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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkungsvorrichtung
und insbesondere auf eine eingebaute Servolenkungsvorrichtung, die bei
großen
Kraftfahrzeugen verwendbar ist, sowie auf ein Steuerungs-/Regelungsverfahren
und ein Montageverfahren.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung
JP
11-339199A zeigt
ein Fahrzeug-Fahrunterstützungssystem
für das
Fahren eines Kraftfahrzeugs, wobei verhindert wird, dass das Fahrzeug
von einer erwünschten
Fahrspur abweicht, wenn ein Fahrer einschläft oder zur Seite sieht. Das
Fahrzeug-Fahrunterstützungssystem
umfasst eine Kamera zur Erfassung von weißen Markierungslinien und eine
Kamera zur Erfassung einer Blickrichtung/eines Blinzelns. Wenn beurteilt
wird, dass das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, oder beurteilt
wird, dass der Fahrer schläft
oder zur Seite blickt, lenkt das Fahrzeug-Fahrunterstützungssystem das Fahrzeug automatisch.
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DE 691 12 256 T2 offenbart
eine hydraulische hilfskraft verstärkte Lenkeinrichtung, ansprechend
auf die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Lenkeinrichtung umfasst hierzu
ein Gehäuse
mit darin angeordneter Eingangswelle, Ausgangswelle und einem Torsionsstab
zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle. Um die Eingangswelle herum
ist ein Steuerventil zur Steuerung der Menge an Drucköl, das einem
Arbeitszylinder von einer Hydraulikpumpe zuzuführen ist, angeordnet. Ferner
sind Plunger verschiebbar in Öffnungen
in der Ausgangswelle eingesetzt, wobei jeder Plunger dazu eingerichtet
ist, mit seinem vorderen Ende durch Öldruck entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit
gegen die Eingangswelle gedrückt
zu werden, um eine Gegenkraft zu erzeugen. Dabei steht der Plunger
mit einem Kunststoffkörper
in Gleitberührung
und eine die Eingangswelle berührende
Metallkugel wird durch den Kunststoffkörper gehalten.
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DE 36 90 102 T1 offenbart
eine Hydraulikdruck-Reaktionsvorrichtung in einer Servolenkvorrichtung
des Zahnrad-Zahnstangentyps
mit einem Drehventil. Der Ventilkörper der Ausgangswelle und des
Drehventils bilden ein Hülsenbauteil,
das einstückig
um die Eingangswelle rotiert. Das Hülsenbauteil weist eine Mehrzahl
von Bohrungen auf, die miteinander über eine Ringnut in Verbindung
stehen, und jede Bohrung ist mit einem Kolben versehen. Die Eingangswelle
weist an ihrem äußeren Umfang
eine Anzahl von Nuten auf, in die die jeweiligen Kolben eingreifen.
Jede Nut hat eine Grundfläche
und zwei geneigte Seitenflächen
in einem Querschnitt rechtwinklig zur Eingangswelle. Befindet sich
das Zentrum der Kolben in der Mitte zwischen den beiden geneigten Seitenflächen, so
entstehen Zwischenräume
zwischen dem Kolben und den beiden geneigten Seitenflächen.
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DE 689 13 434 T2 offenbart
eine hydraulische Servolenkvorrichtung, deren Lenkunterstützungskraftwelle
ein hydraulischer Antrieb ist. Hierbei ist ein Verbindungsbereich
zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle mit einem Hydraulikdruckreaktionsteil
versehen, wobei das hydraulische Servoventil parallel dazu vorgesehen
ist. Durch das hydraulische Reaktionsteil wird zwischen beiden Wellen
eine Hydraulikdruckreaktion, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit
variabel ist, aufgebracht, wodurch der durch die relative Winkelverschiebung
beider Wellen bewirkte Steuervorgang des hydraulischen Steuerventils
bei hohen Geschwindigkeiten durch große Kräfte und bei niedrigen Geschwindigkeiten
durch geringe Kräfte
eingeschränkt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung
JP 11-339199A offenbarte Fahrzeug-Fahrunterstützungssystem
basiert auf einem elektrischen Servolenkungssystem. Im Allgemeinen weisen
elektrische Servolenkungssysteme ein geringes Leistungsvermögen auf.
Demzufolge setzen typische große
Kraftfahrzeuge hydraulische Servolenkungssysteme mit einem großen Leistungsvermögen ein.
Es war kompliziert, ein solches auf einem elektrischen Servolenkungssystem
basierendes Fahrzeug-Fahrunterstützungssystem
bei einem Kraftfahrzeug anzuwenden, das auf dem hydraulischen Servolenkungssystem
basiert, obwohl es weniger kompliziert sein kann, ein solches auf
einem elektrischen Servolenkungssystem basierendes Fahrzeug-Fahrunterstützungssystem
bei einem Kraftfahrzeug anzuwenden, das auf dem elektrischen Servolenkungssystem
basiert.
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Demzufolge
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Servolenkungsvorrichtung
bereitzustellen, die einen Lenkvorgang in unterschiedlichen Situationen,
wie z. B. einer Situation, bei der ein Fahrzeug von einer erwünschten
Fahrspur abweicht, und einer Situation, bei der ein Grad des Bewusstseins
oder der Aufmerksamkeit des Fahrers gering ist, zur Sicherheit automatisch
steuern/regeln kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung der
Aufgabe erfolgt durch eine Servolenkungseinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. 14, einem entsprechenden Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 29 sowie einem dazugehörenden Montageverfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 34. Vorteilhafte Weiterbildungen finden
sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen.
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Darin
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild, das einen Systemaufbau einer Servolenkungsvorrichtung
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellt,
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2 eine
Seitenschnittansicht einer Servolenkungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
Querschnittsansicht eines zweiten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 2,
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4 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht
eines ersten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 2,
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5 eine
Seitenschnittansicht der Servolenkungsvorrichtung von 2 in
einem Zustand, bei dem ein Lenkrad im Uhrzeigersinn gedreht ist,
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6 eine
Querschnittsansicht des ersten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 2,
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7 eine
Querschnittsansicht des zweiten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 2,
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8 ein
Ablaufdiagramm, das einen Steuerungs-/Regelungsprozess eines Feedback-Lenkmoments
unter normalen Betriebsbedingungen gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt,
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9 ein
Ablaufdiagramm, das einen Warnprozess eines Fahrers darstellt, wenn
ein Grad des Bewusstseins oder der Aufmerksamkeit eines Fahrers
gering ist,
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10 ein
Ablaufdiagramm, das einen Prozess darstellt, um zu verhindern, dass
ein Fahrzeug von einer erwünschten
Fahrspur abweicht,
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11 eine
Seitenschnittansicht einer Servolenkungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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12 eine
Querschnittsansicht eines zweiten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 11,
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13 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht
des zweiten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 11,
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14 eine
Seitenschnittansicht der Servolenkungsvorrichtung von 11 in
einem Zustand, bei dem ein Lenkrad im Uhrzeigersinn gedreht ist,
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15 eine
Querschnittsansicht eines ersten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 11,
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16 eine
Querschnittsansicht des zweiten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 11,
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17 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht
des zweiten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 11,
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18 eine
Seitenschnittansicht einer Servolenkungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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19 eine
Querschnittsansicht eines ersten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 18,
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20 eine
Draufsicht einer Antriebswelle einer Lenkspindel der Servolenkungsvorrichtung
von 18,
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21 eine
Draufsicht eines Kontaktstifts des ersten Antriebswellen-Aktuators
von 19,
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22 eine
Teil-Seitenschnittansicht der Servolenkungsvorrichtung von 18 bei
einem Montagevorgang,
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23 eine
Querschnittsansicht eines ersten Antriebswellen-Aktuators der Servolenkungsvorrichtung
von 18 beim Montagevorgang,
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24 eine
Querschnittsansicht eines zweiten Antriebswellen-Aktuators einer
Servolenkungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, und
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25 eine
Draufsicht eines Kontaktstifts des zweiten Antriebswellen-Aktuators
von 24.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
wird eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 9 beschrieben.
Die Servolenkungsvorrichtung ist für große Kraftfahrzeuge, wie z. B.
einen Lkw, geeignet. Nachfolgend werden die Ausdrücke „im Uhrzeigersinn” und „im Gegenuhrzeigersinn” für einige
Elemente verwendet, um die Drehrichtungen dieser Elemente zu beschreiben,
die von einem Fahrer in Richtung zu einem Lenkrad gesehen werden.
Die Ausdrücke „rechts” und „links” werden
auch anstelle von „im Uhrzeigersinn” bzw. „im Gegenuhrzeigersinn” verwendet.
Wie in 2 dargestellt, wird ein Koordinatensystem für die nachfolgende
Beschreibung vorausgesetzt. Eine y-Achse wird definiert, um sich
in der axialen Richtung einer Lenkspindel 2 in Richtung eines
Lenkrads SW zu erstrecken. Ein Polarkoordinatensystem wird senkrecht
zur y-Achse definiert. Eine r-Achse wird definiert, um eine radiale
Koordinate im Polarkoordinatensystem anzuzeigen. Die Umfangskoordinate
erstreckt sich vom Lenkrad SW aus gesehen im Gegenuhrzeigersinn.
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Wie
in 1 dargestellt, weist eine Servolenkungsvorrichtung 1 eine
Lenkspindel 2, einen Drehschieber 600, einen hydraulischen
Antriebszylinder 10 und eine Segmentwelle 30 auf.
Die Lenkspindel 2 ist zur Drehung mit dem Lenkrad SW verbunden.
Der Drehschieber 600 dient dazu, die Richtung einer Hilfslenkkraft
zu wechseln. Der hydraulische Antriebszylinder 10 ist mit
der Lenkspindel 2 mechanisch verbunden. Der hydraulische
Antriebszylinder 10 beherbergt einen Kolben 70.
Der Kolben 70 nimmt einen Differenz-Flüssigkeitsdruck auf und gibt
eine Hilfslenkkraft aus. Die Segmentwelle 30 steht mit
dem Kolben 70 im Eingriff, sodass eine lineare Bewegung
des Kolbens 70 bewirkt, dass sich die Segmentwelle 30 dreht
und die Räder
lenkt. Die Hilfslenkkraft wird auf diese Weise auf die Räder übertragen.
Die Lenkspindel 2 weist im Allgemeinen eine Antriebswelle 40,
eine Abtriebswelle 60 und einen Torsionsstab 50 auf,
der die Antriebswelle 40, wie in 2 dargestellt,
mit der Abtriebswelle 60 verbindet.
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Die
Servolenkungsvorrichtung 1 weist ferner einen ersten Antriebswellen-Aktuator 100,
einen zweiten Antriebswellen-Aktuator 200 und, wie in 1 dargestellt,
eine Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit 300 auf.
Die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 können zusammengefasst
als Lenkspindel-Aktuator bezeichnet werden. Die Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit 300 führt den
ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 gesteuerte/geregelte
Flüssigkeitsdrücke zu,
um ein Feedback-Lenkmoment auf die Antriebswelle 40 aufzubringen.
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Die
ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 bringen
auf die Antriebswelle 40 Drehmomente im Gegenuhrzeigersinn
beziehungsweise im Uhrzeigersinn auf. Unter normalen Betriebsbedingungen
dienen die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 als
Lenkungs-Feedbackaktuator,
der die Feedback-Lenkmomente erzeugt. Wenn ein Fahrer schläft oder
zur Seite schaut, oder wenn ein Bewusstseins- oder Aufmerksamkeitsgrad
des Fahrers niedrig ist, sodass ein Host-Fahrzeug von einer erwünschten
Fahrspur abweichen kann, dienen die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 als
Lenkhilfe-Aktuator, der die Antriebswelle 40 dreht, um
den Drehschieber 600 zu betätigen.
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Wenn
das Lenkrad SW gedreht wird, wird ein Arbeitsmedium von einer Pumpe
P durch den Drehschieber 600 selektiv einer der ersten
und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 des
hydraulischen Arbeitszylinders 10 zugeführt. Der Differenzdruck zwischen
den ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 drückt den
Kolben 70 vor, um die Segmentwelle 30 zu drehen,
um die Räder
zu lenken. Ein überschüssiger Teil
des Arbeitsmediums wird, wie in 1 dargestellt,
in einen Flüssigkeitsbehälter 5 abgeleitet.
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Die
Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit 300 weist,
wie in 1 dargestellt, im Allgemeinen eine erste Steuerungs-/Regelungseinheit 301,
ein erstes Steuerungs-/Regelungsventil 310 und
ein zweites Steuerungs-/Regelungsventil 320 auf.
Die ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 sind
elektromagnetische Ventile. Die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 arbeitet durch
Aufnahme von elektrischer Energie von einer Batterie E. Die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 empfängt ein
Abtastsignal von einem Zustandssensor 400, verarbeitet
das Abtastsignal und steuert/regelt die ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320.
Die ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 sind
mit dem Drehschieber 600 durch die Flüssigkeitsdurchgänge 6 bzw. 7 verbunden,
um die Flüssigkeitsdrücke von der
Pumpe P aufzunehmen.
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Der
Zustandssensor 400 umfasst, wie in 1 dargestellt,
einen Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 401, eine Fahrer-Überwachungskamera 402 und
eine Fahrspur-Überwachungskamera 403.
Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 401 misst eine Fahrzeuggeschwindigkeit
des Host-Fahrzeugs. Die Fahrer-Überwachungskamera 402 überwacht
die Blickrichtung des Fahrers und das Öffnen der Augen des Fahrers.
Die Fahrspur-Überwachungskamera 403 überwacht
eine Positionsbeziehung zwischen dem Host-Fahrzeug und den weißen Markierungslinien.
Der Zustandssensor 400 gibt Hinweissignale solcher Informationen
an die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 aus.
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Wenn
der Bewusstseins- oder Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers niedrig ist,
steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 die
ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200,
um Feedback-Lenkmomente an die Antriebswelle 40 im Uhrzeigersinn
und Gegenuhrzeigersinn anzulegen, um das Lenkrad SW vibrieren zu
lassen und dadurch den Fahrer zu warnen.
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Die
ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 nehmen
durch den Drehschieber 600 das Arbeitsmedium auf. Wenn
die Antriebswelle 40 in Bezug auf die Abtriebswelle 60 im Uhrzeigersinn
gedreht wird, wird das Arbeitsmedium dem ersten Steuerungs-/Regelungsventil 310 zugeführt. Wenn
hingegen die Antriebswelle 40 in Bezug auf die Abtriebswelle 60 im
Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wird das Arbeitsmedium dem zweiten Steuerungs-/Regelungsventil 320 zugeführt. Ein überschüssiger Teil
des Arbeitsmediums wird in den Flüssigkeitsbehälter 5 abgeleitet.
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Das
erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 weist einen ersten
Elektromagnet SOL1 und einen Kolben 311 auf. Die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 gibt
ein Befehlsignal an den ersten Elektromagnet SOL1 aus, um den ersten
Elektromagnet SOL1 zu steuern/zu regeln, um den Kolben 311 zu
betätigen.
Dadurch steuert/regelt das erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 einen
dem ersten Antriebswellen-Aktuator 100 zugeführten Flüssigkeitsdruck.
Gleichermaßen
weist das zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320 einen
zweiten Elektromagnet SOL2 und einen Kolben 321 auf. Die
Steuerungs-/Regelungseinheit 301 gibt ein Befehlsignal
an den zweiten Elektromagnet SOL2 aus, um den zweiten Elektromagnet
SOL2 zu steuern/zu regeln, um den Kolben 321 zu betätigen. Dadurch
steuert/regelt das Steuerungs-/Regelungsventil 320 einen
dem zweiten Antriebswellen-Aktuator 200 zugeführten Flüssigkeitsdruck.
Die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 erzeugen
die Feedback-Lenkmomente auf der Basis der zugeführten Flüssigkeitsdrücke. Wie in 2 dargestellt,
weisen die ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 jeweils
eine Längsachse
auf, die sich entlang einer Längsachse
des Elektromagnets und entlang der Längsachse der Lenkspindel 2 erstreckt.
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Die
Servolenkungsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse, das,
wie in 2 dargestellt, ein erstes Gehäuse 11 und ein zweites
Gehäuses 12 aufweist. Das
erste Gehäuse 11 beherbergt
den Drehschieber 600. Das zweite Gehäuse 12 beherbergt
den Kolben 70. Das zweite Gehäuse 12 ist mit einem
Segmentwellen-Aufnahmeabschnitt 13 ausgebildet,
in dem die Segmentwelle 30 montiert ist. Das schalenförmige erste
Gehäuse 11 ist
an einem offenen Ende mit einem offenen Ende des schalenförmigen zweiten Gehäuses 12 verbunden,
wobei eine Kammer gebildet wird. Die Antriebswelle 40 erstreckt
sich durch den Boden des ersten Gehäuses 11. Die Antriebswelle 40 kann
mit dem Lenkrad SW verbunden werden. Die Drehung der Antriebswelle 40 wird
in eine Bewegung des Kolbens 70 in die y-Richtung umgewandelt.
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Der
Kolben 70 ist, wie in 2 dargestellt,
im zweiten Gehäuse 12 zur
Bewegung in die Längsrichtung
montiert. Die axiale Richtung der Segmentwelle 30 liegt
senkrecht zur Längsrichtung
des Kolbens 70. Der Kolben 70 umfasst an einem
radialen Außenumfang
einen außenverzahnten
Bereich 71. Der außenverzahnte
Bereich 71 steht mit Zähnen
im Eingriff, die in einem radialen Außenumfang der Segmentwelle 30 ausgebildet
sind. Dadurch wird die lineare Bewegung des Kolbens 70 in
die Drehbewegung der Segmentwelle 30 umgewandelt. Die Segmentwelle 30 und
der außenverzahnte
Bereich 71 dienen als Mechanismus, um eine Lenkkraft gemäß der Längsbewegung
des Kolbens 70 auszugeben. Der Kolben 70 teilt
den Innenraum des zweiten Gehäuses 12 in
eine erste Flüssigkeitsdruckkammer 21 auf
der positiven y-Seite und eine zweite Flüssigkeitsdruckkammer 22 auf
der negativen y-Seite flüssigkeitsdicht
auf.
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Das
zweite Gehäuse 12 erstreckt
sich, wie in 2 dargestellt, senkrecht zur
axialen Richtung der Segmentwelle 30. Ein Segmentwellen-Aufnahmeabschnitt 13 ist
an einem radialen Außenumfang
des zweiten Gehäuses 12 ausgebildet.
Der Segmentwellen-Aufnahmeabschnitt 13 ist mit der ersten
Flüssigkeitskammer 21 verbunden,
sodass das Arbeitsmedium dem Segmentwellen-Aufnahmeabschnitt 13 zugeführt wird.
Das zugeführte
Arbeitsmedium wird verwendet, um den Zahneingriffsbreich zwischen
der Segmentwelle 30 und den außenverzahnten Bereich 71 des
Kolbens 70 zu schmieren.
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Die
Abtriebswelle 60 ist mechanisch mit dem hydraulischen Antriebszylinder 10 wie
folgt verbunden. Die Abtriebswelle 60 wird in eine längs verlaufende
Mittenbohrung des Kolbens 70 eingesetzt. Die Abtriebswelle 60 steht
mit dem Kolben 70 über
einen Kugelumlaufspindel-Mechanismus 62 als Bewegungs-Umwandlungsmechanismus
im Eingriff. Die Drehbewegung der Abtriebswelle 60 wird
dadurch in die Längsbewegung
des Kolbens 70 umgewandelt.
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Die
Abtriebswelle 60 weist eine röhrenförmige Form auf. Wie in 2 ersichtlich,
ist die Antriebswelle 40 an einem oberen Bereich der axialen
Bohrung der Abtriebswelle 60 montiert, während der
Torsionsstab 50 an einem unteren Bereich der axialen Bohrung
der Abtriebswelle 60 montiert ist. Dadurch ist die Antriebswelle 40 radial
außerhalb
des Torsionsstabs 50 angeordnet, während die Abtriebswelle 60 radial
außerhalb
der Antriebswelle 40 angeordnet ist. Die Antriebswelle 40 ist
mit der Abtriebswelle 60 zusammengefügt, indem die Antriebswelle 40,
wie in 2 ersichtlich, mit dem oberen Ende des Torsionsstabs 50 verbunden
ist und die Abtriebswelle 60 am unteren Ende mit dem unteren
Ende des Torsionsstabs 50 verbunden ist. Der Torsionsstab 50 absorbiert
ein von den ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 auf
die Antriebswelle 40 angelegtes Drehmoment elastisch, um
dadurch unerwünschte
Auswirkungen auf die gelenkten Räder
zu minimieren. Ein erstes Lager 91 ist im ersten Gehäuse 11 vorgesehen,
um die Antriebswelle 40 bei der Drehung abzustützen. Ein
zweites Lager 92 ist im ersten Gehäuse 11 vorgesehen,
um die Abtriebswelle 60 bei der Drehung abzustützen.
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Die
Antriebswelle 40 ist auf der negativen y-Seite des Drehschiebers 600,
wie in den 2 und 3 dargestellt,
mit einem gezahnten Abschnitt 41 ausgebildet. Der gezahnte
Abschnitt 41 der Antriebswelle überlappt mit der Abtriebswelle 60 in
der y-Richtung. Andererseits ist die Abtriebswelle 60,
wie in 3 dargestellt, mit einem gezahnten Abschnitt 61 auf
der negativen y-Seite des Drehschiebers 600 ausgebildet.
Der gezahnte Abschnitt 61 der Abtriebswelle überlappt
mit dem gezahnten Abschnitt 41 der Antriebswelle in der
y-Richtung. Die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 umfassen
diesen gezahnten Abschnitt 41 der Antriebswelle und diesen
gezahnten Abschnitt 61 der Abtriebswelle. Der gezahnte
Abschnitt 41 der Antriebswelle steht für eine Relativbewegung in loser
Eingriff mit dem gezahnten Abschnitt 61 der Abtriebswelle.
Eine Kerbverzahnungsspitze 44 des gezahnten Bereichs 41 der
Antriebswelle ist in ihrer Bewegungsfähigkeit im Zahngrund bzw. Tal
des gezahnten Bereichs 61 der Abtriebswelle eingeschränkt, um
zu verhindern, dass sich der Torsionsstab 50 übermäßig verdreht.
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Die
im zweiten Gehäuse 12 angeordnete erste
Flüssigkeitsdruckkammer 21 ist
mit dem Drehschieber 600 durch einen Flüssigkeitsdurchgang 15 verbunden,
der, wie in 2 dargestellt, im ersten Gehäuse 11 angeordnet
ist. Die zweite Flüssigkeitsdruckkammer 22 ist
mit dem Drehschieber 600 durch einen Flüssigkeitsdurchgang 16 verbunden,
der im zweiten Gehäuse 12 und
im ersten Gehäuse 11 angeordnet
ist.
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Der
Drehschieber 600 reguliert und verteilt das Arbeitsmedium
und führt
es den ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 zu
bzw. leitet es von diesen durch eine Einlassöffnung bzw. eine Auslassöffnung entsprechend
der Drehposition der Antriebswelle 40 in Bezug auf die
Abtriebswelle 60 ab. Der Drehschieber 600 umfasst,
wie in 2 dargestellt, einen Ventilkörper 610 und einen
Rotor 620. Der Ventilkörper 610 ist
an einem oberen Endbereich der Abtriebswelle 60, wie in 2 dargestellt,
befestigt bzw. ausgebildet. Der Rotor 620 mit einer hohlen zylindrischen
Form ist im Innern des Ventilkörpers 610 radial
angeordnet und an einem Außenumfang der
Antriebswelle 40 durch einen Eingriffsstift 80 befestigt.
Der Drehschieber 600 ist mit der Flüssigkeitsdruckkammer 21 über einen
Flüssigkeitsdurchgang 31 verbunden.
Wenn sich der Rotor 620 in Bezug auf den Ventilkörper 610 aus
der negativen y-Richtung gesehen im Uhrzeigersinn dreht, wird der
Pumpen-Förderdruck
der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 zugeführt und
das Arbeitsmedium wird von der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 durch
einen Flüssigkeitsdurchgang 32 abgelassen.
Wenn sich der Rotor 620 hingegen in Bezug auf den Ventilkörper 610 im
Gegenuhrzeigersinn dreht, wird der Pumpen-Förderdruck der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 zugeführt und
das Arbeitsmedium wird von der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 durch
den Flüssigkeitsdurchgang 31 abgelassen.
Wenn sich die Antriebswelle 40 in Bezug auf die Abtriebswelle 60 aus
der negativen y-Richtung gesehen im Uhrzeigersinn dreht, ist die
erste Flüssigkeitsdruckkammer 21 mit
anderen Worten mit der Pumpe P verbunden. Wenn sich die Antriebswelle 40 hingegen
in Bezug auf die Abtriebswelle 60 im Gegenuhrzeigersinn dreht,
ist die zweite Flüssigkeitsdruckkammer 22 mit der
Pumpe P verbunden.
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Die
ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 sind
in der y-Richtung auf der negativen y-Seite des Drehschiebers 600,
wie in 2 dargestellt, angeordnet. Der erste Antriebswellen-Aktuator 100 umfasst
vier Kolben-Führungsbohrungen 110 und,
wie durch die gestrichelten Linien in 3 dargestellt,
vier in der Umfangsrichtung der Abtriebswelle 60 gleichmäßig angeordnete
Kolben 120. Jede Kolben-Führungsbohrung 110 ist
ausgebildet, um sich durch die Wand der Abtriebswelle 60 in
die r-Richtung zu erstrecken. Jeder Kolben 120 ist zur gleitenden
Bewegung in der Kolben-Führungsbohrung 110 montiert.
Gleichermaßen
umfasst der zweite Antriebswellen-Aktuator 204 Kolben-Führungsbohrungen 210 und
vier Kolben 220, die gleichmäßig in der Umfangsrichtung
der Abtriebswelle 60 angeordnet sind. Der Kolben 120 definiert,
wie in 3 dargestellt, eine erste Flüssigkeitskammer D1 außerhalb
davon in der radialen Richtung der Abtriebswelle 60, während der
Kolben 22 eine zweite Flüssigkeitskammer 22 außerhalb
davon in der radialen Richtung der Abtriebswelle 60 definiert.
Die erste Flüssigkeitskammer
D1 ist mit der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21,
wie in 2 dargestellt, über die Flüssigkeitsdurchgänge 31 und 33 und
das erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 verbunden.
Die zweite Flüssigkeitskammer
D2 ist, wie in 2 dargestellt, mit der zweiten
Flüssigkeitsdruckkammer 22 über die Flüssigkeitsdurchgänge 32 und 34 und
das zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320 verbunden. Die ersten
und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 nehmen
die Flüssigkeitsdrücke von
den ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 auf
und steuern/regeln die Flüssigkeitsdrücke und
führen
die gesteuerten/geregelten Flüssigkeitsdrücke den
ersten und zweiten Antriebswelle-Aktuatoren 100 und 200 zu.
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Jeder
Kolben 120 steht, wie in 3 dargestellt, über ein
Kontaktelement 121 in Kontakt mit der Antriebswelle 40.
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Das
Kontaktelement 121 ist kugelförmig ausgebildet und wird durch
eine Ausnehmung festgehalten, die in der längsgerichteten inneren Stirnfläche des
Kolbens 120 ausgebildet ist. Wenn sich der Flüssigkeitsdruck
in der ersten Flüssigkeitskammer
D1 ändert,
bewegt sich der Kolben 120 in der Kolben-Führungsbohrung 110 in
die r-Richtung. Die nach innen gerichtete Bewegung des Kolbens 120 führt dazu,
dass das Kontaktelement 121 zum gezahnten Bereich 41 der
Antriebswelle geschoben wird. Gleichermaßen steht jeder Kolben 220 über ein Kontaktelement 221 in
Kontakt mit der Antriebswelle 40. Das Kontaktelement 221 ist
kugelförmig
und wird durch eine Ausnehmung festgehalten, die in der längsgerichteten
inneren Stirnfläche
des Kolbens 220 ausgebildet ist. Wenn sich der Flüssigkeitsdruck in
der zweiten Flüssigkeitskammer
D2 ändert,
bewegt sich der Kolben 220 in der Kolben-Führungsbohrung 210 in
die r-Richtung. Die nach innen gerichtete Bewegung des Kolbens 220 führt dazu,
dass das Kontaktelement 221 zum gezahnten Bereich 41 der Antriebswelle
gedrückt
wird.
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Der
erste Antriebswellen-Aktuator 100 ist in Bezug auf den
zweiten Antriebswellen-Aktuator 200 in der Umfangsrichtung
der Antriebswelle 40 oder der Abtriebswelle 60 wie
folgt verstellt. Wie in 3 dargestellt, weist die Kolben-Führungsbohrung 110 für den ersten
Antriebswellen-Aktuator 100 eine Mittelachse A-A oder A'-A' auf, während die
Kolben-Führungsbohrung 210 für den zweiten
Antriebswellen-Aktuator 200 eine Mittelachse B-B oder B'-B' aufweist. Die Mittelachse
A-A oder A'-A' weist einen Verstellwinkel θ in Bezug
auf die Mittelachse B-B oder B'-B' auf. Unter neutralen
Bedingungen ist der gezahnte Bereich 41 der Antriebswelle
so positioniert, dass eine Linie, die zwei gegenüberliegende Täler des
gezahnten Bereichs 41 der Antriebswelle verbindet, identisch
zu einer Linie C-C oder C'-C' ist. Wie aus 3 ersichtlich,
ist die Mittelachse A-A oder A'-A' der Kolben-Führungsbohrung 110 in
Bezug auf die Linie C-C oder C'-C' um θ/2 im Uhrzeigersinn
verstellt. Daher steht das Kontaktelement 221 in Kontakt mit
einer zweiten abgewinkelten Kontaktoberfläche 42 des gezahnten
Bereichs 41 der Antriebswelle, die sich im Uhrzeigersinn
aus dem Tal erstreckt, wobei die Antriebswelle 40 an dieser
Kontaktstelle angeschoben wird. Andererseits steht das Kontaktelement 121 in
Kontakt mit einer ersten abgewinkelten Kontaktfläche 43 des gezahnten
Bereichs 41 der Antriebswelle, die sich im Gegenuhrzeigersinn
aus dem Tal erstreckt, wobei die Antriebswelle 40 an dieser Kontaktstelle
angeschoben wird.
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Wenn
die zweite abgewinkelte Kontaktoberfläche 42 in die r-Richtung
nach innen gedrückt
wird, wird die Antriebswelle 40, wie aus 3 ersichtlich, im
Uhrzeigersinn gedreht. Wenn hingegen die erste abgewinkelte Kontaktoberfläche 43 in
die r-Richtung nach innen gedrückt
wird, wird die Antriebswelle 40 im Gegenuhrzeigersinn gedreht.
Dadurch dient der Kolben 120 mit dem Kontaktelement 121 dazu,
die Antriebswelle 40 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, während der
Kolben 220 mit dem Kontaktelement 221 dazu dient,
die Antriebswelle 40 im Uhrzeigersinn zu drehen.
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Die
kugelförmige
Form des Kontaktelements 121 oder 221 bewirkt
einen gleichmäßigen und
stabilen Kontakt zwischen dem Kolben 120 oder 220 und dem
gezahnten Bereich 41 der Antriebswelle 40. Dies
ermöglicht
es, die Längsbewegung
des Kolbens 120 oder 220 gleichmäßig in eine
Drehbewegung der Antriebswelle 40 umzuwandeln.
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Wie
in 4 dargestellt, umfasst der Kolben 120 am
Umfang der längsgerichteten
Enden Abschrägungen 124 und 124.
Jede Abschrägung 124 ist durch
eine ringförmige
konische Oberfläche
definiert, die sich zum Ende hin verjüngt. Der Kolben 220 umfasst
die gleichen Abschrägungen.
Diese Abschrägungen
wirken für
eine gleichmäßige Gleitbewegung des zugehörigen Kolbens.
Die Abschrägung 124 kann
unterschiedlich, z. B. in Form einer ringförmigen Kugelfläche, ausgebildet
sein.
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5 zeigt
eine Situation, bei der das Lenkrad SW im Uhrzeigersinn gedreht
ist. Wenn das Lenkrad SW im Uhrzeigersinn gedreht wird, führt der Drehschieber 600 den
Pumpen-Förderdruck
der Flüssigkeitsdruckkammer 21 zu,
wobei ein Differenzdruck zwischen den ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 erzeugt
wird. Dies bewirkt einen Hub des Kolbens 70 in die negative
y-Richtung und verursacht dadurch, wie aus 5 ersichtlich, eine
Drehung der Segmentwelle 30 im Gegenuhrzeigersinn, um den
Lenkvorgang im Uhrzeigersinn zu unterstützen. Bei dieser Situation
wird ein Arbeitsmedium aus der Flüssigkeitsdruckkammer 21 über den Flüssigkeitsdurchgang 31 dem
ersten Steuerungs-/Regelungsventil 310 zugeführt. Das
erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 steuert/regelt
den hydraulischen Druck und führt
diesen der ersten Flüssigkeitskammer
D1 über
den Flüssigkeitsdurchgang 33 zu.
Dies bewirkt einen Hub des Kolbens 120, sodass der erste
Antriebswellen-Aktuator 100 die Antriebswelle 40 im
Gegenuhrzeigersinn antreibt, wobei ein Feedback-Lenkmoment am Lenkrad
SW erzeugt wird. Wenn das Lenkrad SW im Gegenuhrzeigersinn gedreht
wird, wird in gleicher Weise ein Arbeitsmedium aus der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 dem
zweiten Steuerungs-/Regelungsventil 320 über die
Flüssigkeitsdurchgänge 16 und 32 zugeführt. Das zweite
Steuerungs-/Regelungsventil 320 steuert/regelt den hydraulischen
Druck und führt
diesen der zweiten Flüssigkeitskammer
D2 über
den Flüssigkeitsdurchgang 34 zu.
Dies bewirkt einen Hub des Kolbens 220, sodass der zweite
Antriebswellen-Aktuator 200 die Antriebswelle 40 im
Uhrzeigersinn antreibt, wobei am Lenkrad SW ein Feedback-Lenkmoment erzeugt
wird.
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Unter
normalen Betriebsbedingungen arbeiten die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 genauer
gesagt wie folgt. Wenn der Flüssigkeitsdruck
in der Flüssigkeitsdruckkammer 21 hoch
ist, legt der erste Antriebswellen-Aktuator 100, wie in 6 dargestellt,
ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn an der Antriebswelle 40 an.
Wenn der Flüssigkeitsdruck
hingegen in der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 hoch
ist, legt der Antriebswellen-Aktuator 200,
wie in 7 dargestellt, ein Drehmoment im Uhrzeigersinn
an der Antriebswelle 40 an. Bei diesen Situationen steuert/regelt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 die ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 auf
der Basis der von einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 401 gemessenen
Fahrzeugsgeschwindigkeit, um ein geeignetes Drehmoment entsprechend
dem Fahrzeug-Betriebsbedingungen anzulegen.
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Die
Servolenkungsvorrichtung ist konfiguriert, um durch die Fahrer-Überwachungskamera 402 zu überprüfen, ob
der Bewusstseins- oder Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers niedrig ist,
oder nicht. Wenn ein Abfall beim Bewusstseins- oder Aufmerksamkeitsgrad
des Fahrers erfasst wird, steuert/regelt die Steuerung-/Regelungseinheit 301 die
ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 abwechselnd,
um den Flüssigkeitsdruck
in den ersten und zweiten Flüssigkeitskammern
D1 und D2 der ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 abwechselnd
steigen und fallen zu lassen. Dies bewirkt, dass die Kolben 120 und 220 die
Antriebswelle 40 abwechselnd in Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung
anschieben. Als Folge davon vibriert das Lenkrad SW, das mit der
Antriebswelle 40 fest verbunden ist, in der Uhrzeiger-
und Gegenuhrzeigerrichtung, um dadurch den Fahrer zu warnen.
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Die
Servolenkungsvorrichtung ist konfiguriert, um durch die Fahrspur-Überwachungskamera 403 zu überprüfen, ob
das Host-Fahrzeug von der augenblicklichen Fahrspur abweicht, oder
nicht. Wenn eine solche Abweichung erfasst wird, steuert/regelt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 die ersten und zweiten
Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320, um die
Antriebswelle 40 zu drehen, sodass die Antriebswelle 40 in
Bezug auf die Abtriebswelle 60 innerhalb des statthaften
Bereichs verstellt wird, der durch den gezahnten Bereich 41 die
Antriebswelle und den gezahnten Bereich 61 der Abtriebswelle
definiert ist. Dies verändert
den Betriebszustand des Drehschiebers 600, um das Host-Fahrzeug
aktiv zurück
in eine gewünschte
Position zu lenken. Wenn das Host-Fahrzeug z. B. von der augenblicklichen
Fahrspur nach links abweicht, steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das
zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320, um die Antriebswelle 40 im
Uhrzeigersinn zu drehen, sodass sich der Rotor 620 in Bezug
auf den Ventilkörper 610 im
Drehschieber 600 im Uhrzeigersinn dreht. Dies erhöht den Flüssigkeitsdruck
in der Flüssigkeitsdruckkammer 21,
um ein Hilfslenkmoment in der Uhrzeigerrichtung um erzeugen und
das Host-Fahrzeug nach rechts in Richtung der Mitte der augenblicklichen
Fahrspur zu leiten. Wenn das Host-Fahrzeug andererseits von der
augenblicklichen Fahrspur nach rechts abweicht, steuert/regelt die
Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das erste Steuerungs-/Regelungsventil 310,
um die Antriebswelle 40 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen,
sodass sich der Rotor 620 in Bezug auf den Ventilkörper 610 im
Drehschieber 600 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dies erhöht den Flüssigkeitsdruck
in der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22,
um ein Hilfslenkmoment in der Gegenuhrzeigerrichtung zu erzeugen
und das Host-Fahrzeug nach links zur Mitte der augenblicklichen
Fahrspur zu leiten. Auf diese Weise verhindert die Servolenkungsvorrichtung,
dass das Host-Fahrzeug
von der augenblicklichen Fahrspur abweicht.
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Unter
normalen Betriebsbedingungen führt die
Steuerungs-/Regelungseinheit 301, wie in 8 dargestellt,
einen Prozess zur Steuerung/Regelung des Feedback-Lenkmoments aus.
An einem Schritt S100 erfasst die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 die Fahrzeug-Betriebsbedingungen,
wie z. B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Blickrichtung des Fahrers
und einen Abstand zwischen dem Host-Fahrzeug und den weißen Markierungslinien. An
einem Schritt S200 steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 anschließend die
ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320,
um abhängig
von den erfassten Fahrzeug-Betriebsbedingungen ein geeignetes Drehmoment
an der Antriebswelle 40 anzulegen. Anschließend ermittelt
an einem Schritt S300 die Steuerungs-/Regelungseinheit 301, ob das
Lenkrad SW nach links oder nach rechts gedreht wird. Wenn das Lenkrad
SW nach links gedreht wird, rückt
der Ablauf zu einem Schritt S400 vor. Wenn das Lenkrad SW hingegen
nach rechts gedreht wird, rückt
der Ablauf zu einem Schritt S600 vor. Am Schritt S400 steuert/regelt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320,
um den Flüssigkeitsdruck
in der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 dem
zweiten Antriebswellen-Aktuator 200 zuzuführen. Im
Anschluss an den Schritt S400 legt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an
einem Schritt S500 ein Feedback-Lenkmoment im Uhrzeigersinn an der
Antriebswelle 40 an, wobei die Antriebswelle 40 im
Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Am Schritt S600 steuert/regelt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das
Steuerungs-/Regelungsventil 310, um den Flüssigkeitsdruck
in der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 dem
ersten Antriebswellen-Aktuator 100 zuzuführen. Im
Anschluss an den Schritt S600 legt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an einem
Schritt S700 ein Feedback-Lenkmoment
an die Antriebswelle 40 im Gegenuhrzeigersinn an, wobei
die Antriebswelle 40 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Der
Ablauf springt nach dem Schritt S500 oder S700 zurück. Am Schritt
S200 kann die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das Feedback-Lenkmoment
entsprechend dem Straßenwiderstand
steuern/regeln, der sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert. Genauer
gesagt kann die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das
Feedback-Lenkmoment steuern/regeln, um es mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit
zu erhöhen,
um ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Fahrzeugstabilität bei hoher
Geschwindigkeit und dem Hilfslenkmoment zu erzielen.
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Am
Schritt S200 führt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301, wie im Ablaufdiagramm
von 9 dargestellt, auch einen Prozess zur Warnung
eines Fahrers aus. An einem Schritt S211 ermittelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 auf
der Basis des Signals von der Fahrer-Überwachungskamera 402, ob
der Bewusstseins- oder Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers niedrig ist,
oder nicht und insbesondere, ob der Bewusstseins- oder Aufmerksamkeitsgrad des
Fahrers unterhalb eines Grenzwerts liegt, oder nicht. Wenn die Antwort
auf den Schritt S211 JA lautet, rückt der Ablauf zu einem Schritt
S212 vor. Wenn hingegen die Antwort auf den Schritt S211 NEIN lautet,
kehrt der Ablauf zum Schritt S300 zurück. Am Schritt S212 steuert/regelt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das erste Steuerungs-/Regelungsventil 310,
um ein Drehmoment an der Antriebswelle 40 im Gegenuhrzeigersinn
anzulegen. Danach stoppt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an
einem Schritt S213 die Steuerung/Regelung des ersten Steuerungs-/Regelungsventils 310.
Danach steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an einem
Schritt S214 das zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320,
um ein Drehmoment an der Antriebswelle 40 im Uhrzeigersinn
anzulegen. Danach stoppt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an
einem Schritt S215 die Steuerung/Regelung des zweiten Steuerungs-/Regelungsventils 320.
Danach kehrt der Ablauf zum Schritt S211 zurück. Dadurch wird der Ablauf
vom Schritt S211 bis zum Schritt S215 wiederholt, bis der Bewusstseins-
oder Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers wiederhergestellt ist. Wenn
ermittelt wird, dass zumindest entweder der Bewusstseinsgrad des
Fahrers oder der Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers unterhalb des Grenzwerts
liegt, führt
die Druck-Steuerungs-/Regelungseinheit 300 folglich einen
Flüssigkeitsdruck
abwechselnd der ersten Flüssigkeitskammer
D1 und der zweiten Flüssigkeitskammer
D2 zu.
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Am
Schritt S200 führt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301, wie im Ablaufdiagramm
von 10 dargestellt, auch einen Prozess aus, um zu
verhindern, dass ein Host-Fahrzeug von einer erwünschten Fahrspur abweicht.
An einem Schritt S221 ermittelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 auf
der Basis des Signals von der Fahrspur-Überwachungskamera 403,
ob das Host-Fahrzeug von der augenblicklichen Fahrspur abweicht,
oder nicht. Wenn die Antwort auf den Schritt S221 JA lautet, rückt der
Ablauf zu einem Schritt S222 vor. Wenn die Antwort auf den Schritt S221
hingegen NEIN lautet, kehrt der Ablauf zum Schritt S300 zurück. Am Schritt
S222 ermittelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301,
ob das Host-Fahrzeug nach links oder nach rechts abweicht. Wenn
das Host-Fahrzeug nach links abweicht, rückt der Ablauf zu einem Schritt
S223 vor. Wenn das Host-Fahrzeug nach rechts abweicht, rückt der
Ablauf zu einem Schritt S226 vor. Am Schritt S223 steuert/regelt
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320,
um ein Drehmoment im Uhrzeigersinn an die Antriebswelle 40 anzulegen.
Danach ermöglicht
die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an einem Schritt S224 dem
Drehschieber 600, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, um den
Flüssigkeitsdruck
P1 in der Flüssigkeitsdruckkammer 21 zu
erhöhen.
Danach erzeugt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an
einem Schritt S225 eine Hilfslenkkraft im Uhrzeigersinn, um das Host-Fahrzeug
im Uhrzeigersinn zu drehen. Danach kehrt der Ablauf zum Schritt
S300 zurück.
Andererseits steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das
erste Steuerungs- /Regelungsventil 310, um
ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn an der Antriebswelle 40 anzulegen.
Danach ermöglicht
an einem Schritt S227 die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 dem
Drehschieber 600, sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen,
um den Flüssigkeitsdruck
P2 in der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 zu
erhöhen.
Danach erzeugt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 an
einem Schritt S228 eine Hilfslenkkraft im Gegenuhrzeigersinn, um
das Host-Fahrzeug im Uhrzeigersinn zu drehen. Danach kehrt der Ablauf
zum Schritt S300 zurück.
Auf diese Weise wählt
die Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit 300 auf der
Basis der Position des Host-Fahrzeugs
in Bezug auf die Fahrspur entweder die erste Flüssigkeitskammer D1 oder die
zweite Flüssigkeitskammer
D2 aus, und führt
entweder der ersten Flüssigkeitskammer D1
oder der zweiten Flüssigkeitskammer
D2 einen Flüssigkeitsdruck
zu.
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Die
Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
stellt zumindest die folgenden vorteilhaften Effekte bereit. Die
Servolenkungsvorrichtung erfordert keine zusätzliche Antriebseinheit, wie
z. B. einen Elektromotor, um ein Feedback-Lenkmoment an der Antriebswelle 40 anzulegen.
Die Steuerung/Regelung zur Verhinderung einer Fahrspur-Abweichung
wird ohne einen zusätzlichen Aktuator
für das
Lenkrad SW oder die gelenkten Räder
ausgeführt.
Das Vorsehen von Abschrägungen 124, 224 für den Kolben 120, 220 ist
wirksam, um den Kolben 120, 220 in den Kolben-Führungsbohrung 110, 210 problemlos
einzubringen und eine gleichmäßige Gleitbewegung
des Kolbens 120, 220 zu ermöglichen. Die Anordnung, dass
der erste Elektromagnet SOL1 und das erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 koaxial
zueinander parallel zur Längsachse
der Antriebswelle 40 angeordnet sind, ist wirkungsvoll,
um die radiale Größe der Servolenkungsvorrichtung
zu minimieren.
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Nachfolgend
wird eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 11 bis 17 beschrieben.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform beim
Hydrauliksystem, das die ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 umfasst,
beim Druckschieber 600 und beim detaillierten Aufbau der ersten
und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200.
Die zweite Ausführungsform
wird mit den gleichen Bezugszeichen in Bezug auf die gleichen Elemente
wie bei der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
weist die Antriebswelle 40, wie in 11 und 12 dargestellt,
eine zylindrische Außenoberfläche anstelle des
gezahnten Bereichs 41 der Antriebswelle auf. Darüber hinaus
weist die Abtriebswelle 60 eine zylindrische Innenoberfläche anstelle
des gezahnten Bereichs 61 der Abtriebswelle auf. Die ersten
und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 sind
in gleicher Weise folgendermaßen
aufgebaut. Der Antriebswellen-Aktuator 100, 200 umfasst,
wie in 12 dargestellt, einen Kolben 120, 220 und
einen Kontaktstift 130, 230. Der Kontaktstift 130, 230 weist die
Form eines Stabes auf. Die Antriebswelle 40 umfasst acht
Stift-Aufnahmelöcher 140, 240,
die in der Umfangsrichtung gleichmäßig angeordnet sind. Jedes
Stift-Aufnahmeloch 140, 240 erstreckt sich in
die r-Richtung. Der Kontaktstift 130, 230 ist
im Stift-Aufnahmeloch 140, 240 eingepresst oder
fixiert, wobei sich ein längsgerichteter äußerer Endbereich 131, 231 vom
Außenumfang
der Antriebswelle 40 nach außen in die r-Richtung erstreckt.
Die Abtriebswelle 60 umfasst acht Kolben-Führungsbohrungen 110, 210,
die in der Umfangsrichtung gleichmäßig angeordnet sind. Der Kolben 120, 220 ist
in der Kolben-Führungsbohrung 110, 210 für eine Gleitbewegung
montiert. Die innere längsgerichtete
Stirnfläche jedes
Kolbens 120, 220 ist mit einer Ausnehmung 122, 222 ausgebildet.
Die Ausnehmung 122, 222 weist die Form einer konischen
Ringfläche
mit einer in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kolbens 120, 220 abgewinkelten
Oberfläche
auf. Der äußere längsgerichtete
Endbereich 131, 231 jedes Kontaktstifts 130, 230 weist
eine gekrümmte
Form, wie z. B. eine Halbkugel-Form, auf.
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Beim
Zusammenbau der Servolenkungsvorrichtung wird der Kontaktstift 130, 230 derart
montiert, dass der äußere längsgerichtete
Endbereich 131, 231 in der Kolben-Führungsbohrung 110, 210 liegt.
Genauer gesagt wird der Kontaktstift 130, 230 derart
montiert, dass der äußere längsgerichtete Endbereich 131, 231 in
Kontakt mit der Ausnehmung 122, 222 steht. Dies
ist wirksam, um die Antriebswelle 40 in einem Winkelbereich
einzuschränken,
der durch die Umfangslänge
der Kolben-Führungsbohrung 110, 210 oder
die Ausnehmung 122, 222 definiert ist, und um
dadurch zu verhindern, dass sich der Torsionsstab 50 übermäßig verdreht.
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Der
Kolben 120 definiert, wie in 12 dargestellt,
die erste Flüssigkeitskammer
D1 außerhalb davon
in der radialen Richtung der Abtriebswelle 60, während der
Kolben 220 die zweite Flüssigkeitskammer D2 außerhalb
davon in der radialen Richtung der Abtriebswelle 60 definiert.
Der Kolben 120 nimmt den Flüssigkeitsdruck in der ersten
Flüssigkeitskammer D1
an der äußeren Stirnfläche 123 auf,
während
der Kolben 220 den Flüssigkeitsdruck
in der zweiten Flüssigkeitskammer
D2 an der äußeren Stirnfläche 223 aufnimmt.
Bei Aufnahme des Flüssigkeitsdrucks von
der Flüssigkeitsdruckkammer
D1, D2 verschiebt sich der Kolben 120, 220 in
der Kolben-Führungsbohrung 110, 210 in
der radialen Richtung der Abtriebswelle 60 nach innen.
Dabei wird der äußere längsgerichtete
Endbereich 131, 231 des Kontaktstifts 130, 230 in
Kontakt mit der Ausnehmung 122, 222 des Kolbens 120, 220 gebracht.
Dadurch drückt der
Kolben 120, 220 den Kontaktstift 130, 230 vor.
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Die
erste Flüssigkeitskammer
D1 ist, wie in 11 dargestellt, mit dem ersten
Steuerungs-/Regelungsventil 310 durch einen Flüssigkeitsdurchgang 510 und
einen Flüssigkeitsdurchgang 35 verbunden, während die
zweite Flüssigkeitskammer
D2 mit dem zweiten Steuerungs-/Regelungsventil 320 über einen Flüssigkeitsdurchgang 530 und
einen Flüssigkeitsdurchgang 38 verbunden
ist. Der Flüssigkeitsdurchgang 510 und
der Flüssigkeitsdurchgang 530 sind
in der Abtriebswelle 60 definiert und mit dem Drehschieber 600 verbunden.
Die y-Position der Flüssigkeitsdurchgänge 510 und 530 sind
verschieden oder entfernt von denen der ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200.
Dies gewährleistet ausreichende
Abstände
von dort, wo die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 angeordnet
sind. Die erste Flüssigkeitskammer
D1 ist mit der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 über die Flüssigkeitsdurchgänge 35 und 37 und
das erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 verbunden. Die zweite
Flüssigkeitskammer
D2 ist mit der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 über die
Flüssigkeitsdurchgänge 36 und 38 und
das zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320 verbunden.
Der Flüssigkeitsdurchgang 510 ist
mit der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 über einen
Flüssigkeitsdurchgang 520 verbunden,
der im ersten Gehäuse 11 definiert ist.
Der Flüssigkeitsdurchgang 530 ist
mit der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 über einen
Flüssigkeitsdurchgang 540 verbunden,
der im ersten Gehäuse 11 definiert
ist. Der Flüssigkeitsdruck
in den ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 wird durch
die ersten und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320 gesteuert/geregelt
und den ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatorenen 100 und 200 zugeführt.
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Der
erste Antriebswellen-Aktuator 100 ist, wie in 12 dargestellt,
in Bezug auf den zweiten Antriebswellen- Aktuator 200 in der Umfangsrichtung der
Antriebswelle 40 oder der Abtriebswelle 60, wie bei
der ersten Ausführungsform
beschrieben, verstellt. Die Kontaktstelle zwischen dem Kolben 120 und
dem Kontaktstift 130 liegt an einem Bereich 122a der
Ausnehmung 120, der sich vom Tal der Ausnehmung 122 in
der Gegenuhrzeigerrichtung erstreckt, sodass der Kolben 120 die
Antriebswelle 40 in der Gegenuhrzeigerrichtung vorschiebt.
Demgegenüber liegt
die Kontaktstelle zwischen den Kolben 220 und dem Kontaktstift 230 an
einem Bereich 222a der Ausnehmung 222, der sich
vom Tal der Ausnehmung 222 in der Uhrzeigerrichtung erstreckt,
sodass der Kolben 220 die Antriebswelle 40 in
der Uhrzeigerrichtung vorschiebt. Auf diese Weise wird der Flüssigkeitsdruck
in den ersten und zweiten Flüssigkeitskammern
D1 und D2 wirkungsvoll in ein Drehmoment umgewandelt, um die Antriebswelle 40 zu
drehen.
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Wie
in 13 dargestellt, umfasst der Kolben 220 Abschrägungen 224 und 224 am
Umfang der längsgerichteten
Enden. Jede Abschrägung 224 ist
durch eine ringförmige
konische Oberfläche
definiert, die sich zum Ende hin verjüngt. Der Kolben 120 umfasst
die gleichen Abschrägungen.
Diese Abschrägungen
bewirken eine gleichmäßige Gleitbewegung
des zugehörigen
Kolbens. Die Abschrägung 224 kann
unterschiedlich, z. B. in Form einer ringförmigen Kugelfläche, ausgebildet
sein.
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14 zeigt
eine Situation, bei der das Lenkrad SW im Uhrzeigersinn gedreht
ist. Wenn das Lenkrad SW im Uhrzeigersinn gedreht wird, führt der Drehschieber 600 den
Pumpen-Förderdruck
der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 zu,
wobei ein Differenzdruck zwischen den ersten und zweiten Flüssigkeitsdruckkammern 21 und 22 erzeugt
wird. Dies bewirkt einen Hub des Kolbens 70 in die negative y-Richtung
und verursacht dadurch, wie aus 14 ersichtlich,
eine Drehung der Segmentwelle 30 im Gegenuhrzeigersinn,
um den Lenkvorgang im Uhrzeigersinn zu unterstützen. Bei dieser Situation
wird ein Arbeitsmedium aus der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 über die
Flüssigkeitsdurchgänge 520 und 37 dem
ersten Steuerungs-/Regelungsventil 310 zugeführt. Das
erste Steuerungs-/Regelungsventil 310 steuert/regelt den
hydraulischen Druck und führt
diesen der ersten Flüssigkeitskammer
D1 über
den Flüssigkeitsdurchgang 35 zu.
Dies bewirkt einen Hub des Kolbens 120, sodass der erste
Antriebswellen-Aktuator 100 die Antriebswelle 40 im
Gegenuhrzeigersinn antreibt, wobei ein Feedback-Lenkmoment am Lenkrad
SW erzeugt wird. Wenn das Lenkrad SW im Gegenuhrzeigersinn gedreht
wird, wird in gleicher Weise ein Arbeitsmedium aus der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 dem
zweiten Steuerungs-/Regelungsventil 320 über die
Flüssigkeitsdurchgänge 16, 540 und 38 zugeführt. Das
zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320 steuert/regelt den hydraulischen
Druck und führt
diesen der zweiten Flüssigkeitskammer
D2 über
den Flüssigkeitsdurchgang 36 zu.
Dies bewirkt einen Hub des Kolbens 220, sodass der zweite
Antriebswellen-Aktuator 200 die Antriebswelle 40 im
Uhrzeigersinn antreibt, wobei am Lenkrad SW ein Feedback-Lenkmoment erzeugt wird.
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Das
durch die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 erzeugte
Lenkmoment kann durch Veränderung
des Neigungswinkels der Oberfläche
der Ausnehmungen 122 und 222 in Bezug auf die
Bewegungsrichtung des Kolbens 120 bzw. 220 eingestellt
werden.
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Die
gekrümmte
Oberfläche
des äußeren längsgerichteten
Endbereichs 131, 231 des Kontaktstifts 130, 230 ist
für eine
gleichmäßige Umwandlung aus
der Gleitbewegung des Kolbens 120, 220 in die Drehbewegung
der Antriebswelle 40 wirksam.
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Bei
normalen Betriebsbedingungen arbeiten die ersten und zweiten Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200 folgendermaßen. Wenn
der Flüssigkeitsdruck
in der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21 hoch
ist, erzeugt der erste Antriebswellen-Aktuator 100 an der
Antriebswelle 40, wie in 15 dargestellt,
ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn. Wenn hingegen der Flüssigkeitsdruck
in der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22 hoch
ist, erzeugt der zweite Antriebswellen-Aktuator 200 an
der Antriebswelle 40, wie in 16 dargestellt,
ein Drehmoment im Uhrzeigersinn. 17 zeigt
eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht
des zweiten Antriebswellen-Aktuators 200, die sich auf
den Kolben 120 fokussiert.
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Die
Servolenkungsvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
funktioniert in ähnlicher Weise
wie bei der ersten Ausführungsform
folgendermaßen.
Die Servolenkungsvorrichtung ist konfiguriert, um durch eine Fahrspur-Überwachungskamera 403 zu überprüfen, ob
das Host-Fahrzeug
von der augenblicklichen Fahrspur abweicht, oder nicht. Wenn eine
solche Abweichung erfasst wird, steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 die ersten
und zweiten Steuerungs-/Regelungsventile 310 und 320,
um die Antriebswelle 40 so zu drehen, dass die Antriebswelle 40 in
Bezug auf die Abtriebswelle 60 im zulässigen Bereich verstellt wird,
der durch die Ausnehmungen 122 und 222 der Kolben 120 und 220 definiert
ist. Dies verändert
den Betriebszustand des Drehschiebers 600, um das Host-Fahrzeug
aktiv in eine gewünschte
Position zurück
zu lenken. Wenn das Host-Fahrzeug z. B. von der augenblicklichen
Fahrspur nach links abweicht, steuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das
zweite Steuerungs-/Regelungsventil 320, um die Antriebswelle 40 im
Uhrzeigersinn zu drehen, sodass sich der Rotor 620 in Bezug
auf den Ventilkörper 610 im
Drehschieber 600 im Uhrzeigersinn dreht. Dies erhöht den Flüssigkeitsdruck
in der ersten Flüssigkeitsdruckkammer 21,
um ein Hilfslenkmoment in der Uhrzeigerrichtung zu erzeugen, um
das Host-Fahrzeug nach rechts zur Mitte der augenblicklichen Fahrspur zu
leiten. Denn das Host-Fahrzeug hingegen von der augenblicklichen
Fahrspur nach rechts abweicht, gesteuert/regelt die Steuerungs-/Regelungseinheit 301 das
erste Steuerungs-/Regelungsventil 310, um die Antriebswelle 40 im
Gegenuhrzeigersinn zu drehen, sodass sich der Rotor 620 in
Bezug auf den Ventilkörper 610 im
Drehschieber 600 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dies erhöht den Flüssigkeitsdruck
in der zweiten Flüssigkeitsdruckkammer 22,
um ein Hilfslenkmoment in der Gegenuhrzeigerrichtung zu erzeugen, um
das Host-Fahrzeug nach links zur Mitte der augenblicklichen Fahrspur
leiten. Dadurch verhindert die Servolenkungsvorrichtung, dass das
Host-Fahrzeug von der augenblicklichen Fahrspur abweicht.
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Nachfolgend
wird eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 18 bis 23 beschrieben.
Die dritte Ausführungsform
unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im Aufbau zum Festhalten
der Kontaktstifte 130 und 230 der ersten und zweiten
Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200. Die dritte
Ausführungsform
wird in Bezug auf die gleichen Elemente wie in der zweiten Ausführungsform
mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben.
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Der
erste Antriebswellen-Aktuator 100 und der zweite Antriebswellen-Aktuator 200 sind
wie in 18 und 19 gezeigt,
in ähnlicher
Weise wie bei der zweiten Ausführungsform
folgendermaßen aufgebaut.
Der Antriebswellen-Aktuator 100, 200 umfasst
einen Kolben 120, 220 und einen Kontaktstift 130, 230.
Der Kontaktstift 130, 230 weist die Form eines
Stabes auf. Die Antriebswelle 40 umfasst acht Stift-Führungslöcher 140, 240,
die in der Umfangsrichtung gleichmäßig angeordnet sind. Jedes Stift-Führungsloch 140, 240 erstreckt
sich in die r-Richtung. Der Kontaktstift 130, 230 ist
in das Stift-Führungsloch 140, 240 eingepresst
oder fixiert, wobei sich ein äußerer längsgerichteter
Endbereich 131, 231 vom Außenumfang der Antriebswelle 40 nach
außen
in die r-Richtung erstreckt. Der äußere längsgerichtete Endbereich 131, 231 weist
eine abgewinkelte Oberfläche
auf, die in einem gegenseitigen Flächenkontakt mit der abgewinkelten
Kontaktoberfläche
der Ausnehmung 122, 222 stehen kann. Der Kontaktstift 130, 230 weist
einen inneren längsgerichteten
Endabschnitt 132, 232 in Kontakt mit einem radialen
Außenumfang
des Torsionsstabs 50 auf. Jeder Kontaktstift 130, 230 ist
an einer gegenüberliegenden
Position zu einem anderen Kontaktstift 130, 230 in
Bezug auf den radialen Mittelpunkt der Antriebswelle 40 angeordnet.
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20 zeigt
eine Draufsicht der Antriebswelle 40 als Einzelteil. Die
Antriebswelle 40 umfasst ein radiales Durchgangsloch 150,
das für
den Eingriffsstift 80 angepasst ist. Im Übrigen befestigt
der Eingriffsstift 80, wie in 18 dargestellt,
den Rotor 620 an der Antriebswelle 40. Ein Stift-Führungsloch 140 oder 240 ist
an der gleichen Umfangsposition der Antriebswelle 40 wie
das radiale Durchgangsloch 150 angeordnet, wobei es sich
in der gleichen radialen Richtung der Antriebswelle 40 wie
das radiale Durchgangsloch 150 erstreckt. Die anderen Stift-Führungslöcher 140 oder 240 sind
in Bezug auf das radiale Durchgangsloch 150 gleichmäßig angeordnet.
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21 zeigt
eine Draufsicht des Kontaktstifts 130, 230 als
Einzelteil. Der Kontaktstift 130, 230 weist eine
zylindrische Form auf, die in Bezug auf seine seitliche Mittelebene
symmetrisch ist. Der Kontaktstift 130,230 umfasst
eine längsgerichtete
ebene Stirnfläche 131a, 231a und
eine weitere längsgerichtete
ebene Stirnfläche 132a, 232a auf.
Der äußere längsgerichtete
Endbereich 130, 231 umfasst eine Abschrägung 131b, 231b an
den jeweiligen Eckbereichen auf, während der inneren längsgerichtete Endbereich 132, 232 eine
Abschrägung 132b, 232b an
den jeweiligen Eckbereichen umfasst, wie dies aus 21 im
Einzelnen ersichtlich ist.
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Nachfolgend
wird ein Verfahren zum Zusammenbau der Servolenkungsvorrichtung,
insbesondere ein Verfahren zur Montage des Kontaktstifts 130, 230 in
die Antriebswelle 40 mit Bezug auf 22 und 23 beschrieben.
Obwohl sich die nachfolgende Beschreibung insbesondere auf den ersten
Antriebswellen-Aktuator 100 bezieht, ist der zweite Antriebswellen-Aktuator 200 gleichermaßen aufgebaut.
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Das
Verfahren umfasst hauptsächlich:
Anbringen und Befestigen des Rotors 620 an der Außenumfangsfläche der
Antriebswelle 40 durch den Eingriffsstift 80;
Einsetzen eines längsgerichteten Endbereichs
des Torsionsstabs 50 in die Antriebswelle 40;
Einsetzen des anderen längsgerichteten Endbereichs
des Torsionsstabs 50 in die Abtriebswelle 60;
Drehen der Antriebswelle 40 bezüglich der Abtriebswelle 60 vor
dem Befestigen des Torsionsstabs 50 an der Abtriebswelle 60,
sodass die Mittelachse jedes Stift-Aufnahmelochs 140 identisch
zur Mittelachse der entsprechenden Kolben-Führungsbohrung 110 ist;
und gleichzeitiges Einsetzen und Einpressen zweier gegenüberliegender
Kontaktstifte 130, 130 in die entsprechenden zwei
gegenüberliegenden
Stift-Aufnahmenlöcher 140, 140.
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Der
Vorgang des Einsetzens und Einpressens 130, 130 wird
folgendermaßen
durchgeführt. Eine
Führung 710 ist
eingerichtet, um den Kontaktstift 130 festzuhalten und
in die Kolben-Führungsbohrung 110 hineinzuschieben.
Zuerst werden zwei Führungen 710 verwendet,
um die zwei gegenüberliegenden
Kontaktstifte 130, 130 jeweils festzuhalten. Die
Führung 710 weist
eine zylindrische Form mit dem gleichen Durchmesser oder mit einem
etwas kleineren Durchmesser als dem Durchmesser einer Kolben-Führungsbohrung 210 auf.
Als zweites wird eine Führung 710 in
der horizontalen Position durch eine Führungsabstützung 720 festgehalten,
die an einer vertikalen Wand W befestigt ist. Als drittes werden
die zwei Führungen 710, 710,
die die zwei gegenüberliegenden
Kontaktstifte 130, 130 festhalten, in die zwei
gegenüberliegenden
Kolben-Führungsbohrungen 110 eingesetzt.
Als viertes werden die Führungen 710, 710 durch
die Kolben-Führungsbohrungen 110, 110 weiter
nach innen hineingeschoben, sodass der Kontaktstift 130 an
der Öffnung
des Stift-Aufnahmenlochs 140 liegt. Als fünftes wird
eine der vertikalen Wand W gegenüberliegende
Führung 710 zur
vertikalen Wand W hin geschoben, sodass die zwei Kontaktstifte 130, 130 gleichzeitig
in die entsprechenden zwei Stift-Aufnahmelöcher 140, 140 eingeführt werden.
Wenn die der vertikalen Wand gegenüberliegende Führung 710 zur
vertikalen Wand W hin geschoben wird, sodass der Kontaktstift 130, der
durch die gegenüberliegende
Führung 710 festgehalten
wird, in das Stift-Aufnahmeloch 140 eingeführt wird,
wird eine Reaktionskraft von der vertikalen Wand W auf die zur vertikalen
Wand W näheren
Führung 710 ausgeübt, sodass
der von der Führung 710 festgehaltene
Kontaktstift 130 gleichzeitig in das Stift-Aufnahmeloch 140 eingeführt wird.
Der zuvor beschriebene Ablauf wird wiederholt, um alle Kontaktstifte 130 und
alle Kontaktstifte 230 an der Antriebswelle 40 zu
montieren. Danach wird der Torsionsstab 50 an der Abtriebswelle 60 durch
den Eingriffsstift 80 befestigt.
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Das
zuvor beschriebene Montageverfahren erzeugt die folgenden vorteilhaften
Effekte. Das gleichzeitige Einsetzen der zwei gegenüberliegenden
Kontaktstifte 130 verursacht keine ungleichmäßige Kraft,
die an der Antriebswelle 40 aufgebracht wird. Dies ermöglicht es,
den Kontaktstift 130 an der Antriebswelle 40 in
einem Zustand zu montieren, bei dem die Antriebswelle 40 in
einer erwünschten
Position bezüglich
der Abtriebswelle 60 festgehalten wird und verhindert,
dass das erste Lager 91 zur Abstützung der Antriebswelle 40 bestätigt wird.
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Jedes
Paar der zwei gegenüberliegenden Stift-Aufnahmenlöcher 140, 140 wird
in der Antriebswelle 40 durch einen einzelnen Bohrvorgang
geführt, um
sicherzustellen, dass die Längsrichtung
eines Stift-Aufnahmelochs 140 identisch zu der des gegenüberliegenden
Stift-Aufnahmelochs 41 ist. Jedes Paar der zwei gegenüberliegenden
Kolben-Führungsbohrungen 110, 110 wird
gleichermaßen
ausgebildet. Das zuvor beschriebene Montageverfahren verursacht
kein Problem, dass der Kontaktstift 130 durch eine ungleichmäßige Kraft
schief steht.
-
Die
Servolenkungsvorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsformen
liefert zumindest die nachfolgenden vorteilhaften Effekte. Der Aufbau,
bei dem der Kontakt zwischen den Kontaktstift 130, 230 und
den Kolben 120, 220 relativ weit vom Mittelpunkt der
Antriebswelle 40 entfernt liegt, ist wirkungsvoll, um ein
größeres Drehmoment
an der Antriebswelle 40 anzulegen. Der Aufbau, bei dem
das innere längsgerichtete
Ende des Kontaktstifts 130 in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des
Torsionsstabs 50 steht, ist wirkungsvoll, um Veränderungen
bei der Position des äußeren längsgerichteten
Endes eines Kontaktstifts 130 aus den Kontaktstiften 130 ohne
Einfluss der Genauigkeit der Form der Antriebswelle 40 zu
minimieren. Der Aufbau, bei dem der Kontaktstift 130 das
Stift-Aufnahmeloch 140 eingepresst ist, ist effektiv, um
zu verhindern, dass der Kontaktstift 130 aus dem Stift-Aufnahmeloch 140 herausfällt. Der
Aufbau, bei dem der Kontaktstift 130, 230 symmetrisch
ausgebildet ist, erfordert keinen Vorgang zur Bestätigung dass
der Kontaktstift 130 während
dem Montagevorgang in Position ist. Der Aufbau, bei dem innere längsgerichtete
Stirnfläche 132a des
Kontaktstifts 130 eben ist, ist effektiv, um eine auf die innere
längsgerichtete
Stirnfläche 132a aufgebrachte
Spannung zu verhindern, da die innere längsgerichtete Stirnfläche 132a in
einem gegenseitigen Flächenkontakt
mit der äußeren Umfangsfläche des
Torsionsstabs 50 steht. Der Montagevorgang des Kontaktstifts 130, 230 in
die Antriebswelle 40 vor dem Befestigen der Antriebswelle 40 an
der Abtriebswelle 60 ist effektiv, um die Leichtigkeit
der Montage des Kontaktstifts 130, 230 zu verbessern,
da es unnötig
ist, die Antriebswelle 40 in Bezug auf die Abtriebswelle 60 während dem
Vorgang gegen die elastische Kraft des Torsionsstabs 50 zu
drehen.
-
Nachfolgend
wird eine Servolenkungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 24 und 25 beschrieben.
Die vierte Ausführungsform
unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform in der Form des
Kontaktstifts 130, 230 der ersten und zweiten
Antriebswellen-Aktuatoren 100 und 200. Die vierte
Ausführungsform
wird mit den gleichen Bezugszeichen In Bezug auf die gleichen Elemente
wie bei der zweiten Ausführungsform
beschrieben. Obwohl sich die nachfolgende Beschreibung insbesondere
auf den zweiten Antriebswellen-Aktuator 200 bezieht,
ist der erste Antriebswellen-Aktuator 100 gleichermaßen aufgebaut.
-
Wie
in 24 dargestellt, weist der Bereich des Kontaktstifts 230,
der in die Antriebswelle 40 eingeführt ist, einen größeren Durchmesser
als bei der zweiten Ausführungsform
auf, während
die äußere Spitze
des Kontaktstifts 230 den gleichen Durchmesser wie bei
der zweiten Ausführungsform
aufweist. Das heißt,
dass der Kontaktstift 230 einen Bereich 233 mit
großem
Durchmesser, der zylindrisch ausgebildet und in die Antriebswelle 40 eingeführt ist;
einen kegelförmigen
Bereich 234, dessen Durchmesser sich zur Spitze hin verringert,
und einen Spitzenbereich 235 umfasst, der eine gekrümmte Oberfläche aufweist
und in Kontakt mit der Ausnehmung 222 des Kolbens 220 sein
kann.
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Der
Durchmesser des Bereichs 233 mit großem Durchmesser ist maximiert,
um ausreichend widerstandsfähig
gegenüber
der Beanspruchung vom Kolben 222 in der Umfangsrichtung
der Antriebswelle 40 zu sein, aber beschränkt, um
eine negative Einwirkung zwischen zwei benachbarten Kontaktstiften 230, 230 zu
verhindern. Die Länge
des Bereichs 233 mit großem Durchmesser in Längsrichtung
ist länger als
die Tiefe des Stift-Aufnahmelochs 240 festgelegt, sodass
die Grenze zwischen dem Bereich 233 mit großem Durchmesser
und dem kegelförmigen
Bereich 234 außerhalb
der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 40 liegt.
-
Der
konische Bereich 234 des Kontaktstifts 230 weist
die Form einer ringförmigen
konischen Oberfläche
auf, sodass der kegelförmige
Bereich eine höhere
Steifigkeit gegenüber
der Beanspruchung vom Kolben 220 aufweist. Der kegelförmige Bereich 234 kann
so ausgebildet werden, dass der längsgerichtete Abschnitt, wie
in 25 dargestellt, durch ein Paar von konkaven Flanken
definiert ist.
-
Der
Spitzenbereich 235 des Kontaktstifts 230 weist
eine halbkugelförmige
Form auf, sodass der Spitzenbereich 235 während der
Einwärts-
und Auswärtsbewegung
des Kolbens 220 in der radialen Richtung der Antriebswelle 60 in
einem gleichmäßigen Gleitkontakt
mit der Ausnehmung 222 steht. Dadurch wird der Widerstand
in der Gleitfläche
zwischen dem Spitzenbereich 235 und der Ausnehmung 222 gering.
-
Wenn
der Kolben 220 den Kontaktstift 230 vorschiebt,
erzeugt die Schubkraft, wie in 24 dargestellt,
eine Scherkraft f zum Kontaktstift 230 an der Öffnung des
Stift-Aufnahmelochs 240.
Der Bereich 233 mit großem Durchmesser des Kontaktstifts 230 hält der Scherkraft
f in ausreichendem Maße
stand. Obwohl der Durchmesser des Bereichs des Kontaktstifts 230,
der einer großen
Scherkraft f ausgesetzt ist, ausreichend groß ist, ist der Durchmesser
des Spitzenbereichs 235 relativ klein, um einen ausreichenden
Abstand für
einen Hub des Kolbens 220 vorzusehen, und dadurch ein ausreichendes
Feedback-Lenkmoment zur Antriebswelle 40 sicherzustellen.
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Der
Kontaktstift 230 gemäß der vierten
Ausführungsform
kann bei der dritten Ausführungsform verwendet
werden.
-
Obwohl
die Erfindung zuvor mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen
werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten.
Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die anliegenden Ansprüche definiert.
-
Zur
Ergänzung
der schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit
auf deren zeichnerische Darstellung der 1 bis 25 verwiesen.
-
Zusammenfassend
ist festzustellen:
Eine Servolenkungsvorrichtung umfasst eine
Lenkspindel, einen hydraulischen Antriebszylinder, eine hydraulische
Pumpe, einen Lenkspindel-Aktuator, einen Zustandssensor und eine Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit.
Die Lenkspindel ist mit einem Lenkrad verbunden. Der hydraulische
Antriebszylinder ist mechanisch mit der Lenkspindel verbunden. Der
hydraulische Antriebszylinder weist erste und zweite Flüssigkeitsdruckkammern
auf, um eine Hilfslenkkraft zu erzeugen. Die hydraulische Pumpe
führt dem
hydraulischen Antriebszylinder einen Flüssigkeitsdruck zu. Der Lenkspindel-Aktuator nimmt einen
Flüssigkeitsdruck
von der hydraulischen Pumpe auf und bringt durch den Flüssigkeitsdruck
ein Drehmoment an der Lenkspindel auf. Der Zustandssensor sammelt
Informationen zumindest entweder hinsichtlich eines zugehörigen Host-Fahrzeugs,
eines zugehörigen
Fahrers oder einer zugehörigen
Straße.
Die Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit
empfängt
die gesammelten Informationen vom Zustandssensor und steuert den
Lenkspindel-Aktuator auf der Basis der gesammelten Informationen.
-
- 1
- Servolenkungsvorrichtung
- 2
- Lenkspindel
- 5
- Flüssigkeitsbehälter
- 10
- Antriebszylinder
- 11
- erstes
Gehäuse
- 12
- zweites
Gehäuse
- 13
- Segmentwellen-Aufnahmebereich
- 15
- Flüssigkeitsdurchgang
- 16
- Flüssigkeitsdurchgang
- 21
- erste
Flüssigkeitsdruckkammer
- 22
- zweite
Flüssigkeitsdruckkammer
- 30
- Segmentwelle
- 31
- Flüssigkeitsdurchgang
- 32
- Flüssigkeitsdurchgang
- 33
- Flüssigkeitsdurchgang
- 34
- Flüssigkeitsdurchgang
- 40
- Antriebswelle
- 41
- gezahnter
Bereich der Antriebswelle
- 42
- zweite
gezahnte Kontaktoberfläche
- 43
- erste
gezahnte Kontaktoberfläche
- 44
- Kerbverzahnungs-Gipfelpunkt
- 50
- Torsionsstab
- 60
- Abtriebswelle
- 61
- gezahnter
Bereich der Abtriebswelle
- 70
- Kolben
- 71
- äußerer Zahnbereich
- 80
- Eingriffsstift
- 91
- erstes
Lager
- 92
- zweites
Lager
- 100
- erster
Antriebswellen-Aktuator
- 110
- Kolben-Führungsbohrung
- 120
- Kolben
- 121
- Kontaktelement
- 124
- Abschrägung
- 200
- zweiter
Antriebswellen-Aktuator
- 210
- Kolben-Führungsbohrung
- 220
- Kolben
- 221
- Kontaktelement
- 300
- Flüssigkeitsdruck-Steuerungs-/Regelungseinheit
- 301
- elektrische
Steuerungs-/Reglungseinheit
- 310
- erstes
Steuerungs-/Regelungsventil
- 311
- Spule
- 320
- zweites
Steuerungs-/Regelungsventil
- 321
- Spule
- 400
- Zustandssensor
- 401
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
- 402
- Fahrer-Überwachungskamera
- 403
- Fahrspur-Überwachungskamera
- 600
- Drehschieber
- 610
- Ventilkörper
- 620
- Rotor
- D1
- erste
Flüssigkeitskammer
- D2
- zweite
Flüssigkeitskammer
- E
- Batterie
- f
- Scherkraft
- P
- Pumpe
- SOL1
- erster
Elektromagnet
- SOL2
- zweiter
Elektromagnet
- SW
- Lenkrad