(57)【要約】  自動車用ステアリングシステムが、電気的なサーボモータならびに浸水検出装置を有しており、サーボモータの少なくとも１つの相導線が、集水領域における水位を検出するための検出導線と接続されている。
2018507812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用ステアリングシステムであって、操舵運動を支援するサーボモーメントを生ぜしめるための電気的なサーボモータ（７）と、前記ステアリングシステム（１）のボックス（４）内もしくは前記ステアリングシステム（１）の構成部材のボックス（４）内への浸水を検出するための浸水検出装置を有する、自動車用ステアリングシステムにおいて、
前記電気的なサーボモータ（７）の電力供給用の少なくとも１つの相導線（１６）が、前記ボックス内の集水領域（１１）における水位を検出するための電気的な検出導線（１７）と接続されていることを特徴とする、ステアリングシステム。
【請求項２】
前記電気的な検出導線（１７）は、前記相導線（１６）と前記集水領域（１１）との間に延在している、請求項１記載のステアリングシステム。
【請求項３】
前記電気的な検出導線（１７）は、前記集水領域（１１）内に突出している、請求項１または２記載のステアリングシステム。
【請求項４】
前記電気的なサーボモータ（７）の電力供給用の少なくとも１つの相導線（１６）は、１つのまたは異なる複数の集水領域（１１）における水位を検出するための複数の電気的な検出導線（１７）と接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
【請求項５】
前記電気的なサーボモータ（７）の少なくとも２つの異なる相導線（１６）が、前記ボックス内の１つの集水領域（１１）における水位を検出するための各１つの電気的な検出導線（１７）と接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
【請求項６】
複数の異なる前記検出導線（１７）は、同一の前記集水領域（１１）における水位を検出するために用いられる、請求項５記載のステアリングシステム。
【請求項７】
前記ボックスは、ステアリング機構（１２）を収容するための、当該ステアリングシステム（１）のステアリングボックス（４）である、請求項１から６までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
【請求項８】
前記ボックスは、前記サーボモータ（７）および／または前記サーボモータ（７）の制御装置（１０）を収容するためのモータケーシングである、請求項１から７までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
【請求項９】
前記電気的なサーボモータ（７）は、同期モータ、特に３相同期モータである、請求項１から８までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
【請求項１０】
前記浸水検出装置は、前記ボックス（４）と前記制御装置（１０）との間に電気的な接続導線（１８）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、水の浸入を検出するための浸水検出装置を備えた自動車用ステアリングシステムに関する。
【０００２】
独国特許出願公開第１０２００６０５１７９９号明細書に記載の自動車用ステアリングシステムは、ステアリングシステムのステアリングボックス内への浸水を検出するための検出装置を備えている。この浸水検出装置は、ステアリングボックス内に突出している電極を有しており、電極は、接続導線を介してトルクセンサの電気的な導線と接続されている。ステアリングボックスに水が浸入すると、電極がステアリングボックスのアース電位と電気的に接続され、これによりトルクセンサの電気的な導線の電圧値が降下し、このことは制御電子機器により検出され得るようになっている。
【０００３】
本発明の根底を成す課題は、簡単な手段で、ステアリングシステムの構成部材のボックス内への浸水を検出することができる、自動車用ステアリングシステムを形成することにある。
【０００４】
この課題は、本発明に基づき請求項１記載の特徴により解決される。各従属請求項には適切な改良が記載されている。
【０００５】
自動車で使用される本発明によるステアリングシステムは、操舵運動を支援するサーボモーメントを生ぜしめるための電気的なサーボモータを有しており、さらに、ステアリングシステムの構成部材のボックス内への浸水を検出可能な浸水検出装置を有している。サーボモータは、連結装置を介してステアリングシステムのステアリングギヤに結合されており、ステアリングギヤを介して、運転者によりステアリングホイールに関して設定される操舵運動が、フロントホイール操舵運動に変換される。電気的なサーボモータは、制御装置を介して制御され、制御装置内には出力電子機器が位置している。支援するサーボモーメントの大きさは、ステアリングシステムに設けられた操舵モーメントセンサを介して検出される操舵モーメントに依存させることができる。
【０００６】
浸水は、基本的にステアリングシステム内の様々な箇所で発生する恐れがある。例えばステアリング機構の一部であるステアリングリンケージが収容されているステアリングボックスには、様々な位置において、例えばステアリングボックス内に案内されたステアリングシャフトの領域、および／または電気的なサーボモータまたはサーボモータとステアリング機構との間に配置されたギヤの結合領域において浸水の恐れがある。サーボモータのモータケーシングおよび／またはサーボモータの制御装置のケーシング内、特にステアリングボックスとの結合領域またはモータケーシングと制御装置ケーシングとの間の結合領域にも浸水する恐れがある。
【０００７】
浸水検出装置は、１つの電気的な検出導線が、サーボモータの電流供給用の１つの相導線と接続されていることにより実現されており、この場合、電気的な検出導線は、点検されるべきボックス内の集水領域における水位検出に役立つ。水がボックス内の集水領域に存在する場合には電気的な抵抗が変化し、このことは検出導線がサーボモータの相導線に接続していることに基づき、相導線内の電圧を変化させ、この電圧変化は検出可能である。電圧変化は、特に制御装置内の評価電子機器により検出され、制御装置においてさらに処理することができ、制御装置を介してサーボモータが制御され、かつ電流が供給される。
【０００８】
この構成が有する利点は、１つの検出導線を、サーボモータの電流供給用の１つの相導線と接続することだけによって、簡単な手段で浸水検出装置を製造することができる、という点にある。相導線は制御装置に接続されており、この制御装置により制御されるので、相導線内の電圧変化も制御装置において検出することができ、別個の評価ユニットを必要としない。むしろ、電気的なサーボ支援用の既存のハードウェアを利用することができる。
【０００９】
この浸水検出装置は、ステアリングシステムに電気的なサーボモータが設けられていることだけを前提条件としているに過ぎない。例えばトルクセンサ等のその他の装置は、ステアリングシステムの構成部材であり得るが、ただしこれらの装置は、ステアリングシステムに属するボックス内の水の検出を前提条件としてはいない。
【００１０】
有利な構成では、電気的な検出導線は、相導線と集水領域との間に延在している。検出導線は、一方の端部を相導線と電気的に接続されており、検出導線の他方の端部は、浸水時に電流回路を閉じるために働くので、検出導線は、ボックスのアースに電気的に接続されることになる。検出導線のこの端部は、好適な構成ではボックス内の集水領域内に突出しており、この場合、基本的には、付加的な電極またはセンサ無しで検出導線の自由端部だけが突出していれば十分である。水が前記領域に集まって検出導線の自由端部が濡らされると直ちに、検出導線とボックスの壁との間の電気的な抵抗が減少させられ、これにより電圧値が少なくともほぼ、ボックスのアース電位に降下させられることになる。
【００１１】
しかしまた、検出導線が、例えば集水領域内に突出している電極と接続されている構成も可能である。
【００１２】
いずれにしろ適切なのは、前記自由端部が仕切り壁に対して間隔をあけて、集水領域内に突出していることである。このことは、集水領域内に水が全くまたは極僅かにしか収容されておらず、検出導線の自由端部−または場合によっては検出導線と接続された電極−が水に接触することのない場合には、検出導線とボックスの壁との間に十分に高い電気的な抵抗が生じる、ということを保証する。
【００１３】
１つの有利な構成では、電気的なサーボモータ用に少なくとも２つの異なる相導線が設けられており、これらの相導線はそれぞれ、集水領域内の水位を検出するための電気的な検出導線と接続されている。このことは例えば、少なくとも２つの検出導線が同じ集水領域内に突出しており、この場合、対応する検出導線が水に接触すると、各相導線において電圧変化が生じる、冗長的な構成を可能にする。
【００１４】
また例えば、複数の検出導線が異なる高さ距離で集水領域内に突出しており、ひいては集水領域内の水の異なる複数の充填高さにおいて、関係する相導線内に電圧変化が生じるようになっている構成も可能である。さらに、複数の異なる検出導線が複数の異なる集水領域内に突出していることも可能であり、これにより、複数の異なるボックスまたは１つのボックス内の複数の異なるボックス部分の浸水を監視することができる。
【００１５】
さらに別の有利な構成では、１つの相導線が、それぞれ同じ集水空間内または異なる集水空間内に突出している少なくとも２つの異なる検出導線と接続されている。この場合も、冗長設計が可能である、または異なる集水領域の同時監視が可能である。検出導線のうちの１つが水に接触すると直ちに、相導線内の電圧が降下する。
【００１６】
別の適切な構成では、浸水検出装置にはさらに、集水空間が位置するボックスと、電気的なサーボモータの制御装置との間の電気的な接続導線が属している。このようにして、集水空間内の水の相応の充填高さにおいて、閉じられた電流回路が、制御装置とボックスとの間の電気的な接続導線、ならびに検出導線およびやはり制御装置と接続された相導線を介して形成され得るようになっている。
【００１７】
さらに別の適切な構成では、電気的なサーボモータは同期モータであり、例えば３相同期モータである。一般に、同期モータと非同期モータの両方が考慮される。ｎ相、例えば前記３相または２×３相を有するモータを使用することができる。
【００１８】
サーボモータは、好適には電気的に整流されるモータとして形成されており、好適にはロータに対する永久磁石を有している。同期モータの各相には所定の相導線が対応配置されているので、合計３つの相導線が提供されており、これらの相導線のうちの１つ以上が検出導線と接続されており、これにより、ステアリングシステムの１つまたは複数のボックス内に設けられた１つ以上の集水空間内の充填レベルを監視することができるようになっている。
【００１９】
別の利点および適切な構成は、別の請求項、図面の説明および図面から看取することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両におけるステアリングシステムの概略図である。
【図２】ステアリングシステムのラックに対して軸平行に配置された電気的なサーボモータを備えたステアリングシステムを示す図である。
【図３】ステアリングシステムの浸水検出装置のブロック回路図である。
【図４】ステアリングシステムの浸水検出装置の変化態様を示す図である。
【００２１】
図中、同一構成部材には同一符号を付してある。
【００２２】
図１に示すステアリングシステム１は、ステアリングホイール２、ステアリングスピンドルもしくはステアリングシャフト３、内部にステアリングギヤが収容されたステアリングボックス４およびステアリングラック５を備えたステアリングリンケージを有しており、ステアリングラック５を介して操舵運動が、車両の操舵可能な各ホイール６に伝達される。運転者は、ステアリングスピンドル３が固く結合されたステアリングホイール２を介して操舵角δＬを設定し、この操舵角δＬは、ステアリングボックス４内のステアリングギヤにおいてステアリングリンケージのステアリングラック５に伝達され、これにより操舵可能な各ホイール６に、ホイール操舵角δＶが生じることになる。
【００２３】
運転者によりもたらされるハンドモーメントを支援するためには、ステアリングボックス４内のステアリングギヤにサーボモーメントを供給可能な、電気的なサーボモータ７が用いられる。
【００２４】
図２に示す図面から看取されるように、電気的なサーボモータ７は、例えばステアリングリンケージ５に対して軸平行に配置されている。サーボモータ７は、ステアリングボックス４にフランジ締結されており、この場合、サーボモータ７のモータ軸長手方向軸線８は、ステアリングボックスおよびラックの長手方向軸線９に対して平行に延在しており、ラックは、ステアリングリンケージ５の一部でありかつステアリングシャフト３により長手方向軸線９に沿って並進的に移動させられる。電気的なサーボモータ７のモータ軸の駆動運動は、支援運動としてステアリングリンケージ５のラックに伝達される。サーボモータ７には制御装置１０が対応配置されており、制御装置１０を介してサーボモータのモータ制御が行われる。
【００２５】
図３には、ステアリングシステムにおける浸水検出装置を実現する、ステアリングシステムの一部がブロック回路図で示されており、浸水検出装置により、ステアリングシステム内の集水領域１１における集水を検出することができる。集水領域１１は、ステアリングシステムのステアリングボックス４内に位置しており、ステアリングボックス４内には、図３では電気的なサーボモータ７のモータ軸１３を介して駆動される３つの歯車により象徴されるステアリング機構１２が収納されている。集水領域１１内の水の充填高さ１４は、破線で示されている。
【００２６】
電気的なサーボモータ７は制御装置１０により制御され、制御装置１０内には出力電子機器ならびに評価ユニット１５が位置している。電気的なサーボモータ７は、３相同期モータとして構成されていて、制御装置１０により３つの相導線１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して電流を供給される。相導線１６ａからは検出導線１７が分岐しており、検出導線１７の自由端部は、ステアリングボックス４内の集水領域１１に突出している。検出導線１７の自由端部は、ステアリングボックス４の仕切り壁に対して間隔をあけて位置している。検出導線１７の自由端部に電極を配置することが適切な場合もある。
【００２７】
さらにステアリングボックス４は、接続導線１８を介して制御装置１０と接続されている。接続導線１８は、ＥＭＶフィルタ（電磁両立性）の一部であってもよい。
【００２８】
集水領域１１内に水が存在しており、かつ水が充填高さ１４に達すると、検出導線１７の自由端部は集水領域内の水中に位置することになり、電流回路が接続導線１８と、検出導線１７と、相導線１６ａとを介して閉じられる。これにより、相導線１６ａ内の電圧値がボックス４のアース電位に降下し、このことは制御装置１０の評価ユニット１５内に記録され得る。これにより、例えば運転者に表示可能な警告信号を発することができる。
【００２９】
これに対して、水が集水空間１１内に全く存在しない場合、もしくは検出導線１７の自由端部よりも低いところに位置する場合には、電流回路が検出導線１７を介して中断されるので、相導線１６ａ内の電位は影響されないままである。
【００３０】
図４のブロック回路図は、図３に示したものと同じ装置を示しているので、合致する構成部材については、図３に関する説明を参照されたい。ただし図４において相違しているのは、合計２つの検出導線１７ａ，１７ｃが存在している、という点であり、これらの検出導線１７ａ，１７ｃは、それぞれサーボモータ７の相導線１６ａ，１６ｃから分岐しており、検出導線１７ａ，１７ｃの自由端部は、それぞれ集水領域１１に突出している。このようにして、浸水検出装置の冗長的な設計が達成され得る。集水領域１１内の水の図示の充填高さ１４では、検出導線１７ａ，１７ｃの端部は両方共浸水しているので、各１つの電流回路が閉じられており、両相導線１６ａ，１６ｃ内の電圧値は降下している。この電圧降下は、評価ユニット１５において記録され得る。
【００３１】
図示のように、検出導線１７ａ，１７ｃの各端部は、それぞれ異なる高さで終わっており、集水領域１１内の水位が上昇するにつれて、まず集水領域１１の底部により近い方の検出導線１７ａが水と接触し、次いで初めて、より上方で終わっている検出導線１７ｃが水と接触することになる。しかしまた、両検出導線１７ａ，１７ｃが集水領域１１内で、同じ高さで終わっていることも可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ステアリングシステム
２  ステアリングホイール
３  ステアリングシャフト
４  ステアリングボックス
５  ステアリングラック
６  フロントホイール
７  電気的なサーボモータ
８  モータ軸長手方向軸線
９  長手方向軸線
１０  制御装置
１１  集水領域
１２  ステアリング機構
１３  モータ軸
１４  充填高さ
１５  評価ユニット
１６  相導線
１７  検出導線
１８  接続導線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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