm, die von dem ersten und dem zweiten Drehmelder 51 und 52 detektiert werden, und dem Torsionsfederkonstanten g1 und g2. Damit ist es in dieser Ausführungsform möglich, die automatische Antriebssteuerung durchzuführen, indem der Ausgangswellendrehwinkel θg durch die Steuervorrichtung 60 verwendet wird, ohne den Sensor, wie zum Beispiel den Drehmelder, auf der Seite der Ausgangswelle 15 vorzusehen.
Dementsprechend ist es möglich, die Erzeugung der oben beschriebenen Probleme zu unterdrücken, wie zum Beispiel die Komplizierung des Verdrahtungsvorgangs basierend auf der Verlängerung des elektrischen Drahts und die Verschlechterung der Layout-Eigenschaften. Darüber hinaus sind der erste und der zweite Drehmelder 51 und 52 in dem hohlen Motor 30 aufgenommen. Folglich ist es möglich, die Kalibrierung der relativen Positionen vor dem Zusammenbauvorgang der Servolenkungsvorrichtung durchzuführen. Ferner ist es in der Servolenkungsvorrichtung vom Integraltyp wie in dieser Ausführungsform möglich, den Ausgangswellendrehwinkel θg leicht zu erhalten.
Darüber hinaus enthält in dieser Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 60 den Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67. Der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 ist konfiguriert, um zu beurteilen, ob der Fahrer die Lenkabsicht hat oder nicht. Wenn dementsprechend beurteilt wird, dass der Fahrer keine Lenkungsabsicht hat, wird die automatische Antriebssteuerung fortgesetzt. Wenn beurteilt wird, dass der Fahrer die Lenkungsabsicht hat, wird der Betrieb sofort auf den manuellen Antrieb umgeschaltet. Auf diese Weise ist es möglich, eine sanfte Schaltsteuerung des Antriebszustands durchzuführen.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 1 lenkt, geht ferner die Phase des Eingangswellendrehwinkels θh der Phase des Zwischenwellendrehwinkels θm voraus. In dieser Ausführungsform werden diese strukturellen Eigenschaften der Lenkwelle 10 für die Beurteilungsstandards (Kriterien) der Lenkungsintentionsbeurteilung durch den Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 verwendet. Dementsprechend ist es mit der hohen Genauigkeit möglich zu beurteilen, ob der Fahrer die Lenkungsabsicht hat oder nicht.
Darüber hinaus sind in dieser Ausführungsform der Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt 61 und der Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62 konfiguriert, um den Eingangswellendrehwinkel θh, der der absolute Lenkwinkel des Lenkrads 1 ist, aus dem Erfassungswert des ersten Drehmelders 51 zu beurteilen.
Dementsprechend ist es nicht notwendig, den absoluten Lenkwinkelsensor zu verwenden, der so angeordnet ist, dass er den absoluten Lenkwinkel erfasst. Folglich ist es möglich, die Anzahl der Komponenten zu verringern und die Herstellungskosten zu senken.
Ferner wird in dieser Ausführungsform der hohle Motor 30, der vorgesehen ist, um die Zwischenwelle 13 zu umgeben, als der Elektromotor verwendet, der für die Lenkunterstützung, den automatischen Antrieb und so weiter dient. Dementsprechend ist es möglich, die Größe der Servolenkungsvorrichtung relativ zu einem Fall des Verwendens des Elektromotors, der zum Übertragen der Drehkraft durch eine Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und so weiter auf die Zwischenwelle 13 angeordnet ist, zu verringern.
Im Übrigen wird die Servolenkungsvorrichtung, die den Kugelumlaufspindelmechanismus 24 zum Übertragen der Kraft zwischen der Ausgangswelle 15 und dem Kolben 16, wie bei dieser Ausführungsform verwendet, im Allgemeinen an den großen und schwergewichtigen Fahrzeugen, wie z.B. bei LKWs und dem Bus montiert. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, dem großen und schwergewichtigen Fahrzeug die Lenkunterstützungsfunktion wie beispielsweise den automatischen Antrieb hinzuzufügen. Folglich ist es möglich, die Sicherheit dieser Fahrzeuge bemerkenswert zu verbessern.
Außerdem ist in dieser Ausführungsform der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 dazu konfiguriert, basierend auf den Signalen des Eingangswellendrehwinkels θh und des Zwischenwellendrehwinkels θm zu beurteilen, ob der Fahrer die Lenkabsicht hat oder nicht. Es ist jedoch möglich, in ähnlicher Weise die Lenkungsintension zu beurteilen, indem der Zwischenwellendrehwinkel θm durch den Ausgangswellendrehwinkel θg ersetzt wird, der der Drehwinkel der Ausgangswelle 15 ist.
Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform der Eingangswellendrehwinkel θh direkt berechnet, indem der Erfassungswert des ersten Drehmelders 51 in den Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62 eingegeben wird. Jedoch ist der Zwischenwellendrehwinkel θm vorher auf den absoluten Winkel eingestellt, durch Eingeben des Erfassungswerts des zweiten Drehmelders 52 in den Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt 62.
Dann ist es optional, den Eingangswellendrehwinkel θh, der der absolute Lenkwinkel ist, basierend auf dem relativen Drehwinkel von dem ersten und zweiten Drehmelder 51 und 52 von diesem Zwischenwellendrehwinkel θm, indirekt zu berechnen.
[Zweite Ausführungsform]
In einer zweiten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt, enthält der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 eine Funktion zum Beurteilen, ob eine Störung von der Straßenoberfläche vorliegt, wie zum Beispiel die Straßenoberflächenschwingung, zusätzlich zu der Konfiguration der ersten Ausführungsform.
Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 60 einen Störungskorrekturverarbeitungsabschnitt 76, der konfiguriert ist zum Korrigieren des Automatikantriebsdrehmomentbefehlswerts Tm (Auto) * basierend auf dem Beurteilungsergebnis des Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67. Darüber hinaus sind in diesem Ausführungsbeispiel die Konfigurationen identisch denjenigen der ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen aufweisen. Damit entfallen die konkreten Erläuterungen (das gleiche gilt für die nachfolgend beschriebene Ausführungsform).
Das heißt, der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 gemäß dieser Ausführungsform ist konfiguriert, um die Lenkintention bei dem automatischen Antrieb basierend auf dem Eingangswellendrehwinkel θh und dem Zwischenwellendrehwinkel θm zu beurteilen. Darüber hinaus ist der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 konfiguriert, um zu beurteilen, ob die Störung von der Straßenoberfläche vorliegt oder nicht, und zwar durch ein in 7 gezeigtes Ablaufdiagramm, auf der Grundlage des Eingangswellendrehwinkels θh, des Zwischenwellendrehwinkels θm, des Ausgangswellendrehwinkels θg und des Motordrehwinkelsteuerziels θm *.
Das heißt, in diesem Ablauf wird zuerst das Lenkdrehmoment Tr basierend auf dem Eingangswellendrehwinkel θh und dem Zwischenwellendrehwinkel θm berechnet (Schritt S201). Es wird beurteilt, ob dieses Lenkdrehmoment Tr gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert Tx ist oder nicht (Schritt S202). Im Fall einer Nein-Beurteilung wird beurteilt, dass die Störung von der Straßenoberfläche nicht erzeugt wird (Schritt S210). Die Operationen des Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 sind beendet. Andererseits werden in dem Fall der Ja-Beurteilung der Eingangswellendrehwinkel θh, der Ausgangswellendrehwinkel θg und das Motordrehwinkelsteuerziel θm* zeitdifferenziert (differenziert nach der Zeit), um die Eingangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθh, die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg und das Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziel Δθm* (Schritt S203 bis S205) zu berechnen. Der Prozess schreitet zu Schritt S206 fort.
In Schritt S206 wird beurteilt, ob oder ob nicht die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg kleiner als 0, und kleiner als die Eingangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθh ist, das heißt ob oder ob nicht die Phase des Ausgangswellendrehwinkels θg der Phase des Eingangswellendrehwinkels θh in der linken Richtung (Gegenuhrzeigersinnrichtung) der Drehachse Z vorangeht.
Darüber hinaus wird beurteilt, ob oder ob nicht die Drehrichtung der Ausgangswelle 15 identisch mit der Antriebsrichtung des hohlen Motors 30 ist, das heißt, ob oder ob nicht ein positives oder negatives Symbol der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg nicht mit einem positiven oder negativen Symbol des Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziels Δθm* (Δθg × Δθm* < 0) identisch ist. Im Fall einer Ja-Beurteilung wird beurteilt, dass, obwohl der automatische Antrieb durch den hohlen Motor 30 ohne die Lenkungsintention des Fahrers fortgesetzt wird, die Ausgangswelle 15 in die Richtung gedreht wird, in der die gelenkten Räder 2R und 2L in Richtung nach links gelenkt werden, durch die Störung von der Straßenoberfläche gegen die Antriebsrichtung des hohlen Motors 30.
Das heißt, es wird beurteilt, dass die Ausgangswelle 15 in Bezug auf die Drehachse Z durch den Einfluss der Störung nach links gedreht wird (Schritt S207). Die Störungsbeurteilungsoperation ist beendet. Auf der anderen Seite schreitet der Prozess im Falle einer Nein-Beurteilung zu Schritt S208 fort.
In Schritt S208 wird beurteilt, ob oder ob nicht die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg größer als 0 ist und größer als die Eingangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθh.
Das heißt, es wird beurteilt, ob oder ob nicht die Phase des Ausgangswellendrehwinkels θg der Phase des Eingangswellendrehwinkels θh in der rechten Richtung (im Uhrzeigersinn) der Drehachse vorausgeht, und ob oder ob nicht das positive oder negative Symbol der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg nicht identisch mit dem positiven oder negativen Symbol des Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziels Δθm* (Δθg × Δθm* < 0). ist. Im Fall einer Ja-Beurteilung wird beurteilt, dass, obwohl der automatische Antrieb durch den hohlen Motor 30 ohne die Lenkungsintention des Fahrers fortgesetzt wird, die Ausgangswelle 15 in der Richtung gedreht wird, in der die gelenkten Räder 2R und 2L in der rechten Richtung gelenkt werden, durch die Störung von der Straßenoberfläche gegen die Antriebsrichtung des hohlen Motors 30. Das heißt, es wird beurteilt, dass die Ausgabewelle 15 in der rechten Richtung in Bezug auf die Drehachse Z durch den Einfluss der Störung gedreht wird (Schritt S209). Im Fall einer Nein-Beurteilung wird beurteilt, dass die Störung von der Straßenoberfläche nicht erzeugt wird (Schritt S210). Folglich sind die jeweiligen Störungsprozesse beendet.
Wenn der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 beurteilt, dass die Störung in der rechten Richtung (der Uhrzeigerrichtung) in der Ausgangswelle 15 erzeugt wird, ist der Störungskorrekturverarbeitungsabschnitt 76 konfiguriert, den Automatikantriebsdrehmomentbefehlswert Tm (auto)* zu korrigieren, um das Lenkdrehmoment der Ausgangswelle 15 in der Richtung nach links (entgegen dem Uhrzeigersinn) zu erhöhen.
Wenn andererseits der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 beurteilt, dass die Störung in der linken Richtung (der Gegenuhrzeigersinnrichtung) in der Ausgangswelle 15 erzeugt wird, ist der Störungskorrekturverarbeitungsabschnitt 76 konfiguriert, den Automatikantriebsdrehmomentbefehlswert Tm (auto)* zu korrigieren, um das Lenkdrehmoment der Ausgangswelle 15 in der Richtung nach rechts (im Uhrzeigersinn) zu erhöhen. Das heißt, der Störungskorrekturverarbeitungsabschnitt 76 ist so konfiguriert, dass er den Automatikantriebsdrehmomentbefehlswert Tm (auto) * korrigiert, um dem Einfluss der in der Ausgangswelle 15 erzeugten Störung entgegenzuwirken.
Außerdem kann der Korrekturwert, der für die Korrektur des Automatikantriebsdrehmomentbefehlswerts Tm (auto)* verwendet wird, ein fester Wert sein, der zuvor durch einen Fahrzeugtest erhalten wurde usw., und kann ein variabler Wert sein, der aus der Phasendifferenz zwischen dem Zwischenwellendrehwinkel θm und dem Ausgangswellendrehwinkel θg berechnet wird, usw.
Dementsprechend ist es in dieser Ausführungsform möglich, dieselben Wirkungen und Operationen wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen. Darüber hinaus kann der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 die Störung von der Straßenoberfläche beurteilen. Dementsprechend ist es möglich, zu beurteilen, ob die Variation des Ausgangswellendrehwinkels θg und so weiter bei dem automatischen Antrieb basierend auf der Lenkintention des Fahrers oder aufgrund des Einflusses der Störung erzeugt wird. Damit ist es möglich, das Problem zu unterdrücken, bei dem der Fahrzustand plötzlich von dem automatischen Fahren zu dem manuellen Fahren umgeschaltet wird, indem fälschlicherweise der Einfluss der Störung von der Straßenoberfläche als die Lenkungsintention des Fahrers beurteilt wird. Folglich ist es möglich, die Sicherheit des Fahrzeugs zu verbessern.
Ferner enthält in dieser Ausführungsform die Steuervorrichtung 60 den Störungskorrekturverarbeitungsabschnitt 76. Dieser Störungskorrekturverarbeitungsabschnitt 76 ist konfiguriert, um den Einfluss der Störung von der Straßenoberfläche bei dem automatischen Fahren zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich, die Sicherheit beim automatischen Fahren weiter zu verbessern.
8 zeigt eine Variation der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform. In dieser Variation wird der Ablauf des Störungsbeurteilungsprozesses durch den Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 teilweise variiert.
Das heißt, in dem Ablauf der Variation, die in 8 gezeigt ist, ist der Schritt S203 der zweiten Ausführungsform weggelassen.
Darüber hinaus werden Schritt S206 und Schritt S208 jeweils durch Schritt S211 und Schritt S212 ersetzt, die später beschrieben werden.
In Schritt S211 wird beurteilt, ob oder ob nicht die Drehrichtung der Ausgangswelle 15 identisch mit der Antriebsrichtung des hohlen Motors 30 ist, das heißt, ob oder ob nicht das positive oder negative Symbol der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg identisch ist mit dem positiven oder negativen Symbol des Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziels Δθm* (θg × θm* > 0). Darüber hinaus wird beurteilt, ob oder ob nicht die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg kleiner als 0 ist und kleiner als das Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziel Δθm*, das heißt, ob oder ob nicht die Phase des Ausgangswellendrehwinkels θg der Phase das Motordrehwinkelsteuerziel θm * (die Phase des Drehwinkels des hohlen Motors 30) in der linken Richtung (der Gegenuhrzeigersinnrichtung) der Drehachse Z vorangeht. Im Falle einer Ja-Beurteilung schreitet der Prozess zu Schritt S207 fort. Wenn andererseits keine Entscheidung erfolgt, geht der Prozess zu Schritt S210 über.
Darüber hinaus wird in Schritt S212 beurteilt, ob oder ob nicht die Drehrichtung der Ausgangswelle 15 mit der Antriebsrichtung des hohlen Motors 30 identisch ist, das heißt ob oder ob nicht das positive oder negative Symbol der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg identisch ist mit dem positiven oder negativen Symbol des Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziels Δθm* ((θg × θm* > 0). Darüber hinaus wird beurteilt, ob oder ob nicht die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg größer als 0 ist und größer als das Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziel Δθ*, das heißt ob oder ob nicht die Phase des Ausgangswellendrehwinkels θg der Phase des Motordrehwinkelsteuerzieles von θm* in der rechten Richtung (der Uhrzeigerrichtung) der Drehachse Z vorausgeht. Im Falle einer Ja-Beurteilung schreitet der Prozess zu Schritt S209 fort. Wenn andererseits keine Entscheidung erfolgt, geht der Prozess zu Schritt S210 über.
Dementsprechend kann der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 in dieser Variation beurteilen, ob eine Störung von der Straßenoberfläche vorliegt oder nicht. Dementsprechend ist es möglich, die gleichen Effekte und Operationen zu erhalten, die mit denen der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform identisch sind.
[Dritte Ausführungsform]
In einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 eine Funktion zum aktiven beurteilen, ob die automatische Antriebssteuerung durchgeführt wird oder nicht. 9 ist ein Flussdiagramm, das diesen Beurteilungsprozess zeigt.
Das heißt, in diesem Ablauf wird zuerst das Lenkdrehmoment Tr basierend auf dem Eingangswellendrehwinkel θh und dem Zwischenwellendrehwinkel θm berechnet (Schritt S301). Es wird beurteilt, ob oder ob nicht dieses Lenkdrehmoment Tr gleich oder größer als der vorbestimmte Wert Tx ist (Schritt S302).
Im Falle einer Nein-Beurteilung wird der Prozess beendet, ohne die Beurteilung der automatischen Antriebssteuerung durchzuführen.
Andererseits werden im Fall der Ja-Beurteilung der Ausgangswellendrehwinkel θg und das Motordrehwinkelsteuerziel θm* zeitlich differenziert (differenziert nach der Zeit), um die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg und das Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerziel Δθm* (Schritt S303, S304) zu berechnen. Der Prozess fährt mit Schritt S305 fort.
In Schritt S305 wird beurteilt, ob oder ob nicht die Drehrichtung der Abtriebswelle 15 mit der Antriebsrichtung des hohlen Motors 30 identisch, das heißt, ob oder ob nicht das positive oder negative Symbol der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg identisch ist mit dem positiven oder negativen Symbol der Motorwinkelgeschwindigkeit Δθm * (θg × θm* > 0). Darüber hinaus wird beurteilt, ob oder ob nicht das Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerziel Δθm* kleiner als 0 ist und kleiner als die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg, das heißt ob oder ob nicht die Phase des Motordrehwinkelsteuerziels θm* vor der Phase des Ausgangswellendrehwinkels θg in der linken Richtung (der Gegenuhrzeigersinnrichtung) der Drehachse Z liegt.
Im Falle einer Ja-Beurteilung beurteilt der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 den automatischen Antriebszustand, das heißt, dass die Ausgangswelle 15 angetrieben wird und durch die Drehkraft des hohlen Motors 30 im Normalzustand gedreht wird (Schritt S306). Der Betriebsbeurteilungsprozess der automatischen Fahrsteuerung ist beendet. Auf der anderen Seite schreitet der Prozess im Fall einer Nein-Beurteilung zu Schritt S307 fort.
In Schritt S307 wird beurteilt, ob oder ob nicht das positive oder negative Symbol der Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg identisch mit dem positiven oder negativen Symbol des Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerungsziels Δθm* ist ((θg × θm* > 0). Darüber hinaus wird beurteilt, ob oder ob nicht das Motorwinkelgeschwindigkeitssteuerziel Δθ* größer als 0 ist, und größer als die Ausgangswellenwinkelgeschwindigkeit Δθg, das heißt, ob oder ob nicht die Phase des Motordrehwinkelsteuerziels θm* der Phase des Ausgangswellendrehwinkels θg in der rechten Richtung (der Uhrzeigerrichtung) der Drehachse Z vorangeht. In der Ja-Beurteilung beurteilt der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 den automatischen Antriebszustand, das heißt, dass die Ausgangswelle 15 angetrieben wird und durch die Drehkraft des hohlen Motors 30 im Normalzustand gedreht wird. Der Prozess ist beendet (Schritt S308). Auf der anderen Seite beurteilt im Fall einer Nein-Beurteilung der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 die Operation als eine andere als die automatische Fahrt (Schritt S309). Der Prozess ist beendet.
Dementsprechend ist es in dieser Ausführungsform möglich, die Operationen und Effekte zu erhalten, die identisch zu denen der ersten Ausführungsform sind. Darüber hinaus kann der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt 67 zusätzlich zu der Beurteilung der Lenkintention des Fahrers aktiv beurteilen, ob die automatische Fahrsteuerung durchgeführt wird oder nicht. Dementsprechend ist es möglich, den automatischen Antrieb und den manuellen Antrieb in Übereinstimmung mit den Bedingungen genauer zu schalten.
[Vierte Ausführungsform]
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 10 gezeigt ist, ist es möglich, die Ausgabe des hohlen Motors 30 in Übereinstimmung mit dem hydraulischen Druckdrehmoment einzustellen, das durch den Arbeitszylinder 18 erzeugt wird.
Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dieser Ausführungsform enthält einen Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt 77, der konfiguriert ist, um eine Pumpenabgabemenge P anzunehmen, die eine Fluidmenge des Hydraulikfluids ist, das von der Pumpe 3 an das Drehventil 19 geliefert wird; und einen Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78, der konfiguriert ist, um ein Hydraulikdruckdrehmoment Tp, das durch den Arbeitszylinder 18 erzeugt wird, basierend auf der Fluidmenge des Hydraulikfluids, die von dem Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt 77 angenommen/vermutet wird, usw., zusätzlich zu der Konfiguration der ersten Ausführungsform, anzunehmen/ zu vermuten.
Der Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt 77 ist konfiguriert, um die Pumpenabgabemenge P der Pumpe 3 basierend auf der Motordrehzahl Ne anzunehmen, da die Pumpe 3 eine durch den Motor des Fahrzeugs angetriebene motorbetriebene Pumpe ist. Insbesondere ist der Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt 77 dazu ausgelegt, das Übersetzungsverhältnis G1 zwischen dem Motor und der Pumpe, und den pumpeninhärenten Ausstoßbetrag d1, zu der Motordrehzahl Ne zu multiplizieren. Der so erhaltene Wert wird in einen Einstellströmungsratenbegrenzer 79 eingegeben, der entsprechend der Spezifikation der Pumpe 3 eingestellt ist, um die Pumpenabgabemenge P anzunehmen.
Ersten, ist der Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 konfiguriert, um einen Ventilarbeitswinkel Δθr des Drehventils 19 durch Subtrahieren des Ausgangswellendrehwinkels θg von dem Zwischenwellendrehwinkel θm zu erhalten.
Dann ist der Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 konfiguriert, um einen Unterstützungsdruckannahmewert Pow in Bezug auf ein zuvor vorbereitetes Unterstützungsdruckannahmekennfeld 80 aus diesem Ventilarbeitswinkel Δθr und der Pumpenauslassmenge P, die durch den Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt 77 angenommen wird, zu berechnen.
Als nächstes ist der Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 konfiguriert, um das Hydraulikdruckdrehmoment Tp durch Multiplizieren einer Zylinderschnittfläche Ss des Arbeitszylinders 18 mit einer Distanz PCR von der Drehmitte der Sektorwelle 17 zu einer an die Zähne anstoßenden Oberfläche der Sektorwelle 17 mit dem Kolben 16, und einem Übersetzungsverhältnis G2 zwischen dem Kolben 16 und der Sektorwelle 17, und mit dem Unterstützungsdruckannahmewert Pow, um so das Hydraulikdruckdrehmoment Tp zu erhalten. Außerdem ist das Hydraulikdruckdrehmoment Tp, das zu dieser Zeit erhalten wird, ein Skalarwert, der nur einen Betrag aufweist.
Das positive oder negative Symbol wird durch den Richtungsbeurteilungsabschnitt 81 hinzugefügt, der konfiguriert ist, um die Betätigungsrichtung des Hydraulikdruckdrehmoments Tp basierend auf dem Ventilarbeitswinkel Δθr zu beurteilen.
Dann ist der Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 konfiguriert, um schließlich das Hydraulikdruckdrehmoment Tp durch Multiplizieren eines zuvor auf Grundlage des Fahrzeugtests usw. festgelegten Korrekturkoeffizienten mit dem Hydraulikdruckdrehmoment Tp zu berechnen, zu dem das positive oder negative Symbol hinzugefügt ist.
Darüber hinaus ist der Motorantriebssteuerabschnitt 69 gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert, um als den Motordrehmomentbefehlswert Tm* einen Wert zu erhalten, der durch Subtrahieren des Hydraulikdruckdrehmoments Tp, das durch den Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 berechnet wird, von dem Automatikantriebsdrehmomentbefehlswert Tm(auto)*, der von dem Automatischenantriebsdrehmomentbefehlberechnungsabschnitt 65, bei dem automatischen Antrieb, ausgegeben wird, und um die Antriebssteuerung des hohlen Motors 30 durchzuführen.
Dementsprechend ist es in dieser Ausführungsform möglich, den automatischen Antrieb durch die kooperative Steuerung des Hydraulikdruckdrehmoments Tp, das durch den Arbeitszylinder18 erzeugt wird, und des Antriebsdrehmoments, das von dem hohlen Motor 30 ausgegeben wird, durchzuführen. Selbst wenn z.B. die Motordrehzahl Ne niedrig ist und es nicht möglich ist, das Hydraulikdruckdrehmoment TP sicherzustellen, ist es möglich, die Lenkunterstützungskraft aufrechtzuerhalten, indem das Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 erhöht wird. Darüber hinaus ist es möglich, das Bereitstellen der redundanten Unterstützungskraft bei dem automatischen Fahren zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich, die Genauigkeit der Lenkung beim automatischen Fahren zu verbessern. Darüber hinaus ist es möglich, den Verlust der elektrischen Leistung und des Hydraulikdrucks zu verringern und Energie zu sparen.
Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsform die Pumpe 3 die motorbetriebene Pumpe. Der Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt 77 ist konfiguriert, um die Pumpenabgabemenge P basierend auf der Motordrehzahl Ne anzunehmen. Dementsprechend ist es möglich, die Pumpenabgabemenge P mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Folglich ist es möglich, die kooperative Steuerung des automatischen Antriebs durch den Arbeitszylinder 18 und den hohlen Motor 30 mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
[Fünfte Ausführungsform]
In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 11 und 12 gezeigt ist, wird die Pumpe 3 der motorbetriebenen Pumpe in der vierten Ausführungsform zu einer motorbetriebenen Pumpe 83 variiert, die so angeordnet ist, dass sie von einem Pumpenantriebselektromotor 82 angetrieben wird. Darüber hinaus wird der Pumpenantriebselektromotor 82 basierend auf der Hydraulikdruck Tp gesteuert und angetrieben, der von dem Arbeitszylinder 18 erzeugt wird.
11 ist eine schematische Ansicht, die eine Servolenkungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform.
Das heißt, der Pumpenantriebselektromotor 82 ist elektrisch mit einer Pumpen-ECU 84 verbunden, die sich von der Steuervorrichtung 60 unterscheidet. Der Pumpenantriebselektromotor 82 wird basierend auf einer von der Pumpen-ECU 84 ausgegebenen Befehlsspannung angetrieben und gedreht, so dass die motorgetriebene Pumpe 83 gemäß der Ausführungsform eine Pumpenfunktion ausführt.
Die Pumpen-ECU 84 ist konfiguriert zum Erzeugen der Befehlsspannung basierend auf einem Strömungsratensteuersignal (Strömungsmengensteuersignal) SigP zum Einstellen der Pumpenauslassmenge P der motorgetriebenen Pumpe 83 auf den Zielwert. In dieser Ausführungsform erzeugt die Steuerungsvorrichtung 60 das Strömungsratensteuersignal SigP.
12 ist ein Steuerblockdiagramm, das eine Berechnungsschaltungskonfiguration der Steuervorrichtung 60 gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dieser Ausführungsform enthält einen Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85, der konfiguriert ist, um das Strömungsratensteuersignal SigP basierend auf dem Hydraulikdruckdrehmoment Tp zu erzeugen, das durch den Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 angenommen wird, und um das Strömungsratensteuersignal SigP an die Pumpen-ECU 84 auszugeben.
Dieser Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 ist so konfiguriert, dass er das Strömungsratensteuersignal SigP grundsätzlich nur auf der Grundlage des Hydraulikdruckdrehmoments Tp erzeugt. Der Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 ist jedoch so konfiguriert, dass er das Strömungsratensteuersignal SigP durch Addieren oder Subtrahieren eines Korrekturwerts zu oder von dem Hydraulikdruckdrehmoment Tp in einer spezifischen Bedingung erzeugt.
Wenn zum Beispiel der Lenkbetrag bei dem automatischen Antrieb klein ist und der Ventilarbeitswinkel Δθr des Drehventils 19 klein ist, das heißt in einem Fall, in dem fast alles des Hydraulikfluids zu dem Vorratsbehälter 4 abgegeben wird ohne das Hydraulikdruckdrehmoment Tp zu erzeugen, selbst wenn die motorbetriebene Pumpe 83 viel Hydraulikfluid abgibt, ist der Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 konfiguriert, die Subtraktionskorrektur des Hydraulikdrehmoments Tp durchzuführen und dadurch das Strömungsratensteuersignal SigP zu erzeugen, um die Pumpenausstoßmenge P relativ zu dem normalen Betrieb zu unterdrücken. Damit wird in dem Drehmoment für den automatischen Antrieb das Hydraulikdruckdrehmoment Tp verringert. Andererseits wird das Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 erhöht, um diese Abnahme des Drehmoments zu kompensieren.
Wenn der hohle Motor 30 aufgrund des Hochgeschwindigkeitsantriebs erwärmt wird, ist der Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 konfiguriert, um die Additionskorrektur des hydraulischen Druckdrehmoments Tp durchzuführen und dadurch das Strömungsratensteuersignal SigP zu erzeugen um die Pumpenabgabemenge P relativ zu dem normalen Betrieb zu erhöhen. Damit wird in dem Drehmoment für den automatischen Antrieb die Rate des Hydraulikdruckdrehmoments Tp erhöht, so dass das Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 verringert wird.
Auf diese Weise ist, wenn einer von dem hohlen Motor 30 und der motorgetriebenen Pumpe 83 in der Fehlfunktion ist oder einen schlechten Wirkungsgrad hat, der Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 konfiguriert, die Rate mit der das Drehmoment geteilt wird von einem von dem hohlen Motor 30 und der motorbetriebenen Pumpe 83 zu verringern der, und um die Rate mit der das Drehmoment geteilt wird des anderen von dem hohlen Motor 30 und der motorgetriebenen Pumpe 83 zu erhöhen.
Außerdem ist der Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt 78 gemäß dieser Ausführungsform so konfiguriert, dass er die Information der Pumpenauslassmenge P von der Pumpen-ECU 84 direkt erhält und den Unterstützungsdruckannahmewert Pow basierend auf dieser Information des Pumpenabgabedrucks P annimmt.
In einem Fall, in dem die Pumpe, die angeordnet ist, um das Hydraulikfluid zu dem Drehventil 19 auszustoßen, das motorbetriebene Ventil ist, gibt die Pumpe das Hydraulikfluid in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne ungeachtet des Ventilarbeitswinkels Δθr des Drehventils 19 ab.
Dementsprechend dient, wenn beispielsweise die Motordrehzahl Ne hoch ist und der Ventilarbeitswinkel Δθr klein (gering) ist, das von der motorgetriebenen Pumpe abgegebene Hydraulikfluid nicht zur Erzeugung des Hydraulikdrucks Tp und wird in den Vorratsbehälter 4 abgeführt. Dementsprechend kann der Pumpenwirkungsgrad verschlechtert sein.
Auf der anderen Seite ist in dieser Ausführungsform die Pumpe die motorgetriebene Pumpe 83. Diese motorgetriebene Pumpe 83 wird angetrieben und gesteuert basierend auf dem Strömungsratensteuersignal SigP, das von dem Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 aus dem hydraulischen Druckdrehmoment Tp erzeugt wird. Dementsprechend ist es möglich, die redundante Abgabe des Hydraulikfluids durch die motorgetriebene Pumpe 83 zu unterdrücken. Darüber hinaus ist es möglich, den Pumpenwirkungsgrad zu verbessern.
Darüber hinaus ist, wenn beurteilt wird, dass einer von dem hohlen Motor 30 und der motorbetriebenen Pumpe 83 in der Fehlfunktion ist oder einen schlechten Wirkungsgrad aufweist, der Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnitt 85 konfiguriert, um die Rate mit der das Drehmoment geteilt wird von dem einen von dem hohlen Motor 30 und der motorgetriebenen Pumpe 83 zu verringern, und um die die Rate mit der das Drehmoment geteilt wird des anderen von dem hohlen Motor 30 und der motorgetriebenen Pumpe 83 zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, die Vorrichtungen zu schützen und eine effiziente Kontrolle zu erreichen.
Außerdem ist in dieser Ausführungsform die Pumpe die motorbetriebene Pumpe 83, die durch den Pumpenantriebselektromotor 82 angetrieben wird.
Die Pumpe ist jedoch eine variable Verdrängungspumpe, die angeordnet ist, um die Abgabemenge des Hydraulikfluids durch ein elektromagnetisches Magnetventil einzustellen In diesem Fall ist es auch möglich, die gleichen Wirkungen und Betriebsweisen durch Ansteuern des elektromagnetischen Magnetventils auf der Grundlage des Strömungsratensteuersignals SigP, das durch den Strömungsratensteuersignalerzeugungsabschnit 85 durch das hydraulische Druckdrehmoment Tp erzeugt wird, zu erzielen.
[Sechste Ausführungsform]
In einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 13 gezeigt ist, umfasst die Steuerungsvorrichtung 60 einen Montagelastvermutungsabschnitt 86, der ein Lastvermutungsabschnitt ist, der konfiguriert ist, um eine montierte Last M anzunehmen, die eine Last ist in Bezug auf das Fahrzeug, basierend auf einem Gewicht eines an dem Fahrzeug montierten Gepäcks (Ladung) ist, relativ zu der Steuervorrichtung 60 gemäß der fünften Ausführungsform.
Der Montagelastvermutungsabschnitt 86 ist konfiguriert, um den Ventilarbeitswinkel Δθr des Drehventils 19 durch Subtrahieren des Ausgabewellendrehwinkels θg von dem Zwischenwellendrehwinkel θm zu erhalten.
Dann ist der Montagelastvermutungsabschnitt 86 so konfiguriert, dass er die montierte Last M unter Bezugnahme auf eine vorher erstellte Montagelastvermutungskarte 87 aus dem Ventilarbeitswinkel Δθr und der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs annimmt.
Darüber hinaus ist in dem Montagelastvermutungsabschnitt 86 ein Ausgabekorrekturabschnitt 88 konfiguriert, um den automatischen Antriebsdrehmomentbefehlswert Tm(auto)* für die Antriebsdrehung des hohlen Motors 30 und das Strömungsratensteuersignal SigP für den Drehantrieb des Pumpenantriebsmotors 82 zu korrigieren und erhöhen, wenn die durch die montierte Last M, die durch die zuvor beschriebene Annahmeoperation angenommen wurde, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Obwohl die montierte Last M, die durch die oben beschriebene Annahmeoperation erhalten wird, gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, ist, obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, der Montagelastvermutungsabschnitt 86 konfiguriert, um diese Information an eine Traktionssteuerung, eine ESC-Steuerung und so weiter auszugeben, um dadurch verschiedene kooperative Steuerungen durchzuführen, um das Untersteuern durch Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Kurvenfahrt zu unterdrücken.
Im Allgemeinen ist es nicht möglich, den Lenkwinkel zu erhalten, der dem Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 und dem Hydraulikdruckdrehmoment Tp entspricht, wenn die montierte Last M des Fahrzeugs größer wird. Das Verhalten des automatischen Fahrens wird instabil.
Auf der anderen Seite umfasst in dieser Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 60 den Montagelastvermutungsabschnitt 86, der konfiguriert ist, um die montierte Last M anzunehmen. Wenn die durch diesen Montagelastvermutungsabschnitt 86 angenommene Montagelast M gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, werden das Hydraulikdruckdrehmoment Tp und das Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 korrigiert, um erhöht zu werden.
Damit ist es möglich, die Destabilisierung des Verhaltens gemäß dem Anstieg der montierten Last M bei dem automatischen Antrieb zu unterdrücken und die Lenksteuerung gemäß der montierten Last M zu erreichen.
[Siebte Ausführungsform]
In einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 14 gezeigt ist, umfasst die Steuerungsvorrichtung 60 einen Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89, der ein Belastungsvermutungsabschnitt ist, der konfiguriert ist, um die Belastung in Bezug auf das Fahrzeug basierend auf einem Straßenoberflächenwiderstand, relativ zu der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß der fünften Ausführungsform anzunehmen.
Der Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89 ist konfiguriert, um einen Fahrzeugschlupfwinkel θc basierend auf einem zuvor erstellten Fahrzeugschlupfberechnungskennfeld 90 aus einer Drehzahldifferenz Rd zwischen dem Paar der gelenkten Räder 2R und 2L zu berechnen, und um einen Lenkradschlupfwinkel θw durch Subtrahieren des Fahrzeugschlupfwinkels θc von dem Ausgangswellendrehwinkel θg zu erhalten. Dann wird der Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89 konfiguriert, um den Straßenoberflächenwiderstand µ basierend auf einer zuvor erstellten Straßenoberflächenwiderstandsvermutungstabelle 91 aus diesem Lenkradschlupfwinkel θw anzunehmen.
Wenn der Straßenoberflächenwiderstand µ, der durch die Vermutungsoperation erhalten wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, ist in dem Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89 ein Ausgabekorrekturabschnitt 92 konfiguriert, um den Automatikantriebsdrehmomentbefehlwert Tm (auto)* für die Antriebsdrehung des hohlen Motors 30 und das Strömungsratensteuersignal SigP für die Antriebsdrehung des Pumpenantriebsmotors 82 zu korrigieren und zu erhöhen.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist der Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89 dazu konfiguriert, den Straßenoberflächenwiderstand, der durch die oben beschriebene Vermutungsoperation erhalten wird, an die Traktionssteuerung, die ESC-Steuerung und so weiter zu übertragen auf. Dadurch ist es möglich, die Stabilität des Fahrzeugs in Zusammenarbeit mit den verschiedenen Steuerungen usw. zu verbessern.
Im Allgemeinen ist es nicht möglich, den Lenkwinkel zu erhalten, der dem Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 und dem Hydraulikdruckdrehmoment Tp entspricht, wenn der Straßenoberflächenwiderstand µ größer wird, so dass das Verhalten bei dem automatischen Antrieb instabil wird.
Demgegenüber enthält in dieser Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 60 den Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89, der konfiguriert ist, um den Straßenoberflächenwiderstand µ anzunehmen. Wenn der Straßenoberflächenwiderstand µ, der durch diesen Straßenoberflächenwiderstandsvermutungsabschnitt 89 angenommen wird, gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, werden das Hydraulikdruckdrehmoment Tp und das Antriebsdrehmoment des hohlen Motors 30 korrigiert, um erhöht zu werden. Dementsprechend ist es möglich, die Destabilisierung des Verhaltens bei dem automatischen Antrieb gemäß dem Anstieg des Straßenoberflächenwiderstands µzu unterdrücken und die Lenksteuerung gemäß dem Straßenoberflächenwiderstand µ zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen beschränkt, die in den Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung ist auf eine andere Art von Servolenkvorrichtung, wie eine Servolenkvorrichtung vom Zahnstangentyp anwendbar, die für ein normales Fahrzeug usw. verwendet wird, solange die Servolenkvorrichtung die erfindungsgemäßen spezifischen Komponenten der vorliegenden Erfindung enthält, wie den ersten und den zweite Torsionsstab 12 und 14, den hohle Motor 30 und so weiter.
Darüber hinaus nimmt/ vermutet/ bestimmt in der vorliegenden Erfindung der Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 den Ausgangswellendrehwinkel θg. Damit ist es möglich, den Ausgangswellendrehwinkel θg unabhängig von den Sensoren zu erhalten. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf eine Servolenkungsvorrichtung anwendbar, die Sensoren aufweist, die angeordnet sind, um den Ausgangswellendrehwinkel θg und den Lenkwinkel zu erfassen. In diesem Fall ist es möglich, die Ausfallsicherheitseigenschaften zu verbessern, indem als Backup der Ausgangswellendrehwinkel θg verwendet wird, der von dem Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 angenommen wird, wenn die Funktion des Sensors gestört ist.
Darüber hinaus ist es möglich, die Genauigkeit der Steuerung des hohlen Motors 30 durch Antreiben des hohlen Motors 30 basierend auf dem von dem Sensor erfassten Ausgangswellendrehwinkel θg und dem durch den Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 angenommenen Ausgangswellendrehwinkel θg zu verbessern.
Außerdem wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Ausgangswellendrehwinkel θg, der durch den Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt 63 angenommen wird, hauptsächlich für die automatische Antriebssteuerung verwendet. Dieser angenommene Ausgangswellendrehwinkel θg kann jedoch für die manuelle Antriebssteuerung verwendet werden.
Zum Beispiel sind die folgenden Aspekte als Servolenkungsvorrichtungen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen denkbar.
Eine Servolenkvorrichtung gemäß einem Aspekt umfasst
eine Lenkwelle mit einer Eingangswelle, die so angeordnet ist, dass sie entsprechend einem Lenkvorgang eines Lenkrads gedreht wird,
eine Zwischenwelle, die durch einen ersten Torsionsstab mit der Eingangswelle verbunden ist, und
eine Ausgangswelle, die durch einen zweiten Torsionsstab mit der Zwischenwelle verbunden ist;
ein hydraulisches Stellglied mit einem Paar von Druckkammern, die durch einen Kolben getrennt sind;
einen Umwandlungsmechanismus, der so angeordnet ist, dass er eine Drehbewegung der Lenkwelle in eine Bewegungsrichtungsbewegung des Kolbens umwandelt und den Lenkvorgang des Lenkrads auf gelenkte Räder überträgt;
ein Steuerventil, das angeordnet ist, um selektiv ein Hydraulikfluid, das von einer an einem Fahrzeug montierten Pumpe geliefert wird, in Übereinstimmung mit einem Torsionsbetrag und einer Torsionsrichtung des zweiten Torsionsstabs an das Paar der Druckkammern zu liefern; ein Elektromotor, der angeordnet ist, um der Zwischenwelle eine Drehkraft zuzuführen;
eine Steuereinheit mit einem Mikrocomputer;
einen Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um einen Drehwinkel der Ausgangswelle basierend auf einem Signal eines Drehwinkels der Eingangswelle, einem Signal eines Drehwinkels der Zwischenwelle, einer Torsionfederkonstante des ersten Torsionsstabes und einer Torsionsfederkonstante des zweiten Torsionsstabes anzunehmen; und
einen Motorantriebssteuerabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um den Elektromotor basierend auf dem Drehwinkel der Ausgangswelle zu steuern und anzutreiben.
In einem bevorzugten Aspekt der Servolenkungsvorrichtung umfasst die Servolenkvorrichtung ferner einen Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob ein Fahrer eine Lenkungsintention hat oder nicht, basierend auf dem Signal von der Drehwinkel der Eingangswelle, dem Signal des Drehwinkels der Zwischenwelle, dem Signal des Drehwinkels der Ausgangswelle oder dem Signal des Drehwinkels des Elektromotors.
In einem anderen Aspekt der Servolenkungsvorrichtung ist der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert, zu beurteilen, dass der Fahrer die Lenkabsicht hat, wenn eine Phase des Drehwinkels der Eingangswelle einer Phase des Drehwinkels des Zwischenwelle oder eine Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle vorausgeht.
In einem noch weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle aufgrund einer Störung von einer Straßenoberfläche verursacht wird, wenn eine Phase der Drehwinkel der Ausgangswelle einer Phase des Drehwinkels der Eingangswelle vorausgeht, und wenn eine Drehrichtung der Ausgangswelle nicht identisch ist mit einer Antriebsrichtung des Elektromotors.
In einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle aufgrund einer Störung von einer Straßenoberfläche verursacht wird, wenn eine Drehrichtung der Ausgangswelle identisch ist mit einer Antriebsrichtung des Elektromotors, und wenn eine Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle einer Phase des Drehwinkels des Elektromotors vorausgeht.
In noch einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle durch die Drehkraft des Elektromotors in der Drehrichtung verursacht wird, wenn die Drehrichtung der Ausgangswelle identisch ist mit der Antriebsrichtung des Elektromotors, und wenn eine Phase des Drehwinkels des Elektromotors einer Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle vorausgeht.
In noch einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle durch einen Einfluss einer Störung von einer Straßenoberfläche verursacht wird, wenn eine Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle einer Phase des Drehwinkels der Eingangswelle oder einer Phase des Drehwinkels des Elektromotors vorausgeht; und der Motorantriebssteuerabschnitt ist so konfiguriert, dass er den Elektromotor antreibt und steuert, um die Drehung der Ausgangswelle aufgrund der Störung zu unterdrücken.
In noch einem weiteren Aspekt enthält in einem der Aspekte der Servolenkvorrichtung die Steuereinheit einen Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Fluidmenge des Hydraulikfluids anzunehmen, das von der Pumpe zu dem Steuerventil zugeführt wird, und einen Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, um ein in dem Hydraulikaktuator erzeugtes Drehmoment basierend auf dem Signal des Drehwinkels der Zwischenwelle, dem Signal des Drehwinkels der Ausgangswelle und der Fluidmenge des Hydraulikfluids anzunehmen.
In noch einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung die Pumpe eine motorbetriebene Pumpe, die so angeordnet ist, dass sie von einem Motor eines Fahrzeugs angetrieben wird; und die Fluidmenge des Hydraulikfluids wird basierend auf einer Motordrehzahl angenommen.
In einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung die Pumpe eine motorbetriebene Pumpe, die angeordnet ist, um von einem Pumpenantriebselektromotor angetrieben zu werden, oder eine Pumpe mit variabler Ausstoßmenge, die angeordnet ist, um eine Ausstoßmenge der Hydraulikflüssigkeit durch ein elektromagnetisches Magnetventil einzustellen; und der elektrische Pumpenantriebsmotor oder das elektromagnetische Magnetventil wird basierend auf dem in dem hydraulischen Aktuator erzeugten Drehmoment gesteuert und angetrieben.
In einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung die Steuereinheit konfiguriert, um eine Rate zwischen einem Antriebsdrehmoment des elektrischen Motors und dem in dem hydraulischen Aktuator erzeugten Drehmoment einzustellen und zu steuern, und den Elektromotor und die motorbetriebene Pumpe oder das elektromagnetische Magnetventil basierend auf der eingestellten Rate anzutreiben.
In noch einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Elektromotor so angeordnet, dass er basierend auf dem in dem hydraulischen Aktuator erzeugten Drehmoment gesteuert und angetrieben wird.
In noch einem weiteren Aspekt enthält in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung die Steuereinheit einen Lastvermutungsabschnitt, der konfiguriert ist, um ein Gewicht eines an einem Fahrzeug montierten Gepäckstücks basierend auf dem Signal des Drehwinkels von der Zwischenwelle, dem Signal des Drehwinkels der Ausgangswelle und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, anzunehmen.
In noch einem weiteren Aspekt enthält in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung die Steuereinheit einen Lastvermutungsabschnitt, der konfiguriert ist, um einen Straßenoberflächenwiderstand basierend auf dem Signal des Drehwinkels der Abtriebswelle, und einer Drehzahldifferenz zwischen einem Paar der gelenkten Räder, anzunehmen.
In noch einem weiteren Aspekt enthält in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung die Steuereinheit einen Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, um ein Lenkdrehmoment basierend auf dem Signal des Drehwinkels der Eingangswelle, dem Signal des Drehwinkels der Zwischenwelle und der Torsionsfederkonstante des ersten Torsionsstabes zu berechnen, einen Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt, der konfiguriert ist, zu beurteilen, ob das Fahrzeug auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Drehzahldifferenz zwischen einem Paar der gelenkten Räder und dem Lenkdrehmoment, geradlinig fährt oder nicht,
und einen Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt, der konfiguriert ist, um einen absoluten Lenkwinkel des Lenkrads entsprechend einem Lenkwinkel der gelenkten Räder basierend auf einem Drehbetrag der Eingangswelle oder einem Drehbetrag der Zwischenwelle von einem Zustand, in dem der Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt die Geradeausfahrt beurteilt, annimmt.
In noch einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Umwandlungsmechanismus ein Kugelgewindemechanismus, der eine an der Ausgangswelle vorgesehene Schraubenwelle, eine die Schraubenwelle umgebende Mutter mit einer zylindrischen Form und eine spiralförmige Nut, die an einer Innenumfangsseite ausgebildet ist, aufweist, und eine Vielzahl von Kugeln, die zwischen der Schraubenwelle und der Mutter vorgesehen sind.
In noch einem weiteren Aspekt ist in einem der Aspekte der Servolenkungsvorrichtung der Elektromotor ein hohler Motor, der vorgesehen ist, um die Zwischenwelle zu umgeben.

Claims

Eine Servolenkvorrichtung umfassend: eine Lenkwelle mit einer Eingangswelle, die so angeordnet ist, dass sie entsprechend einem Lenkvorgang eines Lenkrads gedreht wird, eine Zwischenwelle, die durch einen ersten Torsionsstab mit der Eingangswelle verbunden ist, und eine Ausgangswelle, die durch einen zweiten Torsionsstab mit der Zwischenwelle verbunden ist; ein hydraulisches Stellglied mit einem Paar von Druckkammern, die durch einen Kolben getrennt sind; einen Umwandlungsmechanismus, der so angeordnet ist, dass er eine Drehbewegung der Lenkwelle in eine Bewegungsrichtungsbewegung des Kolbens umwandelt und den Lenkvorgang des Lenkrads auf gelenkte Räder überträgt; ein Steuerventil, das angeordnet ist, um selektiv ein Hydraulikfluid, das von einer an einem Fahrzeug montierten Pumpe geliefert wird, in Übereinstimmung mit einem Torsionsbetrag und einer Torsionsrichtung des zweiten Torsionsstabs an das Paar der Druckkammern zu liefern; ein Elektromotor, der angeordnet ist, um der Zwischenwelle eine Drehkraft zuzuführen; eine Steuereinheit mit einem Mikrocomputer; einen Ausgangswellendrehwinkelvermutungsabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um einen Drehwinkel der Ausgangswelle basierend auf einem Signal eines Drehwinkels der Eingangswelle, einem Signal eines Drehwinkels der Zwischenwelle, einer Torsionfederkonstante des ersten Torsionsstabes und einer Torsionsfederkonstante des zweiten Torsionsstabes anzunehmen; und einen Motorantriebssteuerabschnitt, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um den Elektromotor basierend auf dem Drehwinkel der Ausgangswelle zu steuern und anzutreiben.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Servolenkvorrichtung ferner einen Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt aufweist, der an der Steuereinheit vorgesehen ist und konfiguriert ist, um zu beurteilen, ob ein Fahrer eine Lenkungsintention hat oder nicht, basierend auf dem Signal von der Drehwinkel der Eingangswelle, dem Signal des Drehwinkels der Zwischenwelle, dem Signal des Drehwinkels der Ausgangswelle oder dem Signal des Drehwinkels des Elektromotors.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert ist, zu beurteilen, dass der Fahrer die Lenkabsicht hat, wenn eine Phase des Drehwinkels der Eingangswelle einer Phase des Drehwinkels des Zwischenwelle oder eine Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle vorausgeht.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert ist, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle aufgrund einer Störung von einer Straßenoberfläche verursacht wird, wenn eine Phase der Drehwinkel der Ausgangswelle einer Phase des Drehwinkels der Eingangswelle vorausgeht, und wenn eine Drehrichtung der Ausgangswelle nicht identisch ist mit einer Antriebsrichtung des Elektromotors.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert ist, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle aufgrund einer Störung von einer Straßenoberfläche verursacht wird, wenn eine Drehrichtung der Ausgangswelle identisch ist mit einer Antriebsrichtung des Elektromotors, und wenn eine Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle einer Phase des Drehwinkels des Elektromotors vorausgeht.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert ist, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle durch die Drehkraft des Elektromotors in der Drehrichtung verursacht wird, wenn die Drehrichtung der Ausgangswelle identisch ist mit der Antriebsrichtung des Elektromotors, und wenn eine Phase des Drehwinkels des Elektromotors einer Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle vorausgeht.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der der Lenkungsintentionsbeurteilungsabschnitt konfiguriert ist, um zu beurteilen, dass die Drehung der Ausgangswelle durch einen Einfluss einer Störung von einer Straßenoberfläche verursacht wird, wenn eine Phase des Drehwinkels der Ausgangswelle einer Phase des Drehwinkels der Eingangswelle oder einer Phase des Drehwinkels des Elektromotors vorausgeht; und der Motorantriebssteuerabschnitt ist so konfiguriert, dass er den Elektromotor antreibt und steuert, um die Drehung der Ausgangswelle aufgrund der Störung zu unterdrücken.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Versorgungsfluidmengenberechnungsabschnitt aufweist, der konfiguriert ist, um eine Fluidmenge des Hydraulikfluids anzunehmen, das von der Pumpe zu dem Steuerventil zugeführt wird, und einen Hydraulikaktuatordrehmomentberechnungsabschnitt, der konfiguriert ist, um ein in dem Hydraulikaktuator erzeugtes Drehmoment basierend auf dem Signal des Drehwinkels der Zwischenwelle, dem Signal des Drehwinkels der Ausgangswelle und der Fluidmenge des Hydraulikfluids anzunehmen.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Pumpe eine motorbetriebene Pumpe ist, die so angeordnet ist, dass sie von einem Motor eines Fahrzeugs angetrieben wird; und die Fluidmenge des Hydraulikfluids wird basierend auf einer Motordrehzahl angenommen.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Pumpe eine motorbetriebene Pumpe ist, die angeordnet ist, um von einem Pumpenantriebselektromotor angetrieben zu werden, oder eine Pumpe mit variabler Ausstoßmenge, die angeordnet ist, um eine Ausstoßmenge der Hydraulikflüssigkeit durch ein elektromagnetisches Magnetventil einzustellen; und der elektrische Pumpenantriebsmotor oder das elektromagnetische Magnetventil wird basierend auf dem in dem hydraulischen Aktuator erzeugten Drehmoment gesteuert und angetrieben.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um eine Rate zwischen einem Antriebsdrehmoment des elektrischen Motors und dem in dem hydraulischen Aktuator erzeugten Drehmoment einzustellen und zu steuern, und den Elektromotor und die motorbetriebene Pumpe oder das elektromagnetische Magnetventil basierend auf der eingestellten Rate anzutreiben.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Elektromotor so angeordnet ist, dass er basierend auf dem in dem hydraulischen Aktuator erzeugten Drehmoment gesteuert und angetrieben wird.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Lastvermutungsabschnitt aufweist, der konfiguriert ist, um ein Gewicht eines an einem Fahrzeug montierten Gepäckstücks basierend auf dem Signal des Drehwinkels von der Zwischenwelle, dem Signal des Drehwinkels der Ausgangswelle und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, anzunehmen.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Lastvermutungsabschnitt aufweist, der konfiguriert ist, um einen Straßenoberflächenwiderstand basierend auf dem Signal des Drehwinkels der Abtriebswelle, und einer Drehzahldifferenz zwischen einem Paar der gelenkten Räder, anzunehmen.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Lenkdrehmomentberechnungsabschnitt aufweist, der konfiguriert ist, um ein Lenkdrehmoment basierend auf dem Signal des Drehwinkels der Eingangswelle, dem Signal des Drehwinkels der Zwischenwelle und der Torsionsfederkonstante des ersten Torsionsstabes zu berechnen, einen Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt, der konfiguriert ist, zu beurteilen, ob das Fahrzeug auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Drehzahldifferenz zwischen einem Paar der gelenkten Räder und dem Lenkdrehmoment, geradlinig fährt oder nicht, und einen Absolutlenkwinkelvermutungsabschnitt, der konfiguriert ist, um einen absoluten Lenkwinkel des Lenkrads entsprechend einem Lenkwinkel der gelenkten Räder basierend auf einem Drehbetrag der Eingangswelle oder einem Drehbetrag der Zwischenwelle von einem Zustand, in dem der Geradeausfahrtbeurteilungsabschnitt die Geradeausfahrt beurteilt, annimmt.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Umwandlungsmechanismus ein Kugelgewindemechanismus ist, der eine an der Ausgangswelle vorgesehene Schraubenwelle, eine die Schraubenwelle umgebende Mutter mit einer zylindrischen Form und eine spiralförmige Nut, die an einer Innenumfangsseite ausgebildet ist, aufweist, und eine Vielzahl von Kugeln, die zwischen der Schraubenwelle und der Mutter vorgesehen sind.
Die Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor ein hohler Motor ist, der vorgesehen ist, um die Zwischenwelle zu umgeben.