-
Die
gegenwärtige
Erfindung betrifft ein elektrisch unterstütztes Lenksystem, das einen
Lenkungsvorgang unterstützt,
indem eine von einem Elektromotor erzeugte Antriebskraft an einen
Lenkmechanismus eines Kraftfahrzeugs angelegt wird.
-
BESCHREIBUNG
DES ZUGEHÖRIGEN
STANDES DER TECHNIK
-
Elektrisch
unterstützte
Lenksysteme sind herkömmlicherweise
erhältlich
und erlauben einen Lenkunterstützungsvorgang,
indem ein Drehmoment (eine Lenkunterstützungskraft), das durch einen Elektromotor
erzeugt wird, an einen Lenkmechanismus eines Kraftfahrzeugs übertragen
wird. Bei einem solchen elektrisch unterstützten Lenksystem wird z. B.
ein elektrischer Stromsteuerungswert in Abhängigkeit von einem Lenkmoment
bestimmt, das auf ein Lenkrad ausgeübt wird, sowie in Abhängigkeit
von einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Elektromotor ist durch Rückkopplung
auf der Basis des elektrischen Stromsteuerungswertes, der so ermittelt
wird, gesteuert, wodurch die Lenkunterstützungskraft in geeigneter Weise
auf den Lenkmechanismus ausgeübt wird.
-
Falls
das Kraftfahrzeug über
eine lange Zeitdauer gefahren wird, wobei der Lenkunterstützungsvorgang
häufig
von dem elektrisch unterstützten Lenksystem
ausgeführt
wird, wird an den Elektromotor ständig ein relativ großer elektrischer
Strom angelegt. Dies kann den Elektromotor auf eine über normal
hohe Temperatur aufheizen, was eine Fehlfunktion des Elektromotors
zur Folge hat. Ein herkömmlicher
Ansatz für
dieses Problem besteht darin, z. B. Schutzmaßnahmen für den Motor zu treffen, indem ein
Wärmesensorelement
innerhalb eines Gehäuses bereitgestellt
wird, das den Elektromotor umschließt, um den elektrischen Stromsteuerungswert
auf der Basis der von dem Wärmesensorelement
erfassten Temperatur zu begrenzen.
-
Um
das Wärmesensorelement
innerhalb des Gehäuses
des Elektromotors zu befestigen, sollten Anschlussleitungen, die
sich vom Pluspol und vom Minuspol des Wärmesensorelementes aus erstrecken,
aus dem Gehäuse
herausgeführt
werden, und Zwischenräume
zwischen den Leitungen und dem Gehäuse sollten abgedichtet werden,
um ein Eindringen von Feuchtigkeit und dergleichen in den Motor
zu verhindern. Deshalb ist die Befestigung des Wärmesensorelementes bei dem
herkömmlichen,
elektrisch unterstützten
Lenksystem aufwändig,
was zu einer Kostenvergrößerung führt.
-
Eine
denkbare Anordnung ist derart, dass das Wärmesensorelement von dem Elektromotor
getrennt in einem Fahrzeugkörper
anstatt innerhalb des Gehäuses
des Elektromotors befestigt wird. Genauer gesagt wird eine Umgebungstemperatur
um den Elektromotor von dem Wärmesensorelement
erfasst und die Temperatur des Elektromotors wird auf der Basis
der Umgebungstemperatur und des an den Elektromotor angelegten elektrischen
Stroms berechnet. Bei dieser Anordnung sollte jedoch das Wärmesensorelement
gegen Feuchtigkeit und dergleichen z. B. dadurch geschützt werden,
dass das Wärmesensorelement
in einem abgedichteten Gehäuse aufgenommen
wird, das an dem Fahrzeugkörper
befestigt wird. Diese Anordnung führt gleichfalls zu einer aufwändigen Montage
des Wärmesensorelementes.
-
Aus
der WO-A-99 166 54 ist ein elektrisch unterstütztes Lenksystem gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 bekannt. Das bekannte System weist einen Elektromotor
auf, der die Lenkunterstützungskraft
erzeugt und in einem Motorgehäuse
aufgenommen ist, das dazu ausgebildet ist, ein Motorgehäuse und
ein Bordgehäuse
zu umfassen. Auf dem Bordgehäuse
ist ein Controller zum Steuern des Elektromotors sowie ein Temperatursensor
zur Vermeidung einer Überhitzung
des Motors befestigt.
-
Auch
diese Anordnung hat die oben erwähnten
Nachteile.
-
Es
sei weiter Bezug genommen auf die EP-A-0 361 725, die ein ähnliches
elektrisch unterstütztes
Lenksystem offenbart, das einen Temperatursensor zur Begrenzung
der Temperatur des Motors umfasst, der die Antriebskraft für den Lenkvorgang
erzeugt.
-
Vor
diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung,
ein verbessertes, elektrisch unterstütztes Lenksystem anzugeben,
das weniger Aufwand für
die Befestigung eines Temperatursensors, wie etwa eines Wärmesensorelementes,
erfordert, um so die Kosten zu reduzieren.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein elektrisch unterstütztes Lenksystem gemäß Anspruch
1 gelöst.
-
Gemäß der gegenwärtigen Erfindung
wird der Temperatursensor auf dem Bord befestigt, das neben dem
Elektromotor vorgesehen ist. Deshalb detektiert der Temperatursensor
eine Umgebungstemperatur in dieser Umgebung, und die Temperatur des
Elektromotors wird auf der Basis der Umgebungstemperatur und eines
elektrischen Stroms berechnet, der an den Elektromotor angelegt
wird, wodurch eine Temperaturveränderung
des Elektromotors indirekt detektiert werden kann. Somit ist der Elektromotor
gegen eine Überhitzung
auf eine übermäßig hohe
Temperatur geschützt,
indem z. B. der elektrische Strom, der durch den Elektromotor fließt, auf
der Basis des von dem Temperatursensor erhaltenen Messergebnisses
begrenzt wird.
-
Es
kann ein Temperatursensor als Temperatursensor verwendet werden,
der automatisch auf dem Bord unter Verwendung eines automatischen Montagegerätes montiert
werden kann. Dies macht die Befestigung des Temperatursensors weniger
aufwändig.
Als eine Folge davon können
die Herstellungskosten reduziert werden.
-
Das
Bord wird vorzugsweise in einem wasserdichten Gehäuse aufgenommen,
und das Gehäuse
besteht vorzugsweise aus stark wärmeleitendem Material.
Wenn das Bord in dem Gehäuse
aufgenommen wird, ist es notwendig, eine Signalleitung aus dem Gehäuse herauszuführen, um
ein Detektionssignal von dem Temperatursensor abzuleiten. Die Signalleitung
wird z. B. aus dem Gehäuse
durch eine wasserdichte Gummitülle
herausgeführt,
durch die sich eine Signalleitung erstreckt, die mit der Schaltung
ver bunden ist, die das Sensorsignal verarbeitet. Selbst wenn der
Temperatursensor auf dem Bord befestigt ist, besteht keine Notwendigkeit,
die Konstruktion des Gehäuses
zu ändern,
das das Bord aufnimmt, und es ist wenig Aufwand erforderlich, um
die mit dem Temperatursensor verbundene Signalleitung herauszuführen.
-
Der
Temperatursensor ist vorzugsweise mit einer geerdeten Leitung mit
der Schaltung verbunden, die das Sensorsignal verarbeitet. Diese
Anordnung macht die Notwendigkeit zur Verbindung eines Anschlusses
des Temperatursensors an einer Leitung überflüssig, die mit einer externen
Erdungsleitung verbunden ist, um den Anschluss des Temperatursensors
zu erden. So wird die Anzahl der notwendigen Drahtleitungen um eins
reduziert, im Vergleich zu der herkömmlichen Anordnung, bei der
der Temperatursensor innerhalb des Elektromotors angeordnet ist,
wodurch so die Kosten des elektrisch unterstützten Lenksystems reduziert
werden.
-
Das
elektrisch unterstützte
Lenksystem gemäß der Erfindung
weist ferner eine Motorsteuerschaltung auf, um den Elektromotor
auf der Basis eines Signals zu steuern, das von der sensorsignalverarbeitenden
Schaltung und dem Detektionssignal des Temperatursensors abgeleitet
wird. Somit kann der elektrische Strom, der durch den Elektromotor fließt, auf
der Basis des Detektionsergebnisses, das von dem Temperatursensor
erhalten wird, begrenzt werden, um den Elektromotor zu steuern.
Dies verhindert es, dass der Elektromotor auf eine übermäßig hohe
Temperatur überheizt
wird.
-
Die
vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Auswirkungen der
gegenwärtigen
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die zugehörige
Zeichnung deutlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das die elektrische Ausführung eines elektrisch unterstützten Lenksystems
gemäß einer
Ausführung
der gegenwärtigen Erfindung
verdeutlicht.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das die elektrische Ausführung eines elektrisch unterstützten Lenksystems
gemäß einer
Ausführung
der gegenwärtigen Erfindung
zeigt. Ein Lenkmoment, das an ein Lenkrad 1 angelegt wird,
wird mechanisch auf einen Lenkmechanismus 3 mit Hilfe einer
Lenkwelle 2 übertragen.
Zu dieser Zeit wird von einem Elektromotor M zur Lenkunterstützung ein
Moment (Lenkunterstützungskraft)
auf den Lenkmechanismus 3 ausgeübt. Der Elektromotor M ist
z. B. in einem Aluminiummotorgehäuse
H aufgenommen.
-
Die
Lenkwelle 2 ist in eine Eingangswelle 2A, die
mit der Seite des Lenkrades 1 gekoppelt ist, und in eine
Ausgangswelle 2B aufgeteilt, die mit der Seite des Lenkmechanismus 3 gekoppelt
ist. Die Eingangswelle 2A und die Ausgangswelle 2B sind
miteinander über
einen Tarsionsstab 4 gekoppelt. Der Torsionsstab 4 erfährt eine
Torsion in Abhängigkeit von
dem Lenkmoment, und die Richtung und Größe der Torsion werden durch
einen Torsionssensor 5 bestimmt. Verwendbar als der Torsionssensor 5 ist z.
B. ein magnetischer Torsionssensor, der dazu geeignet ist, einen
magnetischen Widerstand zu detektieren, der sich mit einer Veränderung
des winkelmäßigen Verhältnisses
zwischen der Eingangswelle 2A und der Ausgangswelle 2B verändert.
-
Ein
Ausgangssignal des Torsionssensors 5 wird einem Sensorsignalverarbeitungsbord 6 zugeführt. Genauer
gesagt ist das Sensorsignalverarbeitungsbord 6 z. B. in
einem Aluminiumbord-Gehäuse 7 in
Kontakt mit dem Motorgehäuse
H fixiert. Das Sensorsignalverarbeitungsbord 6 weist eine
Verstärkerschaltung 61 zum
Verstärken
des Ausgangssignals des Torsionssensors 5 auf. Das Ausgangssignal des
Torsionssensors 5 wird der Verstärkerschaltung 61 über eine
Signalleitung 51 zugeführt.
Das von der Verstärkerschaltung 61 verstärkte Signal
wird einem Controller 8 (ECU) über eine Signalleitung 62 zugeführt.
-
Ein
Temperatursensor 9 zur Detektion einer Umgebungstemperatur
in der Umgebung des Sensorsignalverarbeitungsbords 6 ist
auf dem Sensorsignalverarbeitungsbord 6 befestigt. Der
Temperatursensor 9 ist von der Art zur Befestigung auf
einem Bord und wird hergestellt, indem ein Wärmesensorelement, wie etwa
ein Thermistor, in einem Harz oder in einem Glas. Der Temperatursensor 9 dieser
Art kann automatisch auf dem Sensorsignalverarbeitungsbord 6 z.
B. durch Verwendung einer automatischen Montageeinrichtung befestigt
werden. Deshalb ist die Befestigung des Temperatursensors 9 nicht
aufwändig.
-
Bei
dieser Ausführung
ist ein Minus-Anschluss 91 des Temperatursensors 9 mit
einer Erdungsleitung 63 des Sensorsignalverarbeitungsbords 6 verbunden.
Deshalb besteht keine Notwendigkeit, eine Drahtleitung in das Bordgehäuse 7 zwecks
Verbin dung zwischen dem Minus-Anschluss 91 des Temperatursensors 9 und
einer externen Erdungsleitung außerhalb des Bordgehäuses 7 zum Erden
des Minus-Anschlusses 91 des Temperatursensors 9 einzuführen. Deshalb
kann die Anzahl der notwendigen Drahtleitungen im Vergleich mit
einem Gehäuse,
bei dem der Temperatursensor 9 innerhalb des Elektromotors 5 vorgesehen
ist, um eins reduziert werden, wodurch die Kosten des Systems reduziert
werden.
-
Andererseits
ist ein Plus-Anschluss des Temperatursensors 9 mit dem
Controller 8 über
eine Signalleitung 93 verbunden, und ein Signal, dessen Wert
mit der durch den Temperatursensor 9 detektierten Temperatur
korrespondiert, wird dem Controller 8 zugeführt. Die
Signalleitung 93, die sich von dem Temperatursensor 9 erstreckt,
die Signalleitung 62, die sich von der Verstärkerschaltung 61 erstreckt, und
die Signalleitung 51 zum Zuführen des Ausgangssignals des
Drehmomentsensors 5 zu der Verstärkerschaltung 61 sind
gebündelt
und durch eine wasserdichte Hülse 71,
die etwa aus Gummi besteht, eingeführt. Die wasserdichte Hülse 71 ist
flüssigkeitsdicht
in eine Öffnung
eingepasst, die in dem Bordgehäuse 7 gebildet
ist, wodurch die Wasserdichtheit des Bordgehäuses 7 gewährleistet
werden kann. Ein Signal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10 wird
dem Controller 8 gleichfalls zugeführt. Auf der Basis des Ausgangssignals
des Drehmomentsensors 5 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 10 bestimmt
der Controller 8 einen elektrischen Strombefehlswert, der
charakteristisch für
den Wert eines an den Elektromotor M anzulegenden elektrischen Stroms
ist. Der Controller 8 steuert den Elektromotor M mittels
Rückkopplung
auf der Basis einer Abweichung des elektrischen Motorstroms, der
tatsächlich durch
den elektrischen Motor M fließt,
von dem elektrischen Strombefehlswert. Somit erzeugt der Elektromotor
M auf geeignete Weise ein Drehmoment, wodurch ein zufrieden stellendes
Lenkgefühl
bereitgestellt werden kann.
-
Wenn
die Temperatur des Elektromotors M, die auf der Basis der von dem
Temperatursensor 9 detektierten Temperatur und dem Wert
des an den Elektromotor M anzulegenden Stromwertes berechnet wird,
größer ist
als ein vorbestimmter Wert, begrenzt der Controller 8 den
elektrischen Strombefehlswert in Abhängigkeit von der berechneten
Temperatur, um zu verhindern, dass der Elektromotor M auf eine übermäßig hohe
Temperatur aufgeheizt wird.
-
Genauer
gesagt besteht das Bordgehäuse 7, das
den Temperatursensor 9 enthält, aus demselben Material
(Aluminium) wie das oben beschriebene Motorgehäuse H und ist an dem Motorgehäuse H befestigt.
Wenn die Temperatur des Motorgehäuses
H sich mit der Veränderung
der Umgebungstemperatur um den Elektromotor M ändert, wird Wärme von
dem Motorgehäuse
H zu dem Bordgehäuse 7 geleitet,
so dass sich eine Umgebungstemperatur innerhalb des Bordgehäuses 7 mit
der Veränderung
der Temperatur des Motorgehäuses
H ändert.
Da die von dem Temperatursensor 9 detektierte Temperatur
sich mit der Veränderung
der Umgebungstemperatur um den Elektromotor M ändert, ist der Elektromotor
M in geeigneter Weise an einer Überhitzung
auf eine übermäßig hohe
Temperatur gehindert, indem der elektrische Strombefehlswert gemäß der Temperatur
des Elektromotors M begrenzt wird, die auf der Basis der von dem
Temperatursensor 9 detektierten Temperatur und des Wertes
des an dem Elektromotor M anzulegenden Stromwertes berechnet wird.
-
Gemäß dieser
Ausführung
ist der Temperatursensor 9, der für die Begrenzung des elektrischen Strombefehlswertes
zur Verhinderung einer Überhitzung
des Elektromotors M auf eine übermäßig hohe Temperatur
innerhalb des Bordgehäuses 7,
wie oben beschrieben, vorgesehen, indem sich die Umgebungstemperatur
mit der Wärmeerzeugung
durch den Elektromotor M ändert.
Somit kann die Veränderung
der Temperatur des Elektromotor indirekt detektiert werden, und
der elektrische Strombefehlswert kann in geeigneter Weise auf der
Basis des erhaltenen Ergebnisses begrenzt werden.
-
Da
der Temperatursensor 9 automatisch auf dem Sensorsignalverarbeitungsbord 6 befestigt
werden kann, das in dem Bordgehäuse 7 aufgenommen wird,
ist ein geringer Aufwand für
die Montage des Temperatursensors 9 notwendig. Ferner sind
die Signalleitung 93, die mit dem Plus-Anschluss 92 des Temperatursensors 9 verbunden
ist, und die Signalleitung 51, 61 aus dem Bordgehäuse 7 durch
eine wasserdichte Gummihülse 71 herausgeführt. Dies macht
die Notwendigkeit für
die Änderung
der Konstruktion des Bordgehäuses 7 überflüssig und
erfordert geringen Aufwand für
die Durchführung
der Signalleitung 93.
-
Gemäß dieser
Ausführung
wird nur der Temperatursensor 9 zusätzlich auf dem Sensorsignalverarbeitungsbord 6 befestigt.
Somit besteht keine Notwendigkeit, die Konstruktion des Sensorsignalverarbeitungsbords 6 drastisch
zu ändern,
so dass die Kosten des Sensorsignalverarbeitungsbords 6 nicht vergrößert werden.
-
Bei
dieser Ausführung
teilen sich die Verstärkerschaltung 61 und
der Temperatursensor 9 die Erdungsleitung 63,
so dass die Anzahl der notwendigen Drahtleitungen um ein reduziert
wird. Dies führt
zu einer Kostenreduktion des elektrisch unterstützten Lenksystems.
-
Obwohl
die Ausführung
der gegenwärtigen Erfindung
so beschrieben wurde, kann die Erfindung auf andere Arten ausgeführt sein.
Obwohl der auf dem Sensorsignalverarbeitungsbord 6 befestigte Temperatursensor 9 dazu
geeignet ist, das Signal von dem Drehmomentsensor 5 bei
der oben beschriebenen Ausführung
zu verarbeiten, könnte
der Temperatursensor 9 auf einem Sensorsignalverarbeitungsbord
befestigt sein, um ein Ausgangssignal von irgendeinem anderen Sensor
zu verarbeiten (z. B. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 10,
einen Lenkdrehmomentsensor zur Detektion des Lenkwinkels des Lenkrades 1 oder
dergleichen), solange das Verarbeitungsbord in einer Umgebung angeordnet ist,
in der sich eine Umgebungstemperatur mit der Veränderung der Umgebungstemperatur
um den Elektromotor M herum ändert.
-
Das
Bordgehäuse 7 besteht
bei der zuvor erwähnten
Ausführung
aus Aluminium, kann jedoch auch aus einem anderen stark wärmeleitfähigen Material
als Aluminium bestehen.
-
Obwohl
die gegenwärtige
Erfindung im Detail anhand eines Ausführungsbeispiels derselben beschrieben
wurde, versteht es sich, dass die vorhergehende Offenbarung lediglich
beispielhaft für
die technischen Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung ist, jedoch
dieselbe nicht begrenzt. Der Rahmen der gegenwärtigen Erfindung soll nur durch
die zugehörigen
Ansprüche
begrenzt sein.