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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft die Abschwächung eines hörbaren Klapperns, das von einem Fahrzeuglenksystem ausgehen kann, und speziell das Erregen des Lenksystems zum Erzeugen eines hörbaren Rauschens innerhalb eines Frequenzbereichs anderer hörbarer Fahrzeugkomponenten zum Überdecken des Rauschens des Lenksystems.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Lenksysteme in Fahrzeugen verwenden verschiedene Wellen und Zahnräder, um eine Lenkeingabe von einem Lenkrad zum Drehen der Räder des Fahrzeugs zu übertragen. Lenksysteme können ein Getriebe zum Übertragen der Dreheingabe des Lenkrads zu einer Übersetzungsbewegung der Räder nach links und rechts verwenden. Einige Getriebe weisen einen Zahnstangen-, Kugelumlauf- oder Schnecken- und Bereichsmechanismus zum Übertragen der Drehbewegung des Lenkrads zur Übersetzungsbewegung der Räder auf. Servolenksysteme helfen dem Fahrer Fahrzeuge zu lenken, indem sie das Lenkbemühen des Lenkrads verstärken. Hydraulische oder elektrische Aktoren können dem Lenkmechanismus gesteuerte Energie zuführen, sodass der Fahrer, ungeachtet der Bedingungen, nur geringste Bemühungen bereitzustellen braucht. Die Aktoren sind oft über zusätzliche Zahnradsätze mit dem Lenksystem verbunden.
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Die in den Getrieben verwendeten Zahnräder und die Verbindung mit den Aktoren können ein ungewünschtes Rauschen erzeugen, das als Klappern beschrieben wird. Das Klappern kann vorherrschender sein, wenn das Fahrzeug geradeaus oder über Unebenheiten fährt. Die Quelle des Rauschens rührt wahrscheinlich aus einem Spiel zwischen den Zahnrädern her. Im Falle eines Zahnstangenmechanismus ist die Quelle des Rauschens wahrscheinlich das Zahnradspiel zwischen der Stange und dem Motorritzel und/oder der Stange und dem Lenkritzel. Obgleich das Klappern von dem Fahrer über die Lenkradsäule nicht wahrgenommen wird, kann ein hörbares Klappern von dem Lenkradsystem ausgehen, das in der Fahrzeugkabine hörbar ist.
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Die oben erwähnten und andere Probleme werden durch die Offenbarung wie nachstehend zusammengefasst, gelöst.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Aspekt dieser Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Abschwächen des hörbaren Klapperns für ein Lenksystem eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung weist einen Aktor auf, der mit einem Lenksystem verbunden ist, und eine Steuerung, die zum Betätigen des Aktors programmiert ist und bewirkt, dass die Lenksystemkomponenten und Zahnradsätze, die damit verbunden sind, eine Frequenz innerhalb eines Motorrauschfrequenzbereichs erregen. Die Vorrichtung kann einen Schwingungssensor aufweisen, der mit dem Lenksystem verbunden ist, und die Steuerung kann das Lenksystem als Reaktion auf einen Schwingungssensor erregen, der anzeigt, dass das Lenksystem innerhalb eines Schwellenschwingungsbereichs schwingt. Der Schwellenschwingungsbereich kann derjenige sein, bei dem ein hörbares Klappern von dem Lenksystem des Fahrzeugs ausgeht.
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Die Steuerung kann mit einem Motor kommunizieren und das Lenksystem nur erregen, wenn der Motor läuft. Die Steuerung kann mit einem elektrischen Servolenkungsantrieb kommunizieren und das Lenksystem nur erregen, wenn der elektrische Servolenkungsantrieb nicht mit Energie versorgt wird. Die Steuerung kann mit einem Zahnstangenantrieb kommunizieren und das Lenksystem nur erregen, wenn der Zahnstangenantrieb unter einem Schwellendrehmomentwert liegt. Der Schwellendrehmomentwert kann über oder unter einem Drehmomentbereich liegen, bei dem ein hörbares Klappern von dem Lenksystem des Fahrzeugs ausgeht. Die Steuerung kann mit einem Lenkradwinkelsensor kommunizieren und das Lenksystem nur erregen, wenn eine Anzeige einer im Wesentlichen fehlenden Lenkeingabe vorliegt.
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Der Aktor kann ein elektrischer Servolenkungsantrieb sein. Der Aktor kann ein Zahnstangenantrieb sein. Der Aktor kann bei einer Sinusfrequenz betätigt werden und die Sinusfrequenz kann von einem Zahnstangen-Antriebsdrehmoment und einer Motorrauschfrequenz abhängig sein. Das Motorrauschen kann niedriger als 50 Hz sein und das Lenksystem kann zu einer Frequenz von weniger als 50 Hz zum Überdecken des erzeugten Schalls unter dem Motorrauschen erregt werden. Durch Erregen des Lenksystems und Erzeugen eines Schalls von weniger als 50 Hz kann jedes Klappern, das bei höheren Frequenzpegeln vorhanden ist, deutlich reduziert werden.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein System zum Abschwächen des Servolenkungsklapperns für ein Fahrzeug. Dieses System weist eine Stange, die zwei Räder verbindet, und ein Ritzel, das zum linearen Durchqueren der Stange und Drehen der Räder betrieben werden kann, auf. Ein Antrieb wird zum Unterstützen der Bewegung der Stange als Reaktion auf eine Lenkeingabe verwendet. In diesem System ist eine Steuerung zum Benutzen des Antriebs programmiert, wenn dieser nicht zum Unterstützen der Lenkung des Fahrzeugs zum Erregen der Zahnstange und des Ritzels bei einer Frequenz innerhalb eines hörbaren Motorfrequenzbereichs verwendet wird.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Abschwächen eines Zahnstangenklapperns. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen einer Eingabefrequenz an einer Zahnstange als Reaktion auf ein Eingabekriterium. Die erzeugte Eingabefrequenz bewirkt, dass die Zahnstange bei einer Frequenz erregt wird, die innerhalb eines Motorrauschfrequenzbereichs liegt. Das Eingabekriterium kann von einem oder einer Kombination aus elektronischem Servolenkungsantrieb, der nicht von einem Servolenksystem verwendet wird, einem Zahnstangen-Antriebsdrehmoment, das geringer als ein Schwellendrehmomentwert ist, einem Lenkradwinkelsensor, der keine Lenkeingabe anzeigt, einem Schwingungssensor, der eine Lenksystemschwingung innerhalb eines Schwellenschwingungsbereichs anzeigt, und einem laufenden Motor ausgewählt werden.
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Die Eingabefrequenz, die in diesem Verfahren verwendet wird, kann eine Sinusfrequenz sein, die von einem Zahnstangen-Antriebsdrehmoment und einer Motorrauschfrequenz abhängig ist. Die erzeugte Eingabefrequenz wird zum Begünstigen des Schwingungsrauschens verwendet, das von der Zahnstange zum Schalten aus einem Klapperfrequenzbereich zu einem Motorrauschfrequenzbereich erzeugt wird.
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Die obigen Aspekte dieser Offenbarung und andere Aspekte werden unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen: 1 eine Diagrammansicht eines Systems zum Abschwächen des Servolenkungsklapperns;
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2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Abschwächen eines Zahnstangenklapperns zeigt;
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3a ein Schaubild, das den von einem Motor erzeugten Schall und das Klappern darstellt, das von einem Lenksystem ohne System zum Abschwächen des Klapperns ausgeht;
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3b ein Schaubild, das den Schall, der von einem Lenksystem erzeugt wird, mit einem Schall überdeckt, der von einem Motor erzeugt wird, wenn ein System zum Abschwächen des Klapperns verwendet wird;
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4a ein Schaubild, das ein Klappern darstellt, das von einem Lenksystem ohne System zum Abschwächen des Klapperns bei ausgeschaltetem Motor verwendet wird;
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4b ein Schaubild, das den Schall, der von einem Lenksystem erzeugt wird, darstellt, wenn das System zum Abschwächen des Klapperns bei ausgeschaltetem Motor verwendet wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die dargestellten Ausführungsformen werden mit Bezug auf die Zeichnungen offenbart. Man wird jedoch verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten aufzuzeigen. Die hier offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann verschiedene Anwendungen der offenbarten Konzepte zu lehren.
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1 zeigt ein System zum Abschwächen des Servolenkungsklapperns 10, das zusammen mit einem Servolenksystem mit Zahnstangenlenkung (EPAS-System) 12 verwendet wird, obgleich andere Lenksysteme verwendet werden können. Das Lenksystem 12 weist ein Lenkrad 14 auf, das von einem Fahrer (nicht dargestellt) gedreht werden kann und eine Lenkeingabe wie durch Pfeil 15 angezeigt bereitstellt. Diese Lenkeingabe 15 wird auf eine Lenkradwelle 16 und zu einem Getriebe 18 übersetzt. Das Getriebe 18 kann einen Zahnradsatz aufnehmen, um die Drehbewegung der Lenkradwelle 16 in eine Übersetzungsbewegung zum Drehen der Räder 20 zu übersetzen. In dieser Ausführungsform findet die Übersetzung zwischen einem Ritzel 22 und einer Stange 24 statt. Das Ritzel 22 ist quer in dem Getriebe 18 befestigt, dreht sich als Reaktion auf die Lenkeingabe 15 und durchquert linear die Stange 24 in der Zahnstangen-Baugruppe 26. Die Stange 24 kann innerhalb einer Zahnstangen-Baugruppe 26 angeordnet sein und die Räder 20 betriebswirksam miteinander verbinden und die Räder 20 zusammen drehen. Die Durchquerungsbewegung der Stange 24 dreht die Räder 20 von links nach rechts.
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Hydraulische und elektrische Servolenkungsvorrichtungen können mit dem Lenksystem 12 zum Bereitstellen einer kraftvollen Unterstützung zum Drehen der Räder 20 benutzt werden. Ein elektrischer Servolenkungsantrieb 28 kann mit dem Getriebe 18 verbunden sein. Der elektrische Servolenkungsantrieb 28 kann eine kraftvolle Unterstützung zum Unterstützen der Drehung der Lenkradwelle 16 während der Lenkeingabe 15 bereitstellen. Ein zweiter elektrischer Servolenkungsantrieb 30 kann mit der Zahnstangen-Baugruppe 26 zum Unterstützen des Durchquerens der Stange 24 während einer Lenkeingabe 15 verbunden sein. Der zweite elektrische Servolenkungsantrieb 30 kann ein Zahnstangenantrieb sein. Der Zahnstangenantrieb 30 kann beim Unterstützen der Bewegung der Stange 24 ein Drehmoment erzeugen. Ein Lenkradwinkelsensor 32 kann mit dem Lenksystem 12 verbunden sein und einen Lenkradwinkel messen und eine Lenkradeingabe 15 identifizieren. Die elektrischen Servolenkungsantriebe 28, 30 können als Reaktion darauf, dass der Lenkradwinkelsensor 32 eine Lenkradeingabe 15 anzeigt, mit Energie versorgt werden. Andere Systeme werden berücksichtigt, bei denen keine elektrischen Servolenkungsantriebe 28, 30 bereitgestellt werden.
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Ein Motor 34 kann als Antriebsmaschine des Fahrzeugs (nicht dargestellt) verwendet werden, mit der das Lenksystem 12 verbunden ist. Der Motor 34 kann die Räder 20 und/oder andere Räder am Fahrzeug (nicht dargestellt) antreiben. Der Motor 34 kann, wenn er läuft, einen hörbaren Schall erzeugen, der allgemein als Motorrauschen 40 bezeichnet wird (siehe 3a). Das Motorrauschen 40 kann einen variablen Frequenzbereich aufweisen. In einem Beispiel liegt das Motorrauschen 40 in einem Frequenzbereich unter 50 Hz.
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Ein hörbares Klappern 42 (siehe 3a) kann von dem Lenksystem 12 ausgehen, wenn das Fahrzeug fährt. Die Quelle des Klapperns kann ein Zahnradspiel zwischen den Zahnrädern des Lenksystems 12 sein. Zum Beispiel kann in dem Fall eines Zahnstangenmechanismus die Quelle des Klapperns das Zahnradspiel zwischen der Stange 24 und dem Lenkritzel 22, der Stange 24 und einem Motorritzel (nicht dargestellt), das den Zahnstangenantrieb 30 mit der Zahnstange 24 verbindet, der Zahnstange 24 und der Zahnstangen-Baugruppe 26 oder eine Kombination davon sein. Das hörbare Klappern 42 wird am häufigsten erzeugt, wenn das Lenksystem 12 einen spezifischen Schwingungspegel erfährt, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug über eine bestimmte Art von Straßenunebenheit bei einer bestimmten Geschwindigkeit fährt. Ein Schwingungssensor 44 kann mit dem Lenksystem 12 zum Messen einer solchen Schwingung verbunden sein. Der Schwingungssensor 44 kann wie dargestellt direkt an der Zahnstange 24 mit der Zahnstangen-Baugruppe 26 oder über eine andere Lenksystemkomponente oder sogar mit dem Fahrzeug selbst verbunden sein.
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Eine Steuerung 46 ist zum Betätigen eines Aktors 48 programmiert und bewirkt, dass das Lenksystem 12 bei einer Frequenz 50 innerhalb eines Motorrauschfrequenzbereichs 40 (siehe 3b) erregt wird. Der Aktor 48 kann das gesamte Lenksystem 12 erregen, oder kann zum Erregen unterschiedlicher Komponenten und/oder Zahnradsätze 22, 24 innerhalb des Lenksystems 12 verwendet werden. Der Aktor 48 kann mit jedem Abschnitt des Lenksystems 12 verbunden sein. Der Aktor 48 kann ein separater Antrieb sein oder der Aktor kann einer der vorhandenen elektrischen Servolenkungsantriebe 28, 30 sein. Der Aktor 48 ist wie hier dargestellt der Zahnstangenantrieb 30. Der Aktor 48 kann eine Frequenzeingabe erzeugen, die bewirkt, dass das Lenksystem 12 in einem Frequenzbereich erregt wird, der von einem vorhandenen Motorrauschen 40 überdeckt wird (siehe 3b). In einer anderen Ausführungsform kann der Aktor 48 das Lenksystem 12 zum Erzeugen eines Schalls unter 50 Hz erregen. Das Erregen des Lenksystems 12 in einem Frequenzbereich innerhalb des einen Motorrauschens 40 schaltet den Schall um, der von dem Lenksystem ausgeht und erhellt das Klappern quasi, fügt aber keinen wahrnehmbaren Unterschied zu dem vorhandenen Kabinenrauschen hinzu.
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Der Aktor 48 kann eingestellt werden, um das Lenksystem 12 zum Schwingen bei 25 Hz zu erregen. Der Aktor 48 kann bei Sinusfrequenz betätigt werden. Die erregte Frequenz kann von einem Zahnstangen-Antriebsdrehmoment und einer Motorrauschfrequenz abhängig sein. Die Frequenzeingabe kann als Gleichung niedergeschrieben werden: u = Asin(ωt), worin u die Frequenzeingabe ist, ω eine vorhandene Motorrauschfrequenz ist, t die Zeit ist und A ein Zahnstangen-Drehmomentwert von größer δ ist, worin δ aus einem Drehmomentbereich stammt, in dem kein Klappern vorhanden ist (–δ < T < δ).
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Das mögliche Problem eines Lenkungsdrifts (ähnlich dem Drift, der durch Radversatz verursacht wird) kann durch Auswählen eines mittleren Signals von null beseitigt werden. Des Weiteren kann die Steuerung 46 als offener Regelkreis programmiert und je nach Straßenunebenheitsfaktor an- und ausgeschaltet werden, wodurch ein ungewünschter Verschleiß des Aktors 48 und mögliche Stabilitätsprobleme im Zusammenhang mit den Verfahren mit geschlossenem Regelkreis reduziert werden.
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Die Steuerung 46 kann mit dem Schwingungssensor 44 wie von der Kommunikationsleitung 52 angezeigt kommunizieren. Die Kommunikationsleitung 52 sowie sämtliche noch beschriebenen Kommunikationsleitungen können ein Draht sein, der direkt von der Steuerung 46 mit der Komponente verbunden ist, mit der die Steuerung 46 kommuniziert, und kann ein Signal repräsentieren, das drahtlos zwischen den Komponenten übertragen wird, oder kann die Steuerung mit Zugriff auf Daten repräsentieren, die von der Komponente über ein internes Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt wird (nicht dargestellt). Die Steuerung 46 kann zum Betätigen des Aktors 48 über die Kommunikationsleitung 54 als Reaktion darauf programmiert sein, dass der Schwingungssensor 44 anzeigt, dass das Lenksystem 12 innerhalb eines Schwellenschwingungsbereichs schwingt. Der Schwellenschwingungsbereich kann ein Schwingungsbereich sein, bei dem ein hörbares Klappern 42 von dem Lenksystem 12 ausgeht. Der Schwellenschwingungsbereich kann zwischen 100 und 500 Hz betragen.
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In einer anderen Ausführungsform können die Schwingungssignale von dem Fahrzeugaufhängungssystem (nicht dargestellt) erhalten werden. Die Steuerung 46 kann zum Betätigen des Aktors 48 und Erregen des Lenksystems 12 programmiert sein, wenn das Fahrzeugaufhängungssystem Schwingungen in einem Bereich zeigt, die ein Klappern in dem Lenksystem erzeugen können.
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Die Steuerung 46 kann mit einem Motor 34 wie von der Kommunikationsleitung 56 angezeigt kommunizieren. Die Steuerung 46 kann ermitteln, ob der Motor 34 läuft oder nicht und so ein hörbares Motorrauschen 40 erzeugen. Die Steuerung 46 kann nur zum Betätigen des Aktors 48 als Reaktion auf den laufenden Motor 34 programmiert sein.
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Die Steuerung 46 kann mit einem elektrischen Servolenkungsantrieb 28, 30 kommunizieren, wie durch die Kommunikationsleitungen 54, 58 angezeigt. Die Steuerung 46 kann programmiert sein, den Aktor 48 nur dann zu betätigen, wenn der elektrischer Servolenkungsantrieb 28, 30 nicht mit Energie versorgt wird. Diese Steuerungsmethodologie kann benutzt werden, damit der elektrische Servolenkungsantrieb 28, 30 zunächst und vor allem zur Unterstützung der Lenkung des Fahrzeugs benutzt werden kann. Diese Methodologie kann ebenfalls umgesetzt werden, weil kein hörbares Klappern 42 vorliegen kann, wenn die elektrischen Servolenkungsantriebe 28, 30 verwendet werden, da die elektrischen Servolenkungsantriebe 28, 30 die Zahnräder in Kontakt miteinander setzen, sodass kein Spiel vorliegt, dass ein Auftreten von Klappern zulassen würde. Die Steuerung 46 kann spezifisch mit dem Zahnstangenantrieb 30 kommunizieren und Anzeigen des Zahnstangen-Antriebsdrehmoments erhalten. Die Steuerung 46 kann programmiert sein, den Aktor 48 als Reaktion nur dann zu betätigen, wenn der Zahnstangenantrieb 30 Schwellendrehmomentwerte erfährt. Der Schwellendrehmomentwert kann über und unter null Drehmoment sein. Die Schwellendrehmomentwerte können auch über oder unter einem Drehmomentbereich liegen, bei dem ein hörbares Klappern 42 weiter von dem Lenksystem 12 ausgeht.
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Die Steuerung 46 kann auch zum Benutzen des Aktors 48 zum Erregen des Lenksystems 12 bei einer Frequenz innerhalb eines hörbaren Motorfrequenzbereichs als Reaktion auf die fehlende Lenkeingabe 15 programmiert sein. Die Lenkeingabe 15 kann das Ritzel 22 mit der Zahnstange 24 in Kontakt bringen und so das Zahnradspiel verringern und das Klappern reduzieren. Das Klappern kann bei kleinen Lenkeingaben 15 nur leicht verringert werden und bei einem spezifischen Drehschwellenwert des Lenkrads 14 stark verringert werden, wenn es nicht vollständig aus dem wahrnehmbaren Hörbereich beseitigt wird. Die Steuerung 46 kann mit einem Lenkradwinkelsensor 32 wie von der Kommunikationsleitung 60 angezeigt kommunizieren. Die Steuerung 46 kann Anzeigen der Lenkeingabe 15 von dem Lenkradwinkelsensor 32 erhalten und den Aktor 48 als Reaktion auf eine Anzeige einer im Wesentlichen fehlenden Lenkeingabe oder einer Lenkeingabe 15 unter dem spezifischen Drehschwellenwert betätigen, bei dem das Klappern stark verringert wird.
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2 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Abschwächen eines Zahnstangenklapperns zeigt. Die Steuerung 46 kann zum Ermitteln programmiert sein, ob ein Motor läuft, wie bei Schritt 66 dargestellt, ob eine Zahnstange eine Schwingung erfährt, wie bei Schritt 68 dargestellt, und ob ein Zahnstangenantrieb unter einem Drehmoment liegt, wie bei Schritt 70 dargestellt. Die logischen Schritte können in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, sodass, wenn ein Motor läuft, wenn die Zahnstange schwingt und der Zahnstangenantrieb keinem Drehmoment unterliegt, die Zahnstange bei einer Frequenz innerhalb des Motorrauschfrequenzbereichs erregt wird, wie bei Schritt 72 dargestellt. Schritt 68 kann in einem Schwellenschwingungsbereich gesetzt werden, sodass nur Schwingungen des Lenksystems 12 innerhalb eines bestimmten Bereichs, in dem ein hörbares Klappern 42 erzeugt werden kann, verwendet wird, gegenüber jedem beliebigen Schwingungspegel. Auf die gleiche Weise kann Schritt 70 in einem Schwellendrehmomentbereich gesetzt werden, sodass der Schwellendrehmomentbereich auf einen Wert gesetzt ist, bei dem kein Drehmoment vorhanden ist, oder wenn ein niedriger Drehmomentwert vorliegt, bei dem ein hörbares Klappern 42 weiterhin von dem Lenksystem 12 ausgehen kann.
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3a ist ein Schaubild, das den von einem Motor erzeugten Schall, der als Motorrauschen 40 und Klappern 42 bezeichnet wird, darstellt, der von einem Lenksystem ohne System zum Abschwächen des Klapperns ausgeht. Das Motorrauschen 40 ist in dem Bereich unter 50 Hz und bei eine Leistungspegel bis zu etwa 100 dargestellt. Das Klappern 42 ist in einem am stärksten wahrnehmbaren Bereich zwischen 250 Hz und 400 Hz dargestellt. Das Klappern 42 weist eine Spitzenleistung von etwa 30 um 350 Hz auf. In diesem Schaubild ist die Motor-Umdrehungszahl pro Minute bei 1500 U/min bzw. 25 Hz eingestellt.
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3b ist ein Schaubild, das die Schallmerkmale des gleichen Fahrzeugs wie in 3a, aber bei Verwendung eines Systems zum Abschwächen des Klapperns, darstellt. Das Motorrauschen 40 ist immer noch deutlich zu sehen, aber das Klappern 42 ist deutlich reduziert. Die Nennleistung von insgesamt unter 50 Hz wurde um etwa 5 erhöht, wie bei 78 dargestellt. Der Leistungszuwachs wird von dem Korrektursignal des Systems zum Abschwächen des Klapperns und den Lenksystemkomponenten, die bei einer Frequenz unter 50 Hz erregt werden, bewirkt. Das Klappern 42, wie in 3a dargestellt, kann sich über einen Frequenzbereich von 100 Hz bis 500 Hz erstrecken, aber dieser Frequenzbereich darf nicht als einschränkend betrachtet werden, da das System zum Abschwächen des Klapperns ein hörbares Rauschen, das von dem Lenksystem 12 in jedem Frequenzpegel ausgeht, reduziert oder beseitigt.
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4a ist ein Schaubild, das ein Klappern 80 darstellt, das von einem Lenksystem eines Fahrzeugs ausgeht, bei dem der Motor ausgeschaltet ist. Das Schaubild zeigt eine höhere Auflösung des Klapperfrequenzbereichs, der hauptsächlich zwischen 200 und 450 Hz liegt. 4b ist ein Schaubild, das die Schallmerkmale des gleichen Fahrzeugs wie in 4a, aber bei Verwenden eines Systems zum Abschwächen des Klapperns darstellt. Das System zum Abschwächen des Klapperns erregt das Lenksystem bei 25 Hz und erzeugt einen Schall bei etwa 25 Hz mit einer Nennleistung von etwa 22, wie bei 82 dargestellt. Es kann immer noch eine geringe Schallmenge 84 in dem Bereich zwischen 300 bis 400 Hz, in dem das Klappern 80 zuvor vorhanden war, ausgemacht werden, dieser Schallpegel ist jedoch für das menschliche Gehör nicht wahrnehmbar. Das Schaubild zeigt, dass durch das Erregen des Lenksystems bei 25 Hz das Klappern 80, das bei einer Frequenz über 50 Hz vorliegt, alles andere als beseitigt ist.
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Das System zum Reduzieren des Klapperns hat nur die Schallpegel unter 50 Hz um etwa 5 Nennleistungspegel erhöht, als der Motor lief, und um etwa 22, als der Motor nicht lief. Dies zeigt, dass das System effektiver verwendet werden kann, wenn der Motor läuft. Im Fall eines Hybridfahrzeugs kann es jedoch vorteilhaft sein, das System zum Reduzieren des Klapperns zu betreiben, weil ein Schall, der dem eines laufenden Motors ähnelt, für die Ohren des Fahrers und der Mitfahrer angenehmer sein kann als ein Klappergeräusch. Auch braucht die Klapperfrequenz nicht bekannt zu sein, da die Erregung der Lenksystemkomponenten quasi jede Klapperfrequenz über 50 Hz beseitigen wird.
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Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Vielmehr sind die Begriffe, die in der Spezifikation verwendet werden, beschreibende und nicht einschränkende Begriffe, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Offenbarung wie beansprucht abzuweichen. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können zur Bildung weiterer Ausführungsformen der offenbarten Konzepte kombiniert werden.
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Es wird ferner beschrieben:
- A System zum Abschwächen des Servolenkungsklapperns, umfassend: eine Stange, die zwei Räder verbindet, und ein Ritzel, das zum linearen Durchqueren der Stange und Drehen der Räder betrieben werden kann; einen Antrieb zum Unterstützen einer Bewegung der Stange als Reaktion auf eine Lenkeingabe; und eine Steuerung, die zum Benutzen des Antriebs zum Erregen der Zahnstange und des Ritzels bei einer Frequenz innerhalb eines hörbaren Motorfrequenzbereichs als Reaktion auf die Abwesenheit der Lenkeingabe programmiert ist.
- B Verfahren zum Abschwächen eines Zahnstangenklapperns, umfassend: Erzeugen einer Eingabefrequenz an einer Zahnstange als Reaktion auf ein Eingabekriterium, wobei die erzeugte Eingabefrequenz bewirkt, dass die Zahnstange bei einer Frequenz erregt wird, die innerhalb eines Motorrauschfrequenzbereichs liegt.
- C Verfahren nach A oder B, wobei das Eingabekriterium ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einem elektronischen Servolenkungsantrieb, der nicht von einem Servolenksystem verwendet wird, einem Zahnstangen-Antriebsdrehmoment, das geringer als ein Schwellendrehmomentwert ist; einem Lenkradwinkelsensor, der keine Lenkeingabe anzeigt, einem Schwingungssensor, der eine Lenksystemschwingung innerhalb eines Schwellenschwingungsbereichs anzeigt und einem laufenden Motor.
- D Verfahren nach einem aus A bis C, wobei die Eingabefrequenz eine Sinusfrequenz ist, die von einem Zahnstangen-Antriebsdrehmoment und einer Motorrauschfrequenz abhängig ist.
- E Verfahren nach einem aus A bis D, wobei die erzeugte Eingabefrequenz das Schwingungsrauschen begünstigt, das von der Zahnstange erzeugt wird, um von einem Klapperfrequenzbereich zu einem Motorrauschfrequenzbereich zu schalten.
