DE112018004888T5

DE112018004888T5 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112018004888T5
Application number: DE112018004888.8T
Authority: DE
Inventors: Junpei Okutani; Haruyuki Hosoya; Kousuke Kawakami
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2020-06-10
Also published as: CN110997454B; JP6926835B2; US20200255062A1; JP2019043222A; US11897556B2; CN110997454A; WO2019044236A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung reduziert die Motorgröße in einer Lenkvorrichtung. Zu diesem Zweck hat diese in ein Fahrzeug einzubauende Lenkvorrichtung (1): eine Servolenkungseinheit (12), die unter dem Bodenabschnitt (7) der Fahrzeugkabine (2) angeordnet ist; und einen Koaxialmotor (20), der direkt über der Servolenkungseinheit (12) und in einer solchen Weise vorgesehen ist, dass ihre Ausgangswelle koaxial mit der Eingangswelle der Servolenkungseinheit (12) ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine an einem Fahrzeug montierte Lenkvorrichtung.
Technischer Hintergrund
In der Patentliteratur (im Folgenden als „PTL“ bezeichnet) 1 wird eine Lenkvorrichtung offenbart, die mit einer Servolenkungseinheit zur Verstärkung einer Drehkraft einer Lenkwelle versehen ist, in der z.B. ein Motor zum Aufbringen der Drehkraft auf die Lenkwelle vorgesehen ist.
Zitatliste
Patent-Literatur
PTL 1
Veröffentlichung der japanischen ungeprüften Patentanmeldung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. 2007-522019
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der Konfiguration der PTL 1 wird der Motor jedoch auch als Ersatz für den Ausfall der Servolenkungseinheit angetrieben und verwendet einen Schneckenradmechanismus zur Umwandlung der Drehkraft, so dass ein Motor mit höherer Leistung und größeren Abmessungen erforderlich ist.
Ein Ziel dieser Offenbarung ist es, eine Lenkvorrichtung bereitzustellen, in der der Motor miniaturisiert werden kann.
Lösung des Problems
Die Lenkvorrichtung ist nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine an einem Fahrzeug zu montierende Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung umfasst: eine Servolenkungseinheit, die unter einem Boden einer Fahrzeugkabine angeordnet ist; und einen Koaxialmotor, der direkt über der Servolenkungseinheit vorgesehen ist und eine Ausgangswelle umfasst, die koaxial zu einer Eingangswelle der Servolenkungseinheit angeordnet ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Motor miniaturisiert werden.
Figurenliste

1 illustriert schematisch ein Beispiel für eine Lenkvorrichtung gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Offenbarung; und
2 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Lenkvorrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Offenbarung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen näher beschrieben.
Die Lenkvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt schematisch die Lenkvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Darstellung. In 1 bezeichnet FR die Vorderseite eines Fahrzeugs und UP die Oberseite des Fahrzeugs.
Die Lenkvorrichtung 1 ist an dem mit der Fahrzeugkabine 2 versehenen Fahrzeug montiert. Das Fahrzeug ist ein Fahrzeug vom Typ Frontlenker (engl. Cab-Over; z.B. ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Lieferwagen oder ähnliches), das mit der Fahrzeugkabine 2 über einem Verbrennungsmotor versehen ist (nicht abgebildet).
Die Lenkvorrichtung 1 umfasst das Lenkrad 3, die erste Lenkwelle 4, das erste Gelenkteil 5, die zweite Lenkwelle 6, das zweite Gelenkteil 10, die dritte Lenkwelle 11, die Servolenkung 12, den Lenkstockhebel 13, die Lenkzwischenstange 14 und den Koaxialmotor 20.
Das Lenkrad 3 ist eine Vorrichtung, mit der ein Fahrer einen Drehvorgang zum Lenken des Fahrzeugs ausführt.
Die erste Lenkwelle 4 ist ein drehbares stabförmiges Element und ist an einem Ende mit dem Lenkrad 3 und am anderen Ende mit dem ersten Gelenkteil 5 verbunden.
Das erste Gelenkteil 5 koppelt die erste Lenkwelle 4 mit der zweiten Lenkwelle 6 in einem vorbestimmten Winkel.
Die erste Lenkwelle 4 wird am Außenumfang durch eine zylindrische obere Abdeckung (auch als Lenkhaube bezeichnet) 8 bedeckt. Währenddessen wird das erste Gelenkteil 5 peripher durch eine zylindrische untere Abdeckung (auch als Säulenabdeckung oder Säulenmanschette bezeichnet) 9 abgedeckt. Das obere Ende der unteren Abdeckung 9 ist mit dem unteren Ende der oberen Abdeckung 8 verbunden, und das untere Ende der unteren Abdeckung 9 ist am Boden (unten) 7 der Fahrzeugkabine 2 befestigt.
Die zweite Lenkwelle 6 ist ein drehbares, stangenförmiges Element und umfasst eine Welle (nicht abgebildet) und ein die Welle umgebendes zylindrisches Element (nicht abgebildet), die so miteinander verbunden sind, dass sie in axialer Richtung relativ gleitfähig sind, wodurch die zweite Lenkwelle 6 z.B. aus- und einfahrbar ist.
Die zweite Lenkwelle 6 ist an einem Ende mit dem ersten Gelenkteil 5 und am anderen Ende mit dem zweiten Gelenkteil 10 verbunden, das unterhalb des Bodens 7 (außerhalb der Fahrzeugkabine 2) angeordnet ist. Konkret wird das andere Ende der zweiten Lenkwelle 6 in eine Öffnung (nicht abgebildet) im Boden 7 eingeführt und mit dem zweiten Gelenkteil 10 verbunden.
Das zweite Gelenkteil 10 koppelt die zweite Lenkwelle 6 mit der dritten Lenkwelle 11 in einem vorbestimmten Winkel. Ein Teil der zweiten Lenkwelle 6, der sich über dem Boden 7 befindet (der Teil, der sich in der Fahrzeugkabine 2 befindet), wird am Umfang durch die untere Abdeckung 9 abgedeckt.
Die dritte Lenkwelle 11 ist ein drehbares stangenförmiges Element und ist an einem Ende mit dem zweiten Gelenkteil 10 und am anderen Ende mit einer Eingangswelle (nicht abgebildet) der Servolenkungseinheit (auch als Lenkgetriebe bezeichnet) 12 verbunden. Die Eingangswelle der Servolenkungseinheit 12 ist koaxial mit der dritten Lenkwelle 11 angeordnet.
Die Drehkraft des Lenkrads 3 wird über die erste Lenkwelle 4, die zweite Lenkwelle 6 und die dritte Lenkwelle 11 auf die Servolenkung 12 übertragen.
Die Servolenkungseinheit 12 ist unter dem Fußboden 7 (d.h. außerhalb der Fahrzeugkabine 2) angeordnet. Diese Servolenkungseinheit 12 wandelt die wie oben beschrieben übertragene Drehkraft in eine größere Kraft um, die den Lenkstockhebel 13 schwenkt. So verschwenkt der Lenkstockhebel 13, um die Lenkstange 14 zu drücken oder zu ziehen, so dass die Räder (nicht abgebildet) über die Gelenkarme und Spurstangen (beide nicht abgebildet) gelenkt werden.
Die Servolenkungseinheit 12 ist z.B. hydraulisch, und zwei Haupt- und Subsystem-Ölpumpen (nicht abgebildet) sind über einen oder mehrere Ölkanäle mit der Servolenkungseinheit 12 verbunden. Somit ist die Sub-Ölpumpe auch bei Ausfall der Hauptölpumpe in der Lage, den Betrieb der Servolenkungseinheit 12 zu bewältigen, so dass der Betrieb der Servolenkungseinheit 12 fortgesetzt wird. Es ist anzumerken, dass eine Ölpumpe eines einzigen Systems auch an die Servolenkungseinheit 12 angeschlossen werden kann. Es ist auch anzumerken, dass die Servolenkungseinheit 12 nicht nur hydraulisch, sondern auch elektrisch sein kann.
Hier wird eine Beschreibung einer charakteristischen Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels gegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Koaxialmotor 20 direkt über der Servolenkungseinheit 12 angeordnet, wie in 1 dargestellt.
Der Koaxialmotor 20 ist an der dritten Lenkwelle 11 befestigt. Eine Ausgangswelle (nicht abgebildet) des Koaxialmotors 20 ist koaxial zur dritten Lenkwelle 11 angeordnet. Da die Eingangswelle der Servolenkungseinheit 12 wie oben beschrieben koaxial zur dritten Lenkwelle 11 angeordnet ist, kann man sagen, dass die Ausgangswelle des Koaxialmotors 20 koaxial zur Eingangswelle der Servolenkung 12 angeordnet ist.
Der Koaxialmotor 20 wird unter der Steuerung einer ECU (nicht abgebildet) angetrieben, um die Rotationskraft auf die dritte Lenkwelle 11 aufzubringen. Wenn zum Beispiel eine Fahrassistenzfunktion ausgeführt wird, treibt die ECU den Koaxialmotor 20 so an, dass eine vorbestimmte Höhe der Drehkraft zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf die dritte Lenkwelle 11 ausgeübt wird. Beispiele für die Fahrassistenzfunktion sind das automatische Einparken, die Spurhalteunterstützung während der Fahrregelung und ähnliches.
Die durch den Antrieb des Koaxialmotors 20 auf die dritte Lenkwelle 11 ausgeübte Drehkraft wird auf die Servolenkung 12 übertragen.
Wie oben beschrieben, ist die Lenkvorrichtung 1 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass der Koaxialmotor 20 direkt über der Servolenkung 12 (z.B. an der dritten Lenkeinheit 11) angeordnet ist.
In der Lenkvorrichtung 1 nach dem vorliegenden Ausführungseispiel sind die Ölpumpen zweier Systeme mit der Servolenkungseinheit 12 verbunden, so dass die Servolenkungseinheit 12 ausfallsicher ist. Dadurch ist es möglich, einen kleineren Motor mit geringerer Leistung wie den Koaxialmotor 20 zu verwenden. Dadurch kann z.B. die Bedienbarkeit von Lenkrad 3 verbessert werden. In der oben beschriebenen Konfiguration der PTL 1 muss dagegen, da der Motor als Ersatz für den Ausfall der Servolenkung fungiert, ein Motor mit höherer Leistung und größerer Baugröße eingesetzt werden. Entsprechend besteht das Problem, dass die Bedienbarkeit von Lenkrad 3 abnimmt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann entsprechend modifiziert und implementiert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Im Folgenden wird jede Modifikation beschrieben.
[Modifikation 1]
Die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Veröffentlichung kann ein Steer-by-Wire-System (elektrisches Lenksystem) sein. Dieses Beispiel wird mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Konfiguration der Lenkvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Modifikation.
Die gleichen Komponenten der 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner entfällt die Darstellung des Bodens 7 der Fahrzeugkabine 2, des Lenkstockhebels 13 und der Lenkstange 14 in 2. Außerdem zeigen gestrichelte Pfeile den Fluss der Steuersignale in 2 an.
Die Lenkvorrichtung 100 umfasst neben der Servolenkungseinheit 12 und dem in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Koaxialmotor 20 auch den Reaktionskraftmotor 30. Die Servolenkungseinheit 12, der Koaxialmotor 20 und der Reaktionskraftmotor 30 sind jeweils elektrisch mit der Steuereinrichtung 31 verbunden und werden auf der Grundlage eines Steuersignals von der Steuereinrichtung 31 gesteuert.
In 2 sind das Lenkrad 3, die erste Lenkwelle 4, der Reaktionskraftmotor 30 und das Steuergerät 31 in der Fahrzeugkabine 2 vorgesehen (siehe 1). Die Servolenkungseinheit 12 und der Koaxialmotor 20 sind außerhalb der Fahrzeugkabine 2 vorgesehen (siehe BILD 1). Das Steuergerät 31 kann auch außerhalb der Fahrzeugkabine 2 angebracht werden.
Die Ausgangswelle des Koaxialmotors 20 ist koaxial zur Eingangswelle der Servolenkungseinheit 12 angeordnet. Zusätzlich ist der Koaxialmotor 20 so angeordnet, dass er mechanisch von der ersten Lenkwelle 4 und dem Reaktionskraftmotor 30 getrennt ist.
Ein Ende der ersten Lenkwelle 4 ist mit dem Lenkrad 3 und das andere Ende mit dem Reaktionskraftmotor 30 verbunden.
Das Steuergerät 31 berechnet die Drehrichtung und den Drehbetrag auf der Grundlage des Drehmoments und des Lenkwinkels des Lenkrads 3, die von verschiedenen Sensoren erfasst werden (nicht abgebildet). Das Steuergerät 31 steuert dann den Antrieb des Koaxialmotors 20 und der Servolenkungseinheit 12 so, dass die berechnete Drehrichtung und der Drehbetrag erreicht werden.
Die Steuereinrichtung 31 steuert auch den Antrieb des Reaktionskraftmotors 30 so, dass eine Reaktionskraft entsprechend der berechneten Drehrichtung und dem Drehbetrag auf die erste Lenkwelle 4 ausgeübt wird.
[Modifikation 2]
Die Lenkvorrichtung der vorliegenden Offenbarung muss als Mindestkonfiguration nur die Servolenkungseinheit 12 umfassen, die unter dem Boden 7 der Fahrzeugkabine 2 angeordnet ist, sowie den koaxialen Motor 20, der direkt über der Servolenkungseinheit 12 vorgesehen ist und die koaxial zur Eingangswelle der Servolenkungseinheit 12 angeordnete Ausgangswelle einschließt.
[Modifikation 3]
Obwohl das Ausführungsbeispiel in Bezug auf den Fall beschrieben wurde, dass es sich bei dem Fahrzeug, an dem die Lenkvorrichtung 1 angebracht ist, um ein Fahrzeug nach Art eines Frontlenkers handelt, beschränkt sich die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel. Die Lenkvorrichtung 1 kann auch an einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vor oder hinter der Fahrzeugkabine 2 angebracht werden.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine an einem Fahrzeug zu montierende Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung umfasst: eine Servolenkungseinheit, die unter einem Boden einer Fahrzeugkabine angeordnet ist; und einen koaxialen Motor, der direkt über der Servolenkungseinheit vorgesehen ist und eine Ausgangswelle umfasst, die koaxial zu einer Eingangswelle der Servolenkungseinheit angeordnet ist.
Die oben beschriebene Lenkvorrichtung kann ferner umfassen: eine Lenkwelle, die an einem Ende mit einem Lenkrad und am anderen Ende mit der Eingangswelle der Servolenkungseinheit verbunden ist, wobei das Lenkrad über dem Boden des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, in dem die Ausgangswelle des Koaxialmotors koaxial zur Lenkwelle angeordnet sein kann.
In der oben beschriebenen Lenkvorrichtung kann der Koaxialmotor zusammen mit der Servolenkungseinheit durch eine Steuereinrichtung so gesteuert werden, dass eine Drehrichtung und ein Drehbetrag, die auf der Grundlage des Drehmoments und des Lenkwinkels des Lenkrads berechnet werden, erreicht werden.
In der oben beschriebenen Lenkvorrichtung kann die Servolenkungseinheit hydraulisch sein, und es können mehrere Ölpumpen an die Servolenkungseinheit angeschlossen werden.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-165769 , die am 30. August 2017 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Lenkvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist für eine Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs nützlich.
Bezugszeichenliste

1,: 100 Lenkvorrichtung
2: Fahrzeugkabine
3: Lenkrad
4: Erste Lenkwelle
5: Erstes Gelenkteil
6: Zweite Lenkwelle
7: Boden
8: Obere Abdeckung
9: Untere Abdeckung
10: Zweites Gelenkteil
11: Dritte Lenkwelle
12: Servolenkungseinheit
13: Lenkstockhebel
14: Lenkstange
20: Koaxialmotor
30: Reaktionskraftmotor
31: Steuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007522019 [0003]
JP 2017165769 [0044]

Claims

Eine an einem Fahrzeug zu montierende Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung umfasst: eine Servolenkungseinheit, die unter einem Boden einer Fahrzeugkabine angeordnet ist; und einen koaxialen Motor, der direkt über der Servolenkungseinheit vorgesehen ist und eine koaxial zu einer Eingangswelle der Servolenkungseinheit angeordnete Ausgangswelle aufweist.
Die Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Lenkwelle, die an einem Ende mit einem Lenkrad und an einem anderen Ende mit der Eingangswelle der Servolenkungseinheit verbunden ist, wobei das Lenkrad oberhalb des Bodens der Fahrzeugkabine angeordnet ist, wobei die Ausgangswelle des Koaxialmotors koaxial zur Lenkwelle angeordnet ist.
Die Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Koaxialmotor zusammen mit der Servolenkungseinheit durch eine Steuereinrichtung so gesteuert wird, dass eine Drehrichtung und ein Drehbetrag, die auf der Grundlage des Drehmoments und des Lenkwinkels des Lenkrads berechnet werden, erreicht werden.
Die Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Servolenkungseinheit hydraulisch ist, und mehrere Ölpumpen an die Servolenkungseinheit angeschlossen sind.