JP2007516896A - 動力操縦システム - Google Patents

Abstract

【課題】
最適な運転者支援と同時に操縦快適性とを保証する操縦システムと方法を提供すること【解決手段】
動力操縦システムは、追加操縦トルクを積極的に印加する手段と、同時に重畳操縦角度を積極的に印加する手段とを有する。

Description

この発明は、動力操縦システムに関する。同様に、この発明は運転者を支援する方法に関する。

「動力操縦システム」という用語は、運転者の操縦動作を支援する力或いはトルクを発生させるすべての操縦システムに関する。特に、「動力操縦システム」という用語は、液圧式、電気液圧式、電気機械式或いは電磁式アクチュエータをもつ操縦システムを包含する。

今日の自動車、 特に乗用車は通常には液圧或いは電気液圧式動力操縦部を備えて、次に「液圧動力操縦システム」と呼ばれる。液圧動力操縦システムの操縦機構には、液圧アクチュエータ、例えば液圧シリンダが配置され、運転者にハンドルの旋回への反応としての操縦機構の作動を支援する力を発生させる。

さらに、所謂、『知的』補助力アクチュエータは知られており、定義された追加操縦トルク（追加操縦トルク）は操縦機構が作動されるときに、操縦コラムに印加され得る。以下で短く『トルク』と呼ばれる車両を操縦するために必要な操縦トルクは減少され、運転者は操縦性、例えば検出された走行状況に基づいて支援されている。

同様に、所謂重畳操縦システムは知られており、操縦コラム或いはハンドル軸は、以下で短く『操縦軸』と呼ばれ、分割されていて、両操縦軸半部間に配置された伝動装置を介して、以下で『重畳操縦角度』或いは短く『重畳角度』と呼ばれる任意の差動角度はハンドルと車輪の間で調整され得る。

前記システムにより、自動車の走行挙動の改良を目標とする積極的操縦作用が可能である。一方では、走行動力学的作用は重畳操縦システムによる車輪操縦角度の変更によって可能である。他方では、『知的』補助力アクチュエータは運転者に車両の変更すべき位置（設定方向）用の追加操縦トルクに関する感覚フィードバックを与え得る。追加操縦トルクは走行動力学を改良させる方向を運転者に与えるために利用され得る。
特開平９−２０２２５１号公報 特許第２８１９３８３号明細書 ドイツ特許出願公開第１９７４５７３３号明細書 米国特許出願公開第２００３／７０８６７号明細書

この発明の課題は、最適な運転者支援と同時に操縦快適性とを保証する操縦システムと方法を提供することである。

この課題は、独立した請求項の特徴事項によって解決される。

従属請求項はこの発明の好ましい実施態様に向けられている。

この課題は、動力操縦システムが追加操縦トルクを積極的に印加する手段と、同時に重畳操縦角度を積極的に印加する手段とを有することによって解決される。

言い換えると、重畳操縦機能を備える操縦システムが追加的に『知的』トルクアクチュエータを包含することは発明の本質である。好ましくは、この動力操縦システムが運転者操縦指示を支援して変更する新たな可能性を与える。

発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段は、機能的に固有で独立的に取り扱いできる補助組立体であり、重畳操縦角度を積極的に印加する手段は機能的に固有で独立的に取り扱いできる補助組立体であることが企図されている。

追加操縦トルクを積極的に印加し且つ重畳操縦角度を積極的に印加するこの発明によるユニットの手段は機能的固有ユニットとして従来の動力操縦システムに修正なしに基礎特性に一体化され得る。このユニットは、好ましくは独立的に取り扱い可能な補助組立体、即ち独立モジュールとして、機能を得るために、既に存在する液圧動力操縦システムに加えられる。

この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段によって、重畳操縦角度を積極的に印加する手段により発生された重畳トルクを少なくとも部分的に補償する逆トルクが発生されることが企図されている。

この実施態様は、特に好ましく、というのは、重畳操縦の場合には、運転者はハンドルを保持し、それにより支持する逆トルクを発生させて、差動角度調整、即ち重畳操縦角度の調整を可能とする。このトルクは、この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する先行手段（力アクチュエータ）によって採用される。それで、コース指示は運転者（車両操作者）と無関係に、実現され得る。このコース指示は運転者により僅かな力を印加することによって訂正される。それから、他の利点として、運転者は車両の制御と車両指向の応答性を維持することが明らかである。

この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段の作動と重畳操縦角度を積極的に印加する手段の作動とによって、運転者動作の検出、即ち運転者が意識的に車両を指向し、積極的に場合によっては変更した走行状況に反応され得るか否かの検出が実施されることが企図されている。

この実施態様では、ハンドルの積極的旋回によって、車輪角度が変更することなしに、運転者が交通事件に関係するか否かを試験される。それで、例えば疲労或いは現実の、所謂、僅かな眠りが検出され得る。

この発明によると、選択ユニット、特に直接に運転者により操作できる選択ユニットによって、追加操縦トルクを積極的に印加する手段の全作動、重畳操縦角度を積極的に印加する手段の全作動、 或いは追加操縦トルクを積極的に印加する手段と重畳操縦角度を積極的に印加する手段との組合せ作動が選択できることが企図されている。

この選択は例えば追加的スイッチの操作によって行われ得る。それにより、運転者は、運転者が追加操縦トルクによる感覚フィードバックを或いは重畳操縦角度による角度調整するコース修正をしたいか否かを選択する。

この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段の作動と重畳操縦角度を積極的に印加する手段の作動とによって、自律駆動、 特に独立的駐車操縦が行われることが企図されている。

この実施態様は、特に好ましい、というのは、トルク印加アクチュエータと操縦角度調整アクチュエータの組合せによって特に確実に且つ運転者に快適な自律駆動、特に快適な自動駐車操縦が可能とされるからである。

この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段は追加トルクアクチュエータ、電子式調整制御ユニット（ＥＣＵ I ）と好ましくは余分の操縦トルクセンサーを包含することが企図されている。

この場合には、特にベルト伝動装置、螺旋歯車／ウオーム歯車伝動装置、或いは平歯車伝動装置、特に追加トルクアクチュエータと共働するベルト伝動装置が使用される。

この発明によると、重畳操縦角度を積極的に印加する手段は重複アクチュエータ、電子式調整制御ユニット（ＥＣＵ II）と二個の好ましくは余分の回転角度センサーを包含することが企図されている。

この場合には、好ましくは、伝動装置、特に追加トルクアクチュエータと共働する遊星歯車伝動装置が設けられている。追加トルクアクチュエータとして、特に伝動モータが使用される。

この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段と重畳操縦角度を積極的に印加する手段は現実の車輪動力学に、特に現実の横加速度に適合した追加操縦トルク並びに適合した重畳角度を発生させることが企図されている。

この発明によると、追加操縦トルクを積極的に印加する手段と重畳操縦角度を積極的に印加する手段は車両コースや車道経路に適合した追加操縦トルク並びに適合した重畳角度を発生させることが企図されている。

この課題は、同様に、追加操縦トルクは積極的に印加され得て、同時に重畳操縦角度も積極的に印加され得ることを特徴とする運転者支援方法によって解決される。

この方法では、特に追加操縦トルクと重畳操縦角度の固有の制御が行われる。

この固有制御は好ましくは既に存在する操縦制御器と共働されて一体化される。

この方法では、追加操縦トルクの積極的印加によって、重畳操縦角度の積極的印加により発生された重畳トルクを少なくとも部分的に補償する逆トルクが発生されることが企図されている。

この方法では、追加操縦トルクの積極的印加と重畳操縦角度の積極的印加によって、運転者動作検出が行われる、即ち運転者が意識的に車両を指向し、積極的に場合によっては変更した走行状況に反応され得るか否かの検出が行われることが企図されている。

この発明によると、この方法では、運転者が追加操縦トルクの全作動、重畳操縦角度の全作動、 或いは組合せが選択できる或いは付与できることが企図されている。

この発明によると、この方法では、追加操縦トルクの積極的印加と重畳操縦角度の積極的印加によって、自律駆動、特に独立的駐車操縦が行われることが企図されている。

この発明によると、この方法では、追加操縦トルクの積極的印加が固有制御によって、好ましい余分のハンドルトルクセンサーの信号に基づいて実施されることが企図されている。

この発明によると、この方法では、重畳操縦角度の積極的印加が固有制御によって二つの好ましい余分の回転角度センサーの信号に基づいて実施されることが企図されている。

この発明によると、この方法では、現実の車両動力学、特に現実の横加速度に適合した追加ハンドルトルクと適合した重畳操縦角度が発生されることが企図されている。

この方法では、この発明によると、車両コースと車道経過に適合した追加ハンドルトルクと適合した重畳操縦角度が発生されることが企図されている。

この方法では、この発明によると、追加ハンドル再設定トルクが発生され、そのトルクは運転者に摩擦値、摩擦値利用或いはタイヤ付着のような車道特性に関する情報を示すことが企図されている。

この方法では、この発明によると、追加ハンドル再設定トルクが発生され、そのトルクは運転者に車道接触に関する情報を示すことが企図されている。この場合には、発生する設定力が、それぞれに操縦システムに示されるか、或いは模倣されることが企図されている。

この発明は、次の詳細な説明に図を参照しながら例えば詳細に説明される。
図はトルク伝動用の磁気追加トルクアクチュエータと操縦角度重畳用の伝動装置とを備えたこの発明による動力操縦システムの実施態様を概略的に示す。

図に図示された操縦システムはハンドル１と、ハンドル１と連結されて二つの自在継手３、４を備えた操縦コラム２とから成る。この操縦コラム２はハンドル軸に連結されるか、或いはハンドル軸５の一部であり、操縦伝動装置６を介して操縦ロッド７が、ここではラック７として形成され、ラック７に固定されたタイロッド８、９に横方向に作動し、それによって車輪１０、１１の旋回を惹起する。

ここで示されたラック操縦システムでは、液圧支援は車両の駆動モータにより、例えばベルト伝動装置１２を介して駆動された液圧ポンプ１３によって実現され得て、この液圧ポンプは圧力下にある圧力流体を操縦弁１４まで導管１５を介して供給する。戻し導管１６によって圧力流体は貯蔵タンク１７に流入できる。

ハンドルの直線位置では、一定油流れは中央状態にある操縦弁（開放手段）により且つ戻し導管１６によって還流される。ラック７に配置された作動シリンダ２０の二つの室１８、１９内の圧力は同じ大きさである。操縦支援が行われない。

ハンドル１の回転では、ラック７とそれによってピストン２１が移動される。ピストン２１の運動は圧力流体の圧力によって支援される。この場合には、弁１４は同時に、圧力流体が一室から他室へ流れることを惹起するので、全体的に操縦作動が液圧支援を得る。

この上記従来液圧動力操縦システムは、追加トルクを発生させるユニット２２を有し、追加トルクアクチュエータ、ここでは電磁アクチュエータ２３、追加トルクアクチュエータ２３を作動し且つ操縦トルクセンサー２５と追加トルクアクチュエータ２３の位置或いは状態用のセンサー２６の信号を利用する第一制御ユニットＥＣＵ I ２４を備える。電子式構成部材は電気エネルギー源２７に接続されている。

第一制御ユニットＥＣＵ I ２４とトルクセンサー２５とは、好ましくは余分に実施される。

好ましくは、ユニット２２はトルク重畳のために機能的に固有で独立的に取り扱い可能な補助組立体として形成されている。この発明の意味では、しかし、特に制御ユニットＥＣＵ２４は分離して配置され得る。

操縦システム特性並びに作用力によって定義されているハンドルトルク或いは操縦トルクは、追加トルクを発生させるユニット２２によって積極的に影響され得る。この場合には、追加トルクアクチュエータ２３によって追加トルク（追加操縦トルク）が発生され、操縦ロッドに印加される。トルクを構造的に付与されたハンドルトルクに付加するか或いはトルクをハンドルトルクから引き離す可能性がある。アクチュエータトルクの伝達は、支援により或いは支援なしに伝動装置を介して或いはここで図示されるように、直接にハンドル軸５の一部２８に行われる。

他の好ましい実施態様では、追加トルクアクチュエータ２３として電動モータ（ここには図示されていない）が使用される。この追加操縦トルクは好ましくは伝動装置を介して特にベルト伝動装置を介してハンドル軸５或いは２８に伝動される。

追加トルクを発生させるユニット２２の省略の際には、運転者に検出された操縦特性は動力支援システムによって得られたままである。このユニット２２自体はそのためにフェールサイレントに設計されている。これは、故障の場合にこれが遮断されることを意味する。

追加トルクを発生させるユニット２２と操縦歯車６との間に操縦軸５はハンドル側の操縦軸部分２９と操縦伝動装置側の操縦軸部分３０とに分割されている。操縦軸５の部分２９、３０は重畳操縦角度αを発生させるユニット３１と作用接続されている。重畳機能用のユニット３１は、重畳アクチュエータ、好ましくは電動モータ３２と重畳伝動装置３３、好ましくは遊星歯車伝動装置とを有する。センサー３４を介して電動モータ３２のモータ位置が測定される。モータ位置センサー３４並びに二つの角度センサー、即ちハンドル側の操縦軸２９或いはハンドル１の回転角度状態用の角度センサー３５と操縦伝動装置側の操縦軸３０の信号は第二制御ユニットＥＣＵ II３７に供給される。

第一と第二制御ユニットＥＣＵ I ２４とＥＣＵ II ３７は連通導管３８を介して互いに接続されている。同様に、共通の制御ユニットを備えることか、或いはこのユニットを全操縦制御器の一部として構成することが可能である。

ハンドル１を介して運転者によって調整される車輪１０、１１の状態は、重畳操縦角度αを発生させるユニット３１によって、積極的に影響され得る。この場合には、重畳アクチュエータ３２によって追加的操縦角度αが発生される。

重畳操縦角度αを発生させるユニット３１の省略は、運転者に検出された操縦特性は動力支援システムによって得られたままである。このユニット３１自体はそのためにフェールサイレントに設計されている。これは、故障の場合にこれが遮断されることを意味する。

トルク重畳により、補強特性曲線を追加トルクの発生によって変更することが可能である。この補強特性曲線はここでは液圧支援の現存システム圧からのハンドルトルク或いは操作トルクの依存性を意味する。それで、トルクは追加トルクの積極的印加によって減少され得て、好ましくは重畳と追加的操縦角度によって組合せられ、運転者は操縦作動においてより強くなる。

さらに、積極的運転者支援が実現され得る。この場合には、トルク適合或いはトルク変動と同期に追加的操縦角度によって操縦推薦が与えられるか、或いは運転者に例えば危険を警報するために、運転者に操縦が負担とされる。特に好ましくは、運転者の積極的操縦なしに実施される自動操縦経過は、快適且つ確実に実現すべきである。

トルク伝動用の磁気追加トルクアクチュエータと操縦角度重畳用の伝動装置とを備えたこの発明による動力操縦システムの実施態様を概略的に示す。

符号の説明

１．．．．ハンドル
２．．．．操縦コラム
３，４．．．自在継手
５．．．．操縦軸
６．．．．操縦伝動装置
７．．．．ラック
８，９．．．タイロッド
１０、１１．．．車輪
１２．．．．ベルト伝動装置
１３．．．．液圧ポンプ
１４．．．．操縦弁
１５．．．．導管
１６．．．．戻し導管
１７．．．．貯蔵タンク
２０．．．．作動シリンダ
２１．．．．ピストン
２２．．．．追加トルク発生ユニット
２３．．．．追加トルクアクチュエータ
２４．．．．第一制御ユニットＥＣＵ I
２５．．．．操縦トルクセンサー
２７．．．．電気エネルギー源
３１．．．．重畳操縦角度発生ユニット
３２．．．．電動モータ
３３．．．．重畳伝動装置
３４．．．．モータ位置センサー
３５．．．．角度センサー
３７．．．．第二制御ユニットＥＣＵ II

Claims (11)

1. 動力操縦システムが追加操縦トルクを積極的に印加する手段と、同時に重畳操縦角度を積極的に印加する手段とを有することを特徴とする動力操縦システム。
2. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段は、機能的に固有で独立的に取り扱いできる補助組立体であり、重畳操縦角度を積極的に印加する手段は機能的に固有で独立的に取り扱いできる補助組立体であることを特徴とする請求項１に記載の動力操縦システム。
3. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段は、逆トルクを発生させて、 少なくとも部分的に、重畳操縦角度を積極的に印加する手段によって発生された重畳トルクを補償することを特徴とする請求項１或いは２に記載の動力操縦システム。
4. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段の作動と重畳操縦角度を積極的に印加する手段の作動とによって、運転者動作の検出が実施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
5. 選択ユニットによって補助操縦トルクを積極的に印加する手段の全作動、重畳操縦角度を積極的に印加する手段の全作動、 或いは補助操縦トルクを積極的に印加する手段と重畳操縦角度を積極的に印加する手段との組合せ作動が選択できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
6. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段の作動と重畳操縦角度を積極的に印加する手段の作動とによって、自律駆動、 特に独立的駐車操縦が行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
7. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段は追加トルクアクチュエータ、電子式調整制御ユニット（ＥＣＵ Ｉ）と好ましくは余分の操縦トルクセンサーを包含することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
8. 重畳操縦角度を積極的に印加する手段は重畳アクチュエータ、電子式調整制御ユニット（ＥＣＵ ＩＩ）と
   二個の好ましくは余分の回転角度センサーを包含することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
9. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段と重畳操縦角度を積極的に印加する手段は車両コースや車道経路に適合した追加操縦トルク並びに適合した重畳角度を発生させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
10. 追加操縦トルクを積極的に印加する手段と重畳操縦角度を積極的に印加する手段は現実の車両動力学、 特に現実の横加速度に適合した追加操縦トルク並びに適合した重畳角度を発生させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の動力操縦システム。
11. 追加操縦トルクは積極的に印加され得て、同時に重畳操縦角度も積極的に印加され得ることを特徴とする運転者支援方法。

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