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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Fahrzeugsensorvorrichtung und ein Fahrzeugstabilisierungssystem, das
die Fahrzeugsensorvorrichtung verwendet, wobei die Fahrzeugsensorvorrichtung
eine Kombination eines Fahrzeugbewegungsbetragsensors und eines Lenkwinkelsensors
zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Rads aufweist. Der Fahrzeugbewegungsbetragsensor
hat einen Fahrdynamiksensor, wie beispielsweise einen Gierratensensor
und einen Querbeschleunigungssensor, um eine physikalische Größe zu erfassen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Herkömmlicherweise
ist ein ESC-System (elektronisches Stabilitätssteuerungssystem) bekannt
(siehe beispielsweise die veröffentlichte
japanische Übersetzung
Nr. 2004-506572 einer internationalen PCT-Anmeldung), das eine Steuerung
zum Stabilisieren eines Fahrzeugs basierend auf Erfassungssignalen
von einem Fahrzeugbewegungsbetragsensor und einem Lenksensor ausführt, wobei der
Fahrzeugbewegungsbetragsensor einen Fahrdynamiksensor, wie beispielsweise
einen Gierratensensor und einen Querbeschleunigungssensor, aufweist, um
eine physikalische Größe zu erfassen.
Bei diesem ESC-System liegt der Fahrzeugbewegungsbetragsensor in
einem Maschinenraum des Fahrzeugs, während der Lenkwinkelsensor
an einer Stelle liegt, die sich in der Nähe einer Drehachse einer Lenkung und
in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs befindet. Außerdem werden
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor und eine Steuereinrichtung (ECU)
des ESC-Systems zusammengebracht und der Lenkwinkelsensor ist durch
elektrische Kabelbäume
mit der ECU des ESC-Systems verbunden. Somit wird ein Erfassungssignal
von jedem Sensor in die Steuereinrichtung eingegeben.
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Da
jedoch der Fahrzeugbewegungsbetragsensor und der Lenkwinkelsensor
getrennt angeordnet sind, sind bei der herkömmlichen Art und Weise die
Leitungen zum Verbinden des Fahrzeugbewegungsbetragsensors mit der
ECU an einer Stelle eingebaut, die sich erheblich von einer Stelle
unterscheidet, an der die Leitungen zum Verbinden des Lenkwinkelsensors
mit der ECU eingebaut sind. Bei dem Fall, dass der Fahrzeugbewegungsbetragsensor
und der Lenkwinkelsensor bei verschiedenen Stellen eingebaut sind,
ist eine Einbaustruktur für
jeden Sensor erforderlich. Außerdem
ist es nicht einfach, die Sensoren einzubauen, da die Sensoren einzeln
eingebaut werden müssen.
Weil der Aufbau der Leitungen kompliziert wird und es nicht einfach
wird, die Sensoren einzubauen, bedarf es hoher Kosten, um die Sensorvorrichtung
zu erhalten.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb eine Aufgabe, den Aufbau von Leitungen zu vereinfachen,
und es einfacher zu machen, die Sensoren einzubauen. Zusätzlich ist
es eine Aufgabe, einen Einfluss von Temperatur und Vibration auf
die Fahrzeugsensorvorrichtung zu reduzieren. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe,
ein Fahrzeugstabilisierungssystem vorzusehen, das die Fahrzeugsensorvorrichtung
verwendet.
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Bei
der Erfindung ist ein erster Gesichtspunkt, dass ein Fahrzeugbewegungsbetragsensor
in einem Gehäuse
eingebaut ist, in dem ein Lenkwinkelsensor eingebaut ist, oder dass
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor direkt mechanisch mit dem Gehäuse verbunden
ist.
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Wenn,
wie es vorstehend beschrieben ist, der Fahrzeugbewegungsbetragsensor
in dem Gehäuse
eingebaut ist, das den Lenkwinkelsensor unterbringt, oder direkt
mechanisch mit dem Gehäuse verbunden
ist, ist es möglich,
die Leitungen zum Verbinden des Fahrzeugbewegungsbetragsensors mit einer
ECU, wie beispielsweise einer Steuereinrichtung, und Leitungen zum
Verbinden des Lenkwinkelsensors mit der ECU an der gleichen Stelle
oder den gleichen Stellen einzubauen, die nahe beieinander liegen.
Deshalb ist es möglich,
diese Leitungen zusammenzulegen. Infolgedessen ist es möglich, den Aufbau
von Leitungen zu vereinfachen, und es einfacher zu machen, die Sensoren
einzubauen.
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In
diesem Fall können
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor (1a) und der Lenkwinkelsensor (1b)
in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs liegen.
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Durch
Einbauen des Fahrzeugbewegungsbetragsensors und des Lenkwinkelsensors
in der Fahrgastzelle ist es möglich,
eine Wirkung von Wärme
und Vibration in einem Maschinenraum auf ein Erfassungssignal des
Fahrzeugbewegungsbetragsensors zu reduzieren.
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In
diesem Fall können
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor und der Lenkwinkelsensor in einem
Innenraum einer Lenksäule
oder in der Nähe
der Lenksäule
eingebaut sein, wobei die Lenksäule
zum Einstellen eines Neigungswinkels eines Lenkrads (2b)
mittels eines Neigungsmechanismus (2a) eines Lenkbetätigungsmechanismus
(2) zum Steuern des Lenkwinkels dient. Genauer gesagt können der
Fahrzeugbewegungsbetragsensor und der Lenkwinkelsensor in einer
Kombinationsumschaltvorrichtung (2c) liegen, die eine an
dem Lenkbetätigungsmechanismus
angebrachte Richtungsanzeigeeinrichtung unterbringt.
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Der
Fahrzeugbewegungsbetragsensor kann so bei einem Abschnitt des Lenkbetätigungsmechanismus
eingebaut sein, dass eine Orientierung des Fahrzeugbewegungsbetragsensors
bei dem Abschnitt unabhängig
von einer Neigungswinkeleinstellung, die durch Verwenden des Neigungsmechanismus
ausgeführt
wird, unverändert
gehalten wird.
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Es
ist möglich,
einen Einfluss der Gravitationskraft, die dem Neigungswinkel entspricht,
auf das Erfassungssignal des Fahrzeugbewegungsbetragsensors zu eliminieren,
indem der Fahrzeugbewegungsbetragsensor an einem Abschnitt des Lenkbetätigungsmechanismus
so eingebaut wird, dass eine Orientierung des Fahrzeugbewegungsbetragsensors bei
dem Abschnitt ohne Rücksicht
auf eine Neigungswinkeleinstellung, die durch den Neigungsmechanismus
ausgeführt
wird, unverändert
beizubehalten.
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Bei
einem zweiten Gesichtspunkt, bei dem Fall, dass ein Fahrzeugstabilisierungssystem
die Fahrzeugsensorvorrichtung aufweist, bei der ein Bewegungsbetrag
des Fahrzeugs, der durch ein Ausgabesignal von dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor angegeben
wird, unter einer Einstellung eines Neigungswinkels leidet, hat
das Fahrzeugstabilisierungssystem eine Steuereinrichtung (3),
um die Erfassungssignale von dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor und
dem Lenkwinkelsensor zu empfangen. Die Steuereinrichtung hat eine
Neigungswinkelgewinnungseinrichtung (110) zum Erhalten
eines Neigungswinkels, der durch den Lenkbetätigungsmechanismus bewirkt
wurde, und korrigiert basierend auf dem Neigungswinkel, der durch
die Neigungswinkelgewinnungseinrichtung erhalten wird, ein Bewegungsbetrag
des Fahrzeugs, wobei der Betrag durch ein Ausgabesignal von dem
Fahrzeugbewegungsbetragsensor angegeben wird.
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Daher
ist es möglich,
die Wirkung der Gravitationskraft, die dem Neigungswinkel entspricht, durch
Korrigieren des Bewegungsbetrags des Fahrzeugs zu eliminieren, die
von dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor erhalten wird.
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Beispielsweise
kann bei dem Fall, dass der Fahrzeugbewegungsbetragsensor einen
Längsbeschleunigungssensor
als einen Fahrdynamiksensor aufweist, um eine Beschleunigung in
einer Längsrichtung
des Fahrzeugs zu erfassen, die Neigungswinkelgewinnungseinrichtung
den Neigungswinkel erhalten, indem sie die Beschleunigung in der
Längsrichtung
des Fahrzeugs verwendet, wobei die Beschleunigung durch ein Erfassungssignal
bestimmt wird, das durch den Längsbeschleunigungssensor ausgegeben
wird, wenn eine Fahrzeugstopperfassungseinrichtung erfasst, dass
sich das Fahrzeug nicht bewegt.
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Die
Neigungswinkelgewinnungseinrichtung kann den Neigungswinkel durch
eine fahrzeuginterne Kommunikation gewinnen. In diesem Fall kann
die Neigungswinkelgewinnungseinrichtung mittels einer Positionsinformationsgewinnungseinrichtung
von einer Neigungswinkelinformationsspeichereinrichtung zum Verknüpfen und
Speichern des Neigungswinkels und einer Positionsinformation der
Lenksäule, die
durch den Neigungsmechanismus bestimmt wird, die Positionsinformation
durch die fahrzeuginterne Kommunikation erhalten. Dann kann die
Neigungswinkelgewinnungseinrichtung den Neigungswinkel entsprechend
der Positionsinformation von der Neigungswinkelinformationsspeichereinrichtung
indirekt erhalten.
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Jede
Nummer, die in Klammern liegt und angrenzend an eine der vorstehenden
Einrichtungen liegt, gibt eine Analogie zwischen der Einrichtung
und einer bestimmten Einrichtung in später beschriebenen Ausführungsbeispielen
an.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine graphische Darstellung, die einen Lenkbetätigungsmechanismus 2,
bei dem eine Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung eingebaut ist, und eine ECU 3 in einem ESC-System
zeigt, zu der ein Erfassungssignal von der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 eingegeben
wird;
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2 ist
eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie
A-A in 1 zeigt;
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3 ist
eine schematische Ansicht, die ein Einstellen eines Neigungswinkels
eines Lenkrads 2 mittels eines Neigungsmechanismus 2a zeigt;
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4A ist
ein Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen Positionen von Sensoren
und der ECU 3 bei der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4B ist
ein Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen Positionen von Sensoren
und einer ECU 3 bei einer herkömmlichen Art zeigt;
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5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Neigungskorrekturprozess zeigt, der
durch die ECU 3 in dem ESC-System ausgeführt wird;
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6 ist
eine graphische Darstellung, die eine Wirkung auf ein Erfassungssignal
eines Längsbeschleunigungssensors
zeigt, die durch den Neigungswinkel θ bewirkt wird;
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7 ist
eine schematische graphische Darstellung, die ein Wankbewegungsmodell
zeigt, bei dem eine Querbeschleunigung an ein Fahrzeug angelegt
wird;
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8 ist
eine schematische graphische Darstellung, die eine Zahnstange eines
Lenkbetätigungsmechanismus 2 zeigt,
an dem eine Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung eingebaut ist;
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9 ist
eine Querschnittansicht eines Teils einer Zahnstange bei der in 8 gezeigten
Lenkhilfevorrichtung, wobei die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 an
der Zahnstange angebracht ist; und
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10 ist
eine schematische graphische Darstellung, die einen Lenkbetätigungsmechanismus 2 zeigt,
an dem eine Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung eingebaut ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
wird ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. 1 zeigt
einen Lenkbetätigungsmechanismus 2,
bei dem eine Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
eingebaut ist, und zeigt auch eine ECU 3 in einem ESC-System, zu der ein
Erfassungssignal von der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 eingegeben wird. 2 ist
eine schematische Ansicht eines Querschnitts entlang A-A in 1.
Nachstehend wird eine Anordnungsstruktur der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 unter
Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben.
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Die
Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel hat einen Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und
einen Lenkwinkelsensor 1b. Der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a hat Fahrdynamiksensoren,
wie beispielsweise einen Längsbeschleunigungssensor
zum Erfassen einer Beschleunigung (Gx) in der Längsrichtung eines Fahrzeugs,
einen Querbeschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung
(Gy) in der Seitenrichtung des Fahrzeugs, und einen Gierratensensor zum
Erfassen eines Drehwinkels um einen Schwerpunkt des Fahrzeugs. Die
Fahrzeugsensorvorrichtung 1, die den Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a mit
den Fahrdynamiksensoren aufweist und den Lenkwinkelsensor 1b aufweist,
liegt in einem Neigungsmechanismus 2a (oder einer Lenksäule) des Lenkbetätigungsmechanismus 2 oder
in der Nähe des
Neigungsmechanismus 2a (oder der Lenksäule).
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Der
Lenkbetätigungsmechanismus 2 dient zum
Einstellen eines Lenkwinkels für
die Vorderräder (nicht
gezeigt) und hat einen Aufbau, bei dem ein Lenkrad 2b und
eine Kombinationsumschaltvorrichtung 2c an einer Lenkwelle 2d angebracht
sind. Eine Betätigung
des Lenkrads 2b bewirkt, dass der Lenkbetätigungsmechanismus 2 den
Lenkwinkel des Vorderrads in einen Winkel ändert, der dem Betrag der Betätigung entspricht,
indem eine Drehung entsprechend dem Betrag der Betätigung durch
die Lenkwelle 2d zu dem Getriebemechanismus (nicht gezeigt) und
einen Verbindungsmechanismus übertragen wird,
der mit den Vorderrädern
verbunden ist.
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Der
Lenkbetätigungsmechanismus 2 hat
einen Neigungsmechanismus 2a. Ein Inklinationswinkel (d.h.
ein Neigungswinkel) eines Zentralschafts des Lenkrads 2b kann
eingestellt werden, um zu einer Körperhöhe eines Fahrers zu passen,
indem die Lenkwelle 2d mittels des Neigungsmechanismus 2a geneigt
wird.
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3 zeigt
eine schematische Ansicht, die ein Einstellen eines Neigungswinkels
eines Lenkrads 2 mittels eines Neigungsmechanismus 2a zeigt.
Wie es in 2a gezeigt ist, hat der
Neigungsmechanismus 2a einen mechanischen Aufbau zum Einstellen des
Neigungswinkels durch Verwenden eines Bolzens als eine Neigungsmitte.
Genauer gesagt liegt eine Einstellsperrvorrichtung 2f unter
dem Bolzen 2e für
die Lenkwelle 2d und ein Sperr-/Freigabezustand der Einstellsperrvorrichtung 2f wird
durch Betätigen eines
Hebels 2g gesteuert. Der Neigungswinkel wird einstellbar,
wenn der Hebel 2g betätigt
wird und die Einstellsperrvorrichtung 2f entriegelt wird.
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Die
zwischen dem Lenkrad 2b und dem Neigungsmechanismus 2a liegende
Kombinationsumschaltvorrichtung 2c ist eine Einheit mit
Schaltmechanismen, wie beispielsweise einem Richtungsanzeigeschalter
und einem Wischerschalter. Bei dem Ausführungsbeispiel liegt die Fahrzeugsensorvorrichtung 1,
die sowohl den Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a, als auch
den Lenkwinkelsensor 1b aufweist, in der Kombinationsschaltvorrichtung 2c. Deshalb
liegen der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und der Lenkwinkelsensor 1b in
dem selben Gehäuse.
Außerdem,
wie es in 2 gezeigt ist, liegt die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 in
der Kombinationsschaltvorrichtung 2c unter der Lenkwelle 2d.
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Die
Fahrgastzelle und der Maschinenraum des Fahrzeugs sind, bei einer
Position voneinander getrennt, die als eine Linie Z mit wechselnden
langen und kurzen Strichen gezeigt ist. Die Kombinationsschaltvorrichtung 2c liegt
in der Fahrgastzelle. Deshalb liegen die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 und folglich
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und das Lenkrad 2b in
der Fahrgastzelle.
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Die
ECU 3 in dem ESC-System liegt in dem Maschinenraum und
ein Erfassungssignal von jedem Sensor in der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 wird durch
elektrische Kabelbäume
in die ECU 3 eingegeben.
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Deshalb
können
die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 und die ECU 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel
als ein Blockstrukturdiagramm dargestellt werden, wie es in 4A gezeigt
ist, bei dem die ECU 3 in dem Maschinenraum liegt und die
Fahrzeugsensorvorrichtung 1 in der Fahrgastzelle liegt.
Bei einer herkömmlichen
Beziehung zwischen einer Fahrzeugsensorvorrichtung 1 und
einer ECU 3 liegt der Fahrzeugbewegungsbetragsensor, wie
es in 4B gezeigt ist, bei einer Stelle,
die sich von derjenigen des Ausführungsbeispiels
unterscheidet. Genauer gesagt liegen die ECU und der Fahrzeugbewegungsbetragsensor
in dem Maschinenraum und der Lenkwinkelsensor liegt in der Fahrgastzelle.
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Die
hier beschriebene Fahrzeugsensorvorrichtung 1 ist ein Teil
des ESC-Systems, das die ECU 3 aufweist. Die ECU 3 führt eine
Maschinensteuerung und eine Bremssteuerung basierend auf den Erfassungssignalen
von der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 so aus, dass das Fahrzeug
stabilisiert wird.
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Die
Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist wie vorstehend
beschrieben aufgebaut. Außerdem
ist die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 mit sowohl dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a,
als auch dem Lenkwinkelsensor 1b in der Fahrgastzelle eingebaut.
Anders gesagt liegt der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a in
dem Gehäuse,
und zwar der Kombinationsumschaltvorrichtung 2c, das auch
den Lenkwinkelsensor 1b aufweist. Andernfalls ist der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a direkt
und mechanisch mit dem Gehäuse
verbunden, das den Lenkwinkelsensor 1b aufweist.
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Deshalb
können
die elektrischen Kabelbäume
zum Übertragen
der Erfassungssignale von dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und
dem Lenkwinkelsensor 1b zu der ECU 3 zusammengelegt
werden. Außerdem,
da alle Sensoren in dem einzelnen Gehäuse liegen können, kann
der Aufbau der elektrischen Kabelbäume vereinfacht werden und
einfacher eingebaut werden.
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Wenn
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor in dem Maschinenraum liegen würde, würde der
Sensor beträchtlich
unter einer Temperatur und einer Vibration leiden. Deshalb ist der
Maschinenraum kein geeigneter Platz zum Erfassen eines genauen Bewegungsbetrags
des Fahrzeugs. Durch Einbauen der Fahrzeugsensorvorrichtung 1,
die sowohl den Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a, als auch
den Lenkwinkelsensor 1b aufweist, in der Fahrgastzelle,
wie es vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, den Einfluss von Wärme und
Vibration in dem Maschinenraum auf die Erfassungssignale von dem
Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a zu verringern.
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Wie
es jedoch vorstehend beschrieben ist, hat der Lenkbetätigungsmechanismus 2 einen
Neigungsmechanismus 2a. Deshalb ändert sich die Orientierung
des Fahrzeugbewegungsbetragsensors 1a abhängig von
der Einstellung des Neigungsmechanismus 2a. Deshalb leidet
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a unter der Gravitationskraft
und kann daran scheitern, Bewegungsgrößen des Fahrzeugs genau zu
erfassen. Beispielsweise würde
der Längsbeschleunigungssensor
ein Erfassungssignal aufnehmen, das die Schwerkraft darstellt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
führt die
ECU 3 in dem ESC-System
zum Stabilisieren des Fahrzeugs basierend auf dem Erfassungssignal
der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 einen Neigungskorrekturprozess
aus, der nachstehend beschrieben wird.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das den Neigungskorrekturprozess zeigt. Der Neigungskorrekturprozess
wird bei zeitlichen Abständen
einer Berechnungsdauer ausgeführt.
Jede physikalische Größe kann
durch Ausführen
des Neigungskorrekturprozesses korrekt erhalten werden.
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Zuerst
werden bei Schritt 100 Sensorwerte gelesen. Genauer gesagt
empfängt
die ECU 3 die Erfassungssignale von jedem Fahrdynamiksensor,
wie beispielsweise dem Längsbeschleunigungssensor, dem
Querbeschleunigungssensor und dem Gierratensensor in dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a,
der zu der Fahrzeugsensorvorrichtung 1 gehört. Die
ECU 3 berechnet dann die Längsbeschleunigung Gx, die Seitenbeschleunigung
Gy und die Gierrate γ. Außerdem nimmt
die ECU 3 das Erfassungssignal von dem Lenkwinkelsensor 1b auf
und berechnet den Lenkwinkel.
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Anschließend wird
bei Schritt 110 der Neigungswinkel θ gelesen. Ein Abschnitt, der
zu der ECU 3 gehört
und dieses Einlesen ausführt,
dient bei der Erfindung als eine Neigungswinkelgewinnungseinrichtung.
Dieses Einlesen des Neigungswinkels θ wird folgendermaßen basierend
darauf ausgeführt, ob
das Fahrzeug eine Funktion zum Speichern des Neigungswinkels θ aufweist.
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Einige
Fahrzeuge, die die Funktion zum Speichern des Neigungswinkels θ aufweisen,
heben das Lenkrad 2b, um dem Fahrer zu helfen, leicht auszusteigen,
wenn der Fahrer aussteigt. Diese Fahrzeuge speichern den Neigungswinkel θ als Positionsinformation
der Lenksäule,
wenn der Fahrer den Neigungswinkel θ einstellt. Wenn sich der Fahrer
wieder auf den Fahrersitz setzt, wird das Lenkrad 2b automatisch
eingestellt, um den gewünschten
Neigungswinkel θ basierend
auf einer Zuordnungsinformation zu erhalten, die eine Beziehung
zwischen der gespeicherten Positionsinformation der Lenksäule und
dem Neigungswinkel θ angibt.
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Deshalb
ist es möglich,
eine Information in Bezug auf diesen Neigungswinkel θ bei Intervallen der
Berechnungsdauer zu erhalten, indem eine fahrzeuginterne Kommunikation
von einer Stelle (einer Neigungswinkelinformationsspeichereinrichtung) verwendet
wird, bei der die Positionsinformation der Lenksäule entsprechend diesem Neigungswinkel θ gespeichert
ist. Ansonsten ist es möglich,
die gewonnene Information in Bezug auf den Neigungswinkel θ in der
ECU 3 zu speichern und den Neigungswinkel θ bei Intervallen
von der Berechnungsdauer von der ECU 3 zu erhalten. Die
Information in Bezug auf den Neigungswinkel θ kann der Neigungswinkel θ selbst oder
die Positionsinformation der Lenksäule sein.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Fahrzeug mit der Funktion
zum Speichern des Neigungswinkels θ der Neigungswinkel θ von dem Platz
zurück
gewonnen, bei dem der Neigungswinkel θ gespeichert ist. Ein Abschnitt,
der zu der ECU 3 gehört
und die Information erhält,
die sich auf den Neigungswinkel bezieht, dient als eine Neigungswinkelinformationsgewinnungseinrichtung.
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Wenn
das Fahrzeug nicht die Funktion zum Speichern des Neigungswinkels θ aufweist,
kann das Fahrzeug ein Erfassungssignal von einem Raddrehgeschwindigkeitssensor
mittels der fahrzeuginternen Kommunikation erhalten und basierend
auf dem Erfassungssignal bestimmen, ob sich das Fahrzeug bewegt
oder nicht. Wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, wird der Neigungswinkel θ basierend
auf der Längsbeschleunigung
geschätzt,
die bei Schritt 100 berechnet wird, der vorstehend beschrieben
ist, und wird in der ECU 3 gespeichert. Danach kann der
Neigungswinkel θ bei
Schritt 110 bei Berechnungszeiten gelesen werden.
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Genauer
gesagt bei dem Fall, bei dem das Fahrzeug an einer horizontalen
Straße
stoppt, gibt der Längsbeschleunigungssensor
ein Erfassungssignal aus, das den Neigungswinkel θ angibt.
Deshalb gibt das Erfassungssignal keine Beschleunigung an, wenn
der Neigungswinkel θ Null
ist, da der Längsbeschleunigungssensor
die Schwerkraft nicht erfasst. Jedoch erfasst bei dem Fall, dass
der Neigungswinkel θ ein
bestimmter Winkel ist, der Längsbeschleunigungssensor
einen Anteil der Schwerkraft entsprechend dem Neigungswinkel θ.
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Beispielsweise,
wie es in 6 gezeigt ist, in der der Neigungswinkel θ in der
horizontalen Richtung Null ist, gibt das Erfassungssignal von dem Längsbeschleunigungssensor
(die Gravitationskraft) × sinθ1 an, wenn
der Neigungswinkel gleich einem bestimmten Winkel θ1 ist. Deshalb
wird der Neigungswinkel θ (der
bestimmte Winkel θ1)
durch Verwenden der folgenden Gleichung berechnet und der berechnete
Wert wird als Neigungswinkel θ in
der ECU 3 gespeichert. Neigungswinkel θ = sin–1 (Längsbeschleunigung/Schwerkraft) (Gleichung 1)
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Anschließend wird
bei Schritt 120 eine Wankwinkelschätzung berechnet. Die Wankwinkelschätzung wird
basierend auf der Seitenbeschleunigung berechnet, die bei Schritt 100 berechnet
wird. Beispielsweise unter Annahme dessen, dass die Wankwinkelschätzung RA
ist und die Seitenbeschleunigung G ist, wird der Wert RA folgendermaßen ausgedrückt. Der
Wert K ist eine Konstante, die eindeutig entsprechend den Eigenschaften
des Fahrzeugs bestimmt wird und im Voraus in der ECU 3 gespeichert
wird. Genauer gesagt wird die Konstante K durch Berücksichtigen
der Parameter in 7 bestimmt, die ein Wankbewegungsmodell
zeigt. Die Parameter sind, wie es in 7 gezeigt
ist, ein Gewicht M des Fahrzeugs auf eine Feder, eine Wanksteifigkeit
k, eine Spurweite zwischen Rädern,
ein Abstand h zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und dem Wankmittelpunkt
und eine Seitenbeschleunigung Gy, die an das Fahrzeug angelegt ist. RA = K·(Seitenbeschleunigung) (Gleichung 2)
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Darüber hinaus
wird bei Schritt 130 eine Wankwinkelgeschwindigkeitsschätzung berechnet. Die
Wankwinkelgeschwindigkeitsschätzung
wird durch Filtern der zeitlichen Ableitung der Wankwinkelschätzung RA,
die bei Schritt 120 berechnet wird, erhalten und wird durch
die folgende Gleichung ausgedrückt. RR = Filter(dRA/dt). (Gleichung 3)
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Dieser
Filter ist ein Softwarefiltern, welches die ECU 3 ausführt, um
eine Störung
zu filtern, die die zeitliche Ableitung der Wankwinkelschätzung RA
auffallend aufweist. Die gefilterte Wankwinkelgeschwindigkeitsschätzung RR
ist das endgültige
Ergebnis der Filterung.
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Als
nächstes
wird bei Schritt 140 die Längsbeschleunigungskorrektur
ausgeführt,
um die Wirkung des Neigungswinkels θ zu eliminieren, der in der
Längsbeschleunigung
enthalten ist, die in Abständen
der Berechnungsdauer berechnet wird. Genauer gesagt wird die Wirkung
des Neigungswinkels θ durch
Verwenden des Neigungswinkels θ eliminiert,
der bei Schritt 110 gelesen wird, und eine Korrektur ausgeführt wird,
die durch die folgende Gleichung angegeben wird. Gx (korrigierter Wert) =
Gx (erfasster Sensorwert)·cosθ (Gleichung 4)
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Bei
Schritt 150 wird die Gierratenkorrektur in der gleichen
Weise ausgeführt.
Die Gierratenkorrektur wird ausgeführt, um eine Wirkung des Neigungswinkels θ zu eliminieren,
die in der Gierrate γ enthalten
ist, die bei Abständen
der Berechnungsdauer berechnet wird. Genauer gesagt wird die Wirkung
des Neigungswinkels θ durch
Verwenden des Neigungswinkels θ eliminiert,
der bei Schritt 110 gelesen wird, und eine Korrektur wird
ausgeführt,
die durch die folgende Gleichung angegeben wird. γ(korrigierter Wert) = 1/cosθ·(γ(erfasster
Sensorwert) – RR·sinθ) (Gleichung 5)
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Somit
ist es möglich,
die Längsbeschleunigung
Gx und die Gierrate γ zu
erhalten, bei denen der Effekt des Neigungswinkels θ eliminiert
ist. Es ist deshalb möglich,
das Fahrzeug geeignet zu stabilisieren, indem bewirkt wird, dass
das ESC-System basierend auf der Längsbeschleunigung Gx und der Gierrate γ arbeitet,
die frei von der Wirkung des Neigungswinkels θ sind, ebenso wie auf der Seitenbeschleunigung
Gy und dem Lenkwinkel, der bei Schritt 100 gelesen wird.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel die Fahrzeugsensorvorrichtung 1,
die den Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und den Lenkwinkelsensor 1b aufweist,
in dem Innenraum des Neigungsmechanismus 2a des Lenkbetätigungsmechanismus 2 oder
in der Nähe des
Neigungsmechanismus 2a eingebaut. Deshalb liegen sowohl
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a, als auch der Lenkwinkelsensor 1b in
der Fahrgastzelle und nur die ECU 3 liegt in dem Maschinenraum.
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Deshalb
ist es möglich,
die Wirkung einer Wärme
und einer Vibration in dem Maschinenraum auf die Erfassungssignale
von dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a zu reduzieren.
Außerdem
ist es möglich,
elektrische Kabelbäume
zum Übertragen der
Erfassungssignale zu der ECU 3 zusammenzulegen, da sowohl
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a, als auch der Lenkwinkelsensor 1b in
der Fahrgastzelle liegen. Darüber
hinaus, da alle Sensoren in der Fahrgastzelle liegen können, kann
der Aufbau des elektrischen Kabelbaums vereinfacht werden und leichter
eingebaut werden.
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Des
Weiteren wird die Wirkung des Neigungswinkels θ auf die Längsbeschleunigung Gx und die
Gierrate γ in
einer logischen Art und Weise eliminiert. Deshalb kann das ESC ohne
einem Leiden unter der Wirkung des Neigungswinkels selbst ausgeführt werden,
wenn der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a in dem Neigungsmechanismus 2a oder
in der Nähe
des Neigungsmechanismus 2a liegt und die Längsbeschleunigung
Gx und die Gierrate γ den
Einfluss des Neigungswinkels θ aufweisen.
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Deshalb
ist es möglich,
das Fahrzeug basierend auf den physikalischen Größen geeignet zu stabilisieren,
die frei von der Wirkung des Neigungswinkels θ sind.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Nachstehend
wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Bei dem vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel
ist die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 in der Kombinationsumschaltvorrichtung 2c eingebaut.
Bei dem Ausführungsbeispiel
ist die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 bei einer Stelle eingebaut,
die sich von derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet.
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8 ist
eine schematische Ansicht, die eine Lenkhilfevorrichtung zeigt,
bei der die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 bei dem Ausführungsbeispiel
eingebaut ist. 9 ist eine Querschnittansicht
eines Teils einer Zahnstange bei der in 8 gezeigten
Lenkhilfevorrichtung, wobei die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 an
der Zahnstange angebracht ist.
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Die
in 8 gezeigte Lenkhilfevorrichtung 11 ist
von der Zahnstangenunterstützungsart
und hat einen Zahnstangenunterstützungsmechanismus 12 zum
Unterstützen einer
Zurück-
und Vorwärtsbewegung
der Zahnstange mittels einer Drehung eines Motors.
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Der
Zahnstangenunterstützungsmechanismus 12 hat
eine Kugelrollspindel 13, einen Hilfsmotor 14 und
eine Zahnstangenwelle 15. Wenn eine mit der Lenkwelle 2d verbundene
Ritzelwelle 16 gedreht wird, wird die Drehkraft in eine
Kraft zum Bewegen der Zahnstangenwelle 15 in der axialen
Richtung der Zahnstangenwelle 15 umgewandelt und der Hilfsmotor 14 wird
entsprechend der Drehung der Zahnstangenwelle 15 gedreht,
um die Drehung der Zahnstangenwelle 15 zu unterstützen. Ein
in dem Zahnstangenunterstützungsmechanismus 12 eingebauter
Momentsensor dient als der Lenkwinkelsensor 1b.
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Wie
es in 9 gezeigt ist, ist die Ritzelwelle 16 in
ein Ritzelgehäuse 17 eingeführt und
wird durch Lager 19a und 19b gestützt, wobei
deren Drehung erlaubt wird. Die Ritzelwelle 16 hat eine
Eingabeachse 16a und eine Ausgabeachse 16b. Ein
Ritzel 16c liegt angrenzend zu dem Endstück der Ausgabeachse 16b.
Weil ein Zahnabschnitt des Ritzels 16c und ein Eingriffsabschnitt 15a der
Zahnstangenwelle 15 in Eingriff stehen, wird die Drehung
der Ritzelwelle 16 in eine Kraft zum Bewegen der Zahnstangenwelle 15 in
deren axialer Richtung transformiert.
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Ein
Torsionsstab 20 ist in die Eingabeachse 16a und
die Ausgabeachse 16b der Ritzelwelle 16 eingeführt und
die Achsen 16a und 16b sind durch den Torsionsstab 20 so
verbunden, dass die Eingabeachse 16a und die Ausgabeachse 16b als
einzelne Körper
gedreht werden. Eines der Enden des Torsionsstabs 20, das
näher zu
der Eingabeachse 16a der Ritzelwelle 16 liegt,
ist durch einen Bolzen oder dergleichen mit der Eingabeachse 16a verbunden.
Eines der Enden des Torsionsstabs 20, das näher zu der
Ausgabeachse 16b der Ritzelwelle 16 liegt, ist
mit der Ausgabeachse 16b keilverzahnt. Der Torsionsstab 20 erzeugt
eine elastische Kraft zum Verdrehen der Eingabeachse 16a und
der Ausgabeachse 16b, wenn die Eingabeachse 16a und
die Ausgabeachse 16b mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten gedreht
werden.
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Der
Lenkwinkelsensor 1b, der als der Momentsensor dient, liegt
bei der radial äußeren Seite der
Eingabeachse 16a und der Ausgabeachse 16b. Der
Lenkwinkelsensor 1b hat einen ersten Drehmelder 1ba und
einen zweiten Drehmelder 1bb. Ein Relativunterschied von
Drehwinkeln der Eingabeachse 16a und der Ausgabeachse 16b,
der äquivalent
zu einem Torsionswinkel des Torsionsstabs 20 ist, wird
erhalten, indem die Drehwinkel der Eingabeachse 16a und
der Ausgabeachse 16b erfasst werden. Dann wird das Lenkmoment
basierend auf der Steifigkeit des Torsionsstabs 20 berechnet.
Da das Lenkmoment eine physikalische Größe entsprechend dem Lenkwinkel
ist, wirkt der Momentsensor als der Lenkwinkelsensor 1b.
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Der
Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a ist auch an dem Ritzelgehäuse 17 befestigt.
Eine Verbindungseinrichtung 17a und eine Verbindungseinrichtung 17b sind
an einem Seitenflächenabschnitt des
Ritzelgehäuses 17 eingebaut,
wobei die Verbindungseinrichtung 17a zum Herstellen einer
elektrischen Verbindung mit dem ersten Drehmelder 1ba und
dem zweiten Drehmelder 1bb dient und die Verbindungseinrichtung 17b zum
Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a dient.
Eine Verbindungseinrichtung 21a eines Kabels 21 kann
mit den Verbindungseinrichtungen 17a und 17b verbunden
sein, wobei elektrische Leitungen zum Verbinden des Fahrzeugbewegungsbetragsensors 1a mit
der ECU 3 und elektrische Leitungen zum Verbinden des Lenkwinkelsensors 1b mit
der ECU 3 in dem Kabel 21 zusammengelegt sind.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, ist die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 mit
dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und dem Lenkwinkelsensor 1b in
dem Ritzelgehäuse 17 eingebaut.
Deshalb können
elektrische Leitungen zum Eingeben des Erfassungssignals von dem
Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a und dem Lenkwinkelsensor 1b in
die ECU 3 zusammengelegt werden. Außerdem, da alle Sensoren in
dem gleichen Gehäuse
liegen können, kann
der Aufbau des elektrischen Kabelbaums vereinfacht werden und leichter
eingebaut werden.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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Bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen
liegt die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 in dem Innenraum
des Neigungsmechanismus 2a oder in der Nähe des Neigungsmechanismus 2a,
so dass die Wirkung des Neigungswinkels θ auf den Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a eliminiert
wird. Jedoch kann der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a in
einer Art und Weise liegen, so dass der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a nicht
unter dem Einfluss des Neigungswinkels leidet.
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Beispielsweise
kann der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a bei einem Abschnitt
des Neigungsmechanismus 2a liegen, bei dem der Neigungswinkel θ sich nicht
hervorgerufen durch eine Neigungseinstellung ändert, und nicht bei einem
Abschnitt (Lenkseite) des Neigungsmechanismus 2a liegen,
bei dem der Neigungswinkel θ sich
hervorgerufen durch die Neigungseinstellung ändert. In diesem Fall ist es
immer noch notwendig, dass der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a in
der Fahrgastzelle liegt, um die Wirkung der Wärme und der Vibration in dem
Maschinenraum auf den Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a zu
reduzieren, um den Aufbau von elektrischen Leitungen zu vereinfachen
und um den Einbau der elektrischen Leitungen zu vereinfachen.
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Wie
es in 10 gezeigt ist, selbst wenn
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a bei einem Abschnitt
liegt, bei dem sich der Neigungswinkel θ hervorgerufen durch die Neigungseinstellung ändert, ist es
nicht erforderlich, die Wirkung des Neigungswinkels θ zu berücksichtigen,
wenn der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a an einer Befestigung 2i eingebaut
ist, die an einer Strebe 2h angebracht ist, die sieh entlang
der Lenkwelle 2d erstreckt, wobei die Orientierung der
Befestigung 2i unverändert
und horizontal gehalten wird, wenn der Neigungswinkels θ durch die
Neigungseinstellung geändert
wird. Während
beispielsweise die Neigungseinstellung des Lenkrads 2b ausgeführt wird,
wird die Befestigung 2i frei von der Neigungseinstellung
und wird folglich horizontal gehalten. Wenn die Neigungseinstellung
beendet ist und das Lenkrad 2b verriegelt ist, wird die Befestigung 2i ebenso
unbeweglich gemacht.
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel hat
der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a den Längsbeschleunigungssensor,
den Seitenbeschleunigungssensor und einen Gierratensensor. Jedoch kann
die Erfindung bei einer Fahrzeugsensorvorrichtung 1 angewandt
werden, die einen Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a mit
zumindest einem von diesen aufweist. Außerdem kann das Gleiche für einen Hoch-Runter-Beschleunigungssensor,
einen Wankratensensor und einen Sensor einer Drehgeschwindigkeit
um die Querachse gesagt werden. Die Erfindung kann bei einer Fahrzeugsensorvorrichtung 1 angewandt
werden, die einen Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a mit
zumindest einem von diesen aufweist.
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Außerdem ist
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Fahrzeugsensorvorrichtung 1 bei der Lenkhilfevorrichtung
der Zahnstangenunterstützungsart
eingebaut. Jedoch kann die Erfindung bei Lenkhilfevorrichtungen
anderer Arten, wie beispielsweise einer Ritzelunterstützungsart
und einer Säulenunterstützungsart
angewandt werden. Bei den Lenkhilfevorrichtungen der Ritzelunterstützungsart und
der Säulenunterstützungsart
wird eine Lage eines Momentsensors, der als der Fahrzeugbewegungsbetragsensor 1a dient,
bestimmt. Durch Einbauen des Fahrzeugbewegungsbetragsensors 1a bei
der bestimmten Position ist es möglich,
den Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels
zu erreichen.
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Die
in den Figuren gezeigten Schritte entsprechen Einrichtungen zum
Ausführen
verschiedener Arten von Prozessen.
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Zusammenfassung
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Eine
Aufgabe ist es, den Aufbau von elektrischen Leitungen zu vereinfachen
und deren Einbau zu erleichtern. Ein Fahrzeugbewegungsbetragsensor (1a)
und ein Lenkwinkelsensor (1b) sind in dem gleichen Gehäuse eingebaut
oder mechanisch direkt mit dem Gehäuse verbunden. Deshalb ist
es möglich,
die elektrischen Kabelstränge
zum Übertragen
der Erfassungssignale von dem Fahrzeugbewegungsbetragsensor (1a)
und dem Lenkwinkelsensor (1b) zu einer ECU (3)
zusammenzulegen. Darüber
hinaus, da alle Sensoren in dem gleichen Abteil liegen, kann der
Aufbau des elektrischen Kabelbaums vereinfacht werden und dieser
leichter eingebaut werden.