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Hintergrund
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(a) Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Frontlenksystem für ein Fahrzeug, und insbesondere ein adaptives Frontlenksystem, das in der Lage ist, einen Lenkkomfort und eine Fahrsicherheit zu gewährleisten, indem eine Lenkgetriebeübersetzung in Übereinstimmung mit einer Fahrsituation eines Fahrzeuges geändert wird.
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(b) Beschreibung des Standes der Technik
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Im Allgemeinen ist ein Kraftlenksystem, welches eine Lenkkraft für ein Fahrzeug erzeugt, konstruiert, um einen Hydraulikdruck zu verwenden, um zu ermöglichen, dass ein Lenkrad leichtgängig und gleichmäßig betreibbar ist und dass ein schneller Lenkbetrieb möglich ist.
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Ein elektrisches Lenksystem, wie zum Beispiel ein elektrohydraulisches Kraftlenksystem (EHPS) oder ein motorbetriebenes Kraftlenksystem (MDPS), findet breite Anwendung, wobei eine Motorsteuereinheit (ECU) einen Motor in Übereinstimmung mit Fahrzuständen des Fahrzeuges betreibt, welche mit Hilfe eines Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensors, eines Lenkdrehmomentsensors und dergleichen detektiert werden, um so ein leichtgängiges und angenehmes Lenken bereitzustellen, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt, und ein „festes” Lenken sowie eine ausgezeichnete Richtungsstabilität bereitzustellen, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wodurch dem Fahrer ein optimales Lenkverhalten zur Verfügung gestellt wird.
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Der aktuelle Trend besteht darin, ein System einzusetzen, welches durch Integrieren des MDPS-Systems in ein aktives Frontlenksystem (AFS) hergestellt wird, um auf diese Weise das Lenkverhalten für den Fahrer weiter zu optimieren.
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Gewöhnlicherweise ist das AFS-System ein System, welches eine Lenkgetriebeübersetzung für jede Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, um auf diese Weise eine für die Lenkradbetätigung aufzubringende Lenkkraft zu reduzieren, wenn ein Fahrzeug angehalten und geparkt wird, und eine optimale Lenkgetriebeübersetzung bereitstellt, während ein Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt.
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Beispielsweise kann im Falle eines AFS-Systems von der Art eines aktiven Frontlenksystems ein Lenkwinkel mit Hilfe eines Aktuators als auch durch einen Fahrer erhöht oder verringert werden, wodurch ein Lenkansprechverhalten durch Reduzieren einer Lenkübersetzung verbessert wird, wenn ein Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt, und wodurch es einem Fahrer ermöglicht wird, ein Fahrzeug auf sichere Art und Weise zu fahren, indem eine Lenkübersetzung erhöht wird, selbst wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt.
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Das AFS-System umfasst aufgrund seiner Fahreigenschaften einen Aktuator, wie zum Beispiel einen Motor und einen Verzögerer, was eine von einer Lenk-Eingabe des Fahrers verschiedene zusätzliche Lenk-Eingabe erzeugt, und umfasst eine AFS-ECU, welche durch Steuerung des Aktuators die Lenk-Ausgabe ändert.
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Mit dem Einsatz des AFS-Systems bei massenproduzierten Fahrzeugen hat sich die Vermarktbarkeit des AFS-Systems bewährt, jedoch wird das AFS-System aufgrund seiner hohen Zusatzkosten typischerweise nur bei Premium-Fahrzeugen eingesetzt.
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Der Grund dafür ist, dass die Materialkosten aufgrund der Komplexität des Systems und aufgrund einer großen Anzahl von Komponenten unvermeidbar hoch sind.
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Deshalb besteht für einen breiten Einsatz des AFS-Systems ein Bedarf für eine Entwicklung eines AFS-Systems der unteren Preisklasse, und zwar durch ein vereinfachtes System und verringerte Materialkosten durch Reduzieren der Anzahl von Komponenten.
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Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich einem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung und kann deshalb Information beinhalten, welche nicht den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann hierzulande bereits bekannt ist.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein adaptives Frontlenksystem der unteren Preisklasse bereit, das als eine neue Art eines AFS-Systems umgesetzt ist, bei welchem ein Hohlmotor an einer Lenksäulenwelle angebracht ist, und wobei eine Lenkgetriebeübersetzung entsprechend einer Drehrichtung und eines Drehbetrages einer Welle des Motors verändert wird, der zusammen mit einer oberen Welle gedreht wird, so dass das gesamte System vereinfacht ist und Materialkosten durch Reduzieren der Anzahl an Komponenten gesenkt werden können.
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Unter einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein adaptives Frontlenksystem für ein Fahrzeug bereit, umfassend: eine obere Welle, welche mit einem Lenkrad verbunden ist; eine untere Welle, welche als eine Ausgangswelle dient; und einen Hohlmotor, welcher koaxial auf einer Lenksäulenwelle angeordnet und zwischen der oberen Welle und der unteren Welle verbunden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Motorgehäuse des Hohlmotors mit der oberen Welle verbunden sein, und eine Motorwelle des Hohlmotors kann mit der unteren Welle verbunden sein, so dass eine Lenkgetriebeübersetzung in Übereinstimmung mit einer Drehrichtung und einem Drehbetrag der Motorwelle des Hohlmotors veränderbar ist, der zusammen mit der oberen Welle drehbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können das Motorgehäuse des Hohlmotors und die obere Welle durch einen oberen Planetenradzug verbunden sein.
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In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der obere Planetenradzug umfassen: ein Sonnenrad, welches auf der oberen Welle befestigt ist; ein Hohlrad, welches an einer Gehäuseaufnahme des Motorgehäuses befestigt ist; und eine Mehrzahl von Planetenrädern, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet sind, wobei die Planetenräder zur Kraftübertragung mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Eingriff stehen.
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In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Motorwelle des Hohlmotors und die untere Welle durch einen unteren Planetenradzug verbunden sein.
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In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der untere Planetenradzug umfassen: ein Sonnenrad, welches auf der unteren Welle befestigt ist; ein Hohlrad, welches auf einer Wellenaufnahme der Motorwelle befestigt ist; und eine Mehrzahl von Planetenrädern, welche zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet sind, wobei die Planetenräder zur Kraftübertragung mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Eingriff stehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das adaptive Frontlenksystem weiterhin umfassen: eine Sperreinheit, welche dazu dient, die obere Welle und die untere Welle miteinander zu koppeln, wenn ein motorbetriebenes Kraftlenksystem (MDPS) ausfällt; und einen Drehmoment- und Winkel-Sensor (TAS), welcher auf der oberen Welle installiert ist und Information hinsichtlich eines Lenkwinkels und eines Lenkdrehmoments an eine Motorsteuereinheit (ECU) überträgt.
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Das adaptive Frontlenksystem, welches durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, weist die folgenden Vorteile auf.
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Zunächst ist, da der Motor koaxial an der Lenksäulenwelle installiert ist, die Anzahl an Komponenten verringert im Vergleich zu dem bestehenden AFS-System, welches eine Struktur bestehend aus einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad aufweist, oder eine Riemenstruktur aufweist, wobei das Motorgehäuse zusammen mit der oberen Welle rotiert wird, um so direkt einen Drehwinkel einer Ausgangswelle zu bestimmen, so dass das System vereinfacht sein kann, da komplizierte Radsätze nicht erforderlich sind, weiterhin können Materialkosten gesenkt werden, da die Anzahl an Komponenten reduziert ist, und im Ergebnis kann ein kompaktes AFS-System konstruiert werden, so dass es hinsichtlich der Einbaugröße einen Vorteil gibt.
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Als Nächstes können sich mit dem Motorgehäuse verbundene Leitungen verdrehen, wenn sich das Motorgehäuse dreht, wobei jedoch das Problem der sich verdrehenden Leitungen gelöst werden kann, da die Planetenradzüge jeweils an einer oberen und einer unteren Seite des Motors angebracht sind, wobei der Motor für eine Rotation in einem Bereich von lediglich ±90° konstruiert ist.
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Weitere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden erörtert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die obigen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den begleitenden Zeichnungen lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt sind und deshalb keine Beschränkung für die vorliegende Erfindung sein sollen, und wobei:
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1 eine schematische Querschnittsansicht ist, welche ein adaptives Frontlenksystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen oberen Planetenradzug des adaptiven Frontlenksystems gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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3 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen unteren Planetenradzug des adaptiven Frontlenksystems gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Es wird davon ausgegangen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale sind, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung verdeutlichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart ist, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Örter und Formen, werden zum Teil durch die bestimmte beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen in allen Figuren auf die gleichen oder auf äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „zu einem Fahrzeug gehörig” oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, wie er hierin verwendet wird, Motorkraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie zum Beispiel Passagierfahrzeuge, einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und mit anderen alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge (zum Beispiel Kraftstoffe, die nicht aus Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, welches zwei oder mehr Energiequellen aufweist, beispielsweise ein sowohl mit Benzin als auch elektrisch betriebenes Fahrzeug.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich zur Beschreibung besonderer Ausführungsformen, und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet wird, sollen die Singular-Formen „ein, eine, eines” und „der, die, das” auch die Plural-Formen mit umfassen, es sei denn, dass sich aus dem Zusammenhang eindeutig etwas anderes ergibt. Es wird weiterhin davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend” bei Verwendung in dieser Beschreibung die Anwesenheit von genannten Merkmalen, ganzzahligen Vielfachen, Schritten, Betriebszuständen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht die Anwesenheit oder das Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Merkmale, ganzzahliger Vielfache, Schritten, Betriebszuständen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet wird, umfasst der Begriff „und/oder” alle möglichen Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten zugeordneten Gegenstände. In der Beschreibung soll, es sei denn, dass ausdrücklich etwas Gegensätzliches beschrieben ist, das Wort „umfassen” und Ableitungen davon, wie zum Beispiel „umfasst” oder „umfassend” in der Weise verstanden werden, dass aufgeführte Elemente mitumfasst sind, jedoch andere weitere Elemente nicht ausgeschlossen sind. Zusätzlich bedeuten die Begriffe „Einheit”, „Modul” sowie Wörter mit den Endungen „-er” und „-or” wie sie in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten zum Bearbeiten wenigstens einer Funktion und Operation, wobei sie durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten sowie Kombinationen davon umgesetzt werden können.
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Weiterhin kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium in einem computerlesbaren Medium eingebettet sein, welches auszuführende Programmanweisungen enthält, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Medien umfassen, jedoch ohne Beschränkung darauf, ROM, RAM, Kompaktdisk(CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flashdrives, Smartcards und optische Datenspeichereinrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann außerdem in über ein Netzwerk gekoppelten Computersystemen verteilt werden, so dass die computerlesbaren Medien in einer distributierten Art und Weise gespeichert und ausgeführt werden, beispielsweise über einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
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Im Folgenden wird nun detailliert auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere beispielhafte Ausführungsformen, die im Grundgedanken und Umfang der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, enthalten sein können.
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Hiernach wird die folgende Erfindung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche ein adaptives Frontlenksystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und 2 und 3 sind perspektivische Ansichten, welche einen oberen Planetenradzug und einen unteren Planetenradzug des adaptiven Frontlenksystems gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, ist das adaptive Frontlenksystem als ein Lower-End-Modell umgesetzt, welches einen Lenkkomfort und eine Fahrstabilität verbessert, indem eine Lenkgetriebeübersetzung entsprechend einer Fahrsituation eines Fahrzeuges verändert wird, das mit einem Motor betriebenen Kraftlenksystem (MDPS) ausgestattet ist.
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Beispielsweise weist das adaptive Frontlenksystem eine Struktur auf, bei welcher ein Hohlmotor auf einer Lenksäulenwelle eingesetzt wird, ein Motorgehäuse mit einer oberen Welle verbunden ist, eine Motorwelle mit einer unteren Welle verbunden ist, und wobei die obere Welle und die untere Welle nicht mechanisch verbunden sind und sich relativ zueinander bewegen können.
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Das heißt, im Gegensatz zu dem bestehenden AFS, welches einen Drehwinkel durch Verwenden eines Planetenrads oder eines Wellgetriebes oder eines Spindel-und-Schneckenrads anpasst, ist das adaptive Frontlenksystem, welches durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, als ein System ausgebildet, bei welchem eine Lenkgetriebeübersetzung entsprechend einer Drehrichtung und eines Drehbetrages der Motorwelle des Hohlmotors, der zusammen mit der oberen Welle rotiert wird, verändert wird.
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Somit umfasst das adaptive Frontlenksystem eine obere Welle 10, welche mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) verbunden ist.
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Die obere Welle 10 ist koaxial zu einer Lenksäulenwelle (nicht dargestellt) angeordnet und mit der Lenksäulenwelle über eine Flanschbefestigungsstruktur (nicht dargestellt) oder eine Koppler-Verbindungsstruktur (nicht dargestellt) gekoppelt, wobei die obere Welle 10 bei der gleichen Geschwindigkeit und dem gleichen Winkel betrieben wird wie bei dem durch einen Fahrer betätigten Lenkrad.
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In diesem Fall ist, um den Lenkwunsch eines Fahrers zu erkennen, ein TAS 23 koaxial auf der oberen Welle 10 installiert, wobei Information hinsichtlich eines Lenkwinkels und Lenkdrehmoments von dem TAS 23 an eine Motorsteuereinheit (ECU) übertragen wird.
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Das adaptive Frontlenksystem umfasst eine untere Welle 11, welche als eine End-Ausgangswelle des Betriebs des Lenkrades dient.
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Die untere Welle 11 ist koaxial zu der oberen Welle 10 angeordnet, und wird durch Verbinden mit einem unteren Planetenradzug 20 unterstützt, wie es im Folgenden beschrieben wird.
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Eine von der unteren Welle 11 ausgegebene Kraft kann an ein Getriebe (nicht dargestellt) übertragen werden.
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Das adaptive Frontlenksystem umfasst einen Hohlmotor 12, der koaxial zu der Lenksäulenwelle angeordnet und zwischen der oberen Welle 10 und der unteren Welle 11 verbunden ist.
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Der Hohlmotor 12 umfasst ein Motorgehäuse 13 und eine Motorwelle 14, und ist mit der oberen Welle 10 und der unteren Welle 11 in einem Zustand verbunden, bei welchem das Motorgehäuse 13 nach oben und die Motorwelle 14 nach unten gerichtet sind.
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Beispielsweise kann das Motorgehäuse 13 mit der oberen Welle 10 über einen oberen Planetenradzug 15 verbunden sein, indem ein kreisförmiger, plattenförmiger Gehäuseadapter 17 verwendet wird, der an einem hinteren Abschnitt des Motorgehäuses 13 ausgebildet ist.
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Die Motorwelle 14 kann mit der unteren Welle 11 über den unteren Planetenradzug 20 verbunden sein, indem ein kreisförmiger, plattenförmiger Wellenadapter 21 verwendet wird, der mit Hilfe eines Kopplers 24 mit einem Spitzenabschnitt der Motorwelle 14 verbunden ist.
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Der Hohlmotor 12 ist elektrisch mit der ECU verbunden, und dreht sich durch Zufuhr von elektrischem Strom von der ECU.
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Da die Motorwelle 14 des Hohlmotors 12 nicht mechanisch an der oberen Welle 10 befestigt ist, kann die Motorwelle 14 lediglich durch Verwenden von elektrischem Strom rotiert werden, der über die ECU eingestellt wird, und zwar unabhängig von der Rotation der oberen Welle 10.
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Das adaptive Frontlenksystem umfasst die zwei Planetenradzüge, das heißt den oberen Planetenradzug 15 und den unteren Planetenradzug 20, die über und unter dem Hohlmotor 12 angeordnet sind und eine Kraft über den Hohlmotor 12, die obere Welle 10 und die untere Welle 11 übertragen.
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Da ein Hohlrad fixiert ist, und somit eine Getriebeübersetzung feststeht, hat der Planetenradzug keinen Einfluss auf eine Änderung hinsichtlich des Lenkwinkels.
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Das heißt, im Gegensatz zu einer Funktion des Planetenradzuges in dem AFS-System, welches den bestehenden Planetenradzug verwendet (eine Änderung in der Lenkgetriebeübersetzung), dient der Planetenradzug dazu, einen Drehwinkel des mit der oberen Welle 10 verbundenen Motorgehäuses 13 zu reduzieren, und eine Rotations-Getriebeübersetzung zwischen der oberen Welle 10 und der unteren Welle 11 in einem Verhältnis von 1:1 aufrecht zu erhalten, wenn das System versagt.
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Das adaptive Frontlenksystem umfasst den oberen Planetenradzug 15, der eine Kraft zwischen der oberen Welle 10 und dem Hohlmotor 12 überträgt.
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Der obere Planetenradzug 15 umfasst eine Kombination eines Sonnenrads 16a, eines Hohlrads 18a und einer Mehrzahl von Planetenrädern 19a.
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Hierbei ist das Sonnenrad 16a koaxial auf der oberen Welle 10 befestigt und kann zusammen mit der oberen Welle 10 rotiert werden, das Hohlrad 18a ist konzentrisch an einer Außenperipherie des Sonnenrades 16a angeordnet und fest installiert, indem es durch eine Lenksäule (nicht dargestellt) unterstützt wird, und die Planetenräder 19a sind in einem Spalt zwischen dem Sonnenrad 16a bei einer Mitte und dem Hohlrad 18a bei einer Außenperipherie angeordnet und befinden sich in Eingriff mit dem Sonnenrand 16a und dem Hohlrad 18a, um so eine Kraft zu übertragen, so dass die Planetenräder 19a rotieren und dabei gleichzeitig umlaufen.
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In diesem Fall können die Planetenräder 19a vier Räder sein, welche in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, wobei die entsprechenden Planetenräder 19a in freier und rotierbarer Weise durch die Getriebewellen 25 unterstützt sein können, welche sich vertikal von einer oberen Oberfläche des Gehäuseadapters 17 erstrecken, der auf dem Motorgehäuse 13 ausgebildet ist.
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Deshalb wird, wenn die obere Welle 10 bei Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer gedreht wird, das Sonnenrad 16a gedreht, wobei die entsprechenden Planetenräder 19a mit Bezug auf das stationäre Hohlrad 18a gedreht werden und gleichzeitig um das Sonnenrad 16a umlaufen, wobei im Ergebnis das Motorgehäuse 13, das den Gehäuseadapter 17 mit Planetenrädern 19a umfasst, vollständig um eine Achse der oberen Welle gedreht werden kann.
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Das heißt, wenn die obere Welle 10 gedreht wird, dann wird die Rotation auf den oberen Planetenradzug 15 übertragen, und im Ergebnis wird ebenfalls das Motorgehäuse 13 gedreht.
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In diesem Fall ist ein Drehwinkel des Motorgehäuses 13 stärker verringert als der Drehwinkel der oberen Welle 10 durch eine Getriebeübersetzung des oberen Planetenradzuges 15.
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Als ein Beispiel dreht sich, in einem Fall, bei welchem eine Getriebeübersetzung des oberen Planetenradzuges 15 1:4 beträgt, das Motorgehäuse 13 um 90°, wenn sich das Lenkrad um 360° dreht. Wenn die Getriebeübersetzung wie oben beschrieben eingestellt ist, dann kann sich das Motorgehäuse 13 um etwa 180° drehen, selbst wenn das Lenkrad von Anschlag zu Anschlag gedreht wird.
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Dieser Drehwinkel kann das Problem lösen, bei welchem eine Stromleitung oder eine Signalleitung, welche mit dem Hohlmotor zu verbinden sind, aufgrund der Rotation des Motorgehäuses 13 verdreht werden.
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Das adaptive Frontlenksystem umfasst den unteren Planetenradzug 20, der eine Kraft zwischen der unteren Welle 11 und dem Hohlmotor 12 überträgt.
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Wie der obere Planetenradzug 15 umfasst der untere Planetenradzug 20 eine Kombination aus einem Sonnenrad 16b, einem Hohlrad 18b und einer Mehrzahl von Planetenräder 19b.
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Hierbei ist das Sonnenrad 16b koaxial auf der unteren Welle 11 befestigt und kann zusammen mit der unteren Welle 11 gedreht werden, das Hohlrad 18b ist konzentrisch an einer Außenperipherie des Sonnenrades 16b angeordnet und fest installiert, indem es durch eine Lenksäule (nicht dargestellt) unterstützt wird, und die Planetenräder 19b sind in einem Abstand zwischen dem Sonnenrad 16b bei einer Mitte und dem Hohlrad 18b an einer Außenperipherie angeordnet und befinden sich in Eingriff mit dem Sonnenrad 16b und dem Hohlrad 18b, um so eine Kraft zu übertragen, so dass die Planetenräder 19b gedreht werden und zur gleichen Zeit umlaufen.
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In diesem Fall können die Planetenräder 19b vier Räder sein, welche in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, wobei die entsprechenden Planetenräder 19b in freier und rotierbarer Weise durch die Radwellen 25 gelagert sein können, welche sich vertikal von einer unteren Oberfläche des Wellenadapters 21 erstrecken, der über den Koppler 24 mit der Motorwelle 14 verbunden ist.
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Wenn deshalb die Motorwelle 14 des Hohlmotors 12 durch die Steuerung der ECU gedreht wird, werden die entsprechenden Planetenräder 19b, die auf dem Wellenadapter 21 der Motorwelle 14 angeordnet sind, gedreht und umlaufen das stationäre Hohlrad 18b, wobei das Sonnenrad 16b in Verbindung mit der Drehung und dem Umlauf der Planetenräder 19b gedreht wird, so dass eine Lenkbetätigung ausgeführt werden kann, da eine Kraft durch die untere Welle ausgegeben wird, die zusammen mit dem Sonnenrad 16b gedreht wird.
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In diesem Fall kann die Lenkgetriebeübersetzung entsprechend einer Drehrichtung und einem Drehbetrag der Motorwelle 14 verändert werden.
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Das adaptive Frontlenksystem umfasst eine Sperreinheit 22, welche dazu dient, die obere Welle 10 und die untere Welle 11 miteinander zu koppeln, wenn ein motorbetriebenes Kraftlenksystem (MDPS) ausfällt.
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Die Sperreinheit 22 ist von der Art, welche ein Magnetventil verwendet, wobei die Sperreinheit 22 an einer Seite einer vorderen Oberfläche (unteren Oberfläche) des Motorgehäuses 13 installiert ist und durch wahlweises Koppeln mit dem Wellenadapter 21 betrieben wird.
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Hierbei kann die Sperreinheit vom Magnetventil-Typ eine ähnliche Struktur und Betriebsart annehmen wie eine Sperreinheit vom Magnetventil-Typ, die bei einem typischen AFS-System eingesetzt ist.
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In einem Beispiel ist ein Kolben 26 des Magnetventils eingefügt und in einem Loch (nicht dargestellt) oder einer Nut (nicht dargestellt) befestigt, die in dem Wellenadapter 21 ausgebildet ist, wenn die Sperreinheit 22 betätigt wird, wobei im Ergebnis das Motorgehäuse 13 und der Wellenadapter 21, welcher die Motorwelle 14 aufweist, miteinander gekoppelt werden können.
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Das heißt, da die obere Welle 10 und die untere Welle 11 mechanisch nicht befestigt sind, bewegt sich die untere Welle 11 nicht, selbst wenn sich die obere Welle 10 dreht, wenn das MDPS-System ausfällt.
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Somit wird die Sperreinheit 22, welche das Magnetventil verwendet, benötigt.
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Durch die Sperreinheit 22 werden das Motorgehäuse 13 und der Wellenadapter 21 angrenzend an den unteren Planetenradzug typischerweise miteinander verbunden, wenn ein Motor ausgeschaltet wird oder sich in einer Stör-Betriebsart befindet.
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Beispielsweise kann, falls es keinen unteren Planetenradzug 20 gibt, ein minimaler Rotationsradius sehr groß werden, da sich die untere Welle 11 um 90° dreht, selbst wenn sich das Lenkrad um 360° dreht.
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Um zu vermeiden, dass der minimale Rotationsradius groß wird, ist der untere Planetenradzug 20 zwischen der Motorwelle 14 und der unteren Welle 11 angeordnet, so dass eine Gesamt-Lenkgetriebeübersetzung von 1:1 beibehalten werden kann, selbst wenn das MDPS ausfällt.
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Der Planetenradzug in dem typischen AFS-System ist ein Mittel zum Ändern der Lenkgetriebeübersetzung, wobei der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte obere Planetenradzug 15 dazu dient, einen Drehwinkel des Motorgehäuses 13 zu reduzieren, und der untere Planetenradzug 20 dazu dient, die Gesamt-Lenkgetriebeübersetzung auf 1:1 einzustellen, wenn das MDPS versagt.
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Deshalb kann, wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, die Betriebskraft ausgegeben werden über die obere Welle 10 → den oberen Planetenradzug 15 → den Hohlmotor 12 → den unteren Planetenradzug 20 → die untere Welle 11, so dass die Lenkbetätigung ausgeführt werden kann. Weiterhin wird die Lenkgetriebeübersetzung entsprechend einem Drehbetrag der Motorwelle 14 verändert, wenn der Hohlmotor 12 entsprechend einer Situation betrieben wird, in welcher das Fahrzeug fährt, und im Ergebnis können ein Lenkkomfort und eine Fahrstabilität sichergestellt werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, gibt es in der vorliegenden Erfindung, da das AFS-System, das mit dem Hohlmotor und den in zwei Reihen angeordneten Planetenradzügen ausgestattet ist, angewendet wird, einen Vorteil hinsichtlich der Kosten und der Einbaugröße, da die Anzahl an Komponenten reduziert ist im Vergleich zu dem bestehenden AFS-System, das den Planetenradzug verwendet.
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Die Erfindung wurde detailliert mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch wird der Fachmann bevorzugen, dass bei diesen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Grundgedanken der Erfindung abzukehren, deren Umfang in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
