Pobierz dokument

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO
(96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:
13.07.2011 11743117.1
(19) PL
(11) PL/EP
(13)
(51)
2605948
T3
Int.Cl.
B62D 5/04 (2006.01)
B62D 6/10 (2006.01)
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej
Polskiej
(54)
(97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono:
11.06.2014 Europejski Biuletyn Patentowy 2014/24
EP 2605948 B1
Tytuł wynalazku:
Zapewnienie bezpieczeństwa momentu obrotowego wspomagania za pomocą estymatora siły wywieranej na
zębatkę
(30)
(43)
Pierwszeństwo:
20.08.2010 FR 1056691
Zgłoszenie ogłoszono:
26.06.2013 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2013/26
(45)
O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono:
28.11.2014 Wiadomości Urzędu Patentowego 2014/11
(73)
Uprawniony z patentu:
JTEKT Europe, Irigny, FR
PL/EP 2605948 T3
(72)
Twórca(y) wynalazku:
JOCELYN DELARCHE, Villeurbanne, FR
ANDRÉ MICHELIS, Grigny, FR
PIERRE PILAZ, Saint Marcel L'eclaire, FR
CHRISTOPHE RAVIER, Saint Pierre de Chandieu, FR
(74)
Pełnomocnik:
rzecz. pat. Elżbieta Słomczyńska
POLSERVICE
KANCELARIA RZECZNIKÓW
PATENTOWYCH SP. Z O.O.
ul. Bluszczańska 73
00-712 Warszawa
Uwaga:
W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący
udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za
sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
1
41P34757PL00
EP 2 605 948 B1
Opis
5
[0001]
Niniejszy
elektrycznych
wzmacniaczem
wynalazek
systemów
w
dotyczy,
układu
pojazdach
generalnie,
kierowniczego
samochodowych,
systemów
ze
w
których silnik elektryczny dostarcza moment obrotowy
wspomagania, aby ułatwić kierowcy działanie wywierane
10
na koło kierownicy danego pojazdu.
[0002] W szczególności, ten wynalazek interesuje się
sposobem,
15
który
zapewnia
obrotowego
wspomagania
elektryczny
wspomagania,
bezpieczeństwo
dostarczanego
przez
momentu
przez
sprawdzenie,
silnik
czy
ten
moment jest usytuowany w danym zakresie wspomagania.
[0003] Figura 1 przypomina, jakie są główne elementy
wchodzące
w
skład
systemu
elektrycznego
wspomagania
układu kierowniczego.
[0004] Taki układ kierowniczy zawiera, z jednej strony,
20
część
mechaniczną
zawierającą
koło
prowadzące
kierownicy 2 połączone obrotowo z kolumną kierowniczą
3, której końcówka oddalona od kierownicy 2 zawiera
koło zębate układu kierowniczego sprzężone z zębatką 4,
zamontowaną przesuwnie w obudowie układu kierowniczego
25
5
[0005]
Dwie
przeciwległe
końcówki
zębatki
4
są
odpowiednio połączone, za pomocą korbowodów 6 i 7, z
kierowanymi kołami prawym i lewym (nie przedstawionymi)
danego pojazdu samochodowego.
30
[0006] Układ kierowniczy zawiera, do wspomagania siły
ręcznie wywieranej przez kierowcę pojazdu na kierownicę
2, silnik elektryczny wspomagania 8 o dwóch kierunkach
obrotu, którego wał wyprowadzający jest sprzężony, przy
2
pomocy reduktora prędkości 9 zwłaszcza ze ślimakiem i
kołem
ślimakowym,
z
kolumną
kierownicy
3,
tak,
aby
przekazać moment obrotowy silnika (ewentualnie również
moment oporowy) do tej kolumny kierownicy 3.
5
[0007] Silnik elektryczny wspomagania 8 jest sterowany
przez
elektroniczny
otrzymuje
i
komputer
przetwarza
pokładowy
różne
sygnały,
10,
który
pochodzące
z
czujników.
[0008]
10
W
zwykle
stosowanym
wykonaniu,
elektroniczny
komputer 10 otrzymuje sygnał elektryczny pochodzący z
czujnika 11 kąta kierownicy 2, przedstawiający chwilowy
kąt
15
skrętu
kół
danego
komputer
10
czujnika
momentu
pojazdu
odbiera
również
samochodowego,
sygnał
obrotowego
12
i
pochodzący
umieszczonego
ten
z
na
kolumnie kierowniczej 3, i mierzący w ten sposób moment
obrotowy wywierany przez kierowcę na kierownicę 2.
[0009] W przedstawionym przykładzie, przewidziany jest
jeszcze
czujnik
13
chwilowego
położenia
silnika
elektrycznego wspomagania 8.
20
[0010]
Na
ewentualnie
podstawie
tych
parametrów
kierowniczego,
takich
elektroniczny
komputer
różnych
informacji,
zewnętrznych
jak
wobec
i
układu
prędkość
pojazdu,
steruje
silnikiem
10
elektrycznym wspomagania 8, określając w każdej chwili
25
moment obrotowy lub siłę wspomagania, mogąc wzmocnić
lub
przeciwnie
skompensować
siłę
przykładaną
przez
kierowcę na kierownicę 2, zależnie od zasad wspomagania
lub od uprzednio określonych algorytmów.
[0011] Podstawowe dane wspomagania są dostarczone na
30
bazie
informacji
pochodzących
z
czujnika
momentu
obrotowego 12, i przy pomocy algorytmów określających
moment
obrotowy
elektrycznego 8.
wspomagania
„docelowy”
dla
silnika
3
[0012]
Tytułem
przykładów
tego
stanu
techniki
odniesiono się do dokumentów patentowych WO 2006/045910
A1 i WO 2007/031619 A1 (w imieniu zgłaszającego). Z EP
1172280
5
A1
wynika
sposób
zapewnienia
bezpieczeństwa
według części przedznamiennej zastrzeżenia 1.
[0013]
W
obecnych
warunkach,
układ
kierowniczy
wspomagany elektrycznie (DAE) sterowany w ten sposób
może spowodować zjawiska nadwspomagania, inaczej mówiąc
nadmiernego
10
wspomagania,
„samoskrętu
kół”,
lub
mogącego
odwrotnie
prowadzić
do
„podwspomagania”,
a
nawet „przeciwwspomagania”.
[0014] Niniejszy wynalazek ma na celu uniknięcie tych
niedogodności, a więc uniknięcie niepożądanych sytuacji
nadwspomagania
15
z
podwspomagania
samo
skrętem
systemu
kół,
układu
a
także
kierowniczego
wspomaganego elektrycznie.
[0015]
W
zasadniczo
tym
sposób
obrotowego
20
25
celu,
przedmiotem
zapewnienia
wspomagania
elektryczny
elektrycznie
układu
samochodowego,
przy
bezpieczeństwa
polega
systemu
momentu
obrotowego
bezpieczeństwa
dostarczonego
wspomagania,
zębatkę
wynalazku
w
systemie
układu
siły
kierowniczego,
wywieranego
przez
silnik
pojazdu
sposób
ocenie
momentu
wspomaganego
kierowniczego
czym
na
przez
jest
zapewnienia
wywieranej
na
na
podstawie
kierowcę
na
kierownicę i momentu wspomagania, i ewentualnie innych
parametrów takich jak prędkość silnika elektrycznego
wspomagania, porównaniu „docelowego” momentu obrotowego
wspomagania
30
w
dopuszczalnej
strefie
wspomagania,
określonego w stosunku do siły wywieranej na zębatkę
ocenianej
w
każdej
chwili
i,
w
przypadku
kiedy
„docelowy” moment obrotowy wspomagania utrzymuje się
poza uprzednio określonymi granicami strefy wspomagania
4
podczas
uprzednio
skorygowaniu
i
określonego
ewentualnie
czasu
przerwaniu
trwania,
wspomagania
elektrycznego układu kierowniczego.
[0016] W szczególności niniejszy wynalazek przewiduje
5
strefę
anormalną
dopuszczoną
do
działania
w
„nadwspomaganiu”, dla której „docelowy” moment obrotowy
wspomagania
jest
większy
od
pierwszego
progowego
momentu obrotowego wspomagania dopuszczalnego dla danej
strefy
10
wspomagania,
próg
wspomagania
określony
w
stosunku do oszacowanej siły wywieranej na zębatkę, i
strefę
anormalną
dopuszczoną
do
działania
w
„podwspomaganiu”, dla której „docelowy” moment obrotowy
wspomagania jest mniejszy od drugiego danego progowego
momentu
15
obrotowego
wspomagania,
próg
wspomagania
określony w stosunku do oszacowanej siły wywieranej na
zębatkę,
strefę
anormalną
„przeciwwspomaganiu”,
„docelowego”
przy
momentu
działania
czym
obrotowego
w
pozostawanie
wspomagania
w
tych
strefach podczas uprzednio określonego czasu trwania
20
powoduje
działanie
korygujące
na
wspomaganie
elektryczne układu kierowniczego.
[0017]
W
szczególności,
kiedy
„docelowy”
moment
obrotowy wspomagania jest większy od danego pierwszego
momentu
25
obrotowego
wspomagania,
określonego
czasu,
co
dostarczone
wspomaganie
wskazuje
będzie
podczas
na
w
uprzednio
„nadwspomagania”,
pierwszym
okresie
czasu ograniczone, następnie ewentualnie przerwane aby
uniknąć niepożądanego zjawiska samoskrętu kół.
[0018]
30
Odwrotnie,
kiedy
„docelowy”
moment
obrotowy
wspomagania jest mniejszy od danego drugiego momentu
obrotowego wspomagania, podczas uprzednio określonego
czasu,
co
wspomaganie
wskazuje
będzie
na
„podwspomaganie”,
zwiększone,
tak,
dostarczone
aby
zapewnić
5
wspomaganie minimalne o charakterze zabezpieczającym,
ograniczając zjawisko „podwspomagania”.
[0019]
W
szczególności,
kiedy
„docelowy”
moment
obrotowy wspomagania sytuuje się w strefie anormalnej
5
działania
z
„przeciwwspomaganiem”,
określonego
czasu,
dostarczone
podczas
uprzednio
wspomaganie
będzie
zmniejszone, następnie ewentualnie przerwane.
[0020]
Jeśli
dopuszczenia
10
chodzi
do
o
uprzednio
dostarczania
określony
wspomagania,
czas
zwłaszcza
strefy dopuszczonej do działania przy „nadwspomaganiu”,
nie
jest
on
obowiązkowo
uprzednio
określony
zwłaszcza
malejący
stały;
czas
w
korzystnie,
trwania
funkcji
jest
wartości
ten
zmienny,
odchylenia
pomiędzy „docelowym” momentem obrotowym wspomagania a
15
progiem
wspomagania
określonym
w
stosunku
do
oszacowanej siły wywieranej na zębatkę.
[0021] Wynalazek będzie lepiej zrozumiały na podstawie
lektury następującego opisu podanego w odniesieniu do
załączonego, schematycznego rysunku przedstawiającego,
20
tytułem przykładu, stosowanie tego sposobu zapewnienia
bezpieczeństwa momentu obrotowego wspomagania.
Figura
1
(już
schematycznie
25
widok
wspomniana)
w
przedstawia
perspektywie
układu
kierowniczego wspomaganego elektrycznie, w którym
można zastosować sposób według wynalazku.
Figura
2
przedstawia
algorytm
zastosowany
do
szacowania siły wywieranej na zębatkę.
Figura 3 przedstawia porównanie siły zmierzonej
30
wywieranej
wywieranej
kierownicy.
na
na
zębatkę
zębatkę
i
w
siły
oszacowanej
zależności
od
kąta
6
Figura
4
przedstawia
przykłady
zastosowania
sposobu według wynalazku.
Figura
5
przedstawia
krzywą
określającą
czas
działania dopuszczalny przy nadwspomaganiu.
5
Figura
6
przedstawia
różne
strefy
uwidocznione
przez sposób według wynalazku.
[0022] Pierwszy etap sposobu według wynalazku polega na
oszacowaniu siły wywieranej na zębatkę systemu układu
10
kierowniczego.
[0023]
W
tym
celu,
moment
obrotowy
kierownicy
14
sprowadzony do siły wywieranej na zębatkę i zmierzony
czujnikiem momentu obrotowego 12 jest dodany do momentu
obrotowego
15
wspomagania
15
silnika
elektrycznego
8
doprowadzonego do zębatki.
[0024]
Ta
siła
wywierana
na
zębatkę
jest
następnie
filtrowana, aby uzyskać oszacowanie 16 siły wywieranej
na zębatkę w danym momencie.
[0025] Jak przedstawiono na figurze 3, to oszacowanie
20
16 jest bardzo zbliżone do siły wywieranej na zębatkę
zmierzonej w rzeczywistości 17 niezależnie od położenia
kątowego kierownicy 2.
[0026] Algorytm przedstawiony na figurze 2 ma na celu
określenie granic minimalnych i maksymalnych docelowego
25
momentu obrotowego wspomagania.
[0027] Aby to zrobić, algorytm określa pierwszą strefę
dopuszczalną 18, widoczną na figurze 6, gdzie docelowy
moment
obrotowy
wspomagania
jest
większy
od
siły
wywieranej na zębatkę, wyznaczając w ten sposób strefę
30
dopuszczalną
nadwspomagania,
i
drugą
strefę
dopuszczalną 19, również widoczną na figurze 6, gdzie
docelowy moment obrotowy wspomagania (rzędna grafu z
figury 7) jest mniejszy od siły wywieranej na zębatkę,
7
wyznaczając
w
ten
sposób
strefę
dopuszczalną
podwspomagania.
[0028] Algorytm zastosowany w sposobie według wynalazku
wyznacza w ten sposób trzy krzywe widoczne na figurze
5
4.
[0029]
Pierwsza
krzywa
20
określa
moment
obrotowy
wspomagania w zależności od siły wywieranej na zębatkę.
Inaczej
mówiąc,
rzeczywiście
10
jeśli
moment
dostarczony
obrotowy
przez
system
wspomagania
jest
na
tej
krzywej, system skompensuje dokładnie siłę wywieraną na
zębatkę.
[0030] Druga krzywa 21 dla sił wywieranych na zębatkę w
kierunku kątowym dodatnim kierownicy 2, jest równoległa
do pierwszej krzywej 20, ale przesunięta w przykładzie
15
przedstawionym na figurze 4 o +3N.
[0031] Ta druga krzywa 21 wyznacza górną granicę strefy
funkcjonalnej 23, poza którą siła docelowa wspomagania
jest większa od siły wywieranej na zębatkę.
[0032] Trzecia krzywa 22 wciąż dla sił wywieranych na
20
zębatkę w kierunku kątowym dodatnim kierownicy 2, jest
równoległa do pierwszej krzywej 20, ale przesunięta w
przykładzie przedstawionym na figurze 4 od -3N do -9N.
[0033]
Ta
trzecia
krzywa
22
wyznacza
dolną
granicę
strefy funkcjonalnej 23, poniżej której siła docelowa
25
wspomagania
jest
mniejsza
od
siły
wywieranej
na
zębatkę.
[0034] Logika jest taka sama dla siły wywieranej na
zębatkę
w
kierunku
kątowym
ujemnym
kierownicy
2
(symetria środkowa krzywych).
30
[0035]
Dla
siły
wywieranej
na
zębatkę
w
kierunku
dodatnim kierownicy 2, kiedy docelowy moment obrotowy
wspomagania jest mniejszy od minimum określonego przez
trzecią
krzywą
22
(punkt
A),
docelowe
wspomaganie
8
rzeczywiście
zastosowane
dostarczyć
będzie
wspomaganie
bezpieczeństwo
(punkt
zwiększone
minimalne
A’)
tak,
aby
zapewniające
ograniczające
zjawisko
podwspomagania.
5
[0036]
Podobnie
obrotowy
dzieje
wspomagania
określonego
przez
się,
kiedy
jest
drugą
docelowy
większy
krzywą
21
od
moment
maksimum
(punkt
B),
wspomaganie docelowe rzeczywiście zastosowane będzie w
pierwszym okresie czasu ograniczone tak, aby ograniczyć
10
nadwspomaganie (punkt B’), następnie w drugim okresie
czasu odcięte, aby uniknąć zjawiska samoskrętu kół.
[0037] Jak przedstawiono na figurze 5, czas trwania
przed odcięciem wspomagania jest zależny od odchylenia
pomiędzy
15
momentem
obrotowym
wspomagania
a
momentem
rzeczywiście zastosowanym.
[0038] Na tej figurze, krzywa jest utworzona przez trzy
odcinki prostych o różnych nachyleniach.
[0039]
Tak
więc,
dla
odchylenia
momentu
obrotowego
zawartego pomiędzy 25N a 40N, dopuszczalny czas trwania
20
przed odcięciem wspomagania będzie krótszy od 5 ms. Dla
odchyleń momentu obrotowego zawartych pomiędzy 15N a
25N, ten czas trwania będzie zawarty pomiędzy 5ms a 10
ms,
i
dla
odchyleń
momentu
obrotowego
zawartych
pomiędzy 0N a 15N, ten czas trwania będzie zawarty
25
pomiędzy 10 ms a 40 ms,
[0040] Dopuszczalny czas trwania jest proporcjonalny do
odchylenia momentu obrotowego w tych trzech strefach
krzywej.
[0041] Tak więc, im większe jest odchylenie momentu
30
obrotowego tym szybciej wspomaganie jest odcięte, co
dobrze zabezpiecza moment obrotowy wspomagania silnika
elektrycznego 8.
9
[0042] Figura 6 zawiera różne krzywe i strefy określone
powyżej z krzywą 21 granicą strefy funkcjonalnej 23
usytuowaną trochę poniżej dla sił dodatnich wywieranych
na
5
zębatkę
wywieranych
i
trochę
na
powyżej
zębatkę,
krzywej
dla
sił
ujemnych
20,
wzdłuż
której
moment obrotowy wspomagania równoważy dokładnie siłę
wywieraną na zębatkę.
[0043]
W
tym
przypadku,
górna
granica
momentu
obrotowego wspomagania 15 jest szybko osiągnięta, co
10
sprowadza
kontrolę
skrętu
kół
do
jednego
obrotu
kierownicy 2 przez kierowcę.
[0044] Ta figura przedstawia również strefy 24, gdzie
moment
obrotowy
wspomagania
jest
rezystancyjny
i
przeciwstawia się obrotowi kierownicy 2, który wykonuje
15
kierowca.
[0045]
Część
podwspomagania
wywieranej
poszerzając
20
na
w
krzywych
w
22
kierunku
zębatkę
ten
wyznaczających
dodatnim
przechodzi
sposób
i
do
strefę
granice
ujemnym
tych
siły
stref
24,
funkcjonalną
23
wewnątrz tych stref 24.
[0046]
W
ten
sposób,
dla
małych
przemieszczeń
kierownicy 2, silnik elektryczny wspomagania 8 będzie
lekko
przeciwstawiać
się
temu
przemieszczaniu,
co
umożliwi utrzymanie kierownicy 2 dla lepszego komfortu
25
prowadzenia kierowcy.
[0047] Chociaż wynalazek został opisany w powiązaniu ze
szczególnymi przykładami stosowania, jest oczywiste, że
nie jest on w żaden sposób do nich ograniczony i że
obejmuje on wszelkie odpowiedniki techniczne opisanych
30
środków.
JTEKT Europe
Pełnomocnik:
10
41P34757PL00
EP 2 605 948 B1
Zastrzeżenia patentowe
1.
Sposób
zapewnienia
obrotowego
silnik
bezpieczeństwa
wspomagania
elektryczny
wspomaganego
(15)
dostarczonego
wspomagania
elektrycznie
momentu
(8),
układu
w
przez
systemie
kierowniczego
pojazdu samochodowego, przy czym sposób zapewnienia
bezpieczeństwa jest znamienny tym, że obejmuje on
etapy polegające na:
- oszacowaniu siły wywieranej na zębatkę systemu
układu
kierowniczego,
obrotowego
na
wywieranego
kierownicę
(2)
ewentualnie
momentu
innych
podstawie
przez
momentu
kierowcę
wspomagania
parametrów
na
(15),
takich
i
jak
prędkość silnika elektrycznego wspomagania
-
porównaniu
„docelowego”
momentu
obrotowego
wspomagania w dopuszczalnej strefie wspomagania,
określonego
w
stosunku
do
siły
wywieranej
na
zębatkę (17) oszacowanej w każdej chwili i,
- w przypadku kiedy „docelowy” moment obrotowy
wspomagania
utrzymuje
się
poza
uprzednio
określonymi granicami strefy wspomagania podczas
uprzednio
określonego
skorygowaniu
i
czasu
ewentualnie
trwania,
przerwaniu
wspomagania elektrycznego układu kierowniczego.
2.
Sposób
zapewnienia
bezpieczeństwa
momentu
obrotowego wspomagania (15) według zastrzeżenia 1
obejmujący
działania
strefę
w
anormalną
„nadwspomaganiu”
dopuszczoną
(18),
dla
do
której
„docelowy” moment obrotowy wspomagania jest większy
11
od
pierwszego
wspomagania
progowego
momentu
dopuszczalnego
wspomagania
(21),
próg
dla
obrotowego
danej
wspomagania
strefy
określony
w
stosunku do oszacowanej siły wywieranej na zębatkę
(17),
i
strefę
anormalną
działania
w
„podwspomaganiu” (19), dla której „docelowy” moment
obrotowy
danego
(22),
wspomagania
progowego
próg
jest
mniejszy
momentu
wspomagania
od
obrotowego
określony
drugiego
wspomagania
w
stosunku
do
oszacowanej siły wywieranej na zębatkę (17), strefę
anormalną
przy
działania
czym
w
pozostawanie
obrotowego
wspomagania
uprzednio
określonego
działanie
„przeciwwspomaganiu”
korygujące
„docelowego”
w
tych
czasu
na
momentu
strefach
trwania
wspomaganie
(24),
podczas
powoduje
elektryczne
układu kierowniczego.
3.
Sposób
zapewnienia
bezpieczeństwa
momentu
obrotowego wspomagania (15) według zastrzeżenia 2,
w
którym
kiedy
wspomagania
momentu
jest
„docelowy”
większy
obrotowego
uprzednio
od
moment
danego
wspomagania
określonego
czasu,
obrotowy
pierwszego
(21),
co
podczas
wskazuje
na
„nadwspomaganie”, dostarczone wspomaganie będzie w
pierwszym
okresie
ewentualnie
czasu
przerwane,
ograniczone,
aby
uniknąć
następnie
niepożądanego
zjawiska samoskrętu kół.
4.
Sposób
obrotowego
zapewnienia
wspomagania
bezpieczeństwa
(15)
według
momentu
jednego
z
zastrzeżeń od 2 do 3, w którym kiedy „docelowy”
12
moment obrotowy wspomagania jest mniejszy od danego
drugiego
momentu
obrotowego
wspomagania
(22),
podczas uprzednio określonego czasu, co wskazuje na
„podwspomaganie”,
dostarczone
wspomaganie
będzie
zwiększone, tak, aby zapewnić wspomaganie minimalne
o
charakterze
zabezpieczającym,
ograniczając
zjawisko „podwspomagania”.
5.
Sposób
zapewnienia
obrotowego
wspomagania
bezpieczeństwa
(15)
momentu
według
jednego
z
zastrzeżeń od 2 do 4, w którym kiedy „docelowy”
moment obrotowy wspomagania sytuuje się w strefie
anormalnej działania w „przeciwwspomaganiu” (24),
podczas
uprzednio
wspomaganie
określonego
będzie
czasu,
dostarczone
zmniejszone,
następnie
ewentualnie przerwane.
6.
Sposób
zapewnienia
obrotowego
wspomagania
bezpieczeństwa
(15)
momentu
według
jednego
z
zastrzeżeń od 1 do 5, w którym uprzednio określony
czas
trwania
funkcji
momentem
jest
wartości
zmienny,
zwłaszcza
odchylenia
pomiędzy
obrotowym
wspomagania
malejący
w
„docelowym”
a
progiem
wspomagania określonym w stosunku do oszacowanej
siły wywieranej na zębatkę (17).
JTEKT Europe
Pełnomocnik: