DE102005008526A1

DE102005008526A1 - Motorbetriebenes Servolenkungssystem

Info

Publication number: DE102005008526A1
Application number: DE102005008526A
Authority: DE
Inventors: Sun-Mok Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP4658675B2; KR20050107873A; US7374015B2; KR100599279B1; CN100513240C; US20050247512A1; JP2005319999A; DE102005008526B4; CN1696000A

Abstract

Motorbetriebenes Servolenkungssystem, aufweisend eine Lenksäule (2), die mit einem Lenkrad (1) verbunden ist, einen Motor (15), dessen Drehachse mit der Lenksäule (2) verbunden ist, eine Bremseinrichtung (16), die durch Zusammenwirken mit der Drehachse des Motors (15) gedreht wird, ein Befestigungsteil (11, 12), das jeweils an einem linken und einem rechten Fahrzeugrad (7, 8) montiert ist, Verbindungsteile (13, 14), die an deren beiden Enden mit dem Befestigungsteil (11, 12) und der Bremseinrichtung (16) drehbar verbunden sind, ein Erfassungsteil (3, 4) zum Erfassen eines Fahrzeugzustandes und Motorantriebsmittel (5, 6) zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft durch Betreiben des Motors (15), welcher mit einem Strom versorgt wird, der auf der Basis des von dem Erfassungsteil (3, 4) erfassten Fahrzeugzustandes bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Servolenkungssystem eines Fahrzeuges, und insbesondere ein motorbetriebenes Servolenkungssystem, welches eine Lenkhilfskraft unter Verwendung eines Motors erzeugt.

Im Allgemeinen wird ein Servolenkungssystem entweder hydraulisch oder motorisch betrieben. Bei dem hydraulischen Servolenkungssystem unter Verwendung von Öl pumpt eine Servovorrichtung, z.B. eine Servopumpe, Hydraulikflüssigkeit mittels Motorkraft und erzeugt Hydraulikdruck, und führt dann den Druck in die Lenkrichtung, wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, wodurch der Kraftaufwand des Fahrers beim Drehen des Lenkrades unterstützt wird.

Das motorbetriebene Servolenkungssystem (MDPS) vervielfacht die Lenkkraft des Fahrers durch Verwendung eines Elektromotors. Wenn das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit bewegt wird, fließt ein beträchtlicher Betrag an Strom zu dem Motor, um die Lenkhilfskraft zu erhöhen. Ein vorbestimmter Betrag an Strom fließt zu dem Motor während einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit, um die Lenkhilfskraft auf ein mittleres Maß einzustellen, und der Stromfluss wird getrennt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, um dadurch die Lenkhilfskraft von dem Motor fernzuhalten.

Jedoch besteht ein Nachteil der herkömmlichen motorbetriebenen Servolenkungssysteme darin, dass ein Motor nicht leicht zu gestalten oder zu steuern ist, um eine ausreichende Zahnstangenantriebskraft bei mittelgroßen oder schweren Fahrzeugen zu erreichen. Ferner wird die Lenkung durch die Antriebskraft des Motors mit einer Zahnstange und einem Ritzel durchgeführt, wodurch der Energieverlust erhöht wird.

Mit der Erfindung wird ein motorbetriebenes Servolenkungssystem geschaffen, bei dem die Antriebskraft des Motors direkt auf die Fahrzeugräder übertragen wird.

Gemäß der Erfindung weist ein motorbetriebenes Servolenkungssystem eine Lenksäule auf, die mit einem Lenkrad verbunden ist. Ein Motor weist eine Drehachse auf, die mit der Lenksäule verbunden ist. Eine Bremseinrichtung wird durch Zusammenwirken mit der Drehachse des Motors gedreht. Ein Befestigungsteil ist jeweils an einem linken und einem rechten Fahrzeugrad montiert. Verbindungsteile sind an deren beiden Enden mit dem Befestigungsteil und der Bremseinrichtung drehbar verbunden. Ein Erfassungsteil erfasst den Fahrzeugzustand. Ein Motorantriebsmittel erzeugt eine Lenkhilfskraft durch Betreiben des Motors, welcher mit einem Strom versorgt wird, der auf der Basis des von dem Erfassungsteil erfassten Fahrzeugzustandes bestimmt wird.

Das Befestigungsteil ist an der Vorderseite bzw. der Rückseite der Fahrzeugräder in Bezug auf einen Drehmittelpunkt der Fahrzeugräder angeordnet, und Verbindungspunkte der Bremseinrichtung mit dem Verbindungsteil sind symmetrisch zueinander positioniert.

Wenn die Fahrzeugräder in einer Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, ist eine Linie, welche die Punkte, wo die Bremseinrichtung und die Verbindungsteile miteinander verbunden sind, miteinander verbindet, zu einer Linie, welche die Drehmittelpunkte des linken und des rechten Fahrzeugrades miteinander verbindet, geneigt.

Das Erfassungsteil weist einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Lenkungssensor zum Erfassen einer Lenkrichtung und eines Lenkmomentes auf.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines motorbetriebenen Servolenkungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Ansicht des Servolenkungssystems gemäß der Ausführungsform der Erfindung in einem Betriebszustand, in dem das Fahrzeug nach links eingelenkt ist; und
3 eine Ansicht des Servolenkungssystems gemäß der Ausführungsform der Erfindung in einem Betriebszustand, in dem das Fahrzeug nach rechts eingelenkt ist.
Mit Bezug auf 1 weist ein motorbetriebenes Servolenkungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Lenksäule 2 auf, die mit einem Lenkrad 1 verbunden ist. Ein Motor 15 ist an seiner Drehachse mit der Lenksäule 2 verbunden. Eine Bremseinrichtung 16 wird durch Zusammenwirken mit der Drehachse des Motors 15 gedreht. Befestigungsteile 11 und 12 sind an einem linken bzw. rechten Fahrzeugrad 7, 8 montiert. Verbindungsteile 13 und 14 sind an deren beiden Enden mit der Bremseinrichtung 16 und dem jeweiligen Befestigungsteil 11 und 12 drehbar verbunden. Erfassungsteile 3 und 4 erfassen den Fahrzeugzustand. Motorantriebsmittel 5 und 6 erzeugen eine Lenkhilfskraft durch Betreiben des Motors 15, der mit einem Strom versorgt wird, der auf der Basis des von den Erfassungsteilen 3 und 4 erfassten Fahrzeugzustandes bestimmt wird.
Die Motorantriebsmittel 5 und 6 werden von einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) 5 und einem Stromversorgungsteil 6 gebildet. Die ECU 5 steuert das Stromversorgungsteil 6, damit dieses dem Motor 15 den vorbestimmten Strom zuführen kann.
Die Bremseinrichtung 16 erzeugt ein großes Drehmoment durch Verringerung der Drehzahl des Motors 15. Die Bremseinrichtung 16 ist an den Verbindungsstellen mit den Verbindungsteilen 13 und 14 als kreisförmige Platte konfiguriert. Die Verbindungsteile 13 und 14 sind diametral im Abstand voneinander an der kreisförmigen Platte angeordnet.
Die Befestigungsteile 11 und 12 sind an der Rückseite des linken Fahrzeugrades 7 in Bezug auf einen Drehmittelpunkt 9 bzw. an der Vorderseite eines rechten Fahrzeugrades 8 in Bezug auf einen Drehmittelpunkt 10 positioniert.
Das Befestigungsteil 11 an der Rückseite des linken Fahrzeugrades 7 und das Befestigungsteil 12 an der Vorderseite des rechten Fahrzeugrades 8 sind mit dem jeweiligen Verbindungsteil 13 und 14 drehbar verbunden. Wenn die Fahrzeugräder 7 und 8 in Vorwärtsrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet sind, bildet eine Linie, welche die Punkte miteinander verbindet, in denen die Verbindungsteile 13 und 14 mit der kreisförmigen Platte der Bremseinrichtung 16 verbunden sind, einen vorbestimmten Winkel zu einer Linie, welche die Drehmittelpunkte 9 und 10 des linken und des rechten Fahrzeugrades 7 und 8 miteinander verbindet. Daher kann das Fahrzeug durch wirksames Ziehen des vorderen oder hinteren Bereichs der Fahrzeugräder 7 und 8 während des Drehens der Bremseinrichtung 16 eingelenkt werden.
Beim Drehen des Lenkrades 1 nach links oder rechts wird die Antriebskraft des Motors 15 auf die Fahrzeugräder 7 und 8 übertragen. Die von dem Motor 15 erzeugte Antriebskraft wird durch den folgenden Vorgang gebildet.
Die Lenksäule 2 dreht sich in Reaktion auf die Drehung des Lenkrades 1. Die ECU 5 berechnet einen Stromwert durch Empfangen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkrichtung und des Lenkmomentes von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3, der an einem Geschwindigkeitsmesser in einer Kupplung angebracht ist, und von dem Lenkungssensor 4, der an der Lenksäule 2 angebracht ist. Dann steuert die ECU 5 das Stromversorgungsteil 6, um dem Motor 15 den berechneten Strom zuzuführen. Somit werden die Drehkraft des Motors 15 und die Antriebskraft der mit dem Motor 15 verbundenen Bremseinrichtung 16 gesteuert.
Wenn die Bremseinrichtung 16 entsprechend der Drehung des Lenkrades 1 nach links oder rechts gedreht wird, werden die Verbindungsteile 13 und 14 entsprechend der Drehrichtung der Bremseinrichtung 16 verschoben. Der hintere Bereich des linken Fahrzeugrades 7 und der vordere Bereich des rechten Fahrzeugrades 8, die mit den Verbindungsteilen 13 und 14 verbunden sind, werden geschoben oder gezogen, und somit werden die Fahrzeugräder 7 und 8 aus der Geradeausposition ein- oder ausgelenkt, um einen Lenkvorgang durchzuführen.
Mit Bezug auf 2 erfasst, wenn der Fahrer das Lenkrad 1 nach links dreht, die ECU 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Lenkrichtung und das Lenkmoment mittels des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3 und des an der Lenksäule 2 installierten Lenksensors 4. Die ECU 5 berechnet einen Stromwert auf der Basis der erfassten Informationen und führt dann dem Motor 15 den berechneten Strom zu, um den Motor 15 durch Steuerung des Stromversorgungsteils 6 nach links zu drehen. Wenn der Motor 15 nach links gedreht wird, wird die Bremseinrichtung 16, die mit einem Richtungsumkehrgetriebe ausgestattet ist, nach rechts gedreht, wodurch die Verbindungsteile 13 und 14 gezogen und die Fahrzeugräder 7 und 8 nach links eingelenkt werden.
Mit Bezug auf 3 erfasst, wenn der Fahrer das Lenkrad 1 nach rechts dreht, die ECU 5 die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Lenkrichtung und das Lenkmoment mittels des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3 und des an der Lenksäule 2 installierten Lenksensors 4. Die ECU 5 berechnet einen Stromwert auf der Basis der erfassten Informationen und führt dann dem Motor 15 den berechneten Strom zu, um den Motor 15 durch Steuerung des Stromversorgungsteils 6 nach rechts zu drehen. Wenn der Motor 15 nach rechts gedreht wird, wird die mit dem Richtungsumkehrgetriebe ausgestattete Bremsvorrichtung 16 nach links gedreht, wodurch die Verbindungsteile 13 und 14 zu der Außenseite des Fahrzeuges hin bewegt und die Fahrzeugräder 7 und 8 nach rechts eingelenkt werden.
Wenn die Fahrzeugräder 7 und 8 in eine Geradeausrichtung gestellt sind, ist eine Linie, welche die Verbindungspunkte der Bremseinrichtung 16 mit den Verbindungsteilen 13 und 14 und die Mittelachse des Motors 15 miteinander verbindet, zu einer Linie, welche die Drehmittelpunkte 9 und 10 des linken und des rechten Fahrzeugrades 7 und 8 miteinander verbindet, geneigt. Jedoch ist bei Drehung des Lenkrades 1 nach links die Linie, welche die Verbindungspunkte der Bremseinrichtung 16 mit den Verbindungsteilen 13 und 14 und die Mittelachse des Motors 15 miteinander verbindet, zu der Linie, welche die Drehmittelpunkte 9 und 10 des linken und des rechten Fahrzeugrades 7 und 8 miteinander verbindet, nahezu senkrecht, wie in 2 gezeigt ist. Wenn das Lenkrad 1 nach rechts gedreht wird, ist die Linie, welche die Verbindungspunkte der Bremseinrichtung 16 mit den Verbindungsteilen 13 und 14 und die Mittelachse des Motors 15 miteinander verbindet, zu der Linie, welche die Drehmittelpunkte 9 und 10 des linken und des rechten Fahrzeugrades 7 und 8 miteinander verbindet, nahezu parallel, wie in 3 gezeigt ist.
Da die Drehkraft, die von dem Motor 15 und der Bremseinrichtung 16 entsprechend der Drehrichtung des Lenkrades 1 des Fahrzeuges erzeugt wird, direkt auf die Fahrzeugräder 7 und 8 übertragen wird, wird das Lenken des Fahrzeuges ohne eine Zahnstange durchgeführt, wodurch der Aufbau des Lenkungssystems vereinfacht wird.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, besteht ein Vorteil der Erfindung darin, dass die Antriebskraft, die von dem Motor in dem motorbetriebenen Servolenkungssystem erzeugt wird, direkt auf die Fahrzeugräder übertragen wird, woraus eine Optimierung der Motorfunktion und Reduzierung der Materialkosten und des Fahrzeuggewichtes durch Wegfall der Zahnstange resultiert.

Claims

Motorbetriebenes Servolenkungssystem, aufweisend: eine Lenksäule (2), die mit einem Lenkrad (1) verbunden ist; einen Motor (15), dessen Drehachse mit der Lenksäule (2) verbunden ist; eine Bremseinrichtung (16), die durch Zusammenwirken mit der Drehachse des Motors (15) gedreht wird; ein Befestigungsteil (11, 12), das jeweils an einem linken und einem rechten Fahrzeugrad (7, 8) montiert ist; Verbindungsteile (13, 14), die an deren beiden Enden mit dem Befestigungsteil (11, 12) und der Bremseinrichtung (16) drehbar verbunden sind; ein Erfassungsteil (3, 4) zum Erfassen eines Fahrzeugzustandes; und Motorantriebsmittel (5, 6) zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft durch Betreiben des Motors (15), welcher mit einem Strom versorgt wird, der auf der Basis des von dem Erfassungsteil (3, 4) erfassten Fahrzeugzustandes bestimmt wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Befestigungsteil (11, 12) an einer Vorderseite bzw. einer Rückseite der Fahrzeugräder (7, 8) in Bezug auf Drehmittelpunkte (9, 10) der Fahrzeugräder (7, 8) angeordnet ist und Verbindungspunkte der Bremseinrichtung (16) mit den Verbindungsteilen (13, 14) symmetrisch zueinander positioniert sind.
System nach Anspruch 1, wobei, wenn die Fahrzeugräder (7, 8) in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, eine Linie, welche die Punkte, wo die Bremseinrichtung (16) und die Verbindungsteile (13, 14) miteinander verbunden sind, miteinander verbindet, zu einer Linie, welche die Drehmittelpunkte (9, 10) des linken und des rechten Fahrzeugrades (7, 8) miteinander verbindet, geneigt ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Erfassungsteil einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (3) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Lenkungssensor (4) zum Erfassen einer Lenkrichtung und eines Lenkmomentes aufweist.