DE60315735T2

DE60315735T2 - Fahrzeuglenkeinrichtung

Info

Publication number: DE60315735T2
Application number: DE2003615735
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Toyota-shi Aichi-ken Fukumoto; Hajime Toyota-shi Aichi-ken Kamimae
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: CN1431120A; JP4407120B2; EP1325858A3; EP1325858B1; US6891283B2; JP2003269953A; EP1325858A2; DE60315735D1; CN1274548C; US20030127273A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeuglenkvorrichtungen und genauer auf eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, die zum Erfassen eines Absolutwinkels bzw. absoluten Winkels einer Lenkwelle unter Verwendung eines in der Nähe der Lenkwelle des Fahrzeugs angeordneten Sensors geeignet ist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmlicherweise ist, wie in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2001-194251 offenbart, eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die einen absoluten Winkel einer Lenkwelle eines Fahrzeugs erfasst. Die Lenkvorrichtung umfasst ein Paar von Drehmeldersensoren, die an der Lenkwelle zur Verfügung gestellt sind, und einen Multidrehungsabsolutdetektor bzw. Vieldrehungsabsolutdetektor, der an der Lenkwelle zur Verfügung gestellt ist. Die Lenkvorrichtung erfasst eine Winkelposition bzw. Winkelstellung der Lenkwelle innerhalb einer 360°-Drehung auf der Grundlage einer Beziehung zwischen Ausgabesignalen des Paars von Drehmeldersensoren, und sie erfasst auch eine Drehzahl der Lenkwelle unter Verwendung des Vieldrehungsabsolutdetektors. Daher wird gemäß der zuvor erwähnten herkömmlichen Lenkvorrichtung ein absoluter Winkel zwischen einer verriegelten Position und einer verriegelten Position der Lenkwelle auf der Grundlage der Winkelposition und der Drehzahl innerhalb einer 360°-Drehung erfasst.
Jedoch wird bei der zuvor erwähnten herkömmlichen Lenkvorrichtung, da es erforderlich ist, den Vieldrehungsabsolutdetektor an der Lenkwelle separat von den Drehmeldersensoren zur Verfügung zu stellen, um so einen absoluten Winkel der Lenkwelle zu erfassen, ein Herstellungspreis erhöht, und ein Laderaum bzw. Stauraum ist exzessiv.
Unter Berücksichtigung dieses Punkts ist es möglich, immer eine Winkelposition einer Lenkwelle durch sich fortsetzende Betriebe bzw. Arbeitsvorgänge der Drehmeldersensoren und einer Verarbeitungsschaltung zu erfassen, welche die Ausgabesignale der Drehmeldersensoren verarbeitet, um so einen absoluten Winkel der Lenkwelle zu erfassen, nachdem der Zündschlüssel des Fahrzeugs auf AUS gestellt ist und aus dem Schlüsselloch abgezogen ist. Jedoch wird gemäß einer derartigen Technik, da fortgesetzt eine Winkelposition erfasst wird, nachdem der Zündschlüssel auf AUS gestellt und aus dem Schlüsselloch abgezogen ist, ein Dunkelstrom erhöht, was eine Situation zur Folge hat, bei welcher die Fahrzeugbatteriespannung merklich abfällt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte und nützliche Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, bei welcher die zuvor erwähnten Probleme beseitigt sind.
Es ist eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, welche eine Erfassung eines absoluten Winkels einer Lenkwelle mit einer einfachen Struktur erzielen kann, während eine Erhöhung des Energieverbrauchs verhindert wird.
Um die zuvor erwähnten Aufgaben zu erzielen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, mit: einem Sensor, welcher ein einer Winkelstellung einer Lenkwelle des Fahrzeugs entsprechendes Ausgangssignal ausgibt; und einem Verriegelungsmechanismus, welcher eine Drehung der Lenkwelle bei Verriegelungsstellungen beschränkt, die mit gleichen Intervallen um die Lenkwelle herum bereitgestellt sind, wobei ein axialer Multiplikatorwinkel k× des Ausgangssignals des Sensors und eine Anzahl N der um die Lenkwelle herum bereitgestellten Verriegelungsstellungen eine durch k ≤ N repräsentierte Beziehung erfüllt.
Bei der zuvor erwähnten Erfindung kann sich die Lenkwelle, da sich die Lenkwelle um nur 360°/N um ihre Achse drehen kann, wenn die Anzahl von Verriegelungsorten N beträgt, innerhalb eines fixierten Absolutwinkelbereichs drehen, welcher einen Absolutwinkel bzw. absoluten Winkel umfasst, nachdem die Beschränkung bei der Drehung zulässig ist. Zusätzlich gibt der Sensor, wenn der axiale Vielfachwinkel des Ausgangssignals des Sensors k× ist, ein Signal mit k-Periode aus, während die Lenkwelle eine Umdrehung (=360°) macht, das heißt, der Sensor gibt das Signal mit dem selben Pegel alle 360°/k aus. Bei einer derartigen Struktur bzw. Aufbau ist, wenn k ≤ N gilt, der Winkelbereich (360°/N), in welchem sich die Lenkwelle drehen kann, gleich oder geringer als der Winkelbereich (360°/k), in welchem die Lenkwelle keine Ausgangssignale mit dem selben Pegel ausgibt. Aus diesem Grund werden aus dem Sensor keine Signale mit dem selben Pegel bei einer Vielzahl von verschiedenen Winkeln ausgegeben, die in dem Winkelbereich liegen, in welchem sich die Lenkwelle drehen kann. Daher kann der absolute Winkel der Lenkwelle zur derzeitigen Zeit auf der Grundlage der Beziehung zwischen einem fixierten absoluten Winkelbereich, welcher den absoluten Winkel zu der Zeit umfasst, wenn die Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle zulässig ist, und der Winkelposition bzw. Winkelstellung der Lenkwelle erfasst werden, die unter Verwendung des Sensors bei der derzeitigen Zeit erfasst wird. In diesem Fall besteht kein Bedarf, andere Detektoren zu verwenden als den Sensor, um den absoluten Winkel der Lenkwelle zu erfassen, und es besteht auch kein Bedarf, dem Sensor und ihrer Verarbeitungsschaltung eine elektrische Energie zuzuführen, nachdem die Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle zulässig ist und bis eine Erfassung des absoluten Sensors als Nächstes durchgeführt wird. Aus diesem Grund kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Erfassung des absoluten Winkels der Lenkwelle durch eine einfache Struktur erzielt werden, ohne dass eine Erhöhung bei dem Energieverbrauch verursacht wird.
Die Lenkvorrichtung gemäß der zuvor erwähnten Erfindung kann zudem umfassen: eine Winkelstellungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Winkelstellung der Lenkwelle auf der Grundlage des Ausgangssignals des Drehmeldersensors; und eine Absolutwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines absoluten Winkels der Lenkwelle auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem absoluten Winkel der Lenkwelle zu einer Zeit, bei welcher eine Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle durch den Verriegelungsmechanismus zulässig ist, und der Winkelstellung der Lenkwelle, die durch die Winkelstellungserfassungseinrichtung zu einer derzeitigen Zeit erfasst ist.
Zusätzlich ist gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, mit: einem Paar von Sensoren, welche jeweils ein einer Winkelstellung eines Torsionsteils einer Lenkwelle des Fahrzeugs entsprechendes Ausgangssignal ausgeben; und einem Verriegelungsmechanismus, welcher eine Drehung der Lenkwelle bei Verriegelungsstellungen beschränkt, die mit gleichen Intervallen um die Lenkwelle herum bereitgestellt sind, wobei axiale Multiplikatorwinkel m× und n× (m > n) der Ausgangssignale des Paars von Sensoren und eine Anzahl N der um die Lenkwelle bereitgestellten Verriegelungsstellungen eine durch (m – n) ≤ N repräsentierte Beziehung erfüllen.
Bei der zuvor erwähnten Erfindung wird, wenn die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgaben des Paars von Sensoren jeweils m× und n× sind, ein Signal mit einer Periode (m – n) gemäß der Kombination der Ausgangssignale des Paars von Sensoren ausgegeben. Das heißt, alle 360°/(m – n) werden Signale mit dem selben Pegel ausgegeben. Bei einer derartigen Struktur haben die Ausgangssignale aus dem Paar von Sensoren, wenn (m – n) ≤ N gilt, nicht den selben Pegel bei einer Vielzahl von verschiedenen Winkeln in dem Winkelbereich, in welchem sich die Lenkwelle drehen kann. Daher kann der absolute Winkel der Lenkwelle bei der derzeitigen Zeit auf der Grundlage der Beziehung zwischen einem fixierten Absolutwinkelbereich, welcher den absoluten Winkel zu der Zeit umfasst, wenn die Beschränkung bei der Drehung der Lenkwelle zulässig ist, und der Winkelposition bzw. Winkelstellung der Lenkwelle erfasst werden, die unter Verwendung des Sensors bei der derzeitigen Zeit erfasst wird. Aus diesem Grund kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Erfassung des absoluten Winkels der Lenkwelle durch eine einfache Struktur erzielt werden, ohne dass eine Erhöhung des Energieverbrauchs verursacht wird.
Es sei erwähnt, dass es, da zwischen den entgegen gesetzten Winkelpositionen der Lenkwelle eine Lücke erzeugt wird, wenn in der Lenkwelle eine Torsion erzeugt wird, einen Fall geben kann, bei welchem die tatsächliche Winkelstellung bzw. die Istwinkelstellung und die Winkelposition bzw. Winkelstellung der Lenkwelle, welche unter Verwendung des Paars von Sensoren erfasst ist, keiner Eins-zu-Eins-Basis entsprechen. Wenn ein derartiger Fall auftritt, kann die absolute Winkel der Lenkwelle nicht akkurat erfasst werden.
Jedoch kann bei der Lenkvorrichtung gemäß der zuvor erwähnten Erfindung, wenn ein zulässiger Torsionswinkel β, welcher für das Torsionsteil der Lenkwelle zugelassen ist, eine durch (360°/n – 360°/m) > β repräsentierte Beziehung erfüllt, eine fehlerhafte Erfassung des absoluten Winkels aufgrund der Torsion der Lenkwelle verhindert werden, da kein Fall vorkommt, bei welchem die tatsächliche Winkelposition bzw. Winkelstellung und die Winkelposition bzw. Winkelstellung der Lenkwelle, die unter Verwendung des Paars von Sensoren erfasst ist, sich nicht auf einer Eins-zu-Eins-Basis entsprechen, auch wenn in der Lenkwelle, beispielsweise in dem Winkelbereich β, welcher zwischen –β/2 und +β/2 liegt, eine Torsion erzeugt ist.
Zusätzlich kann die Lenkvorrichtung gemäß der zuvor erwähnten Erfindung aufweisen: eine Winkelstellungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Winkelstellung der Lenkwelle auf der Grundlage der Ausgangssignale des Paars von Sensoren; und eine Absolutwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines absoluten Winkels der Lenkwelle auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem absoluten Winkel der Lenkwelle zu einer Zeit, bei welcher eine Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle durch den Verriegelungsmechanismus zulässig ist, und der Winkelstellung der Lenkwelle, die durch die Winkelstellungserfassungseinrichtung zu einer derzeitigen Zeit erfasst ist.
Zusätzlich kann die Lenkvorrichtung gemäß der zuvor erwähnten Erfindung aufweisen: eine Schlüsselbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, ob ein Zündschlüssel für das Fahrzeug aus einem Schlüsselloch gezogen ist oder nicht, und wobei der Verriegelungsmechanismus eine Drehung der Lenkwelle beschränken kann, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch gezogen ist; und die Absolutwinkelerfassungseinrichtung den absoluten Winkel der Lenkwelle auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem absoluten Winkel der Lenkwelle zu einer Zeit, bei welcher der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch gezogen ist, und der Winkelstellung der Lenkwelle erfassen kann, die durch die Winkelstellungserfassungseinrichtung zu einer derzeitigen Zeit erfasst ist.
Es sei erwähnt, dass, wenn die Bestimmung kontinuierlich darüber vorgenommen wird, ob der Zündschlüssel des Fahrzeugs aus dem Schüsselloch abgezogen ist oder nicht, nachdem der Zündschlüssel betätigt wurde, um die Zündung auszuschalten, wird die Winkelposition bzw. Winkelstellung während einer derartigen Zeitdauer kontinuierlich erfasst, was in einer Zunahme des Energieverbrauchs resultiert. Insbesondere kann ein derartiger Fall eine Reduktion der Fahrzeugbatteriespannung verursachen, da es im allgemeinen so ist, dass eine Energie eines Fahrzeugs gestoppt wird, nachdem der Zündschlüssel betätigt wurde, um die Zündung auszuschalten.
Dementsprechend kann, wenn die Schlüsselbestimmungseinrichtung einen Bestimmungsvorgang stoppt, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, nachdem der Zündschlüssel betätigt wurde, um die Zündung auszuschalten, und danach die Erfassung der Absolutwinkelerfassungseinrichtung verhindert bzw. gesperrt wird, eine derartige Erhöhung bei dem Energieverbrauch nach dem Zündungsausschalten beim Erfassen des absoluten Winkels der Lenkwelle verhindert werden.
Bei der zuvor erwähnten Erfindung kann der Sensor ein Drehmeldersensor sein, der einen Drehmelderstator und einen Drehmelderrotor hat, die jeder eine Wicklung haben. Zudem kann die Lenkwelle Auskragungen haben, die entlang einer äußeren Fläche davon bzw. ihrer äußeren Fläche zur Verfügung gestellt sind, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und der Sensor kann ein Magnetwiderstandselement aufweisen, dessen Widerstandswert sich als Reaktion auf eine Intensität eines extern angelegten Magnetfelds ändert.
Es sei erwähnt, dass bei der vorliegenden Erfindung der "axiale Multiplikatorwinkel" eine Signalperiode pro Umdrehung eines Objekts bedeutet.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Aufbauschaubild einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht einer in 1 gezeigten Lenkwelle;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Verriegelungsmechanismus, welcher in der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt ist;
4 ist eine Darstellung eines Schlüsselzylinders, in welchen eine Zündung ein Zündschlüssel eines sich auf das erste Ausführungsbeispiel beziehenden Fahrzeugs eingefügt wird;
5 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Winkelstellung bzw. Winkelposition θ der Lenkwelle und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem axiale Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale eines Paars von Drehmeldersensoren jeweils 5× und 6× sind;
6 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelstellung bzw. Winkelposition der Lenkwelle und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren jeweils 5× und 7× sind;
7 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelstellung bzw. Winkelposition der Lenkwelle und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem eine Torsinn von ±6° in der Lenkwelle auftritt, wenn die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw.
Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren jeweils 5× und 6× sind;
8 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelstellung bzw. Winkelposition der Lenkwelle und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem eine Torsion von ±6° in der Lenkwelle auftritt, wenn die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren jeweils 6× und 8× sind;
9 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelstellung bzw. Winkelposition der Lenkwelle und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem eine Torsion von ±7,5° in der Lenkwelle auftritt, wenn die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren jeweils 6× und 8× sind;
10 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine, welche während einem Zustand Zündung eingeschaltet bei dem Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
11 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine, welche während einem Zustand Zündung eingeschaltet bei dem Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
12 ist eine Darstellung eines Teils einer Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Winkelstellung bzw. Winkelposition der Lenkwelle und einer Ausgabe eines MR-Sensors zeigt, wenn die axialen Multiplikatorwinkel des MR-Sensors 8× sind; und
14 ist eine Darstellung eines Teils einer Variation der in 12 gezeigten Fahrzeuglenkvorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt ein Aufbauschaubild einer Lenkvorrichtung 20 für Fahrzeuge, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Lenkvorrichtung 20 für Fahrzeuge ein Lenkrad 22, welches ein Fahrer des Fahrzeugs betätigen kann. Das Lenkrad 22 ist an einem Ende einer Lenkwelle 24 fixiert. Die Lenkwelle 24 dreht sich mit einer Drehung der Lenkrads 22. An das andere Ende der Lenkwelle 24 ist eine Spurstange bzw. Verbindungsstange 28 über ein Lenkgetriebegehäuse 26 gekoppelt. Das Lenkgetriebegehäuse 26 hat eine Funktion des Umwandelns einer Drehbewegung der Lenkwelle 24 in eine lineare Bewegung der Verbindungsstange 28 in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs. An entgegen gesetzten Enden der Verbindungsstange 28 sind Räder 30 und 32 durch (nicht dargestellte) Gelenkarme gekoppelt. Daher werden die Räder 30 und 32 gelenkt, indem die Verbindungsstange 28 mit Drehung der Lenkwelle 24 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs bewegt wird.
Die Lenkwelle 24 umfasst eine Eingabewelle 34, an welche ein Lenkrad 22 angebracht ist, und eine Ausgabewelle 36, die mit der Verbindungsstange 28 gekoppelt ist. Eine obere Achse 40 und eine untere Achse 42 sind jeweils mit der Eingabewelle 34 und der Ausgabewelle 36 verbunden. Zwischen der oberen Achse 40 und der unteren Achse 42 ist ein Torsionsstab 38 dazwischengelegt. Ein Ende des Torsionsstabs 38 ist an der oberen Achse 40 fixiert, und das andere Ende ist an der unteren Achse 42 fixiert.
Die obere Achse 40 und die untere Achse 42 sind derart zur Verfügung gestellt, dass sich entgegen gesetzte Enden 40a und 42a einander in der axialen Richtung überlappen Eine relative Drehung der oberen Achse 40 und der unteren Achse 42 wird durch einen (nicht in der Figur gezeigten) mechanischen Stopper in einem Bereich eines vorbestimmten Torsionswinkels beschränkt. Das heißt, der Torsionswinkel des Torsionsstabs 38 ist durch den mechanischen Stopper in einem vorbestimmten Bereich beschränkt. Nachfolgend sei es angenommen, dass die maximal zulässigen Torsionswinkel in der linken und rechten Richtung, die für den Torsionsstab erlaubt sind, ±β/2 [Grad] sind (der maximale Torsionswinkel beträgt insgesamt β).
2 zeigt eine Querschnittsansicht der Lenkwelle 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Wie in 2 gezeigt, ist ein zylindrisches Gehäuse 44 auf einer äußeren Seite der oberen Achse 40 und der unteren Achse 42 derart zur Verfügung gestellt, dass es die obere Achse 40 und die untere Achse 42 einschließt. Das Gehäuse 44 ist an einer Rumpfseite des Fahrzeugs fixiert. In dem Gehäuse 44 ist ein ringförmiger erster Drehmelderstator 46 zur Verfügung gestellt und fixiert, der in sich eine Rotorwicklung hat. Darüber hinaus ist an einer äußeren Seite der unteren Achse 42 ein zylindrisches erstes Stützelement 48 zur Verfügung gestellt. Das erste Stützelement 48 ist mit einem ringförmigen ersten Drehmelderrotor 50 ausgestattet, der eine Statorwicklung hat, so dass sie der ersten Statorwicklung 46 in einer radialen Richtung zugewandt ist. Daher können sich der erste Drehmelderrotor 50 und der erste Drehmelderstator 46 durch Drehung der unteren Achse 42 relativ zueinander drehen.
Innerhalb des Gehäuses 44 ist ein ringförmiger zweiter Drehmelderstator 52 zur Verfügung gestellt und fixiert, der eine Rotorwicklung hat und benachbart zu dem ersten Drehmelderstator 46 ist. Darüber hinaus ist einteilig mit einer äußeren Seite der unteren Achse 40 ein zylindrisches zweites Stützelement 54 zur Verfügung gestellt. Das zweite Stützelement 54 ist mit einem ringförmigen zweiten Drehmelderrotor 56 ausgestattet, der eine Statorwicklung hat, welche dem zweiten Drehmelderstator 52 in einer radialen Richtung zugewandt ist. Daher können sich der zweite Drehmelderrotor 56 und der zweite Drehmelderstator 52 durch Drehung der oberen Achse 40 relativ zueinander drehen.
Bei der zuvor erwähnten Struktur bzw. Aufbau ändert sich die Positionsbeziehung zwischen dem zweiten Drehmelderrotor 56 und dem zweiten Drehmelderstator 52 mit der Drehung der oberen Achse 40. Darüber hinaus ändert eine Drehung der unteren Achse 42 die Stelungsbeziehung bzw. Positionsbeziehung zwischen dem ersten Drehmelderrotor 50 und dem ersten Drehmelderstator 46 in Verbindung damit. Wenn sich die Positionsbeziehung zwischen dem Rotor und dem Stator ändert, ändert sich ein durch die Wicklung laufender magnetischer Fluss aufgrund einer Änderung bei dem Magnetwiderstand. Daher kann die relative Winkelstellung bzw. Winkelposition zwischen dem Rotor und dem Stator erfasst werden, indem eine Phasendifferenz zwischen einer an die Wicklung des Rotors angelegten Sinuswellenspannung und einer in der Wicklung des Stators erzeugten Induktionsspannung verglichen wird.
Nachfolgend wird der Sensor, welcher durch den ersten Drehmelderrotor 50 und den ersten Drehmelderstator 46 gebildet ist und ein Signal ausgibt, das einer relativen Winkelstellung bzw. Winkelposition dazwischen entspricht, als ein erster Drehmeldersensor 60 bezeichnet, und der Sensor, welcher durch den zweiten Drehmelderrotor 56 und den zweiten Drehmelderstator 42 gebildet ist und ein Signal ausgibt, das einer relativen Winkelstellung bzw. Winkelposition dazwischen entspricht, als ein zweiter Drehmeldersensor 62 bezeichnet.
Der erste Drehmeldersensor 60 ist derart gebildet bzw. aufgebaut, dass er ein Sägezahnwellenformsignal mit n Zyklen (beispielsweise 5 Zyklen) während eines Vorgangs von einer Drehung der unteren Achse 42 relativ zu der Fahrzeugrumpfsseite, das heißt, ein Konstantpegelsignal für alle 360°/n, ausgibt. Daher ist das Ausgangssignal bzw. Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 ein Signal, dessen axialer Multiplikatorwinkel, der einen Zyklus pro einer Drehung der unteren Achse 42 angibt, n× ist. Andererseits ist der zweite Drehmeldersensor 62 derart gebildet bzw. aufgebaut, dass er ein Signal mit m (> n) Zyklen (beispielsweise 6 Zyklen) während eines Vorgangs einer Drehung der oberen Achse 40 relativ zu der Fahrzeugrumpfsseite, das heißt, ein Konstantpegelsignal für alle 360°/m, ausgibt. Daher ist das Ausgangssignal bzw. Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 ein Signal, dessen axialer Multiplikatorwinkel, der einen Zyklus pro einer Drehung der oberen Achse 40 angibt, m× ist.
Wie in 1 gezeigt, sind der erste Drehmeldersensor 60 und der zweite Drehmeldersensor 62 mit einer (nachfolgend als ECU bezeichneten) elektronischen Steuereinheit 64 verbunden. Der ECU 64 werden jeweils das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 und das Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 zugeführt. Die ECU 64 erfasst eine relative Winkelstellung bzw. Winkelposition des ersten Drehmelderrotors 50 und des ersten Drehmelderstators 46 auf der Grundlage des Ausgabesignals des ersten Drehmeldersensors 60, und erfasst eine Winkelposition theta 1 der unteren Achse 42. Zusätzlich erfasst die ECU 64 eine relative Winkelstellung bzw. Winkelposition des zweiten Drehmelderrotors 56 und des zweiten Drehmelderstators 52 auf der Grundlage des Ausgabesignals des zweiten Drehmeldersensors 62, und erfasst eine Winkelposition theta 2 der oberen Achse 40. Dann erfasst die ECU 64 eine Differenz zwischen den Winkelpositionen θ1 und θ2 (das heißt, einen Torsionswinkel des Torsionsstabs 38), um so ein auf das Lenkrad 22 aufgebrachtes Lenkdrehmoment (= (Torsionswinkel) × (Torsionsfederkonstante)) zu erfassen.
Die ECU 64 ist mit einem Motor 66 verbunden, welcher mit dem Lenkgetriebegehäuse 26 verbunden ist. Der Motor 66 gibt eine Hilfskraft ab, welche einen Versatz bzw. eine Verschiebung der Verbindungsstange 28 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufgrund einer Drehung der Lenkwelle 24 gemäß einer Anweisung von der ECU 64 kompensiert. Das heißt, der Motor 66 erzeugt ein Drehmoment, welches das Lenkdrehmoment des Lenkrads 22 bei Lenkung der Räder 30 und 32 kompensiert. Die ECU 64 treibt bzw. steuert den Motor 66 derart an, um die Hilfskraft entsprechend dem erfassten Torsionswinkel des Torsionsstabs 38 zu erzeugen.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines Verriegelungsmechanismus, welcher in der Fahrzeuglenkvorrichtung 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Verfügung gestellt ist. Darüber hinaus ist 4 eine Darstellung eines Schlüsselzylinders, in welchen eine Zündung ein Zündschlüssel eines sich auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beziehenden Fahrzeugs eingefügt wird. Die Fahrzeuglenkvorrichtung 20 ist mit dem Verriegelungsmechanismus ausgestattet, welcher eine Drehung der Lenkwelle 24 steuert. Der Verriegelungsmechanismus 70 umfasst einen Verriegelungsstab 72, der auf der Fahrzeugrumpfseite angeordnet ist und sich in einer radialen Richtung der Eingabewelle 34 erstreckt, und N Verriegelungslöcher (zwei in 3) 76 und 78, mit welchen ein Verriegelungshalter 74 ausgestattet ist, der mit der Eingabewelle 34 einteilig gedreht wird.
Der Verriegelungsstab 72 ist derart aufgebaut, dass er in der radialen Richtung der Eingabewelle 34 hin und her bewegbar ist. Wenn der Verriegelungsstab 72 in Richtung auf das axiale Zentrum der Eingabewelle 34 bewegt werden kann, nachdem eine Änderung von einem Zustand, bei welchem der Zündschlüssel des Fahrzeugs in das Schlüsselloch 80a des Schlüsselzylinders 80 eingefügt ist, zu einem Zustand vorgenommen ist, bei welchem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen sein kann. Andererseits ist, nachdem der Zündschlüssel in das Schlüsselloch 80a eingefügt ist und dann von einem Zustand ZÜNDUNG AUS zu einem Zustand BESCHLEUNIGUNG betätigt ist, es nicht erlaubt, dass der Zündschlüssel in Richtung auf das axiale Zentrum der Eingabewelle 34 auskragt.
Darüber hinaus sind die Verriegelungslöcher 76 und 78 bei gleichen Intervallen um die Eingabewelle 34 herum angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Verriegelungslöcher 76 und 78 insbesondere zwei, wobei die Verriegelungslöcher 76 und 78 bei zueinander entgegen gesetzten Orten in Bezug auf das axiale Zentrum der Eingabewelle 34 zur Verfügung gestellt sind, das heißt, bei Orten, die sich um 180 Grad voneinander in einer Umfangsrichtung der Eingabewelle 34 unterscheiden. Beide Verriegelungslöcher 76 und 78 haben einen größeren Durchmesser als einen Durchmesser des Verriegelungsstabs 72, so dass der Verriegelungsstab 72 darin eingefügt werden kann.
Bei dem Verriegelungsmechanismus 70 kragt der Verriegelungsstab 72 nicht aus und ist nicht in die Verriegelungslöcher 76 und 78 eingefügt, wenn die Verriegelungslöcher 76 und 78 der Eingabewelle 34 nicht dem Verriegelungsstab 72 in einer radialen Richtung gegenüber liegen, auch wenn der Verriegelungsstab 72 in Richtung der axialen Richtung der Eingabewelle 34 auskragen kann. In diesem Fall wird eine Drehung der Eingabewelle 34 nicht beschränkt. Andererseits kragt der Verriegelungsstab 72 aus und ist in die Verriegelungslöcher 76 und 78 bei einer derartigen Situation eingefügt, wenn die Verriegelungslöcher 76 und 78 den Verriegelungsstab 72, aufgrund eines Drehbetriebs der Eingabewelle 34, in der radialen Richtung kontern. In diesem Fall ist eine Drehung der Eingabewelle 34 beschränkt. Darüber hinaus zieht sich der Verriegelungsstab 72 aus den Verriegelungslöchern 76 und 78 zurück und bewegt sich, um sich von der zentralen Achse der Eingabewelle 34 zu trennen, bei der Situation, dass der Zündschlüssel in Richtung auf die Achse der Eingabewelle 34 auskragt, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand BESCHLEUNIGUNG in den Zustand ZÜNDUNG AUS schaltet.
Wie zuvor erwähnt, sind N Verriegelungslöcher 76 und 78 bei gleichen Intervallen zur Verfügung gestellt. Aus diesem Grund wird die Drehung der Eingabewelle 34, nachdem der Zündschlüssel auf ZÜNDUNG AUS gesetzt ist und aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, durch den Verriegelungsmechanismus 70 zwangsbeschränkt, wenn das Lenkrad 22 um ein Maximum von 360°/N gedreht wird. Insbesondere wird, da die Verriegelungslöcher 76 und 78 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei zwei Positionen zur Verfügung gestellt sind, die sich um 180° in der Umfangsrichtung der Eingabewelle 34 unterscheiden, die Drehung der Eingabewelle 34 zwangsbeschränkt, wenn das Lenkrad 22 um das Maximum von 180° gedreht wird, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist.
Unterdessen entspricht, da ein axialer Multiplikatorwinkel des Ausgabesignals des ersten Drehmeldersensors 60 einen Wert von n× hat und ein axialer Multiplikatorwinkel des Ausgabesignals des zweiten Drehmeldersensors 62 einen Wert von m× hat, die Ausgabedifferenz zwischen beiden Signalen allen 360°/(m-n) der Winkelposition der Lenkwelle 24. Daher kann die ECU 64 die Winkelstellung bzw. Winkelposition θ für alle 360°/(m-n) der Lenkwelle 24 auf der Grundlage der Differenz der Ausgaben des ersten Drehmeldersensors 60 und des zweiten Drehmeldersensors 62 erfassen.
Es ist jedoch schwierig, den absoluten Winkel δ zwischen der Verriegelung und Verriegelung der Lenkwelle 24 (die Nullstellung der Lenkachse 24 ist auf eine Position bzw. Stellung von δ = 0, δ > 0 beim Rechtslenken, δ < 0 beim Linkslenken gesetzt) nur mit der zuvor erwähnten Struktur bzw. Aufbaut zu erfassen. Wenn sich die ECU 64 nämlich nach dem ZÜNDUNG AUS des Zündschlüssels in dem Zustand Energie EIN befindet, kann der absolute Winkel δ der Eingabewelle 24 durch kontinuierliches Überwachen der Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 erfasst werden, jedoch wird mit einer derartigen Struktur die Überwachung der Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 immer ausgeführt, was den Dunkelstrom aufgrund des kontinuierlichen Betriebs der ECU 64 erhöht, nachdem der Zündschlüssel auf ZÜNDUNG AUS gesetzt ist, und ein Energieverbrauch wird erhöht. Darüber hinaus kann, wenn es beurteilt werden kann, ob sich das Fahrzeug in dem Zustand einer geradlinigen Bewegung befindet, indem unter einer Situation, dass sich das Fahrzeug tatsächlich bewegt, ein eine Radgeschwindigkeit erfassender Sensor oder ein eine Gierbeschleunigung erfassender Sensor Verwendung findet, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 erfasst werden, indem die Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 bei der geradlinigen Bewegung erfasst werden, jedoch kann der absolute Winkel δ mit einer derartigen Struktur nicht unmittelbar danach erfasst werden, nachdem der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS zu dem Zustand BESCHLEUNIGUNG wechselt.
Dann ist es ein Merkmal des vorliegenden Ausführungsbeispiels, dass der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 erfasst wird, ohne dass andere Detektoren als der erste und zweite Drehmeldersensor 60 und 62 Verwendung finden, so dass keine Schwierigkeit vorhanden ist, wie zuvor erwähnt. Nachfolgend wird eine Beschreibung des Merkmals unter Bezugnahme auf 5 bis 11 gegeben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschränkt der Verriegelungsmechanismus die Drehung der Eingabewelle 34 (das heißt, der Lenkwelle 24), wenn das Lenkrad um 360°/N bei dem Maximum bei der Situation gedreht wird, bei welcher der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist. Aus diesem Grund wird, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, der absolute Winkel δ, welchen die Lenkwelle 24 erzielen kann, innerhalb eines Bereichs von 360°/N beschränkt, welcher den absoluten Winkel umfasst, mit welchem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird. Außerdem kann die ECU 64 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Winkelstellung bzw. Winkelposition θ für alle 360°(m – n) der Lenkwelle 24 erfassen, wie zuvor erwähnt.
5 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelposition θ der Lenkwelle 24 und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem axiale Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 jeweils 5× und 6× sind (m = 6, n = 5). Außerdem ist 6 ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelstellung bzw. Winkelposition θ der Lenkwelle 24 und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 jeweils 5× und 7× sind (m = 7, n = 5). Es sei erwähnt, dass in 5 und 6 die Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 jeweils durch eine gepunktete Linie und eine strichpunktierte Linie angegeben sind, und eine Differenz zwischen den Ausgabesignalen durch eine durchgezogene Linie angegeben ist.
Da m – n = 1 gilt, wenn der axiale Multiplikatorwinkel der Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 jeweils einen Wert von 5× und 6× haben, wie in 5 gezeigt, kann die Winkelposition θ bei jeder 360°-Grad-Drehung der Lenkwelle 24 durch die ECU 64 erfasst werden. In diesem Fall entspricht die Ausgabedifferenz des Signalpaars bei jeder 360°-Grad-Drehung der Winkelposition der Lenkwelle eins zu eins. Außerdem ist, wenn ein Verriegelungsloch des Verriegelungsmechanismus 70 um die Eingabewelle 24 herum zur Verfügung gestellt ist, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, der absolute Winkel δ, welchen die Lenkwelle 24 erzielen kann, innerhalb eines Bereichs von 360° beschränkt, welcher den absoluten Winkel umfasst, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist. In diesem Fall kann, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, die Lenkwelle 24 nicht mehr als 360° gedreht werden.
Daher kann bei einem Fall, bei welchem die Differenz (= m – n) zwischen den axialen Multiplikatorwinkeln der Ausgabesignale der Drehmeldersensoren 60 und 62 einen Wert von 1 hat, wenn ein Verriegelungsloch des Verriegelungsmechanismus 70 um die Lenkwelle 24 herum zur Verfügung gestellt ist, indem ein Winkelbereich von 360° gesetzt wird, welcher für die Lenkwelle 24 zulässig ist und den gespeicherten absoluten Winkel auf der Grundlage des absoluten Winkels der Lenkwelle 24 umfasst, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist (beispielsweise gilt 0° ≤ δ < 360°, wenn der gespeicherte absolute Winkel 120° ist, 360° ≤ δ < 720°, wenn der gespeicherte absolute Winkel 400° ist, –360° ≤ δ < 0°, wenn der gespeicherte absolute Winkel –230° ist), der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 aus einer Beziehung zwischen dem Setzwinkelbereich und der Winkelposition bei jeder 360°-Drehung der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden, welche auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen den Ausgaben des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 erfasst ist. Es sei erwähnt, dass der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden kann, auch wenn mehr als zwei Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus um die Lenkwelle 24 herum zur Verfügung gestellt sind.
Darüber hinaus kann die Winkelposition θ, da m – n = 2 gilt, wenn der axiale Multiplikatorwinkel der Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 jeweils 5× und 7× sind, wie in 6 gezeigt, die Winkelposition θ bei jeder 180°-Drehung der Lenkwelle 24 durch die ECU 64 erfasst werden. In diesem Fall entspricht die Ausgabedifferenz des Signalpaars bei jeder 180°-Drehung der Winkelposition der Lenkwelle eins zu eins. Wenn um die Eingabewelle 34 herum nur ein Verriegelungsloch des Verriegelungsmechanismus 70 zur Verfügung gestellt ist, wenn die Differenz (m – n) zwischen den axialen Multiplikatorwinkeln der Ausgabesignale des Paars der Drehmeldersensoren 60 und 62 einen Wert von 2 hat, gibt es einen Fall, bei welchem die Lenkwelle 24 um mehr als 180° gedreht wird, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist. Daher kann, wenn ein Winkelbereich von 360, welcher den absoluten Winkel der Lenkwelle 24 umfasst, wenn der Zündschlüssel abgezogen ist, und welcher als für die Lenkwelle 24 zulässig gesetzt ist, der absolute Winkel δ nicht gemäß der Beziehung zwischen dem Setzwinkelbereich und dem Winkelpositionsbereich θ bei jeder 180°-Drehung der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden, welche auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen dem Paar von Drehmeldersensoren 60 und 62 erfasst ist. Beispielweise kann es, auch wenn der für die Lenkwelle 24 zulässige Bereich des absoluten Winkels 0° ≤ δ < 360° beträgt, wenn der gespeicherte absolute Winkel 50° ist, nicht bestimmt werden, ob sich der absolute Winkel der Lenkwelle 24 in dem Bereich von 0° ≤ δ < 180° oder in dem Bereich von 180° ≤ δ < 360° befindet, da sich die Ausgabedifferenz zwischen dem Paar von Drehmeldersensoren 60 und 62 bei jeder 180°-Drehung auf dem selben Pegel befindet.
Folglich kann der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 nicht erfasst werden.
Andererseits ist, wenn um die Eingabewelle 34 herum zwei Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 zur Verfügung gestellt sind, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, der absolute Winkel δ, den die Lenkwelle 24 erzielen kann, in einem Bereich von 180° beschränkt, welcher den absoluten Winkel umfasst, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist. In diesem Fall kann die Lenkwelle 24, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, nicht mehr als 180° gedreht werden. Daher kann bei einem Fall, bei welchem die Differenz zwischen den axialen Multiplikatorwinkeln einen Wert von 2 hat, wenn zwei Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 um die Lenkwelle 24 herum zur Verfügung gestellt sind, indem ein Winkelbereich von 180°, welcher für die Lenkwelle 24 zulässig ist und den gespeicherten absoluten Winkel umfasst, auf der Grundlage des absoluten Winkels der Lenkwelle 24 gesetzt wird, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist (beispielsweise gilt 0° ≤ δ < 180°, wenn der gespeicherte absolute Winkel 120° ist, 360° ≤ δ < 540°, wenn der gespeicherte absolute Winkel 400° ist, –360° ≤ δ < 180°, wenn der gespeicherte absolute Winkel –230° ist), der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 aus einer Beziehung zwischen dem Setzwinkelbereich bzw. Lenkwinkelbereich und der Winkelposition bei jeder 180°-Drehung der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden, welche auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen den Ausgaben des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 erfasst ist. Es sei erwähnt, dass der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden kann, auch wenn mehr als drei Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus um die Lenkwelle 24 herum zur Verfügung gestellt sind.
Wie zuvor erwähnt, wenn die Beziehung zwischen der Differenz (= m – n) zwischen den axialen Multiplikatorwinkeln n× und m× der Ausgabesignale der Drehmeldersensoren 60 und 62 und der Anzahl N der um die Eingabewelle 34 bei gleichen Intervallen zur Verfügung. gestellten Verriegelungslöcher die folgende Gleichung (1) erfüllt, wird der zulässige Winkelbereich (= 360°/N) der Drehung der Lenkwelle 24, wenn die Drehung des Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, geringer als der Winkelbereich (= 360°/(n – m)), wobei die Ausgabedifferenzen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 nicht auf dem selben Pegel sind. In diesem Fall können die Ausgabedifferenzen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 bei einer Vielzahl von verschiedenen Winkeln in dem Winkelbereich, in welchem die Drehung der Lenkwelle 24 zulässig ist, nicht auf dem selben Pegel sein, und dadurch kann der absolute Winkel der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden. (m – n) ≤ N (1)
Darüber hinaus gibt es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da die Lenkwelle 24 den Torsionsstab 38 aufweist, einen Fall, bei welchem der absolute Winkel der unteren Achse 42 und der absolute Winkel der oberen Achse 40 so nicht miteinander übereinstimmen. Bei einem derartigen Fall fluktuiert die Differenz zwischen den absoluten Winkeln in einem Bereich zwischen den maximalen Torsionswinkeln –β/2 und +β/2 des Torsionsstabs 38. Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei welchem der absolute Winkel der Lenkwelle 24 erfasst wird.
7 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelstellung bzw. Winkelposition θ der Lenkwelle 24 und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 einen Wert von jeweils 5× und 6× haben, und der maximale Torsionswinkel β/2 des Torsionsstabs 38 einen Wert von ±6° hat. 8 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelposition θ der Lenkwelle 24 und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 einen Wert von jeweils 6× und 8× haben, und der maximale Torsionswinkel β/2 des Torsionsstabs 38 einen Wert von ±6° hat. 9 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelposition θ der Lenkwelle 24 und Drehmelderausgaben bei einem Fall zeigt, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgangssignale bzw. Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 einen Wert von jeweils 6× und 8× haben, und der maximale Torsionswinkel β/2 des Torsionsstabs 38 einen Wert von ±7,5° hat.
Es sei erwähnt, dass in 7 bis 9 das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 durch strichpunktierte Linien angegeben ist. Das Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 ist in dem Fall, bei welchem in dem Torsionsstab 38 keine Torsion erzeugt wird, durch gepunktete Linien angegeben, das Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 ist in dem Fall, bei welchem die obere Achse 40 um den maximalen Torsionswinkel β/2 auf die linke Lenkseite und die rechte Lenkseite relativ zu der unteren Achse 40 verdrillt wird, durch gestrichelte Linien angegeben, und der Bereich, in welchen die Differenz zwischen den Ausgabesignalen des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 fallen kann, einschließlich dem Fall, bei welchem in dem Torsionsstab 38 Torsion erzeugt wird, wie zuvor erwähnt, durch schraffierte Bereiche angegeben.
Bei dem in 7 gezeigten Fall, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 jeweils 5× und 6× sind, und der maximale Torsionswinkel β/2 des Torsionsstabs 38 einen Wert von ±6° hat, erscheint die Ausgabedifferenz der Drehmeldersensoren 60 und 62 in dem schraffierten Bereich. Wenn beispielsweise das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 einen Wert von 0,4 hat, werden θ
30, 102, 174, 246 und 318 als Kandidaten der Winkelposition θ bei jeder 360°-Drehung extrahiert (in 7 durch Punkte A1, A2, A3, A4 und A5 gezeigt). Jedoch gibt es bei einer derartigen Struktur einen Abschnitt, in welchem der (durch durchgezogene Pfeile angegebene) Bereich der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 aufgrund der Torsion des Torsionsstabs 38 in Bezug auf jeden Kandidaten mit dem benachbarten Bereich des Kandidaten überlappt. Beispielsweise kann es, da der untere Grenzwert (unter den durchgezogenen Pfeilen) der Ausgabedifferenz in Bezug auf den Punkt 2 größer als der obere Grenzwert (über den durchgezogenen Pfeilen) der Ausgabedifferenz in Bezug auf den Punkt A1 ist, einen Fall geben, bei welchem die Winkelpositionen θ bei jeder 360°-Drehung der Lenkachse 24, die auf der Grundlage der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 erfasst werden, den tatsächlichen Winkelpositionen nicht in Eins-zu-Eins-Beziehung entsprechen. Aus diesem Grund kann die Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 nicht akkurat durchgeführt werden.
Andererseits erscheint bei dem in 8 gezeigten Fall, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 einen Wert von jeweils 6× und 8× sind, und der maximale Torsionswinkel β/2 des Torsionsstabs 38 einen Wert von ±6° hat, die Ausgabedifferenz der Drehmeldersensoren 60 und 62 in den schraffierten Bereichen. Wenn beispielsweise das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 einen Wert von 0,4 hat, werden θ
25, 85, und 145 oder θ = 205, 265 und 325 als Kandidaten der Winkelposition θ bei jeder 180°-Drehung extrahiert (in 8 durch Punkte B1, B2, B3, B4, B5 und B6 gezeigt). Bei einer derartigen Struktur kann es vermieden werden, dass der (durch durchgezogene Pfeile angegebene) Bereich der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 in Bezug auf jeden Kandidaten aufgrund der Torsion des Torsionsstabs 38 mit dem benachbarten Bereich des Kandidaten überlappt. Dadurch gibt es keinen Fall, bei welchem die Winkelpositionen θ bei jeder 180°-Drehung der Lenkwelle 24, die auf der Grundlage der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 erfasst wird, den tatsächlichen Winkelpositionen nicht in Eins-zu-Eins-Beziehung entspricht. Folglich kann die Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 akkurat durchgeführt werden.
Darüber hinaus erscheint bei dem in 9 gezeigten Fall, bei welchem die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 einen Wert von jeweils 5× und 6× haben, ähnlich zu dem in 8 gezeigten Fall, und der maximale Torsionswinkel β/2 des Torsionsstabs 38 einen Wert von ±7,5° hat, die Ausgabedifferenz der Drehmeldersensoren 60 und 62 in den schraffierten Bereichen. Wenn beispielsweise das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 einen Wert von 0,4 hat, werden θ
25, 85, und 145 oder θ = 205, 265 und 325 als Kandidaten der Winkelposition θ bei jeder 180°-Drehung extrahiert (in 9 durch Punkte C1, C2, C3, C4, C5 und C6 gezeigt). Jedoch gibt es bei einer derartigen Struktur einen Abschnitt, in welchem der (durch durchgezogene Pfeile angegebene) Bereich der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 in Bezug auf jeden Kandidaten aufgrund der Torsion des Torsionsstabs 38 mit dem benachbarten Bereich des Kandidaten überlappt, und folglich kann, ähnlich zu dem in 7 gezeigten Fall die Erfassung des absoluten Winkels 6 der Lenkwelle 24 nicht akkurat durchgeführt werden.
Folglich kann, wenn ein Überlappungsabschnitt in dem Bereich vorhanden ist, in welchem die Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 in Bezug auf den benachbarten Kandidaten aufgrund der Torsion des Torsionsstabs 38 fällt, das heißt, wenn der Maximalwert (wenn der maximale Torsionswinkel +β/2 in dem Torsionsstab 38 erzeugt wird) und der Minimalwert (wenn der maximale Torsionswinkel –β/2 in dem Torsionsstab 38 erzeugt wird) in dem Bereich umfasst sind, der durch den benachbarten Kandidaten angenommen werden kann, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 fehlerhaft erfasst werden.
Andererseits kann, wenn kein Überlappungsabschnitt in Bezug auf den benachbarten Kandidaten in dem Bereich vorhanden ist, welcher durch die Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 angenommen werden kann, das heißt, wenn der Maximalwert und der Minimalwert nicht in dem Bereich umfasst sind, der durch den benachbarten Kandidaten genommen werden kann, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 akkurat erfasst werden.
Damit kein Überlappungsabschnitt in Bezug auf den benachbarten Kandidaten in dem Bereich vorhanden ist, welchen die Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 annehmen kann, ist es ausreichend, wie durch die folgende Gleichung (2) angegeben, dass ein Winkel mit einer Summe der Winkelperiode (= 360°/m) bei der Bezugszeit des Ausgabesignals (größeres Ausgabesignal des axialen Multiplikatorwinkels; m) des zweiten Drehmeldersensors 62 und der maximale Torsionswinkel β als ein Ganzes, welcher eine Summe des linken und rechten maximalen Torsionswinkels ±β/2 des Torsionsstabs ist, nicht die Winkelperiode (= 360°/m) des Ausgabesignals (kleineres Ausgabesignal des axialen Multiplikatorwinkels; n) des ersten Drehmeldersensors 60 erreicht. 360°/m + β < 360°/n (2)
Wenn nämlich in dem Torsionsstab 38 eine Torsion in dem Bereich des maximalen Torsionswinkels ±β/2 nach links und rechts erzeugt wird, genauer, wenn die obere Achse 40 relativ zu der unteren Achse 42 in dem Bereich des maximalen Torsionswinkel ±β/2 nach links und rechts verdrillt wird, variiert das Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 als Reaktion auf die Torsion, was die Folge hat, dass die Phase des Ausgabesignals des zweiten Drehmeldersensors 62 maximal als Ganzes um den maximalen Torsionswinkel δ verschoben wird.
In diesem Fall kann bei einer Struktur, bei welcher die zuvor erwähnte Gleichung (2) nicht erfüllt ist, der Bereich, welcher durch das Paar von Drehmeldersensoren 60 und 62 angenommen werden kann und durch das Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 in Bezug auf jeden Kandidaten der Winkelposition θ der Lenkwelle 24 bestimmt wird, die bei jeder 360°-Drehung durch das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 erfasst wird, mit dem Bereich überlappen, welcher durch die Ausgabedifferenz in Bezug auf den benachbarten Kandidaten angenommen werden kann. Andererseits kann es bei einer Struktur, bei welcher die zuvor erwähnte Gleichung (2) erfüllt ist, das heißt, bei einer Struktur, bei welcher die zuvor erwähnte Gleichung (3) erfüllt ist, wenn in dem Torsionsstab 38 eine Torsion in dem Bereich des maximalen Torsionswinkel ±β/2 nach links und rechts erzeugt wird, vermieden werden, dass der Bereich, welcher durch das Paar von Drehmeldersensoren 60 und 62 angenommen werden kann und durch das Ausgabesignal des zweiten Drehmeldersensors 62 in Bezug auf jeden Kandidaten der Winkelposition θ der Lenkwelle 24 bestimmt wird, die bei jeder 360°-Drehung durch das Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 erfasst wird, mit dem Bereich überlappt, welcher durch die Ausgabedifferenz in Bezug auf den benachbarten Kandidaten angenommen werden kann. (360°/n – 360°/m) > β (3)
Folglich werden bzw. sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die axialen Multiplikatorwinkel n× und m× der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 und die Anzahl N der Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 derart gesetzt, dass sie die zuvor erwähnte Gleichung (1) erfüllen, und die Multiplikatorwinkel n× und m× und die maximalen Torsionswinkel des Torsionsstabs 38 sind als ein Ganzes derart gesetzt, dass sie die zuvor erwähnte Gleichung (2) (das heißt, Gleichung (3)) erfüllen. Gemäß einer derartigen Struktur kann der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 erfasst werden und gleichzeitig kann die Erfassung des absoluten Winkels δ akkurat durchgeführt werden.
10 und 11 zeigen Flussdiagramme von Beispielen von Steuerroutinen, welche durch die ECU 64 durchgeführt werden, wenn der Zündschlüssel in einen Zustand ZÜNDUNG AUS und einen Zustand BESCHLEUNIGUNG EIN gesetzt ist, um so einen absoluten Winkel δ der Lenkwelle 24 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu erfassen. Die in 10 gezeigte Routine wird jedes Mal gestartet, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS in den Zustand BESCHLEUNIGUNG geschaltet wird. Wenn die in 10 gezeigte Routine gestartet ist, wird zuerst der Vorgang von Schritt 100 durchgeführt.
Bei Schritt 100 wird ein Vorgang zum Starten des Zählens einer Zeit t, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand BESCHLEUNIGUNG in den Zustand ZÜNDUNG AUS schaltet.
Bei Schritt 102 wird es bestimmt, ob die Zeit t, deren Zählung bei dem zuvor erwähnten Schritt 100 gestartet wurde, eine vorbestimmte Zeit t0 erreicht hat oder nicht. Es sei erwähnt, dass die vorbestimmte Zeit t0 auf eine minimale Zeit t gesetzt ist, mit welcher eine Erhöhung eines Dunkelstroms als beachtlich bestimmt werden kann, nachdem der Zündschlüssel bei dem Vorgang eines Speicherns eines absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 in den Zustand ZÜNDUNG AUS geschaltet wurde, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird. Wenn t ≥ t0 nicht erfüllt ist, kann es bestimmt werden, dass sich der Dunkelstrom nach dem Ausschalten der Zündung nicht beachtlich erhöht hat, und folglich kann es bestimmt werden, dass es eine Zeit ist, um den Vorgang eines Speicherns des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 fortzusetzen. Dementsprechend wird, wenn es bestimmt wird, dass t ≥ t0 nicht erfüllt ist, als Nächstes der Vorgang von Schritt 104 durchgeführt.
Bei Schritt 104 wird es bestimmt, ob der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist oder nicht. Diese Bestimmung wird unter Verwendung von beispielsweise einem vorhandenen Sensor durchgeführt, welcher eine Betriebsposition bzw. Betätigungsstellung des Zündschlüssels erfasst. Als Ergebnis davon ist, wenn die Bestimmung negativ ist, dies kein Zustand, bei welchem der Verriegelungshebel 72 des Verriegelungsmechanismus 70 nicht in der Lage ist, in Richtung auf das axiale Zentrum der Eingabewelle 34 auszukragen, und folglich kann die Lenkwelle 24 von Verriegelung zu Verriegelung gedreht werden. Dementsprechend wird der sich an den zuvor erwähnten Schritt 102 anschließende Vorgang wiederholt ausgeführt, bis die Auskragung des Verriegelungshebels 72 erlaubt bzw. zulässig ist. Wenn bei Schritt 104 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, ist dies der Zustand, bei welchem der Verriegelungsstab auskragen kann, und da die Drehung der Lenkwelle 24 in einem vorbestimmten Bereich beschränkt ist, wird als Nächstes der Vorgang von Schritt 106 durchgeführt.
Bei Schritt 106 wird der absolute Winkel δ, welcher bei der Zeit eines Durchführens des Vorgangs von Schritt 106 erfasst wird, in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Dann wird bei Schritt 108 ein Vorgang eines Speicherns von Informationen in dem nichtflüchtigen Speicher durchgeführt, wobei die Informationen angeben, dass die Endbetriebsart, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, normal ist. Nachdem der Vorgang von Schritt 108 vollständig ist, ist die Routine beendet.
Andererseits kann es, wenn t ≥ t0 erfüllt ist, bei dem zuvor erwähnten Schritt 104 bestimmt werden, dass sich der Dunkelstrom nach einem Ausschalten der Zündung beachtlich erhöht hat, und es kann bestimmt werden, dass es die Zeit zum Stoppen bzw. Anhalten des Speichervorgangs des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 ist. Daher wird, wenn eine derartige Bestimmung vorgenommen wird, als Nächstes der Vorgang von Schritt 110 durchgeführt.
Bei Schritt 110 wird ein Vorgang eines Speicherns von Informationen in dem nichtflüchtigen Speicher durchgeführt, wobei die Informationen angeben, dass es keinen absoluten Winkel δ der Lenkwelle 24 gibt, welcher zu speichern ist. Dann wird bei Schritt 112 ein Vorgang eines Speicherns von Informationen in dem nichtflüchtigen Speicher durchgeführt, wobei die Informationen angeben, dass die Endbetriebsart, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, anormal ist. Nach dem Vorgang von Schritt 112, ist die Routine beendet.
Gemäß der in 10 gezeigten Routine kann, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, das heißt, wenn die Beschränkung für die Lenkwelle 24 durch den Verriegelungsmechanismus 70 erlaubt bzw. zulässig ist, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 in dem Speicher gespeichert werden. Zu dieser Zeit wird, da der absolute Winkel δ der Lenkwelle in dem nichtflüchtigen Speicher der ECU 64 gespeichert wird, der absolute Winkel aufrechterhalten, auch wenn der Steller der ECU 64 einmal ausgeschaltet ist und erneut eingeschaltet ist.
Die in 11 gezeigte Routine wird jedes Mal gestartet, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS in den Zustand BESCHLEUNIGUNG geschaltet wird. Wenn die in 11 gezeigte Routine gestartet wird, wird zuerst der Vorgang von Schritt 120 durchgeführt.
Bei Schritt 120 wird es bestimmt, ob die Endbetriebsart normal oder anormal ist, wobei die Endbetriebsart in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS in den Zustand BESCHLEUNIGUNG geschaltet wird. Als Konsequenz davon wird, wenn es bestimmt wird, dass die Endbetriebsart normal ist, als Nächstes der Vorgang von Schritt 122 durchgeführt.
Bei Schritt 122 wird ein Vorgang eines Lesens des gespeicherten absoluten Winkels δ durchgeführt, welcher in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist. Dann wird bei Schritt 124 ein Vorgang eines Spezifizierens oder Bestimmens eines Bereichs A als ein Bereich des absoluten Winkels durchgeführt, welchen die Lenkwelle 24, deren Drehbeschränkung durch den Verriegelungsmechanismus 70 gelöst ist, erzielen kann, wobei der Bereich A einem Intervall (= 360°/N) der Verriegelungslöcher um die Lenkwelle 24 herum entspricht, welcher den gespeicherten absoluten Winkel δ umfasst, der bei dem zuvor erwähnten Schritt 122 gelesen ist.
Bei Schritt 126 wird es bestimmt, ob der bei dem zuvor erwähnten Schritt 124 bestimmte Bereich A korrekt ist oder nicht, gemäß einer Übereinstimmung mit beispielsweise einer Radgeschwindigkeit, einer Gierbeschleunigung oder einem Lenkdrehmoment, welche durch vorhandene Sensoren erlangt werden. Als Konsequenz davon wird, wenn eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, als Nächstes der Vorgang von Schritt 128 durchgeführt.
Bei Schritt 128 wird ein Vorgang zum Erfassen einer Winkelposition θ der Lenkwelle 24 bei allen 360°/(m – n) auf der Grundlage der Ausgabedifferenz der von dem ersten und zweiten Drehmeldersensor 60 und 62 zugeführten Ausgabesignalen bei der Zeit eines Verarbeitens von Schritt 128 durchgeführt.
Bei Schritt 130 wird ein Vorgang eines Setzens eines Winkels entsprechend zu der bei Schritt 128 erfassten Winkelposition θ als der absolute Winkel der Lenkwelle 24 in dem Bereich A des absoluten Winkels, welcher bei Schritt 124 bestimmt worden ist und durch die Lenkwelle 24 erzielt werden kann, die durch eine Betätigung des Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, oder in einem Bereich B des absoluten Winkels durchgeführt, welcher bei einem später erwähnten Schritt 132 bestimmt wird und durch die Lenkwelle 24 erzielt werden kann. Nach der Ausführung des Vorgangs von Schritt 130 werden andere Vorgänge, wie beispielsweise eine Berechnung einer Hilfskraft durch den Motor 66, auf der Grundlage des gesetzten Winkels als der absolute Winkel der Lenkwelle 24 fortgeführt. Wenn der Vorgang von Schritt 130 vollständig ist, ist die Routine beendet.
Andererseits kann, wenn bei Schritt 120 eine negative Bestimmung vorgenommen wird oder bei Schritt 126 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 nicht unter Verwendung des zuvor erwähnten Verfahrens erfasst werden, welches auf der Beziehung zwischen dem Verriegelungsmechanismus 70 und den Ausgabesignalen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 basiert, und es wird als Nächstes der Vorgang von Schritt 132 durchgeführt.
Bei Schritt 132 wird ein Vorgang eines Spezifizierens des Bereichs B in der Nähe der Nullstellung bzw. Nullposition der Lenkwelle 24 gemäß eines Vorhandenseins einer geradlinigen Bewegung des Fahrzeugs, welche unter Verwendung von beispielsweise einem vorhandenen Sensor zur Erfassung einer Radgeschwindigkeit oder einem Sensor zur Erfassung einer Gierbeschleunigung bestimmt werden kann, wobei der Bereich B einem Bereich entspricht, welcher durch die Lenkwelle 24 erzielt werden kann, deren Drehung durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist. Wenn der Vorgang von Schritt 132 vollständig ist, wird der sich an Schritt 128 anschließende Vorgang durchgeführt.
Gemäß der in 11 gezeigten Routine kann bei dem Fall, bei welchem der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 bei der Zeit, bei welcher der Zündschlüssel das letzte Mal aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, gespeichert wird, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS in den Zustand BESCHLEUNIGUNG geschaltet wird, ein Winkel entsprechend der Winkelposition θ bei allen 360°/(m – n), die auf der Grundlage der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 bei der Zeit des Schaltens des Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS in den Zustand BESCHLEUNIGUNG erfasst ist, als ein absoluter Winkel der Lenkwelle 24 in dem Bereich von 360°/N des absoluten Winkels erfasst werden, welcher den gespeicherten absoluten Winkel umfasst und welchen die Lenkwelle 24 erzielen kann.
Wie zuvor erwähnt, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da die axialen Multiplikatorwinkel n× und m× der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 und die Anzahl N der Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 die Beziehung (m – n) ≤ N erfüllen, der Winkelbereich 360°/N einer für die Lenkwelle 24 zulässigen Drehung, die durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, gleich oder kleiner als der Winkelbereich 360°/(m – n), in welchem die Ausgabedifferenzen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 nicht den selben Pegel haben.
In diesem Fall können die Ausgabedifferenzen der Drehmeldersensoren 60 und 62 bei einer Vielzahl von verschiedenen Winkeln in dem Winkelbereich, in welchem die durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkte Drehung der Lenkwelle 24 zulässig ist, nicht den selben Pegel haben, und die Ausgabedifferenzen und die Winkel entsprechen Eins-zu-Eins. Daher kann der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 bei der zuvor erwähnten Verarbeitung einzigartig erfasst werden.
Es wird unnötig, einen anderen Detektor als den ersten und zweiten Drehmeldersensor 60 und 62 zur Erfassung des absoluten Winkels δ zur Verfügung zu stellen, wenn die Beziehung zwischen dem Verriegelungsmechanismus 70 und dem Paar von Drehmeldersensoren 60 und 62 als ein Verfahren eines Erfassens des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 Verwendung findet. Daher ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, den absoluten Winkel δ der Lenkwelle 24 mit einer, im Vergleich zu einer andere Detektoren verwendenden Struktur bzw. Aufbau, einfachen Struktur bzw. Aufbau zu erfassen, wodurch eine Erhöhung eines Herstellungspreises reduziert wird und ein Raum bzw. Platz zur Montage derartiger Detektoren beseitigt wird.
Darüber hinaus wird es, da der Verriegelungsmechanismus 70 die Drehung der Lenkwelle 24 beschränkt, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, falls wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein absoluter Winkel δ zu der Zeit, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird, gespeichert ist, möglich, den absoluten Winkel zu erfassen, wird es möglich, den absoluten Winkel δ der Lenkwelle 24 danach und bis zu der Zeit eines Löschens der Drehungsbeschränkung der Lenkwelle 24 durch den Verriegelungsmechanismus 70 aufgrund des Schaltens des Zündschlüssels von dem Zustand ZÜNDUNG AUS zu dem Zustand BESCHLEUNIGUNG zu erfassen, auch wenn die Energie der ECU 64 oder des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 ausgeschaltet wird. Daher kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Reduktion eines Energieverbrauchs im Vergleich zu der Struktur bzw. Aufbau versucht werden, bei welchem eine Energie der ECU 64 und dergleichen kontinuierlich eingeschaltet ist, um so den absoluten Winkel δ der Lenkwelle 24 zu erfassen, und es kann eine Erhöhung des Energieverbrauchs aufgrund einer Erhöhung bei dem Dunkelstrom reduziert werden.
Darüber hinaus kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 erfasst werden, indem die Beziehung zwischen dem Bereich eines absoluten Winkels, welcher den absoluten Winkel δ umfasst, welcher bei der Zeit gespeichert wird, bei welcher der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird, wenn der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS zu dem Zustand BESCHLEUNIGUNG schaltet und durch die Lenkwelle 24 erzielt werden kann, und der Winkelposition θ bei allen 360°/(m – n) auf der Grundlage der Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 Verwendung findet. Aus diesem Grund kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 sofort durchgeführt werden, nachdem eine Energie des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
Daher kann gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Erfassung des absoluten Winkels der Lenkwelle durch eine einfache Struktur ohne Erhöhung des Energieverbrauchs sofort durchgeführt werden, nachdem eine Energie des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
Es sei erwähnt, dass bei einer Struktur bzw. Aufbau wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei welchem der absolute Winkel δ bei der Zeit, bei welcher der Zündschlüssel, dessen Verriegelungsmechanismus 70 die Drehung der Lenkwelle 24 beschränken kann, aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird, derart gespeichert wird, dass der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 erfasst wird, es erforderlich ist, die Bestimmung darüber kontinuierlich durchzuführen, ob der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist oder nicht, nachdem der Zündschlüssel in den Zustand ZÜNDUNG AUS betätigt ist, bis eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird. Wenn es jedoch eine lange Zeit dauert, bis der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, nachdem der Zündschlüssel zu ZÜNDUNG AUS betätigt ist, wird eine Erhöhung des Energieverbrauchs auftreten. Insbesondere kann, das es im Allgemeinen so ist, dass eine Energie eine Fahrzeugs ausgeschaltet wird, nachdem der Zündschlüssel zu ZÜNDUNG AUS betätigt ist, aufgrund eines Verbrauchs von in der Fahrzeugbatterie gespeicherter elektrischer Energie eine Reduktion bei einer Spannung auftreten.
Andererseits wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei dem Fall, bei welchem eine vorbestimmte Zeit 10 verstrichen ist, bis es bestimmt wird, dass der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, nachdem der Zündschlüssel von dem Zustand BESCHLEUNIGUNG in den Zustand ZÜNDUNG AUS geschaltet wurde, der Bestimmungsvorgang gestoppt, und die Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 unter Verwendung der Beziehung zwischen dem Verriegelungsmechanismus 70 und den Ausgabesignalen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 unter der Annahme gestartet, dass es keine Speicherung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 bei der Zeit gibt, bei welcher der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird. Aus diesem Grund kann es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Erfassen des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 verhindert werden, dass sich der Energieverbrauch nach einem ZÜNDUNG AUS erhöht, und es kann ein Spannungsfall der Fahrzeugbatterie aufgrund einer Erhöhung bei dem Dunkelstrom verhindert werden.
Zudem kann es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, damit n× und m× der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 und der maximale Torsionswinkel β des Torsionsstabs 38 insgesamt die Beziehung (360°/n – 360°/m) > β erfüllen, wie zuvor erwähnt, wenn eine Verdrillung mit dem maximalen Torsionswinkel ±β/2 in der rechten und linken Richtung in dem Torsionsstab 38 auftritt, verhindert werden, dass ein Bereich, welcher durch die Ausgabedifferenz des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 angenommen werden kann, welche durch das Ausgabesignal des zweiten Sensors 60 in Bezug auf jeden Kandidaten der Winkelposition θ der Lenkwelle 24 bestimmt wird, welche bei allen 360°/n bei dem Ausgabesignal des ersten Drehmeldersensors 60 erscheint, mit dem Bereich überlappt, der die Ausgabedifferenz in Bezug auf den benachbarten Kandidaten aufweist. Aus diesem Grund gibt es gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keine fehlerhafte Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24, und die Erfassung kann akkurat durchgeführt werden.
Es sei erwähnt, dass bei dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel der erste und zweite Drehmeldersensor 60 und 62 ein Paar von Sensoren oder Drehmeldersensoren bilden. Außerdem ist (m – n), welche eine Differenz zwischen den axialen Multiplikatorwinkeln des ersten und zweiten Drehmeldersensors ist, äquivalent zu einem Faktor "k", und der Ort jedes der um die Eingabewelle 34 herum zur Verfügung gestellten Verriegelungslöcher 76 und 78 entspricht einer "Verriegelungsposition" bzw. "Verriegelungsstellung". Zudem entspricht die obere Welle 40 und die untere Welle 42 einem "Torsionsteil einer Lenkwelle", und die Zeit t0 entspricht einer "vorbestimmten Zeit".
Darüber hinaus wird bei dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel eine "Winkelstellungserfassungseinrichtung" bzw. "Winkelpositionserfassungseinrichtung" durch die ECU 64 realisiert, welche die Winkelposition der Lenkwelle 24 auf der Grundlage der Ausgabedifferenz des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 erfasst. Darüber hinaus wird eine "Absolutwinkelerfassungseinrichtung" durch die ECU 64 realisiert, welche den Vorgang von Schritt 130 bei der in 11 gezeigten Routine ausführt, und es wird eine "Schlüsselbestimmungseinrichtung" durch die ECU 64 realisiert, welche den Vorgang von Schritt 104 bei der in 10 gezeigten Routine ausführt.
Bei dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel kann es, auch wenn die axialen Multiplikatorwinkel n× und m× der Ausgabesignale des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 und die Anzahl N der Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 derart gesetzt sind, dass sie die Beziehung (m – n) ≤ N erfüllen, vorteilhaft sein, sie anstelle einer derartigen Beziehung derart zu setzen, dass sie die Beziehung (m – n) + 1 ≤ N erfüllen.
Da die Verriegelungslöcher 76 und 78 des Verriegelungsmechanismus 70 nämlich einen größeren Durchmesser als der Verriegelungsstab 72 haben, so dass der Verriegelungsstab darein eingefügt werden kann, kann ein Fall vorkommen, bei welchem sich die Lenkwelle 24 um einen kleinen Winkel mehr als der Winkelbereich von 360°/N dreht, in welchem es angenommen wird, dass eine Drehung der Lenkwelle 24 zulässig ist, nachdem die Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle 24 durch den Verriegelungsmechanismus 70 zugelassen ist. Wenn ein derartiger Fall vorkommt, kann, auch wenn die Drehung der Lenkwelle 24 durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, der Winkelbereich, in welchem sich die Lenkwelle drehen kann, nicht geringer als der Winkelbereich 360°/(m – n) sein, in welchem die Ausgabedifferenzen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 nicht den selben Pegel haben, und folglich kann der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 nicht einzigartig erfasst werden.
Andererseits ist, wenn die zuvor erwähnten Parameter m, n und N derart gesetzt sind, dass sie die Beziehung (m – n) + 1 = N erfüllen, die Anzahl N von Verriegelungslöchern um die Lenkwelle 24 herum im Vergleich zu der Struktur um 1 erhöht, welche die Beziehung (m – n) = N erfüllt. Dadurch wird der Winkelbereich eng, in welchem sich die Lenkwelle 24 drehen kann, wenn die Drehung durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt wird. Daher wird es verhindert, dass der Winkelbereich 360°/N nicht kleiner als der Winkelbereich 360°/(m – n) gesetzt werden kann, in welchem die Ausgabedifferenzen des Paars von Drehmeldersensoren 60 und 62 nicht den selben Pegel haben, und folglich kann der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 in zwangsweise und einzigartig erfasst werden.
Darüber hinaus können, auch wenn bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel der für den Torsionsstab 38 zulässige rechte und linke maximale Torsionswinkel auf ±β/2 gesetzt wird, so dass der maximale Torsionswinkel des Torsionsstabs 38 insgesamt auf β gesetzt ist, die selben Effekte wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzielt werden, indem der maximale Torsionswinkel des Torsionsstabs 38 insgesamt auf β gesetzt wird, auch wenn der rechte und linke maximale Torsionswinkel nicht den selben absoluten Wert haben.
Zudem ist es, auch wenn die Lenkwelle 24 bei dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel den Torsionsstab 38 hat und der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 unter Verwendung der Ausgabedifferenz des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 erfasst wird, welche an der jeweiligen oberen Achse 40 und unteren Achse 42 zur Verfügung gestellt sind, auch möglich, eine Struktur bzw. Aufbau anzuwenden, bei welcher die Lenkwelle keinen Torsionsstab hat und der absolute Winkel der Lenkachse unter Verwendung eines axialen Multiplikatorwinkels k× des Ausgabesignals eines einzelnen Drehmeldersensors erfasst wird, der an der Lenkwelle zur Verfügung gestellt ist.
Bei der zuvor erwähnten Struktur bzw. Aufbau werden nämlich der axiale Multiplikatorwinkel k× des Ausgabesignals des Drehmeldersensors und die Anzahl N des Verriegelungsmechanismus 70 derart gesetzt, dass sie eine Beziehung k ≤ N (vorzugsweise k + 1 ≤ N) erfüllen, und, in dem Bereich 360°/N des absoluten Winkels, welcher den gespeicherten absoluten Winkel δ umfasst und welchen die Lenkachse realisieren kann, nachdem der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a gezogen ist, wird der Winkel entsprechend der Winkelposition θ bei allen 360°/k, der auf der Grundlage des Ausgabesignals des Drehmeldersensors bei der Zeit, bei welcher der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS zu dem Zustand BESCHLEUNIGUNG schaltet, als der absolute Winkel der Lenkwelle 24 erfasst. In diesem Fall kann, da der Winkelbereich 360°/n einer Drehung, welche der durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkten Lenkwelle 24 erlaubt ist, gleich oder geringer als der Winkelbereich 360°/k ist, in welchem die Ausgabesignale des Drehmeldersensors nicht den selben Pegel haben, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 24 einzigartig erfasst werden.
Nun wird eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 12 bis 14 gegeben.
Das System gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann erzielt werden, indem ein Magnetwiderstandssensor (MR-Sensor) mit einem Magnetwiderstandselement, dessen Widerstandswert sich ansprechend auf ein von außen angelegtes Magnetfeld ändert, anstelle des ersten und zweiten Drehmeldersensors 60 und 62 bei der zuvor erwähnten Struktur, die in 1 gezeigt ist, Verwendung findet, um so einen absoluten Winkels δ der Lenkwelle 24 und Winkelpositionen der oberen und unteren Achse 40 und 42 zu erfassen.
12 zeigt eine Struktur bzw. einen Aufbau eines Teils der Fahrzeuglenkvorrichtung 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es sei erwähnt, dass in 12 Teilen, welche die selben sind, wie die in 1 gezeigten Teile, die selben Bezugszeichen gegeben sind, und ihre Beschreibung wird ausgelassen. Wie in 12 gezeigt, ist die Fahrzeuglenkvorrichtung 200 mit einer Lenkwelle 202 ausgestattet. Das Lenkrad 22 ist an einem Ende der Lenkwelle 202 fixiert, und das Lenkgetriebegehäuse 26 ist mit dem anderen Ende der Lenkwelle 202 verbunden und fixiert. Die Lenkwelle 202 dreht sich zusammen mit einer Drehung des Lenkrads 22.
Die Lenkwelle 202 ist mit k Vorsprüngen bzw. Auskragungen 204 ausgestattet, die entlang einer Spirale an ihrer äußeren Oberfläche mit gleichen Intervallen angeordnet sind (beispielsweise 8 Vorsprünge bzw. Auskragungen). Die Auskragungen 204 sind ausgestaltet, dass sie k Sägezahnwellenformen bilden, wenn die äußere Oberfläche der Lenkwelle 202 entwickelt wird. Die Auskragungen 204 sind aus einem magnetischen Material gebildet, wie beispielsweise Karbonstahl, Silikonstahl oder Ba-Ferrit, und erzeugen ein Magnetfeld in dem Umgebungsbereich.
Darüber hinaus ist die Fahrzeuglenkvorrichtung 200 mit einem MR-Sensor 206 ausgestattet, welcher an einem rumpffixierten Teil der äußeren Oberfläche der Lenkwelle 202 zur Verfügung gestellt ist. Der MR-Sensor 206 ist parallel zu der Lenkwelle 202 mit einer vorbestimmten Lücke dazwischen angeordnet. Der MR-Sensors 206 hat ein Magnetwiderstandselement, dessen Widerstandswert sich als Reaktion auf ein von außen angelegtes Magnetfeld ändert, und gibt einen geteilten Spannungswert einer Spannungsteilungsschaltung aus, die das Magnetwiderstandselement und einen Widerstand mit einem Konstantwiderstandswert aufweist.
Bei der zuvor erwähnten Struktur ändern sich bei Drehung der Lenkwelle 202 die Positionen der Auskragungen 204 in der axialen Richtung der Lenkwelle 202 als Reaktion auf die Drehung der Lenkwelle 202. Die Änderung bei den Positionen der Auskragungen 204 entlang der axialen Richtung zeigen eine Sägezahnwellenform mit k Zyklen während einer Drehung der Lenkwelle relativ zu dem Fahrzeugrumpf, so dass sich die Auskragungen 204 für jede Drehung von 360°/k bei den selben Positionen entlang der axialen Richtung befinden.
13 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen der Winkelposition θ der Lenkwelle 202 und einer Ausgabe eines MR-Sensors 206 darstellt, wenn ein axialer Multiplikatorwinkel des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 einen Wert von 8× hat. An den MR-Sensor 206 wird ein einer axialen Position der gegenüberliegenden Auskragung 204 der Lenkwelle 202 entsprechendes Magnetfeld angelegt. Eine Intensität des an den MR-Sensor angelegten Magnetfeldes nimmt mit Annäherung bzw. näher kommender axialer Position der gegenüberliegenden Auskragung 204 der Lenkwelle 202 an das Ende auf der Seite des Lenksensors 22 zu, während die Intensität des Magnetfeldes mit Annäherung der Auskragung 204 an das Ende auf der Seite des Lenkgetriebegehäuses 26 abnimmt.
Wie zuvor erwähnt, hat der MR-Sensor 206 das Magnetwiderstandselement, dessen Widerstandswert sich als Reaktion auf eine Intensität des angelegten Magnetfelds ändert. Daher gibt der MR-Sensor 206, wie in 13 gezeigt, das Sägezahnwellenformsignal mit dem k× (= 8) Zyklus aus, das heißt, das Signal mit selbem Pegel für jede 360°/k-Drehung (beispielsweise 360°/8 = 45°) als Reaktion auf die axiale Position der gegenüberliegenden Auskragung 204 der Lenkwelle 202 während einer Drehung der Lenkwelle 202 relativ zu dem Fahrzeugrumpf aus. Bei dieser Struktur wird das Ausgabesignal des MR-Sensors 206 ein Signal mit einem axialen Multiplikatorwinkel k×, welcher Zyklen pro einer Drehung der Lenkwelle 202 angibt.
Das heißt, das Ausgabesignal des MR-Sensors 206 entspricht bei jedem 360°/k in Eins-zu-Eins-Basis in Bezug auf die Winkelposition der Lenkwelle 202. Die zuvor erwähnte ECU 64 ist mit dem MR-Sensor 206 verbunden. Das Ausgabesignal des MR-Sensors 206 wird der ECU 64 zugeführt. Daher kann die ECU 64 die Winkelpositionen θ der Lenkwelle 202 für jedes bzw. alle 360°/k auf der Grundlage des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 erfassen.
Ähnlich zu dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel umfasst die Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Verriegelungsmechanismus 70, welcher die Drehung der Lenkwelle 202 regelt. Der Verriegelungsmechanismus 70 umfasst den Verriegelungsstab 72, welcher auf der Fahrzeugrumpfseite zur Verfügung gestellt ist und sich in einer radialen Richtung der Lenkwelle 202 erstreckt, und N Verriegelungslöcher, welche in dem Verriegelungshalter 74 zur Verfügung gestellt sind, der sich zusammen mit der Lenkwelle 202 dreht. Bei dieser Struktur wird die Drehung der Lenkwelle 202, wenn das Lenkrad 22 um ein Maximum von 360°/N gedreht wird, nachdem der Zündschlüssel auf ZÜNDUNG AUS gesetzt ist und aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, durch den Verriegelungsmechanismus 70 zwangsweise beschränkt.
Daher kann bei einem Fall, bei welchem der axiale Multiplikatorwinkel des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 einen Wert von "k" hat, wenn die Anzahl der um die Lenkwelle 202 herum zur Verfügung gestellten Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 gleich oder größer als k ist, durch Setzen eines Winkelbereichs von 360°/N, welcher für die Lenkwelle 202 zulässig ist und einen gespeicherten absoluten Winkel auf der Grundlage des absoluten Winkels, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, umfasst, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 202 gemäß einer Beziehung zwischen dem gesetzten Winkelbereich und dem Drehwinkelbereich der Lenkwelle 202 einzigartig gesetzt werden, die auf der Grundlage des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 für jedes 360°/k erfasst wird.
Folglich werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der axiale Multiplikatorwinkel k× des Ausgabesignals^. des MR-Sensors 206 und die Anzahl N der mit gleichen Intervallen um die Lenkwelle 202 herum zur Verfügung gestellten Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus derart gesetzt, dass sie die Beziehung k ≤ N erfüllen. Wenn der axiale Multiplikatorwinkel beispielsweise 8× beträgt, wird die Anzahl N von Verriegelungslöchern gleich oder größer als 8 gesetzt. Darüber hinaus wird, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, der absolute Winkel δ der Lenkwelle 202 bei der Zeit der Entfernung gespeichert. Danach wird ein Winkel entsprechend der Winkelposition bei allen 360°/k als der absolute Winkel der Lenkwelle 202 erfasst, wobei die Winkelposition auf der Grundlage des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 bei der Zeit eines Schaltens von dem Zustand ZÜNDUNG AUS in den Zustand BESCHLEUNIGUNG des Zündschlüssels in dem Bereich von 360°/N erfasst wird, welcher den gespeicherten absoluten Winkel δ umfasst und durch die Lenkwelle 202 realisiert werden kann.
Bei dieser Struktur ist der Winkelbereich (= 360°/N) der Drehung, die für die Lenkwelle 202 zulässig ist, wenn sie durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, gleich oder kleiner als der Winkelbereich (=360°/k), in welchem das Ausgabesignal des MR-Sensors 206 keinen konstanten Pegel hat. In diesem Fall wird das Ausgabesignal des MR-Sensors 206 in dem für die Lenkwelle 202 zulässigen Winkelbereich nicht auf dem selben Pegel gehalten, und folglich kann gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der absolute Winkel δ der Lenkwelle 202 einzigartig erfasst werden.
Folglich gibt es, wenn die Beziehung zwischen dem Verriegelungsmechanismus 70 und dem Ausgabesignal des MR-Sensors 206 als ein Verfahren eines Erfassens des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 202, keinen Bedarf, einen anderen Sensor, als den MR-Sensor 206 und die an der äußeren Oberfläche der Lenkwelle 202 zur Verfügung gestellten Auskragungen 204, zur Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 202 zur Verfügung zu stellen. Daher kann gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Erfassung des absoluten Winkels durch eine einfache Struktur, im Vergleich zu einer Struktur, bei welcher ein separater Detektor Verwendung findet, erzielt werden, und dadurch kann eine Erhöhung des Herstellungspreises reduziert werden, was es ermöglicht einen Platz bzw. Raum zur Montage eines derartigen Detektors wegzulassen.
Darüber hinaus, da der absolute Winkel δ bei der Zeit eines Abziehens des Zündschlüssels aus dem Schlüsselloch 80a gespeichert wird. Danach kann, wenn die Energieversorgung der ECU 64 oder des MR-Sensors 206 bis zu der Zeit abgeschaltet wird bzw. ist, wenn die Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle 202 gelöscht wird, eine Reduktion des Energieverbrauchs im Vergleich zu dem Fall versucht werden, bei welchem die Energieversorgung bei Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 202 kontinuierlich eingeschaltet ist, und folglich kann eine Erhöhung des Energieverbrauchs aufgrund einer Erhöhung bei dem Dunkelstrom unterbunden werden.
Darüber hinaus wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der absolute Winkel δ erfasst, indem die Beziehung zwischen dem Bereich des absoluten Winkels, welchen die Lenkwelle 24 realisieren kann und welcher den absoluten Winkel enthält, der gespeichert wird, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen wird, nachdem der Zündschlüssel von dem Zustand ZÜNDUNG AUS zu dem Zustand BESCHLEUNIGUNG geschaltet ist, Verwendung findet. Daher kann gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, ähnlich zu der Fahrzeuglenkvorrichtung 20 gemäß dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel, die Erfassung des absoluten Winkels der Lenkwelle 202 durch eine einfache Struktur erzielt werden, ohne dass der Energieverbrauch erhöht wird, und die Erfassung kann unmittelbar nach Einschalten der Energieversorgung durchgeführt werden.
Ferner kann auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn eine vorbestimmte Zeit t0 verstrichen ist, nachdem der Zündschlüssel von dem Zustand BESCHLEUNIGUNG zu dem Zustand ZÜNDUNG AUS geschaltet ist, und bis es bestimmt ist, dass der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, die Bestimmung e gestoppt werden, und es kann die Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 202 unter Verwendung der Beziehung zwischen dem Verriegelungsmechanismus 70 und dem Ausgabesignal des MR-Sensors 206 verboten bzw. gesperrt werden, da es keine Speicherung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle gibt, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist. Der Grund dafür liegt darin, dass eine Erhöhung des Energieverbrauchs, die durch einen Fall verursacht wird, bei welchem es für den Zündschlüssel eine lange Zeitdauer dauert, bis der Zündschlüssel, nachdem er in den Zustand ZÜNDUNG AUS betätigt ist, aus dem Schlüsselloch 80a abgezogen ist, verhindert werden kann, was eine Verhinderung eines Spannungsfalls der Fahrzeugbatterie zur Folge hat.
Es sei erwähnt, dass bei dem zuvor erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel die Positionen der um die Lenkwelle 202 herum zur Verfügung gestellten Verriegelungslöcher den Verriegelungspositionen entsprechen. Darüber hinaus wird die Winkelpositionserfassungseinrichtung durch die ECU 64 erzielt, welche die Winkelposition bzw. Winkelstellung der Lenkwelle 202 auf der Grundlage des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 erfasst, und die Absolutwinkelerfassungseinrichtung kann durch die ECU 64 erzielt werden, welche den Vorgang von Schritt 130 bei der in 11 gezeigten Routine durchführt.
Unterdessen können bei dem zuvor erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel, auch wenn der axiale Multiplikatorwinkel k× und die Anzahl N der Verriegelungslöcher derart gesetzt sind, dass sie die Beziehung k ≤ N erfüllen, sie auch derart gesetzt werden, dass sie anstelle der Beziehung k ≤ N eine Beziehung k + 1 ≤ N erfüllen. Wenn die Beziehung k + 1 ≤ N erfüllt ist, kann der Winkelbereich, in welchem sich die Lenkwelle 202 drehen kann, wenn die Drehung durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, kleiner als diejenige des Falls sein, bei welchem die Beziehung k = N erfüllt ist, indem die Anzahl N der Verriegelungslöcher um die Lenkwelle 202 herum um 1 erhöht wird. In dieser Hinsicht kann es gemäß der Struktur, bei welcher die Beziehung k + 1 ≤ N erfüllt wird, zwangsweise verhindert werden, dass der Winkelbereich 360°/N, in welchem sich die Lenkwelle drehen kann, wenn die Drehung beschränkt ist, kleiner als der Winkelbereich 360°/k ist, in welchem das Ausgabesignal des MR-Sensors 206 aufgrund einer Variation bei der Größe der Verriegelungslöcher nicht den selben Pegel aufrecht erhält, und der absolute Winkel δ der Lenkwelle 202 kann zwangsweise und einzigartig erfasst werden.
Darüber hinaus ist es, auch wenn die Lenkwelle 202 bei dem zuvor erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel keinen Torsionsstab hat und der absolute Winkel δ der Lenkwelle 202 erfasst wird, indem der axiale Multiplikatorwinkel k× des Ausgabesignals des MR-Sensors 206 verwendet wird, der nur als Reaktion auf die Lenkwelle 202 zur Verfügung gestellt ist, möglich, dass die Lenkwelle einen Torsionsstab hat, wie es bei dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel ist, um so den absoluten Winkel der Lenkwelle zu erfassen, indem eine Differenz bei Ausgaben zwischen einem ersten und zweiten MR-Sensor verwendet wird, die entsprechend zu einer oberen und unteren Achse zur Verfügung gestellt sind.
14 zeigt ein Teil einer Fahrzeuglenkvorrichtung 250, welche die zuvor erwähnte Variation ist. Es sei erwähnt, dass in 14 Teilen, welche die selben Teile sind, wie die in 1 und 12 gezeigten Teile, die selben Bezugszeichen gegeben sind, und ihre Beschreibungen werden ausgelassen. Die Fahrzeuglenkvorrichtung 25 ist mit einer Lenkwelle 252 ausgestattet. Die Lenkwelle 252 umfasst eine obere Achse 254, die mit der Eingabewelle 34 verbunden ist, eine untere Achse 256, die mit der Ausgabewelle 36 verbunden ist, und einen Torsionsstab 258, welcher zwischen der oberen Achse 254 und der unteren Achse 256 dazwischen angeordnet ist. Eine relative Drehung der oberen Achse 254 und der unteren Achse 256 um die Achse zueinander ist durch eine mechanischen Stopper in einem vorbestimmten Torsionswinkel beschränkt. Das heißt, der Torsionswinkel der Torsionsstange 258 ist in einem vorbestimmten Bereich (der maximale Torsionswinkel β als ein Ganzes) beschränkt.
Die obere Achse 254 ist mit m Vorsprüngen bzw. Auskragungen 260 entlang einer spiralförmigen Linie an ihrer Oberfläche mit gleichen Intervallen ausgestattet. Andererseits ist die untere Achse 256 mit n (n < m) Vorsprüngen bzw. Auskragungen 260 entlang einer spiralförmigen Linie an ihrer äußeren Oberfläche mit gleichen Intervallen ausgestattet. Die Projektionen 260 und 262 sind derart angeordnet, dass sie jeweils m und n Sägezahnwellenformen bilden, wenn die äußeren Oberflächen der oberen Achse 254 und der unteren Achse 256 entwickelt werden. Jede Auskragung 260 und 262 ist aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise Karbonstahl, Silikonstahl oder Ba-Ferrit gebildet und erzeugt in dem Umgebungsbereich ein Magnetfeld.
Darüber hinaus ist die Fahrzeuglenkvorrichtung 250 mit einem MR-Sensors 264 ausgestattet, der bei einem Fahrzeugrumpffixierabschnitt auf der äußeren Oberflächenseite der unteren Achse 256 zur Verfügung gestellt ist, und einem MR-Sensors 266 ausgestattet, der bei einem Fahrzeugrumpffixierabschnitt auf der äußeren Oberflächenseite der oberen Achse 254 zur Verfügung gestellt ist. Beide MR-Sensoren 264 und 266 sind parallel zu den entsprechenden Achsen 256 und 254 mit einem vorbestimmten Abstand bzw. Lücke dazwischen angeordnet. Jeder der MR-Sensoren 264 und 266 hat ein Magnetwiderstandselement, dessen Widerstandswert sich als Reaktion auf eine Intensität eines von außen angelegten Magnetfelds ändert, und gibt eine geteilte Spannung einer Spannungsteilungsschaltung aus, die das Magnetwiderstandselement und einen Widerstand mit einem Konstantwiderstandswert aufweist. Nachfolgend werden der MR-Sensor auf der Seite der unteren Achse 256 und der MR-Sensor auf der Seite der oberen Achse 254 jeweils als ein erster MR-Senosr 264 und ein zweiter MR-Sensor 266 bezeichnet.
Bei der zuvor erwähnten Struktur ändert sich bei Drehung der oberen Achse 254 die axiale Position der Auskragung 260, die dem zweiten MR-Sensor 266 in der oberen Achse 254 gegenüber liegt, zusammen mit der Drehung der oberen Achse 254. Außerdem ändert sich bei Drehung der unteren Achse 256 die axiale Position der Auskragung 262, die dem ersten MR-Sensor 264 in der unteren Achse 255 gegenüber liegt, zusammen mit der Drehung der unteren Achse 256. Die Änderungen bei den axialen Positionen der Auskragungen 260 und 262 erzeugen Sägezahnwellenformen mit m-Zyklus und n-Zyklus während einer Drehung der oberen Achse 254 und der unteren Achse 256 relativ zu dem Fahrzeugrumpf, so dass sich die axialen Positionen der Auskragungen 260 und 262 für jede Drehung von 360°/m und 360°/n jeweils bei der selben Position befinden.
An den ersten MR-Sensor wird als Reaktion auf die axiale Position der gegenüberliegenden Auskragung 256 der unteren Achse 256 ein Magnetfeld angelegt. Andererseits wird an den zweiten MR-Sensor als Reaktion auf die axiale Position der gegenüberliegenden Auskragung 254 der oberen Achse 254 ein Magnetfeld angelegt. Die Intensität des an die MR-Sensoren 264 und 266 angelegten Magnetfeldes nimmt mit Annäherung bzw. näher kommenden axialen Positionen der sich gegenüberliegenden Auskragungen 262 und 260 der Achsen 256 und 254 zu dem bzw. an das Ende auf der Seite des Lenksensors 22 zu, während die Intensität mit Annäherung der axialen Positionen zu dem bzw. an das Ende auf der Seite der Lenkgetriebegehäuse 26 abnimmt.
Wie zuvor erwähnt, hat jeder der MR-Sensoren 266 und 264 das Magnetwiderstandselement, dessen jeweiliger Widerstandswert sich als Reaktion auf eine Intensität des daran angelegten Magnetfelds ändert. Daher geben die MR-Sensoren 266 und 264 jeweils Sägezahnwellenformsignale mit n-Zyklus und m-Zyklus, das heißt, das Signal mit selbem Pegel bei jeder 360°/m-Drehung und 360°/n-Drehung während einer Drehung der oberen Achse 254 und der unteren Achse 256 in Bezug auf den Fahrzeugrumpf als Reaktion auf die axialen Positionen der gegenüberliegenden Auskragungen 260 und 262 der jeweiligen Achse 254 und 256 aus. Bei dieser Struktur wird das Ausgabesignal des ersten MR-Sensors 264 ein Signal mit einem axialen Multiplikatorwinkel n×, welcher Zyklen pro eine Drehung der unteren Achse 256 angibt, und das Ausgabesignal des zweiten MR-Sensors 266 wird ein Signal mit einem axialen Multiplikatorwinkel m×, welcher Zyklen pro eine Drehung der oberen Achse 254 angibt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die axialen Multiplikatorwinkel der Ausgabesignale des Paars von MR-Sensoren 266 und 264 und die Anzahl N der Verriegelungslöcher des Verriegelungsmechanismus 70 derart gesetzt, dass sie eine Beziehung (m – n) ≤ N erfüllen, und die axialen Multiplikatorwinkel m× und n× und der maximale Torsionswinkel β des Torsionsstabs 38 als ein Ganzes sind derart gesetzt, dass sie eine Beziehung (360°/n – 360°/m) > β erfüllen.
Außerdem ist bei einer derartigen Struktur, wie bei dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel, der Winkelbereich (360°/N) einer für die Lenkwelle 252 zulässigen Drehung, wenn sie durch den Verriegelungsmechanismus 70 beschränkt ist, gleich oder kleiner als der Winkelbereich (=360°/(m – n), in welchem die Differenz bei Ausgaben zwischen dem ersten und zweiten MR-Sensor 264 und 266 nicht den selben Pegel haben. In diesem Fall ist, da die Differenz bei den Ausgaben zwischen den MR-Sensoren 264 und 266 nicht den selben Pegel in dem Winkelbereich haben, in welchem die Drehung der Lenkwelle 252 zulässig ist. Folglich kann bei der Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der absolute Winkel δ der Lenkwelle 252 einzigartig erfasst werden.
Darüber hinaus kann es auch bei einer derartigen Struktur, wenn eine Torsion des maximalen Torsionswinkels β in dem Torsionsstab als ein Ganzes erzeugt wird, vermieden werden, dass der Bereich der Ausgabedifferenz zwischen dem Paar der MR-Sensoren 264 und 266, welcher durch das Ausgabesignal des zweiten MR-Sensors in Bezug auf jeden Kandidaten der Winkelposition der Lenkwelle 252 bestimmt wird, der bei jeder 360°/n-Drehung durch das Ausgabesignal des ersten MR-Sensors 264 erscheint, mit dem Bereich der Ausgabedifferenz zwischen den benachbarten Kandidaten überlappt.
Aus diesem Grund gibt es gemäß der Fahrzeuglenkvorrichtung 250 der vorliegenden Variation keine fehlerhafte Erfassung des absoluten Winkels δ der Lenkwelle 252, und die Erfassung kann mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden. Es sei erwähnt, dass, auch wenn bei dem zuvor erwähnten ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Drehmeldersensor, welcher einen Drehmelderstator und einen Drehmelderrotor umfasst, oder der MR-Sensor, welcher ein Magnetwiderstandselement umfasst, dessen Widerstandswert sich als Reaktion auf ein von außen angelegtes Magnetfeld ändert, als ein Sensor zur Erfassung des absoluten Winkels δ und der Winkelpositionen der oberen Achse und der unteren Achse verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Struktur beschränkt ist, und es kann ein Sensor Verwendung finden, welcher ein Sägezahnwellenformsignal mit einer Vielzahl von Zyklen pro eine Drehung ausgibt.
Eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs kann eine Erfassung eines absoluten Winkels einer Lenkwelle mit einer einfachen Struktur erzielen, während eine Erhöhung eines Stromverbrauchs vermieden wird. Ein Drehmeldersensor gibt ein Ausgabesignal entsprechend einer Winkelposition einer Lenkwelle des Fahrzeugs aus. Ein Verriegelungsmechanismus beschränkt eine Drehung der Lenkwelle bei Verriegelungsstellungen, die mit gleichen Intervallen um die Lenkwelle herum bereitgestellt sind. Ein axialer Multiplikatorwinkel k× des Ausgangssignals des Drehmeldersensors und eine Anzahl N der um die Lenkwelle herum bereitgestellten Verriegelungsstellungen bzw. Verriegelungspositionen erfüllt eine durch k ≤ N repräsentierte Beziehung.

Claims

Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit: einem Sensor, welcher ein einer Winkelstellung einer Lenkwelle des Fahrzeugs entsprechendes Ausgangssignal ausgibt; und einem Verriegelungsmechanismus, welcher eine Drehung der Lenkwelle bei Verriegelungsstellungen beschränkt, die mit gleichen Intervallen um die Lenkwelle herum bereitgestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Multiplikatorwinkel k× des Ausgangssignals des Sensors und eine Anzahl N der um die Lenkwelle herum bereitgestellten Verriegelungsstellungen eine durch k ≤ N repräsentierte Beziehung erfüllt.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, zudem gekennzeichnet durch: eine Winkelstellungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Winkelstellung der Lenkwelle auf der Grundlage des Ausgangssignals des Drehmeldersensors; und eine Absolutwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines absoluten Winkels der Lenkwelle auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem absoluten Winkel der Lenkwelle zu einer Zeit, bei welcher eine Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle durch den Verriegelungsmechanismus zulässig ist, und der Winkelstellung der Lenkwelle, die durch die Winkelstellungserfassungseinrichtung zu einer derzeitigen Zeit erfasst ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit: einem Paar von Sensoren, welche jeweils ein einer Winkelstellung eines Torsionsteils einer Lenkwelle des Fahrzeugs entsprechendes Ausgangssignal ausgeben; und einem Verriegelungsmechanismus, welcher eine Drehung der Lenkwelle bei Verriegelungsstellungen beschränkt, die mit gleichen Intervallen um die Lenkwelle herum bereitgestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass axiale Multiplikatorwinkel m× und n× (m > n) des Ausgangssignals des Paars von Sensoren und eine Anzahl N der um die Lenkwelle bereitgestellten Verriegelungsstellungen eine durch (m – n) ≤ N repräsentierte Beziehung erfüllen.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zulässiger Torsionswinkel β, welcher für den Torsionsteil der Lenkwelle zulässig ist, eine durch (360°/n – 360°/m) > β repräsentierte Beziehung erfüllt.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, zudem gekennzeichnet durch: eine Winkelstellungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Winkelstellung der Lenkwelle auf der Grundlage der Ausgangssignale des Paars von Sensoren; und eine Absolutwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines absoluten Winkels der Lenkwelle auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem absoluten Winkel der Lenkwelle zu einer Zeit, bei welcher eine Beschränkung einer Drehung der Lenkwelle durch den Verriegelungsmechanismus zulässig ist, und der Winkelstellung der Lenkwelle, die durch die Winkelstellungserfassungseinrichtung zu einer derzeitigen Zeit erfasst ist.
Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 5, zudem gekennzeichnet durch: eine Schlüsselbestimmungseinrichtung zur Bestimmung, ob ein Zündschlüssel für das Fahrzeug aus einem Schlüsselloch gezogen ist oder nicht, und wobei der Verriegelungsmechanismus eine Drehung der Lenkwelle beschränkt, wenn der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch gezogen ist; und die Absolutwinkelerfassungseinrichtung den absoluten Winkel der Lenkwelle auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem absoluten Winkel der Lenkwelle zu einer Zeit, bei welcher der Zündschlüssel aus dem Schlüsselloch gezogen ist, und der Winkelstellung der Lenkwelle erfasst, die durch die Winkelstellungserfassungseinrichtung zu einer derzeitigen Zeit erfasst ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schlüsselbestimmungseinrichtung einen Bestimmungsvorgang stoppt, wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, nachdem der Zündschlüssel zum Ausschalten der Zündung betätigt wurde, und danach die Erfassung der Absolutwinkelerfassungseinrichtung gesperrt ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Drehmeldersensor mit einem Drehmelderstator und einem Drehmelderrotor ist, die jeder eine Wicklung haben.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle Auskragungen hat, die entlang einer äußeren Fläche davon zur Verfügung gestellt sind, um ein Magnetfeld zu erzeugen, und der Sensor ein Magnetwiderstandselement aufweist, dessen Widerstandswert sich als Reaktion auf eine Intensität eines extern angelegten Magnetfelds ändert.