DE102005056661A1

DE102005056661A1 - Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenkungssysteme

Info

Publication number: DE102005056661A1
Application number: DE102005056661A
Authority: DE
Inventors: Jong Gil Lee
Original assignee: Kia Motors Corp
Current assignee: Kia Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: DE102005056661B4; CN1951748A; KR100656610B1; US20070085291A1; CN100457525C; US7380804B2

Abstract

Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenkungssysteme, welche eine Fluidkammer, welche zwischen einem oberen und einem unteren Schaft vorgesehen ist, ein oberes Aktuierelement, welches ein weibliches Schaufelteil aufweist, das in der Fluidkammer angeordnet ist, und ein unteres Aktuierelement aufweist, welches ein männliches Schaufelteil aufweist, das in der Fluidkammer angeordnet ist, wobei die Vibrations-Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung effektiv Vibrationen unterbricht, die von lenkbaren Rädern übertragen werden, so dass die Vibrationen nicht auf das Lenkrad übertragen werden, womit sie für den Fahrer nicht wahrnehmbar sind, wodurch die Stabilität und Qualität eines Fahrzeuges verbessert wird.

Description

Die Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der koreanischen Anmeldung Nummer 10-2005-0097391, die am 17. Oktober 2005 eingerecht wurde und deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit hierin via Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Die Erfindung betrifft Vibrations-Dämpfungsvorrichtungen für Lenkungssysteme und insbesondere eine Vorrichtung, welche Vibrationen unterbricht oder dämpft, die von lenkbaren Rädern auf ein Lenkrad übertragen werden.
Weil ein/e Fahrer/in von einem Fahrzeug jederzeit ein Lenkrad in seiner/ihrer Hand halten muss, sind Vibrationen, wenn sie auftreten, im Allgemeinen für den Fahrer leicht wahrnehmbar.

Ein konventionelles Lenkrad ist mechanisch mit lenkbaren Rädern über einen Lenkschaft, eine Getriebebox und eine Zahnstange verbunden. Daher empfindet der Fahrer eine raue Fahrt, wenn Vibrationen von den lenkbaren Rädern auf das Lenkrad übertragen werden, wenn das Fahrzeug fährt.

Mit anderen Worten sollten Vibrationen, die von den lenkbaren Rädern auf das Lenkrad übertragen werden, unterbrochen oder reduziert werden, so dass der Fahrer die Vibrationen nicht fühlt, womit eine sanfte und komfortable Fahrt für den Fahrer sichergestellt wird.

Ausführungsformen der Erfindung schaffen eine Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenksysteme, welche effektiv Vibrationen unterbricht, die von lenkbaren Rädern übertragen werden, so dass die Vibrationen nicht auf ein Lenkrad übertragen werden, womit sie nicht für einen Fahrer wahrnehmbar sind, womit die Stabilität und Qualität eines Fahrzeugs verbessert wird.

Eine Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenksysteme gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist einen oberen Schaft auf, der mit einem Lenkrad verbunden ist. Ein unterer Schaft ist mit einer Getriebebox verbunden. Eine Fluidkammer ist zwischen dem oberen und dem unteren Schaft vorgesehen und mit Fluid gefüllt. Ein unteres Aktuierelement ist mit dem unteren Schaft längsverschiebbar verbunden und weist ein männliches Schaufelteil auf, das in der Fluidkammer platziert ist. Ein Durchgangsloch ist durch das Schaufelteil ausgebildet. Ein oberes Aktuierelement ist mit dem oberen Schaft längsverschiebbar verbunden und weist ein weibliches Schaufelteil auf, dass das männliche Schaufelteil in der Fluidkammer kreuzt.

Ein Loch-Steuerungsmittel steuert ein Öffnen bzw. ein Schließen des Durchgangsloches. Fluidkammer-Abstützungsmittel tragen die Fluidkammer, so dass verhindert wird, dass die Fluidkammer den oberen bzw. den unteren Schaft berührt. Eine Steuerungseinheit steuert die Fluidkammer-Abstütztungsmittel, detektiert eine Rotation des Lenkrades und steuert die Loch-Steuerungsmittel in Abhängigkeit von der Rotation des Lenkrades.

Zum besseren Verständnis der Natur und der Aufgaben der Erfindung wird im Folgenden die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahmen auf die anhängende Zeichnung detailliert beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ansicht, die die Konstruktion einer Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenksysteme gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert,
2 eine perspektivische Ansicht eines unteren Aktuierelementes der Vibrations-Dämpfungsvorrichtung aus 1, welches mit einem männlichen Schaufelteil ausgestattet ist,
3 eine perspektivische Ansicht eines oberen Aktuierelementes der Vibrations-Dämpfungsvorrichtung aus 1, welches mit einem weiblichen Schaufelteil ausgestattet ist,
4 eine Ansicht, die die Verbindung des männlichen Schaufelteils mit dem weiblichen Schaufelteil gemäß der Erfindung illustriert,
5 eine Ansicht, die die Rotations-Vibrationsdämpfungs- und Verhinderungsbetätigung der Vibrations-Dämpfungsvorrichtung aus 1 illustriert, wenn eine Lenkkraft von einem Fahrer nicht übertragen wird, und
6 eine Ansicht, die die Betätigung der Vibrations-Dämpfungsvorrichtung aus 1 in einem Zustand illustriert, in dem eine Lenkkraft von dem Fahrer übertragen wird.
Bezugnehmend auf 1 weist eine Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenksysteme gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen oberen Schaft 3, welcher mit einem Lenkrad 1 verbunden ist, einen unteren Schaft 7, welcher mit einer Getriebebox 5 verbunden ist, und eine Fluidkammer 9 auf, welche zwischen dem oberen und dem unteren Schaft 3 bzw. 7 vorgesehen ist und welche mit Fluid gefüllt ist. Die Vibrations-Dämpfungsvorrichtung weist ferner ein unteres Aktuierelement 13, welches mit dem unteren Schaft 7 verbunden ist und das mit einem männlichen Schaufelteil 11 ausgestattet ist, welches in der Fluidkammer 9 platziert ist, und ein oberes Aktuierelement 15 auf, welches mit dem oberen Schaft 3 verbunden ist und das mit einem weiblichen Schaufelteil 12 ausgestattet ist, welches eine Ebene des männlichen Schaufelteils 11 in der Fluidkammer 9 kreuzt. Durchgangslöcher 17 sind durch das männliche Schaufelteil 11 hindurch ausgebildet. Die Vibrations-Dämpfungsvorrichtung weist ferner ein Loch-Steuerungsmittel, welches die Öffnungs- und Schließbetätigung des Durchgangsloches 17 steuert, Fluidkammer-Abstützungsmittel, welche die Fluidkammer 9 abstützen, so dass verhindert wird, dass die Fluidkammer 9 den oberen bzw. den unteren Schaft 3 bzw. 7 berührt, und eine Steuerungseinheit 19 auf, welche die Fluidkammer-Abstützungsmittel steuert. Ferner detektiert die Steuerungseinheit 19 eine Rotation des Lenkrades 1 und steuert die Loch-Steuerungsmittel in Abhängigkeit von der Rotation des Lenkrades 1.
Wie in 2 zu sehen, weist das männliche Schaufelteil 11 des unteren Aktuierelementes 13 eine Form auf, in welcher sich zwei Platten mit einer vorbestimmten Länge von einem zentralen Schaft des männlichen Schaufelteils 11 aus in entgegengesetzte laterale Richtungen erstrecken. Die Loch-Steuerungsmittel sind in dem männlichen Schaufelteil angeordnet.
Die Loch-Steuerungsmittel weisen eine Blockierplatte 23 auf, welche in dem männlichen Schaufelteil 11 bereitgestellt ist und linear bewegbar ist. Kommunizierende Löcher 21 sind durch die Blockierplatte 23 hindurch ausgebildet, so dass eine Ausrichtung der kommunizierenden Löcher 21 mit den Löchern 17 des männlichen Schaufelteils 11 in Abhängigkeit von der Linearbewegung der Blockierplatte 23 variiert. Die Loch-Steuerungsmittel weisen ferner eine Feder 25, welche elastisch die Blockierplatte 23 in dem männlichen Schaufelteil 11 abstützt, so dass die Blockierplatte 23 in eine Richtung gezogen wird, und einen Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 auf, welcher dazu dient, die Blockierplatte 23 unter Verwendung einer magnetischen Kraft und unter der Steuerung der Steuerungseinheit 19 zu ziehen, so dass die Durchgangslöcher 17 und die kommunizierenden Löcher 21 miteinander kommunizieren.
Wenn die Steuerungseinheit 19 Elektrizität an den Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 anlegt, wird daher die Blockierplatte 23 linear bewegt, so dass die kommunizierenden Löcher 23 zu den Durchgangslöchern 17 ausgerichtet werden. Anschließend kommt das Fluid in der Fluidkammer 9 in die Lage, durch das männliche Schaufelteil 11 hindurch zu passieren. Wenn die Elektrizität, welche an dem Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 angelegt wurde, unterbrochen wird, kehrt die Blockierplatte 23 aufgrund der Feder 21 in ihre Originalposition zurück. Damit werden die kommunizierenden Löcher 21 und die Durchgangslöcher 17 zueinander nicht-ausgerichtet, so dass das Fluid in der Fluidkammer 9 nicht in der Lage ist, durch das männliche Schaufelteil 11 hindurch zu passieren.
Wie in 3 gezeigt, weist das weibliche Schaufelteil 12 zwei bogenförmige Schaftteile 29 auf, welche einander in einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegen, so dass das männliche Schaufelteil 11 zwischen den bogenförmigen Schaftteilen 29 eingesetzt werden kann und innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches rotierbar ist. Das weibliche Schaufelteil 12 weist ferner Schaufeln 31 auf, welche jeweils von der Außenfläche von einem der bogenförmigen Schaftteile 29 aus vorstehen.
4 illustriert die Verbindung des männlichen Schaufelteils 11 mit dem weiblichen Schaufelteil 12 in der Fluidkammer 9.
Der vorbestimmte Winkelbereich wird durch den annehmbaren Rotationswinkel des Schaufelteils 11 in Bezug auf das weibliche Schaufelteil 12 gesetzt. Mit anderen Worten ist der vorbestimmte Winkelbereich ein Gestaltungswert, der entsprechend des annehmbaren Winkelbereiches für eine Rotation des männlichen Schaufelteils 11 in Bezug auf das weibliche Schaufelteil 12 ohne eine Energieübertragung zwischen diesen bestimmt ist.
Die bogenförmigen Schaftteile 29 dienen dazu, den relativen Winkel zwischen dem männlichen Schaufelteil 11 und dem weiblichen Schaufelteil 12 innerhalb des vorbestimmten Bereiches beizubehalten.
Es ist bevorzugt, dass der Winkelbereich der Rotation des männlichen Schaufelteil 11 in Bezug auf das weibliche Schaufelteil 12 auf einen Winkelbereich von 5–30 Grad gesetzt ist.
Die Fluidkammer-Abstützungsmittel weisen Fluidkammer-Elektromagneten 33 auf, welche durch die Steuerungseinheit 19 gesteuert werden und an sowohl einem ersten Ende der Fluidkammer 9 benachbart zu dem Lenkrad 1 als auch einem zweiten Ende der Fluidkammer 9 benachbart zu der Getriebebox 5 bereitgestellt sind. Die Fluidkammer-Abstützungsmittel weisen ferner Permanentmagneten 30 auf, welche sowohl an dem oberen als auch dem unteren Schaft 3 und 7 bereitgestellt sind, um eine magnetische Kraft auf jeden der Fluidkammer-Elektromagneten 33 anzulegen.
Die Steuerungseinheit 19 ermittelt unter Verwendung eines Drehmomentsensors 37, der an der Lenkstange montiert ist, ob ein Fahrer das Lenkrad 1 für eine Kurvenfahrt betätigt. Wenn der Fahrer eine Kurve fährt, wird die Zuführung von Elektrizität an die Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 unterbrochen. Wenn der Fahrer keine Kurve fährt, wird die Elektrizität zu den Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 zugeführt, so dass die Durchgangslöcher 17 und die kommunizierenden Löcher 21 miteinander kommunizieren.
Rotations-Vibrationen, die von dem unteren Schaft 7 übertragen werden, drehen das untere Aktuierelement 13 nach links und nach rechts. Dadurch wird das männliche Schaufelteil 11 in der Fluidkammer 9 nach links und nach rechts rotiert.
Zur gleichen Zeit ermittelt die Steuerungseinheit 19 unter Verwendung des Drehmomentsensors 37, ob der Fahrer eine Kurve fährt, so dass, wenn der Fahrer nicht lenkt, die Elektrizität an den Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 angelegt wird. Damit wird, wie in 5 dargestellt, eine Blockierplatte 23 durch einen Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 gezogen, so dass die Durchgangslöcher 17 und die kommunizierenden Löcher 21 miteinander kommunizieren.
Damit ist das Fluid in der Fluidkammer 9 in der Lage, durch die Kanäle zu passieren, die durch die Durchgangslöcher 17 und die kommunizierenden Löcher 21 definiert werden und welche miteinander kommunizieren, so dass das männliche Schaufelteil 11 in Bezug auf das weibliche Schaufelteil 12 innerhalb des Winkelbereiches rotierbar ist, der durch die zwei bogenförmigen Teile 29 des weiblichen Schaufelteils 12 erlaubt wird. Als Ergebnis davon werden Rotations-Vibrationen innerhalb des Bereiches, in welchem sich das männliche Schaufelteil 11 in Bezug auf das weibliche Schaufelteil 12 drehen kann, nicht auf das weibliche Schaufelteil 12 übertragen.
Zu diesem Zeitpunkt dämpft das Fluid, das durch die Kanäle passiert, die von den Durchgangslöchern 17 und den kommunizierenden Löchern 12 definiert werden, die Rotations-Vibrationen des männlichen Schaufelteils 11 und ermöglicht, dass sich das männliche Schaufelteil 11 in Bezug auf das weibliche Schaufelteil 12 ohne Übertragung der Rotationskraft auf das weibliche Schaufelteil 12 dreht.
Daher werden in diesem Zustand die Rotations-Vibrationen, die von den lenkbaren Rädern auf den unteren Schaft 7 übertragen werden, in der Fluidkammer 9 unterbrochen, wobei sie nicht auf den oberen Schaft 3 übertragen werden und damit für den Fahrer nicht wahrnehmbar sind.
Andererseits, wenn die Steuerungseinheit 19 unter Verwendung des Drehmomentsensors 37 eine Lenkkraft von dem Fahrer detektiert, wird die Elektrizität, welche zu den Loch-Steuerungs-Elektromagneten 27 zugeführt wurde, unmittelbar unterbrochen. Damit wird, wie in 6 dargestellt, die Blockierplatte 23 durch die Feder 25 gezogen, so dass die kommunizierenden Löcher 21 nicht-ausgerichtet zu den Durchgangslöchern 17 sind. Damit kann das Fluid nicht länger durch das männliche Schaufelteil 11 hindurch passieren.
Weil das Fluid in der Fluidkammer 9 nicht kompressibel ist und wenn das Fluid nicht durch das männliche Schaufelteil 11 hindurch passieren kann, wird die Drehkraft des weiblichen Schaufelteils 12, welche es das Fluid drückt, vollständig auf das männliche Schaufelteil 11 übertragen. Konsequenterweise wird, wenn das weibliche Schaufelteil 12 sich dreht, das männliche Schaufelteil 11 zusammen mit dem weiblichen Schaufelteil 12 gedreht, so dass die Lenkkraft des Fahrers über den unteren Schaft 7 auf die Getriebebox 5 übertragen wird. Währenddessen führt die Steuerungseinheit 19 Elektrizität zu den Fluidkammer-Elektromagneten 33 zu, wenn das Fahrzeug fährt, so dass durch die Magnetkraft, die von den Fluidkammer-Elektromagneten 33 und den Permanentmagneten 35 erzeugt wird, verhindert wird, dass die Fluidkammer 9 den unteren Schaft und den oberen Schaft 3 berührt.
Damit werden axiale Vibrationen, die von den lenkbaren Rädern auf den unteren Schaft 7 übertragen werden, durch eine axiale Gleitbewegung sowohl an der Verbindungsstelle zwischen dem unteren Schaft 7 und dem unteren Aktuierelement 13, welche in Axialrichtung verschiebbar miteinander verbunden sind, als auch an der Verbindungsstelle zwischen dem oberen Schaft 3 und dem oberen Aktuierelement 15 absorbiert, welche ebenfalls in Axialrichtung verschiebbar miteinander verbunden sind. Als ein Ergebnis werden die axialen Vibrationen nicht auf den oberen Schaft 3 übertragen, womit sie für den/die Fahrer/in, der/die das Lenkrad 1 in seinen/ihren Händen hält, nicht wahrnehmbar sind.
Wie es aus dem Vorangegangen ersichtlich ist, unterbricht die Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung effizient Vibrationen, die von lenkbaren Rädern übertragen werden, so dass die Vibrationen nicht auf das Lenkrad übertragen werden, womit sie für den Fahrer nicht wahrnehmbar sind, wodurch die Stabilität und Qualität des Fahrzeugs verbessert wird.

Claims

Vibrations-Dämpfungsvorrichtung für Lenksysteme, aufweisend: einen oberen Schaft, der mit einem Lenkrad verbunden ist, einen unteren Schaft, der mit einer Getriebebox verbunden ist, eine Fluidkammer, die zwischen dem oberen und dem unteren Schaft vorgesehen ist und die mit Fluid gefüllt ist, ein unteres Aktuierelement, das mit dem unteren Schaft verbunden ist und das ein männliches Schaufelteil aufweist, das in der Fluidkammer angeordnet ist, wobei ein Durchgangsloch durch das männliche Schaufelteil ausgebildet ist, ein oberes Aktuierelement, das mit dem oberen Schaft verbunden ist und das ein weibliches Schaufelteil aufweist, das das männliche Schaufelteil in der Fluidkammer kreuzt, ein Loch-Steuerungsmittel zum Steuern eines Öffnens und Schließens des Durchgangsloches, Fluidkammer-Abstützungsmittel zum Abstützen der Fluidkammer, so dass verhindert wird, dass die Fluidkammer den oberen und den unteren Schaft berührt, und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Fluidkammer-Abstützungsmittel, zum Detektieren einer Rotation des Lenkrades und zum Steuern des Loch-Steuerungsmittels in Abhängigkeit von der Rotation des Lenkrades.
Vibrations-Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das weibliche Schaufelteil aufweist: zwei bogenförmige Schaftteile, die sich in einem vorbestimmten Abstand zueinander gegenüberliegen, so dass das männliche Schaufelteil zwischen die bogenförmigen Teile einsetzbar ist und innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches drehbar ist, und zwei Schaufeln, die von der Außenfläche jeweils eines der beiden bogenförmigen Schaftteile vorstehen.
Vibrations-Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Loch-Steuerungsmittel aufweisen: eine Blockierplatte, die in einem männlichen Schaufelteil vorgesehen ist und linear bewegbar ist, wobei ein kommunizierendes Loch durch die Blockierplatte ausgebildet ist, so dass eine Ausrichtung des kommunizierenden Loches mit dem Durchgangsloch des männlichen Schaufelteils in Abhängigkeit einer linearen Bewegung der Blockierplatte variiert, eine Feder, die elastisch die Blockierplatte in dem männlichen Schaufelteil abstützt, so dass die Blockierplatte in eine Richtung federvorgespannt ist, und einen Loch-Steuerungs-Elektromagneten, der die Blockierplatte unter Verwendung einer magnetischen Kraft und unter der Steuerung der Steuerungseinheit derart gegen die Kraft der Feder zieht, dass das Durchgangsloch und das kommunizierende Loch miteinander kommunizieren.
Vibrations-Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fluidkammer-Abstützungsmittel aufweisen: Fluidkammer-Elektromagneten, die durch die Steuerungseinheit gesteuert werden und die an sowohl einem ersten Ende der Fluidkammer benachbart zu dem Lenkrad als auch an einem zweiten Ende der Fluidkammer benachbart zu der Getriebebox vorgesehen sind, und Permanentmagneten, die sowohl an dem oberen als auch dem unteren Schaft vorgesehen sind, um eine magnetische Kraft an jeden der Fluidkammer-Elektromagneten anzulegen.