(57)【要約】【課題】車輪舵角とハンドルにおける手動トルクの互いに無関係な設定を可能にする。【解決手段】本発明の運転方法が適用される電動パワーステアリング装置１は、ハンドル２によって、ステアリングホィール角δSが、舵取り可能車輪５ａ、５ｂの所望の車輪舵角δFmに対する大きさとして与えられ、補助角δMが発生され、ステアリング装置１の舵取り伝動装置４の入力角δGを見出すために、前記補助角δMがステアリングホィール角δSに重畳され、舵取り伝動装置４の入力角δGが、前記車輪５ａ、５ｂの補正された車輪舵角δFmに変換され、電動サーボ装置１２が利用される。電動サーボ装置１２が、前記車輪５ａ、５ｂの所望の車輪舵角δFmを運転者とは無関係に形成するために利用され、補助角δMの重畳が、ハンドル２における運転者に対する所定の手動トルクを形成するために利用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル（２）によって、ステアリングホィール角（δS）が、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪（５ａ、５ｂ）の所望の車輪舵角（δFm）に対する大きさとして与えられ、補助角（δM）が発生されると共に、電動パワーステアリング装置（１）の舵取り伝動装置（４）の入力角（δG）を見出すために前記補助角（δM）がステアリングホィール角（δS）に重畳され、舵取り伝動装置（４）の入力角（δG）が、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪（５ａ、５ｂ）の補正された車輪舵角（δFm）に変換され、電動サーボ装置（１２）が利用される、自動車の電動パワーステアリング装置（１）の運転方法において、
電動サーボ装置（１２）が、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪（５ａ、５ｂ）の所望の車輪舵角（δFm）を運転者とは無関係に形成するために利用され、補助角（δM）の重畳が、ハンドル（２）における運転者に対する所定の手動トルクを形成するために利用される、ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置の運転方法。
【請求項２】
補助角（δM）によってハンドル（２）における運転者に対する所定の手動トルクを形成するために、電動パワーステアリング装置（１）のステアリングコラム（３）の回転角（δLS）が、電動パワーステアリング装置（１）の舵取り伝動装置（４）の入力角（δG）と無関係に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法を実施するためのプログラムコーディング手段付きのコンピュータプログラムであって、プログラムが、コンピュータのマイクロプロセッサ、特に電動パワーステアリング装置（１）の制御装置（１１、１５）で実行される、ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の方法を実施するためのコンピュータ読取り可能なデータ記憶媒体に記憶されたプログラムコーディング手段付きのコンピュータプログラムプロダクトであって、プログラムが、コンピュータのマイクロプロセッサ、特に電動パワーステアリング装置（１）の制御装置（１１、１５）で実行される、ことを特徴とするコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項５】
−  自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪（５ａ、５ｂ）の所望の車輪舵角（δFm）に対する大きさとしてステアリングホィール角（δS）を設定するためのハンドル（２）と、
−  ステアリングホィール角（δS）を、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪（５ａ、５ｂ）の車輪舵角（δFm）に変換するための舵取り伝動装置（４）と、
−  電動サーボ装置（１２）と、
−  補助角調整装置（９）により補助角（δM）を発生させるためおよびステアリングホィール角（δS）と補助角（δM）との重畳から舵取り伝動装置（４）の入力角（δG）を発生させるための重畳手段（８）であって、補助角調整装置（９）および電動サーボ装置（１２）が請求項１又は２に記載の方法で制御される重畳手段（８）と、
を備えていることを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
補助角調整装置（９）および電動サーボ装置（１２）が、少なくとも１つの制御装置（１１、１５）によって制御され、該制御装置（１１、１５）で請求項１又は２に記載の方法が実行される、ことを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に記載の自動車の電動パワーステアリング装置の運転方法に関する。また本発明は、そのような方法を実施するためのコンピュータプログラムと、プログラムコーディング手段付きコンピュータプログラムプロダクトに関する。さらに本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
重畳手段付きステアリング装置が特許文献１で知られている。そこでは、操作駆動装置ないし電動機の運動（補助角ないし電動機角）が、重畳伝動装置（例えば遊星歯車装置）によって、ステアリングホィール角と重畳される。走行安定性ないし快適性を向上するために、ハンドルで与えられたステアリングホィール角を、その重畳手段によって、補助角と重畳する（重ね合わせる）ことができる。これにより、走行動特性（ドライビングダイナミックス）ないし快適性に依存して、ステアリングホィール角と自動車の舵取り可能車輪の平均舵角との可変伝達比が形成される。これにより、安全性上から例えば、コースから外れそうな自動車を、舵角の相応した補正により、再び安定した走行状態に戻すことができる。重畳手段は、他の走行動特性制御システム（例えば電子走行安定制御プログラム（ＥＳＰ）やアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ））を支援できる。快適性上から、ステアリングホィール角を例えば車速依存補助角と重畳することもできる。遅い走行時、比較的小さな伝達比が形成され、即ち、ハンドルの比較的小さな回転が車輪に比較的大きな舵角を生じさせる。これに対して、速い走行時、自動車の安定性を高めるために、比較的大きな伝達比が形成される。本発明に基づく電動パワーステアリング装置も、重畳手段を有している。
【０００３】
さらに特許文献２で、特にトルクを支援するためのサーボ装置を有するステアリング装置（パワーステアリング装置）が知られている。そのステアリング装置の場合、トルク支援度は車速に関係される。遅い走行時に、（例えば車両の操車時にステアリングホィールを大きな力を必要とせずに作動できるようにするため）トルク支援度は大きくされ、速い走行時に、（例えば自動車道走行中における走行安定性を高めるために）トルク支援度は低減される。サーボ装置は電気式あるいは液圧式に作動される。本発明に基づく電動パワーステアリング装置の場合、トルク支援が電気式に変化される。
【０００４】
特許文献２に記載されたステアリング装置は、サーボ装置のほかに重畳手段も有し、その重畳手段は、補助角を発生し、ハンドルで与えられたステアリングホィール角をその補助角と重畳する。
【０００５】
自動車において、通常、電動パワーステアリング装置ないし電気機械式サーボ操作装置（electronic power steering、ＥＰＳ）が利用されている。ステアリングホィール角と自動車の舵取り可能車輪の平均舵角との間における可変伝達比並びに可変支援トルクを関数的に実現できるようにするために、電動パワーステアリング装置と重畳ステアリング装置ないし重畳角度調整装置（アクティブステアリング装置、ＡＳ）との上述した組合せが、望まれ、また知られている。それに応じて、ＥＰＳの目的は、基本機能のほかに、重畳角調整装置のトルク支援を運転者に知覚させないことにある。
【０００６】
また、ステアリングホィール・トルクと車輪舵角の互いに独立した設定が行われ、即ち、運転者の舵取り運動と車輪の舵取りとの機械的な減結合（分離・隔絶）が存在する、いわゆるステアバイワイヤ式ステアリング装置が、従来知られている。舵取り方向と舵角と舵取り力がデータだけ形成し、そのデータがエレクトロニクスに送られ、そのエレクトロニクスにより、相応した舵取り設定に変換される。ステアバイワイヤ式ステアリング装置の場合、通常運転中、ハンドルと操舵済み車輪との間における電気信号接続しか機能していない。ステアバイワイヤ式ステアリング装置の休止時、機械式あるいは液圧式代用ステアリング装置に頼らねばならない。その代用ステアリング装置はバックアップ装置とも呼ばれる。そのバックアップ装置を作動する際、運転者は大きな作動力あるいはトルクを与えねばならない。このため、走行安全性および快適性がかなり低下する。特許文献３において、バックアップ装置を作動する際、走行安全性および快適性についての犠牲が低減されねばならない、ステアバイワイヤ式ステアリング装置が提案されている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７５１１２５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００１３７１１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１００４２３０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、車輪舵角とハンドルにおける手動トルクの互いに無関係な設定を可能にする、冒頭に述べた形式の自動車の電動パワーステアリング装置の運転方法、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムプロダクトおよび電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づいて、方法についての課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。
すなわち、本発明は、ハンドルによって、ステアリングホィール角が、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪の所望の車輪舵角に対する大きさとして与えられ、補助角が発生されると共に、電動パワーステアリング装置の舵取り伝動装置の入力角を見出すために前記補助角がステアリングホィール角に重畳され、舵取り伝動装置の入力角が、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪の補正された車輪舵角に変換され、電動サーボ装置が利用される、自動車の電動パワーステアリング装置の運転方法において、電動サーボ装置が、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪の所望の車輪舵角を運転者とは無関係に形成するために利用され、補助角の重畳が、ハンドルにおける運転者に対する所定の手動トルクを形成するために利用される、ことを特徴とする自動車の電動パワーステアリング装置の運転方法を提供する。
コンピュータプログラムについての課題は請求項３に記載の特徴によって、コンピュータプログラムプロダクトについての課題は請求項４に記載の特徴によって、および電動パワーステアリング装置についての課題は請求項５に記載の特徴によって、それぞれ解決される。
【０００９】
本発明に基づく処置によって、電動パワーステアリング装置と重畳（重ね合わせ）手段との連結により生ずる付加機能が、ステアバイワイヤ機能、即ち、車輪舵角とステアリングホィール・トルクの互いに独立した指定を形成するために有利に利用される。電動サーボ装置によって、能動的な運動学的減結合（運動学的分離・隔絶）が実現される。重畳手段によって運動学的減結合が得られる。それに応じて、本発明に基づいてＥＰＳの電動サーボ装置が、純粋な車輪角調整装置として、特にそのためにステアリング装置における配置が適しているので、考慮ないし利用される。そして、ハンドルないしステアリングホィールに運転者に対する手動トルクを補助角を介して形成するため、即ち、運転者に相応したフィードバックを形成（確立）するために、重畳角調整装置が利用される。それに応じて、運転者がなおハンドルにおいて相応したトルクを感知できるように、両調整装置の作用が少なくともほぼ相殺される位置が設定されねばならない。これは、簡単且つ有利に、高い機能自由度と、ステアバイワイヤ・ステアリング装置の調整可能な古典的設定量、つまり、設定車輪舵角および設定手動トルクを生じさせる。従来制御のこのような新解釈によって、ステアバイワイヤ・機能が形成される。同時に、一般的なステアリング装置構成要素が利用され、その場合、さらに、機械式バックアップ装置が存在する。故障時ないし休止時、例えば補助角調整装置が停止され、電動サーボ装置が通常のトルク支援のために利用される。
【００１０】
補助角によってハンドルに運転者に対して所定の手動トルクを形成するために、電動パワーステアリング装置のステアリングコラム角ないしステアリングコラム回転角が、電動パワーステアリング装置の舵取り伝動装置の入力角と無関係に形成される、ことが非常に有利である。補助角によってステアリングコラム角が、舵取り伝動装置の入力角ないしピニオン角と無関係に選定されることにより、補助角調整装置はステアリングコラム系の運動学的減結合を生じさせる。これにより、ステアリングコラムの自由に選定可能な回転角が、ハンドルにおける運転者に対する手動トルクの形成（調節・発生・設定）を可能にする。この手動トルクは、ねじり剛性およびステアリングホィール角とステアリングコラム角の相対ねじれから生ずる。電動サーボ装置は、車輪舵角の設定を例えば直接、ラック位置に変換し、ラック上における補助角調整装置のトルク支援を補助的に許す。
【００１１】
自動車の電動パワーステアリング装置の本発明に基づく運転方法は、好適には、電動パワーステアリング装置の１つの制御装置ないし分割された複数の制御装置におけるコンピュータプログラムとして実現され、その場合、他の解決策も勿論考えられる。そのために、少なくとも１つの制御装置の記憶要素にコンピュータプログラムが記憶されている。この方法は、制御装置のマイクロプロセッサにおける処理によって実施される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読取り可能なデータ記憶媒体（フロッピディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ハードディスク、ＵＳＢメモリなど）あるいはコンピュータプログラムプロダクトとしてイッターネットサーバーに記憶され、そこから、制御装置の記憶要素に伝送される。かかるコンピュータプログラムないしプログラムコーディング手段付きコンピュータプログラムプロダクトは請求項３ないし請求項４に記載されている。
【００１２】
請求項５は自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図を参照して本発明の実施形態を原理的に説明する。
【００１４】
唯一の図は、本発明に基づく方法で実施される本発明に基づく電動パワーステアリング装置を概略的に示している。
【００１５】
図は自動車（図示せず）の電動パワーステアリング装置１を示している。この電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホィール２として形成されたハンドルを有している。ステアリングホィール２は、ステアリングシャフトないしステアリングコラム３を介して、舵取り伝動装置４に結合されている。舵取り伝動装置４は、ステアリングコラム３の回転角δLSを自動車の舵取り可能車輪５ａ、５ｂの車輪舵角δFmに変換する、ために使われる。舵取り伝動装置４はラック６とピニオン７を有し、このピニオン７にステアリングコラム３が作用する。また、電動パワーステアリング装置１は重畳手段８を有し、この重畳手段８は、電動機９として形成された操作駆動装置ないし補助角調整装置と、これにより駆動される重畳伝動装置１０とを有している。重畳伝動装置１０は遊星歯車装置として形成されている。重畳伝動装置１０は、他の実施形態において、軸伝動装置などとしても形成できる。ステアリングホィール２によって、ステアリングホィール角δSが、自動車の舵取り可能車輪５ａ、５ｂの所望の車輪舵角δFmに対する大きさとして与えられる。そして、電動機９によって、重畳角、すなわち補助角δMが発生され、重畳伝動装置１０によって、ステアリングホィール角δSないしステアリングコラム３の回転角δLSと重畳される。補助角δMは基本的に自動車の走行動特性（ドライビングダイナミックス）ないし快適性を向上するために発生される。ステアリングホィール角δSと補助角δMとの合計は、舵取り伝動装置４の入力角、この実施形態ではピニオン角δGを生ずる。
【００１６】
重畳手段８は電子制御装置１１を有し、この電子制御装置１１は、特に補助角δMおよび電動機９の発生トルクを制御するために用いられる。そのために、電子制御装置１１において、電子制御装置１１のマイクロプロセッサ（図示せず）の制御構造として、ないしコンピュータプログラムとして実行される、制御方法が進行する。電動機９は、この電動機９で発生すべき補助角δMの設定値に相当する電気操作信号δMdで制御される。電動機９の操作ないし制御は、通常、自動車の車速に関係して行われ、即ち、ステアリングホィール角δSとピニオン角δGないし車輪５ａ、５ｂの車輪舵角δFmとの伝達比が、車速に関係して、ステアリングホィール角δSと種々の車速依存補助角δMとの重畳によって調整される。これにより例えば、低速走行時に比較的小さな伝達比を与えることができ、この場合、ステアリングホィール２の比較的小さな回転が、車輪５ａ、５ｂの比較的大きな車輪舵角δFmを生じさせる。高速走行時には同様に、安定性上の理由から、比較的大きな伝達比ｉVを与えることが考えられる。上述した制御機能ないし調整機能が実行されるようにするために、制御装置１１は、特に入力信号として、（例えば自動車のＣＡＮバスを介して）実際車速を受ける。
【００１７】
電動パワーステアリング装置１は、重畳手段８の下流に、特に可変トルク支援のために使われる電動サーボ装置１２を有している。このサーボ駆動装置１２は、ベルト伝動装置１４を介してトルク支援を実現するための電動機１３を有している。ベルト伝動装置１４は、駆動ピニオンと、電動パワーステアリング装置１のラック６にボールねじ伝動装置（図示せず）を介してトルク支援を伝達するためのプーリーとを有している。また、電動機１３の操作ないし制御のための電子制御装置１５が設けられている。
【００１８】
本発明は、例えば独国特許出願公開第１００５２２７５号明細書で知られているように、ラック６に支援力を伝達するためのベルト伝動装置１４および別つのボールねじ伝動装置を備えた電動パワーステアリング装置１を用いて説明されている。トルク支援ないし舵取り支援を備えた他の電動パワーステアリング技術に対して、場合によって僅かな変更で、本発明に基づく同じ伝達比が得られる。
【００１９】
さらに、電動パワーステアリング装置１はセンサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを有し、これらのセンサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃはそれぞれ、ステアリングホィール角δS、補助角δM、ピニオン角δGを測定し、或いは、それらの角δS、δM、δGをもたらす等価的信号を発信する。また、舵取りトルクセンサ、合計角センサおよびステアリングリンクセンサ（図示せず）が設けられている。制御装置１１、１５は、上述のセンサの結果を、再処理ないし電動機９、１３の制御あるいは調整のための入力信号として受ける。
【００２０】
本発明に基づいていまや、電動パワーステアリング装置１の内部において電動サーボ装置１２と重畳手段８との連結により生ずる付加機能が、ステアバイワイヤ機能、即ち、車輪舵角δFmとステアリングホィール・トルクの相互に独立した設定を形成（確立）するために、有利に利用される。そのために、以下の電動パワーステアリング装置１の運転方法を提案する。即ち、その運転方法の場合、電動サーボ装置１２が、自動車の運転者とは無関係に、自動車の少なくとも１つの舵取り可能車輪５ａ、５ｂに対する所望の舵角δFm、ないし、電動パワーステアリング装置１あるいは他の走行動特性制御システム（ＥＳＰなど）により与えられた車輪舵角δFmを形成するために利用され（図において破線領域１７で示されている）、その場合、補助角δMの重畳は、ハンドル２における運転者の所定の手動トルクの形成のために利用される（図において破線領域１８で示されている）。その場合、電動サーボ装置１２により調整された車輪舵角δFmに相当する手動トルクあるいは任意の手動トルクが形成される。
【００２１】
ハンドル２に所定の手動トルクを形成するために、補助角δMによって、電動パワーステアリング装置１のステアリングコラム３のステアリングコラム角ないし回転角δLSが、舵取り伝動装置４の入力角と無関係に、即ち、電動パワーステアリング装置１のピニオン角δGと無関係に形成される。補助角δMによって、ステアリングコラム３の回転角δLSがピニオン角δGと無関係に選定されることにより、補助角調整装置９はステアリングコラム系の運動学的減結合を生じさせる。これにより、ステアリングコラム３の自由に選定可能な回転角δLSが、ハンドル２における運転者の手動トルクの指定を可能にする。この手動トルクは、ねじり剛性ＣDおよびステアリングホィール角δSとステアリングコラム３の回転角δLSの相対ひねりから、ＭHand＝ＣD（δG−δLS）の形で生ずる。相応した形成すべき補助角δMは、ステアリングホィール角δSとピニオン角δGと補助角δMの所定ないし公知の三角相互関係から生ずる。電動サーボ装置１２は、車輪舵角δFmの設定を例えば直接、ラック位置に変換し、ラック６上における補助角調整装置９のトルク支持を補助的に許す。本発明に基づく方法は、２つの電子制御装置１１、１５の一方で実行され、あるいは２つの電子制御装置１１、１５で分担して実行される。さらに、他の図示されていない実施形態において、この方法を上位の制御装置ないしシステムで実行すること、および電子制御装置１１、１５を相応して制御する方式が存在する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に基づく方法で実施される本発明に基づく電動パワーステアリング装置の概略的。
【符号の説明】
【００２３】
１                    電動パワーステアリング装置
２                    ハンドル（ステアリングホィール）
３                    ステアリングコラム
４                    舵取り伝動装置
５ａ、５ｂ            舵取り可能車輪
６                    ラック
７                    ピニオン
８                    重畳手段
９                    補助角調整装置／電動機
１０                    重畳伝動装置
１１                    重畳手段の電子制御装置
１２                    電動サーボ装置
１３                    電動機
１４                    ベルト伝動装置
１５                    サーボ駆動装置の制御装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  センサ
１７                    車輪舵角の調整範囲
１８                    手動トルクの調整範囲
δFm                    車輪舵角ないし舵角
δG                    ピニオン角
δS                    ステアリングホィール角
δM                    補助角
δMd                    補助角の設定値
【図１】
2007284056.tif 000003