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QUERVERWEIS AUF EINE DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDE PATENTANMELDUNG
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Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. §119(a) die Priorität und den Nutzen aus der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0025090 , eingereicht am 12. März 2012, die hiermit durch Erwähnung in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird, so als ob sie hier vollständig dargelegt wäre.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die durch Verwendung von zwei Hilfslenkeinheiten für das Unterstützen einer Lenkkraft, wenn ein Fahrer ein Lenkrad betätigt, eine Hilfslenkkraft entsprechend Anstiegen einer Geschwindigkeit und eines Gewichts des Fahrzeugs verteilt, eine Belastung reduziert, die an irgendeine der Hilfslenkeinheiten angelegt wird, Betriebsgeräusche reduziert, die Haltbarkeit steigert, Kosten senkt und gleichzeitig eine ausreichende Hilfslenkkraft gestattet, indem sie einen Elektromotor mit einer niedrigen Ausgangsleistung sogar dann verwendet, wenn sie in einem Lastwagen oder einem Bus benutzt wird, die im Vergleich zu einem Personenkraftwagen eine relativ hohe Lenkkraft benötigen, um so die Annehmlichkeit für den Fahrer zu verbessern und das Kraftstoffverhältnis zu verbessern, während sie gleichzeitig die Energieeffizienz steigert, und die einen Lenkvorgang selbst dann sicher aufrecht erhält, wenn eine der Hilfslenkeinheiten normal arbeitet, während das Fahrzeug in Bewegung ist.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Im Allgemeinen bezieht sich ein Servolenkungssystem, das in einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird, auf eine Vorrichtung, die eine Lenkrad-Betätigungskraft des Fahrer unterstützt, indem sie eine Leistungssteigerungseinheit verwendet, wenn der Fahrer das Lenkrad des Fahrzeugs betätigt, so dass die Richtung des Fahrzeugs leicht durch eine kleinere Kraft geändert werden kann.
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Solche Servolenkungssysteme werden allgemein in elektrische Servolenkungssysteme bzw. EPS-(electric power steering)-Systeme und in hydraulische Servolenkungssysteme bzw. HPS-(hydraulic power steering)-Systeme klassifiziert.
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Unter diesen sind die elektrischen Servolenkungssysteme Lenkvorrichtungen für das Unterstützen einer Betätigungskraft eines Lenkrads mit einer Kraft eines Elektromotors, und sie werden entsprechend den Positionen der Hilfskraftmechanismen in einen Lenksäulentyp und einen Zahnstangengehäusetyp klassifiziert.
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1 ist ein Diagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung vom Lenksäulentyp gemäß dem Stand der Technik.
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Wie in 1 veranschaulicht ist, weist die elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Lenksäulentyp einen Servolenkungsmechanismus 120 für das Versorgen eines Lenksystems von dem Lenkrad 101 zu zwei Rädern 108 mit einer Hilfslenkkraft auf.
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Eine Seite der Lenkspindel 102 ist mit dem Lenkrad 101 verbunden, um zusammen mit dem Lenkrad 101 gedreht zu werden, und eine gegenüberliegende Seite der Lenkspindel 102 ist mit einer Ritzelwelle 104 durch ein Paar von Universalgelenken 103 verbunden.
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Des Weiteren ist die Ritzelwelle 104 mit einem Zahnstangenstab 109 durch einen Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 verbunden, und entgegengesetzte Enden des Zahnstangenstabs 109 sind mit den Rädern 108 des Fahrzeugs durch eine Lenkspurstange 106 und einen Spurstangenhebel 107 verbunden. In dem Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 stehen ein Ritzelgetriebe 111, das in der Ritzelwelle 104 gebildet ist, und ein Zahnstangengetriebe 112, das auf einer Seite einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche des Zahnstangenstabs 109 gebildet ist, miteinander in Eingriff, so dass dann, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, ein Drehmoment in der Lenkspindel 102 erzeugt wird und die Räder 108 durch das Drehmoment mittels des Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 und der Lenkspurstange 106 gelenkt werden.
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Der Servolenkungsmechanismus 120 weist einen Drehmomentsensor 125 zum Erfassen eines Drehmoments, das von dem Fahrer an das Lenkrad 101 angelegt wird, und zum Ausgeben eines elektrischen Signals proportional zu dem erfassten Drehmoment, ein elektronisches Steuergerät (ECU; electronic control unit) 123 zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage eines von dem Drehmomentsensor übertragenen elektrischen Signals, einen Elektromotor 130 zum Erzeugen einer Hilfskraft auf der Grundlage des von dem elektronischen Steuergerät 123 übertragenen Signals und eine Reduziereinrichtung 140 zum Übertragen der von dem Elektromotor erzeugten Hilfskraft zu der Lenkspindel 102 auf.
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2 ist ein schematisches Diagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung vom Zahnstangengehäusetyp gemäß dem Stand der Technik.
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Wie in 2 veranschaulicht ist, weist die elektrische Servolenkungsvorrichtung vom Zahnstangengehäusetyp einen Servolenkungsmechanismus 150 für das Versorgen eines Lenksystems, das sich von einem Lenkrad 101 zu zwei Rädern 108 erstreckt, mit einer Hilfslenkkraft auf.
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In dem Lenksystem ist eine Seite eines Lenkrads 101 mit der Lenkspindel 102 verbunden, damit diese zusammen mit dem Lenkrad 101 gedreht wird, und eine gegenüberliegende Seite des Lenkrads 101 ist mit einer Ritzelwelle 104 durch ein Paar von Universalgelenken 103 verbunden.
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Des Weiteren ist die Ritzelwelle 104 mit einem Zahnstangenstab 109 durch einen Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 verbunden, und entgegengesetzte Enden des Zahnstangenstabs 109 sind mit den Rädern 108 des Fahrzeugs durch eine Lenkspurstange 106 und einen Spurstangenhebel 107 verbunden. In dem Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 stehen ein Ritzelgetriebe 111, das in der Ritzelwelle 104 gebildet ist, und ein Zahnstangengetriebe 112, das auf einer Seite einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche des Zahnstangenstabs 109 gebildet ist, miteinander in Eingriff, so dass dann, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, ein Drehmoment in dem Lenksystem 100 erzeugt wird und die Räder 108 durch das Drehmoment mittels des Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 und der Lenkspurstange 106 gelenkt werden.
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Der Servolenkungsmechanismus 150 weist einen Drehmomentsensor 121 zum Erfassen eines Drehmoments, das von dem Fahrer an das Lenkrad 101 angelegt wird, und zum Ausgeben eines elektrischen Signals proportional zu dem erfassten Drehmoment, ein elektronisches Steuergerät (ECU; electronic control unit) 123 zum Erzeugen eines Steuersignals auf der Grundlage eines von dem Drehmomentsensor 121 übertragenen elektrischen Signals, einen Elektromotor 151 zum Erzeugen einer Hilfskraft auf der Grundlage des von dem elektronischen Steuergerät 123 übertragenen Signals und eine Riemenübertragungseinheit 153 zum Übertragen einer von dem Elektromotor 151 erzeugten Hilfskraft durch einen Riemen zu dem Zahnstangenstab 109 auf.
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Infolgedessen ist die elektronische Servolenkungsvorrichtung so konfiguriert, dass ein Drehmoment, das durch eine Rotation des Lenkrads 101 erzeugt wird, zu dem Zahnstangenstab 109 über den Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 105 übertragen wird, und dass die Hilfskraft, die von dem Elektromotor 151 entsprechend dem erzeugten Drehmoment erzeugt wird, zu dem Zahnstangenstab 109 über eine Kugelumlaufspindel 155 durch die Übertragungseinheit 153 vom Riementyp übertragen wird. Somit werden das Drehmoment, das in dem Lenksystem erzeugt wird, und die Hilfskraft, die von dem Elektromotor 151 erzeugt wird, kombiniert, um den Zahnstangenstab 109 axial zu bewegen.
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In der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik wird eine Belastung, die an einen einzigen Servolenkungsmechanismus angelegt wird, ohne Berücksichtigung der Geschwindigkeit und des Gewichts des Fahrzeugs erhöht, wodurch heftige Betriebsgeräusche verursacht werden und die Haltbarkeit verschlechtert wird.
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Des Weiteren sollte ein Lastwagen oder ein Bus, die im Vergleich zu einem Personenkraftwagen eine relativ große Lenkkraft benötigen, einen Elektromotor mit einer hohen Ausgangsleistung aufweisen, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden, die Energieeffizienz herabgesetzt wird und das Kraftstoffverhältnis reduziert wird.
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Des Weiteren kann das Fahrzeug dann, wenn der Servolenkungsmechanismus nicht normal arbeitet, während sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, nicht richtig gelenkt werden, und dadurch kann ein tödlicher Unfall verursacht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung geschaffen worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die unter Verwendung von zwei Hilfslenkeinheiten für das Unterstützen der Lenkkraft, wenn der Fahrer ein Lenkrad betätigt, eine Hilfslenkkraft entsprechend Anstiegen der Geschwindigkeit und des Gewichts des Fahrzeugs verteilt, eine Belastung reduziert, die an irgendeine der Hilfslenkeinheiten angelegt wird, Betriebsgeräusche reduziert und die Haltbarkeit steigert.
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Eine andere Aufgabe liegt darin, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen, die die Kosten senkt und gleichzeitig eine ausreichende Hilfslenkkraft erlaubt, indem sie einen Elektromotor mit einer niedrigen Ausgangsleistung selbst dann verwendet, wenn sie in einem Lastwagen oder einem Bus benutzt wird, die im Vergleich zu einem Personenkraftwagen eine relativ hohe Lenkkraft benötigen, um die Annehmlichkeit für den Fahrer zu verbessern, und die das Kraftstoffverhältnis verbessert, während sie gleichzeitig die Energieeffizienz erhöht.
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Eine weitere Aufgabe liegt darin, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Lenkvorgang selbst dann sicher aufrecht erhält, wenn eine der Hilfslenkeinheiten während einer Fahrt des Fahrzeugs nicht normal arbeitet.
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Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine erste Hilfslenkeinheit für das Unterstützen einer Lenkkraft, während sie eine Lenkspindel in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung mit einer Antriebskraft eines ersten Elektromotors dreht; eine zweite Hilfslenkkraft für das Unterstützen einer Lenkkraft, während sie ein Zahnstangenstab in einer Richtung oder in einer entgegengesetzten Richtung mit einer Antriebskraft eines zweiten Elektromotors gleitend verschiebt; einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines Rotationsdrehmoments der Lenkspindel; einen Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; und ein elektronisches Steuergerät zum Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert jeweils zu dem ersten Elektromotor und dem zweiten Elektromotor in Reaktion auf Eingangssignale, die jeweils von dem Drehmomentsensor und dem Geschwindigkeitssensor eingegeben werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, verteilt eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Hilfslenkkraft entsprechend Anstiegen der Geschwindigkeit und des Gewichts des Fahrzeugs, indem sie zwei Hilfslenkeinheiten für das Unterstützen einer Lenkkraft verwendet, wenn ein Lenkrad durch den Fahrer betätigt wird, sie reduziert eine Belastung, die an irgendeine der Hilfslenkeinheiten angelegt wird, sie reduziert Betriebsgeräusche und sie steigert die Haltbarkeit.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung verringert die Kosten und gestattet gleichzeitig eine ausreichende Hilfslenkkraft, indem sie einen Elektromotor mit einer niedrigen Ausgangsleistung verwendet, selbst wenn sie in einem Lastwagen oder einem Bus benutzt wird, die im Vergleich zu einem Personenkraftwagen eine relativ hohe Lenkkraft benötigen, um die Annehmlichkeit für den Fahrer zu verbessern, und sie verbessert das Kraftstoffverhältnis, während sie gleichzeitig die Energieeffizienz steigert.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung hält einen Lenkvorgang selbst dann sicher aufrecht, wenn eine der Hilfslenkeinheiten während einer Fahrt des Fahrzeugs nicht normal betrieben wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, ersichtlicher, in denen:
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1 ein schematisches Diagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung vom Lenksäulentyp gemäß dem Stand der Technik ist;
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2 ein schematisches Diagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung vom Zahnstangengehäusetyp gemäß dem Stand der Technik ist;
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3 ein schematisches Diagramm ist, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 eine perspektivische Ansicht ist, die die elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
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5 und 6 Schnittansichten sind, die einen Abschnitt der elektrischen Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, obwohl sie in verschiedenen Zeichnungen gezeigt sind. Des Weiteren wird in der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung eine ausführliche Beschreibung von bekannten Funktionen und Konfigurationen, die hier eingegliedert sind, weggelassen werden, wenn dies den Gegenstand der vorliegenden Erfindung eher undeutlich machen würde.
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Außerdem können Termini wie etwa ein erster, ein zweiter, A, B, (a), (b) oder dergleichen hier verwendet werden, wenn Komponenten der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Keine dieser Terminologien wird verwendet, um eine Essenz, eine Reihenfolge oder eine Sequenz einer entsprechenden Komponente zu definieren, sondern wird lediglich zur Unterscheidung der entsprechenden Komponente von einer oder mehreren anderen Komponente(n) verwendet. Es sollte angemerkt werden, dass dann, wenn in der Beschreibung beschrieben wird, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente „verbunden”, „gekoppelt” oder „zusammengefügt” ist, eine dritte Komponente zwischen den ersten und zweiten Komponenten „angeschlossen” bzw. „verbunden”, „gekoppelt” und damit „zusammengefügt” sein kann, obwohl die erste Komponente direkt mit der zweiten Komponente verbunden, gekoppelt oder zusammengefügt sein kann.
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Im Folgenden wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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3 ist ein schematisches Diagramm, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die die elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 5 und 6 sind Schnittansichten, die einen Abschnitt der elektrischen Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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Wie in den Zeichnungen veranschaulicht ist, weist die elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine erste Hilfslenkeinheit 304 für das Unterstützen der Lenkkraft, während sie eine Lenkspindel 102 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung mit einer Antriebskraft eines ersten Elektromotors 303 dreht; eine zweite Hilfslenkeinheit 312 für das Unterstützen der Lenkkraft, während sie einen Zahnstangenstab 339 in einer Richtung oder in einer entgegengesetzten Richtung mit einer Antriebskraft eines zweiten Elektromotors 311 gleitend verschiebt; einen Drehmomentsensor 301 zum Erfassen eines Rotationsdrehmoments der Lenkspindel 102; einen Geschwindigkeitssensor 315 zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; und ein elektronisches Steuergerät 309 zum Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert jeweils an den ersten Elektromotor 303 und den zweiten Elektromotor 311 in Reaktion auf Eingangssignale, die jeweils von dem Drehmomentsensor 301 und dem Geschwindigkeitssensor 315 eingegeben worden sind.
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Das heißt, wenn der Drehmomentsensor 301, der eine Rotationsrichtung einer Lenkspindel 102 erfasst, die in Verbindung mit dem Lenkrad 101 gedreht wird, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, und ein Drehmomentwert davon erfasst, ob der Fahrer plant, einen Einschlag nach links bzw. eine Linksabbiegung oder einen Einschlag nach rechts bzw. eine Rechtsabbiegung vorzunehmen, und er das Drehmoment erfasst, um das das Lenkrad 101 betätigt wird, dann sendet er die Daten an das elektronische Steuergerät 309.
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Des Weiteren erfasst der Geschwindigkeitssensor 315, der in dem Fahrzeug bereitgestellt ist, ob das Fahrzeug abgestellt ist bzw. angehalten wird oder sich gerade bewegt, und wenn sich das Fahrzeug gerade bewegt, dann misst er die Fahrgeschwindigkeit und sendet die Daten an das elektronische Steuergerät 309.
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Das elektronische Steuergerät 309 erzeugt ein Steuersignal für einen Zielstromwert und sendet das Steuersignal für einen Zielstromwert an die erste Hilfslenkeinheit 304 und die zweite Hilfslenkeinheit 312, um in Reaktion auf die Eingangssignale eine Betätigungskraft in einer Richtung, in die der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, oder in einer entgegengesetzten Richtung zu unterstützen.
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Die erste Hilfslenkeinheit 304 bzw. die zweite Hilfslenkeinheit 312 dreht die Lenkspindel 102 bzw. verschiebt gleitend den Zahnstangenstab 339 in einer Richtung, die die gleiche wie die Rotationsrichtung des Lenkrads 101 durch den Fahrer ist oder die entgegengesetzt dazu ist, in Reaktion auf das Steuersignal, das von dem elektronischen Steuergerät 309 eingegeben worden ist, um eine Lenkkraft des Fahrers zu unterstützen.
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Hier weist die erste Hilfslenkeinheit 304 Folgendes auf: eine erste Reduziereinrichtung 305, die ein Schneckenrad 323, das mit der Lenkspindel 102 verbunden ist, um gedreht zu werden, und eine Schneckenwelle 321 aufweist, die mit dem Schneckenrad 323 in Eingriff steht, um das Schneckenrad 323 zu drehen, das mit der Lenkspindel 102 verbunden ist; und einen ersten Elektromotor 303 für das Antreiben der Schneckenwelle 321 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung in Reaktion auf ein Steuersignal, das von dem elektronischen Steuergerät 309 eingegeben wird.
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Die zweite Hilfslenkeinheit 312 weist Folgendes auf: eine Kugelmutter 337, die mit einem äußeren Umfang des Zahnstangenstabs 339 über Kugeln 341 gekoppelt ist, um den Zahnstangenstab 339 in einer Richtung oder in einer entgegengesetzten Richtung gleitend zu verschieben, während sie gedreht wird; eine zweite Reduziereinrichtung 313, die eine Mutterriemenscheibe 333, die mit einer äußeren Seite der Kugelmutter 337 gekoppelt ist und mit der ein Riemen 335 gekoppelt ist, und eine Motorriemenscheibe 331 aufweist, die mit der Mutterriemenscheibe 333 und dem Riemen 335 verbunden ist; und einen zweiten Elektromotor 311, der mit der Motorriemenscheibe 331 gekoppelt ist, um die Motorriemenscheibe 331 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung in Reaktion auf ein Steuersignal anzutreiben, das von dem elektronischen Steuergerät 309 eingegeben wird.
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Die erste Hilfslenkeinheit 304 ist eine elektrische Hilfslenkeinheit, die eine Antriebskraft des ersten Elektromotors 303 verwendet, und die erste Reduziereinrichtung 305, die durch eine Rotation der Lenkspindel 102 eingestellt wird, ist mit der Lenkspindel 102 gekoppelt, so dass die Lenkspindel 102 durch die Antriebskraft des ersten Elektromotors 303 gedreht wird.
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Die erste Reduziereinrichtung 305 dreht die Lenkspindel 102, um eine Lenkkraft des Fahrers mit der Antriebskraft des ersten Elektromotors 303 zu unterstützen, indem sie in Verbindung mit der Schneckenwelle 321 und dem Schneckenrad 323 der ersten Reduziereinrichtung 305 arbeitet, um eine Geschwindigkeitsreduktion entsprechend dem Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnis durchzuführen, und dies wird hauptsächlich von dem Schneckenrad 323 und der Schneckenwelle 321 ausgeführt. Die Lenkspindel 102 ist mit der Mitte des Schneckenrads 323 verbunden, um in Verbindung mit dem Schneckenrad 323 gedreht zu werden, und die Schneckenwelle 321, die mit dem Schneckenrad 323 in Eingriff steht, wird durch die Antriebskraft des Elektromotors gedreht.
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Dann dreht der erste Elektromotor 303 die Schneckenwelle 321 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung in Reaktion auf ein Steuersignal, das von dem elektronischen Steuergerät 309 eingegeben worden ist, das heißt, in Reaktion auf einen Zielstromwert, um das Schneckenrad 323 zu drehen, wodurch die Lenkspindel 102 gedreht wird, die mit einem Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 307 gekoppelt ist.
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Die zweite Hilfslenkeinheit 312 ist eine elektrische Hilfslenkeinheit, die eine Antriebskraft des zweiten Elektromotors 311 verwendet, und sie treibt die Motorriemenscheibe 331 und die Mutterriemenscheibe 333, die miteinander durch den Riemen 335 verbunden sind, mit einer Antriebskraft des zweiten Elektromotors 311 an, um die Kugelmutter 337 zu drehen, wodurch der Zahnstangenstab 339 in einer Richtung oder in einer entgegengesetzten Richtung gleitend verschoben wird, um eine Lenkkraft des Fahrers zu unterstützen.
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Die zweite Hilfslenkeinheit 312 führt eine Geschwindigkeitsreduktion entsprechend einem Durchmesserverhältnis der Motorriemenscheibe 331 und der Mutterriemenscheibe 333 durch, die die zweite Reduziereinrichtung 313 bilden, und wenn die Motorriemenscheibe 331, die mit der Motorwelle 311a gekoppelt ist, in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung des zweiten Elektromotors 311 in Reaktion auf ein Steuersignal gedreht wird, das von dem elektronischen Steuergerät 309 eingegeben worden ist, dann wird die Mutterriemenscheibe 333 durch den Riemen 335 gedreht, um die Kugelmutter 337 zu drehen, die mit dem Zahnstangenstab 339 über die Kugeln 341 gekoppelt ist, wodurch der Zahnstangenstab 339 zu einer Seite oder zu einer entgegengesetzten Seite gleitend verschoben wird, um eine Kraft, mit der der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, durch den Zahnstangen/Ritzel-Mechanismus 307 zu unterstützen.
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Eine Schraubennut 339a ist auf einer äußeren umfangsseitigen Oberfläche des Zahnstangenstabs 339 gebildet, der in dem Zahnstangengehäuse 306 untergebracht ist, und eine Schraubennut 337a, die zu der Schraubennut des Zahnstangenstabs 339 passt, ist auf einer inneren umfangsseitigen Oberfläche der Kugelmutter 337 gebildet, und eine Vielzahl von Kugeln 341 ist mit den Schraubennuten 339a und 337a gekoppelt.
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Somit wird der Zahnstangenstab 339 dann, wenn die Kugelmutter 337 gedreht wird, in einer Richtung oder in einer entgegengesetzten Richtung gleitend verschoben, um eine Lenkspurstange 106 zu betätigen, wodurch die Räder gelenkt werden.
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Hier sendet das elektronische Steuergerät 309 ein Steuersignal für den Zielstromwert jeweils an den ersten Elektromotor 303 und den zweiten Elektromotor 311 in Reaktion auf ein Eingangssignal, das von dem Drehmomentsensor 301 eingegeben worden ist, und wenn ein Eingangssignalwert, der von dem Geschwindigkeitssensor 315 eingegeben wird, größer als eine festgesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, dann wird das Senden des Steuersignals für einen Zielstromwert an den zweiten Elektromotor 311 gestoppt.
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Dementsprechend wird, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit fährt, die höher als eine festgesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, ein Betrieb der zweiten Hilfslenkeinheit 312 gestoppt, und das Fahrzeug kann nur mit der Hilfslenkkraft der ersten Hilfslenkeinheit 304 gelenkt werden, wodurch es ermöglicht wird, den Stromverbrauch zu minimieren.
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In der Zwischenzeit kann die Servolenkungsvorrichtung des Fahrzeugs einen Gewichtsmodusschalter 317 für das Auswählen eines Modus für ein hohes Gewicht und eines Modus für ein niedriges Gewicht entsprechend einem Gewicht des Fahrzeugs und für das Senden des ausgewählten Modus an das elektronische Steuergerät 309 enthalten.
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In diesem Fall sendet das elektronische Steuergerät 309 ein Steuersignal für einen Zielstromwert jeweils an den ersten Elektromotor 303 und den zweiten Elektromotor 311 in Reaktion auf Eingangssignale, die von dem Drehmomentsensor 301 und dem Geschwindigkeitssensor 315 eingegeben worden sind. Wenn das Eingangssignal, das von dem Gewichtsmodusschalter 317 eingegeben wird, einem Modus für ein hohes Gewicht entspricht, dann wird ein Steuersignal für einen Zielstromwert, das an den zweiten Elektromotor 311 gesendet wird, erhöht, wohingegen dann, wenn der Eingangssignalwert, der von dem Geschwindigkeitssensor 315 eingegeben wird, höher als eine festgesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem zweiten Elektromotor 311 gestoppt wird, so dass dann, wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit fährt, die höher als eine festgesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, das Fahrzeug nur mit einer Hilfslenkkraft der ersten Hilfslenkeinheit 304 gelenkt werden kann, wodurch es ermöglicht wird, den Stromverbrauch zu minimieren.
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Wenn ein Eingangssignal, das von dem Gewichtsmodusschalter 317 eingegeben wird, einem Modus für ein niedriges Gewicht entspricht, dann stoppt das elektronische Steuergerät 309 das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem zweiten Elektromotor 311 und erhöht ein Steuersignal für einen Zielstromwert zu dem ersten Elektromotor 303. Wenn ein Eingangssignalwert, der von dem Geschwindigkeitssensor 315 eingegeben wird, höher als eine festgesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, dann wird das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem ersten Elektromotor 303 verringert, und das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem zweiten Elektromotor 311 wird gestoppt, so dass das Fahrzeug nur mit einer Hilfslenkkraft der ersten Hilfslenkeinheit gelenkt werden kann, wodurch der Stromverbrauch minimiert wird.
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Das heißt, die Betätigungen des ersten Elektromotors 303 und des zweiten Elektromotors 311 werden entsprechend den Tatsachen geändert, ob das Gewicht des Fahrzeugs hoch oder niedrig ist und ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine hohe Geschwindigkeit oder eine niedrige Geschwindigkeit ist, in welchem Fall das Fahrzeugs in dem Modus für ein hohes Gewicht startet, der erste Elektromotor 303 und der zweite Elektromotor 311 gleichzeitig angetrieben werden und die Antriebskraft des zweiten Elektromotors 311 erhöht wird, und wenn die erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit einen festgesetzten Fahrzeuggeschwindigkeitswert überschreitet, dann wird ein Betrieb des zweiten Elektromotors 311 gestoppt und nur der erste Elektromotor 303 wird betätigt.
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Im Gegensatz dazu wird in dem Modus für ein niedriges Gewicht dann, wenn das Fahrzeug startet, nur eine Antriebskraft des ersten Elektromotors 303 erhöht, und wenn die erhöhte Geschwindigkeit die festgesetzte Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet, dann wird ein Steuersignal für einen Zielstromwert zu dem ersten Elektromotor 303 reduziert, um eine Antriebskraft des ersten Elektromotors 303 zu verringern.
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Dementsprechend wählt der Fahrer dann, wenn eine große Menge an Fracht auf das Fahrzeug geladen wird oder die Anzahl an Passagieren bzw. Insassen des Fahrzeugs zunimmt, einen Modus für ein hohes Gewicht durch einen Gewichtsmodusschalter 317 aus, um mehr Hilfslenkkraft zu erhalten, und nur der erste Elektromotor 303 wird betätigt, um einen unnötigen Stromverbrauch zu reduzieren, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.
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Das heißt, wenn weniger Hilfslenkkraft benötigt wird, da die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein festgesetzter Wert ist, wird nur der erste Elektromotor 303 betrieben, und zwar ungeachtet dessen, ob sich das Fahrzeug in dem Modus für ein hohes Gewicht oder in dem Modus für ein niedriges Gewicht befindet, und wenn ein größerer Betrag an Hilfslenkkraft benötigt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als der festgesetzte Wert ist, dann wird ein Modus für ein hohes Gewicht ausgewählt, wie dies oben beschrieben worden ist, wobei die Hilfskraftlenkkräfte sowohl des ersten Elektromotors 303 als auch des zweiten Elektromotors 311 verwendet werden können.
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Infolgedessen verteilen die ersten und zweiten Hilfslenkeinheiten 304 und 312 einen Betrag an Hilfslenkkraft der zweiten Hilfslenkeinheit 312, nachdem das elektronische Steuergerät 309 aus dem Signal des Drehmomentsensors 310 feststellt, ob das Fahrzeug einen Einschlag nach links bzw. eine Linksabbiegung oder einen Einschlag nach rechts bzw. eine Rechtsabbiegung ausführt, und aus dem Signal des Geschwindigkeitssensors 315 feststellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch oder niedrig ist, und ein Steuersignal sendet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, und ein Betrieb der zweiten Hilfskraftlenkeinheit 312 wird gestoppt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist.
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Des Weiteren steigt die Hilfslenkkraft der ersten Hilfslenkeinheit 304 dann, wenn der Modus für ein hohes Gewicht selbst bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt ist, auf einen Wert über einem normalen Zustand an, wodurch ein Steuersignal für einen Zielstromwert, das zu dem ersten Elektromotor 303 gesendet wird, erhöht wird.
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Das ist bedingt dadurch, dass, da die zweite Hilfslenkeinheit 312, die mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, im Innern eines Armaturenbretts positioniert ist, das sich nahe bei dem Sitz des Fahrers befindet, Geräusche, die für den Fahrer hörbar sind, im Vergleich zu der ersten Hilfslenkeinheit 304, die sich unterhalb des Motorraums befindet, relativ verstärkt werden, Geräusche, die zu dem Fahrersitz übertragen werden, minimiert werden können und die Hilfskraftlenkkraft effizient verwendet werden kann, indem eine Ausgabe der ersten Hilfslenkeinheit 304 weiter erhöht wird.
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Des Weiteren kann ferner ein Gangstellungssensor 319 zum Erfassen einer Stellung des Getriebegangs des Fahrzeugs und zum Senden der erfassten Stellung an das elektronische Steuergerät 309 bereitgestellt sein.
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In diesem Fall wird, wenn ein Eingangssignal, das von dem Gangstellungssensor 319 eingegeben wird, einer Parkstellung oder einer Rückwärtsgangstellung entspricht, das Steuersignal für einen Zielstromwert, das an den ersten Elektromotor 303 und den zweiten Elektromotor 311 gesendet wird, erhöht, wodurch es ermöglicht wird, beide Hilfslenkkräfte des ersten Elektromotors 303 und des zweiten Elektromotors 311 zu verwenden.
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Des Weiteren wird, wenn das Eingangssignal, das von dem Gangstellungssensor 319 eingegeben wird, einer Parkstellung oder einer Rückwärtsgangstellung entspricht und das Eingangssignal, das von dem Gewichtsmodusschalter 317 eingegeben wird, entsprechend einer Auswahl des Gewichtsmodusschalters 317 einem Modus für ein hohes Gewicht entspricht, das Steuersignal für einen Zielstromwert, das zu dem ersten Elektromotor 303 und dem zweiten Elektromotor 311 gesendet wird, erhöht.
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Des Weiteren wird, wenn das Eingangssignal, das von dem Gangstellungssensor 319 eingegeben wird, einer Parkstellung oder einer Rückwärtsgangstellung entspricht, und das Eingangssignal, das von dem Gewichtsmodusschalter 317 eingegeben wird, einem Modus für ein leichtes Gewicht entspricht, das Senden des Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem zweiten Elektromotor 311 gestoppt, und das Steuersignal für einen Zielstromwert zu dem ersten Elektromotor 303 wird erhöht, wodurch es ermöglicht wird, den Stromverbrauch zu reduzieren und die Hilfslenkkraft effizient zu nutzen.
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Hier kann der Fahrzeuggeschwindigkeitswert, der in dem elektronischen Steuergerät 309 festgesetzt ist, entsprechend dem Modell des Fahrzeugs variieren, wobei der Fahrzeuggeschwindigkeitswert von 20 km/h bis zu 40 km/h reicht, und der Modus für ein hohes Gewicht und der Modus für ein niedriges Gewicht können in Übereinstimmung damit, ob das Fahrzeug ein Personenkraftwagen, ein Fahrzeug zur Personenbeförderung oder ein Lastwagen ist, gemäß der Anzahl an Insassen und gemäß dem Gewicht der geladenen Fracht geändert und festgesetzt werden.
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Des Weiteren kann der Gangstellungssensor 319 ein Gangstellungssensor 319 sein, der herkömmlicherweise benutzt wird, und zwar ungeachtet dessen, ob das Getriebe des Fahrzeugs einem Automatikgetriebe oder einem Handschaltgetriebe entspricht, oder er kann ein separater Gangstellungssensor 319 sein, der in einem Getriebe vorgesehen ist.
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Des Weiteren ist ein erster Stromsensor zum Messen eines Stromwerts des ersten Elektromotors 303 und zum Senden des Stromwerts zu dem elektronischen Steuergerät 309 in der ersten Hilfslenkeinheit 304 bereitgestellt, und wenn sich ein Stromwert, der von dem ersten Stromsensor eingegeben wird, von einem Zielstromwert unterscheidet, der zu dem ersten Elektromotor 303 gesendet wird, dann stoppt das elektronische Steuergerät 309 das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem ersten Elektromotor 303 und erhöht einen Zielstromwert, der zu dem zweiten Elektromotor 311 gesendet wird.
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Des Weiteren ist ein zweiter Stromsensor zum Messen eines Stromwerts des zweiten Elektromotors 311 und zum Senden des Stromwerts zu dem elektronischen Steuergerät 309 in der zweiten Hilfslenkeinheit 312 bereitgestellt. Wenn sich ein Stromwert, der von dem zweiten Stromsensor eingegeben wird, von einem Zielstromwert unterscheidet, der zu dem zweiten Elektromotor 311 gesendet wird, wird das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem zweiten Elektromotor 311 gestoppt und der Zielstromwert, der zu dem ersten Elektromotor 303 gesendet wird, wird erhöht.
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Somit wird, wenn eine von der ersten Hilfslenkeinheit 304 und der zweiten Hilfslenkeinheit 312 nicht in Betrieb ist, während sich das Fahrzeug bewegt, eine Hilfslenkkraft einer Hilfslenkeinheit, die normal arbeitet, erhöht, um eine Lenkkraft des Fahrers kontinuierlich zu unterstützen.
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Als ein Beispiel dafür wird dann, wenn ein Fehler in dem ersten Elektromotor 303 der ersten Hilfslenkeinheit 304 erzeugt wird, der Zielstromwert, der an den ersten Elektromotor 303 gesendet wird, verschieden von dem Stromwert, der in das elektronische Steuergerät 309 eingegeben worden ist. Somit wird ein Betrieb des ersten Elektromotors 303 gestoppt, indem das Senden eines Steuersignals für einen Zielstromwert zu dem ersten Elektromotor 303 in dem elektronischen Steuergerät 309 gestoppt wird, und eine Hilfslenkkraft kann konstant aufrecht erhalten werden, indem der Zielstromwert erhöht wird, der an den zweiten Elektromotor 311 gesendet wird.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verteilt eine elektrische Servolenkungsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Hilfslenkkraft entsprechend den Anstiegen der Geschwindigkeit und des Gewichts des Fahrzeugs, indem sie zwei Hilfslenkeinheiten für das Unterstützen der Lenkkraft verwendet, wenn der Fahrer ein Lenkrad betätigt, sie reduziert eine Belastung, die an irgendeine von den Hilfslenkeinheiten angelegt wird, sie reduziert Betriebsgeräusche und sie steigert die Haltbarkeit.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung reduziert die Kosten und gestattet gleichzeitig eine ausreichende Hilfslenkkraft, indem sie einen Elektromotor mit einer niedrigen Ausgangsleistung selbst dann verwendet, wenn sie in einem Lastwagen oder einem Bus benutzt wird, die im Vergleich zu einem Personenkraftwagen eine relativ hohe Lenkkraft benötigen, um die Annehmlichkeit für den Fahrer zu verbessern, und sie verbessert das Kraftstoffverhältnis, während sie gleichzeitig die Energieeffizienz steigert.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung hält einen Lenkvorgang selbst dann sicher aufrecht, wenn eine von den Hilfslenkeinheiten während einer Fahrt des Fahrzeugs nicht normal betrieben wird.
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Auch wenn vorstehend beschrieben worden ist, dass alle Komponenten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine einzige Einheit verbunden oder so gekoppelt sind, dass sie als eine einzige Einheit operativ betrieben werden können, ist die vorliegende Erfindung nicht zwangsläufig auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Das heißt, dass von den Komponenten eine oder mehrere Komponente(n) selektiv gekoppelt werden kann/können, um als eine oder mehrere Einheit(en) operativ betrieben zu werden.
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Darüber hinaus soll, da Termini wie etwa „umfassen”, „einschließen” und „aufweisen” bedeuten, dass ein(e) oder mehrere entsprechende Komponente(n) bzw. Bauteil(e) existieren kann bzw. können, es sei denn, dass sie spezifisch im entgegengesetzten Sinn beschrieben werden, dies so gedeutet werden, dass ein(e) oder mehrere andere Komponente(n) bzw. Bauteil(e) enthalten sein kann bzw. können. Alle Terminologien, die eine oder mehrere technische oder wissenschaftliche Terminologien einschließen, besitzen die gleichen Bedeutungen, die von den Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein verstanden werden, es sei denn, sie sind anders definiert. Ein Terminus, der auf die herkömmliche Weise verwendet wird, wie etwa ein Terminus, der von einem Wörterbuch definiert ist, soll so interpretiert werden, dass er eine Bedeutung aufweist, die gleich der in dem Kontext einer damit in Beziehung stehenden Beschreibung ist, und soll nicht in einer idealen oder übermäßig formellen Bedeutung interpretiert werden, außer dies ist in der vorliegenden Patentspezifikation klar definiert.
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Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden ist, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass verschiedene Modifikationen, Additionen und Substitutionen möglich sind, ohne dass von dem Schutzumfang und dem Geist der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abgewichen wird. Deshalb sollen die in der vorliegenden Erfindung offenbarten Ausführungsformen den Schutzumfang der technischen Idee der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Ausführungsform beschränkt. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll auf der Basis der beigefügten Ansprüche interpretiert werden, und er soll so interpretiert werden, dass alle die technischen Ideen, die in dem Schutzumfang enthalten sind und äquivalent zu den Ansprüchen sind, zu der vorliegenden Erfindung gehören.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0025090 [0001]
