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HINTERGRUND
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Servolenkung eines Fahrzeugs und ein Steuerverfahren dafür und insbesondere eine integrierte Servolenkung für Vorder- und Hinterräder, die die Anzahl von Komponenten, die Herstellungskosten und eine Verlustleistung eines Fahrzeugs reduziert, indem Komponenten, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, eine Steuerung (Controller) und ein Regelventil/Steuerventil, die in einer Notfall-Lenkung und einer Hinterrad-Lenkung verwendet werden, gemeinsam verwendet werden, und ein Steuerverfahren dafür.
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(b) Beschreibung des Standes der Technik
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Wie im Stand der Technik bekannt ist, stellt eine Lenkung oder ein Lenksystem eine Vorrichtung dar, die eingerichtet ist, um eine Fortschrittsrichtung eines angetriebenen Fahrzeugs auf der Grundlage der Bestimmung/Absicht des Fahrers umzuwandeln. In den letzten Jahren haben viele Fahrzeuge eine Lenkung verwendet, die eine Leistung für eine Lenkkraft des Fahrers unterstützen kann, das heißt, eine Servolenkung, die eine Lenkrad-Betätigungskraft eines Fahrers reduzieren kann, um einen leichten und prompten Lenkvorgang zu ermöglichen.
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Unter den Servolenkungen verwendet eine hydraulische Servolenkung (Hydraulic Power Steering – HPS) einen Hydraulikdruck, um eine Leistung zum Unterstützen einer Lenkkraft des Fahrers, das heißt, eine Hilfslenkkraft, zu erzeugen. Als eine Servolenkung, die eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit – ECU) verwendet, ist eine elektronische Servolenkung (Electronic Power Steering – EPS), die den Grad der Unterstützung einstellt durch Hinzufügen eines Regelventils, das einen Hydraulikdruck bei einer bestehenden hydraulischen Servolenkung einstellt, bekannt.
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Grundsätzlich verwendet eine hydraulische Servolenkung eine Hydraulikkraft und umfasst demzufolge eine Hydraulikpumpe, die eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck zu erzeugen. Weiterhin wird eine Leistung zum Unterstützen einer Lenkkraft des Fahrers durch Zuführen eines durch die Hydraulikpumpe erzeugten und durch ein Regelventil eingestellten Hydraulikdrucks an einen Lenkaktuator, das heißt, einen Lenkzylinder erzeugt, und wird eine mechanische Hydraulikpumpe, die hauptsächlich eine Leistung der Brennkraftmaschine durch eine Leistungsübertragungsmechanismus, wie beispielsweise ein Riemen und eine Riemenscheibe, empfängt, als Hydraulikpumpe verwendet. Darüber hinaus ist eine elektrohydraulische Servolenkung (Electro Hydraulic Power Steering – EHPS), die eine Lenkkraft unter Verwendung einer durch einen Motor betriebenen elektrischen Hydraulikpumpe unterstützt, bekannt.
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Unterdessen, wenn der Betrieb einer Brennkraftmaschine gestoppt wird oder eine Hydraulikpumpe nicht mehr funktioniert (z. B. ausfällt), während das Fahrzeug gefahren/angetrieben wird, was dazu führt, dass ein Hydraulikdruck nicht an einen Lenkzylinder zugeführt wird, kann eine Leistungsunterstützungsfunktion der Servolenkung unwirksam werden. Insbesondere da der Fahrer das Lenkrad mit der Kraft des Fahrers betätigen sollte, während die Leistung nicht unterstützt wird, kann es sein, dass das Lenkrad schwer zu betätigen ist, was das Risiko eines Unfalls herbeiführen kann. Demzufolge ist zusätzlich eine durch einen Motor betriebene elektrische Zusatzhydraulikpumpe/Hilfshydraulikpumpe für eine Notlenkung getrennt von einer durch eine Brennkraftmaschine betriebene mechanische Haupthydraulikpumpe vorgesehen, und in einer Notfallsituation, in der ein Betrieb der Brennkraftmaschine gestoppt wird oder eine Haupthydraulikpumpe ausfällt, wird die Zusatzhydraulikpumpe betrieben, um einen Hydraulikdruck an einen Lenkzylinder zuzuführen, um einen Unfall zu verhindern.
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Insbesondere in den Nutzfahrzeugen einschließlich mittleren und großen Lastwagen, ist eine maximale Lenkkraft, wenn die Servolenkung ausfällt, durch Vorschriften begrenzt, und wenn die Servolenkungen aufgrund eines Fehlers/Ausfalls nicht betrieben werden, sollte eine Notfall-Lenkfunktion vorgesehen werden, die ermöglicht, dass man eine vorgegebene Strecke unter Verwendung einer Zusatzhydraulikpumpe fahren kann. Um die Vorschriften zu erfüllen, wird eine zusätzliche Vorrichtung zum Unterstützen der Lenkkraft, wenn die Servolenkung ausfällt, in vielen zweiachsigen Nutzfahrzeugen vorgesehen, und die Lenkung mit der Vorrichtung wird im Allgemeinen als Notfall-Lenkung bezeichnet.
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Die hauptsächlich bei Nutzfahrzeugen angewendeten Notfall-Lenkungen werden klassifiziert in einen Haupthydraulikkreislauf, der durch Leistung einer Brennkraftmaschine in einer normalen Situation betrieben wird, und einen Hilfshydraulikreislauf, der durch Leistung eines Motors in einem Notfall, wie beispielsweise ein Ausfall des Haupthydraulikkreislaufs, betrieben wird. Insbesondere umfasst die Notfall-Lenkung einen Ölbehälter, in dem Öl bevorratet ist, eine Haupthydraulikpumpe, die eine mechanische Hydraulikpumpe ist, die durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, eine Hilfshydraulikpumpe, die eine elektrische Hydraulikpumpe ist, die durch einen Motor (Motor-Pumpe-Einheit: MPU) angetrieben wird, ein Regelventil, das eingerichtet ist, um die Zufuhr eines Hydraulikdrucks einzustellen, einen Lenkzylinder, der eingerichtet ist, um einen durch das Regelventil eingestellten Hydraulikdruck zu empfangen/aufzunehmen und eine Leistung zum Unterstützen eines Lenkens zu erzeugen, ein Getriebe zum Steuern der Vorderräder und eine Steuerung (Electronic Control Unit: ECU), die eingerichtet ist, um die Lenkung zu betreiben.
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Demzufolge wird eine elektrische Hydraulikpumpe hinzugefügt, um eine Notfall-Lenkung zu bilden, und eine Hydraulikleitung wird ebenfalls hinzugefügt. In einer kurzen Beschreibung eines Betriebs der Notfall-Lenkung, wenn die Steuerung einen Ausfall des Haupthydraulikkreislaufs erfasst, das heißt, einen Ausfall der durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Haupthydraulikpumpe, während das Fahrzeug angetrieben/gefahren wird, wird die elektrische Hilfshydraulikpumpe angetrieben. Dann wird ein Hydraulikdruck durch Antreiben der Hilfshydraulikpumpe erzeugt und der Lenkzylinder, der den Hydraulikdruck empfangen/aufgenommen hat, wird angetrieben, um ein Notfall-Lenkkraft zu erzeugen.
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Die Notfall-Lenkung einschließlich der Hilfshydraulikpumpe ist an dem Fahrzeug als eine Vorderradlenkung zum Lenken der Vorderräder angebracht/montiert, und zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration kann ferner umfasst sein ein Lenkwinkelsensor (Steering Angle Sensor – SAS), der einen Lenkwinkel (z. B. den Winkel des Lenkrades) gemäß einem Lenkradbetätigungszustand des Fahrers erfasst, so dass eine Hilfslenkung gemäß einer Lenkeingabe/Lenkwinkeleingabe des Fahrers, das heißt, einen Lenkradbetätigungszustand.
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Unterdessen ist eine Hinterradlenkung, durch welche eine hinterste Achse basierend auf einer Anwendung eines langen Radstandes und mehreren Achsen gelenkt werden kann, in einem großformatigen Nutzfahrzeug notwendig. Ein Hydrauliksystem, das eine Hydraulikpumpe und einen Lenkzylinder verwendet, findet ebenfalls hauptsächlich bei der Hinterradlenkung eine Anwendung. Die Hinterradlenkung umfasst eine Hydraulikpumpe, die eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck zu erzeugen und zuzuführen, ein Regelventil, das eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck einzustellen, einen Hinterrad-Lenkzylinder, der eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck zu erzeugen und eine Leistung zum Lenken der Hinterräder zu erzeugen, und eine Steuerung (ECU), die eingerichtet ist, um die Hinterradlenkung zu betreiben.
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In Fahrzeugen, bei denen die Hinterradlenkung angewendet wird, wird hauptsächlich eine elektrische Hydraulikpumpe (MPU), die durch einen Motor betrieben wird, als Hydraulikpumpe verwendet. Darüber hinaus kann in einem Fahrzeug, an dem die Hinterradlenkung angebracht/montiert ist, da der Winkel der Hinterräder, die auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Winkels der Vorderräder gelenkt werden, eingestellt wird, kann das Verschleißausmaß der Reifen optimiert werden durch Reduzieren eines minimalen Drehradius/Wendekreises des Fahrzeugs und gleichmäßiges Verteilen von auf die Räder aufgebrachten Querkräften. Somit können zusätzlich zu einem Geschwindigkeitssensor ein Vorderrad-Winkelsensor, der eingerichtet ist, um den Winkel der Vorderräder und ein Hinterrad-Winkelsensor, der eingerichtet ist, um den Winkel der Hinterräder zu erfassen, verwendet werden.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die Hauptkomponenten einer Hinterradlenkung einschließlich einer Hinterachse und einem Lenkzylinder gemäß dem Stand der Technik darstellt. Insbesondere bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Hinterrad-Lenkzylinder. In einer Beschreibung eines Betriebs der Hinterradlenkung, wenn der Winkel der Vorderräder und die Fahrzeuggeschwindigkeit durch den Vorderrad-Winkelsensor und den Geschwindigkeitssensor erfasst werden, ist die Steuerung eingerichtet, um einen gezielten/gerichteten Winkel der Hinterräder aus dem Winkel der Vorderräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die erfasst worden sind, zu bestimmen, und die elektrische Hydraulikpumpe und das Regelventil zu betreiben, um den bestimmten Winkel der Hinterräder einzustellen.
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Demzufolge wird der durch Antreiben der elektrischen Hydraulikpumpe erzeugte Hydraulikdruck an den Hinterrad-Lenkzylinder 1, der ein Aktuator zum Lenken der Hinterräder ist, durch das Regelventil zugeführt, und dann werden die Hinterräder durch einen Betrieb des Hinterrad-Lenkzylinders 1 gelenkt. Ferner können in einem Fahrzeug, an dem sowohl die Notfall-Lenkung, die ein Lenken der Vorderräder und ein Notfall-Lenken durchführt, als auch die Hinterradlenkung, die ein Lenken der Hinterräder durchführt, angebracht sind, die Hydraulikpumpe, das Regelventil und die Steuerung der Hinterradlenkung zusammen mit der Haupthydraulikpumpe, der Hilfshydraulikpumpe, dem Regelventil und der Steuerung der Notfall-Lenkung separat/getrennt vorgesehen sein.
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Insbesondere verwendet sowohl die Hilfshydraulikpumpe der Notfall-Lenkung als auch die Hydraulikpumpe der Hinterradlenkung elektrische Hydraulikpumpen und obwohl die Hilfshydraulikpumpe der Notfall-Lenkung eine Hydraulikpumpe ist, die in einer normalen Situation nicht verwendet wird, sondern lediglich in einem Notfall, wie beispielsweise einem Ausfall der Haupthydraulikpumpe, verwendet wird, sind die Hilfshydraulikpumpe und die Hydraulikpumpe der Hinterradlenkung separat/getrennt vorgesehen.
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Dementsprechend ist die Anzahl der Komponenten der Lenkung des Fahrzeugs, an dem sowohl die Notfall-Lenkung als auch die Hinterradlenkung angebracht/montiert sind, übermäßig hoch und der Leistungsverlust des Fahrzeugs ist übermäßig und die Herstellungskosten können ansteigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung bereit eine integrierte Servolenkung für Vorder- und Hinterräder, die die Anzahl von Komponenten reduzieren kann, die Herstellungskosten senken kann und einen Leistungsverlust eines Fahrzeugs verringern kann, indem Komponenten, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, eine Steuerung und ein Regelventil, die in einer Notfall-Lenkung und einer Hinterradlenkung verwendet werden, zusammen verwendet werden (z. B. Integrieren/Integration von Komponenten). Die Erfindung stellt ebenfalls bereit ein Steuerverfahren, das eine Notfall-Lenkfunktion und eine Hinterrad-Lenkfunktion auf der Grundlage von Situationen unter einer gemeinsamen Verwendung von Komponenten in geeigneter Weise betreiben kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine integrierte Servolenkung für Vorder- und Hinterräder eines Fahrzeugs umfassen: einen Haupthydraulikmotor, der eingerichtet ist, um Leistung einer Brennkraftmaschine aufzunehmen, um angetrieben zu werden, und einen Hydraulikdruck zu erzeugen; einen Hilfshydraulikmotor, der eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck zu erzeugen; einen Vorderrad-Lenkzylinder, der eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck aufzunehmen/zu empfangen und eine Leistung zum Lenken der Vorderräder und Unterstützen eines Lenkens eines Fahrers zu erzeugen; einen Hinterrad-Lenkzylinder, der eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck aufzunehmen/zu empfangen und eine Leistung zum Lenken der Hinterräder zu erzeugen; ein integriertes Regelventil, das mit den Hydraulikmotoren und den Lenkzylindern durch Hydraulikdruckleitungen verbunden ist, und eingerichtet ist, um einen durch einen Haupthydraulikmotor erzeugten Hydraulikdruck einzustellen, um den eingestellten Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder zuzuführen, und um einen durch den Hilfshydraulikmotor erzeugten Hydraulikdruck einzustellen, um den eingestellten Hydraulikdruck an einen beliebigen des Vorderrad-Lenkzylinders und des Hinterrad-Lenkzylinders zuzuführen; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, um den Hilfshydraulikmotor und das integrierte Regelventil zu betreiben, um den durch den Haupthydraulikmotor erzeugten Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder zuzuführen, oder um den durch den Hilfshydraulikmotor erzeugten Hydraulikdruck an einen beliebigen des Vorderrad-Lenkzylinders und des Hinterrad-Lenkzylinders zuzuführen, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann ein Steuerverfahren einer integrierten Servolenkung für Vorder- und Hinterräder umfassen: einen Haupthydraulikmotor, der eingerichtet ist, um Leistung einer Brennkraftmaschine aufzunehmen, um angetrieben zu werden, und einen Hydraulikdruck zu erzeugen; einen Hilfshydraulikmotor, der einen Hydraulikdruck erzeugt; einen Vorderrad-Lenkzylinder, der eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck aufzunehmen/zu empfangen und eine Leistung zum Lenken der Vorderräder und Unterstützen eines Lenkens eines Fahrers zu erzeugen; einen Hinterrad-Lenkzylinder, der eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck aufzunehmen/zu empfangen und eine Leistung zum Lenken der Hinterräder zu erzeugen; ein integriertes Regelventil, das mit den Hydraulikmotoren und den Lenkzylindern durch Hydraulikdruckleitungen verbunden ist; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, um den Hilfshydraulikmotor und das integrierte Regelventil zu betreiben.
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Insbesondere kann das Steuerverfahren umfassen: Bestimmen, ob der Haupthydraulikmotor ausfällt; wenn der Haupthydraulikmotor ausfällt, Betreiben des integrierten Regelventils, um einen durch den Hilfshydraulikmotor erzeugten Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder zuzuführen, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt; und wenn sich der Haupthydraulikmotor in einem normalen Zustand befindet (z. B. kein Ausfall/Fehler), Einstellen eines durch den Haupthydraulikmotor erzeugten Hydraulikdrucks, um den eingestellten Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder zuzuführen, und Einstellen eines durch den Hilfshydraulikmotor erzeugten Hydraulikdrucks, um den eingestellten Hydraulikdruck an den Hinterrad-Lenkzylinder zuzuführen, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt.
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Demzufolge kann eine integrierte Servolenkung für Vorder- und Hinterräder und ein Steuerverfahren dafür die Anzahl von Komponenten reduzieren, die Herstellungskosten senken und einen Leistungsverlust verringern, indem Komponenten, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, eine Steuerung und ein Regelventil, die in einer Notfall-Lenkung und einer Hinterradlenkung verwendet werden, gemeinsam/zusammen verwendet werden.
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Weiterhin kann das Fahrzeug, bei dem die vorliegende Erfindung eine Anwendung findet, Wirkungen, wie beispielsweise eine Verbesserung des Verschleißverhaltens der Reifen, eine Verringerung eines minimalen Drehradius/Wendekreises des Fahrzeugs, eine Verbesserung des Komforts beim Parken und Umgehen mit den Vorschriften in Bezug auf das Lenken im Notfall, erreichen, die durch die Funktionen einer Notfall-Lenkung/Notlenkung und einer Lenkung der Hinterräder durch eine vereinfachte Konfiguration/Anordnung erreicht werden und zur Verbesserung des Produktwertes des Fahrzeugs beitragen können. Darüber hinaus kann der Stromverbrauch/Energieverbrauch reduziert werden, da die Anzahl von elektrischen Komponenten, wie beispielsweise eine Steuerung und ein Regelventil einschließlich einer Hilfshydraulikpumpe, die eine elektrische Hydraulikpumpe ist, reduziert werden kann, und insbesondere können die Kapazitäten einer Lichtmaschine und einer Batterie verringert werden, da die Anzahl der elektrischen Hydraulikpumpen reduziert werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele derselben im Detail beschrieben, die durch die beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche hierin nachstehend nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind. In den Figuren zeigen/beschreiben:
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1 eine perspektivische Ansicht, die Hauptkomponenten einer Hinterradlenkung einschließlich einer Hinterachse und einem Lenkzylinder gemäß dem Stand der Technik darstellt;
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2 ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten einer integrierten Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 eine Ansicht, die einen Installationszustand der Hauptkomponenten der Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
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4 ein Diagramm des Hydraulikkreislaufs, das schematisch einen Verbindungszustand der Hydraulikdruckleitungen der Hauptkomponenten der Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ein Flussdiagramm, das einen Steuerprozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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6 eine Ansicht, die ein Beispiel zum Einstellen eines zielgerichteten Winkels eines Hinterrades gemäß dem Winkel eines Vorderrades und der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zum Lenken des Hinterrades gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Offenbarung dienen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Offenbarung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorte und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und die Arbeitsumgebung bestimmt. In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Offenbarung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird).
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Obwohl das Ausführungsbeispiel derart beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass sich der Ausdruck Steuerung/Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
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Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
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Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, so dass ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, die vorliegende Erfindung auf einfache Art und Weise durchführen kann.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Servolenkung (Servolenkungssystem) für Vorder- und Hinterräder bereit, die die Anzahl von Komponenten reduzieren kann, die Herstellungskosten verringern kann und eine Verlustleistung eines Fahrzeugs reduzieren kann, indem Komponenten, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, eine Steuerung und ein Steuerventil/Regelventil, die in einer Notfall-Lenkung (Notfall-Lenkungssystem) und einer Hinterradlenkung (Hinterrad-Lenkungssystem) verwendet werden, gemeinsam/zusammen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Steuerverfahren bereit, das eine Notfall-Lenkungsfunktion und eine Hinterrad-Lenkungsfunktion gemäß Situationen in einem System, das Komponenten zusammen verwendet, in geeigneter Weise betreiben und steuern kann.
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2 zeigt ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten einer integrierten Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 3 zeigt eine Ansicht, die einen Installationszustand der Hauptkomponenten der Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Hilfshydraulikpumpe 32 einer Notfall-Lenkung ebenfalls als eine Hydraulikpumpe zum Lenken der Hinterräder, die in einer Hinterradlenkung verwendet wird, verwendet werden.
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Mit anderen Worten können Hydraulikpumpen, die eingerichtet sind, um einen Hydraulikdruck zu erzeugen, eine normalerweise verwendete Haupthydraulikpumpe 31 und eine in einer Notfallsituation verwendete Hilfshydraulikpumpe 32 umfassen, und die Hilfshydraulikpumpe 32 kann verwendet werden als eine Hydraulikpumpe, die eingerichtet ist, um einen Hydraulikdruck zum Lenken der Hinterräder zu erzeugen. Weiterhin verwendet die vorliegende Erfindung die bestehenden Steuerungen, die für die jeweiligen Systeme vorgesehen werden sollten, unter Verwendung einer integrierten Steuerung 20, die einen Lenkvorgang der Vorderräder (z. B. Unterstützen eines Lenkvorganges des Fahrers), einen Notfall-Lenkvorgang (Unterstützen eines Lenkvorganges des Fahrers für die Vorderräder) und einen Lenkvorgang der Hinterräder ausführen kann, gemeinsam.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Haupthydraulikpumpe 31 eine mechanische Pumpe sein, die durch eine Brennkraftmaschine des Fahrtzeugs angetrieben wird, und die Haupthydraulikpumpe 31 kann mit der Brennkraftmaschine durch einen Kraftübertragungsmechanismus, wie beispielsweise ein Riemen und eine Riemenscheibe, verbunden sein, um eine Leistung von der Brennkraftmaschine aufzunehmen. Die Hilfshydraulikpumpe 32 kann eine durch einen Motor angetriebene elektrische Hydraulikpumpe (MPU) sein, und das Antreiben des Motors kann auf der Grundlage eines Steuersignals einer Steuerung 20 ausgeführt werden, um das Antreiben einer Pumpe zum Erzeugen eines Hydraulikdrucks einzustellen.
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Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein integriertes Regelventil 33, das eingerichtet ist, um die Zufuhr eines Hydraulikdrucks zum Lenken der Vorderräder, eines Notfall-Lenkvorganges und Lenken der Hinterräder auf der Grundlage eines Steuersignals der Steuerung 20 einzustellen, verwendet werden. Das integrierte Regelventil 33 kann eingerichtet sein, um die Zufuhr eines Hydraulikdrucks einzustellen, um einen Hydraulikdruck, der durch die Haupthydraulikpumpe 31, die normal betrieben wird (z. B. ohne Ausfall/Fehler), erzeugt wird, an einen Vorderrad-Lenkzylinder 41 entsprechend einem Aktuator zum Lenken der Vorderräder beim Lenken durch den Fahrer zuzuführen, und kann ebenfalls eingerichtet sein, um die Zufuhr eines Hydraulikdrucks einzustellen, um wahlweise einen Hydraulikdruck, der durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugt wird, an einen des Vorderrad-Lenkzylinders 41 und des Hinterrad-Lenkzylinders 42 zuzuführen.
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Der Normalzustand gibt an, dass der Haupthydraulikkreis/Haupthydraulikkreislauf, in dem die Haupthydraulikpumpe 31 nicht ausgefallen ist, normal betrieben wird, und dass beim Lenken durch den Fahrer (z. B. wenn das Lenkrad betätigt wird) ein durch Antreiben der Haupthydraulikpumpe 31 erzeugter Hydraulikdruck eine Leistung zum Unterstützen eines Lenkens erzeugt, und somit kann das Lenken der Vorderräder und ein Hilfslenken auf normale Weise durchgeführt werden. In einer Notfall-Situation kann der Haupthydraulikkreis aufgrund eines Ausfalls der Haupthydraulikpumpe 31 oder dergleichen nicht normal betrieben werden, wodurch verhindert wird, dass ein Hilfslenken durch den Haupthydraulikkreis durchgeführt wird, und das Lenken der Vorderräder und das Hilfslenken sollten unter Verwendung der Hilfshydraulikpumpe 32 durchgeführt werden, anstatt die Haupthydraulikpumpe 31 zu verwenden, wenn das Lenkrad betätigt wird.
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Weiterhin kann die Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen einen Ölbehälter 9, in dem Öl bevorratet wird, ein Getriebe (nicht dargestellt) zum Lenken der Vorderräder, Lenkzylinder 41 und 42, die eingerichtet sind, um einen Hydraulikdruck aufzunehmen, um eine Leistung für ein Hilfslenken zu erzeugen, andere bekannte Sensoren und eine Hydraulikdruckleitung, die den Ölbehälter 9, die Haupthydraulikpumpe 31, die Hilfshydraulikpumpe 32, ein Regelventil 33 und die Lenkzylinder 41 und 42 verbindet.
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Insbesondere unterscheiden sich der Ölbehälter 9, das Getriebe, die Lenkzylinder 41 und 41 und die Sensoren nicht von denen des Standes der Technik, und die Lenkzylinder umfassen einen Vorderrad-Lenkzylinder 41, der eingerichtet ist, um eine Leistung zum Lenken der Vorderräder und Hilfslenken zu erzeugen, und einen Hinterrad-Lenkzylinder 42, der eingerichtet ist, um eine Leistung zum Lenken der Hinterräder zu erzeugen. Der Vorderrad-Lenkzylinder 41 kann zum Lenken der Vorderräder und Hilfslenken in Normal- und Notfallsituationen verwendet werden und kann eingerichtet sein, um einen durch die Haupthydraulikpumpe 31 erzeugten Hydraulikdruck durch das Regelventil 33 in einer normalen Situation aufzunehmen, und um einen durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugten Hydraulikdruck durch das Regelventil 33 in einer Notfallsituation aufzunehmen.
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Der Hinterrad-Lenkzylinder 42 kann verwendet werden zum Lenken der Hinterräder in einer normalen Situation, und wie unten beschrieben wird, in einem normalen Zustand, in dem die Haupthydraulikpumpe 31 und dergleichen nicht ausfallen, wenn die durch einen Geschwindigkeitssensor 14 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit eine voreingestellte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit oder kleiner ist (z. B. eine Fahrzustand mit niedriger Geschwindigkeit), kann der Hinterrad-Lenkzylinder 42 eingerichtet sein, um einen Hydraulikdruck, der durch die Hilfshydraulikpumpe 32 entsprechend einer gemeinsamen Pumpe erzeugt wird, durch das Regelventil 33 aufzunehmen. Mit anderen Worten kann ein Lenken der Hinterräder durch den Hinterrad-Lenkzylinder 42 nur in einem normalen Zustand der Servolenkung und in einem Zustand, in dem das Fahrzeug bei einer niedrigen geschwindigkeit angetrieben wird, durchgeführt werden.
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Weiterhin kann ein integriertes Regelventil 33 auf der Grundlage eines von der Steuerung 20 ausgegebenen Steuersignals betrieben werden, um einen von der Haupthydraulikpumpe 31 an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zugeführten Hydraulikdruck einzustellen, wenn der Fahrer ein Lenken in einem normalen Zustand der Servolenkung durchführt. Insbesondere unterscheidet sich die Einstellung eines an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zugeführten Hydraulikdrucks durch das Regelventil 33 nicht vom Stand der Technik.
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Indessen kann gemäß der vorliegenden Erfindung das integrierte Regelventil 33 auf der Grundlage eines von der Steuerung 20 ausgegebenen Steuersignals in einem normalen Zustand der Servolenkung und einem Fahrzustand mit niedriger Geschwindigkeit betrieben werden, um einen durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugten Hydraulikdruck an den Hinterrad-Lenkzylinder 42 zuzuführen, und dann kann der eingestellte Hydraulikdruck an den Hinterrad-Lenkzylinder 42 zugeführt werden. Im Gegensatz dazu kann das integrierte Regelventil 33 durch ein von der Steuerung 20 ausgegebenes Steuersignal betrieben werden, um einen durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugten Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zuzuführen, während der Fahrer ein Lenken in einer Notfallsituation durchführt, und dann kann der eingestellte Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zugeführt werden.
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Weiterhin können gemäß der vorliegenden Erfindung die an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 und den Hinterrad-Lenkzylinder 42 zugeführten Hydraulikdrücke unter Verwendung eines integrierten Regelventils 33 eingestellt werden, und um die zu erreichen, kann wie in 4 dargestellt, das Regelventil 33 an/in einem Hydraulikdruckweg zwischen den Hydraulikpumpen 31 und 32 und den Lenkzylindern 41 und 42 angeordnet.
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4 zeigt ein Diagramm des Hydraulikkreislaufs, das schematisch einen Verbindungszustand der Hydraulikdruckleitungen der Hauptkomponenten der Servolenkung für Vorder- und Hinterräder gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dargestellt ist, kann die Haupthydraulikpumpe 31 und die Hilfshydraulikpumpe 32 eingerichtet sein, um das in dem Ölbehälter 9 bevorratete Öl zu pumpen. Dann kann das Regelventil 33 mit der Haupthydraulikpumpe 31, der Hilfshydraulikpumpe 32, dem Vorderrad-Lenkzylinder 41, dem Hinterrad-Lenkzylinder 42 durch die Hydraulikdruckleitungen verbunden werden.
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Indessen können die Sensoren umfassen einen Lenkwinkelsensor (Steering Angle Sensor – SAS), der eingerichtet ist, um einen Lenkwinkel (z. B. einen Winkel des Lenkrades) zu erfassen, um ein Lenken der Vorderräder auf der Grundlage einer Lenkeingabe des Fahrers, das heißt, eines Lenkrad-Betätigungszustandes zu unterstützen.
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Weiterhin kann ein Geschwindigkeitssensor 14 eingerichtet sein, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen, um ein Lenken der Hinterräder einzustellen, ein Vorderradwinkelsensor 12 kann eingerichtet sein, um den Winkel der Vorderräder zu erfassen, und ein Hinterradwinkelsensor 13 kann eingerichtet sein, um den Winkel der Hinterräder zu erfassen.
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Die Erfassungssignale der Sensoren 11, 12, 13 und 14 können an die Steuerung 20 eingegeben werden, und die Steuerung 20 kann eingerichtet sein, um Steuersignale in Erwiderung/Reaktion darauf auszugeben, um ein Lenken der Vorderräder, Lenken der Hinterräder und Notfall-Lenken auf der Grundlage der durch die Sensoren erfassten Erfassungsinformationen einzustellen. Als ein Ergebnis kann ein Betrieb der Hilfshydraulikpumpe 32 und ein Betrieb des Regelventils 33 durch die Steuerung 20 ausgeführt werden, um somit ein Lenken der Vorderräder, Lenke der Hinterräder und Notfall-Lenken durchzuführen.
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Im Folgenden wird ein Steuerverfahren unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 stellt einen Prozess zum wahlweisen Durchführen eines Lenkens im Notfall (z. B. Unterstützen einer Lenkkraft des Fahrers) und Lenken der Hinterräder auf der Grundlage eines Ausfalls der Hauptpumpe und der Fahrzeuggeschwindigkeit dar, aber, obwohl es nicht dargestellt ist, kann ein Lenken der Vorderäder durchgeführt werden, wenn die Hinterräder gelenkt werden.
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Zunächst kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um einen Ausfall/Fehler der durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Haupthydraulikpumpe 31 auf der Grundlage einer vorgegebenen Fehlerdiagnose-Logik zu überprüfen und zu erfassen, und in Erwiderung auf ein Bestimmen eines Ausfalls der Haupthydraulikpumpe 31 basierend auf einem Fehlerdiagnoseergebnis, während das Fahrzeug gefahren wird, kann die Steuerung eingerichtet sein, um einen Steuerprozess zum Lenken im Notfall und Hilfslenken für die Vorderräder durchzuführen. Mit anderen Worten kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um eine durch den Motor angetriebene elektrische Hydraulikpumpe, das heißt, die Hilfshydraulikpumpe 32, zu betreiben, und ein Steuersignal auszugeben zum Lenken der Vorderräder und Hilfslenken, das der Betätigung des Lenkrades durch den Fahrer entspricht, unter Verwendung eines durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugten Hydraulikdrucks.
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Dann kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um ein Steuersignal zum Lenken der Vorderräder und Hilfslenken auf der Grundlage eines Erfassungswertes des Lenkwinkelsensors 11 wie in einem allgemeinen Notfall-Lenken für die Vorderräder auszugeben. Demzufolge kann das Regelventil 33 auf der Grundlage eines von der Steuerung 20 ausgegebenen Steuersignals betrieben werden, um einen durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugten Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zuzuführen, und der zugeführte Hydraulikdruck kann dann auf einen Wert eingestellt werden, der einer Lenkeingabe des Fahrers, das heißt, der Betätigung des Lenkrades, entspricht.
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Als ein Ergebnis kann der Vorderrad-Lenkzylinder 41 eingerichtet sein, um einen unter Verwendung des Regelventils 33 eingestellten Hydraulikdruck zu empfangen/aufzunehmen, um eine Leistung (z. B. eine das Lenken unterstützende Kraft) zu erzeugen, die der Betätigung des Lenkrades des Fahrers entspricht, und die Vorderräder können in einer Notfallsituation gelenkt werden, während der Winkel der Vorderräder durch die Leistung des Vorderrad-Lenkzylinders 41 eingestellt wird. Ferner, wenn ein normaler Zustand anstatt eines Ausfalls der Haupthydraulikpumpe 31 in dem Fehlerdiagnoseprozess bestimmt wird, kann die Steuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die durch den Geschwindigkeitssensor 14 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzgeschwindigkeit oder kleiner ist, während der Fahrer einen Lenkvorgang durchführt.
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Insbesondere wenn das Fahrzeug in einem Zustand mit niedriger Geschwindigkeit gefahren/angetrieben wird, die einer Referenzgeschwindigkeit oder weniger entspricht, können die Vorderräder und die Hinterräder zusammen betrieben werden, und wenn das Fahrzeug bei einer größeren Geschwindigkeit als die Referenzgeschwindigkeit gefahren/angetrieben wird, können nur die Vorderäder betrieben werden. Mit anderen Worten, wenn das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit gefahren wird, die der Referenzgeschwindikeit oder weniger entspricht, kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um ein Steuersignal zum Lenken der Vorderäder und Hilfslenken auszugeben, das der Betätigung des Lenkrades des Fahrers entspricht, unter Verwendung eines durch die Haupthydraulikpumpe 31 erzeugten Hydraulikdrucks, und ein Steuersignal auszugeben zum Lenken der Hinterräder, das dem Winkel der Vorderräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, unter Verwendung eines durch die Hilfshydraulikpumpe 32 erzeugten Hydraulikdrucks zur gleichen Zeit.
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Im Lenken der Vorderäder kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um das Regelventil 33 durch das Steuersignal zu betreiben, um einen Hydraulikdruck der durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Haupthydraulikpumpe 31 auf einen Wert einzustellen, der der Betätigung des Lenkrades des Fahrers entspricht, und den eingestellten Druck an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zuzuführen. Dann kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um einen an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 zugeführten Hydraulikdruck unter Verwendung des Regelventils 33 auf der Grundlage eines Erfassungswertes des Lenkwinkelsensors 11 wie in einem allgemeinen Lenken der Vorderräder einzustellen, und demzufolge können ein Lenken der Vorderräder und Hilfslenken, die der Betätigung des Lenkrades des Fahrers entsprechen, durchgeführt werden.
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Zusätzlich kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um das Steuersignal für ein Lenken der Hinterräder auszugeben, um die Hilfshydraulikpumpe 32 anzusteuern/anzutreiben, und einen von der Hilfshydraulikpumpe 32 an den Hinterrad-Lenkzylinder 42 zugeführten Hydraulikdruck einzustellen, um den Winkel der Hinterräder auf einen Winkel, der dem Winkel der Vorderräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, durch Betreiben des Regelventils 33 unter Verwendung des Steuersignals einzustellen. Dann kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um einen gerichteten Winkel der Hinterräder auf der Grundlage der Erfassungswerte des Vorderradwinkelsensors 12 und des Geschwindigkeitssensors 14 zu bestimmen, und das Regelventil 33 zu betreiben, um die Hinterräder auf den vorbestimmten Winkel der Hinterräder zu lenken. Insbesondere kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um das Regelventil 33 zu betreiben, um den Erfassungswert des Hinterradwinkelsensors mit/auf den gerichteten Wert abzugleichen, während der bestimmte Winkel der Hinterräder als der gerichtete Wert/Zielwert wirkt, um einen an den Hinterrad-Lenkzylinder 42 zugeführten Hydraulikdruck einzustellen.
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6 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel zum Einstellen eines zielgerichteten Winkels eines Hinterrades gemäß dem Winkel eines Vorderrades und der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zum Lenken des Hinterrades gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Insbesondere, da der Winkel der Hinterräder, die auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Winkel der Vorderäder gelenkt werden, eingestellt werden kann, kann der Umfang der Abnutzung der Reifen optimiert werden, indem ein minimaler Drehradius/Wendekreis des Fahrzeugs reduziert und auf die Reifen aufgebrachte Querkräfte gleichmäßig verteilt werden.
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Weiterhin, wenn das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit größer als eine Referenzgeschwindigkeit angetrieben wird, während der Fahrer einen Lenkvorgang in einem Normalzustand der Haupthydraulikpumpe 31 durchführt, kann die Steuerung 20 eingerichtet sein, um zu ermöglichen, dass ein durch die Haupthydraulikpumpe 31 erzeugter Hydraulikdruck an den Vorderrad-Lenkzylinder 41 unter Verwendung des Regelventils 33 zugeführt wird, während das Ansteuern/Antreiben der Hilfshydraulikpumpe 32 gestoppt wird, um ein Lenken und Hilfslenken nur für die Vorderräder einzustellen, und ein Hydraulikdruck-Regelprozess zum Lenken der Vorderäder und Hilfslenken ist wie oben beschrieben.
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Demzufolge können eine integrierte Servolenkung für Vorder- und Hinterräder und ein Steuerverfahren dafür die Anzahl von Komponenten reduzieren, die Herstellungskosten verringern und einen Leistungsverlust eines Fahrzeugs reduzieren, indem Komponenten, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, eine Steuerung und ein Regelventil, die in einer Notfall-Lenkung und einer Hinterradlenkung verwendet werden, gemeinsam verwendet werden. Weiterhin kann das Fahrzeug, bei dem die vorliegende Erfindung eine Anwendung findet, Wirkungen/Effekte erzielen, wie beispielsweise eine Verbesserung des Verschleißverhaltens der Reifen, eine Verringerung eines minimalen Drehradius/Wendekreises des Fahrzeugs, eine Verbesserung des Komforts beim Parken und Umgehen mit den Vorschriften in Bezug auf das Lenken im Notfall, die durch die Funktionen einer Notfall-Lenkung/Notlenkung und einer Lenkung der Hinterräder durch eine vereinfachte Konfiguration/Anordnung erreicht werden und zur Verbesserung des Produktwertes des Fahrzeugs beitragen können. Darüber hinaus kann der Stromverbrauch/Energieverbrauch reduziert werden, da die Anzahl von elektrischen Komponenten, wie beispielsweise eine Steuerung und ein Regelventil einschließlich einer Hilfshydraulikpumpe, die eine elektrische Hydraulikpumpe ist, reduziert werden kann, und insbesondere können die Kapazitäten einer Lichtmaschine und einer Batterie verringert werden, da die Anzahl der elektrischen Hydraulikpumpen reduziert werden kann.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele derselben ausführlich beschrieben worden. Es versteht sich jedoch für einen Durchschnittsfachmann, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und der Lehre der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang derselben in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt wird.
