DE60218594T2

DE60218594T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Lenkverhältnisses

Info

Publication number: DE60218594T2
Application number: DE60218594T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Ono; Yuusuke Hachioji-shi Kato
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2022-10-12
Also published as: JP4019873B2; JP2003182622A; EP1304276A1; DE60218594D1; EP1304276B1; US20030079932A1; US6705420B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Regelungssystem und ein Regelungsverfahren für das Lenkwinkelverhältnis, mit denen sich das Verhältnis eines Lenkeinschlagwinkels von lenkbaren Straßenrädern zu einem Lenkwinkel eines Lenkrades, also ein Lenkwinkelverhältnis, mittels eines elektrischen Antriebsmechanismus, wie z.B. einem Elektromotor, ändern lässt.
Bei einer elektrischen Servolenkung, die für die Unterstützung eines manuellen Lenkvorganges bzw. einer manuellen Lenkkraft durch eine Leistung eines Elektromotors ausgelegt ist, und einer Lenkung mit veränderlichem Lenkwinkelverhältnis, mit der sich das Lenkwinkelverhältnis ändern lässt, besteht die Möglichkeit, dass, wenn ein Lenkrad längere Zeit in einer Volleinschlagsposition gehalten oder wiederholt bis zur Volleinschlagsposition gedreht wird, durch einen Elektromotor ein großer Strom fließt, der den Elektromotor überhitzt.
Ein Verfahren zum Schutz eines Elektromotors vor einer solchen Überhitzung wurde beispielsweise durch ein Regelungssystem für die elektrische Servolenkung realisiert, das Folgendes umfasst: einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines Lenkmomentes eines Lenkrades; einen Elektromotor zum Unterstützen der Drehung einer Lenkwelle, die mit dem Lenkrad eine integrale Einheit bildet; und einen Controller zum Regeln einer Betätigung eines Elektromotors gemäß dem Lenkmoment. Der Controller schätzt die Temperatur der Wicklung des Elektromotors ab und verringert, wenn die Temperatur der Wicklung einen bestimmten Grenzwert überschreitet, eine Gegen-EMK-Konstante, die die Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors, basierend auf der Temperatur der überhitzten Wicklung, bestimmt, wodurch eine Elektromotor-Temperaturregelung ausgeführt wird (siehe vorläufiges japanisches Patentdokument Nr. 10-100913).
Das oben beschriebene Regelungssystem für die elektrische Servolenkung kann die Winkelgeschwindigkeit des Elektromotors und den Wert des Stromes regeln, um den Elektromotor dadurch vor Überhitzung zu schützen, dass die Gegen-EMK-Konstante verringert wird, wenn die vom Controller abgeschätzte Temperatur der Wicklung des Elektromotors einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Das Regelungssystem kann somit, vergleichbar mit dem Fall der Begrenzung des Stromwertes selbst, ein fehlendes Drehmoment verhindern. Durch Begrenzen der Winkelgeschwindigkeit wird jedoch das Reaktionsvermögen des Elektromotors herabgesetzt und somit die Reaktion des Unterstützungsvorganges auf den Lenkvorgang verlangsamt.
Außerdem erhält man für den Fall, dass das oben beschriebene Elektromotor-Schutzverfahren auf eine Lenkung mit variablem Lenkwinkelverhältnis, mit der sich das Lenkwinkelverhältnis durch die Betätigung des Elektromotors ändern lässt, angewandt wird, einen Lenkeinschlagwinkel der lenkbaren Straßenräder, der in Abhängigkeit von einer Änderung eines Lenkwinkels durch einen Lenkvorgang und einer verstrichenen Zeit, die für eine Änderung des Lenkeinschlagwinkels benötigt wird, geändert wird, als Reaktion auf eine Änderung des Lenkwinkels, wie dies in 9 dargestellt ist. Falls der Elektromotor nämlich bezüglich der Winkelgeschwindigkeit keine Begrenzung aufweist, aber mit einem normalen Wert des Stromes versorgt wird, lässt sich ein gutes Reaktionsvermögen des Elektromotors erhalten. Wenn beispielsweise das Lenkrad von einer Volleinschlagsposition, die zum Begrenzen seiner Drehung im Gegenuhrzeigersinn dient, zu einer anderen Volleinschlagsposition, die zum Begrenzen seiner Drehung im Uhrzeigersinn dient, gedreht wird, stimmt ein Ist-Lenkeinschlagwinkel, wie durch die Linie L1 in 9 angezeigt, nahezu mit dem, durch die Linie Lb angezeigten Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel überein, und zwar als Reaktion auf den, durch die Linie La angezeigten Eingangswinkel (Lenkwinkel), und daher kann der Ist-Lenkeinschlagwinkel ohne Verschlechterung des Reaktionsvermögens auf den Lenkwinkel reagieren. Falls jedoch der Elektromotor bei der gleichen Last bezüglich der Winkelgeschwindigkeit begrenzt wird, wodurch der Stromwert begrenzt wird, wird eine Verzögerung hinsichtlich des Reaktionsvermögens des Elektromotors so hervorgerufen, dass eine Verzögerung des durch die punktierte Linie L2 gezeigten Ist-Lenkeinschlagwinkels beim Erreichen des durch die Linie Lb dargestellten Vorgabe-Lenkeinschlagwinkels hervorgerufen wird, was das Problem verursacht, dass sich ein erwünschtes Reaktionsvermögen nicht erreichen lässt.
Es wäre deshalb wünschenswert, ein Regelungssystem und ein Regelungsverfahren für das Lenkwinkelverhältnis, mit denen sich das Lenkwinkelverhältnis mittels eines Elektromotors ändern lässt, bereitstellen zu können, die den Elektromotor, mit dem der Lenkeinschlagwinkel als Reaktion auf eine Änderung des Lenkwinkels geändert werden kann, vor Überhitzung bei Aufrechterhaltung eines guten Reaktionsvermögens schützen.
In US 5295550 A wird ein Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 5 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 offenbart. Gegenstand von US 5295550 A ist ein Fahrzeug, bei dem die Lenkung in erster Linie durch die Vorderräder bereitgestellt wird und bei dem bei niedriger Geschwindigkeit die Hinterräder in der entgegengesetzten Richtung zu den Vorderrädern gelenkt werden. Die Lenkungsübersetzung der Hinterräder bezogen auf die Vorderräder wird auf null reduziert, wenn sich ein Elektromotor, der die Hinterräder lenkt, überhitzt. Insbesondere wird darin Folgendes offenbart:
ein Lenkwinkel-Sensor zum Erfassen eines Lenkwinkels einer Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung, die die Vorderräder mit einem entsprechenden Lenkwinkel (θ_F) lenkt;
ein Lenkeinschlagwinkel-Sensor zum Erfassen eines Lenkeinschlagwinkels (θ_R) der lenkbaren Hinterräder;
ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
ein Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittel, das eine elektrische Antriebseinheit und ein Untersetzungsgetriebe aufweist und das das Lenkwinkelverhältnis (θ_R/θ_F) für die Hinterräder durch Ändern des Lenkeinschlagwinkels (θ_R) der Hinterräder unabhängig vom Lenkwinkel (θ_F) der Vorderräder ändern kann;
ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der elektrischen Antriebseinheit; und
ein Controller zum Regeln des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittels, der Folgendes umfasst:
einen Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen eines Lenkwinkelverhältnisses (θ_R/θ_F), das auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert, wobei das Verhältnis bei niedriger Geschwindigkeit negativ ist;
Mittel zum Regeln des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittels, basierend auf dem Lenkeinschlagwinkel-Verhältnis (θ_R/θ_F), das negativ, null oder positiv sein kann und durch den Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt bestimmt wurde;
wobei der Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt einen Überhitzungsschutzabschnitt für die elektrische Antriebseinheit umfasst, der ein Lenkwinkelverhältnis (θ_R/θ_F) mit einem Betrag bestimmt, der sich allmählich bis auf null verringert, während die Temperatur der elektrischen Antriebseinheit bis über eine vorgegebene Temperatur hinaus ansteigt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Lenkwinkel-Regelungssystem nach Anspruch 1, ein Lenkwinkel-Regelungssystem nach Anspruch 5 und ein Lenkwinkel-Regelungsverfahren nach Anspruch 6 bereit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Regelungssystems für das Lenkwinkelverhältnis gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm einer Regelung zum Schutz eines Elektromotors vor Überhitzung, die von der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
3 ist ein Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für die normale Nutzung, das bei der ersten Ausführungsform eingesetzt wird, und zeigt eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkelverhältnis für die normale Nutzung;
4 ist ein Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz, das bei der ersten Ausführungsform eingesetzt wird und für jeden Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich bereitgestellt wird, und zeigt eine Beziehung zwischen der Temperatur des Elektromotors und dem Lenkgetriebeverhältnis für den Überhitzungsschutz;
5 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen den Lenk- und Lenkeinschlagswinkeln und der verstrichenen Zeit bei der ersten Ausführungsform zeigt;
Die 6A und 6B sind Kurvendiagramme, die eine Beziehung zwischen den Lenk- und Lenkeinschlagswinkeln und der verstrichenen Zeit bzw. eine Beziehung zwischen dem Strom und der verstrichenen Zeit bei der ersten Ausführungsform zeigen;
7 ist eine schematische Darstellung eines Regelungssystems für das Lenkwinkelverhältnis gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Flussdiagramm einer Regelung zum Schutz eines Elektromotors vor Überhitzung, die von der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird; und
9 ist ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen den Lenk- und Lenkeinschlagswinkeln und der verstrichenen Zeit bei einer Lenkung nach dem einschlägigen Stand der Technik zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 wird ein Lenkrad durch das Bezugszeichen 1 ausgewiesen. Das Lenkrad 1 ist über die Lenkwelle 2 mit einer Eingangsseite bzw. Antriebsseite des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 verbunden. Eine Ausgangsseite bzw. Abtriebsseite des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 ist über die Ritzelwelle 4, das Lenkgetriebe 5, die Spurstangen 6 und die Spurhebel 7 mit den lenkbaren Straßenrädern 8 verbunden. Der Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 ist mit einem Elektromotor 9 versehen, der als elektrische Antriebseinheit dient. Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird ein Codedrehgeber zum Erfassen eines Drehwinkels und der Drehrichtung des Elektromotors 9 bereitgestellt. Der Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 bildet ein Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittel.
Für den Elektromotor 9 wird ein Temperatursensor 10 zum Erfassen der Temperatur T_M des Elektromotors 9 bereitgestellt. Für die Lenkwelle 2 wird ein Lenkwinkel-Sensor 11 zum Erfassen des Lenkwinkels θ_S des Lenkrades 1, das von einem Fahrer betätigt wird, bereitgestellt. Außerdem wird, obwohl zwei Straßenräder nicht dargestellt sind, für mindestens eines von vier Straßenrädern 8 ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 12 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit V bereitgestellt, z.B. zum Ausgeben der Straßenraddrehzahl von der Frequenz, die der Drehzahl entspricht.
Der Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 weist, wie im vorläufigen japanischen Patentdokument Nr. 11-99956 offenbart, eine Antriebswelle auf, deren Achse innerhalb eines vorgegebenen Bereiches (A₀ bis A₂) verschiebbar ist und mit der das Herstellen eines Unterschiedes bezüglich des Drehwinkels zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Ändern des Achsabstandes zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle möglich ist. Der Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 kann nämlich das Lenkwinkelverhältnis (R₀ bis R₂) zwischen einem Eingangswinkel und einem Ausgangswinkel durch Verschieben der Achse der Antriebswelle dadurch ändern, dass die Drehleistung des Elektromotors 9 genutzt wird.
Der Elektromotor 9 im Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 wird vom Controller 13 geregelt. Der Controller 13 besteht zum Beispiel aus einem Mikrocomputer und wird mit einem Signal, das für die Temperatur T_M, die vom Temperatursensor 10 erfasst wird, repräsentativ ist, einem Signal, das für den Lenkwinkel θ_S, der vom Lenkwinkel-Sensor 11 erfasst wird, repräsentativ ist, und einem Signal, das für die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 12 erfasst wird, repräsentativ ist, als Eingangsgrößen versorgt. Der Controller 13 führt einen Elektromotor-Überhitzungsschutzarbeitsablauf von 2 aus, der später beschrieben wird, und gibt, basierend auf dem Ergebnis für den errechneten Arbeitsablauf, einen Ansteuerungsbefehl an den Elektromotor 9 sowie ein Warnsignal an die Alarmschaltung 14 aus, wenn die Temperatur des Elektromotors 9 eine Überhitzungstemperatur überschreitet, die höher als eine vorgegebene Temperatur ist.
Das Verfahren für den Elektromotor-Überhitzungsschutzarbeitsablauf, das vom Controller 13 ausgeführt wird, wird jetzt unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 2 beschrieben.
Der Controller 13 führt immer den in 2 dargestellten Elektromotor-Überhitzungsschutzarbeitsablauf aus. In den Schritten S1, S2 und S3 werden jeweils die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 12 erfasst wird, der Lenkwinkel θ_S, der vom Lenkwinkel-Sensor 11 erfasst wird, und die Temperatur T_M des Elektromotors 9, der vom Temperatursensor 10 erfasst wird, eingelesen. Anschließend geht das Programm zu Schritt S4 über.
In Schritt S4 wird ermittelt, ob die Temperatur T_M, die vom Temperatursensor 10 erfasst wird, höher als die vorgegebene Temperatur T₁ ist. Es ist erwünscht, dass die vorgegebene Temperatur T₁ so gewählt wird, dass sie eine Obergrenzentemperatur ist, die sich nicht auf die Lebensdauer des Elektromotors 9 auswirkt. Wenn in Schritt S4 ermittelt wird, dass T_M ≤ T₁ ist, wird die Temperatur des Elektromotors 9 als normal bewertet (die Antwort in Schritt S4 ist negativ) und das Programm geht zu Schritt S5 über.
In Schritt S5 wird das Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung bestimmt, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die in Schritt S1 eingelesen wurde, und auf der Bezugnahme auf ein Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für die normale Nutzung, das eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Lenkwinkelverhältnis R (θ_OUT/θ_IN) für die normale Nutzung zeigt, die ein Verhältnis zwischen dem Ausgangswinkel θ_OUT der lenkbaren Straßenräder, die gelenkt werden, und dem Eingangswinkel θ_IN durch den Lenkvorgang ist. Das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für die normale Nutzung wird zuvor in einem Speicher gespeichert, der dem Controller 13 bereitgestellt wird, und wird, wie in 3 dargestellt, mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V als Abszisse und dem Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung als Ordinate, so festgelegt, dass das Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung ein konstant hohes Lenkwinkelverhältnis R_MAX wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich von 0 (null) bis zu einer bestimmten, gewählten Fahrzeuggeschwindigkeit V₁ liegt und sich nichtlinear und umgekehrt proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V allmählich bis über V₁ hinaus ansteigt.
Das Programm geht anschließend zu Schritt S6 über, bei dem der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsbetrag C_R, der in Schritt S5 ermittelt wurde, basierend auf dem Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung, als Ansteuerungssignal, an den Elektromotor 9 im Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 ausgegeben wird, wodurch eine gewöhnliche Lenkwinkelverhältnis-Regelung ausgeführt wird, und springt dann zu Schritt S1 zurück.
Wenn dagegen in Schritt S4 ermittelt wird, dass T_M > T₁ ist (die Antwort in Schritt S4 ist positiv), wird der Elektromotor 9 als überhitzt bewertet und das Programm geht zu Schritt S7 über. In Schritt S7 wird ermittelt, ob die Temperatur T_M des Elektromotors 9, die vom Temperatursensor 10 erfasst wird, höher als die Überhitzungstemperatur T₂ ist, die höher als T₁ ist.
Es ist erwünscht, dass T₂ auf eine Obergrenzentemperatur gesetzt wird, bei der der Elektromotor 9 betrieben werden kann, aber oberhalb derer der Elektromotor 9 sofort gestoppt werden muss. Wenn nämlich in Schritt S7 ermittelt wird, dass T_M ≤ T₂ ist, wird der Elektromotor 9 als nicht in einem solchen Maße überhitzt bewertet, dass er sofort gestoppt werden muss, und das Programm geht zu Schritt S8 über.
In Schritt S8 wird, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die in Schritt S1 eingelesen wurde, ein Regelungskennfeld so ausgewählt, dass es einem der Fahrzeuggeschwindigkeits-Bereichsabschnitte entspricht, in die ein vorgegebener Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich unterteilt wird, wobei das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz dient, das eine Beziehung zwischen der Temperatur T_M des Elektromotors 9 und dem Lenkwinkelverhältnis R'(θ_OUT/θ_IN) für den Überhitzungsschutz zeigt, das ein Verhältnis des Ausgangswinkels θ_OUT der lenkbaren Straßenräder 8 und des Eingangswinkels θ_IN durch den Lenkvorgang ist. Das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz wird für jeden vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich bereitgestellt und ist im Speicher des Controllers 13 gespeichert. Das Regelungskennfeld für die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die beispielsweise 0 km/h beträgt, wird, wie in 4 dargestellt, mit der Temperatur T_M als Abszisse und dem Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz als Ordinate so festgelegt, dass im Gegensatz zum Lenkwinkelverhältnis R_MAX für die normale Nutzung, das durch die Punktlinienkurve angegeben wird und das zur Nutzung unterhalb der vorgegebenen Temperatur T₁ dient, das Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz, das durch die Volllinienkurve angegeben wird, wenn die Temperatur T_M des Elektromotors 9 allmählich bis über die vorgegebene Temperatur T₁ hinaus auf die vorgegebene Temperatur T₂ ansteigt, sich auf ein konventionelles Getriebeverhältnis R_C nichtlinear und umgekehrt proportional zur Temperatur T_M verringert. Außerdem ergibt sich, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich 20 km/h ist, ein kleineres Lenkwinkelverhältnis R', wie dies durch die Strichpunktlinie im Vergleich zum Lenkwinkelverhältnis für die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich 0 km/h angegeben ist.
In Schritt S9 wird das Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz auf Basis der Motortemperatur T_M berechnet, die in Schritt S3 eingelesen wurde, wobei auf das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz Bezug genommen wird. Anschließend geht das Programm zu Schritt S6 über.
In Schritt S6 wird der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsbetrag C_R', basierend auf dem Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz, das in Schritt S9 bestimmt wurde, als Ansteuerungssignal an den Elektromotor 9 ausgegeben, wodurch eine Lenkwinkelverhältnis-Regelung im Falle des Überhitzungsschutzes ausgeführt wird. Anschließend springt das Programm zu Schritt S1 zurück.
Dabei erhält man, wie in 5 dargestellt, im Falle des Lenkwinkelverhältnisses R für die normale Nutzung, den Lenkeinschlagausgangswinkel θ_OUT, der durch die Linie L_OUT angegeben wird, bezogen auf die Linie L_IN, die den Eingangswinkel θ_IN durch einen Lenkvorgang repräsentiert. Wenn das Lenkwinkelverhältnis auf R' für den Überhitzungsschutz abgeändert wird, wird der Ausgangswinkel θ_OUT für den gleichen Eingangswinkel θ_IN kleiner gemacht, damit er gleich dem Winkel θ_OUT' wird, der durch die Linie L_OUT' angegeben ist. Dies ermöglicht es, das Lastdrehmoment des Elektromotors 9 zu verringern, wodurch ein gutes Reaktionsvermögen durch einen kleinen Strom aufrechterhalten und eine Verzögerung hinsichtlich des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsvorganges beseitigt wird.
Die 6A und 6B zeigen eine Beziehung zwischen den Lenk- und Lenkeinschlagwinkeln und der verstrichenen Zeit bzw. eine Beziehung zwischen dem Stromwert und der verstrichenen Zeit, wenn ein Fahrer einen schnellen Lenkvorgang durchführt. Da, wie in 6A dargestellt, das Lenkwinkelverhältnis im Falle des Überhitzungsschutzes klein ist, wird das Folgevermögen des Ausgangswinkels (Lenkeinschlagwinkel) θ_OUT' auf den Eingangswinkel (Lenkwinkel) θ_IN nicht in ähnlicher Weise verschlechtert wie jenes, das bezogen auf 5 beschrieben wurde, und zwar sogar wenn der Lenkvorgang schnell erfolgt; aber der Führungsgrößenstrom zum Elektromotor 9 erhöht sich, wie durch die Volllinie in 6B angegeben, da der Lenkwinkelverhältnis-Änderungsvorgang schnell erfolgt. Die Zeit, während der der Strom erhöht ist, ist bedingt durch die Wirkung eines guten Reaktionsvermögens kurz, so dass der Wärmewert bei diesem Fall gleich dem ist, der sich ergibt, wenn das Reaktionsvermögen des Lenkeinschlagwinkels durch den Überhitzungsschutz, der durch das Begrenzen des Stromwertes des Elektromotors 9 erfolgt, verschlechtert wird und dadurch die Zeit, die für die Änderung des Lenkwinkelverhältnis erforderlich gemacht wird, erhöht wird, wie durch dies die punktierte Linie in 6B angegeben ist. Folglich lässt sich, sogar wenn ein Fahrer einen schnellen Lenkvorgang durchführt, der Überhitzungsschutz des Elektromotors 9 ähnlich wie bei dem Fall, bei dem ein Stromwert begrenzt wird, bei Aufrechterhaltung eines guten Reaktionsvermögens bezüglich des Lenkvorganges realisieren.
Wenn in Schritt S7 ermittelt wird, dass T_M > T₂ (die Antwort in Schritt S7 ist positiv), wird der Elektromotor 9 als in einem solchen Maße überhitzt bewertet, dass der Elektromotor 9 sofort gestoppt werden muss. Anschließend geht das Programm zu Schritt S10 über, bei dem die Regelung des Elektromotors 9 gestoppt wird. In Schritt S11 wird ein Warnsignal an die Alarmschaltung 14 ausgegeben, um den Fahrer vor der Überhitzung des Elektromotors 9 zu warnen. Von der Alarmschaltung 14 wird eine akustische Warnung erzeugt oder eine Warnleuchte aufleuchten lassen und danach springt das Programm zu Schritt S1 zurück.
Bei dem Verfahren von 2 gemäß der ersten Ausführungsform bilden die Regelung in Schritt S1 und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 12 ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel, die Regelung in Schritt S2 und der Lenkwinkel-Sensor 11 ein Lenkwinkel-Erfassungsmittel und die Regelung in Schritt S3 und der Temperatursensor 10 ein Temperatur-Erfassungsmittel für die elektrische Antriebseinheit. Außerdem bildet die Regelung in den Schritten S4, S5, S7, S8 und S9 einen Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt oder ein Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsmittel und die Regelung in den Schritten S7, S8 und S9 bildet einen Überhitzungsschutzabschnitt oder ein Überhitzungsschutzmittel für die elektrische Antriebseinheit und die Regelung in den Schritten S6 und S10 bildet einen Lenkwinkelverhältnis-Regelungsabschnitt oder ein Lenkwinkelverhältnis-Regelungsmittel.
Wenn folglich die Temperatur T_M des Elektromotors 9, die vom Temperatursensor 10 erfasst wird, niedriger als die vorgegebene Temperatur T₁ ist, wird eine gewöhnliche Lenkwinkelverhältnis-Regelung in den Schritten S5 und S6 ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird dadurch, dass auf das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für die normale Nutzung, das zuvor im Controller 13 gespeichert wurde, Bezug genommen wird, das Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung, das der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, bestimmt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V nämlich in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich liegt, z.B. beim Fahren eines Fahrzeuges in die Garage, wird das Lenkwinkelverhältnis größer gemacht, wodurch ein Lenkaufwand für einen Fahrer herabgesetzt wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V sich allmählich so erhöht, dass sie in einem hohen Geschwindigkeitsbereich liegt, wird das Lenkwinkelverhältnis kleiner gemacht, um ein übermäßig schnelles oder sofortiges Verhalten eines Fahrzeuges zu verhindern. Der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsbetrag C_R wird, basierend auf dem so bestimmten Lenkwinkelverhältnis für die normale Nutzung, als Ansteuerungssignal an den Elektromotor 9 ausgegeben. Wenn der Elektromotor 9 angesteuert wird, damit er sich dreht, verschiebt der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsmechanismus 3 die Achse der Antriebswelle, um den Achsabstand und dadurch das Lenkwinkelverhältnis zu ändern.
Falls die Temperatur T_M des Elektromotors 9 sich, von diesem Zustand aus, allmählich bis über die vorgegebene Temperatur T₁ hinaus erhöht, aber gleich der vorgegebenen oder niedriger als die vorgegebene Temperatur T₂ ist, wird die Lenkwinkelverhältnis-Regelung im Falle des Überhitzungsschutzes in Schritten von S7 an gestartet. Zuerst wählt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich liegt, der Controller 13 ein Regelungskennfeld des Lenkgetriebeverhältnisses für den Überhitzungsschutz aus, das für die niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit gilt, und das Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz wird, basierend auf der Temperatur T_M des Elektromotors 9, die eingelesen wurde, durch Bezugnahme auf das ausgewählte Regelungskennfeld für den Überhitzungsschutz bestimmt und gespeichert.
Falls zu diesem Zeitpunkt die Fahrzeuggeschwindigkeit V konstant ist und sich die Temperatur T_M des Elektromotors 9 erhöht, verringert sich das zu bestimmende Lenkwinkelverhältnis R'. Falls die Temperatur T_M des Elektromotors 9 konstant ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit V sich allmählich erhöht, wechselt das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz von einem zum anderen, da das Regelungskennfeld für jeden der Fahrzeuggeschwindigkeits-Bereichsabschnitte bereitgestellt wird, in die ein vorgegebener Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich unterteilt ist. Somit ist das Lenkwinkelverhältnis für den Überhitzungsschutz immer kleiner als das entsprechende Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung und wird mit der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner. Das Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz wird nämlich immer in Abhängigkeit von den Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Temperatur T_M des Elektromotors 9 geändert. Der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsbetrag C_R wird, basierend auf dem bestimmten Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz als Ansteuerungssignal an den Elektromotor 9 ausgegeben, um das Lenkwinkelverhältnis im Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 zu ändern.
Wenn die Temperatur T_M des Elektromotors 9 bis über eine vorgegebene Temperatur T₂ hinaus ansteigt, und zwar wegen einer anormalen Überhitzung, die so beschaffen ist, dass die Temperatur T_M des Elektromotors 9 weiter ansteigt, obwohl der Überhitzungsschutz durchgeführt wird oder wegen einer Überhitzung, die so schnell erfolgt, dass sie den Überhitzungsschutz untauglich macht, wird der Elektromotor 9 sofort gestoppt und eine darauf hinweisende Warnung erzeugt.
Auf diese Weise werden bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Temperatur T_M des Elektromotors 9 und die Fahrzeuggeschwindigkeit V erfasst, und wenn die Elektromotor-Temperatur T_M bis über eine vorgegebene Temperatur T₁ hinaus ansteigt, so dass der Elektromotor 9 überhitzt wird, wählt der Controller 13 ein Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz aus, das der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht und bestimmt, basierend auf der Temperatur T_M des Elektromotors 9 und durch Bezugnahme auf das Regelungskennfeld, das Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz. Der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsbetrag C_R wird, basierend auf dem bestimmten Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz, an den Elektromotor 9 ausgegeben, um das Lenkwinkelverhältnis im Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 4 kleiner zu machen. Somit wird es möglich, das Lastdrehmoment des Elektromotors 9 zu verringern, ein gutes Reaktions- und Folgevermögen auf einen Lenkvorgang aufrechtzuerhalten und einen Überhitzungsschutz zu realisieren, der mit dem vergleichbar ist, der durch das Begrenzen des zulässigen Stromes des Elektromotors 9 erreicht wird.
Im Anschluss wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben, in denen gleiche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnen werden.
Das Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis der zweiten Ausführungsform besteht aus einer so genannten Ausführung für das elektronische Lenken, bei der eine Antriebswelle, die durch einen Lenkvorgang betätigt wird, und eine Abtriebswelle, die die lenkbaren Straßenräder betätigt, mechanisch voneinander getrennt sind, und zwar im Gegensatz zu jenen, die über den Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 bei der ersten Ausführungsform mechanisch verbunden sind.
Bei der zweiten Ausführungsform wurde nämlich der bei der ersten Ausführungsform vorhandene Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus 3 weggelassen und die Lenkwelle 2, die als Antriebswelle dient, und die Ritzelwelle 4, die als Abtriebswelle dient und mit den gelenkten Straßenrädern 8 betreibbar verbunden ist, sind mechanisch voneinander getrennt. Die zweite Ausführungsform ist dafür ausgelegt, den Lenkeinschlagwinkel der lenkbaren Straßenräder 8 dadurch zu regeln, dass eine Drehantriebsleistung des Elektromotors 9 über ein Untersetzungsgetriebe 15 auf die Ritzelwelle 4 überragen wird. Folglich bilden der Elektromotor 9 und das Untersetzungsgetriebe 15 ein Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittel. Mit Ausnahme des oben Dargelegten stimmt die zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform überein. Außerdem ist zwischen dem Lenkwinkel-Sensor 11 und dem Untersetzungsgetriebe 15 der Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 angeordnet, der, wenn er, zu einem anormalen Zeitpunkt, der später beschrieben wird, einen Betätigungsbefehl für den anormalen Zeitpunkt empfängt, die Lenkwelle 2 mechanisch mit der Ritzetwelle 4 verbindet. Ferner wird für die Ritzelwelle 4 ein Lenkeinschlagwinkel-Sensor 17 zum Erfassen des Lenkeinschlagwinkels θ_W der lenkbaren Straßenräder 8 bereitgestellt.
Der Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 ist beispielsweise aus einer elektromagnetischen Kupplung aufgebaut und so gebaut, dass er bei Empfang eines Betätigungsbefehls für den anormalen Zeitpunkt, d.h. wenn er mit einem Erregerstrom versorgt und in einen erregten Zustand versetzt wird, die Lenkwelle 2 mit der Ritzelwelle 4 mechanisch verbindet. Mit Ausnahme des oben Dargelegten stimmt der Aufbau dieser Ausführungsform im Wesentlichen mit dem der ersten Ausführungsform von 1 überein. Somit werden die Teile, die denen von 1 gleichen, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und die detaillierte Beschreibung für dieselben wird weggelassen.
Die Regelung für den Elektromotor-Überhitzungsschutz, die im Controller 13 ausgeführt wird, ist mit jener der ersten Ausführungsform vergleichbar, mit der Ausnahme, dass die Schritte S21 bis S23 bzw. S25 hinzugefügt wurden, wie dies in 8 dargestellt ist. Ähnliche und korrespondierende Schritte werden somit durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung für dieselben wird weggelassen.
In den Schritten S1 bis S3 werden verschiedene Signale eingelesen. Das Programm geht anschließend zu Schritt S21 über, bei dem der Lenkeinschlagwinkel θ_W der lenkbaren Straßenräder 8, der vom Lenkeinschlagwinkel-Sensor 17 erfasst wird, eingelesen wird, und geht danach zu Schritt S4 über. Wenn die Temperatur T_M des Elektromotors 9 gleich oder niedriger als die vorgegebene Temperatur T₁ ist, wird das Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung in Schritt S5 bestimmt und als R_S gespeichert. Das Programm geht anschließend zu Schritt S22 über, bei dem der Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel θ_W*(R_S·θ_S) der lenkbaren Straßenräder 8 aus dem Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung und dem in Schritt S2 eingelesenen Lenkeinschlagwinkel θ_S berechnet wird und geht danach zu Schritt S23 über.
In Schritt S23 wird der Lenkeinschlagwinkel-Regelungsbetrag C_θ für den Elektromotor 9 berechnet, und zwar basierend auf dem Lenkeinschlagwinkel θ_W, der in Schritt S21 eingelesen wurde, dem Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel θ_W*, der in Schritt S22 berechnet wurde, und dem Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 15. Anschließend wird in Schritt S6 der Lenkeinschlagwinkel-Regelungsbetrag C_θ als Ansteuerungssignal an den Elektromotor 9 ausgegeben, wodurch eine Lenkwinkelverhältnis-Regelung für die normale Nutzung ausgeführt wird. Anschließend springt das Programm zu Schritt S1 zurück.
Wenn in Schritt S7 ermittelt wird, dass T_M > T₂ ist (die Antwort in Schritt S7 ist positiv), wird der Elektromotor 9 als in einem solchen Maße überhitzt bewertet, dass der Elektromotor 9 sofort gestoppt werden muss und das Programm geht zu Schritt S25 über.
In Schritt S25 wird dem Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 der Erregerstrom zugeführt, wodurch die Lenkwelle 2 mit der Ritzelwelle 4 mechanisch verbunden wird. Danach geht das Programm zu Schritt S10 über, bei dem der Elektromotor 9 gestoppt wird, wodurch das Verfahren für den Elektromotor-Überhitzungsschutzarbeitsablauf beendet wird.
Bei dem Verfahren in 8 gemäß der zweiten Ausführungsform bilden jeweils die Regelung in Schritt S1 und der Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 12 ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel, die Regelung in Schritt S2 und der Lenkwinkel-Sensor 11 ein Lenkwinkel-Erfassungsmittel, die Regelung in Schritt S3 und der Temperatursensor 10 ein Temperatur-Erfassungsmittel für die elektrische Antriebseinheit und die Regelung in Schritt S21 und der Lenkeinschlagwinkel-Sensor 17 ein Lenkeinschlagwinkel-Erfassungsmittel. Außerdem bildet die Regelung in den Schritten S4, S5, S7, S8 und S9 einen Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt oder ein Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsmittel, die Regelung in den Schritten S7, S8 und S9 bildet einen Überhitzungsschutzabschnitt oder ein Überhitzungsschutzmittel für die elektrische Antriebseinheit, die Regelung in Schritt S22 bildet einen Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel-Berechnungsabschnitt oder ein Lenkeinschlagwinkel-Berechnungsmittel und die Regelung in den Schritten S23, S6 und S10 bildet einen Lenkwinkelverhältnis-Regelungsabschnitt oder ein Lenkwinkelverhältnis-Regelungsmittel.
Wenn folglich die Temperatur T_M des Elektromotors, die vom Temperatursensor 10 erfasst wird, gleich der vorgegebenen oder niedriger als die vorgegebene Temperatur T₁ ist, wird das Lenkwinkelverhältnis R für die normale Nutzung bestimmt. Wenn, zu diesem Zeitpunkt, das in der Neutralposition befindliche Lenkrad 1 vom Fahrer, zum Beispiel, im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Lenkeinschlagwinkel-Regelungsbetrag C_θ, basierend auf dem bestimmten Lenkwinkelverhältnis R, als Ansteuerungssignal an den Elektromotor 9 ausgegeben. Dies bewirkt, dass der Elektromotor 9 im Uhrzeigersinn angetrieben wird und eine Uhrzeigersinn-Antriebsleistung auf die Ritzelwelle 4 überträgt und somit den Drehbetrag der Ritzelwelle 4 und den Lenkeinschlagwinkel der lenkbaren Straßenräder 8 regelt. Wenn der Fahrer dagegen das Lenkrad 1 im Gegenuhrzeigersinn dreht, wird der Drehbetrag der Ritzelwelle 4 dementsprechend gemäß dem oben beschriebenen Verfahren geregelt, wodurch der Lenkeinschlagwinkel geregelt wird.
Falls sich, von diesem Zustand aus, die Temperatur T_M des Elektromotors 9 allmählich bis über die vorgegebene Temperatur T₁ hinaus erhöht, aber gleich der vorgegebenen oder niedriger als die vorgegebene Temperatur T₂ ist, wird die Lenkwinkelverhältnis-Regelung für den Überhitzungsschutz in den Schritten von S7 an gestartet, d.h. das Regelungskennfeld zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses für den Überhitzungsschutz, das der Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, wird ausgewählt und das Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz wird, basierend auf der eingelesenen Temperatur T_M des Elektromotors 9, durch Bezugnahme auf das Regelungskennfeld für den Überhitzungsschutz bestimmt.
Anschließend wird der Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel θ_W*(R_S·θ_S) aus dem Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz, das als R_S gespeichert wurde, und dem Lenkwinkel θ_S, der vom Lenkwinkel-Erfassungsmittel erfasst wurde, berechnet und der Lenkwinkel-Regelungsbetrag C_θ wird, basierend auf dem Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel θ_W*, dem vom Lenkwinkel-Sensor 11 erfassten Lenkeinschlagwinkel θ_W und dem Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 15 berechnet und an den Elektromotor 9 ausgegeben.
Wenn zu dem anormalen Zeitpunkt die Temperatur T_M des Elektromotors 9 bis über die vorgegebene Temperatur T₂ ansteigt, und zwar wegen einer anormalen Überhitzung, die so beschaffen ist, dass die Temperatur T_M des Elektromotors 9 weiter ansteigt, obwohl der Überhitzungsschutz durchgeführt wurde, oder bedingt durch eine Überhitzung, die so schnell erfolgt, dass der Überhitzungsschutz untauglich gemacht wird, erfolgt zuerst eine Warnung, die auf diese Abnormalität hinweist. Dann wird die Zufuhr des Erregerstromes zum Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 gestartet, um die Lenkwelle 2 mit der Ritzelwelle 4 mechanisch zu verbinden und sofort danach wird der Elektromotor 9 gestoppt.
Auf diese Weise wird der Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel θ_W* berechnet, der auf dem von einem Lenkvorgang resultierenden Lenkwinkel θ_S und dem bestimmten Lenkwinkelverhältnis basiert. Der Elektromotor 9 dreht die Ritzelwelle 4 auf der Abtriebsseite so, dass der vom Lenkeinschlagwinkel-Sensor 17 erfasste Lenkeinschlagwinkel θ_W mit dem Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel θ_W* übereinstimmt. Somit lässt sich, sogar wenn die Lenkwelle 2 und die Ritzelwelle 4 mechanisch voneinander getrennt sind, eine genaue Lenkwinkel-Regelung, basierend auf dem Ist-Lenkeinschlagwinkel θ_W der lenkbaren Straßenräder, der zum Controller 14 rückgeführt wird, realisieren, während es gleichzeitig ermöglicht wird, den Überhitzungsschutz des Elektromotors 9 in einer zur ersten Ausführungsform vergleichbaren Weise auszuführen.
Da außerdem die zweite Ausführungsform so aufgebaut ist, dass durch den Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 die Lenkwelle 2 mit der Ritzelwelle mechanisch verbunden wird, wenn die Temperatur T_M des Elektromotors 9 bis über die Überhitzungstemperatur T₂, die höher als die vorgegebene Temperatur T₁ ist, hinaus ansteigt, lässt sich mit ihr nicht nur, sogar beim anormalen Zeitpunkt, ein Lenkvorgang in kontinuierlicher Weise erreichen, sondern auch mit Sicherheit das Brennen des Elektromotors 9 verhindern, das ansonsten wegen einer anormalen Überhitzung, die so beschaffen ist, dass die elektrische Antriebseinheit weiterhin überhitzt wird, obwohl der Überhitzungsschutz durchgeführt wurde oder wegen einer Überhitzung, die so schnell erfolgt, dass der Überhitzungsschutz untauglich gemacht wird, verursacht wird.
Obwohl die Erfindung oben durch Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Der Fachmann kann im Lichte der obigen Lehren auf Abwandlungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsform schließen. Es wurde beispielsweise bei der ersten Ausführungsform beschrieben und gezeigt, dass beim Lenkwinkelverhältnis R' für den Überhitzungsschutz der Ausgangswinkel θ_OUT' für den Eingangswinkel θ_IN kleiner als der Ausgangswinkel θ_OUT bei einem gewöhnlichen Zeitpunkt gemacht wird. Wenn bei dieser Verbindung der Nennausgangswinkel θR_OUT bei einem gewöhnlichen Zeitpunkt für den Eingangswinkel θ_IN im Falle des Überhitzungsschutzes erwünscht wird, wird ein erhöhter Lenkaufwand durch den Fahrer erforderlich gemacht. In diesem Fall reicht es aus, das Lenkwinkelverhältnis des Ausgangswinkels θ_OUT zum Eingangswinkel θ_IN, der zuvor mithilfe der Programmstruktur bestimmt wurde, größer zu wählen, so dass man den Nennausgangswinkel θR_OUT für den Eingangswinkel θ_IN bei einem gewöhnlichen Zeitpunkt erhält. Obwohl ferner bei der ersten Ausführungsform das Lenkwinkelverhältnis so beschrieben wurde, als dass es durch Ändern des Lenkeinschlagwinkels θ_W, der auf dem Lenkwinkel θ_S basiert, der durch einen Lenkvorgang eines Fahrers geändert wird, geändert wird, dient dies nicht zur Einschränkung, sondern der Lenkwinkel θ_S kann, im Gegenteil, basierend auf dem Lenkeinschlagwinkel θ_W geändert werden, wodurch das Lenkwinkelverhältnis geändert wird. Obwohl außerdem bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, dass der Temperatursensor 10 am Elektromotor 9 angebracht wird, um die Temperatur desselben zu erfassen, dient dies nicht zur Einschränkung, sondern die Temperatur kann anhand des Widerstandswertes zwischen den Klemmen abgeschätzt werden, der basierend auf dem Stromwert berechnet wird, der auf der Spannung und dem Stromwert an den Klemmen des Elektromotors 9 basiert. Obwohl ferner die erste Ausführungsform durch Zugrundelegen einer Lenkung beschrieben und dargestellt wurde, die nicht mit einem Hydraulikzylinder und einer elektrischen Antriebseinheit zur Unterstützung eines Lenkvorganges eines Fahrers versehen ist, dient dies nicht zur Einschränkung, sondern die vorliegende Erfindung kann auf eine Servolenkung angewandt werden. Obwohl außerdem die erste Ausführungsform als auf ein Zweirad-Lenkfahrzeug angewandt beschrieben und dargestellt wurde, dient dies nicht zur Einschränkung, sondern die vorliegende Erfindung kann auf ein Vierrad-Lenkfahrzeug angewandt werden. Bei einem Vierrad-Lenkfahrzeug reicht es aus, das Lenkwinkelverhältnis zu ermitteln, und zwar basierend auf den Fahrzeug-Zustandsparametern, die von verschiedenen Sensoren erfasst werden, wie z.B., zusätzlich zum Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor, einem Gierratensensor zur Erfassung einer Fahrzeuggierrate, einem Reibungskoeffizienten-Erfassungssensor zur Erfassung eines Reibungskoeffizienten zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche, einem Neigungssensor zur Erfassung einer Neigung der Straßenoberfläche und einem Beschleunigungssensor zur Erfassung der Beschleunigung in der Längs- und der Seitenrichtung eines Fahrzeuges. Obwohl außerdem bei der zweiten Ausführungsform der Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 als aus einer elektromagnetischen Kupplung aufgebaut beschrieben wurde, dient dies nicht zur Einschränkung und es kann, beispielsweise, eine hydraulische Kupplung, eine Klauenkupplung oder eine andere derartige Kupplung, deren Betätigung elektrisch geregelt wird, oder eine sonstige mechanische Verbindungseinrichtung eingesetzt werden. Ferner kann der Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt 16 durch ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad, das mit der Lenkwelle 2 verbunden ist, einem Planetenradträger, der mit der Ritzelwelle 4 verbunden ist und einem Sonnenrad gebildet werden, das mit einer Bremse so verbunden ist, dass zu dem normalen Zeitpunkt die Bremse gelöst ist, damit die Sonnenräder sich frei drehen können und zu dem anormalen Zeitpunkt die Bremse betätigt wird, um die Sonnenräder festzusetzen, wodurch eine Drehkraft von der Lenkwelle 2 auf die Ritzelwelle 4 übertragen wird. Der Schutzbereich der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.

Claims

Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis, umfassend: einen Lenkwinkel-Sensor (11) zum Erfassen eines Lenkwinkels (θ_S) einer Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung (1); einen Lenkeinschlagwinkel-Sensor (17) zum Erfassen eines Lenkeinschlagwinkels (θ_W) der lenkbaren Straßenräder (8); einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor (12) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittel (9, 15), das eine elektrische Antriebseinheit (9) und ein Untersetzungsgetriebe (15) aufweist und das das Lenkwinkelverhältnis (R = θ_W/θ_S) durch Ändern des Lenkeinschlagwinkels (θ_W) der lenkbaren Straßenräder unabhängig vom Lenkwinkel (θ_S) der Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung ändern kann; einen Temperatursensor (10) zum Erfassen der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9); und einen Controller (13) zum Regeln des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittels (9, 15); wobei der Controller (13) Folgendes umfasst: einen Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt (S4, S5, S7, S8, S9) zum Bestimmen eines Lenkwinkelverhältnisses (R), das auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert; einen Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel-Berechnungsabschnitt (S22) zum Berechnen eines Vorgabe-Lenkeinschlagwinkels (θ_W*) der lenkbaren Straßenräder (8), der auf dem Lenkwinkelverhältnis (R) basiert, das durch den Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt bestimmt wurde; und einen Lenkwinkelverhältnis-Regelungsabschnitt (S23, S6, S10) zum Regeln des Lenkwinkel-Änderungsmittels (9, 15), so dass der Lenkeinschlagwinkel (θ_W) der lenkbaren Straßenräder (8) und der Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel (θ_W*) miteinander übereinstimmen; dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt (S4, S5, S7, S8, S9) einen Überhitzungsschutzabschnitt für eine elektrische Antriebseinheit (S7, S8, S9) umfasst, der ein kleineres positives Lenkwinkelverhältnis (R') bestimmt, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine vorgegebene Temperatur (T₁) hinaus ansteigt, im Vergleich zu einem bestimmten Lenkwinkelverhältnis (R_S), wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) niedriger als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist, in einer solchen Weise, dass sich das Lenkwinkelverhältnis (R) an ein vorgewähltes, konventionelles Lenkgetriebeverhältnis (R_C) annähern kann.
Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis nach Anspruch 1, bei dem der Überhitzungsschutzabschnitt für eine elektrische Antriebseinheit (S7, S8, S9), wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) gleich der vorgegebenen oder niedriger als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist, ein Lenkwinkelverhältnis (R_S) für die normale Nutzung, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und auf der Bezugnahme auf ein Regelungskennfeld, das eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkelverhältnis (R_S) für die normale Nutzung repräsentiert, zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses (R_S) für die normale Nutzung, bestimmt und, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über die vorgegebene Temperatur (T₁) hinaus ansteigt, ein positives Lenkwinkelverhältnis (R') für den Überhitzungsschutz, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) und auf der Bezugnahme auf ein Regelungskennfeld, das eine Beziehung zwischen der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) und dem Lenkwinkelverhältnis (R') für den Überhitzungsschutz repräsentiert, zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses (R') für den Überhitzungsschutz, bestimmt, wobei das Regelungskennfeld für jeden der Fahrzeuggeschwindigkeits-Bereichsabschnitte, in die ein vorgegebener Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich unterteilt ist, bereitgestellt wird.
Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsabschnitt (S23, S6, S10) die elektrische Antriebseinheit (9) stoppt, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine Überhitzungstemperatur (T₂) hinaus ansteigt, die höher als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist.
Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem eine Antriebswelle (2), die mit der Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung (1) verbunden ist, eine Abtriebswelle (4), die von der Antriebswelle (2) mechanisch getrennt und mit den lenkbaren Straßenrädern (8) betreibbar verbunden ist, und einen Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt (16) zum mechanischen Verbinden der Antriebswelle (2) mit der Abtriebswelle (4) bei Empfang eines Betätigungsbefehls für den anormalen Zeitpunkt umfasst, wobei, wenn die Temperatur der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine Überhitzungstemperatur (T₂) hinaus ansteigt, die höher als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist, der Lenkwinkelverhältnis-Regelungsabschnitt (S23, S6, S10) die elektrische Antriebseinheit (9) stoppt, nachdem der Betätigungsbefehl für den anormalen Zeitpunkt an den Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt (16) ausgegeben wurde.
Regelungssystem für das Lenkwinkelverhältnis, umfassend; einen Lenkwinkel-Sensor (11) zum Erfassen eines Lenkwinkels (θ_S) einer Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung (1); einen Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus (3), der eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und eine elektrische Antriebseinheit (9) aufweist und der das Lenkwinkelverhältnis (R = θ_OUT/θ_IN) durch Ändern des gekoppelten Zustandes der Antriebs- und Abtriebswelle ändern kann; einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor (12) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; einen Temperatursensor (10) zum Erfassen der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9); und einen Controller (13) zum Regeln des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus (3); wobei der Controller (13) Folgendes umfasst: einen Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt (S4, S5, S7, S8, S9) zum Bestimmen eines Lenkwinkelverhältnisses (R), das auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert; und einen Lenkwinkelverhältnis-Regelungsabschnitt (S6, S10) zum Regeln des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus (3), der auf dem Lenkwinkelverhältnis (R) basiert, das vom Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt bestimmt wurde; dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelverhältnis-Bestimmungsabschnitt (S4, S5, S7, S8, S9) ein Überhitzungsschutzmittel für die elektrische Antriebseinheit (S7, S8, S9) umfasst, das ein kleineres positives Lenkwinkelverhältnis (R') bestimmt, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine vorgegebene Temperatur (T₁) hinaus ansteigt, im Vergleich zu einem bestimmten Lenkwinkelverhältnis (R_S), wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) niedriger als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist, in einer solchen Weise, dass sich das Lenkwinkelverhältnis (R) an ein vorgewähltes, konventionelles Lenkgetriebeverhältnis (R_C) annähern kann.
Regelungsverfahren für den Lenkwinkel, umfassend: Erfassen eines Lenkwinkels (θ_S) einer Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung (1); Erfassen eines Lenkeinschlagwinkels (θ_W) der lenkbaren Straßenräder (8); Bereitstellen eines Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmittels (9, 15), das eine elektrische Antriebseinheit (9) und ein Untersetzungsgetriebe (15) aufweist und das das Lenkwinkelverhältnis (R = θ_W/θ_S) durch Ändern des Lenkeinschlagwinkels (θ_W) der lenkbaren Straßenräder unabhängig vom Lenkwinkel (θ_S) der Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung ändern kann; Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; und Erfassen der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9); Bestimmen eines Lenkwinkelverhältnisses (R), das auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert; Berechnen eines Vorgabe-Lenkeinschlagwinkels (θ_W*) der lenkbaren Straßenräder (8), der auf dem bestimmten Lenkwinkelverhältnis basiert; Regeln des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus (3), so dass der Lenkeinschlagwinkel (θ_W) der lenkbaren Straßenräder (8) und der Vorgabe-Lenkeinschlagwinkel (θ_W*) miteinander übereinstimmen; dadurch gekennzeichnet, dass der Bestimmungsvorgang das Bestimmen eines kleineren positiven Lenkwinkelverhältnisses (R'), wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine vorgegebene Temperatur (T₁) hinaus ansteigt, im Vergleich zu einem Lenkwinkelverhältnis (R_S), wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) niedriger als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist, in einer solchen Weise umfasst, dass sich das Lenkwinkelverhältnis (R) an ein vorgewähltes, konventionelles Lenkgetriebeverhältnis (R_C) annähern kann.
Regelungsverfahren für das Lenkwinkelverhältnis nach Anspruch 6, bei dem das Bestimmen des Lenkwinkelverhältnisses, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) gleich der vorgegebenen oder niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, das Bestimmen eines Lenkwinkelverhältnisses (R_S) für die normale Nutzung, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und auf der Bezugnahme auf ein Regelungskennfeld, das eine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkelverhältnis (R_S) für die normale Nutzung repräsentiert, zur Berechnung eines Lenkwinkelverhältnisses (R_S) für die normale Nutzung und, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über die vorgegebene Temperatur (T₁) hinaus ansteigt, das Bestimmen eines positiven Lenkwinkelverhältnisses (R') für den Überhitzungsschutz, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) und auf der Bezugnahme auf ein Regelungskennfeld, das eine Beziehung zwischen der Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) und dem Lenkwinkelverhältnis (R') für den Überhitzungsschutz repräsentiert, zur Berechnung des Lenkwinkelverhältnisses (R') für den Überhitzungsschutz umfasst, wobei das Regelungskennfeld für jeden der Fahrzeuggeschwindigkeits-Bereichsabschnitte, in die ein vorgegebener Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich unterteilt ist, bereitgestellt wird.
Regelungsverfahren für das Lenkwinkelverhältnis nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Regeln das Stoppen der elektrischen Antriebseinheit (9) umfasst, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine Überhitzungstemperatur (T₂) hinaus ansteigt, die höher als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist.
Regelungsverfahren für das Lenkwinkelverhältnis nach Anspruch 6 oder 7, das außerdem Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Antriebswelle (2), die mit der Betätigungseinrichtung für die manuelle Lenkung (1) verbunden ist; Bereitstellen einer Abtriebswelle (4), die von der Antriebswelle (2) mechanisch getrennt und mit den lenkbaren Straßenrädern (8) betreibbar verbunden ist; und Bereitstellen eines Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt (16) zum mechanischen Verbinden der Antriebswelle (2) mit der Abtriebswelle (4), bei Empfang eines Betätigungsbefehls für den anormalen Zeitpunkt; wobei das Bestimmen des Lenkwinkelverhältnisses, das auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basiert, außerdem das Ausgeben des Betätigungsbefehls für den anormalen Zeitpunkt an den Verbindungsmechanismus für den anormalen Zeitpunkt (16) und das anschließende Stoppen der elektrischen Antriebseinheit (9) umfasst, wenn die Temperatur (T_M) der elektrischen Antriebseinheit (9) bis über eine Überhitzungstemperatur (T₂) hinaus ansteigt, die höher als die vorgegebene Temperatur (T₁) ist.