(57)【要約】  本発明は、操舵ギヤ装置と累積ユニットとを備えた、自動車の補助力支援式操舵システムに関し、前記操舵ギヤ装置が、運転者によりこの運転者の操舵ハンドルを用いて設定された操舵要望を、操舵可能な車輪に付設されているタイロッドのスライド運動に転換するためのものであり、また前記累積ユニットを用い、運転者により設定された操舵角度に対し、同方向の又は反対方向の追加・操舵角度が付加され得て、それにより、運転者の操舵角度設定値と操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程との間のギヤ比が、操舵ギヤ装置により設定されているギヤ比に対して変更可能である。本発明に従い、補助力支援機構を提供するシステムのための出力・限界値（又は操舵角度設定値のための限界値）の超過により、少なくとも時間的な見方のもと、運転者の操舵角度設定値と、操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程との間のギヤ比が、設定されているギヤ比に対し、よりインダイレクトに調節されること。累積ユニットが、運転者・操舵角度に対し、反対方向の追加・操舵角度を付加し、それにより、タイロッド・枢着点の移動速度が減少される、又は、タイロッド・枢着点の行程が時間遅延されて運転者の操舵角度設定値に追従してゆく。
2007510582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ギヤ装置と累積ユニットとを備えた、自動車の補助力支援式操舵システムであって、前記操舵ギヤ装置が、運転者によりこの運転者の操舵ハンドルを用いて設定された操舵要望を、操舵可能な車輪に付設されているタイロッドのスライド運動に転換するためのものであり、また前記累積ユニットを用い、運転者により設定された操舵角度に対し、同方向の又は反対方向の追加・操舵角度が付加され得て、それにより、運転者の操舵角度設定値と操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程との間のギヤ比が、操舵ギヤ装置により設定されているギヤ比に対して変更可能である、前記操舵システムにおいて、
補助力支援機構を提供するシステムのための出力・限界値の超過により又は操舵角度設定値のための限界値の超過により、少なくとも時間的な見方のもと、運転者の操舵角度設定値と、操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程との間のギヤ比が、設定されているギヤ比に対し、よりインダイレクトに調節されることを特徴とする操舵システム。
【請求項２】
出力・限界値の超過により、前記の累積ユニットが、運転者により設定された操舵角度に対し、反対方向の追加・操舵角度を付加し、それにより、タイロッド・枢着点の移動速度が操舵角度設定値の変更速度に対して減少されることを特徴とする、請求項１に記載の操舵システム。
【請求項３】
出力・限界値又は操舵角度設定値のための限界値の超過により、タイロッド・枢着点の行程が時間遅延されて運転者の操舵角度設定値に追従してゆくことを特徴とする、請求項１又は２に記載の操舵システム。
【請求項４】
出力・限界値の超過を検知するために、操舵システム内に設けられている電気モータにより受容された電流が測定されること、又は、適切な力測定・センサ装置が例えばタイロッドに設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項５】
自動車の駐車過程、従って５ｋｍ／ｈの下の走行速度が、記述したギヤ比の変更が施行される稼動状態であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項６】
車両停止状態及び車輪が制動されている場合の操舵が、記述したギヤ比の変更が施行される稼動状態であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項７】
少なくとも、操舵角度であって０°の操舵角度要望と最大に設定可能な操舵角度との間の領域内で実質的に中間的な操舵角度要望の上に位置する操舵角度が運転者により設定されている特定の稼動状態で、設定された角度単位ごとに実行されるタイロッド・枢着点の行程が、操舵角度設定値の増加と共に、反対方向の追加・操舵角度の累積により減少されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項８】
ゼロ位置（直進位置）付近の領域内の操舵ギヤレシオが、前記の特定の稼動状態において、累積ユニットによる正の追加・操舵角度の制御入力によってよりダイレクトに調節され、それによりこれらの所定の稼動状態においてもストッパからストッパへの運転者・操舵角度が維持され、この運転者・操舵角度が他の稼動状態におけるものとさほど区別されないことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の操舵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵ギヤ装置（ステアリングギヤボックス）と累積ユニット（オーバーレイユニット）とを備えた、自動車（モータビークル）の補助力支援式操舵システムに関し、前記操舵ギヤ装置が、運転者によりこの運転者の操舵ハンドルを用いて設定された操舵要望を、操舵可能な車輪に付設されているタイロッドのスライド運動に転換するためのものであり、また前記累積ユニットを用い、運転者により設定された操舵角度に対し、同方向の又は反対方向の追加・操舵角度が付加され得て、それにより、運転者の操舵角度設定値と操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程（ストローク）との間のギヤ比（ギヤレシオ：減速比）が、操舵ギヤ装置により設定されているギヤ比に対して変更可能である。技術的な周辺環境については特許文献１の他に特許文献２が参照とされる。
【背景技術】
【０００２】
操舵（ステリング）即ち自動車の操舵可能な車輪を旋回させることは力或いは出力（パワー）を必要とし、つまり操舵される車輪の回転速度が小さいほどその程度は大きい。従って最大の出力要求は、車輪の制動を伴う車両の駐車時に存在する、即ち操舵可能な車輪が制動され、それにより回転に抗してロックされていて同時に旋回される即ち操舵される場合である。更に両側の可能な終端位置の領域、即ち各々最大に可能な操舵切れ角の近くにおける力要求は特に高く、中でもその理由は車輪操舵角度の増加と共に車輪・タイヤ内の側方の緊張（歪み）が増大するためである。
【０００３】
通常、操舵システム或いは機械式の操舵ギヤ装置は次のように設計されている。つまり、車両・運転者によりこの車両・運転者の操舵輪（＝操舵ハンドル）で一方のエンドストッパ（リミットストップ）から他方のエンドストッパ（リミットストップ）へと加えるべき全操舵角度が是認可能な値に制限されていることを目的とし、エンドストッパの近く、即ちラック＆ピニオン式操舵機構の場合でラック行程の終端位置の領域において、全ギヤレシオがよりダイレクトになるようにである。更にタイロッドにおいて変化するギヤ比に基づき、操舵角度の増加と共にタイロッド力も強く増大する。両方とも（ラック＆ピニオン式操舵機構の場合）ラック行程の終端位置において特に大きな出力要求をもたらすことになる。
【０００４】
補助力支援式操舵システムが通例であり、この際、補助力は優先して液圧的に加えられる；しかしその他に電動式補助力システムも知られている。どの補助力システムが具体的な適用事例で取り付けられるかに依存せず、中でもラック行程の終端位置において或いは大きな操舵角度の領域内（各々のエンドストッパの近く）で補助力・操舵システムの出力要求が記述したように大きいことに基づき、補助力支援機構の対応的に大きな寸法決定が必要である。つまり対応的に強いモータ又は液圧ポンプが設けられなくてはならず、それらの駆動装置の方も大きなエネルギーを必要とし、このことは、自動車の駆動構成ユニットが通常どおり（ダイレクトに又はインダイレクトに）操舵システムのための補助力を提供する構成ユニットをも駆動するのであれば、自動車の駆動構成ユニットのエネルギー収支或いは燃料消費性能の負担となる。
【０００５】
これらの問題点に対する可能な対抗措置が特許文献１に記載されていて、それによると操舵ギヤ装置ギヤレシオが終端位置においてよりインダイレクトに設計されていて、その結果、操舵システムのための補助力を提供する構成ユニット（＝特許文献１では所謂サーボ装置）ができるだけ小さく寸法決定され得る。終端位置においてより小さい操舵ギヤレシオは、ラック＆ピニオン式操舵機構の場合、運転者によりこの運転者の操舵輪などを用いて設定された操舵角度単位ごとでより小さいラック行程をもち、その結果、必然的にその際にはより小さい出力が必要とされる。しかし、操舵ギヤレシオのそのような設計の直接的な結果として、操舵可能な車輪が例えば一方のエンドストッパから他方のエンドストッパまで旋回されるべき場合には、運転者の操舵輪における操舵角度領域が拡大されることになる。運転者にとって快適とは言えないこの結果を低減し、同時に、操舵輪のゼロ位置の領域、即ち直進走行箇所においてできるだけインダイレクトな操舵を提供するために、特許文献１によると操舵ギヤ装置の設計が、ゼロ位置と各々のエンドストッパとの間の中間領域内で、各々、比較的ダイレクトなギヤ装置・ギヤレシオが設けられているように成されている。ギヤ装置・ギヤレシオの経過、即ち運転者によりこの運転者の操舵輪を用いて設定された操舵角度に対するラック行程（これは、操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程である）は、それにより（ゼロ位置から出発して）先ずは増大し、その後（操舵角度が大きくなると共に）下降する領域を有する。
【０００６】
説明したこの周知の措置を用いても、運転者により操舵輪において加えられなくてはならない全操舵角度が是認可能な大きさで維持される場合には、操舵輪の直進位置の領域においてまだ比較的ダイレクトな操舵ギヤレシオが必要とされる。この際、走行・速度がより高い場合にも操舵角度入力が小さい場合の車両の切り損ねを回避し、それと共に十分な安定性を保証するために、ゼロ位置の領域における操舵が所定のインダイレクト性を有するべきであることは短所である。特許文献１によるこの周知のシステムの他の短所は、操舵ギヤ装置のギヤ比の経過がラック輪郭線において固定（つまり機械的であること）式で表されているということである。つまり様々なギヤレシオ経過を実現することは可能でない。
【０００７】
更に、請求項１の前提部による操舵システムにおいて、これらの操舵システムには所謂累積ユニットが装備されていて、この累積ユニットが、運転者によりこの運転者の操舵輪（一般的にはこの運転者の操舵ハンドル）を用いて設定された操舵角度に対し、同方向の又は反対方向の追加・操舵角度を付加し得るという操舵システムが知られている。例えばこの累積ユニットは、遊星ギヤ装置を有する調整モータであり得て、その第１インプットは運転者の操舵輪と接続されていて、その第２インプットは、電気調整モータにより駆動されるウォーム伝動装置と接続されていて、そのアウトプットは操舵ギヤ装置のインプットと機械的に接続されている。従って、ウォーム伝動装置を有する電気モータを介し、追加的な操舵角度が制御入力され、この操舵角度は、その後、操舵ギヤ装置へと転送される。
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０１２６４２４号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１００３２３４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
請求項１の前提部による操舵システムのために、操舵可能な車両・車輪を旋回させるための最大の出力要求が、既述したように中でも両側のエンドストッパの近くでは特に大きいものであるが、本質的な短所を甘受することなく減少させ得る措置が提示されるべきである（＝本発明の課題）。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題の解決策は、補助力支援機構を提供するシステムのための出力・限界値の超過により又は操舵角度設定値のための限界値の超過により、少なくとも時間的な見方のもと、運転者の操舵角度設定値と、操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程との間のギヤ比が、設定されているギヤ比に対し、よりインダイレクトに調節されることにより特徴付けられている。有利な構成は下位請求項の内容である。
【００１１】
従って基本的に、補助力支援機構の出力要求を減少するための措置であり以下においてより詳細に説明する措置の１つを、要求に依存してのみ、即ち実質的に、補助力支援機構を提供する構成ユニットにおいて実際に必要とされる出力に依存して施行することが提案される。この際（好ましくは設定されている）閾値又は限界値との比較が行なわれるが、このことは必ずしも必須ではない。出力要求を減少させる措置は、出力限界値が超過されていることが予期され得る場合にも実施され得る。それに対し、出力要求のための具体的な閾値が設定されていると、この閾値は好ましくは、例えば高摩擦値で極めて迅速な操舵を伴う駐車過程時のような極端な状況の場合にだけ到達されるように選択される。この閾値に到達する或いはこの閾値を超過する場合にだけ、出力要求を低下させるための措置が開始される。
【００１２】
操舵角度設定値のための限界値の超過による、出力要求を低下させるための措置の開始は、同じ方向に及ぶ。運転者が、この運転者の操舵ハンドル、特に操舵輪を用い、適切に設定された限界値の上に位置する（従って基本的に施行のための特に高い出力を必要とする）特に大きい操舵角度（又は操舵輪角度）を設定する場合には絶えず、出力要求を低下させるための措置が開始される。
【００１３】
出力要求を低下させるための提案された措置は、先ず全般的に記載するが、少なくとも時間的な見方で、運転者の操舵角度設定値と、操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程との間のギヤ比が、操舵ギヤ装置により設定されているギヤ比に対してよりインダイレクトに調節されることにある。よりインダイレクトなギヤ比は、上述したように、軽減された出力要求を結果として伴う。インダイレクトなギヤ比の意味において具体的には（操舵ギヤ装置における）タイロッド・枢着点の移動速度が操舵角度設定値の変更速度に対して減少され得て、このことは、前記の累積ユニットが、運転者により設定された操舵角度に対し、反対方向の追加・操舵角度を付加することによる、即ち、所謂累積操舵機構が、前記の限界値（出力・限界値又は操舵角度・限界値）の超過後にインダイレクトな操舵ギヤレシオを設定し、ラック＆ピニオン式操舵機構の場合、操舵角度設定値・速度を変えず、ラック・行程速度を低下させることによる。それにより、最大の出力が必要とされることが回避される。この際には、付加された追加・操舵角度の大きさの分、操舵機構エンドストッパに至るまでに必要な操舵角度が増すことになる。
【００１４】
本発明に従うシステムの適用時には、運転者がこの運転者の操舵輪（一般的にはこの運転者の操舵ハンドル）を直進位置へと逆回転運動させる場合、先の回転運動時と同じギヤレシオ経過に沿って元の位置に操舵することが顧慮されるべきで、その理由は、そうでなければ追加的な操舵角度の高さで操舵輪傾き状態が発生するためである。また、運転者が、出力の要求に応じ、各状況で操舵ストッパに至るまで同じ操舵角度を加えなくてもよいということが顧慮されるべきで、その結果、完全な再現可能性は存在しない。それにより最大に可能な操舵角度差が運転者によりまだ邪魔なものとしては感じられない。つまりこの機能のための設計基準は追加的に必要な所定の操舵角度要求である。
【００１５】
操舵ギヤ装置のラックのより小さい行程速度によりタイロッドにおける出力要求を減少させるための他の可能性は、調整区間内の遅延要素の使用を提供する。この機能は、出力に依存する操舵ギヤレシオに極めて類似し、その理由は、少なくとも時間的な見方のもと、インダイレクトな操舵ギヤレシオが設定されるためである。この際、具体的には、所定の出力の要求（＝前記の出力・限界値）の到達により又は（運転者による）操舵角度設定値のための限界値の超過により、操舵可能な車両・車輪における操舵角度を運転者の操舵運動又は操舵設定値に対して遅延させ、従ってゆっくりと構成すること、即ち前記の限界値の超過によりタイロッド・枢着点の行程が時間遅延されて運転者の操舵角度設定値に追従してゆくことが提案される。出力に依存する操舵ギヤレシオに対するこの機能の長所は（機械的な）操舵ストッパの到達に至るまで操舵角度が変わらないということにある。時間遅延に応じ、ラック行程速度、及びそれによりタイロッドにおける出力要求が、所定分だけ減少され得る。
【００１６】
このコンセプトにおいて、操舵輪・角度と、操舵可能な車両・車輪における操舵角度とは、原則的には互いに依存しないで構成され、車輪における操舵過程の終了前に操舵輪がストッパに到達すべきであるので、操舵ストッパを表す追加的なアクチュエータなどを、例えば操舵コラム内でつまりは運転者の操舵輪への作用をもって設けることが推奨され得る。この機能は例えば電気的な操舵輪ロックにより担われ得る。
【００１７】
記述したようにこれらの措置は、操舵輪角度或いは操舵角度設定値のための又は補助力支援機構を提供する機構ユニットの出力要求のための限界値又は閾値の到達或いは超過により始めて開始されるべきである。限界値又は閾値が超過されるかどうかは、各々の要求プロフィールから査定されるか、又は出力閾値の到達が具体的に確定され得る。つまり、例えば電気機械式のパワーステアリング（補助力支援機構）の場合にタイロッド内の合計力を計算するために、付属の電気モータにより受容された電流が測定され得る。液圧式の操舵支援機構の場合には例えばひずみゲージの形式の適切なセンサ装置がタイロッドに設けられ得る。場合により、電気モータ駆動式の累積ユニット（累積操舵機構）の電流受容も、操舵ギヤ装置のタイロッド内或いはラックにおける力の状態などに関する情報を提供し得る。
【００１８】
補助力支援機構のための出力限界値が超過されるかどうか或いは超過されるであろうかどうかの査定の意味において、出力要求を減少する対応的な措置が所定の稼動状態においても開始され得る。つまりそのような措置は、出力要求の減少が実際にも必要である場合、即ち例えば駐車過程時にとられる。この駐車過程は、例えば自動車の走行速度が５ｋｍ／ｈの下に位置することにより示され得る。更に例えば、車輪が制動されている場合、必然的に高い出力要求を有する車両停止状態での操舵は、同様に、稼動状態であってこの稼動状態では、インダイレクトな操舵ギヤレシオを維持するために、提案されたギヤ比の変更が施行される、即ち特には運転者により大きな操舵角度が設定される場合に反対方向の追加・操舵角度が付加されるという稼動状態を表す。
【００１９】
更に操舵ギヤレシオを、実質的に、インダイレクトな調節が出力要求の比較的大きな低下をもたらす範囲内でのみ実施することが提案される。つまりその際には、少なくとも、操舵角度であって０°の操舵角度要望と最大に設定可能な操舵角度との間の領域内で実質的に中間的な操舵角度要望の上に位置する操舵角度が運転者により設定されている特定の状態又は稼動状態で、設定された角度単位ごとに実行される（操舵ギヤ装置における）タイロッド・枢着点の行程が、操舵角度設定値の増加と共に、反対方向の追加・操舵角度の累積により減少される。操舵ギヤ装置における出力要求を減少するために、操舵ギヤ装置内の操舵ギヤレシオはよりインダイレクトに構成されるが、これは、出力要求がそれ以外の場合では不釣合いに大きいであろう或いは大きいという領域及び稼動状態においてだけである。つまり、冒頭に記載した大きな出力要求を伴うエンドストッパ又は終端位置の近くの領域では、負の追加・操舵角度の設定により、ギヤレシオがよりインダイレクトに調節される。つまりギヤレシオ経過は終端位置の近くで下降する部分を有し、それにより出力要求を減少する。終端位置の近くの「下降する」部分を有するこの領域は、この領域が、０°の操舵角度要望と最大に設定可能な操舵角度との間の領域内で実質的に中間的な操舵角度要望の上に位置することでも示され得る。
【００２０】
以上の説明した措置、即ち（運転者により設定された）操舵・角度単位ごとに実行される（操舵ギヤ装置における）タイロッド・枢着点の行程を、操舵角度設定値の増加と共に（比較的大きな操舵角度のための特定の稼動状態において）反対方向の追加・操舵角度の累積により減少させる（従ってよりインダイレクトな操舵ギヤレシオを維持する）という措置が、先ず、ストッパからストッパで操舵輪においてより大きな全操舵角度を結果として伴うので、因みにこのことは快適性の理由から望まれないものであるが、更にゼロ位置（直進位置）付近の領域内の操舵ギヤレシオが、これらの特定の稼動状態において、累積ユニットによる正の追加・操舵角度の制御入力により幾らかよりダイレクトに調節され得て、有利にも、合計としてエンドストッパからエンドストッパへの必要な運転者・操舵角度が実質的に不変のままである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
添付の唯一の図は、例として、可能な操舵ギヤレシオ（ステアリングレシオ）を示し、これは、運転者によりこの運転者の操舵輪を用いて設定された操舵角度（°で表示）に対するタイロッド・枢着点の行程（ｍｍ／°で表現）として表されている。この際、半分だけ、即ち操舵輪のゼロ位置（＝直進位置、０°）から出発し、ほぼ５４０°である最大の正の操舵角度に至るまでの領域が描かれている。この際、符号「０」で特徴付けられた曲線は、ギヤレシオ経過の基本設計を表す、即ち、本発明の意味における「特定の稼動状態」ではない車両の多くの稼動状態のために有効な設計である。
【００２２】
それに対し、符号「１」で特徴付けられた曲線は、大きい操舵角度のために５％分減少された操舵ギヤレシオを表し、この操舵ギヤレシオは、もたらすべき出力が操舵ギヤ装置におけるタイロッド・枢着点の行程速度に対して比例するので、従って基本設計に対し、５％分の必要な出力の減少をもたらす（運転者の操舵輪における同じ操舵角度速度を前提とする）。それに応じた操舵ギヤレシオは、特定の稼動状態においてのみ、運転者により設定されたより大きい操舵角度のために、適切な反対方向の追加・操舵角度の累積により調節される。
【００２３】
この際、曲線「１」に従う操舵ギヤレシオを用い、基本曲線「０」に従う操舵ギヤレシオに対して変わらない、ストッパからストッパへの操舵輪における全操舵角度を維持するために、更にゼロ位置の領域内の操舵ギヤレシオは正の追加・操舵角度によりよりダイレクトに調節され、その理由は、機械的に見るとその要求を満たすためには操舵角度に関するこれらの両方の曲線０、１の積分が同じ値をもたなくてはならないためである。このことは、図面内の斜線で覆われた面が同じ大きさである場合にあてはまる。比較として他の２つのギヤレシオ経過が符号２、３で表されていて、それらを用い、１０％分、１５％分のより強い出力減少が達成可能であるが、出力減少の増加と共にギヤレシオ経過の広がりも拡大し、このことは基本ギヤレシオ特性曲線への所望の連続的な移行を難しくする。
【００２４】
説明した機能の施行により、補助力支援機構を提供する構成ユニットの寸法決定に関する長所が得られ、このことは、より少ない構成空間要求、より少ない重量、より少ない出力消費をもたらす。車両の駆動ユニットにより駆動される操舵ギヤレシオシステムにおいて、この駆動ユニットにはより小さい出力が要求され、このことは燃費の節約を導く。他の重要な効果として、出力減少により、より小さく且つより効果的な操舵ギヤレシオシステムが起用され得ることが挙げられる。また、上述の説明と異なる多数の詳細が、特許請求項の内容を逸脱することなく構成され得ることを指摘する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】可能な操舵ギヤレシオを示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
０    基本曲線
１    ５％分の減少を伴う操舵ギヤレシオ
２    １０％分の減少を伴う操舵ギヤレシオ
３    １５％分の減少を伴う操舵ギヤレシオ
【図１】
2007510582.tif 000003
【国際調査報告】
2007510582.tif 000004
2007510582.tif 000005
2007510582.tif 000006
2007510582.tif 000007