-
1. Technisches
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft eine Lenksteuervorrichtung und ein Lenksteuerverfahren
für ein
Fahrzeug, im Besonderen eine Lenksteuervorrichtung mit einer Einrichtung
zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses
und einem Verfahren für
die Lenksteuervorrichtung.
-
2. Darstellung
des Standes der Technik
-
Ein
Beispiel für
eine Lenksteuervorrichtung mit einer Einrichtung zum Ändern des
Lenkübersetzungsverhältnisses
für ein
Kraftfahrzeug oder dergleichen ist in dem vom Anmelder eingereichten
Patent
US 6,164,150
A beschrieben. Diese Lenksteuervorrichtung umfasst ein
Eingangsteil, das mit einem vom Fahrer zu betätigenden Lenkrad gekoppelt
ist, ein Ausgangsteil, das über
ein Lenkgetriebe mit den zu lenkenden Rädern betätigend verbunden ist, und eine
Einrichtung zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses,
indem mittels eines Aktuators, der im Zusammenspiel mit dem Lenkrad
in Drehrichtung arbeitet, bewirkt wird, dass das Eingangsteil und
das Ausgangsteil relativ zueinander drehen.
-
Der
Aktuator der Einrichtung zum Ändern des
Lenkübersetzungsverhältnisses
ist im Allgemeinen ein Elektromotor. Der Hauptkörper des Elektromotors stützt sich
am Eingangsteil ab, während
eine Drehwelle des Elektromotors mit dem Ausgangsteil gekoppelt
ist. Der Elektromotor bewirkt, dass das Eingangteil und das Ausgangsteil relativ
zueinander drehen, wodurch das Lenkübersetzungsverhältnis geändert wird.
Der Hauptkörper
des Elektromotors wird von Seiten der Karosserie des Fahrzeugs über einen
elektrischen Verbindungsmechanismus mit Strom versorgt.
-
Wenn
der Fahrer eine Lenkbetätigung
durchführt,
dreht sich der Hauptkörper
des Elektromotors zusammen mit dem Lenkrad und dem Eingangsteil relativ
zur Karosserie des Fahrzeugs. Der elektrische Verbindungsmechanismus
umfasst ein äußeres Stromversorgungsglied,
das an der Karosserie befestigt ist und sich ringförmig um
das Eingangsteil erstreckt, ein inneres Stromversorgungsglied, das
innerhalb des äußeren Stromversorgungsglieds
am Eingangsteil befestigt ist, und ein Spiralkabel, das sich zwischen
dem äußeren Stromversorgungsglied und
dem inneren Stromversorgungsglied erstreckt und mehrfach um das
innere Stromversorgungsglied gewickelt ist. Der Elektromotor wird
durch im Spiralkabel enthaltene Leiterdrähte mit einem Steuerstrom versorgt.
Der durch die Spiralkabeleinheit beschränkte zulässige Drehwinkel zwischen dem
Eingangsteil und dem Ausgangsteil ist größer eingestellt als ein vom
Lenkmechanismus oder dergleichen bestimmter Relativdrehwinkel zwischen
dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil. In bestimmten Situationen
ist es jedoch möglich,
dass der vom Spiralkabel beschränkte
zulässige
Drehwinkel nicht ausreicht. Folglich kann es passieren, dass das
Spiralkabel eine übermäßig hohe
Zugbelastung erfährt.
-
Falls
die Einrichtung zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses
beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion eines Sensors oder einer
auf den Aktuator wirkenden hohen Last nicht mehr in der Lage ist,
das Lenkübersetzungsverhältnis normal
zu steuern, wird der Aktuator angehalten und eine Sperreinheit betätigt. Im
Er gebnis wird eine relative Drehung des Eingangsteils und Ausgangsteils
verhindert. Falls der Fahrer das Lenkrad stark in entgegengesetzte
Richtungen dreht, nachdem der Aktuator und die Sperreinheit aufgrund
einer Fehlfunktion des Sensors oder dergleichen jeweils ausser bzw.
in Betrieb genommen wurden in einer Situation, in der das Eingangsteil
und das Ausgangsteil einen großen
Relativdrehwinkel bilden, kann der durch die Spiralkabeleinheit
beschränkte
zulässige
Drehwinkel als um einen Winkel verkleinert betrachtet werden, der
dem Relativdrehwinkel zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil
entspricht. Dadurch wirkt eine überhöhte Zugbelastung
auf das Spiralkabel. Dies kann ein Wiederaufrollen oder einen Bruch
des Spiralkabel verursachen.
-
KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lenksteuervorrichtung und ein
entsprechendes Verfahren bereitzustellen, mit der bzw. dem sich
eine übermäßig hohe
Zugbelastung des Spiralkabels auch dann zuverlässig vermeiden lässt, wenn
das Lenkrad in einem Betriebszustand der Sperreinheit vom Fahrer stark
gedreht wird, indem ein zu großer
Relativdrehwinkel zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil
durch eine Beschränkung
des Drehwinkels des Aktuators verhindert wird.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Lenksteuervorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. ein Lenksteuerverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 17 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Lenksteuervorrichtung sind
Gegenstand abhängiger
Ansprüche.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Lenksteuervorrichtung ein
Eingangsteil, das mit einem vom Fahrer zu betätigenden Lenkrad gekoppelt
ist, ein Aus gangsteil, das mit den zu lenkenden Rädern betätigend verbunden
ist, eine Einrichtung zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses,
indem mittels eines Aktuators, der im Zusammenspiel mit dem Lenkrad
in Drehrichtung arbeitet, bewirkt wird, dass das Eingangsteil und
das Ausgangsteil relativ zueinander drehen, und einen elektrischen
Verbindungsmechanismus, der den Aktuator von einer Außenseite
mit elektrischer Leistung versorgt. Die Lenksteuervorrichtung umfasst
eine Beschränkungseinrichtung
zum Einstellen eines vom Aktuator zu erzeugenden beschränkten Relativdrehwinkels
in die eine Quer- bzw. Drehrichtung auf einen Winkel gleich der
oder kleiner als die Differenz zwischen einem vom elektrischen Verbindungsmechanismus
in die andere Quer- bzw. Drehrichtung definierten zulässigen Drehwinkel
und einem maximal möglichen
Drehwinkel des Ausgangsteils in die andere Drehrichtung, und zum
Steuern eines vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels in
die eine Drehrichtung auf einen Winkel, der gleich dem beschränkten Relativdrehwinkel
oder kleiner als dieser ist.
-
Gemäß dem ersten
Aspekt wird ein vom Aktuator zu erzeugender beschränkter Relativdrehwinkel
in die eine Drehrichtung gleich der oder kleiner als die Differenz
zwischen einem vom elektrischen Verbindungsmechanismus definierten
zulässigen
Drehwinkel in die andere Drehrichtung und einem maximal möglichen
Drehwinkel des Ausgangsteils in die andere Drehrichtung eingestellt;
weiter wird der Betrag des vom Aktuator in die eine Drehrichtung
zu erzeugenden Relativdrehwinkels auf einen Wert gesteuert, der
gleich dem oder kleiner als der Betrag des beschränkten Relativdrehwinkels
ist. Wie nachstehend noch beschrieben wird, kann dadurch zuverlässig verhindert
werden, dass der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels
in die eine Drehrichtung größer wird
als die Differenz zwischen dem vom elektrischen Verbindungsmechanismus
definierten zulässigen
Drehwinkel in die andere Drehrichtung und einem maximal möglichen
Drehwinkel des Ausgangsteils in die andere Drehrichtung; folglich
kann zuverlässig
verhindert werden, dass der elektrische Verbindungsmechanismus aufgrund
eines übermäßig weit über der
Differenz liegenden Relativdrehwinkels, der vom Aktuator zu erzeugen
ist, übermäßig beansprucht
wird.
-
Unter
dem vorhergehenden ersten Aspekt kann der Aktuator außerdem einen
entweder mit dem Eingangsteil oder dem Ausgangsteil gekoppelten Stator
und einen mit dem jeweils anderen von dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil
gekoppelten Rotor aufweisen. In dieser Ausgestaltung umfasst der Aktuator
einen entweder mit dem Eingangsteil oder dem Ausgangsteil gekoppelten
Stator und einen mit dem jeweils anderen von dem Eingangsteil und
dem Ausgangsteil verbundenen Rotor. Dadurch kann zuverlässig bewirkt
werden, dass das Eingangsteil und das Ausgangsteil relativ zueinander
drehen, und der zwischen ihnen gebildete Relativdrehwinkel kann
zuverlässig
gesteuert werden.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung außerdem den
Betrag eines vom Aktuator zu erzeugenden Soll-Relativdrehwinkels
so einstellen, dass dieser gleich dem oder kleiner als der Betrag
des beschränkten
Relativdrehwinkels ist. In dieser Ausgestaltung wird der Betrag des
vom Aktuator zu erzeugenden Soll-Relativdrehwinkels auf einen Wert
eingestellt, der gleich dem oder kleiner als der Betrag des beschränkten Relativdrehwinkels
ist. Dadurch kann wirkungsvoll verhindert werden, dass der Betrag
des vom Aktuator zu erzeugenen Relativdrehwinkels größer wird
als der Betrag des beschränkten
Relativdrehwinkels.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung außerdem verhindern, dass
ein Relativdrehbetrag des Eingangsteils und des Ausgangsteils zunimmt
oder abnimmt, wenn der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels
gleich dem oder größer als
der Betrag des beschränkten
Relativdrehwinkels wird. In dieser Ausgestaltung wird verhindert,
dass ein Relativdrehbetrag des Eingangsteils und des Ausgangsteils
zunimmt oder abnimmt, wenn der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden
Relativdrehwinkels gleich dem oder größer als der Betrag des beschränkten Relativdrehwinkels
wird. Dadurch kann wirkungsvoll verhindert werden, dass der Betrag
des vom Aktuator zu erzeugenen Relativdrehwinkels größer wird
als der Betrag des beschränkten
Relativdrehwinkels.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung weiterhin
verhindern, dass ein Relativdrehbetrag des Eingangsteils und des
Ausgangsteils zunimmt oder abnimmt, wenn der Betrag des vom Aktuator
zu erzeugenden Relativdrehwinkels gleich einem vorgegebenen Wert,
der kleiner ist als der Betrag des beschränkten Relativdrehwinkels, oder
größer als
dieser wird. In dieser Ausgestaltung wird verhindert, dass ein Relativdrehbetrag
des Eingangsteils und des Ausgangsteils zunimmt oder abnimmt, wenn
der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels gleich
einem vorgegebenen Wert, der kleiner ist als der Betrag des beschränkten Relativdrehwinkels,
oder größer als
dieser wird. Dadurch kann ebenfalls wirkungsvoll verhindert werden,
dass der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels größer wird
als der Betrag des beschränkten
Relativdrehwinkels.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung außerdem verhindern, dass
der relative Drehbetrag zunimmt oder abnimmt, indem bewirkt wird,
dass das Eingangsteil und das Ausgangsteil als eine Einheit drehen,
und kann eine Ausgangsdrehleistung des Aktuators reduzieren. In dieser
Ausgestaltung wird verhindert, dass der relative Drehbetrag zunimmt
oder abnimmt, indem ein einheitlicher Drehzustand des Eingangsteils
und des Ausgangsteils erreicht wird, und die Ausgangsdrehleistung
des Aktuators wird reduziert. Dadurch kann zuverlässig verhindert
werden, dass der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenen Relativdrehwinkels
weiter zunimmt. Außerdem
kann ein verschwenderischer Energieverbrauch des Aktuators und ein
Temperaturanstieg aufgrund der Wärme,
die durch den verschwenderischen Energieverbrauch des Aktuators
verursachtwird, wirkungsvoll verhindert werden.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung einen beschränkten Relativdrehwinkel
auf einen Winkel einstellen, dessen Betrag kleiner ist als die Differenz
zwischen dem vom elektrischen Verbindungsmechanismus definierten zulässigen Drehwinkel
in die andere Drehrichtung und dem maximal möglichen Drehwinkel des Ausgangsteils
in die andere Drehrichtung, und kann den Betrag des vom Aktuator
zu erzeugenden Relativdrehwinkels in die eine Drehrichtung auf einen
Wert steuern, der gleich dem oder kleiner als der Betrag des beschränkten Relativdrehwinkels
ist.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann der elektrische Verbindungsmechanismus
ein an der Fahrzeugkarosserie befestigtes äußeres Stromversorgungsglied,
ein am Eingangsteil oder am Ausgangsteil befestigtes inneres Stromversorgungsglied,
und ein flexibles Spiralkabel, das sich spiralförmig um das innere Stromversorgungsglied
erstreckt und das Leiterdrähte
enthält,
um das äußere Stromversorgungsglied
mit dem Aktuator zu verbinden, aufweisen.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann der vom elektrischen Verbindungsmechanismus
definierte zulässige
Drehwinkel in die andere Drehrichtung ein zulässiger Drehwinkel sein, der
durch die Länge des
Spiralkabels, den Innendurchmesser des äußeren Stromversorgungsglieds,
und den Aussendurchmesser des inneren Stromversorgungsglieds in
die andere Drehrichtung definiert ist.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann das Ausgangsteil über den Lenkmechanismus mit
den zu lenkenden Rädern
betätigend
bzw. antreibend verbunden sein, und der maximal mögliche Drehwinkel des
Ausgangsteils in die andere Drehrichtung kann ein maximal möglicher
Drehwinkel sein, der durch einen Einschlagbereich der zu lenkenden
Räder oder einen
Betriebsbereich des Lenkmechanismus definiert ist.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann der Aktuator ein Elektromotor sein.
Zusätzlich
kann der Elektromotor am Stator mit dem Eingangsteil und am Rotor
mit dem Ausgangsteil gekoppelt sein.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung einen vom
Aktuator zu erzeugenden Soll-Relativdrehwinkel
auf einen Winkel einstellen, dessen Betrag kleiner ist als der beschränkte Relativdrehwinkel.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung verhindern,
dass das Eingangsteil und das Ausgangsteil relativ zueinander drehen,
wenn der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels
gleich dem oder größer als
der Betrag des beschränkten
relativen Drehwinkels wird.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Beschränkungseinrichtung verhindern,
dass das Eingangsteil und das Ausgangsteil relativ zueinander drehen,
wenn der Betrag des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels
gleich dem vorgegebenen Wert, der kleiner ist als der Betrag des
beschränkten
Relativdrehwinkels, oder größer als
dieser wird.
-
Unter
dem vorhergehenden Aspekt kann die Ausgangsdrehleistung des Aktuators
auf Null reduziert werden.
-
Ein
Steuerverfahren gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung für
eine Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem Eingangsteil, das mit einem
vom Fahrer zu betätigenden
Lenkrad gekoppelt ist, einem mit den zu lenkenden Rädern betätigend verbundenen Ausgangsteil,
einer Einrichtung zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses,
indem mittels eines Aktuators, der im Zusammenspiel mit dem Lenkrad
in Drehrichtung arbeitet, bewirkt wird, dass das Eingangsteil und
das Ausgangsteil relativ zueinander drehen, und einem elektrischen
Verbindungsmechanismus der den Aktuator mit elektrischer Leistung von
der Außenseite
versorgt, wobei das Steuerverfahren die Schritte aufweist: Einstellen
eines vom Aktuator zu erzeugenden beschränkten Relativdrehwinkels in
die eine Drehrichtung auf einen Winkel gleich der oder kleiner als
die Differenz zwischen einem vom elektrischen Verbindungsmechanismus
definierten zulässigen
Drehwinkel in die andere Drehrichtung und einem maximal möglichem
Drehwinkel des Ausgangsteils in die andere Drehrichtung; und Steuern
des vom Aktuator zu erzeugenden Relativdrehwinkels in die eine Drehrichtung
auf einen Winkel, der gleich dem beschränkten Relativdrehwinkel oder kleiner
als dieser ist.
-
Kurzdarstellung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein Blockschaltbild das den Gesamtaufbau einer Lenksteuervorrichtung
für ein Fahrzeug
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt, die auf ein Fahrzeug angewendet ist, das mit einer
hyraulischen Servolenkung ausgestattet ist.
-
2 ist
ein vergrößerter Querschnitt
einer in 1 gezeigten Einrichtung zum Ändern des Lenkübersetzungsverhältnisses.
-
3 ist
ein Flussschema, das ein Lenkübersetzungssteuerprogramm
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
darstellt.
-
4 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen
dem Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs und einem Lenkwinkel θ einerseits
und einem Soll-Relativdrehwinkel Δθt zwischen
einer unteren Lenkwelle und einer oberen Lenkwelle andererseits darstellt.
-
5 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen
dem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich und dem Soll-Relativdrehwinkel Δθt einerseits
und einem Soll-Relativdrehwinkel Δθta nach
Korrektur der Einrichtung zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses
andererseits darstellt.
-
6 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Fall zeigt, in dem eine übermäßig hohe Spannung auf das Spiralkabel
einer herkömmlichen
Lenksteuervorrichtung wirkt, bei der der Soll-Relativdrehwinkel Δθt nicht
beschränkt
wird.
-
7 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen
dem Lenkwinkel θ und
dem Soll-Relativdrehwinkel Δθta nach
Korrektur im ersten Ausführungsbeispiel
zeigt.
-
8 ist
ein Flussschema, das ein Lenkübersetzungssteuerprogramm
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
-
9 ist
ein Flussschema, das ein Lenkübersetzungssteuerprogramm
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
-
Ausführliche
Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend
werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung (nachfolgend einfach als Ausführungsbeispiele bezeichnet)
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
1 ist
ein Blockschaltbild das den Gesamtaufbau einer Lenksteuervorrichtung
für ein Fahrzeug
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt, die auf ein mit einer hydraulischen Servolenkung
ausgestattetes Fahrzeug angewendet ist. 2 ist ein
vergrößerter Querschnitt
einer in 1 gezeigten Einheit zum Ändern des
Lenkübersetzungsverhältnisses.
-
In 1 bezeichnen
die Bezugszeichen 10FL und 10FR jeweils das linke
und rechte Vorderrad und die Bezugszeichen 10RL und 10RR jeweils das
linke und rechte Hinterrad des Fahrzeugs 12. Das linke
Vorderrad 10FL und das rechte Vorderrad 10FR werden
als die zu lenkenden Räder
mit einer hydraulischen Zahnstangen-Servolenkungseinheit 16 über eine
Zahnstange 18 und Spurstangen 20L und 20R ein geschlagen.
Die hydraulische Servolenkungseinheit 16 wird im Ansprechen
auf die Betätigung
des Lenkrads 14 durch den Fahrer gesteuert.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst die hydraulische Servolenkungseinheit 16 ein Steuerventil 16A mit
bekanntem Aufbau. Hochdrucköl
wird aus einem Vorratsbehälter 20 von
einer von einem Elektromotor angetriebenen Ölpumpe 24 zum Steuerventil 16A gefördert. Die
hydraulische Servolenkungseinheit 16 erzeugt ein unterstützendes
Lenkdrehmoment, das dem aus der Drehbetätigung des Lenkrads 14 durch
den Fahrer resultierenden Lenkdrehmoment entspricht.
-
Das
Lenkrad 14 ist über
eine obere Lenkwelle 26, eine Einheit zum Ändern des
Lenkübersetzungsverhältnisses 28,
eine untere Lenkwelle 30 und ein Paar Universalgelenke 32 form-
und/oder kraftschlüssig
bzw. betätigend
mit einer Ritzelwelle 34 der Servolenkungseinheit 16 verbunden.
Die Servolenkungseinheit 16 wirkt mit der Zahnstange 18 und
den Spurstangen 20L und 20R zusammen und stellt
daher einen Lenkmechanismus dar, der eine Drehbewegung der unteren
Lenkwelle 30 in eine Einschlagbewegung des linken und rechten
Vorderrads 10FL und 10FR umwandelt.
-
In
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeipiel umfasst der Mechanismus
zur Änderung
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 ein
im Wesentlichen zylinderförmiges
Gehäuse 38,
das sich in Ausrichtung nach der Achse 36 der oberen Lenkwelle 26 als
Eingangsteil und der unteren Lenkwelle 30 als Ausgangsteil
erstreckt. Ein Verbindungs- bzw.
Kopplungsabschnitt 38A am oberen Ende des Gehäuses 38 ist
mit dem unteren Ende der oberen Lenkwelle 26 verbunden.
-
Im
Gehäuse 38 ist
ein Elektromotor 40 vorgesehen und durch Einpressen befestigt.
Der Elektromotor 40 hat einen am Elektromotorgehäuse 42 befestigten
Stator 44 und einen Rotor 50, der von Lagern 46 und 48,
die an den gegenüberliegenden
Enden des Elektromotorgehäuses 42 angeordnet
sind, drehbar gelagert ist. Der Rotor 50 umfasst einen
Permanentmagnetabschnitt 50A mit großem Durchmesser. Eine Spule 52 ist
um den Stator 44 gewickelt, der den Permanentmagnetabschnitt 50A umgibt.
-
Eine
untere Welle 50B des Rotors 50 erstreckt sich
durch das Lager 48 entlang der Achse 36 und ist über eine
Untersetzungseinheit 54 mit dem oberen Ende der unteren
Lenkwelle 30 verbunden. Eine obere Welle 50C des
Rotors 50 erstreckt sich durch das Lager 46 entlang
der Achse 36. Ein Sperrhalter 56 ist am oberen
Ende der oberen Welle 50C befestigt. Eine Vielzahl von
Sperrmulden, die in gleicher Richtung voneinander beabstandet sind,
sind an der äußeren Umfangsfläche des
Sperrhalters 56 ausgebildet.
-
Eine
Sperreinheit 58 der Sperrkolbenbauart ist an der Innenseite
des Gehäuses 38 so
befestigt, dass sie dem Sperrhalter 56 gegenübersteht.
Die Sperreinheit 58 umfasst ein Führungsrohr 60, einen Kolben 62,
eine Spiralfeder 64, und eine Magnetspule 66.
Das Führungsrohr 60 erstreckt
sich radial und senkrecht in Richtung zur Achse 36, und
ist an der Innenfläche
des Gehäuses 38 befestigt.
Der Kolben 62 ist im Führungsrohr 60 so
angeordnet, dass er sich hin- und herbewegen kann. Die Spiralfeder 64 drängt den
Kolben 62 radial nach innen in Richtung des Sperrhalters 56.
Die Magnetspule ist um das Führungsrohr 60 gewickelt.
-
Durch
Steuerung der Erregung der Magnetspule 66 wird die Sperreinheit 58 zwischen
ihrem Sperr- und Lösezustand umgeschaltet.
Wenn die Magnetspüle 66 abgeschaltet
ist, greift der der Kolben in die Sperrmulden des Sperrhalters 56 ein
und verhindert eine Drehung des Rotors 50 des Elektromotors 40,
wodurch ein Sperrzustand entsteht, in dem eine relative Drehung
der oberen Lenkwelle 26 gegenüber der unteren Lenkwelle 30 verhindert
ist. Wenn die Magnetspule 66 andererseits erregt wird,
wird der Kolben 62 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 54 radial
nach gezogen und bewegt sich dadurch aus den Sperrmulden des Sperrhalters
heraus, wodurch ein Lösezustand
entsteht, in dem eine Drehung des Rotors 50 des Elektromotors 40 möglich ist.
-
Eine
Permanentmagnetscheibe 68 ist zwischen dem Permanentmagnetabschnitt 50A des
Rotors 50 und dem Lager 46 an der oberen Welle 50C befestigt.
Eine Vielzahl von N-Polen
und S-Polen sind abwechselnd an einer äußeren Umfangsfläche der
Permanentmagnetscheibe 68 vorgesehen. Ein Drehwinkelsensor 70,
der mit der Permanentmagnetscheibe 68 zusammenwirkt, um
einen Drehwinkel Φ des
Rotors 50 und infolgedessen einen Relativdrehwinkel Δθ der oberen
Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 zu erfassen,
ist an einer Innenfläche des
Elektromotorgehäuses 42 so
angebracht, dass er der Permanentmagnetscheibe 68 gegenübersteht.
-
Im
abgebildeten Ausführungsbeispiel
ist eine Spiralkabeleinheit 72 um den Verbindungsabschnitt 38A des
Gehäuses 38 herum
angebracht. Die Spiralkabeleinheit 72 weist ein äußeres Stromversorgungsglied 76,
ein inneres Stromversorgungsglied und ein Spiralkabel 78 auf.
Das äußere Stromversorgungsglied 76 erstreckt
sich ringförmig
um den Verbindungsabschnitt 38A und ist an der Karosserie 74 befestigt.
Obwohl es in 2 nicht gezeigt ist, ist das innere
Stromversorgungsglied an dem Verbindungsabschnitt 38A innerhalb
des äußeren Stromversorgungsglieds 76 befestigt.
Das Spiralkabel 78, das mit seinem äußeren Ende am äußeren Stromversorgungsglied 76 und
mit seinem inneren Ende am inneren Stromversorgungsglied befestigt
ist, ist spiralförmig
mehrmals um das innere Stromversorgungsglied gewickelt.
-
Das
Spiralkabel 78 umfasst eine elastische, elektrisch isolierende
Ummantelung aus Gummi oder Kunststoff, und enthält eine Vielzahl von Leiterdrähten 78A bis 78C.
Die Leiterdrähte 78A bis 78C sind an
einem Ende mit der Spule 52 des Elektromotors 40,
der Magnetspule 66 der Sperreinheit 58, und dem Drehwinkelsensor 70 verbunden.
Jeder der Leitdrähte 78A bis 78C ist
am anderen Ende mit einer elektronischen Steuereinheit 80 in
der Funktion als eine Beschränkungseinrichtung
verbunden.
-
Da
das Lenkrad 14 in Drehrichtung bzw. drehbetätigt wird,
dreht sich die Einheit zum Ändern des
Lenkübersetzungsverhältnisses
zusammen mit der oberen Lenkwelle 26 relativ zur Karosserie 74. Wenn
sich die Sperreinheit 58 in ihrem Sperrzustand befindet,
werden die zulässigen
Drehwinkel θsrmax und θslmax bei
einer Drehung der Spiralkabeleinheit 72 nach rechts und
links durch den Innendurchmesser des äußeren Stromversorgungsglieds 76,
den Aussendurchmesser des inneren Stromversorgungsglieds, und die
Länge des
Spiralkabels 78 definiert und so eingestellt, dass sie
die Ungleichungen θsrmax > θrmax und |θslmax| > |θlmax|
erfüllen.
Dabei gilt zu beachten, dass θrmax
und θlmax
jeweils die möglichen
Drehwinkel des Lenkrads 14 darstellen, die bei einer Drehung
nach rechts und nach links durch den Betriebsbereich der Zahnstange
der Servolenkungseinheit 16, die Einschlagbereiche der
linken und rechten Vorderräder 10FL und 10FR,
oder dergleichen definiert sind. Dabei gilt weiterhin zu beachten,
dass θrmax
und θlmax
jeweils die maximalen Lenkwinkel bei einer Drehung nach rechts und
nach links darstellen.
-
Wenn
sich die Sperreineit 58 in ihrem Lösezustand befindet, ändert die
Einheit zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 daher
das Lenkübersetzungsverhältnis durch
eine Relativdrehung der unteren Lenkwelle 30 gegenüber der
oberen Lenkwelle 26 durch den Betrieb des Elektromotors 40. Wenn
sich die Sperreineit 58 dagegen in ihrem Sperrzustand befindet,
verbindet die Einheit zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 die
obere Lenkwelle 26 starr mit der unteren Lenkwelle 30.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die obere Lenkwelle 26 mit einem Lenkwinkelsensor 82 ausgestattet,
der den Drehwinkel der oberen Lenkwelle 26 als einen Lenkwinkel θ erfasst.
Die untere Lenkwelle 30 ist mit einem Drehmomentsensor 84 ausgestattet,
der ein in der unteren Lenkwelle erzeugtes Drehmoment als ein Lenkdrehmoment
T erfasst. Die den Lenkwinkel θ und
das Lenkdrehmoment T anzeigenden Signale werden in die Beschränkungseinrichtung 80 eingegeben.
Ebenso wird ein Signal, das die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 86 erfasste
Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigt, in die Beschränkungseinrichtung 80 eingegeben.
-
Die
Beschränkungseinrichtung 80 berechnet gemäß dem Flussschema
der 3, das nachstehend noch beschrieben wird, mittels
eines Kennfelds, das dem in 4 gezeigten
Diagramm entspricht, auf der Basis des Lenkwinkels θ einen Soll-Relativdrehwinkel Δθt, der von
der unteren Lenkwelle 30 relativ zur oberen Lenkwelle 26 gebildet
werden soll, bestimmt auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V,
ob das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit im unteren, mittleren,
oder oberen Geschwindigkeitsbereich fährt, berechnet mittels eines
dem Diagramm aus 5 entsprechenden Kennfelds auf
der Basis des Geschwindigkeitsbereichs des Fahrzeugs und des Soll-Relativdrehwinkels Δθt einen
Soll-Relativdrehwinkel Δθta nach Korrektur
nach einer durch die Einheit zum Ändern des Lenkübersetzungsverhältnisses
vorgenommenen Korrektur, berechnet auf der Basis des Soll-Relativdrehwinkel Δθta nach
Korrektur und einem Übersetzungsverhältnis der
Untersetzungseinheit 54 einen Solldrehwinkel θmt des Elektromotors 40,
steuert den Elektromotor 40 so, dass der Drehwinkel des
Elektromotors 40 gleich dem Solldrehwinkel θmt wird,
und steuert dadurch ein Lenkübersetzungsverhältnis gemäß dem Geschwindigkeitsbereichs
des Fahrzeugs.
-
Wenn
das Lenkübersetzungsverhältnis aufgrund
eines vom Drehmomentsensor 84 erfassten übermäßig hohen
Lenkdrehmoments T oder aufgrund einer abnormalen Abweichung eines
anderen Sensors nicht geeignet gesteuert werden kann, stoppt die
Beschränkungseinrichtung 80 den
Vorgang zur Steuerung des Lenkübersetzungsverhältnisses
gemäß dem Flussschema
in 3, schaltet die Sperreinheit 58 in ihren
Sperrzustand, und verhindert dadurch, dass die obere Lenkwelle 26 relativ
zur unteren Lenkwelle 30 dreht, wodurch eine einheitliche
Drehung derselben sichergestellt wird.
-
Obwohl
es in 1 nicht im Detail gezeigt ist, umfasst die Beschränkungseinrichtung 80 eine CPU,
ein ROM, ein RAM, und eine Eingabe/Ausgabe-Anschlusseinheit. Die
Beschränkungseinrichtung 80 kann
aus einem Mikrocomputer, in dem diese Komponenten über einen
bidirektionalen Bus miteinander verbunden sind, und einem Steuerkreis
bestehen. Weiterhin erfassen der Drehwinkelsensor 70 und
der Lenkwinkelsensor 82 jeweils einen Relativdrehwinkel Δ θ und einen
Lenkwinkel θ mit
der Maßgabe,
dass diese positive Werte annehmen, wenn das Fahrzeug relativ zur
Geradeaus-Richtung nach rechts gelenkt wird. Der Drehmomentsensor 84 erfasst
ein Lenkdrehmoment T mit der Maßgabe,
dass dieses einen positiven Wert annimmt, wenn das Fahrzeug nach
rechts gelenkt wird.
-
Als
nächstes
wird ein Steuerprogramm für das
Lenkübersetzungsverhältnis, das
von der im ersten Ausführungsbeispiel
dargestellten Beschränkungseinrichtung 80 ausgeführt wird,
mit Bezug auf das in 3 dargestellte Flussschema erläutert. Die Steuerung
des Lenkübersetzungsverhältnisses
gemäß dem in 3 dargestellten
Flussschema wird mit dem Schließen
des Zündungsschalters
(nicht gezeigt) begonnen und wird in vorgegebenen Zeitintervallen
wiederholt. Falls der Zündungsschalter
geschlossen wird, wird die Sperreinheit 58 vor dem Schritt
S10 von ihrem Sperrzustand in ihren Lösezustand umgeschaltet. Die
Sperreinheit 58 wird grundsätzlich in ihrem Lösezustand
gehalten, bis der Zündungsschalter
wieder geöffnet
wird. Diese Vorgänge treffen
auch für
andere, nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiele zu.
-
Zuerst
wird im Schritt 10 ein Signal eingelesen, das den Lenkwinkel θ und dergleichen
anzeigt. Im Schritt S20 wird ein von der Einheit zum Ändern des
Lenkübersetzungsverhältnisses 28 zu
erzeugender relativer Solldrehwinkel, das heißt ein von der unteren Lenkwelle 30 relativ
zur oberen Lenkwelle 26 zu bildender relativer Solldrehwinkel Δθt auf der
Basis des Lenkwinkels θ mittels
eines dem Diagramm aus 4 entsprechenden Kennfelds berechnet.
-
Im
Schritt S30 wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt,
ob das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit im unteren, mittleren,
oder oberen Geschwindigkeitsbereich fährt. Der Soll-Relativdrehwinkel Δ θta nach
Korrektur der Einheit zur Änderung
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 wird
auf der Basis des bestimmten Geschwindigkeitsbereichs des Fahrzeugs
und des Soll-Relativdrehwinkels Δθt mittels
eines dem Diagramm aus 5 entsprechenden Kennfelds berechnet.
In 5 zeigt eine durchgezogene Linie an, dass das Fahrzeug
bei einer Geschwindigkeit im unteren Geschwindigkeitsbereich, eine
gestrichelte Linie, dass das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit
im mittleren Geschwindigkeitsbereich, und eine kurz-lang-gestrichelte
Linie, dass das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit im oberen Geschwindigkeitsbereich
fährt.
-
Im
Schritt 40 wird der Solldrehwinkel θmt (= Δθta·Rr) des Elektromotors 40 auf
der Basis des Soll-Relativdrehwinkels Δθta nach Korrektur und des Übersetzungsverhältnisses
Rr der Untersetzungseinheit 54 berechnet. Im Schritt 50 wird
der Elektromotor 40 so gesteuert, dass sein Drehwinkel Φ gleich
dem Solldrehwinkel θmt
entspricht.
-
Das
Diagramm in 6 zeigt das Verhältnis zwischen
dem Lenkwinkel θ und
dem Ritzelwinkel θp,
das heißt,
dem Drehwinkel der Ritzelwelle 34 der Servolenkungseinheit 16 (Drehwinkel
der unteren Lenkwelle 30) der herkömmlichen Lenksteuervorrichtung,
bei der der Soll-Relativdrehwinkel Δθt im Gegensatz zur Erfindung
nicht korrigiert wird, für
den Fall, dass sich die Sperreinheit 58 in ihrem Sperrzustand
befindet (dargestellt durch eine dünne, flache durchgezogene Linie)
und für
dem Fall, dass das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit im unteren
Geschwindigkeitsbereich fährt
(dargestellt durch eine fette, steile durchgezogene Linie). Bezüglich 6 ist
zu beachten, dass θprmax
und θplmax
entsprechend den Lenkwinkeln θrmax
und θlmax
jeweils die Ritzelwinkel θp,
im dem Fall darstellen, dass der Relativdrehwinkel Δθ Null ist.
-
Falls
an einem der Sensoren ein Defekt auftritt, wenn das Fahrzeug, wie
in 6 dargestellt, beispielsweise bei einer Geschwindigkeit
im unteren Geschwindigkeitsbereich fährt und der Lenkwinkel θ gleich θ1 (Wert
nahe dem maximalen Wert θrmax' des Lenkwinkels
während
das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit im unteren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich
fährt)
ist, wird die Sperreinheit 58 von ihrem Lösezustand
in ihren Sperrzustand geschaltet. Wenn der Fahrer in diesem Zustand
das Lenkrad nach links dreht, weicht die von der Einheit zum Ändern des
Lenkübersetzngsverhältnisses 28 einzustellende
Geradeaus-Richtung
in Linksdrehrichtung um den Winkel Δθ1 ab. Der Lenkwinkel θ und der
Ritzelwinkel θp ändern sich
um eine Kurz-kurz-lang-gestrichelte Linie, die zur dünnen, flachen
durchgezogenen Linie parallel ist.
-
Demgemäß wird in
der herkömmlichen
Lenksteuervorrichtung, in der der Soll-Relativdrehwinkel Δθt nicht
korrigiert wird, die Sperreinheit 58 von ihrem Lösezustand
in ihren Sperrzustand geschaltet, wenn sich der Lenkwinkel θ nahe an θrmax befindet.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 14 bis zum Anschlag nach links
dreht, wird der Lenkwinkel θ größer als
der mögliche
Drehwinkel θslmax,
der in Linksdrehrichtung durch die Spiralkabeleinheit 72 beschränkt ist.
Folglich wirkt auf das Spiralkabel 72 eine übermäßig große Zugbelastung
und die darin enthaltenen Leiterdrähte können reißen.
-
Um
eine übermäßig hohe
Zugbelastung auf das Spiralkabel 78 zu vermeiden, muß deshalb
die Summe des Winkels θlmax
(eine Konstante) und eines Winkel Δθcrmax gleich oder kleiner sein
als θslmax.
Das heißt,
die unten gezeigte Ungleichung (1) muß eingestellt werden. Bei dieser
Ungleichung (1) ist zu beachten, dass Δθcrmax einen zwischen der oberen
Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 gebildeten
Relativdrehwinkel in Rechtsdrehrichtung darstellt, wenn der Ritzelwinkel θp gleich θprmax ist. |θlmax| + |Δθcrmax| ≤ |θslmax| (1)
-
Auf
dieselbe Weise wird, falls an einem der Sensoren ein Defekt auftritt
während
das Fahrzeug eine Linkskurve fährt,
die Sperreinheit 58 von ihrem Lösezustand in ihren Verriegelunsgzustand
geschaltet. Um zu verhindern, dass eine übermäßig hohe Zugbelastung auf das
Spiralkabel 78 wirkt, wenn der Fahrer in diesem Zustand
das Lenkrad 14 nach links dreht, muss die Summe des Winkels θrmax (eine Konstante)
und eines Winkels θclmax
gleich oder kleiner sein als θsrmax.
Das bedeutet, dass die unten gezeigte Ungleichung (2) umgesetzt
werden muss. In dieser Ungleichung (2) ist zu beachten, dass Δθclmax einen
Relativdrehwinkel darstellt, der zwischen der oberen Lenkwelle 26 und
der unteren Lenkwelle 30 in der Linksdrehrichtung gebildet
wird, wenn der Ritzelwinkel θp
gleich θplmax
ist. |θrmax| +
|Δθclmax| ≤ |θsrmax| (2)
-
Daher
ist klar, dass zur Vermeidung einer überhöhten Zugbelastung des Spiralkabels 78 die Soll-Relativdrehwinkel Δθtar und Δθtal zwischen
der oberen Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 bei
einer Drehung nach rechts und nach links, jeweils die unten gezeigten
Ungleichungen (3) und (4), die jeweils den vorstehend angegebenen
Ungleichungen (1) und (2) entsprechen, erfüllen müssen. |Δθtar| ≤ |θslmax| – |θlmax| (3) |Δθtal| ≤ |θsrmax| – |θrmax| (4)
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird aus dem Diagramm der 5 ersichtlich,
dass Δθtarmax und Δθtalmax jeweils
kleiner eingestellt sind als Δθcrmax und Δθclmax. Ein
im Schritt S30 berechneter relativer Solldrehwinkel Δθta (Δθtar beim
Fahren einer Rechtskurve, Δθtal beim
Fahren einer Linkskurve) erfüllt
immer die vor her angegebenen Ungleichung (3) und (4). Wenn das Fahrzeug
bei einer Geschwindigkeit im unteren, mittleren, oder oberen Geschwindigkeitsbereich
fährt, ändert sich der
Soll-Relativdrehwinkel Δθt im Ansprechen
auf eine Änderung
des Lenkwinkels θ,
wie es in 7 jeweils durch eine Kurz-Lang
gestrichelte Linie, eine dünne
kurz-lang-gestrichelte
Linie und eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
-
Selbst
wenn die Sperreinheit 58 während einer Rechtskurve in
ihren Sperrzustand geschaltet wurde und der Fahrer das Lenkrad 14 stark
nach links dreht, oder selbst wenn die Sperreinheit 58 während einer
Linkskurve in ihren Sperrzustand geschaltet wurde und der Fahrer
das Lenkrad 14 stark nach rechts dreht, kann eine übermäßig hohe
Zugbelastung des Spiralkabels 78 und ein Bruch der Leiterdrähte im Spiralkabel 78 aufgrund
der übermäßig hohen
Zugbelastung vermieden werden.
-
Gemäß dem dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel
wird im Schritt S20 insbesondere ein relativer Solldrehwinkel Δθt, der von
der Einheit zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 zu erzeugen
ist und der von der unteren Lenkwelle 30 relativ zu der
oberen Lenkwelle 26 gebildet werden soll, auf der Basis
eines Lenkwinkels θ mittels
eines dem Digramm der 4 entsprechenden Kennfelds berechnet.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird im Schritt S30 auf der Basis der Fahrzeuggechwindigkeit V bestimmt,
ob das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit im unteren, mittleren,
oder oberen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich fährt, und ein durch die Einheit
zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 zu
erzeugender relativer Solldrehwinkel Δθta nach Korrektur wird auf
der Basis des bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs und des
Soll-Relativdrehwinkels Δθt mittels
eines dem Diagramm aus 5 entsprechenden Kennfelds berechnet.
Da durch ist es möglich,
das Lenkübersetzungsverhältnis mit
abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, und eine übermäßige hohe
Zugbelastung des Spiralkabels 78 und einen Bruch der Leiterdrähte im Spiralkabel 78 aufgrund
einer solchen übermäßig hohen
Zugbelastung zuverlässig
zu verhindern.
-
Gemäß dem dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel
ist die Spiralkabeleinheit 72 weiterhin so aufgebaut, dass
die Ungleichungen θsrmax > θrmax und |θslmax| > |θlmax|
umgesetzt sind. Es gilt zu beachten, dass θsrmax und θslmax jeweils mögliche Drehwinkel
des Lenkrads 14 bei einer Drehung nach rechts und nach
links darstellen, und dass diese Winkel durch die Spiralkabeleinheit 72 beschränkt sind. Die
Werte von Δθtarmax und Δθtalmax werden
kleiner eingestellt als die jeweiligen Werte von Δθcrmax und Δθclmax. Deshalb
sind beispielsweise die Gleichungen θsrmax = θrmax und |slmax| = |θlmax| umgesetzt.
Im Vergleich zu dem Fall, in dem die Gleichungen Δθtarmax = Δθcrmax und
|Δθtalmax|
= |Δθclmax| umgesetzt
sind, ist es hier möglich
einen Bruch der Leiterdrähte
im Spiralkabel 78 aufgrund einer übermäßig großen Zugbelastung noch zuverlässiger zu
verhindern.
-
Gemäß dem dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel
wird außerdem
die Stromzufuhr zum Elektromotor 40 unterbrochen, falls
die Sperreinheit 58 in ihren Sperrzustand geschaltet ist.
Deshalb kann ein verschwenderischer Energieverbrauch des Elektromotors 40 und
ein übermäßiger Temperaturanstieg
aufgrund der durch den Elektromotor 40 erzeugten Wärme zuverlässig verhindert
werden. Dies trifft genauso für
die anderen Ausführungsbeispiele zu,
die nachstehend beschrieben werden.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Das
voher beschriebene erste Ausführungsbeispiel
eignet sich für
den Fall, dass der Elektromotor den Drehwinkel exakt steuern kann,
beispielsweise bei einem Schrittmotor. Das zweite Ausfürhungsbeispiel
und das dritte Ausführungsbeispiel,
das nachstehend beschrieben wird, eignen sich jedoch für den Fall,
dass der Elektromotor beispielsweise ein Gleichstromelektromotor
ist, und der vom Elektromotor zu erzeugende Drehwinkel einer Regelung
unterworfen ist.
-
Nachfolgend
wird ein Lenkübersetzungssteuerprogramm
mit Bezug auf das Flussschema in 8 beschrieben.
In den 8 und 3 sind gleiche Schritte mit
gleichen Schrittnummer bezeichnet.
-
Im
zweiten Ausführungsbeispiel
folgt auf Schritt S10 Schritt S11. Im Schritt S11 wird bestimmt, ob
ein durch den Drehwinkelsensor 70 erfasster Relativdrehwinkel Δθ, der zwischen
der oberen Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 gebildet
wird, einen Referenzwert Δθtarmax (siehe 5)
in Rechtsdrehrichtung übersteigt.
Wenn die Bestimmung positiv ist, fährt die Steuerung mit Schritt
S15 fort. Falls die Bestimmung negativ ist, fährt die Steuerung mit Schritt
S12 fort.
-
Im
Schritt S12 wird bestimmt, ob sich der durch den Drehwinkelsensor 70 erfasste
Relativdrehwinkel Δθ, der zwischen
der oberen Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 gebildet
wird, unterhalb eines Referenzwerts Δθtalmax (siehe 5)
in Linksdrehrichtung befindet. Anders gesagt wird im Schritt S12
bestimmt, ob der Betrag des Relativdrehwinkels Δθ den Betrag des Referenzwerts Δθtalmax in
Linksdrehrichtung überschritten
hat. Falls die Bestimmung positiv ausfällt, fährt die Steuerung mit Schritt
S15 fort. Falls die Bestimmung negativ ausfällt, fährt die Steuerung mit Schritt
S13 fort.
-
Im
Schritt S13 wird bestimmt, ob sich die Sperreinheit 58 in
ihrem Sperrzustand befindet, das heißt, ob die obere Lenkwelle 26 und
die untere Lenkwelle 30 daran gehindert werden relativ
zueinander zu drehen. Falls die Bestimmung positiv ausfällt, fährt die
Steuerung mit Schritt S20 fort, nachdem die Sperreinheit 58 im
Schritt S14 in ihren Lösezustand
geschaltet wurde. Fällt
die Bestimmung negativ aus, fährt
die Steuerung direkt mit Schritt S20 fort.
-
Im
Schritt S15 wird bestimmt, ob sich die Sperreinheit 58 in
ihrem Sperrzustand befindet, das heißt, ob die obere Lenkwelle 26 und
die untere Lenkwelle 30 nicht relativ zueinander drehen
können. Falls
die Bestimmung negativ ausfällt,
kehrt die Steuerung zu Schritt S10 zurück, nachdem die Sperreinheit 58 im
Schritt S16 in ihren Sperrzustand geschaltet wurde. Falls die Bestimmung
positiv ausfällt,
kehrt die Steuerung direkt zu Schritt S10 zurück.
-
Gemäß dem dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiel
fällt die
Bestimmung im Schritt S11 positiv aus, falls der zwischen der oberen
Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 gebildete
Relativdrehwinkel ΔΘ den Referenzwert Δθtarmax in
Rechtsdrehrichtung übersteigt,
und die Bestimmung im Schritt S12 fällt positiv aus, falls der
Betrag des Relativdrehwinkels Δθ der Betrag
des Referenzwerts Δθtalmax in
Linksdrehrichtung übersteigt.
Dann wird die Sperreinheit 58 in den Schritten S15 und
S16 in ihren Sperrzustand geschaltet. Dadurch wird verhindert, dass
die obere Lenkwelle 26 und die untere Lenkwelle 30 relativ
zueinander drehen, bis die Bestimmungen in den Schritten S11 und
S12 negativ ausfallen.
-
Folglich
kann selbst im Falle, dass der Elektromotor als ein Gleichstromelektromotor
konstruiert ist, und dessen Drehwinkel einer Regelung unterworfen
ist, zuverlässig
verhindert werden, dass der Betrag des Relativdrehwinkels Δθ weiter
ansteigt, nachdem er den Betrag des Referenzwerts überstiegen hat.
Dadurch kann eine übermäßig große Zugbelastung
des Spiralkabels 78 und ein Bruch der Leiterdrähte im Spiralkabel 78 aufgrund
der übermäßigen Zugbelastung
zuverlässig
verhindert werden.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
9 ist
ein Flussschema, das ein Lenkübersetzungssteuerprogramm
eines dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung zeigt. In 9 und 3 sind gleiche
Schritte gleich bezeichnet.
-
Im
dritten Ausführungsbeispiel
folgt auf Schritt 20 Schritt 21. Im Schritt 21 wird
bestimmt, ob der im Schritt 20 berechnete Soll-Relativdrehwinkel Δθt zwischen
der oberen Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle einen
Referenzwert Δθtrs (positive Konstante,
die kleiner ist als und in der Nähe
liegt von Δθtarmax)
in Rechtsdrehrichtung übersteigt.
Falls die Beurteilung positiv ausfällt, geht die Steuerung zu Schritt
S26 über.
Falls die Beurteilung negativ ausfällt, geht die Steuerung zu
Schritt S22 über.
-
Im
Schritt 22 wird bestimmt, ob der im Schritt 20 berechnete
Soll-Relativdrehwinkel Δθt zwischen der
oberen Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 unter
einem Referenzwert Δθtls (negative
Konstante, die größer ist
als und in der Nähe
liegt von Δθtalmax)
in Linksdrehrichtung liegt. Das heißt, im Schritt S22 wird bestimmt,
ob der Betrag des Soll-Relativdrehwinkels Δθt den Betrag des Referenzwerts ΔΘtls in Linksdrehrichtung überschritten hat.
Falls die Beurteilung positiv ausfällt, geht die Steuerung zu Schritt
S26 über.
Falls die Beurteilung negativ ausfällt, geht die Steuerung zu
Schritt S23 über.
-
Im
Schritt S23 wird bestimmt, ob ein Zeitraum Tg, in dem ein im Schritt 30 berechneter,
relativer Solldrehwinkel Δθta nach
Korrektur während
einer Rechtskurve durch einen Maximalwert Δθtarmax oder während einer
Linkskurve durch einen Maximalwert Δθtalmax durch Berechnung des
Soll-Relativdrehwinkels Δθta nach
Korrektur abgesichert ist, einen Referenzwert Tgs (positive Konstante) überschritten
hat. Falls die Beurteilung positiv ausfällt, geht die Steuerung zu
Schritt S26 über.
Falls die Beurteilung negativ ausfällt, geht die Steuerung zu Schritt
S24 über.
-
Im
Schritt S24 wird bestimmt, ob sich die Sperreinheit 58 in
ihrem Sperrzustand befindet, das heißt, ob die obere Lenkwelle 26 und
die untere Lenkwelle nicht relativ zueinander zu drehen. Falls die
Beurteilung positiv ausfällt,
geht die Steuerung zu Schritt S30 über, nachdem die Sperreinheit 58 im Schritt 25 in
ihren Lösezustand
geschaltet wurde. Falls die Beurteilung negativ ausfällt, geht
die Steuerung direkt zu Schritt S30 über.
-
Im
Schritt S26 wird bestimmt, ob sich die Sperreinheit 58 in
ihrem Sperrzustand befindet, das heißt, ob die obere Lenkwelle 26 und
die untere Lenkwelle 30 nicht relativ zueinander drehen
können. Falls
die Beurteilung negativ ausfällt,
kehrt die Steuerung zu Schritt S10 zurück, nachdem die Sperreinheit 58 im
Schritt 27 in ihren Sperrzustand geschaltet wurde. Falls
die Beurteilung positiv ausfällt,
kehrt die Steuerung direkt zu Schritt S10 zurück.
-
Gemäß dem dargestellten
dritten Ausführungsbeipiel
fällt deshalb
die Beurteilung im Schritt 21 positiv aus, falls der zwischen
der oberen Lenkwelle 26 und der unteren Lenkwelle 30 zu
bildende Soll-Relativdrehwinkel Δθt den Referenzwert Δθtrs in Rechtsdrehrichtung übersteigt.
Die Beurteilung im Schritt S22 fällt
positv aus, falls der Betrag des Soll-Relativdrehwinkels Δθt den Betrag
des Referenzwerts Δθtls in Linksdrehrichtung überschritten hat.
Die Bestimmung im Schritt 23 fällt positiv aus, falls der
Zeitraum Tg, in der der Soll-Relativdrehwinkel Δθta nach Korrektur während einer
Rechtskurve durch den Maximalwert Δθtarmax, oder während einer
Linkskurve durch den Maximalwert Δθtalmax abgesichert
wird, den Referenzwert Tgs überschritten hat.
Nachdem die Bestimmungen in den Schritten S21, S22, oder S23 positiv
ausgefallen sind, wird die Sperreinheit in den Schritten S26 und
S27 in ihren Sperrzustand geschaltet. Dadurch werden die obere Lenkwelle 26 und
die untere Lenkwelle 30 solange daran gehindert relativ
zueinander zu drehen, bis die Bestimmungen in den Schritten S21,
S22 und S23 negativ ausfallen.
-
Folglich
kann ein weiterer Anstieg des Betrags des Soll-Relativdrehwinkels
nach dem Überschreiten
der Beträge
der Referenzwerte Δθtrs oder Δθtls selbst
dann zuverlässig
verhindert werden, wenn der Elektromotor 40 beispielsweise
als ein Gleichstromotor konstruiert und sein Drehwinkel einer Regelung
unterworfen ist. Dadurch ist es wie im vorstehend beschriebenen
zweiten Ausführungsbeipiel
möglich,
eine übermäßig hohe
Zugbelastung des Spiralkabels 78 und einen Bruch der Leiterkabel
im Spiralkabel aufgrund einer solchen übermäßig hohen Zugbelastung zuverlässig zu
verhindern.
-
Die
Erfindung wurde ausführlich
bezüglich ihrer
speziellen Ausführungsbeispiele
beschrieben. Für
den Fach mann ist es jedoch offensichtlich, dass die Erfindung nicht
auf die vorher angegebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, und dass andere, im Schutzbereich der Erfindung liegende Ausführungsbeipiele
denkbar sind.
-
In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird beispielsweise
im Schritt S20 ein relativer Solldrehwinkel Δθt auf der Basis des Lenkwinkels θ mittels
eines dem Diagramm aus 4 entsprechenden Kennfelds berechnet.
Dann wird im Schritt S30 ein relativer Solldrehwinkel Δθta nach
Korrektur auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs und
dem Soll-Relativdrehwinkels Δθt mittels
eines dem Diagramm aus 5 entsprechenden Kennfelds berechnet.
Es ist jedoch auch zweckmäßig einen
Soll-Relativdrehwinkel nach Korrektur Δθta auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichs
und dem Lenkwinkel θ mittels
eines dem Diagramm aus 7 entsprechenden Kennfelds zu
berechnen.
-
In
den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen
ist jeweils die Spiralkabeleinheit 72 um die obere Lenkwelle 26 über dem
Elektromotor 40 angeordnet. Es ist jedoch auch zweckmäßig die
Spiralkabeleinheit 72 um die untere Lenkwelle 30 unterhalb
des Elektromotors 40 anzuordnen.
-
In
den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen
verhindert jeweils die Sperreinheit 58 von der Speerkolbenbaurt,
dass die obere Lenkwelle 26 und die untere Lenkwelle 30 relativ
zueinander drehen. Es kann jedoch jede andere Sperreinheit mit auf
diesem Gebiet bekannten Aufbau verwendet werden. Außerdem wird
verhindert, dass der relative Drehbetrag zwischen der oberen Lenkwelle 26 als Eingangsteil
und der unteren Lenkwelle 30 als Ausgangsteil zu- oder
abnimmt, indem sie am relativen Drehen gehindert werde. Es jedoch
auch zweckmäßig, wenn
eine Zu- oder Abnahme
des relativen Drehbetrags zwischen der oberen Lenkwelle 26 und der
unteren Lenkwelle 30 verhindert wird, indem die relative
Drehung weniger oft zugelassen wird.
-
In
den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen
ist jeweils der Elektromotor 40 als ein Aktuator der Einrichtung
zum Ändern
des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 auf
der Seite des Stators 44 mit der oberen Lenkwelle 26 als
Eingangsteil und auf der Seite des Rotors 50 mit der unteren
Lenkwelle 30 als Ausgangsteil gekoppelt. Es ist jedoch ebenso
zweckmäßig, wenn
der Aktuator der Einrichtung zum Ändern des Lenkübersetzungsverhältnisses 28 auf
der Seite des Stators 44 mit dem Ausgangsteil und auf der
Seite des Rotors 50 mit dem Eingangsteil gekoppelt ist.
-
In
den vorstehend angegebenen jeweiligen Ausführungsbeispielen wird die Servolenkungseinheit
des Lenkmechanismus durch eine elektrische Pumpe 24 mit
Hochdrucköl
versorgt. Genauso kann jedoch eine allgemein verwendete hydraulische
Servolenkungseinheit verwendet werden, die durch eine vom Verbrennungsmotor
angetriebene Ölpumpe
mit Hochdrucköl
versorgt wird. Hilfsweise kann eine motorunterstützte Servolenkung verwendet
werden, in der ein Lenkunterstützungsdrehmoment
durch einen Elektromotor erzeugt wird.
-
In
den vorstehend angegebenen jeweiligen Ausführungsbeispielen wird das Lenkübersetzungsverhältnis gemäß dem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich
so variabel eingestellt, dass das Lenkübersetzungsverhältnis mit
abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit V ansteigt. Es jedoch ebenso
zweckmäßig, wenn
das Lenkübersetzungsverhältnis durch Korrektur
mit einem auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Korrekturkoeffizienten
variabel eingestellt wird. Die erfindungsgemäße Lenksteuervorrichtung kann
auf eine aktive Steuereinheit angewandt werden, die die zu lenkenden
Räder gemäß den Fahrumständen des
Fahrzeugs unterstützt.