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DURCH BEZUGNAHME
AUFGENOMMEN
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Die
Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-367379, die am 28.
Oktober 2003 angemeldet worden ist, einschließlich der Beschreibung, der
Zeichnung und der Zusammenfassung ist hier in ihrer Gesamtheit durch
Bezugnahme aufgenommen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Schwingungssteuerungssystem
zur Dämpfung
einer Schwingungseingabe bzw. Vibrationseingabe in eine Lenkungseinheit,
die mit einem Neigemechanismus zur Einstellung der vertikalen Position
der Lenkungseinheit mittels einer Neigebewegung einer bewegbaren
Säule ausgestattet
ist, die neigbar in der vertikalen Richtung zu einem entfernten
Ende einer befestigten Säule
verbunden ist, die bei einem Fahrzeugkörper befestigt ist, und betrifft insbesondere
ein Schwingungssteuerungssystem für eine elektrische höhenverstellbare
Lenkungssystem, bei dem eine Einstellung der vertikalen Position
der Lenkungseinheit durch einen elektrischen Motor angetrieben wird.
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2. Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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Eine
Lenkungseinheit eines Automobils weist eine Auslegerhalterungsstruktur
auf, bei der ein Lenkrad bei einem Ende, nämlich einem befestigten Säulenende,
bei dem Körper
des Fahrzeugs gehalten bzw. gelagert wird, wobei sie somit in einem
niedrigen Frequenzband von etwa 20–50 Hz entsprechend der Leerlauffrequenz
einer typischen Kraftmaschine schwingt. Somit vibriert bzw. schwingt
die Lenkungseinheit merklich mit einer Schwingungskraft bei dieser
natürlichen
Resonanzfrequenz, was das Problem einer Schwingung der Lenkungseinheit während eines
Kraftmaschinenleerlaufs mit sich bringt. Ein Verfahren, das auf
eine derartige Schwingung der Lenkungseinheit gerichtet ist, umfasst
ein Verschieben der zugehörigen
natürlichen
Resonanzfrequenz in ein höheres
Frequenzband als das vorstehend genannte niedrige Frequenzband.
Entsprechend diesem Ansatz wird eine Montagefestigkeit der Lenkungseinheit
höher gemacht
oder eine dynamische Dämpfungseinrichtung
wird bei der Lenkungseinheit angebracht.
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In
jüngster
Zeit finden Lenkungssysteme, die mit elektrischen Neigemechanismen
oder elektrischen Teleskopmechanismen zur elektrisch angetriebenen
Einstellung der vertikalen und der vorderen/hinteren Positionen
des Rades ausgestattet sind, weite Verbreitung. Derartige elektrisch
angetriebene Mechanismen vergrößern jedoch
die Masse der Lenkungseinheit, was es schwieriger macht, die vorstehend
genannte natürliche
Resonanzfrequenz zu erhöhen.
Zusätzlich
ergibt sich in dem Fall einer Lenkungseinheit, die mit einem Teleskopmechanismus ausgestattet
ist, da sich eine Resonanzfrequenz jedes Mal verändert, wenn ein Benutzer Positionierungseinstellungen
vornimmt, ein Problem hinsichtlich der Schwierigkeit eines Erreichens
einer Schwingungsdämpfungswirkung
mit einer einzelnen dynamischen Dämpfungseinrichtung.
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Um
das vorstehend genannte Problem zu bewältigen ist bspw. in der JP-A-6-107186
eine modifizierte dynamische Dämpfungseinrichtung
offenbart, wobei: eine obere Welle eine konische Umfangsfläche aufweist,
die im Durchmesser zu einem zugehörigen Ende abnimmt; ein Lenkungsrohr,
das um die obere Welle angeordnet ist, eine Halteeinrichtung trägt; und
ein elastischer Körper
durch die Halteeinrichtung derart gehalten wird, dass der elastische Körper ein
bei einem zugehörigen
ersten Ende befestigtes Schiebeelement aufweist, das gegen die konische
Fläche
gleitet, und eine bei dem anderen zugehörigen Ende befestigte Masse
aufweist, um ein wirksames Verformungsintervall zwischen der Halteeinrichtung
und der Masse bereitzustellen. Entsprechend dieser dynamischen Dämpfungseinrichtung streckt
sich der elastische Körper
aus und zieht sich zurück
in Verbindung mit einer vertikalen Bewegung der oberen Welle, so
dass sich das wirksame Verformungsintervall in einer Weise verändert, die
proportional zu der Länge
der Lenkungswelle ist. Somit ändert
sich die Schwingungsfrequenz der dynamischen Dämpfungseinrichtung auf der
Grundlage einer Änderung
der Federkonstanten des elastischen Körpers, wodurch auch in dem
Fall, dass sich die Länge der
Lenkungswelle ändern
sollte, die Schwingungsfrequenz der dynamischen Dämpfungseinrichtung automatisch
eingestellt wird, um dieser zu entsprechen.
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Eine
weitere Vorrichtung ist eine dynamische Dämpfungseinrichtung, wie sie
in der JP-A-2003-40112 beschrieben ist, wobei die Lenkungssäule oder
das Lenkrad mit einer Vielzahl von wechselseitig unabhängigen dynamischen
Dämpfungseinrichtungen
versehen ist, die aus Masseelementen gebildet sind, die durch Federelemente
elastisch gehalten werden. Die natürlichen Frequenzen der dynamischen
Dämpfungseinrichtungen
sind derart eingestellt, dass zumindest eine in einer Region eines
Frequenzänderungsbereichs
des Lenkrads in Verbindung mit einem Ausstrecken und einem Zurückziehen
der Lenksäule
bei sowohl dem niedrigen Frequenzende als auch dem hohen Frequenzende mit
dem Mittelwert für
den Frequenzänderungsbereich
dazwischen vorhanden ist. Diese dynamische Dämpfungseinrichtung ist in der
Lage, eine vorteilhafte Schwingungsdämpfungswirkung gegenüber einer Änderung
einer natürlichen
Schwingung des Lenkrads in Verbindung mit einem Ausstrecken und einem
Zurückziehen
der Lenksäule
mit einer relativen kleinen Anzahl von installierten dynamischen Dämpfungseinrichtungen
bereitzustellen.
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Die
frühere
dynamische Dämpfungseinrichtung,
die vorstehend angegeben ist, wird jedoch als ein separates Bauelement
bei dem Lenkungsrohr angebracht, wobei die vorstehend beschriebene
letztgenannte dynamische Dämpfungseinrichtung
gleichsam als ein separates Bauelement bei dem Lenkrad angebracht
wird. In jedem der beiden Fälle
sind Bauelementkosten erforderlich und Arbeit wird benötigt, um
das Bauelement anzubringen, so dass höhere Lenkungskosten zu einer
Schwierigkeit werden.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schwingungssteuerungssystem
für eine
Lenkungseinheit bereitzustellen, die mit einem Neigemechanismus
ausgestattet ist, das in der Lage ist, auf einfache und preiswerte
Weise eine Niedrigfrequenzlenkungsschwingung in einer Lenkungseinheit,
die mit einem Neigemechanismus ausgestattet ist, zu verringern.
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Die
vorstehend genannten und/oder weitere Aufgaben können entsprechend zumindest
einer der nachstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung
erreicht werden. Die nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
der jeweiligen Ausgestaltungen der Erfindung können bei beliebigen möglichen
optionalen Kombinationen angewendet werden. Es ist anzumerken, dass
die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen
Ausführungsformen
oder Kombinationen dieser Ausführungsformen
begrenzt ist, sondern sie können
auf der anderen Seite auf der Grundlage der Überlegungen der vorliegenden
Erfindung, die in der Beschreibung und der Zeichnung beschrieben sind,
erkannt werden oder sie können
durch einen Fachmann im Lichte der Offenbarung der Beschreibung
und der Zeichnung erkannt werden.
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Eine
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein Schwingungssteuerungssystem
für eine
elektrische höhenverstellbare
Lenkungseinheit bereit, die eine untere stationäre Säule und eine obere bewegbare
Säule umfasst,
durch die eine Lenkwelle drehbar durchgeführt ist, die ein bei einem
entfernten Ende angebrachtes Lenkrad aufweist, das in einen Fahrgastraum
eines Automobilfahrzeugs hinausragt, wobei die bewegbare Säule in einer
vertikal neigbaren Art und Weise mit dem entfernten Ende der stationären Säule verbunden
ist und die stationäre
Säule bei
einem Fahrzeugkörper
befestigt ist, wobei eine Neigungsbewegung der bewegbaren Säule durch
einen elektrischen Motor angetrieben wird, um eine vertikale Position
der bewegbaren Säule
einzustellen, wobei das Steuerungssystem umfasst: (a) eine Steuerungssignalerzeugungsvorrichtung
zur Erzeugung eines Steuerungssignal mit einer Steuerungsfrequenz
und einer Steuerungsphase zur Dämpfung
einer Schwingungseingabe in die Lenkungseinheit auf der Grundlage
eines Signals, das mit einem Betrieb einer Fahrzeugkraftmaschine
synchronisiert ist, und (c) eine Antriebssteuerungsvorrichtung zur
Steuerung eines Antriebs des elektrischen Motors auf der Grundlage
des Steuerungssignals, so dass der elektrische Motor angetrieben
wird, um eine Oszillation an die Lenkungseinheit zu geben, um eine
Schwingungseingabe in die Lenkungseinheit zu dämpfen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung des vorstehend beschriebenen Aufbaus wird an den elektrischen
Motor, der ein elektrisches Neigen der Lenkungseinheit antreibt,
ein Steuerungssignal mit einer Steuerungsfrequenz und einer Steuerungsphase
angelegt, die auf der Grundlage eines Signals hergeleitet werden,
das mit einem Betrieb der Fahrzeugkraftmaschine synchronisiert ist,
wodurch der elektrische Motor angetrieben wird, eine Oszillation
an die Lenkungseinheit anzulegen. Die Oszillation von dem elektrischen
Motor dämpft
auf wirksame Weise eine Niedrigfrequenzschwingungseingabe, die an
die Lenkungseinheit auf der Grundlage einer Kraftmaschinenleerlaufschwingung
und dergleichen angelegt wird. Ebenso besteht, da der elektrische
Motor zum Antreiben eines elektrischen Neigens der Lenkungseinheit
verwendet werden kann, um eine Oszillation zur Dämpfung einer eingegebenen Schwingung
bereitzustellen, kein Bedarf, ein separates Bauelement zur Unterdrückung der
Schwingung bereitzustellen, so dass Bauelementkosten und Arbeit,
die bei einem Anbringen von Bauelementen verursacht werden, vermieden
werden. Vorzugsweise kann der elektrische Motor aus Gleichstrommotoren,
bürstenlosen
Gleichstrommotoren, Schrittmotoren oder dergleichen ausgewählt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Form der Erfindung umfasst das Schwingungssteuerungssystem ferner
einen Schwingungssensor, der bei der Lenkungseinheit angebracht
ist, wobei die Antriebssteuerungsvorrichtung eine Antriebssteuerung
des elektrischen Motors auf der Grundlage des Steuerungssignals,
das auf der Grundlage eines adaptiven Steuerungsverfahrens unter
Bezugnahme auf Schwingungserfassungsergebnisse durch den Schwingungssensor
aktualisiert wird, ausführt.
Indem die Antriebssteuerung des elektrischen Motors mittels des
Steuerungssignals, das auf der Grundlage des adaptiven Steuerungsverfahrens
unter Bezugnahme auf Schwingungserfassungsergebnisse durch den Schwingungssensor
aktualisiert wird, auf diese Weise ausgeführt wird, kann eine der Lenkungseinheit eingegebene
Schwingung in geeigneter Weise unter Bezugnahme darauf gedämpft werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Schwingungssteuerungssystem ferner eine
Schwingungsdämpfungsvorrichtung
zur Steuerung eines Antriebs eines elektrischen Oszillationselements,
das bei dem Fahrzeug installiert ist, auf der Grundlage des Steuerungssignals,
so dass eine von einer Kraftmaschine zu einem Körper des Fahrzeugs übertragene Schwingung
gedämpft
wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu einer Dämpfung der Schwingung,
die der Lenkungseinheit eingegeben wird, einen Antrieb des elektrischen
Motors des elektrischen Oszillationselements auf der Grundlage des Steuerungssignals
zu steuern, um eine von der Kraftmaschine zu dem Körper des
Fahrzeugs übertragene
Schwingung zu dämpfen,
was eine wirksamere Verwendung des Steuerungssystems ermöglicht.
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Vorzugsweise
ist das elektrische Oszillationselement bei einem Kraftmaschinenträger installiert,
der die Kraftmaschine bei dem Körper
des Fahrzeug auf eine schwingungsdämpfende Weise hält. Diese
Anordnung ermöglicht
es, eine Schwingung der Kraftmaschine an sich zu dämpfen, wodurch
eine zuverlässigere
Unterdrückung
einer Schwingungsübertragung
zu dem Fahrzeugkörper
erreicht wird.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Schwingungssteuerungssystem integral bzw.
einstückig
mit der Lenkungseinheit oder mit Lenkungseinheit und dem Schwingungssensor
bereitgestellt. Durch eine integrale Bereitstellung des Schwingungssteuerungssystems
mit der Lenkungseinheit oder mit der Lenkungseinheit und dem Schwingungssensor
ist eine kompakte Installation des Schwingungssteuerungssystems
bei der Lenkungseinheit möglich,
so dass weniger Montageraum erforderlich ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, indem an den elektrischen Motor, der ein elektrisches Neigen
der Lenkungseinheit antreibt, ein Steuerungssignal mit einer Steuerungsfrequenz
und einer Steuerungsphase, die auf der Grundlage eines Signals hergeleitet
werden, das mit dem Betrieb der Fahrzeugkraftmaschine synchronisiert
ist, angelegt wird, eine Niedrigfrequenzschwingung, die der Lenkungseinheit
eingegeben wird, auf einfache Weise gedämpft werden. Ebenso können, da
die Erfindung keine Bereitstellung separater Bauelemente für die Schwingungssteuerung
benötigt,
Schwingungssteuerungskosten verringert werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorstehend genannten und/oder weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile
der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen,
besser ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Anordnung eines Schwingungsdämpfungssystems für eine elektrische höhenverstellbare
Lenkungseinheit gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
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2 eine
Teilschnitt-Vorderansicht, die die in 1 gezeigte
Lenkungseinheit schematisch darstellt,
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3 eine
Teilschnitt-Vorderansicht, die ein grundsätzliches Teil der in 1 gezeigten
Lenkungseinheit schematisch darstellt,
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4 eine
Teilebenenansicht, die ein Antriebsschraubenbauelement der in 1 gezeigten Lenkungseinheit
schematisch darstellt,
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5 eine
Querschnittsansicht, die entlang einer Linie 5-5 in 3 entnommen
ist,
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6 eine
perspektivische Explosionsdarstellung, die ein Bewegungsabschnittsbauelement der
in 1 gezeigten Lenkungseinheit schematisch darstellt,
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7 eine
Querschnittsansicht, die entlang einer Linie 7-7 in 3 entnommen
ist,
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8 ein
Blockschaltbild, das ein adaptives Steuerungssystem zeigt, das ein
DXHS-LMS-Filter verwendet,
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9 ein
Blockschaltbild, das ein Steuerungssystem zeigt, das als eine Datentabelle
optimale Filterkoeffizienten speichert und verwendet, die durch
das in 9 gezeigte adaptive Steuerungssystem erhalten
werden, und
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10 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung eines
Schwingungsdämpfungssystems
für eine elektrische
höhenverstellbare
Lenkungseinheit gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
In 1 ist ein Blockschaltbild gezeigt, das in vereinfachter
Form die Anordnung eines Schwingungsdämpfungsmechanismus für eine elektrische
höhenverstellbare Lenkungseinheit
zeigt. In 2 ist eine Teilschnitt-Vorderansicht
gezeigt, die in vereinfachter Form die Anordnung der elektrischen
höhenverstellbaren
Lenkungseinheit zeigt. In 3 ist eine
fragmentarische Ansicht der Lenkungseinheit in einer Teilschnitt-Vorderansicht gezeigt.
In 4 sind in vereinfachter Form die Antriebsschraubenbauelemente
in einer Unteransicht gezeigt. In 5 ist eine Querschnittsdarstellung
gezeigt, die entlang einer Linie 5-5 in 3 entnommen
ist. In 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung
der Bewegungsabschnittbauelemente gezeigt, und in 7 ist
eine Querschnittsansicht gezeigt, die entlang einer Linie 7-7 in 3 entnommen
ist.
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Die
elektrische höhenverstellbare
Lenkungseinheit (nachstehend einfach als Lenkungseinheit bezeichnet) 10 umfasst
eine rohrförmige,
gleitbar angepasste Säule 10a,
eine stationäre
Säule 11,
die gleitbar innerhalb der gleitbar angepassten Säule 10a installiert
ist, eine bewegbare Säule 31,
die neigbar in der vertikalen Richtung bei dem oberen Ende der stationären Säule 11 angebracht
ist, eine Lenkwelle 26, die drehbar durch die Innenseite
der stationären
Säule 11 und
der bewegbaren Säule 31 hindurchgeht
und ein Lenkrad 27 aufweist, das bei dem zugehörigen entferntem
Ende angebracht ist, das in einen Fahrgastraum hinausragt, einen
elektrischen Motor 28 zum Antreiben der bewegbaren Säule 31 und
eine Steuerungsvorrichtung 41 zur Steuerung eines Betriebs
des elektrischen Motors 28. Diese Lenkungseinheit 10 ist
bei dem Fahrzeugkörper
bei der gleitbar angepassten Säule 10a durch
eine (nicht gezeigte) Halterung befestigt.
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Die
Lenkungseinheit ist mit einem Teleskopmechanismus versehen, wobei
die stationäre
Säule 11 innerhalb
der gleitbar angepassten Säule 10a gleitet.
Obwohl er nachstehend als manuell betätigt beschrieben ist, ist ebenso
ein elektrischer Teleskopmechanismus möglich. Die Lenkungseinheit 10 ist ebenso
mit einem Neigemechanismus versehen, wobei sich die bewegbare Säule 31 neigt,
indem sie durch den elektrischen Motor 28 angetrieben wird. Eine
Links-/Rechts- und Vorne-/Hinten-Ausrichtung der Lenkungseinheit 10 ist
auf eine Links-/Rechts-Ausrichtung in 1 und eine
Vorne-/Hinten-Ausrichtung in Bezug auf die Papierebene ausgerichtet.
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Die
stationäre
Säule 11 umfasst
einen rohrförmigen
Einsatzrohrabschnitt 12, der eingeführt in die gleitbar angepasste
Säule 10a passt,
und einen Verbindungsabschnitt 13, der bei einem Ende des rohrförmigen Einsatzabschnitts 12 (das
rechte Ende in 2) angebracht ist. Der Verbindungsabschnitt 13 ist
mit einem Paar von Seitenwandabschnitten 14 versehen, die
entgegengesetzt zueinander einen vorbestimmten Abstand in der Tiefe
angeordnet sind, wobei die bewegbare Säule 31 bei einem zugehörigen Bewegungsverbindungsabschnitt
zwischen den Seitenwandabschnitten 14 mittels eines Paares
von Halterungen 15 neigbar verbunden ist. Bei der unteren
Seite der Seitenwandabschnitte 14 ist ein nach rechts herausragender
Antriebshalterungsabschnitt 16 integral mit dem Seitenwandabschnitt 14 ausgebildet,
wobei eine Antriebsschraube 17 bei dem Antriebshalterungsabschnitt 16 angeordnet
ist. Die Antriebsschraube 17 umfasst einen Gewindewellenabschnitt 18 und
einen Drehteilhalteabschnitt 19. Der Gewindewellenabschnitt 18 dreht
sich über
einen Getriebemechanismus bzw. Zahnradmechanismus 21 durch
den elektrischen Motor 28 angetrieben, der bei dem Antriebshalterungsabschnitt 16 installiert
ist. Der elektrische Motor 28 kann aus elektrischen Motoren
ausgewählt
werden, die allgemein bekannt sind, wie bspw. Gleichstrommotoren,
bürstenlosen Gleichstrommotoren
und Schrittmotoren.
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Der
Drehteilhalteabschnitt 19 ist mit einem kugelförmigen Abschnitt 19a versehen,
der sich bei dem axialen rechten Ende des Gewindewellenabschnitts 18 befindet,
wobei sich der kugelförmige
Abschnitt 19a in einem vorbestimmten Bereich innerhalb
eines Drehteillagerabschnitts 19b dreht, so dass sich der
Wellenabschnitt 18 in Verbindung mit dem kugelförmigen Abschnitt 19a dreht.
Wie es in 5 und 6 gezeigt
ist, umfasst der Getriebemechanismus 21 zwei schraubenförmig verzahnte
Zahnräder,
nämlich
ein übertragungsempfangendes
Zahnrad 22 und ein Übertragungszahnrad 23.
Das übertragungsempfangende
Zahnrad 22 ist bei dem Drehteilhalteabschnitt 19 angeordnet
und das Übertragungszahnrad 23 wird
axial bei dem Antriebshalterungsabschnitt 16 gehalten,
wodurch das Übertragungszahnrad 23 den
Gewindewellenabschnitt 18 über einen Schneckengetriebemechanismus 24 oder dergleichen
mittels des elektrischen Motors 28 dreht.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, weist die bewegbare Säule 31 einen
Bewegungsverbindungsabschnitt 32, der neigbar mit dem Verbindungsabschnitt 13 der
stationären
Säule 11 verbunden ist,
und einen integral bewegbaren Zylinderabschnitt 38 auf,
der sich konzentrisch ausdehnend in der entgegengesetzten Richtung
der stationären
Säule 11 von
dem Bewegungsverbindungsabschnitt 32 angeordnet ist. Der
Bewegungsverbindungsabschnitt 32 ist zwischen dem Seitenwandabschnitt 14 des
Verbindungsabschnitts 13 positioniert und damit mittels
der Halterungen 15 verbunden, wie es vorstehend beschrieben
ist. Wie es in 3 und 6 gezeigt
ist, ist unter dem Bewegungsverbindungsabschnitt 32 ein
Bewegungsabschnitt 33 angeordnet. Der Bewegungsabschnitt 33 ist
aus einem Innengewindeabschnitt 33b gebildet, der sich
innerhalb eines kubischen Kastenkörpers 33a befindet.
Mittels des Innengewindeabschnitts 33b, der sich entlang
der axialen Richtung des Gewindewellenabschnitts 18 der
Antriebsschraube 17 bewegt, bewegt sich die bewegbare Säule 31 in
die vertikale Richtung.
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Der
Bewegungsabschnitt 33 ist bei dem entgegengesetztem Ende
von dem Lenkrad 27 angeordnet, wobei sich der Drehteilhalteabschnitt 19 der Antriebsschraube 17 dazwischen
befindet. Die bewegbare Säule 31 wird
einer Belastung unterworfen, die von den Händen eines Fahrers, der das
Lenkrad 27 betätigt,
und von dem Gewicht des Lenkrads, der Lenkwelle 26 usw.
erhalten wird, wodurch die bewegbare Säule 31 einer konstanten,
nach unten gerichteten Belastung unterworfen ist. Der Bewegungsabschnitt 33,
der bei der bewegbaren Säule 31 bereitgestellt
ist, dreht sich um die Halterungen 15 der bewegbaren Säule 31 und
der stationären
Säule 11, wobei
der bewegbare Abschnitt 33 sich in eine Richtung weg von
dem Drehteilhalteabschnitt 19 der Antriebsschraube 17 bewegt.
Durch Anlegen einer Kraft, die ihn weg von dem Drehteilhalteabschnitt 19 auf
diese Weise drängt,
wird eine Zugbelastung durch den Bewegungsabschnitt auf den Gewindewellenabschnitt 18 der
Antriebsschraube 17 angelegt.
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Der
Bewegungsabschnitt 33 ist drehbar zwischen einem Paar von
Halterungsvorsprüngen 34 eines
gabelförmigen
Aufbaus installiert, der nach unten von dem Bewegungsverbindungsabschnitt 32 hervorragt.
Wie es ausführlicher
in 7 gezeigt ist, ist ein Lager 33d bei
einer Drehwelle 33c des Bewegungsabschnitts 33 angeordnet,
das in eine Lagernut 34a eingeführt ist, wobei die zwei Lagerendabschnitte 35a eines
Wellenbefestigungselements 35 bei Orten positioniert sind,
die den Haltevorsprüngen 34 entsprechen,
wobei das Lager 33d zwischen der Lagernut 34a und
den zwei Lagerendabschnitten 35a des Wellenbefestigungselements 35 derart
gehalten wird, dass die Drehwelle 33c über das Lager 33d gesichert
wird.
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Eine
Befestigungshalterungsplatte 36 wird bei den Haltevorsprüngen 34 eingebaut,
um unterhalb des Wellenbefestigungselements 35 positioniert zu
sein, und der Bodenabschnitt 35b des Wellenbefestigungselements 35 wird
mittels einer drückenden Befestigungsschraube 37,
die bei der Befestigungshalterungsplatte 36 bereitgestellt
ist, nach oben gedrückt,
um dadurch das Lager 33d des Bewegungsabschnitts 33 sicher
anzubringen. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Bewegungsabschnitt 33 gewindemäßig mit
dem Gewindewellenabschnitt 18 der Antriebsschraube 17 bei
der Seite der stationären Säule 11 verbunden,
wobei sich der Gewindewellenabschnitt 18 durch den elektrischen
Motor 28 angetrieben dreht, wodurch sich das Bewegungselement 33 in
der zugehörigen
axialen Richtung bewegt, wobei sich die bewegbare Säule 31 in
der vertikalen Richtung in Abhängigkeit
von der Bewegung des Bewegungskörpers 33 neigt.
Zu diesem Zeitpunkt finden eine Drehung und ein Schwenken, die für die Änderung
des Winkels der bewegbaren Säule 31 zu
der stationären
Säule 11 geeignet
sind, der durch ein Neigen der bewegbaren Säule 31 erzeugt wird,
statt, so dass die Richtung, in der eine Kraft auf den Gewindewellenabschnitt 18 der
Antriebsschraube 17 und auf das Bewegungselement 33 wirkt,
immer in die gleiche Richtung geht, wobei somit vermieden wird,
dass der Gewindewellenabschnitt 18 und das Bewegungselement 33 einer
nicht gewollten Kraft unterworfen werden.
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Bei
dem elektrischen Neigemechanismus der Lenkungseinheit 10 ist
die bewegbare Säule 31 mit
der stationären
Säule 11 auf
eine sich vertikal neigende Weise verbunden, und der Bewegungsabschnitt 33,
der sich zusammen mit der bewegbaren Säule 31 bewegt, ist
drehbar unter der bewegbaren Säule 31 angeordnet,
und der Drehteilhalteabschnitt 19 der Antriebsschraube 17,
die den sich drehenden Gewindewellenabschnitt 18 und den
Drehteilhalteabschnitt 19 umfasst, ist bei der Seite der
stationären Säule 11 angeordnet,
wobei sich der Gewindewellenabschnitt 18 dreht. Zusätzlich ist
der Drehteilhalteabschnitt 19 zwischen dem Bewegungsabschnitt 33 und
dem Lenkrad 27 positioniert, wobei der Gewindewellenabschnitt 18 und
der Innengewindeabschnitt 33b, der in dem Bewegungsabschnitt 33 ausgebildet ist,
gewindemäßig verbunden
sind, um eine Antriebshalterungsstruktur für die elektrische höhenverstellbare
Lenkungseinheit zu ergeben. Dadurch kann sich die bewegbare Säule 31 einer
Neigeoperation in einer gleichmäßig glatten
bzw. reibungslosen Art und Weise ohne ein Rattern unterziehen, das
Erfordernis nach einem hohem Grad an Genauigkeit in der Lenkungseinheit 10 insgesamt
wird umgangen und ein Zusammenbau kann auf einfache Weise ausgeführt werden,
um eine gleichbleibendere Qualität
bereitzustellen.
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Die
Beschreibung richtet sich nun auf eine Steuerungseinrichtung 41 zur
Steuerung des elektrischen Motors 28.
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Die
Steuerungseinrichtung 41 umfasst einen Steuerungsabschnitt,
der einen Mikrocomputer umfasst. Mit der Steuerungseinrichtung 41 sind
ein Schwingungssensor 39 zur Erfassung einer Schwingung
bzw. Vibration, die in der Lenkungseinheit 10 erzeugt wird,
sowie ein Kraftmaschinenbetriebserfassungssensor in der Form eines
Drehsensors 42 zur Erfassung von Kraftmaschinenkurbelwellendrehimpulsen
und Zündimpulssignalen
verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung 41 zusammen
mit dem Schwingungssensor 39 integral bzw. einstückig mit
der stationären
Säule 11 der
Lenkungseinheit 10 gebildet, wodurch das Steuerungssystem
kompakt gemacht werden kann und auf kompakte Weise in der Lenkungseinheit 10 angebracht
werden kann, ohne merklich hervorzuragen. Die Steuerungseinrichtung 41 führt eine Schwingungseingabesteuerung
auf der Grundlage eines adaptiven Steuerungsverfahrens aus, das bspw.
ein Verzögerter-Harmoniksynthesizer-Kleinste-Mittlere-Quadrate-Filter (delayed harmony
sythesizer least mean square filter, nachstehend als DXHS-LMS-Filter
bezeichnet) verwendet. Es ist anzumerken, dass der Kraftmaschinenbetriebserfassungssensor
neben dem Drehsensor 42 aus beliebigen bekannten Sensoren
ausgewählt
werden kann, die in der Lage sind, ein Signal zu erzeugen, das mit einem
Betrieb der Kraftmaschine synchronisiert ist.
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Wie
es in dem Blockschaltbild in 8 gezeigt
ist, umfasst eine Steuerung in diesem adaptiven Steuerungsverfahren
Schritte zum Extrahieren mittels des Drehsensors 42 der
Kraftmaschinenkurbelwellendrehimpulse oder der Zündimpulssignale von der Schwingungsquelle,
nämlich
der Kraftmaschine 51, und zum Erzeugen eines Impulssignals
s, das mit dem steuerungsausgerichtetem Signal mittels einer Wellenformung
synchronisiert wird, die in einem adaptiven Steuerungssystem 50 verarbeitet
wird. Eine Schwingung von der Kraftmaschine 51 wird über ein Übertragungssystem 52 (G') als eine externe
Kraft d zu der Lenkungseinheit 10 in dem Fahrgastraum übertragen.
Ein Impulssignal s wird in eine Sinuswelle, die mit dem steuerungsausgerichtetem
Signal synchronisiert ist, durch einen Frequenzbestimmungsabschnitt 53 umgewandelt,
um ein steuerungsausgerichtetes Signal x auszugeben. Das steuerungsausgerichtete
Signal x wird einer Amplitudenkompensation und einer Phasenkompensation
durch ein adaptives Filter 54 (W) unterzogen, das eine Funktion
eines Amplitudenkompensationskoeffizienten und eines Phasenkompensationskoeffizienten ist,
und in der Form eines Sinuswellenausgangssignals y dieser Amplitude
und Phase ausgegeben. Das Ausgangssignal y wird einem Steuerungszielsystem 55 (Übertragungskoeffizient
G) zugeführt
und über die
Lenkungseinheit 10 als ein verarbeitetes Signal z ausgegeben.
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Zu
dem verarbeiteten Signal z wird eine externe Kraft d addiert, die
eine Kraftmaschinenschwingung darstellt, die durch das Übertragungssystem 52 (G') hindurchgeht, und
wird in der Form eines Fehlersignals e, das einen Unterschied zu
einem Bezugswert darstellt, durch den Schwingungssensor 39 als der
beobachtete Wert erfasst. Unter Verwendung dieses Fehlersignals
e und einer geschätzten Übertragungsfunktion 56 wird
das adaptive Filter 54 (W) fortlaufend über ein digitales Filter 57 aktualisiert.
Die geschätzte Übertragungsfunktion 56 wird
im Voraus mittels einer Impulsantwortmessung, einer Frequenzwobbelschwingungsprüfung oder
dergleichen hergeleitet, wobei jedes Mal darauf bezug genommen wird,
wenn das adaptive Filter aktualisiert wird. Auf diese Weise wird
ein optimaler Filterkoeffizient für jede beliebige Drehgeschwindigkeit
(Frequenz) berechnet und ein Ausgangssignal y, das einer Amplitudenkompensation
und einer Phasenkompensation mittels der Filterkoeffizienten unterzogen
worden ist und in ein Sinuswellensignal für eine Ausgabe synthetisiert
worden ist, wird dem Steuerungszielsystem (Übertragungsfunktion G) zugeführt, und
ein verarbeitetes Signal z wird ausgegeben. Mittels des verarbeiteten
Signals z wird eine Unterdrückung
der externen Kraft d, die durch das Übertragungssystem 52 (G') hindurchgegangen
ist, mittels dieses verarbeiteten Signals z ausgeführt. In
der tatsächlichen
Praxis wird ein Ausgangssignal y von der Steuerungseinrichtung 41 zu
einem Antriebsabschnitt 28a des elektrischen Motors 28 ausgegeben,
der bei der Lenkungseinheit 10 bereitgestellt ist, und
der elektrische Motor 28 wird mittels eines Antriebssignals
von dem Antriebsabschnitt 28a angetrieben.
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In
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Steuerungssignal
mit einer Steuerungsfrequenz und einer Steuerungsphase, die mit
einem Fahrzeugkraftmaschinenbetrieb synchronisiert sind, der durch
ein adaptives Steuerungsverfahren hergeleitet wird, bei dem Antriebsabschnitt 28a des
elektrischen Motors 28 angewendet, der den elektrischen
Neigemechanismus der Lenkungseinheit 10 antreibt, wodurch
eine Oszillation oder Schwingung von dem elektrischen Motor 28 bei
der stationären
Säule 11 der
Lenkungseinheit 10 angelegt wird. Mittels dieser Oszillation
ist es möglich, eine
auf einer Kraftmaschinenschwingung beruhende Niedrigfrequenzschwingungseingabe
und dergleichen, die bei der Lenkungseinheit 10 angelegt
ist, auf zuverlässige
Weise zu dämpfen.
Der elektrische Motor 28, der den elektrischen Neigemechanismus
der Lenkungseinheit 10 antreibt, kann ebenso zur Dämpfung einer
Schwingungseingabe verwendet werden. Somit wird das Erfordernis
nach einem separaten Bauelement zur Schwingungsdämpfung beseitigt und Bauelementkosten
sowie die Arbeit, die durch die Bauelementinstallation verursacht
werden, werden unnötig,
so dass Schwingungssteuerungskosten niedriger als in der Vergangenheit
sind. Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wird,
arbeiten die Steuerungseinrichtung 41, der Schwingungssensor 39 und
der Antriebsabschnitt 28a zusammen, um eine Steuerungssignalerfassungsvorrichtung
und eine Antriebssteuerungsvorrichtung gemäß dem vorliegendem Ausführungsbeispiel
bereitzustellen.
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Ferner
ist, während
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Schwingungssteuerung durch den elektrischen Motor 28 der
Lenkungseinheit 10 mittels eines adaptiven Steuerungsverfahrens
erreicht wird, dieses nicht darauf begrenzt. Bspw. wird ebenso eine
aktive Steuerung durch ein einfaches Verfahren, dass das vorstehend
beschriebene DXHS-LMS-Filter 50 verwendet,
ausgeführt,
wie es bspw. in 7 gezeigt ist. In diesem Verfahren
wird ein optimaler Filterkoeffizient für jede beliebige Drehgeschwindigkeit
(Frequenz) hergeleitet, und diese optimalen Filterkoeffizientendaten
werden in der Form einer Datentabelle gespeichert. Auf diese Datentabelle
wird in Form eines ROM 58 Zugriff genommen und sie wird
bei der Steuerungseinrichtung 41 angewendet, um eine aktive
Steuerung auszuführen. Wie
es insbesondere aus 9 ersichtlich wird, wird ein
Kurbelwellendrehimpuls oder dergleichen von der Schwingungserzeugungsquelle 51,
wie bspw. der Kraftfahrzeugkraftmaschine, der Signalquelle durch einen
Sensor erfasst, es wird durch einen Frequenzbestimmungsabschnitt 53 bestimmt,
dass er die Steuerungszielfrequenz ω ist, und er wird für eine Ausgabe
in ein Sinuswellensteuerungszielsignal x der Steuerungszielfrequenz ω umgewandelt.
Dieses Steuerungszielsignal x wird durch einen Amplituden-/Phasenkompensationsabschnitt 59 einer
Amplitudenkompensation und einer Phasenkompensation durch einen
Filterkoeffizienten von dem vorstehend genannten Datentabellen-ROM 58 unterzogen
und in der Form eines Sinuswellenausgangssignals y ausgegeben. Das
Ausgangssignal y wird dem Steuerungszielsystem 55 (Übertragungsfunktion
G) zugeführt,
ein verarbeitetes Signal z wird ausgegeben und eine Unterdrückung der
externen Kraft d, die durch das Übertragungssystem 52 (G') hindurchgegangen ist,
wird mittels dieses verarbeiteten Signals z ausgeführt. Diese
Anordnung ermöglicht
es der Steuerungseinrichtung 41, den Sensor zur Erfassung
der Schwingung wegzulassen, und ermöglicht es, den Aufbau der Steuerungseinrichtung 41 im
Vergleich mit dem bei einer adaptiven Steuerungsvorrichtung zu vereinfachen.
Somit können
die Kosten der Schwingungssteuerung preiswerter gemacht werden.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
arbeiten die Steuerungseinrichtung 41 und der Antriebsabschnitt 28a zusammen,
um eine Steuerungssignalerfassungsvorrichtung und eine Antriebssteuerungsvorrichtung
bereitzustellen.
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Die
Beschreibung richtet sich nun auf ein Schwingungssteuerungssystem
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
umfasst, wie es in 10 gezeigt ist, das vorliegende System
ferner eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung,
wie bspw. einen Kraftmaschinenträger 2,
der ein Oszillationselement 3 aufweist. Genauer gesagt wird
die Antriebssteuerung des elektromagnetischen Oszillationselements 3 des Kraftmaschinenträgers 2, der
die Kraftmaschine 1 hält,
auf der Grundlage des vorstehend genannten Steuerungssignals zusätzlich zu
einer adaptiven Steuerung des elektrischen Motors 28 der
Lenkungseinheit 10 durch die vorstehend genannte Steuerungseinrichtung 41 ausgeführt. Das Schwingungssteuerungssystem
ist nämlich
derart ausgelegt, dass eine Schwingungsbeseitigung der Lenkungseinheit 10 sowie
eine Schwingungsbeseitigungssteuerung bei dem Sitzplatz mittels
einer Kraftmaschinenschwingung mittels einer adaptiven Steuerung
durch die Steuerungsvorrichtung 41 erreicht wird. In dem
Aufbau ist ein Schwingungssensor 43, der bei dem Sitz befestigt
ist, mit der Ausgangsseite-Steuerungseinrichtung 41 zusätzlich zu
dem vorstehend genannten Schwingungssensor 39 und dem vorstehend
genannten Drehsensor 42 verbunden. Mit der Ausgangsseite
der Steuerungseinrichtung 41 ist ein zweiter Antriebsabschnitt 4 des
Oszillationselements 3 zusätzlich zu dem vorstehend genannten Antriebsabschnitt 28 verbunden.
Der Kraftmaschinenträger 2 kann
ein elektromagnetischer Träger
mit einem Oszillationselement sein, das mittels einer elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung
betrieben wird. Alternativ hierzu ist der Kraftmaschinenträger 2 ein
pneumatischer Träger
mit einem Oszillationselement sein, das mittels einer pneumatischen Betätigungseinrichtung
betrieben wird, wobei ein Luftkammerinnenraum zwischen unterschiedlichen Luftdrücken, wie
bspw. einer Atmosphärendruckbedingung
und einer negativen Druckbedingung, mittels eines Schaltens eines
elektromagnetischen Ventils geschaltet wird. Die adaptive Steuerung
ist wie vorstehend beschrieben. In diesem Fall wird eine Antriebssteuerung
der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung
oder des elektromagnetischen Ventils mittels des Ausgangssignals
ausgeführt.
In der tatsächlichen
Praxis wird das Steuerungssignal von der Steuerungseinrichtung 41 zu
dem zweiten Antriebsabschnitt 4 zum Antreiben des Oszillationselements 3,
das bei dem Kraftmaschinenträger 2 bereitgestellt
ist, ausgegeben, und die Schwingungsvorrichtung 3 wird
durch ein Antriebssignal von dem zweiten Antriebsabschnitt 4 angetrieben.
In der JP-A-2001-82531
und der JP-A-2000-304085 sind bekannte Beispiele von Kraftmaschinenträgern eines elektromagnetischen
Typs bzw. eines pneumatischen Typs offenbart.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann, da die Steuerungseinrichtung 41 sowohl für eine Schwingungsbeseitigung
der Lenkungseinheit 10 als auch eine Schwingungsbeseitigung
einer Schwingung zu dem Sitzplatz verwendet werden kann, die von
der Kraftmaschine 1 übertragen
wird, die Steuerungseinrichtung 41 auf wirksame Weise verwendet werden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel
kann anstelle einer adaptiven Steuerung ein einfaches Verfahren
eingesetzt werden, wobei die vorstehend genannten optimalen Filterkoeffizientendaten
als eine Datentabelle gespeichert werden und auf die Datentabelle
in Form des ROM 58 Zugriff genommen wird, wobei sie bei
der Steuerungseinrichtung 41 angewendet wird, um eine aktive
Steuerung auszuführen.
In dem vorstehend beschriebenen weiteren Ausführungsbeispiel wäre es möglich, eine
Schwingung in dem Fahrgastraum zu dämpfen, indem eher eine Antriebssteuerung
eines Oszillationselements, das bei einem anderen Ort in dem Fahrgastraum
angeordnet ist, ausgeführt
wird als des Oszillationselements, das bei dem Kraftmaschinenträger angeordnet
ist.
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In
den veranschaulichten Ausführungsbeispielen
wird ein DXHS-LMS-Filter als das adaptive Filter verwendet, aber
es ist stattdessen möglich
ein anderes adaptives Filter, wie bspw. ein Gefiltertes-X-LMS-Filter
(Filtered-X LMS filter) zu verwenden. Als das Steuerungsverfahren
ist es möglich, ein anderes
Steuerungsverfahren neben der adaptiven Steuerung oder einem einfachen
Verfahren, das eine Datentabelle verwendet, die optimale Filterkoeffizientendaten
beinhaltet, zu verwenden. Ebenso bezüglich der elektrischen Neigevorrichtung
ist der zugehörige
Aufbau nicht darauf begrenzt, was in dem vorangegangenem Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, sondern es ist ausreichend, dass sie durch einen elektrischen
Motor angetrieben wird.
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Das
Schwingungssteuerungssystem für
die elektrische höhenverstellbare
Lenkungseinheit der vorliegenden Erfindung ist nützlich, da aufgrund des Anwendens
eines Steuerungssignal bei dem elektrischen Motor, der das elektrische
Neigen antreibt, eine Niedrigfrequenzschwingungseingabe in der Lenkungseinheit
unterdrückt
wird und kein Bedarf nach einer Bereitstellung eines separatem Bauelements
für die
Schwingungssteuerung besteht.
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Das
Prinzip der vorliegenden Erfindung kann entsprechend einer klassischen
Steuerungstheorie, wie bspw. einer Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung
ausgeführt
werden. Bspw. ist es möglich,
ein Regelungssystem zu verwenden, wobei eine Steuerung der Frequenz,
und wenn erforderlich der Größe eines
Steuerungssignals, das dem elektrischen Motor 28 zugeführt wird,
auf der Grundlage eines erfassten Signals mittels des Schwingungssensors 39,
der bei der Lenkungseinheit 10 angebracht ist, ausgeführt wird.
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Es
ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen
anderen Änderungen, Modifikationen
und Verbesserungen verkörpert
werden kann, die einem Fachmann in dem Sinn kommen, ohne den Bereich
der Erfindung, der in den nachstehenden Patentansprüchen definiert
ist, zu verlassen.
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Ein
Schwingungssteuerungssystem (41, 42, 28a)
für eine
elektrische höhenverstellbare
Lenkungseinheit umfasst eine untere stationäre Säule und eine obere bewegbare
Säule,
durch die eine Lenkwelle drehbar durchgeführt ist, die ein bei einem entfernten
Ende angebrachtes Lenkrad aufweist, das in einen Fahrgastraum eines
Fahrzeugs hinausragt, wobei die bewegbare Säule in einer vertikal neigbaren
Art und Weise mit dem Ende der stationären Säule verbunden ist und die stationäre Säule bei
einem Fahrzeugkörper
befestigt ist, wobei eine Neigungsbewegung der bewegbaren Säule durch
einen elektrischen Motor angetrieben wird, um eine vertikale Position
der bewegbaren Säule
einzustellen. Das System umfasst eine Steuerungssignalerzeugungsvorrichtung
(41, 42) zur Erzeugung eines Steuerungssignal
mit einer Steuerungsfrequenz und einer Steuerungsphase zur Dämpfung einer
Schwingung, die in die Lenkungseinheit eingegeben wird, auf der Grundlage
eines Signals, das mit einem Betrieb einer Fahrzeugkraftmaschine
synchronisiert ist, und eine Antriebssteuerungsvorrichtung (41, 28a)
zur Steuerung eines Antriebs des elektrischen Motors auf der Grundlage
des Steuerungssignals, so dass der elektrische Motor angetrieben
wird, um eine Oszillation an die Lenkungseinheit zu geben, um eine
Schwingung zu dämpfen,
die in die Lenkungseinheit eingegeben wird.