DE102004059950A1

DE102004059950A1 - Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung und Verfahren unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE102004059950A1
Application number: DE102004059950A
Authority: DE
Inventors: Soo-Bo Suwon Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: US20050133296A1; JP2005178738A; DE102004059950B4; KR20050060696A; CN1629027A; US7213678B2; KR100589160B1

Abstract

Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung, die eingerichtet ist, das Lenkungsübersetzungsverhältnis, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkradwinkel, anzupassen, wobei die Lenkungsbetätigung durch Anwendung eines kleinen Lenkungsübersetzungsverhältnisses erleichtert wird, wenn das Fahrzeug zu einem Parkzustand gelangt, die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist oder der Lenkradwinkel groß ist. Durch Anwenden eines großen Lenkungsübersetzungsverhältnisses verbessert sich, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist oder der Lenkradwinkel klein ist, die Lenkstabilität des Fahrzeugs.

Description

Querverweis auf verwandte Anmneldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität von der koreanischen Anmeldung, Nummer 10-2003-0092396, die am 17. Dezember 2003 eingereicht wurde, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung, wobei der durch Lenken bewirkte Rotationswinkel eines Rades im Verhältnis zum Rotationswinkel eines Lenkrads variiert werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Das Lenkungsübersetzungsverhältnis kann durch die folgende Gleichung ermittelt werden:
"Lenkungsübersetzungsverhältnis = (Lenkrotationswinkel)/(Radrotationswinkel)".

Im Allgemeinen überträgt ein Fahrzeuglenksystem die Rotation eines Lenkrades auf ein Lenkgetriebe mittels einer Lenkspindel. Die Rotationsbewegung des Lenkrads wird in eine lineare Bewegung einer Zahnstange und eines Zahnritzels im Getriebe konvertiert, um das Rad zu drehen. Daher ist der Rotationswinkel des Rades im Verhältnis zum Rotationswinkel des Lenkrades konstant ausgebildet. Das heißt, dass das Lenkungsübersetzungsverhältnis im konventionellen System konstant ist.

Übersicht über die Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dazu eingerichtet, das Lenkungsübersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und dergleichen zu ändern. Wenn das Fahrzeug in einen Parkzustand gelangt, die Geschwindigkeit niedrig ist, oder das Lenkrad in einem großen Winkel gedreht wird, wird ein kleines Lenkungsübersetzungsverhältnis verwendet. Demgegenüber wird, wenn der Fahrer das Lenkrad in einem kleinen Winkel dreht oder das Fahrzeug sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, dann ein großes Lenkungsübersetzungsverhältnis zum Verbessern der Lenkstabilität verwendet.

Eine Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung weist eine Lenkeingangsspindel auf. Eine Lenkausgangsspindel ist parallel zu der Lenkeingangsspindel. Die Lenkeingangsspindel und die Lenkaungangsspindel sind jeweils mit einer variablen Kegelscheibeneinrichtung ausgerüstet. Ein Riemen verbindet die variablen Kegelscheibeneinrichtungen. Die Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung ist auch mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Lenkradwinkelsensor versehen. Eine Steuervorrichtung steuert die variablen Kegelscheibeneinrichtungen durch Empfangen von Signalen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dem Lenkradwinkelsensor.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zum besseren Verständnis des Wesens und der Ziele der vorliegenden Erfindung wird Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung mit der beiliegenden Zeichnung genommen, in welcher:
1 eine Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 einen Betrieb einer Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung im Vergleich mit 1 darstellt,
3 das Anordnungsverhältnis zwischen einer Lenkeingangsspindel und einer Lenkausgangsspindel im Zustand von 1 darstellt, und
4 das Anordnungsverhältnis zwischen einer Lenkeingangsspindel und einer Lenkausgangsspindel im Zustand von 2 darstellt.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bezugnehmend auf 1 sind eine Lenkeingangsspindel 1 und eine Lenkausgangsspindel 3 parallel zueinander angeordnet gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Lenkeingangsspindel 1 und die Lenkausgangsspindel 3 sind beide mit einer variablen Kegelscheibeneinrichtung ausgestattet. Die variablen Kegelscheibeneinrichtungen sind miteinander mittels eines Riemens 5 verbunden. Die variablen Kegelscheibeneinrichtungen werden über eine Steuervorrichtung 11 gesteuert, die Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und einem Lenkradwinkelsensor 9 empfängt.
Die Lenkeingangsspindel 1 ist direkt mit dem Lenkrad verbunden, das vom Fahrer betätigt wird, und die Lenkausgangsspindel 3 ist mit einem Lenkgetriebe verbunden. Folglich wird das Drehmoment, das von der Lenkeingangsspindel 1 übertragen wurde, auf das Rad übertragen.
Die variablen Kegelscheibeneinrichtungen weisen gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine fest an der Eingangsspindel angebrachte Kegelscheibenhälfte 13, die an einem Ende der Lenkeingangsspindel 1 angeordnet ist, auf. Eine bezüglich der Eingangsspindel gleitend bewegbare Kegelscheibenhälfte 15 ist derart auf die Eingangsspindel montiert, dass sie in Richtung der Längsachse der Lenkeingangsspindel 1 bezüglich der eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte 13 linear verstellbar ist. Eine an der Ausgangsspindel fest angebrachte Kegelscheibenhälfte 17 ist an einem Ende der Lenkausgangsspindel 3 in der entgegengesetzten Richtung zur eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte 13 angeordnet. Eine bezüglich der Ausgangsspindel gleitend bewegbare Kegelscheibenhälfte 19 ist derart auf die Ausgangsspindel montiert, dass sie in Richtung der Längsachse der Lenkausgangsspindel 3 bezüglich der an der Ausgangsspindel fest angebrachten Kegelscheibenhälfte 17 verstellbar ist. Ein variabler Halter 21 verbindet die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte 15 und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte 19 zu einem gemeinsam bewegbaren Bauteil. Eine lineare Bewegungseinrichtung bewegt den variablen Halter 21 in Richtung der Längsachse der Lenkeingangspindel 1 auf das Empfangen eines Steuerungsbefehls von der Steuervorrichtung 11.
Die lineare Bewegungseinrichtung weist auf: eine Zahnstange 23, die an dem variablen Halter 21 fest angeordnet ist, und ein Antriebsritzel 25, das im Eingriff mit der Zahnstange 23 steht. Ein Motor 27, der über die Steuervorrichtung 11 gesteuert wird, dreht das Antriebsritzel 25.
Das Ende der eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte 13 der Lenkeingangsspindel 1 ist mit einer Eingangskegelscheibenführung 29 ausgestattet, die die lineare Bewegung der bewegbaren Eingangsspindelkegelscheibenhälfte 15 führt. Das Ende der ausgangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte 17 der Lenkausgangsspindel 3 ist mit einer Ausgangskegelscheibenführung 31 ausgestattet, die die lineare Bewegung der bewegbaren Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte 19 führt. Daher bewegt sich die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte 15 linear in Richtung der Eingangskegelscheibenführung 29 und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte 19 bewegt sich linear in Richtung der Ausgangskegelscheibenführung 31.
Da die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte 15 und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte 19 an dem variablen Halter 21 durch Lager 33 angebracht sind, können die bewegbare Eingansspindelkegelscheibenhälfte 15 und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte 19 natürlich mit dem variablen Halter 21 mitbewegt werden.
Die Funktion der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail beschrieben werden.
Wenn das Fahrzeug sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, zum Beispiel es in einen Parkzustand gelangt oder dergleichen, oder wenn der Fahrer das Lenkrad in einem großen Winkel dreht, ermittelt die Steuervorrichtung 11 durch Empfangen von Signalen vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und vom Lenkradwinkelsensor 9, ob das Fahrzeug sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt und was die Absicht des Fahrers beim Betätigen des Lenkrades ist.
Wenn die Steuervorrichtung 11 ermittelt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist oder der Lenkradwinkel groß ist, dann verschiebt die Steuervorrichtung 11 linear den variablen Halter 21 mittels des Motors 27, um dadurch die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte 15 und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte 19, wie in 1 dargestellt, anzuordnen.
Die Ausführungsform in 1 stellt ein Kegelscheibenverhältnis, wie in 3 dargestellt, bereit, und so rotiert das Rad in einem großen Winkel, auch wenn der Fahrer das Lenkrad in einem kleinen Winkel dreht. Das heißt, dass ein kleines Lenkungsübersetzungsverhältnis gebildet ist.
Dementsprechend kann der Fahrer das Fahrzeug leicht durch Ausführen einer leichten Drehbewegung des Lenkrads steuern, wenn das Fahrzeug in einen Parkzustand oder dergleichen gelangt.
Demgegenüber betätigt die Steuervorrichtung 11, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist oder ein kleiner Lenkwinkel ermittelt wird, den variablen Halter 21 gemäß dem Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, wobei sie Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 und dem Lenkradwinkelsensor 9 empfängt. Dies ermöglicht, dass die Kegelscheibenübersetzung zwischen der Lenkeingangspindel 1 und der Lenkausgangsspindel 3 ist, wie in 4 gezeigt ist. Das heißt, dass ein großes Lenkungsübersetzungsverhältnis gebildet ist.
Wenn ein großes Lenkungsübersetzungsverhältnis gebildet ist, wird der Drehwinkel des Rades kleiner im Vergleich zu dem Rotationswinkel des Lenkrades, das von einem Fahrer betätigt wird, wobei schnelle Lenkbewegungen verhindert werden und die Geradeausfahrstabilität und die Lenksicherheit des Fahrzeugs verbessert werden.
Vorausgesetzt, dass das Fahrzeug sich mit einer niedrigen oder mittleren Geschwindigkeit bewegt oder der Lenkradwinkel zwischen dem oben erwähnten großen und kleinen Winkelgrad ist, betätigt die Steuervorrichtung 11 den variablen Halter 21, um die Kegelscheibenübersetzung zwischen der Lenkeingangsspindel 1 und der Lenkausgangsspindel 3 zu steuern, so dass sie bevorzugt kleiner oder gleich 1 ist, wodurch eine schnelle Lenkungswirkung erreicht wird.
Die Steuervorrichtung 11 empfängt auch eine Gierrate von einem Gierratensensor 10 oder dergleichen, so dass die Steuervorrichtung die Lenkungsübersetzung im Fall einer glitschigen Strasse oder dergleichen wie gewünscht anpassen kann, so dass die Lenksicherheit des Fahrzeugs verbessert wird.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich, besteht ein Vorteil darin, dass die Lenkungsübersetzung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkradwinkel geändert werden kann, wodurch die Lenkungsbetätigung durch Verwendung einer kleinen Lenkübersetzung erleichtert wird, wenn das Fahrzeug in einen Parkzustand gelangt, wie zum Beispiel, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit langsam ist oder der Lenkwinkel groß ist. Ferner wird, wenn das Fahrzeug sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, oder wenn der Fahrer das Lenkrad in einem kleinen Winkel dreht, eine große Lenkungsübersetzung verwendet, so dass die Lenksicherheit des Fahrzeugs verbessert wird.
Während die vorausgehenden Beschreibungen verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen, versteht es sich, dass die vorausgehende Beschreibung nicht für beschränkend gehalten werden soll, da Hinzufügungen, Variationen, Modifikationen und Ersetzungen ohne Abweichen vom Geist und dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können. Es ist für den Fachmann klar, dass die vorliegende Erfindung in anderen Formen, Strukturen, Anordnungen und Proportionen ausgestaltet werden kann und andere Elemente, Materialien und Komponenten verwendet werden können. Die vorliegenden offenbarten Ausführungsbeispiele sollten daher in jeder Beziehung als veranschaulichend und nicht als restriktiv angesehen werden, wobei die Abgrenzung der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche angezeigt ist und nicht durch die vorausgehende Beschreibung beschränkt ist.

Claims

Variabel-Lenkungsübersetzungsverhältnis-Vorrichtung, aufweisend: eine Lenkeingangsspindel (1), eine Lenkausgangsspindel (3), die parallel zu der Lenkeingangsspindel (1) angeordnet ist, eine jeweilige variable Kegelscheibeneinrichtung (13, 17), jeweils montiert an die Lenkeingangsspindel (1) bzw. an die Lenkausgangsspindel (3), einen Riemen (5), der die variablen Kegelscheibeneinrichtungen (13, 17) verbindet, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (7), einen Lenkradwinkelsensor (9) und eine Steuervorrichtung (11), die die variablen Kegelscheibeneinrichtungen (13, 17) auf das Empfangen von Signalen von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (7) und dem Lenkradwinkelsensor (9) steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die variablen Kegelscheibeneinrichtungen (13, 17) aufweisen: eine eingangsspindelfeste Kegelscheibenhälfte (13), die an einem Ende der Lenkeingangsspindel (1) ausgebildet ist, eine bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15), die in Längsrichtung der Lenkeingangsspindel (1) bezüglich der eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (13) linear bewegbar installiert ist, wobei die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) gleiten kann, eine ausgangsspindelfeste Kegelscheibenhälfte (17), die an einem Ende der Lenkausgangsspindel (3) in der entgegengesetzten Richtung zu der eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (13) ausgebildet ist, eine bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19), die längs der Lenkausgangsspindel (3) bezüglich der ausgangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (17) linear bewegbar installiert ist, wobei die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) gleiten kann, einen variablen Halter (21), der die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) integral verbindet, und eine lineare Bewegungseinrichtung, die auf Empfangen des Steuerungssignals von der Steuervorrichtung (11) den variablen Halter (21) in Längsrichtung der Lenkeingangsspindel (1) linear bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die lineare Bewegungseinrichtung aufweist: eine Zahnstange (23), die an dem variablen Halter (21) angebracht ist, ein Antriebsritzel (25), das im Eingriff mit der Zahnstange (23) steht, und einen Motor (27), der auf Steuerung von der Steuervorrichtung (11) das Antriebsritzel (25) dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Ende der eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (13) der Lenkeingangsspindel (1) mit einer Eingangskegelscheibenführung (29) ausgerüstet ist, die eine lineare Bewegung der bewegbaren Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) führt, und wobei das Ende der ausgangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (17) der Lenkausgangsspindel (3) mit einer Ausgangskegelscheibenführung (31) ausgerüstet ist, die eine lineare Bewegung der bewegbaren Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) an dem variablen Halter (21) durch Lager (33) angebracht sind.
Vorrichtung, nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (11) die variable Kegelscheibeneinrichtungen auf Empfangen eines Signals von einem Gierratensensor steuert.
Verfahren zum Verbessern des Lenkens eines Automobils, aufweisend: Fahren eines Automobils mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, Ermitteln der vorgeschriebenen Geschwindigkeit und Anpassen eines Lenkungsübersetzungsverhältnisses des Automobils.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die vorgeschriebene Geschwindigkeit niedrig ist und das Lenkungsübersetzungsverhältnis klein ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die vorgeschriebene Geschwindigkeit hoch ist und das Lenkungsübersetzungsverhältnis groß ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die vorgeschriebene Geschwindigkeit eine mittlere ist und das Lenkungsübersetzungsverhältnis kleiner oder gleich 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ermitteln eine Steuervorrichtung in dem Automobil benutzt, um Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zu empfangen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Anpassung ferner das Manipulieren einer Position eines variablen Halters (21), der mit einer bewegbaren Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) und einer bewegbaren Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) verbunden ist, wobei die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) mit einer Lenkeingangsspindel (1) und einer eingangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (13) verbunden ist und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) mit einer Lenkausgangsspindel (3) und einer ausgangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (17) verbunden ist.
Verfahren zum Verbessern der Lenkung in einem Automobil, aufweisend: Lenken eines Automobils bei einem vorgeschriebenen Winkel, Ermitteln des vorgeschriebenen Winkels und Anpassen eines Lenkungsübersetzungsverhältnisses des Automobils.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der vorgeschriebene Winkel groß ist und das Lenkungsübersetzungsverhältnis klein ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der vorgeschriebene Winkel klein ist und das Lenkungsübersetzungsverhältnis groß ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei für das Ermitteln eine Steuervorrichtung in dem Automobil verwendet wird, um Signale von einem Lenkradwinkelsensor zu empfangen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der vorgeschriebene Winkel ein mittlerer ist und das Lenkungsübersetzungsverhältnis kleiner oder gleich 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Anpassen ferner das Verändern einer Position eines variablen Halters (21) aufweist, der mit einer bewegbaren Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) und einer bewegbaren Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) verbunden ist, wobei die bewegbare Eingangsspindelkegelscheibenhälfte (15) mit einer Lenkeingangsspindel (1) und einer eingansspindelfesten Kegelscheibenhälfte (13) verbunden ist und die bewegbare Ausgangsspindelkegelscheibenhälfte (19) mit einer Lenkausgangsspindel (3) und einer ausgangsspindelfesten Kegelscheibenhälfte (17) verbunden ist.