专利名称：转向设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及转向设备，更具体而言，涉及根据驾驶员对方向把 的转向操作来使一对车轮转向的转向设备。
背景技术：
机动车辆的转向设备通常包括齿条，该齿条通过拉杆、转向臂等机械 地耦合到一对左右车轮。当驾驶员旋转转向盘时，齿条在轴向上移动，使 得以与齿条的移动联动的方式执行左右车轮两者的转向。近年来，提出了一种方法，其通过将齿条与左右车轮之一的机械耦合 相分离来独立地控制和调节左右车轮中每个车轮的转向。例如，日本专利早期公开专利申请No. 2003-170849公开了一种用于 机动车辆的转向设备，其包括分别为多个车轮布置的多个转向致动器，以 及与多个车轮互相关联的连接构件。在此转向设备中，通过使用连接构件 来独立地控制多个车轮中每个车轮的转向。此外，日本专利早期公开申请No. 10-324253公开了一种用于机动车 辆的转向角改变设备，其中齿条根据对转向盘的转向操作而在车辆的横向 上移动，螺母部分和螺纹部分设置在齿条与车轮之间。转向角改变设备根 据转向操作而自身延伸或收縮以改变车轮的转向角。通过采用这种转向设 备，可以根据车轮的行驶状况(例如转弯速度)来执行转向的控制和调对于其中对一对车轮中每个的转向进行独立控制的转向设备，存在这 样的需要，即，即使用于使该对车轮之一转向的致动器出现故障，也可以 安全可靠地执行全部车轮的转向。在此方面，在日本专利早期公开申请No. 10-324253中不存在当用于 使一个车轮转向的致动器出现故障时如何可靠地使该对车轮全部进行转向 的教导。在日本专利早期公开申请No. 2003-170849中，当转向致动器之一出 现故障时，通过连接构件传递另一个转向致动器的操作，由此实现两个车 轮的转向。但是，在日本专利早期公开申请No. 2003-170849的转向设备 中，与该对车轮互相关联施加在连接构件上的载荷较大，不起额为了承受这么大的载荷，必须设置较大的连接构件。 发明内容本发明的目的是提供一种改良的转向设备，其中解决了上述问题。 本发明的另一个目的是提供一种转向设备，其是紧凑的，并且能够以其中独立地执行一对车轮的每个的转向的构造来可靠地使一对车轮的每个转向。为了实现上述目的，本发明提供了一种转向设备，其根据方向把的转 向操作使一对车轮转向，所述转向设备包括第一电机，其根据所述方向 把的所述转向操作而工作；第一转向轴，其使所述一对车轮中的一个车轮 转向；第一转换单元，其将作为所述第一电机的旋转元件的第一转子的相 对低转矩的旋转转换为所述第一转向轴的具有相对大推力的轴向移动；第 二电机，其根据所述方向把的所述转向操作而工作；第二转向轴，其与所 述第二转向轴分离并使所述一对车轮中的另一个车轮转向；第二转换单 元，其将作为所述第二电机的旋转元件的第二转子的相对低转矩的旋转转 换为所述第二转向轴的具有相对大推力的轴向移动；和耦合单元，其将所 述第一转子和所述第二转子耦合在一起，以及取消所述第一转子和所述第 二转子的耦合。根据上述的本发明的转向设备，低转矩的第一转子和第二转子可以耦 合，并且第一转子和第二转子的耦合可以被取消。为此，当第一电机或第 二电机出现故障时，可以用低负载将第一转子和第二转子耦合，并且第一 转向轴和第二转向轴可以互锁。因此，可以使将第一转子和第二转子耦合 的耦合单元较紧凑，并可以提供能够可靠地使一对车轮转向的紧凑转向设 备。
上述的本发明的转向设备可以被构造为使得所述耦合单元包括提供在 所述第一转子和所述第二转子之间的差动操作的差动单元，以及锁止所述 差动单元的锁止单元。根据上述转向设备，第一转子和第二转子之间的差 动操作被锁止，则可以耦合第一转子和第二转子。可以通过取消差动锁止 来取消第一转子和第二转子的耦合。为此，差动单元的使用能够用低负载 进行第一转子和第二转子的耦合。因此，所使用的差动单元可以是紧凑 的，并且可以使整个转向设备小型化。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得所述差动单元具有行星齿 轮机构，其包括第一太阳轮，其与所述第一转子连接并被可旋转地支 撑；第一齿圈，其被可旋转地支撑并与所述第一太阳轮同轴；第一行星齿 轮，其与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合；第二太阳轮，其与所述第 二转子连接并被可旋转地支撑；第二齿圈，其与所述第二太阳轮同轴布 置，其中静止所述第二齿圈的旋转；和第二行星齿轮，其与所述第二太阳 轮和所述第二齿圈啮合，与所述第一行星齿轮可旋转地连接并与所述第一 行星齿轮同轴，并且其中所述锁止单元锁止所述第一齿圈的旋转，使得所 述差动单元被锁止。根据上述转向设备，可以通过使用行星齿轮机构简单 地构成差动机构。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得所述差速单元包括驱动所 述第一齿圈的第三电机。根据上述转向设备，不仅第一电机和第二电机而 且第三电机可以用于实现左右独立性的转向控制，并且可以减小第一电机 和第二电机上的负载。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得所述锁止单元具有设置在 所述第一齿圈和所述第三电机之间的转矩传递单元，并且所述转矩传递单 元被设置成当从所述第三电机给予输入转矩时，将所述输入转矩传递到所 述第一齿圈，并被设置成当从所述第二齿圈给予输入转矩时，禁止将所述 输入转矩传递到所述第三电机并锁止所述第二齿圈的旋转。根据上述转向 设备，如果第三电机被驱动，则可以给予第一转子和第二转子之间的差动 操作。如果第三电机未被驱动，则可以将第一转子和第二转子耦合。为 此，可以防止当耦合第一转子和第二转子时锁止单元中出现故障，并可以
提高转向设备的可靠性。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得该转向设备还包括检测所 述第一电机和所述第二电机中任一个的故障的电机故障检测单元，并且所 述耦合单元被设置为当由所述电机故障检测单元检测到在所述第一电机和 所述第二电机两者中都不存在故障时取消所述第一转子和所述第二转子的 耦合，并被设置为当由所述电机故障检测单元检测到在所述第一电机和所 述第二电机的至少一个中存在故障时将所述第一转子和所述第二转子耦 合。根据上述转向设备，当两个电机之一出现故障时，可以合适地执行一 对车轮中一个的转向。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得当由所述电机故障检测单 元检测到所述第一电机和所述第二电机的一个电机中的故障时，所述第一 电机和所述第二电机的另一个电机根据所述方向把的所述转向操作而工 作。根据上述转向设备，即使当第一电机或第二电机出现故障时，可以通 过操作被判断为正常的另一侧的电机来辅助由驾驶员进行的转向操作。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得该转向设备还包括检测所 述第一电机的转角和所述第二电机的转角之间的差的转角检测单元，其 中，在所述第一转子和所述第二转子通过所述耦合单元耦合在一起之前， 所述第三电机工作使得由所述转角检测单元检测的所述转角差被设定为 零。根据上述转向设备，当第一电机或第二电机中出现故障时，在第一转 子和第二转子的转角差被设定为零的情况下，可以将第一转子和第二转子耦合在一起。因此，可以用合适的转向角执行对一对车轮的每个的转向。上述的本发明的转向设备可以被构造为使得该转向设备还包括与所 述方向把连接的输入轴；通过转向齿轮与所述第一转向轴或所述第二转向 轴连接的输出轴；和具有差动产生机构和电机的传输比改变单元，所述传 输比改变单元通过驱动所述电机来操作所述差动产生机构，并改变所述输 入轴和所述输出轴之间的传输比。根据上述转向设备，可以通过输入轴和 输出轴给予方向把与第一转向轴和第二转向轴之一的机械耦合。为此，具 有机械耦合的转向轴可以可靠地转向，并且，通过将第一转向轴和第二转 向轴耦合，可以可靠地执行对一对车轮的每个的转向。
根据上述本发明，可以提供一种紧凑的转向设备，其能够以其中独立 地执行一对车轮的每个的转向的构造来可靠地使一对车轮的每个转向。
当结合附图阅读以下详细说明时，本发明的其他目的、特征和优点将 变得清楚。图1是示出本发明实施例中的转向设备的构造的图。 图2是用于解释本实施例中转向设备的控制过程的流程图。 图3是示出本发明另一个实施例中的转向设备的构造的图。图4是用于解释本实施例中的转向设备的控制过程的流程图。图5是用于解释当第三电机出现故障时本实施例中的转向设备的控制过程的流程图。图6是示出本发明另一个实施例中的转向设备的构造的图。
具体实施方式
现在将参考附图给出对本发明实施例的说明。图1示出了本发明实施例中转向设备200的构造。图1中示出了从车 辆的后方向前方观察时的转向设备200。转向设备200包括由驾驶员操作的方向把12、耦合到方向把12的转 向轴14、以及设置在转向轴14的下边缘处的转向机构50。小齿轮22与 转向机构50中的第一齿条轴52的齿条齿52b啮合。其构成了齿条齿轮机 构。第一齿条轴52可以在车辆宽度方向上移动。拉杆54的一端与第一齿条轴52的一端连接。拉杆54的另一端与支撑 车辆的右轮58的转向臂56连接。转向臂56可以绕作为支点的转向节主销 (未示出)旋转。当方向把12被操作以使转向轴14旋转时，通过转向机构50将转向轴 14的旋转转换为第一齿条轴52在车辆的左右方向上的直线运动。此直线 运动转换为转向臂56绕转向节主销的旋转，由此执行右轮58的转向。转向轴14被分为与方向把12连接的输入轴14a，以及与转向机构50
连接的输出轴14b。输出轴14b和输入轴14a通过传输比改变设备20耦合在一起。传输比改变设备20是无论道路档(road speed)如何，都能够基于包 括车速、转向角之类的信息来控制方向把12与车轮58之间的传输特性以 提高转向可操作性的设备。传输比改变设备20包括减速机构20a、电机(未示出)、和将输入轴 14a和输出轴14b直接耦合的锁止机构。方向把12的旋转通过输入轴14a 传递到传输比改变设备20的电机的外壳。传输比改变设备20的减速机构20a构造为差动产生机构。差动产生机 构驱动电机以使固定至电机的转轴的波形发生器的凸轮旋转，由此通过柔 性齿轮产生定子齿轮与从动齿轮之间的旋转差。此旋转差被取出并添加到 从输入轴14a传递的定子齿轮自身的旋转。因此，可以产生比方向把12的 转向角大的输出轴14b的转向角。锁止机构20b也设置在传输比改变设备20中。锁止机构20b操作电磁 线圈以使锁止销与槽啮合，并禁止输出轴14b相对于输入轴14a的旋转。 因此，整个传输比改变设备20以整体方式旋转。未示出的旋转传感器设 置在传输比改变设备20中，并且此旋转传感器连接到电子控制单元100 (其被称作ECU100) 。 ECU100是转向设备200的控制单元。ECU 100基于旋转传感器的检测结果判断传输比改变设备20中是否 出现故障。当传输比改变设备20中出现故障时，ECU 100将致动信号输 入到锁止机构20b，使得传输比改变设备20以整体方式旋转。这能够通过 方向把12进行的58的转向以固定传输比来执行。因此，可以最小化有故 障的传输比改变设备20对车辆的行驶状况的影响。转向角传感器16设置在输入轴14a中，并且转向角传感器16通过检 测输入轴14a的转角来检测转向角和转向方向。转向转矩传感器18设置在 输入轴14a中，并且此转向转矩传感器18检测由驾驶员给予方向把12的 转向转矩。由转向角传感器16和转向转矩传感器18检测的方向把12的转 向角、转向方向和转向转矩被输入到ECU100。转向机构50包括执行车辆的右轮的转向的第一齿条轴52、执行车辆
的左轮的转向的第二齿条轴53、驱动第一齿条轴52的第一电机34a、驱动 第二齿条轴53的第二电机34b、以及设置在第一电机34a和第二电机34b 之间的差动机构40。第一电机34a由固定至齿条外壳51的第一定子30a以及由齿条外壳 51通过轴承32可旋转地支撑的第一转子31a构成。第一转子31a形成为 圆筒形并容纳第一齿条轴52的一端。第一转子31a的内周上形成螺纹部 分，并构成滚珠丝杠螺母。在另一方面，螺纹槽状第一滚道52a形成在第一齿条轴52的一端的一 部分上，并且多个滚珠33插入在52a中，使得它们自由滚动。于是，通过 将第一转子31a的内周的螺纹部分与51a经由33连接，而构成滚珠丝杠机 构。当通过驱动第一电机34a使第一转子31a旋转时，上述滚珠丝杠机构 用于通过在第一滚道52a上滚动的滚珠33将第一转子31a的转矩转换为第 一齿条轴52的轴向推力。从而第一齿条轴52在轴向上移动。因此，滚珠 丝杠机构用作将具有相对低转矩的第一电机34a的旋转转换为具有相对大 推力的第一齿条轴52的轴向移动的转换单元。或者，可以使用诸如不具 有滚珠33的丝杠机构之类的其他丝杠机构来代替滚珠丝杠机构。ECU 100基于转向转矩传感器18和道路速度传感器24的检测结果来 计算用于车辆的右轮58的转向的辅助转矩，并控制第一电机34a的驱动以 产生与辅助转矩相对应的驱动转矩。这样，34被驱动并且第一齿条轴52 在轴向上移动，由此辅助了由驾驶员对方向把12的转向操作，以用于车 辆的右轮58的转向。第二电机34b也由固定至齿条外壳51的第二定子30b以及由齿条外壳 51通过轴承32可旋转地支撑的第二转子31b构成。当通过第二电机34b 的驱动使第二转子31b旋转时，滚珠丝杠机构(与上述的滚珠丝杠机构相 似)用于通过在第二滚道53a上滚动的滚珠33将第二电机34b的转矩转换 为第二齿条轴53的轴向推力。从而第二齿条轴53在轴向上移动。因此， 滚珠丝杠机构用作将具有相对低转矩的第二电机34b的旋转转换为具有相 对大推力的第二齿条轴53的轴向移动的转换单元。或者，可以使用诸如
不具有滚珠33的丝杠机构之类的其他丝杠机构来代替上述滚珠丝杠机 构。
ECU 100基于转向角传感器16的检测结果计算使车辆的左轮58转向 的转向角，并控制第二电机34b的驱动，使得第二齿条轴移动与转向角相 对应的长度。这样，第二电机34b被驱动并且第一齿条轴52在轴向上移 动，由此实现了对其中独立地控制车辆的左轮58的转向的转向控制。
旋转传感器(未示出)内置在第一电机34a和第二电机34b的每个 中。旋转传感器的检测结果被输入到ECU 100。基于旋转传感器的检测结 果，ECU 100确定第一电机34a和第二电机34b每个的转速，并判断第一 电机34a和第二电机34b的每个中是否出现故障。
差动机构40设置在第一电机34a和第二电机34b之间。差动机构40 由两个行星齿轮机构构成。两个行星齿轮机构之一由第一太阳轮41a、第 一行星齿轮42a和第一齿圈43a构成。另一个行星齿轮机构由第二太阳轮 41b、第二行星齿轮42b和第二齿圈43b构成。差动机构40包括支撑盘 46。
第一太阳轮41a、第二太阳轮41b和第一齿圈43a可旋转地支撑于齿 条壳体齿条外壳51并与第一转子31a和第二转子31b同轴。
第一太阳轮41a通过第一传动轴45a与第一转子31a的端部连接。第 一齿圈43a设置在第一太阳轮41a的外周部，并且第一行星齿轮42a与第 一太阳轮41a的外齿和第一齿圈43a的内齿啮合。第一齿圈43a通过轴承 44可旋转地支撑于齿条外壳51 。
第二太阳轮41b通过第二传动轴45b与第二转子31b连接。第二齿圈 43b设置在第二太阳轮41b的外周部，并且第二行星齿轮42b与第二太阳 轮41b的外齿和第二齿圈43b的内齿啮合。第二齿圈43b的外周部固定至 齿条外壳51，并禁止第二齿圈43b相对于齿条外壳51的旋转。
第一行星齿轮42a和第二行星齿轮42b通过第三传动轴47经由轴承 (未示出)互相连接。这些第三传动轴47插入支撑盘46的通孔，并且它 们被支撑为使得第三传动轴47之间的互相移动被锁止。
第一太阳轮41a和第二太阳轮41b的全部齿轮规格(例如外周齿部的
节圆半径、齿距、齿数)是相同的。类似地，第一行星齿轮42a和第二行 星齿轮42b的全部齿轮规格是相同的，第一齿圈43a和第二齿圈43b的前 部齿轮规格是相同的。锁止机构60设置在齿条外壳51的内部并设置在差动机构40的附近， 并且此锁止机构60锁止差动机构40的差动。锁止机构60固定至齿条外壳 51并通过使用未示出的电磁线圈和返回弹簧使得锁止销向前移动到(或从 其向后移动)设置于第一齿圈43a中的槽。这样，锁止销与槽啮合，第一 齿圈43a被固定至齿条外壳51，第一齿圈43a的旋转被锁止。当在上述构在下取消锁止机构60的锁止动作并允许第一齿圈43a的旋 转时，第一齿圈43a旋转，并可以在第一转子31a和第二转子31b之间产 生差动。当第一齿圈43a的旋转被锁止机构60锁止时，由差动机构40给予第 一转子31a和第二转子31b的差动被锁止。在此情况下，在第一转子31a 侧上的行星齿轮机构和在第二转子31b侧上的行星齿轮机构的各个齿轮具 有相同的齿轮规格。如果第一太阳轮41a的旋转和第二太阳轮41b的旋转 被认为是输入和输出，则输入:输出的比率被设定为1:1。因此，在此情况 下第一转子31a和第二转子31b被设定为它们通过差动机构40耦合在一起 的状态。形成在第一转子31a的内径和内周中的滚珠丝杠螺母部分的结构与第 二转子31b相同。形成在第一齿条轴52的外径和周部中的第一滚道52a的 结构与第二齿条轴53的第二滚道53a相同。由于此原因，第一转子31a和 第二转子31b通过差动机构40耦合在一起并互相旋转，第一齿条轴52和 第二齿条轴53在相同方向上移动相同距离。ECU 100基于设置在第一电机34a和第二电机34b中旋转传感器的检 测结果来判断第一电机34a和/或第二电机34b中是否出现故障。当判断第 一电机34a和/或第二电机34b中出现故障时，ECU 100关断锁止机构60 的电磁线圈并使得返回弹簧将差动机构40的差动锁止。因此，第一转子 31a和第二转子31b通过差动机构40耦合，且第一齿条轴52和第二齿条 轴53在相同方向上移动相同距离。结果，当第一电机34a和/或第二电机
34b中出现故障时，可以适当地执行相关车轮的转向。
此外，当ECU 100判断第一电机34a或者第二电机34b中出现故障 时，ECU 100使锁止机构60锁止差动机构40的差动，并使得正常工作的 另一侧的电机有效，由此如上所述执行转向操作的辅助动作。因此，即使 当判断第一电机34a或者第二电机34b中出现故障时，也可以辅助由驾驶 员进行的转向操作。
图2是用于解释在此实施例中的转向设备200的控制过程的流程图。 如图2所示的处理的执行以预定时间间隔重复。
ECU 100基于设置在第一电机34a中的旋转传感器的检测记过来判断 第一电机34a中是否出现故障(Sll)。
当在第一电机34a中不存在故障(Sll的"是")时，ECU 100基于 设置在第二电机34b中的旋转传感器的检测结果来判断第二电机34b中是 否出现故障(S12)。
当判断第一电机34a和第二电机34b两者中都不存在故障(S12中的 "是")时，ECU IOO将互相独立的致动信号分别输入到第一电机34a和 第二电机34b，使得独立地执行该对车轮的转向控制(S13)。由此，可以 提高车辆的行驶性能。此时，第一齿条轴52和第二齿条轴53的差动操作 被差动机构40吸收。
当判断第一电机34a中不存在故障二第二电机34b中存在故障(S12 的"否")时，ECU 100通过将预定致动信号输入到锁止机构60的电磁 线圈来锁止差动机构40的差动操作(S14)。接着，ECU IOO停止被判断 为有故障的第二电机34b的旋转(S15)，并仅通过第一电机34a执行对 方向把12的转向辅助操作(S16)。
当第一电机34a中出现故障(Sll的"否")时，ECU 100通过将预 定致动信号输入到锁止机构60的电磁线圈来锁止差动机构40的差动操作 (S17)。
接着，ECU 100基于第二电机34b中设置的旋转传感器的检测结果来 判断第二电机34b中是否出现故障(S18)。
当判断第二电机34b中不存在故障(S18的"是")时，ECU 100停
止被判断为有故障的第一电机34a的旋转，并仅通过第二电机34b执行对 方向把12的转向辅助操作(S20)。
当判断第二电机34b中也存在故障(S18的"否")时，ECU 100停 止被判断为有故障的第一电机34a和第二电机34b的旋转(S21)。即使 当第一电机34a和第二电机34b (其每个都对一对车轮中的一个车轮执行 转向)两者中都出现故障，也可以合适地使一对车轮58转向。
接着，将对本发明的另一个实施例给出说明。图3是示出在此实施例 中转向设备200的构造的图。
此实施例的转向设备200与图1的先前实施例基本相同。例如，与先 前实施例相似，此实施例的转向设备转向机构50包括差动机构40，其具 有第一电机34a、第二电机34b和设置在第一电机34a与第二电机34b之 间的行星齿轮机构。
在此实施例中，设置了齿轮72、第三电机71和反向输入禁止机构70 来代替图1的先前实施例中的锁止机构60。第三电机71固定到齿条外壳 51。齿轮72与固定至第一齿圈43a的齿轮部分啮合。第三电机71和齿轮 72通过反向输入禁止机构70连接。 '
当从输入轴给予输入转矩时，反向输入禁止机构70将该输入转矩传 递到输出轴。但是，当从输出轴给予转矩时，反向输入禁止机构70不将 此转矩传递到输入轴，并锁止输出轴的旋转。采用锁止型机构来用于反向 输入禁止机构70。
在此实施例中，当从第三电机71给予输入转矩时，反向输入禁止机 构70将该输入转矩传递到齿轮72。但是，当从齿轮72给予转矩时，反向 输入禁止机构70不将此转矩传递到第三电机71 ，并锁止齿轮72的旋转。
因此，当期望在第一转子31a和第二转子31b之间产生差动操作时， 仅需要驱动第三电机71。在另一方面，如果未驱动第三电机71，则第一 转子31a和第二转子31b可以通过反向输入禁止机构70连接在一起。于 是，可以合适地执行一对车轮的转向，并可以提高可靠性。
ECU IOO基于设置在第一电机34a、第二电机34b和第三电机71中的 旋转传感器的检测结果，来判断第一电机34a、第二电机34b和第三电机71的任一个中是否出现故障。当判断任一电机中都不存在故障时，ECU 100将互相独立的致动信号分别输入到第一电机34a和第二电机34b，由此独立地执行对一对车轮中 每个车轮的转向控制。如果在此实施例中未驱动第三电机71，则在第一转 子31a与第二转子31b之间不发生差动操作。于是，ECU 100计算应该给 予第一转子31a与第二转子31b之间的差动，并驱动第三电机71使得可以 产生该计算差动。不仅第一电机34a和第二电机34b而且第三电机71也可 以用于独立地执行转向控制，并且可以降低在电机34a、 34b和第三电机 71的每个电机上的负载。图4是用于解释在此实施例中转向设备200的控制过程的流程图。如 图4所示的处理的执行以预定时间间隔重复。ECU 100基于设置在第三电机71中的旋转传感器的检测结果来判断 第三电机71中是否出现故障(S31)。当判断第三电机71中出现故障(S31的"否")时，执行将在下文说 明的图5的处理。当判断第三电机71中不存在故障(S31的"是")时，ECU IOO基于 第一电机34a中设置的旋转传感器的检测结果来判断第一电机34a中是否 出现故障(S32)。当第一电机34a中不存在故障(S32的"是")时， ECU 100基于第二电机34b中设置的旋转传感器的检测结果来判断第二电 机34b中是否出现故障(S33)。当判断第一电机34a和第二电机34b两者中都不存在故障(S33的 "是")时，ECU IOO将互相独立的致动信号分别输入到第一电机34a和 第二电机34b，并将允许差动机构40的差动操作的致动信号输入到第三电 机71，由此独立地执行对一对车轮的转向控制。当判断第一电机34a中不存在故障而在第二电机34b中出现故障 (S33的"否")时，ECU 100停止第三电机的旋转以锁止第一转子31a 和第二转子31b之间的差动操作(S35)，并停止被判断为有故障的第二 电机34b的旋转(S36)。接着，ECU 100通过使用被判断为正常的第一 电机34a来执行对方向把12的转向辅助操作。
当判断第一电机34a中出现故障(S32的"否")时，ECU 100停止 第三电机的旋转以锁止第一转子31a和第二转子31b之间的差动操作 (S38)。接着，ECU 100基于设置在第二电机34b中的旋转传感器的检 测结果来判断第二电机34b中是否出现故障(S39)。
当判断第二电机34b中不存在故障(S39的"是")时，ECU 100停 止被判断为有故障的第一电机34a的旋转(S40)，并通过使用被判断为 正常的第二电机34b来执行对方向把12的转向辅助操作。
当判断第二电机34b中也存在故障(S39的"否")时，ECU 100停 止被判断为有故障的第一电机34a和第二电机34b两者的旋转(S42)。
在锁止第一转子31a和第二转子31b之间的差动操作之前，ECU 100 计算由设置在第一电机34a和第二电机34b中的旋转传感器检测的第一转 子31a和第二转子31b的转角之间的差，并操作第三电机71使得第一转子 31a和第二转子31b的转角之间的差可以被设定为零。由此，当第一电机 34a或第二电机34b中的任一个出现故障时，第一转子31a和第二转子31b 之间的差动操作可以被锁止在消除了第一转子31a和第二转子31b的转角 差的状态。
图5是用于解释当第三电机出现故障时此实施例中的转向设备200的 控制过程的流程图。图5所示的处理的执行以预定时间间隔重复。
当判断第三电机71中出现故障(图4中S31的"否")时，ECU 100 停止被判断为有故障的第三电机71的旋转(S51)。由此，通过锁止型反 向输入禁止机构70来锁止第一转子31a和第二转子31b之间的差动操作。
接着，ECU 100基于设置在第一电机34a中的旋转传感器的检测结果 来判断第一电机34a中是否出现故障(S52)。无论第一电机34a中是 (S52中的"否")否(S52中的"是")出现故障，ECU 100都基于设 置在第二电机34b中的旋转传感器的检测结果判断第二电机34b中是否出 现故障(S53、 S57)。
当判断第一电机34a和第二电机34b两者中都不存在故障(S53的 "是")时，ECU IOO将相同的致动信号输入到第一电机34a和第二电机 34b的每个，并通过使用第一电机34a和第二电机34b来执行对方向把12
的转向辅助操作(S54)。
当判断第一电机34a中不存在故障而第二电机34b中存在故障(S53 的"否")时，ECU 100停止被判断为由故障的第二电机34b的旋转 (S55)。接着，ECU 100通过使用被判断为正常的第一电机34a来执行 对方向把12的转向辅助操作(S56)。
当判断第一电机34a中存在故障而在第二电机34b中不存在故障 (S57的"是")时，ECU 100停止被判断为有故障的第一电机34a的旋 转(S58)。接着，ECU 100通过使用被判定为正常的第二电机34b来执 行对方向把12的转向辅助操作(S59)。
当判断第一电机34a和第二电机34b两者中都出现故障(S57的 "否")时，ECU 100停止被判断为有故障的第一电机34a和第二电机 34b的旋转(S60)。
接着，将对本发明的另一个实施例给出说明。图6时示出此实施例中 的转向设备200的构造的图。
在此实施例中，未设置先前所述实施例中的差动机构40，而设置了离 合器80。
离合器80由电磁离合器构成。当离合器80被接通时，离合器80将第 一转子31a和第二转子31b连接在一起。ECU 100将连接信号输入到离合 器80，使得第一转子31a和第二转子31b连接在一起。在另一方面，ECU IOO停止将连接信号输入到80使得第一转子31a和第二转子31b的连接取 消。由此，第一转子31a和第二转子31b可以在不需要设置差动机构40的 情况下通过简单构造连接在一起。
在此实施例的转向设备的控制过程中，允许或禁止两个转子的连接的 离合器80的控制代替图2的流程图中两个转子之间的差动操作。
本发明不限于上述实施例，并可以在不偏离本发明范围的情况下进行 改动和修改。
例如，传输比改变设备20可以省略。在此情况下，转向轴14的输入 轴14a和输出轴14b总是耦合在一起，而可以通过驾驶员对方向把12的转 向操作来直接移动第一齿条轴52。
此外，本申请基于2005年2月14日递交的日本专利申请No. 2005-035861和2005年8月19日递交的日本专利申请No. 2005-238625并要求
享受其优先权，其全部内容通过引用而被包含于本说明书中。
权利要求
1.一种转向设备，其根据方向把的转向操作使一对车轮转向，所述转向设备包括第一电机，其根据所述方向把的所述转向操作而工作；第一转向轴，其使所述一对车轮中的一个车轮转向；第一转换单元，其将作为所述第一电机的旋转元件的第一转子的相对较低的转矩的旋转转换为所述第一转向轴的具有相对较大推力的轴向移动；第二电机，其根据所述方向把的所述转向操作而工作；第二转向轴，其与所述第一转向轴分离并使所述一对车轮中的另一个车轮转向；第二转换单元，其将作为所述第二电机的旋转元件的第二转子的相对较低的转矩的旋转转换为所述第二转向轴的具有相对较大推力的轴向移动；和耦合单元，其将所述第一转子和所述第二转子耦合在一起，并且解除所述第一转子和所述第二转子的耦合。
2. 根据权利要求1所述的转向设备，其中所述耦合单元包括在所述第 一转子和所述第二转子之间提供差动操作的差动单元，以及锁止所述差动 单元的锁止单元。
3. 根据权利要求2所述的转向设备，其中所述差动单元具有行星齿轮 机构，所述行星齿轮机构包括第一太阳轮，其与所述第一转子连接并被 可旋转地支撑；第一内齿圈，其被可旋转地支撑并与所述第一太阳轮同 轴；第一行星齿轮，其与所述第一太阳轮和所述第一内齿圈啮合；第二太 阳轮，其与所述第二转子连接并被可旋转地支撑；第二内齿圈，其与所述 第二太阳轮同轴布置，其中所述第二内齿圈的旋转被禁止；和第二行星齿 轮，其与所述第二太阳轮和所述第二内齿圈啮合，与所述第一行星齿轮可旋转地连接，并与所述第一行星齿轮同轴，并且其中所述锁止单元锁止所述第一内齿圈的旋转，使得所述差动单元被锁止。
4. 根据权利要求3所述的转向设备，其中所述差动单元包括驱动所述 第一内齿圈的第三电机。
5. 根据权利要求4所述的转向设备，其中所述锁止单元具有设置在所述第一内齿圈与所述第三电机之间的转矩传递单元，并且所述转矩传递单 元被设置成当从所述第三电机提供输入转矩时，将所述输入转矩传递到所 述第一内齿圈，并被设置成当从所述第二内齿圈提供输入转矩时，禁止将 所述输入转矩传递到所述第三电机并锁止所述第二内齿圈的旋转。
6. 根据权利要求1所述的转向设备，还包括检测所述第一电机和所述 第二电机中任一个电机的故障的电机故障检测单元，并且所述耦合单元被 设置为当由所述电机故障检测单元检测到在所述第一电机和所述第二电机 两者中均不存在故障时解除所述第一转子和所述第二转子的耦合，并被设 置为当由所述电机故障检测单元检测到在所述第一电机和所述第二电机的 至少一者中存在故障时将所述第一转子和所述第二转子耦合。
7. 根据权利要求6所述的转向设备，其中，当由所述电机故障检测单 元检测到所述第一电机和所述第二电机其中一个电机存在故障时，所述第 一电机和所述第二电机中另一个电机根据所述方向把的所述转向操作而工 作。
8. 根据权利要求4所述的转向设备，还包括检测所述第一电机的转角 和所述第二电机的转角之间的差的转角检测单元，其中，在所述第一转子 和所述第二转子通过所述耦合单元耦合在一起之前，所述第三电机工作使 得由所述转角检测单元检测的所述转角差被设定为零。
9. 根据权利要求1所述的转向设备，还包括 与所述方向把连接的输入轴；通过转向齿轮与所述第一转向轴或所述第二转向轴连接的输出轴；和 具有差动产生机构和电机的传输比改变单元，所述传输比改变单元通过驱动所述电机来操作所述差动产生机构，并改变所述输入轴和所述输出轴之间的传输比。
全文摘要
在转向设备(200)中，第一电机(34a)根据方向把(12)的转向操作而工作，第一转向轴(52)使一对车轮(58)中的一个转向，并且第一转换单元将作为第一电机(31a)的旋转元件的第一转子(31a)转换为第一转向轴(52)的轴向移动。第二电机(34b)根据方向把(12)的转向操作而工作，第二转向轴(53)与第一转向轴(52)分离并使得该对车轮(58)中的另一个转向，并且第二转换单元将作为第二电机(34b)的旋转元件的第二转子(31b)的旋转转换为第二转向轴(53)的轴向移动。耦合单元(60)将第一转子(31a)和第二转子(31b)耦合在一起，以及取消第一转子(31a)和第二转子(31)的耦合。
文档编号B62D5/00GK101119884SQ20068000483
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月7日 优先权日2005年2月14日
发明者中津慎利, 林兼司 申请人:丰田自动车株式会社