DE102004037617A1

DE102004037617A1 - Mit einem Übertragungsverhältnis-Einstellmechanismus ausgerüstete Lenkvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004037617A1
Application number: DE102004037617A
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Kariya Hidaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: KR100610635B1; US7004281B2; US20050039974A1; FR2858961A1; KR20050020929A; FR2858961B1; DE102004037617B4; JP2005067284A; CN1583487A; CN1583487B

Abstract

Ein Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus ändert ein Verhältnis eines Drehwinkels einer Abtriebswelle (12b) zu einem Drehwinkel einer Eingangswelle (12a). Ein Kopplungselement (60, 67, 70) ist zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position verschiebbar. Die Eingangswelle (12a) und die Abtriebswelle (12b) drehen als Einheit, wenn sich das Kopplungselement in der verriegelten Position befindet, während die Eingangswelle (12a) und die Abtriebswelle (12b) aus einem gekoppelten Zustand freigegeben werden und in einen entriegelten Zustand gebracht werden können. Das Übertragungsverhältnis des Drehwinkels der Abtriebswelle (12b) zum Drehwinkel der Eingangswelle (12a) kann durch den Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus (14) eingestellt werden, wenn sich das Kopplungselement in der entriegelten Position befindet. Ein elastisches Element (71) spannt das Kopplungselement elastisch in Richtung auf die verriegelte Position vor. Ein Solenoid (75) hält das Kopplungselement gegen eine elastische Kraft des elastischen Elementes (71) in der entriegelten Position. Eine Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung legt eine Ansteuerspannung an das Solenoid, um das Kopplungselement in der entriegelten Position positioniert zu halten, und verringert die Ansteuerspannung durch einen Spannungsdämpfungsvorgang, bevor das Kopplungselement schließlich die verriegelte Position erreicht. Während des Spannungsdämpfungsvorgangs erzeugt das Solenoid eine elektromagnetische ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Übertragungsverhältnis-Einstellmechanismus ausgerüstete Lenkvorrichtung (im nachfolgenden als Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis bezeichnet), die bevorzugt in Kraftfahrzeugen verwendet wird und in der Lage ist, das Übertragungsverhältnis von einem Einschlagwinkel eines gelenkten Rades bzw. Reifens zu einem Lenkwinkel eines von einem Fahrer bzw. von einer Bedienperson gesteuerten bzw. betätigten Lenkrades einzustellen.

Einige moderne Kfz-Lenkungssteuervorrichtungen verwenden einen Mechanismus zum Ändern des Übertragungsverhältnisses, wie etwa VGRS (Variable Gear Ratio Steering; Lenkung mit variabler Übersetzung), der ein Lenkwinkel-Konversionsverhältnis (d. h. ein Übertragungsverhältnis von einem Einschlagwinkel eines gelenkten Rades zu einem Lenkwinkel eines Lenkrades) ändern kann. Es ist im allgemeinen wünschenswert, das Lenkwinkel-Konversionsverhältnis unter Bezugnahme auf Fahrbedingungen des Fahrzeugs einschließlich einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ändern. Wenn ein Fahrzeug beispielsweise mit einer höheren Geschwindigkeit fährt, sollte das Lenkwinkel-Konversionsverhältnis verringert werden, um eine schnelle Änderung des Einschlagwinkels des Rades relativ zu einem Lenkwinkel des von einem Fahrer gesteuerten bzw. betätigten Lenkrades zu vermeiden, weil dann das Fahrverhalten des Fahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten stabilisiert ist.

Wenn das Fahrzeug hingegen mit einer niedrigeren Geschwindigkeit fährt, ist es wünschenswert, das Lenkwinkel-Konversionsverhältnis zu erhöhen, um einen erforderlichen minimalen Lenkwinkel des Lenkrades zu verkleinern, wenn ein Fahrer das Fahrzeug in eine Garage oder in einen begrenzten Parkraum manövrieren soll, und so die Belastung des Fahrers zu verringern, der das Lenkrad steuern bzw. betätigen muß.

Herkömmlicherweise ist die Verwendung vieler Arten von motorbetriebenen Lenkmechanismen zum Einstellen des Lenkwinkel-Konversionsverhältnisses weit verbreitet, da diese sich ausgezeichnet für ein voneinander unabhängiges Drehen und Antreiben einer Radlenkwelle eignen. Im besonderen ist ein Winkelerfassungsabschnitt zum Erfassen eines Lenkwinkels eines von einem Fahrer gesteuerten bzw. betätigten Lenkrades vorgesehen. Das Lenkwinkel-Konversionsverhältnis wird auf der Grundlage des erfaßten Lenkwinkels des Lenkrades und der tatsächlichen Fahrbedingungen des Fahrzeugs bestimmt. Mittels Computerverarbeitung wird ein letztlich erforderlicher Radlenkwinkel (d. h. Soll-Radwinkel) auf der Grundlage des bestimmten Lenkwinkel-Konversionsverhältnisses berechnet. In diesem Fall wird die Radlenkwelle, die mechanisch von der Lenkwelle des Lenkradesgetrennt ist, von dem Motor gedreht bzw. angetrieben, um den Winkel des gelenkten Rades auf den Soll-Radwinkel einzustellen.

Gemäß dieser Art von Lenkungsregelsystem wird die Radlenkwelle nachführgeregelt, damit sie exakt mit einer Drehung der Lenkwelle übereinstimmt. Genauer gesagt wird die Drehgeschwindigkeit eines Radlenkwellen-Antriebsmotors gemäß einer Differenz zwischen einem Ist-Drehwinkel der Radlenkwelle (d. h. dem Ist-Radlenkwinkel) und einem Soll-Radlenkwinkel eingestellt. Die Nachführ regelung sollte zügig erfolgen, damit der tatsächliche Lenkwellenwinkel schnellstmöglich mit einem Soll-Lenkwinkel übereinstimmt. Um jedoch zu verhindern, daß während einer Endphase dieser Art von Nachführregelung ein unerwünschtes Überschwingphänomenon auftritt, ist es nötig, eine Drehgeschwindigkeit des Motors auf ausreichende Weise zu verlangsamen und präzise zu regeln. Andererseits kann es vorkommen, daß ein Fahrer das Lenkrad plötzlich dreht, um eine bevorstehende Gefahr zu vermeiden. In einem solchen Fall muß der Motor mit einer sehr hohen Geschwindigkeit drehen.

Weiterhin kann ein Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus eine Verriegelungseinrichtung aufweisen, gemäß der das Übertragungsverhältnis mechanisch auf einen vorgegebenen Wert festgelegt wird, falls in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus ein Defekt auftritt. Eine Verriegelungseinrichtung weist beispielsweise einen bogenförmigen Verriegelungsarm auf, der verschwenkbar an einem Motorgehäuse des Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus getragen ist. Des weiteren ist ein scheibenförmiges Blockierorgan um eine Läuferwelle befestigt. Der Verriegelungsarm weist einen Vorsprung auf, der selektiv mit einer Aussparung dieses Blockierorgans in Eingriff bringbar ist. Wenn der Vorsprung des Verriegelungsarmes mit der Läuferwelle in Eingriff steht, ist eine Relativdrehung von Motorgehäuse und Läuferwelle gesperrt. Falls der Verbrennungsmotor angehalten wird, oder falls eine übermäßig große Kraft auf den Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus einwirkt, wird die Verriegelungseinrichtung daher in einen verriegelten Zustand gebracht, um das genaue und regulierte Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrades und einem Einschlagwinkel des gelenkten Rades zuverlässig beizubehalten (s. JP-Patentveröffentlichungsschrift Nr. 11-34894).

Bei der Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis, die in dem obenstehend beschriebenen Stand der Technik offengelegt ist, gibt es jedoch den Nachteil, daß der Verriegelungsarm und das Blockierorgan unangenehme Geräusche hervorrufen, wenn sie miteinander in Eingriff treten, um die Verriegelungseinrichtung in den Verriegelungszustand zu bringen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der oben genannten Probleme hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, Geräusche zu unterdrücken, die durch einen Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus beispielsweise dann erzeugt werden, wenn während des Verriegelns eines Verriegelungsmechanismus ein Verriegelungsarm mit einem Blockierorgan in Eingriff tritt.

Um diese und weitere diesbezügliche Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis zur Verfügung, welche eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle, einen Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus, ein Kopplungselement, ein elastisches Element, ein Solenoid, und eine Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung aufweist. Die Eingangswelle ist mit einem Lenkrad verbunden. Die Abtriebswelle ist mit einem gelenkten Rad verbunden. Der Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus ändert ein Verhältnis eines Drehwinkels der Abtriebswelle zu einem Drehwinkel der Eingangswelle. Das Kopplungselement (z.B. ein Verriegelungsarm) ist zwischen einer verriegelten Position (d. h. der Position eines Blockierorgans) und einer entriegelten Position verschiebbar. Die Eingangswelle und die Abtriebswelle drehen als Einheit, wenn sich das Kopplungselement in der verriegelten Position befindet, während die Eingangswelle und die Abtriebswelle aus einem gekoppelten Zustand freigegeben werden und in einen entriegelten Zustand gebracht werden können. Das Übertragungsverhältnis des Drehwinkels der Abtriebswelle zum Drehwinkel der Eingangswelle kann durch den Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus eingestellt werden, wenn sich das Kopplungselement in der entriegelten Position befindet. Das elastische Element spannt das Kopplungselement elastisch in Richtung auf die verriegelte Position vor. Das Solenoid hält das Kopplungselement gegen eine elastische Kraft des elastischen Elementes in der entriegelten Position. Des weiteren legt die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung eine Ansteuerspannung an das Solenoid, um das Kopplungselement in der entriegelten Position positioniert zu halten, und verringert die Ansteuerspannung durch einen Spannungsdämpfungsvorgang, bevor das Kopplungselement schließlich die verriegelte Position erreicht. Während des Spannungsdämpfungsvorgangs erzeugt das Solenoid eine elektromagnetische Kraft, welche durch die elastische Kraft des elastischen Elementes überwunden wird und eine Geschwindigkeit der Verschiebung des Kopplungselementes auf dem Weg in die verriegelte Position verringert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verringert die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung im Verlauf der Verschiebung des Kopplungselementes aus der entriegelten Position in die verriegelte Position allmählich die an das Solenoid gelegte Ansteuerspannung, so daß das Kopplungselement schließlich in die verriegelte Position gelangen kann.

Im wesentlichen sind durch das Kopplungselement erzeugte Geräusche in etwa proportional zu einer von dem Kopplungselement erzeugten Auftreffkraft. Ferner ist eine Auftreffkraft des Kopplungselementes proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit seiner Verschiebung. Somit können Geräusche durch eine Verringerung der Geschwindigkeit der Verschiebung dieses Kopplungselementes unterdrückt werden.

Selbst wenn in der Praxis bei einer Regelung die an das Solenoid gelegte Spannung auf Null reduziert wird, um das Kopplungselement aus der entriegelten Position in die verriegelte Position zu verschieben, verringert sich die Ansteuerspannung des Solenoids aufgrund seiner Induktanz- und Widerstandskomponente nicht unverzüglich auf Null. Im Vergleich mit einem Fall, in dem eine an das Solenoid gelegte Spannung plötzlich auf Null abgesenkt wird, ist es jedoch wirkungsvoll, eine Absenkungsrate der an das Solenoid gelegten Spannung so zu regeln, daß sie geringer als eine Absenkungsrate der Spannung aufgrund ihrer Induktanz- und Widerstandskomponente ist, um eine niedrigere Geschwindigkeit der Verschiebung des Kopplungselementes zu bewirken und somit Geräusche zu unterdrücken (s. 5A).

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung im Verlauf des Verschiebens des Kopplungselementes aus der entriegelten Position in die verriegelte Position die an das Solenoid gelegte Ansteuerspannung so verringert, daß eine elektromagnetische Kraft des Solenoids eine elastische Kraft des elastischen Elementes auf einer Seite nahe der verriegelten Position aufhebt, um das Kopplungselement vorübergehend auf der Nahseite anzuhalten, bevor das Kopplungselement die verriegelte Position erreicht, und dann schließlich einen Wert der Ansteuerspannung auf Null verringert.

Selbst wenn die an das Solenoid gelegte Spannung so geregelt wird, daß das Kopplungselement aus der entriegelten Position in die verriegelte Position verschoben wird, kann eine tatsächliche Ansteuerspannung des Solenoids aufgrund der Induktanz- und Widerstandskomponente des Solenoids nicht unverzüglich auf einen anzulegenden Spannungswert eingestellt werden. Ein vorübergehendes Anhalten des Kopplungselementes ermöglicht es aber, eine Verzögerung in der Änderung der an das Solenoid gelegten Ansteuerspannung zu verringern. Wenn des weiteren die letztendlich an das Solenoid gelegte Spannung sich zu einem Zeitpunkt, an dem das Kopplungselement die verriegelte Position noch nicht erreicht hat, zu Null verringert, ist eine Auftreffkraft des Kopplungselementes im wesentlichen proportional zu dem Produkt aus einem Elastizitätsmodul des elastischen Elementes und einer Verschiebungsstrecke des Kopplungselementes. Von dem Kopplungselement bei seinem Verriegelungsbetrieb erzeugte Geräusche werden daher leise.

Wenn die Geschwindigkeit der Verschiebung des Kopplungselementes im Verlauf des Verschiebens des Kopplungselementes aus der entriegelten Position in die verriegelte Position langsam ist, sind von dem Kopplungselement bei seinem Verriegelungsbetrieb erzeugte Geräusche leise, jedoch wird eine lange Zeit benötigt, um den Verriegelungsbetrieb zu bewerkstelligen. In dieser Hinsicht ist die Verwendung der obenstehend beschriebenen Anordnung nicht nur im Hinblick auf die Unterdrückung von Geräuschen wirksam, sondern auch im Hinblick auf die Verkürzung einer erforderlichen Betätigungszeit, verglichen mit einem Fall, in dem die an das Solenoid gelegte Spannung einfach nur verringert wird.

Genauer gesagt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dreht ein Gehäuse als Einheit mit der Eingangswelle. Der Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus ist ein Übertragungsverhältnis-Änderungsmotor, der in dem Gehäuse festgelegt ist und eine Drehwelle zum Übertragen einer Motordrehung an die Abtriebswelle über eine Untersetzungsgetriebeeinheit aufweist. Ein Drehelement ist koaxial und einstückig mit der Drehwelle des Übertragungsverhältnis-Änderungsmotors ausgebildet und weist mindestens eine an einer äußeren Umfangsfläche davon ausgebildete Eingriffsaussparung auf. Das Kopplungselement weist einen Eingriffshaken auf, der so am Gehäuse angebracht ist, daß er der äußeren Umfangsfläche des Drehelementes gegenüberliegt und zwischen der verriegelten Position und der entriegelten Position verschiebbar ist. Der Eingriffshaken steht in der verriegelten Position mit der Eingriffsaussparung in Eingriff. In der entriegelten Position löst sich der Eingriffshaken von der Eingriffsaussparung, so daß ein vorgegebener Abstand zwischen dem Eingriffshaken und der äußeren Umfangsfläche des Drehelementes eingehalten wird. Das elastische Element spannt das Kopplungselement elastisch in Richtung auf die verriegelte Position vor, in der der Eingriffshaken des Kopplungselementes mit der Eingriffsaussparung des Drehelementes in Eingriff steht. Wenn das Solenoid aktiviert ist, verschiebt es das Kopplungselement gegen die elastische Kraft des elastischen Elementes und hält das Kopplungselement in der entriegelten Position, in der der Eingriffshaken des Kopplungselementes außer Eingriff mit der Eingriffsaussparung des Drehelementes ist und einen vorgegebenen Abstand von der äußeren Umfangsfläche des Drehelementes einhält. Ferner veranlaßt die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung beim Spannungsdämpfungsvorgang aufgrund der elastischen Kraft des elastischen Elementes das in der entriegelten Position gehaltene Kopplungselement zu einer Verschiebung in Richtung auf die verriegelte Position, wodurch die Eingangswelle über das Gehäuse mit der Drehwelle des Übertragungsverhältnis-Änderungsmotors zu einer Einheit verbunden wird, und veranlaßt die Eingangswelle und die Abtriebswelle, über die Untersetzungsgetriebeeinheit als Einheit zu drehen.

Die obenstehend beschriebene Anordnung verwirklicht auf wirksame Weise eine Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis, welche in der Lage ist, Geräusche zu unterdrücken, die erzeugt werden, wenn das Kopplungselement in die entriegelte Position gebracht wird, und des weiteren in der Lage ist, die Eingangswelle (d. h. die Lenkwelle) fest mit der Abtriebswelle (d. h. der Radlenkwelle) zu verriegeln, so daß sie als Einheit drehen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der Lektüre der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Querschnittansicht eines Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus der Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B Querschnittansichten zur Erläuterung des Betriebs eines Verriegelungsmechanismus in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Querschnittansicht zur Erläuterung des verriegelten Zustands des Verriegelungsmechanismus in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5A bis 5D Diagramme zur Erläuterung der Änderung einer an eine elektromagnetische Spule bzw. ein Solenoid gelegten Ansteuerspannung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm für ein erstes Verfahren zum Anlegen der Ansteuerspannung an die elektromagnetische Spule bzw. an das Solenoid gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm für ein zweites Verfahren zum Anlegen der Ansteuerspannung an die elektromagnetische Spule bzw. an das Solenoid gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ein Ablaufdiagramm für ein drittes Verfahren zum Anlegen der Ansteuerspannung an die elektromagnetische Spule bzw. an das Solenoid gemäß der vorliegenden Erfindung;
9A und 9B Querschnittansichten zur Erläuterung des Betriebs eines weiteren Verriegelungsmechanismus in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Querschnittansicht zur Erläuterung des verriegelten Zustands des Verriegelungsmechanismus in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11A und 11B Querschnittansichten zur Erläuterung des Betriebs eines modifizierten Verriegelungsmechanismus in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
12 eine Querschnittansicht zur Erläuterung des Betriebs eines modifizierten Verriegelungsmechanismus in dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im nachfolgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform
Es wird zuerst eine Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 zeigt eine schematische Anordnung für eine Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Lenkrad 10 ist an einem oberen Ende einer Lenkwelle 12a befestigt (die einer Eingangswelle der vorliegenden Erfindung entspricht). Die Lenkwelle 12a hat ein unteres Ende, das mit einem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 verbunden ist. Ein oberes Ende einer Ritzelwelle 12b (die einer Abtriebswelle der vorliegenden Erfindung entspricht) ist mit dem Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 verbunden. Des weiteren ist ein Ritzel (nicht gezeigt) an einem unteren Ende der Ritzelwelle 12b vorgesehen. Dieses Ritzel wälzt mit einer in einem Lenkgetriebe 16 angeordneten Zahnstange 18 ab bzw. steht damit in Eingriff. Des weiteren ist jedes Ende der Zahnstange 18 mit einem inneren Ende einer entsprechenden Spurstange 20 gekoppelt. Das äußere Ende einer jeden Spurstange 20 ist mit einem gelenkten Rad 24 über einen Spurhebel 22 verbunden. Diese Ausführungsform wendet eine Servolenkungsvorrichtung mit einem Servounterstützungsmechanismus (nicht gezeigt) an, der in der Lage ist, die Zahnstange 18 bei einer Bewegung zu unterstützen. Es wird beispielsweise ein hydraulischer, ein motorgetriebener, oder ein elektrohydraulischer Typ verwendet.
Des weiteren ist ein Lenkwinkelsensor 25 zum Erfassen eines Lenkwinkels des Lenkrades 10 an der Lenkwelle 12a angebracht. Der Lenkwinkelsensor 25 ist beispielsweise ein herkömmlich bekannter Drehgeber oder eine vergleichbare Winkelerfassungseinrichtung. Auf ähnliche Weise ist ein Ausgabewinkelsensor 26 zum Erfassen eines Einschlagwinkels des gelenkten Rades 24 an der Ritzelwelle 12b angebracht. Der Ausgabewinkelsensor 26 ist beispielsweise ein herkömmlich bekannter Drehgeber oder eine vergleichbare Winkelerfassungseinrichtung. In diesem Fall ist es möglich, den Ausgabewinkelsensor 26 in den Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 einzugliedern. Ein Lenkungsregelabschnitt 30 gibt einen vom Lenkwinkelsensor 25 erfaßten Lenkwinkel des Lenkrades 10 und einen vom Ausgabewinkelsensor 26 erfaßten Einschlagwinkel des gelenkten Rades 24 ein. Ferner gibt der Lenkungsregelabschnitt 30 eine vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erfaßte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ein. Des weiteren kann der Lenkungsregelabschnitt 30 als Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung der vorliegenden Erfindung dienen, die ein Regelsignal zum Regeln des Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 erzeugt.
Des weiteren besteht der Lenkungsregelabschnitt 30 aus einem allgemein bekannten Mikrocomputer mit einer CPU 31, einem RAM 32, einem ROM 33, und einer Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 34, welche über eine Busleitung 35 verbunden und in der Lage sind, miteinander zu kommunizieren. Ferner weist der ROM 33 einen Programmspeicher bereich 33a und einen Datenspeicherbereich 33b auf. Der Programmspeicherbereich 33a speichert ein Lenkungsregelprogramm 33p. Der Datenspeicherbereich 33b speichert die Daten zur Verwendung bei der Lenkungsregelung.
Gemäß der Darstellung in 2 weist der Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 einen Motor 40 und eine Untersetzungsgetriebeeinheit 42 auf. Der Motor 40 weist einen Ständer 46 und einen Läufer 48 auf. Der Ständer 46 ist an einem Motorgehäuse 44 festgelegt. Die Untersetzungsgetriebeeinheit 42 besteht beispielsweise auf einem Planetengetriebemechanismus oder einem Oberwellengetriebemechanismus. Bei dem Planetengetriebemechanismus dreht eine Drehwelle 50 zusammen mit dem Läufer 48 und ist an einem Sonnenrad 52 befestigt. Eine vorgegebene Anzahl von Planetenrädern 54 ist um das Sonnenrad 52 und in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet. Jedes Planetenrad 54 wälzt mit dem Sonnenrad 52 auf der in Radialrichtung inneren Seite und des weiteren mit einem Hohlrad 56, das auf der zylindrischen Innenfläche des Motorgehäuses 44 ausgebildet ist, ab. Des weiteren ist jedes Planetenrad 54 durch ein Zwischenrad 58 drehbar abgestützt.
Des weiteren ist ein Verriegelungsmechanismus (s. 3A und 3B) im Motorgehäuse 44 vorgesehen. Der Verriegelungsmechanismus befindet sich auf einer Höhe, die einem Oberteil des Läufers 48 entspricht (d. h. auf der Höhe einer in 2 gezeigten Linie A-A). Genauer gesagt weist der Verriegelungsmechanismus einen bogenförmigen Verriegelungsarm 60 auf (entspr. einem Kopplungselement der vorliegenden Erfindung), der im Motorgehäuse 44 angeordnet ist. Der Verriegelungsarm 60 entspricht höhenmäßig dem Oberteil des Läufers 48. Der Verriegelungsarm 60 weist einen Eingriffsvorsprung 60a (entspr. einem Eingriffshaken der vorliegenden Erfindung) auf, der auf der Innenseite seines bogenförmigen Körpers ausgebildet ist. Der Verriegelungsarm 60 hat ein Ende (d. h. ein Schwenkende oder proximales Ende), das mittels eines Stiftes 44a verschwenkbar vom Motorgehäuse 44 getragen ist. Eine elektromagnetische Spule 62 ist an dem anderen Ende (d. h. einem freien Ende bzw. distalen Ende) des Verriegelungsarmes 60 vorgesehen. Des weiteren ist gemäß der Darstellung in 2 ein Plattenmagnet 64 an einer oberen Begrenzungsfläche des Motorgehäuses 44 befestigt. Der Plattenmagnet 64 liegt der elektromagnetischen Spule 62 von oben eng benachbart gegenüber. Andererseits ist eine Metallplatte 66 am Ständer 46 befestigt und unter der elektromagnetischen Spule 62 in gegenüberliegender Beziehung angeordnet. Die elektromagnetische Spule 62, der Plattenmagnet 64 und die Metallplatte 66 stellen im Zusammenwirken ein Solenoid der vorliegenden Erfindung dar.
Des weiteren ist eine Feder 67 (entspr. dem elastischen Element der vorliegenden Erfindung) in der Nähe des freien Endes des Verriegelungsarmes 60 vorgesehen, wo die elektromagnetische Spule 62 vorgesehen ist. Ein Ende der Feder 67 ist mit dem Verriegelungsarm 60 verbunden, und das andere Ende der Feder 67 ist an der zylindrischen Innenfläche des Motorgehäuses 44 verankert. Der Verriegelungsarm 60 wird von der Feder 67 elastisch auf die Drehwelle 50 hin vorgespannt bzw. gezogen.
Weiterhin ist ein drehbares Blockierorgan 68 (entspr. einem Drehelement der vorliegenden Erfindung) auf der oberen Oberfläche des Läufers 48 des Motors 40 vorgesehen. Das Blockierorgan 68 ist an der Drehwelle 50 befestigt und dreht zusammen mit dem Läufer 48. Das Blockierorgan 68 ist mit mindestens einer Eingriffsaussparung 68a (entspr. einer Eingriffsaussparung der vorliegenden Erfindung) versehen, die mit dem Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 in Eingriff bringbar ist. Gemäß der in 3A und 3B gezeigten Ausführungsform sind insgesamt vier Eingriffsaussparungen 68a vorgesehen.
Das Motorgehäuse 44 des Motors 40 ist mit dem oberen Ende der Ritzelwelle 12b verbunden. Das Zwischenrad( 58 ist mit dem unteren Ende der Lenkwelle 12a eines Kardangelenks (nicht gezeigt) verbunden.
Gemäß der Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis dieser Ausführungsform gibt der Lenkungsregelabschnitt 30 eine vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erfaßte Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit und einen vom Lenkwinkelsensor 25 erfaßten Lenkwinkel ein. Der Lenkungsregelabschnitt 30 berechnet einen Soll-Lenkwinkel auf der Grundlage der eingegebenen Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit und des Lenkwinkels gemäß dem von der CPU 31 ausgeführten Lenkungsregelprogramm 33p. Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt ein Regelsignal, das dem bestimmten Soll-Lenkwinkel entspricht, an den Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 aus. Der Motor 40 des Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus 14 wird auf der Grundlage des Regelsignals angesteuert, um den Ist-Einschlagwinkel des gelenkten Rades 24 an den Soll-Lenkwinkel anzugleichen.
Der obenstehend beschriebene Verriegelungsmechanismus arbeitet folgendermaßen.
Wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist (d. h. wenn der Zündschalter auf EIN steht) und der Motor 40 nicht ausgefallen ist, liefert der Lenkungsregelabschnitt 30 elektrische Leistung an die elektromagnetische Spule 62. Die elektromagnetische Spule 62 erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die in der Richtung parallel zu der unter dem Verriegelungsarm 60 angeordneten Metallplatte 66 wirkt. Der Verriegelungsarm 60 wird gegen die Feder kraft der Feder 67 auf die zylindrische Innenwand des Motorgehäuses 44 hin gezogen. D. h., der Verriegelungsarm 60 verschiebt sich in der Richtung vom Blockierorgan 68 weg, und somit gerät der Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 außer Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a des Blockierorgans 68, wie in 3A gezeigt ist (entspr. der entriegelten Position der vorliegenden Erfindung). Wenn über das gelenkte Rad 24 keine übermäßige Kraft eingegeben wird und der Motor 40 nicht ausgefallen ist, stellt der Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus einen Einschlagwinkel des gelenkten Rades 24 auf der Grundlage der erfaßten Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit ein.
Bei abgestellter Brennkraftmaschine hingegen (d. h., wenn der Zündschalter auf AUS steht), oder wenn der Motor 40 ausgefallen ist, unterbricht der Lenkungsregelabschnitt 30 die Versorgung der elektromagnetischen Spule 62 mit elektrischer Leistung. Die Feder 67 drückt den Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 elastisch auf das Blockierorgan 68 hin und drückt den Eingriffsvorsprung 60a in Eingriff mit dem Eingriffsaussparung 68a des Blockierorgans 68, wie in 4 gezeigt ist (entspr. der entriegelten Position der vorliegenden Erfindung).
Ein Eingriff des Eingriffsvorsprungs 60a und der Eingriffsaussparung 68a wird folgendermaßen herbeigeführt.
Falls die Winkelposition des Eingriffsvorsprungs 60a des Verriegelungsarmes 60 und diejenige der Eingriffsaussparung 68a des Blockierorgans 68 in der Umfangsrichtung übereinstimmen, greift der Eingriffsvorsprung 60a direkt und unmittelbar in die Eingriffsaussparung 68a ein. Wenn der Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 nicht mit der Eingriffsaussparung 68a des Blockierorgans 68 zusammenpaßt, kann der Verriegelungsbetrieb nicht sofort bewerkstelligt werden, und demzufolge kann das Blockierorgan 68 eine Weile relativ zum Verriegelungsarm 60 drehen, bis die Winkelpositionen des Eingriffsvorsprungs 60a und der Eingriffsaussparung 68a übereinstimmen. Somit greift der Eingriffsvorsprung 60a sofort mit der Eingriffsaussparung 68a ein, sobald die Winkelpositionen des Eingriffsvorsprungs 60a und der Eingriffsaussparung 68a übereinstimmen. Selbst wenn der Motor 40 ausgefallen ist, kann das Übertragungsverhältnis somit auf einen vorgegebenen Wert festgelegt werden, und demzufolge kann der Fahrer die Räder 24 sicher lenken.
Weiterhin verwendet diese Ausführungsform eine PWM (= Pulsbreitenmodulation)-Steuerung zum Einstellen einer Ansteuerspannung, die an die elektromagnetische Spule 62 gelegt wird. Der Lenkungsregelabschnitt 30 bestimmt die Ansteuerspannung, die an die elektromagnetische Spule 62 gelegt wird, gemäß dem Lenkungsregelprogramm 33p, und erzeugt ein PWM-Signal auf der Grundlage eines Tastverhältnisses, das der angelegten Spannung entspricht.
Der Lenkungsregelabschnitt 30 (genauer gesagt, die CPU 31) führt die Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus mit dem Lenkungsregelprogramm 33p durch. Im nachfolgenden wird ein erstes Beispiel für das Lenkungsregelprogramm 33p gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 6 in Verbindung mit 3A, 3B, und 4 und dem Diagramm von 5B erläutert. Zuerst wird überprüft, ob der Zündschalter (in der Zeichnung nicht gezeigt) vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand gestellt wurde (s. Schritt S1). Wenn der Zustand des Zündschalters zum AUS-Zustand geändert wurde (d. h. JA in Schritt S1), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung schrittweise von V0 zu Vb abnimmt, wie in 5B gezeigt ist (s. Schritt S2). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 ein Verriegelungs-Flag, welches anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S3). In diesem Zustand verringert sich die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62 um einen Betrag, welcher der Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt wird die Federkraft der Feder 67 größer als die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62, und demzufolge verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 auf das Blockierorgan 68 hin und wird an einem vorgegebenen Gleichgewichtspunkt gehalten. Genauer gesagt, wenn die Spannung V0 an die elektromagnetische Spule 62 angelegt ist, liegt ein Spalt mit der Strecke d₁₁ zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 vor, wie in 3A gezeigt ist (entspr. der entriegelten Position der vorliegenden Erfindung). Wenn hingegen die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung auf Vb reduziert wird, verkleinert sich der Spalt zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 auf die Strecke d₁₂, wie in 3B gezeigt ist (entspr. der Nahseitenposition der vorliegenden Erfindung). Zu diesem Zeitpunkt wird der Eingriffsvorsprung 60a noch nicht in Berührung mit dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 gebracht, weshalb das Blockierorgan 68 kontinuierlich drehen kann.
Wenn der Zündschalter nicht aus dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand gestellt wurde (d. h. NEIN in Schritt S1), wird überprüft, ob sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (s. Schritt S4). Wenn sich der Zündschalter im EIN-Zustand befindet (d. h. NEIN in Schritt S4), wird der Verriegelungsbetrieb abgebrochen (s. Schritt S10). Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt den Verriegelungsarm 60 frei, wie in 3A gezeigt ist, und führt die Verarbeitung für die in einem normalen Zustand befindliche Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch. Wenn sich der Zündschalter sich im AUS-Zustand befindet (d. h. JA in Schritt S4), wird überprüft, ob der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S5). Wenn der Verriegelungsmechanismus nicht in Betrieb ist (d. h. NEIN in Schritt S5), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich.
Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet und der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (d. h. JA in Schritt S5), wird überprüft, ob eine vorgegebene Zeitspanne Tb (z.B. 5 s) verstrichen ist, seit der Zündschalter vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand gestellt wurde (s. Schritt S6). Wenn die vorgegebene Zeitspanne Tb noch nicht verstrichen ist (d. h. NEIN in Schritt S6), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich. Wenn die vorgegebene Zeitspanne Tb bereits verstrichen ist (d. h. JA in Schritt S6), verringert der Lenkungsregelabschnitt 30 die Spannung V, die an die elektromagnetische Spule 62 gelegt wird, auf 0 V (s. Schritt S7). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 das Verriegelungs-Flag zurück, das anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S8). In diesem Fall erzeugt die elektromagnetische Spule 62 keine elektromagnetische Kraft. Somit veranlaßt die Kontraktionskraft der Feder 67 den Eingriffsvorsprung 60a zu einer Verschiebung aus dem Zustand der 3B in denjenigen der 4. Der Eingriffsvorsprung 60a tritt vollständig mit der Eingriffsaussparung 68a in Eingriff. Anders ausgedrückt, der Verriegelungsarm 60 ist mit dem Blockierorgan 68 verriegelt.
Tb ist eine ausreichend lange Zeit im Vergleich mit der Zeit, die der Verriegelungsarm 60 braucht, um eine Verschiebungsbewegung aus dem in 3A gezeigten Zustand in den in 3B gezeigten Zustand auszuführen. In dem Zustand von 3A liegt ein Spalt mit der Strecke d₁₁ zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und einem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 vor. In dem Zustand von 3B verkleinert sich der Spalt zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 auf eine Strecke d₁₂. Ferner sollte Tb unter Berücksichtigung einer Zeitkonstante bestimmt werden, die sich nach einer Induktanz der elektromagnetischen Spule 62 und einer in der elektromagnetischen Spule 62 enthaltenen Widerstandskomponente richtet (d. h. einer Verzögerungszeit der an die elektromagnetische Spule 62 gelegten Spannung, die sich von V0 zu Vb ändert).
Im nachfolgenden wird ein zweites Beispiel für das Lenkungsregelprogramm 33p gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 7 in Verbindung mit 3A, 3B, und 4 und dem Diagramm von 5C erläutert. Der Lenkungsregelabschnitt 30 (genauer gesagt, die CPU 31) führt die Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus mit diesem Lenkungsregelprogramm 33p durch. Zuerst wird überprüft, ob der Zündschalter (in der Zeichnung nicht gezeigt) vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (s. Schritt S11). Wenn der Zustand des Zündschalters in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. JA in Schritt S11), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis, so daß die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung stufenweise von V0 auf Vc abnimmt, wie in 5C gezeigt ist (s. Schritt S12). Daraufhin setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 ein Verriegelungs-Flag, das anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S13). In diesem Zustand nimmt die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62 um einen Betrag ab, welcher einer Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, die Federkraft der Feder 67 wird größer als die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62, und infolgedessen verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 auf das Blockierorgan 68 hin. Genauer gesagt, wenn die Spannung V0 an die elektromagnetische Spule 62 gelegt ist, liegt ein Spalt mit der Strecke d₁₁ zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und einem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 vor, wie in 3A gezeigt ist (entspr. der entriegelten Position der vorliegenden Erfindung). Wenn hingegen die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung auf Vc verringert wird, verkleinert sich der Spalt zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 auf die Strecke d₁₂, wie in 3B gezeigt ist (entspr. der Nahseitenposition der vorliegenden Erfindung). Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingriffsvorsprung 60a noch nicht mit dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 in Eingriff gebracht, und daher kann das Blockierorgan 68 kontinuierlich drehen.
Wenn der Zündschalter nicht vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. NEIN in Schritt S11), wird überprüft, ob sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (s. Schritt S14). Wenn sich der Zündschalter im EIN-Zustand befindet (d. h. NEIN in Schritt S14), wird der Verriegelungsbetrieb abgebrochen (s. Schritt S21). Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt den Verriegelungsarm 60 frei, wie in 3A gezeigt ist, und führt die Verarbeitung für die in einem normalen Zustand befindliche Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch. Wenn der Zündschalter im AUS-Zustand ist (d. h. JA in Schritt S14), wird sodann überprüft, ob der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S15). Wenn der Verriegelungsmechanismus nicht in Betrieb ist (d. h. NEIN in Schritt S15), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich.
Wenn der Zündschalter im AUS-Zustand ist und der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (d. h. JA in Schritt S15), überprüft der Lenkungsregelabschnitt 30 sodann in Schritt S16, ob es Zeit ist, die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V (d. h. das PWM-Tastverhältnis) zu ändern. Wenn es Zeit zum Ändern der Spannung ist (d. h. JA in Schritt S16), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis, so daß die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung um einen Betrag Vcof (z.B. 0,1 V) reduziert wird (s. Schritt S17). Die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62 verringert sich um einen Betrag, der einer Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, die Federkraft der Feder 67 wird größer als die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62, und infolgedessen verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 auf das Blockierorgan 68 hin und wird an einem neuen Gleichgewichtspunkt (näher am Blockierorgan 68) gehalten. Wenn der Zeitpunkt zum Ändern der Spannung noch nicht gekommen ist (d. h. NEIN in Schritt S16), überspringt der Lenkungsregelabschnitt 30 den Schritt S17 und geht zu dem nächsten Schritt S18 weiter.
Gemäß den in 5C gezeigten Spannungscharakteristiken übersteigt die Kontraktionskraft der Feder 67 die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62, wenn sich die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V an V1 annähert. Die Feder 67 und die elektromagnetische Spule 62 können einen ausgeglichenen Zustand nicht beibehalten. Infolgedessen tritt der Ein griffsvorsprung 60a mit dem Eingriffsaussparung 68a in Eingriff (siehe 4).
Nach dem Ändern des PWM-Tastverhältnisses wird überprüft, ob die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V auf V2 abgenommen hat (s. Schritt S18). Wenn die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V größer als V2 ist (NEIN in Schritt S18), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung. Wenn die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V gleich oder kleiner als V2 ist (JA in Schritt S18), verringert der Lenkungsregelabschnitt 30 die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V auf 0 V (s. Schritt S19). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 das Verriegelungs-Flag zurück, das anzeigt, daß sich der Verriegelungsmechanismus in Betrieb befindet (s. Schritt S20).
In diesem Fall ist die Spannung V1 eine durchschnittliche Spannung, die nötig ist, damit die elektromagnetische Spule 62 den Eingriffszustand zwischen dem Eingriffsvorsprung 60a und der Eingriffsaussparung 68a aufrechterhält. Ferner ist die Spannung V2 eine minimale (bzw. niedrigste) Spannung, die nötig ist, damit die elektromagnetische Spule 62 den oben beschriebenen Eingriffszustand aufrechterhält, wenn verschiedene Unterschiede von Bauteilen in Betracht zu ziehen sind.
Im nachfolgenden wird ein drittes Beispiel für das Lenkungsregelprogramm 33p gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 8 in Verbindung mit 3A, 3B, und 4 und das Diagramm von 5D erläutert. Der Lenkungsregelabschnitt 30 (genauer gesagt, die CPU 31) führt die Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus mit diesem Lenkungsregelprogramm 33p durch. Zuerst wird überprüft, ob der Zündschalter (in der Zeichnung nicht gezeigt) vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (s. Schritt S31). Wenn der Zustand des Zündschalters in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. JA in Schritt S31), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung linear mit einer konstanten Rate von V0 bis 0 abnimmt, wie in 5D gezeigt ist (s. Schritt S32). Genauer gesagt, im Ansprechen auf das Ausschalten des Zündschalters ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß sich die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung um einen Betrag Vdof verringert. Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 eine Verriegelungs-Flag, welches andeutet, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S33).
Wenn der Zündschalter nicht vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. NEIN in Schritt S31), wird überprüft, ob sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (s. Schritt S34). Wenn sich der Zündschalter im EIN-Zustand befindet (d. h. NEIN in Schritt S34), wird der Verriegelungsbetrieb abgebrochen (s. Schritt S41). Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt den Verriegelungsarm 60 frei, wie in 3A gezeigt ist, und führt die Verarbeitung für die in einem normalen Zustand befindliche Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch. Wenn der Zündschalter im AUS-Zustand ist (d. h. JA in Schritt S34), wird überprüft, ob der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S35). Wenn der Verriegelungsmechanismus nicht in Betrieb ist (d. h. NEIN in Schritt S55), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich.
Wenn der Zündschalter im AUS-Zustand ist und der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (d. h. JA in Schritt S35), überprüft der Lenkungsregelabschnitt 30, ob es Zeit zum Ändern der an die elektromagnetische Spule 62 gelegten Spannung V (d. h. des PWM-Tastverhältnisses) ist. Wenn es Zeit zum Ändern der Spannung ist (d. h. JA in Schritt S36), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung um einen Betrag Vdof abnimmt (s. Schritt S37). Wenn die Zeit zum Ändern der Spannung noch nicht gekommen ist (d. h. NEIN in Schritt S36), überspringt der Lenkungsregelabschnitt 30 den Schritt S37 und geht weiter zu dem nächsten Schritt S38. Infolgedessen verringert sich eine elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62 um einen Betrag, der einer Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, die Federkraft der Feder 67 wird größer als die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62, und infolgedessen verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 auf das Blockierorgan 68 hin und wird als Ergebnis an einem Gleichgewichtspunkt (näher am Blockierorgan 68) gehalten.
Gemäß den in 5D gezeigten Spannungscharakteristiken übersteigt die Kontraktionskraft der Feder 67 die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischen Spule 62, wenn die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V sich an V1 annähert. Die Feder 67 und die elektromagnetische Spule 62 können einen ausgeglichenen Zustand nicht beibehalten. Infolgedessen tritt der Eingriffsvorsprung 60a in Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a (siehe 4).
Nach dem Ändern des PWM-Tastverhältnisses wird überprüft, ob die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V auf 0 gesunken ist (s. Schritt S38). Wenn die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V größer als 0 ist (NEIN in Schritt S38), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung. Wenn die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V gleich oder kleiner als 0 ist (JA in Schritt S38), wird angenommen, daß die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V 0 V ist (s. Schritt S39). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 das Verriegelungs-Flag zurück, das anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S40).
Bei diesem dritten Beispiel steht Vdof für eine Absenkungsrate (V0/Td) der an die elektromagnetische Spule 62 gelegten Spannung V. Obgleich Vdof in diesem Beispiel als konstant eingestellt ist, ist es möglich, Vdof in der Endphase der Verschiebungsbewegung des sich an das Blockierorgan 68 annähernden Eingriffsvorsprungs 60a zu ändern (z.B. wenn die Spannung V unter den Spannungswert V1 abnimmt).
Neben der obenstehend beschriebenen Anordnung, und wie in 11A gezeigt ist, ist es möglich, an dem Eingriffsvorsprung 60a ein Gummielement oder ein elastisches Element 60b anzubringen, oder ein Gummielement oder ein elastisches Element 68b an der Eingriffsaussparung 68a anzubringen. Anders ausgedrückt ist es wünschenswert, ein Gummielement oder ein vergleichbares elastisches Element anzubringen, um Geräusche zu unterdrücken, die erzeugt werden, wenn der Eingriffsvorsprung 60a in Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a tritt. Beispielsweise gestattet es diese Anordnung dem Lenkungsregelabschnitt 30, die in 5A gezeigten Spannungscharakteristiken zu verwenden, anstatt die Betriebsverarbeitung für den obenstehend beschriebenen Verriegelungsmechanismus anzuwenden. Gemäß 5A, wenn sich der Zündschalter vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand verändert, fällt die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V unverzüglich auf 0 V ab. Selbst wenn sich die Spannung V abrupt verringert, kann das am Eingriffsvorsprung 60a und/oder an der Eingriffsaussparung 68a angebrachte elastische Element die Geräusche wirksam reduzieren, die erzeugt werden, wenn der Verriegelungsarm 60 mit dem Blockierorgan 68 in Eingriff tritt.
Wie weiterhin in 11B gezeigt ist, ist es möglich, die Feder 67 als Kombination aus zwei Federn 67a und 67b auszuführen, die in Reihe verbunden sind und einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul aufweisen. Die Verwendung der Kombination aus den beiden Federn 67a und 67b ermöglicht es, die Geräusche, die erzeugt werden, wenn der Eingriffsvorsprung 60a in Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a tritt, weiter abzuschwächen. Gemäß dieser Anordnung zieht sich zuerst eine Feder 67a mit einem höheren Elastizitätsmodul zusammen, und dann zieht sich die andere Feder 67b mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul als nächste zusammen. Anders ausgedrückt, die Geschwindigkeit der Verschiebung des Verriegelungsarmes 60 nimmt in der Endphase des Kontraktionsvorgangs der Verbundfeder 67 ab. Dies nimmt wirksam den Aufprall auf (und unterdrückt somit wirksam Geräusche), der beim Eingriff des Eingriffsvorsprungs 60a mit der Eingriffsaussparung 68a auftritt. Beispielsweise erlaubt es diese Anordnung dem Lenkungsregelabschnitt 30, die in 5A gezeigten Spannungscharakteristiken anzuwenden, anstatt die obenstehend beschriebene Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus anzuwenden. Wie obenstehend beschrieben ist, fällt gemäß 5A die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V im Ansprechen auf das Ausschalten des Zündschalters unverzüglich auf 0 V ab. Selbst wenn die Spannung V abrupt abnimmt, kann die Verbundfeder 67, die aus zwei in Reihe verbundenen Federn 67a und 67b mit einem unterschiedlichen Elastizitätsmodul besteht, wirksam Geräusche unterdrücken, die erzeugt werden, wenn der Verriegelungsarm 60 in Eingriff mit das Blockierorgan 68 tritt.
Ferner ist es möglich, beide der in 11A und 11B gezeigten obenstehend vorgeschlagenen Anordnungen anzuwenden. In diesem Fall ist ein Gummielement bzw. ein elastisches Element an mindestens einem von dem Eingriffsvorsprung 60a des Verriegelungsarmes 60 und der Eingriffsaussparung 68a oder dem Blockierorgan 68 angebracht. Die Feder 67 besteht aus einer Kombination von zwei Federn 67a und 67b, die in Reihe verbunden sind und einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul besitzen. Dies verringert weiter wirksam die Geräusche, die erzeugt werden, wenn der Eingriffsvorsprung 60a in Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a tritt.
Diese Anordnung erlaubt es beispielsweise dem Lenkungsregelabschnitt 30, die in 5A gezeigten Spannungscharakteristiken zu verwenden, anstatt die obenstehend beschriebene Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus anzuwenden. Wie obenstehend beschrieben ist, fällt gemäß 5A die an die elektromagnetische Spule 62 gelegte Spannung V im Ansprechen auf das Ausschalten des Zündschalters unverzüglich auf 0 V ab. Selbst wenn die Spannung V abrupt abnimmt, können das am Eingriffsvorsprung 60a und/oder an der Eingriffsaussparung 68a angebrachte elastische Element und die Verbundfeder 67, die aus zwei in Reihe verbundenen Federn 67a und 67b mit einem unterschiedlichen Elastizitätsmodul besteht, wirksam Geräusche verringern, die erzeugt werden, wenn der Verriegelungsarm 60 in Eingriff mit das Blockierorgan 68 tritt.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9A und 9B und 10 eine Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertra gungsverhältnis gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, daß der Verriegelungsmechanismus (siehe 2 oder 3A und 3B) der Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch eine in 9A und 9B gezeigte Anordnung ersetzt ist. Demzufolge ist die Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß der zweiten Ausführungsform mit Ausnahme des Verriegelungsmechanismus baulich identisch mit der Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis der ersten Ausführungsform. Es werden daher für Bauteile, die mit denjenigen der Lenkvorrichtungs mit einstellbarem Übertragungsverhältnis 1 der ersten Ausführungsform, die bereits unter Bezugnahme auf 1 to 8 erläutert wurde, identisch sind, gleiche Bezugszeichen verwendet.
In 9A und 9B ist ein Sperrstift 70 (entspr. einem Kopplungselement der vorliegenden Erfindung) drehbar an einem Drehsockel 72 angebracht. Der Drehsockel 72 ist am Motorgehäuse befestigt. Ein hinterer Endabschnitt 73 ist mit einem Solenoid 75 (entspr. einem Solenoid der vorliegenden Erfindung) verbunden. Weiterhin ist eine Schraubenfeder 71 (entspr. einem elastischen Element der vorliegenden Erfindung) um den Drehsockel 72 vorgesehen, um den Sperrstift 70 elastisch in seine ursprüngliche Lage zurückzustellen, wenn das Solenoid 75 deaktiviert ist. Gemäß dieser Anordnung erzeugt das Solenoid 75 eine elektromagnetische Kraft gemäß einer angelegten Spannung. Eine von dem Solenoid 75 erzeugte elektromagnetische Kraft veranlaßt den Sperrstift 70 gegen eine elastische Kraft der Schraubenfeder 71 zu einer Drehung um den Drehsockel 72. Der Eingriffsvorsprung 70a (entspr. einem Eingriffshaken der vorliegenden Erfindung) des Sperr stiftes 70 löst sich von, bzw. gerät außer Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a (entspr. einer Eingriffsaussparung der vorliegenden Erfindung) des Blockierorgans 68. Diese Anordnung ermöglicht es, daß der Sperrstift 70 um den Drehsockel 72 dreht, so daß der Eingriffsvorsprung 70a selektiv in bzw. außer Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a tritt. Das Solenoid 75 ist durch die PWM-Steuerung impulsgesteuert.
Der Lenkungsregelabschnitt 30 (genauer gesagt, die CPU 31) führt die Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus mit dem Lenkungsregelprogramm 33p durch. Im nachfolgenden wird ein erstes Beispiel für das Lenkungsregelprogramm 33p gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 6 zusammen mit 9A, 9B, und 10 und dem Diagramm von 5B erläutert. Zuerst wird überprüft, ob der Zündschalter (in der Zeichnung nicht gezeigt) vom EIN-Zustand zum AUS-Zustand geändert wurde (s. Schritt S1). Wenn der Zustand des Zündschalters zum AUS-Zustand geändert wurde (d. h. JA in Schritt S1), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis, so daß die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V schrittweise von V0 auf Vb abnimmt, wie in 5B gezeigt ist (s. Schritt S2). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 ein Verriegelungs-Flag, welches anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S3). In diesem Zustand verringert sich eine Zugkraft des Solenoids 75 um einen Betrag, welcher der Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, die Federkraft der Schraubenfeder 71 wird größer als die Zugkraft des Solenoids 75, und entsprechend verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 70a des Sperrstift 70 in Richtung auf das Blockierorgan 68 und wird an einem vorgegebenen Gleichgewichtspunkt gehalten. Genauer gesagt, wenn die Spannung V0 an das Solenoid 75 angelegt ist, besteht ein Spalt mit der Strecke d₂₁ zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und einem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68, wie in 9A gezeigt ist (entspr. der entriegelten Position der vorliegenden Erfindung). Wenn hingegen die an das Solenoid 75 gelegte Spannung auf Vb verringert wird, verringert sich der Spalt zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 auf die Strecke d₂₂, wie in 9B gezeigt ist (entspr. der Nahseitenposition der vorliegenden Erfindung). Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingriffsvorsprung 70a noch nicht in Berührung mit dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 gebracht, und infolgedessen kann das Blockierorgan 68 kontinuierlich drehen.
Wenn der Zündschalter nicht vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert ist (d. h. NEIN in Schritt S1), wird überprüft, ob sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (s. Schritt S4). Wenn sich der Zündschalter im EIN-Zustand befindet (d. h. NEIN in Schritt S4), wird der Verriegelungsbetrieb abgebrochen (s. Schritt S10). Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt den Sperrstift 70 frei, wie in 9A gezeigt ist, und führt die Verarbeitung für die im normalen Zustand befindliche Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch. Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (d. h. JA in Schritt S4), wird überprüft, ob der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S5). Wenn der Verriegelungsmechanismus nicht in Betrieb ist, (d. h. NEIN in Schritt S5), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich.
Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet und der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (d. h. JA in Schritt S5), wird überprüft, ob eine vorgegebene Zeitspanne Tb (z.B. 5 s) verstrichen ist, seit der Zünd schalter vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wurde (s. Schritt S6). Wenn die vorgegebene Zeitspanne Tb noch nicht verstrichen ist (d. h. NEIN in Schritt S6), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich. Wenn die vorgegebene Zeitspanne Tb bereits verstrichen ist (d. h. JA in Schritt S6), verringert der Lenkungsregelabschnitt 30 die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V auf 0 V (s. Schritt S7). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 das Verriegelungs-Flag zurück, das anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S8). In diesem Fall erzeugt das Solenoid 75 keine Zugkraft. Somit veranlaßt eine Drehkraft der Schraubenfeder 71 den Eingriffsvorsprung 70a zu einer Verschiebung aus dem Zustand von 9B in den Zustand von 10. Der Eingriffsvorsprung 70a tritt vollständig in Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a. Anders ausgedrückt, der Sperrstift 70 ist mit dem Blockierorgan 68 verriegelt.
Tb ist eine ausreichend lange Zeit im Vergleich mit einer Zeit, die der Sperrstift 70 braucht, um eine Verschiebungsbewegung aus dem in 9A gezeigten Zustand in den in 9B gezeigten Zustand zu bewerkstelligen. In dem Zustand von 9A besteht ein Spalt mit einer Strecke d₂₁ zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und einem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68. In dem Zustand von 9B verringert sich der Spalt zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 auf eine Strecke d₂₂. Des weiteren sollte Tb unter Berücksichtigung einer Zeitkonstante bestimmt werden, die durch eine Induktanz des Solenoids 75 und eine in dem Solenoid 75 enthaltene Widerstandskomponente bestimmt ist (d. h. eine Verzögerungszeit der an das Solenoid 75 gelegten Ansteuerspannung, die sich von V0 zu Vb ändert).
Im nachfolgenden wird ein zweites Beispiel für das Lenkungsregelprogramm 33p gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 7 zusammen mit 9A, 9B, und 10 und dem Diagramm von 5C erläutert. Der Lenkungsregelabschnitt 30 (genauer gesagt, die CPU 31) führt die Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus mit diesem Lenkungsregelprogramm 33p durch. Zuerst wird überprüft, ob der Zündschalter (in der Zeichnung nicht gezeigt) von EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (s. Schritt S11). Wenn der Zustand des Zündschalters in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. JA in Schritt S11), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V schrittweise von V0 zu Vc abnimmt, wie in 5C gezeigt ist (s. Schritt S12). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 ein Verriegelungs-Flag, welches anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S13). In diesem Zustand nimmt die Zugkraft des Solenoids 75 um einen Betrag ab, der einer Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, eine Federkraft der Schraubenfeder 71 wird größer als die Zugkraft des Solenoids 75, und infolgedessen verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 70a des Sperrstift 70 in Richtung auf das Blockierorgan 68. Genauer gesagt, wenn die Spannung V0 an das Solenoid 75 gelegt ist, besteht ein Spalt mit der Strecke d₂₁ zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und einem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68, wie in 9A gezeigt ist (entspr. der entriegelten Position der vorliegenden Erfindung). Wenn hingegen die an das Solenoid 75 gelegte Spannung auf Vc verringert ist, verringert sich der Spalt zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 auf eine Strecke d₂₂, wie in 9B gezeigt ist (entspr. der Nahseitenposition der vorliegenden Erfindung). Zu diesem Zeitpunkt ist der Eingriffs vorsprung 70a noch nicht in Berührung mit dem Außenumfangsabschnitt des Blockierorgans 68 gebracht, und infolgedessen kann das Blockierorgan 68 kontinuierlich drehen.
Wenn der Zündschalter nicht vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. NEIN in Schritt S11), wird überprüft, ob sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (s. Schritt S14). Wenn sich der Zündschalter im EIN-Zustand befindet (d. h. NEIN in Schritt S14), wird der Verriegelungsbetrieb abgebrochen (s. Schritt S21). Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt den Sperrstift 70 frei, wie in 9A gezeigt ist, und führt die Verarbeitung für die im normalen Zustand befindliche Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch. Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (d. h. JA in Schritt S14), wird sodann überprüft, ob der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S15). Wenn der Verriegelungsmechanismus nicht in Betrieb ist (d. h. NEIN in Schritt S15), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich.
Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet und der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (d. h. JA in Schritt S15), überprüft der Lenkungsregelabschnitt 30 dann in Schritt S16, ob es Zeit ist, die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V (d. h. das PWM-Tastverhältnis) zu ändern. Wenn es Zeit ist, die Spannung zu ändern (d. h. JA in Schritt S16), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß die an das Solenoid 75 gelegte Spannung um einen Betrag Vcof (z.B. 0,1 V) verringert wird (s. Schritt S17). Eine Zugkraft des Solenoids 75 nimmt um einen Betrag ab, der einer Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, die Federkraft der Schraubenfeder 71 wird größer als die Zugkraft des Solenoids 75, und infolgedessen verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 70a des Sperrstif tes 70 in Richtung auf das Blockierorgan 68 und wird als Ergebnis an einem neuen Gleichgewichtspunkt (näher am Blockierorgan 68) gehalten. Wenn die Zeit zum Ändern der Spannung noch nicht gekommen ist (d. h. NEIN in Schritt S16), überspringt der Lenkungsregelabschnitt 30 den Schritt S17 und geht weiter zum nächsten Schritt S18.
Gemäß den in 5C gezeigten Spannungscharakteristiken übersteigt die Drehkraft der Schraubenfeder 71 die Zugkraft des Solenoids 75, wenn sich die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V an V1 annähert. Die Schraubenfeder 71 und das Solenoid 75 können einen ausgeglichenen Zustand nicht aufrechterhalten. Infolgedessen tritt der Eingriffsvorsprung 70a mit der Eingriffsaussparung 68a in Eingriff (siehe 10).
Nach dem Ändern des PWM-Tastverhältnisses wird überprüft, ob die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V sich zu V2 verringert hat (s. Schritt S18). Wenn die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V größer als V2 ist (NEIN in Schritt S18), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung. Wenn die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V gleich oder geringer als V2 ist (JA in Schritt S18), verringert der Lenkungsregelabschnitt 30 die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V zu 0 V (s. Schritt S19). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 das Verriegelungs-Flag zurück, welches anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S20).
In diesem Fall ist die Spannung V1 eine durchschnittliche Spannung, die nötig ist, damit das Solenoid 75 den Zustand des Eingriffs zwischen dem Eingriffsvorsprung 70a und der Eingriffsaussparung 68a aufrechterhält. Ferner ist die Spannung V2 eine minimale (bzw. niedrigste) Spannung, die nötig ist, damit das Solenoid 75 den oben beschriebenen Eingriffszustand aufrechterhält, wenn verschiedene Unterschiede von Bauteilen in Betracht gezogen werden müssen.
Im nachfolgenden wird ein drittes Beispiel für das Lenkungsregelprogramm 33p gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 8 zusammen mit 9A, 9B, und 10 und dem Diagramm von 5D erläutert. Der Lenkungsregelabschnitt 30 (genauer gesagt, die CPU 31) führt die Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus mit diesem Lenkungsregelprogramm 33p durch. Zuerst wird überprüft, ob der Zündschalter (in der Zeichnung nicht gezeigt) vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (s. Schritt S31). Wenn der Zustand des Zündschalters in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. JA in Schritt S31), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis, so daß die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V linear mit einer konstanten Rate von V0 zu 0 abnimmt, wie in 5D gezeigt ist (s. Schritt S32). Genauer gesagt, im Ansprechen auf das Ausschalten des Zündschalters ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis, um die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V um einen Betrag Vdof zu verringern. Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 ein Verriegelungs-Flag, welches anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S33).
Wenn der Zündschalter nicht vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde (d. h. NEIN in Schritt S31), wird sodann überprüft, ob sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (s. Schritt S34). Wenn sich der Zündschalter im EIN-Zustand befindet (d. h. NEIN in Schritt S34), wird der Verriegelungsbetrieb abgebrochen (s. Schritt S41). Der Lenkungsregelabschnitt 30 gibt den Sperrstift 70 frei, wie in 9A gezeigt ist, und führt die Verarbeitung für die im normalen Zustand befindliche Lenkvorrichtung 1 mit einstellbarem Übertragungsverhältnis durch. Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet (d. h. JA in Schritt S34), wird überprüft, ob der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S35). Wenn der Verriegelungsmechanismus nicht in Betrieb ist (d. h. NEIN in Schritt S55), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung unverzüglich.
Wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet und der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (d. h. JA in Schritt S35), überprüft der Lenkungsregelabschnitt 30, ob es Zeit ist, die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V (d. h. das PWM-Tastverhältnis) zu ändern. Wenn es Zeit ist, die Spannung zu ändern (d. h. JA in Schritt S36), ändert der Lenkungsregelabschnitt 30 das PWM-Tastverhältnis so, daß die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V um einen Betrag Vdof abnimmt (s. Schritt S37). Wenn hingegen der Zeitpunkt zum Ändern der Spannung noch nicht gekommen ist, (d. h. NEIN in Schritt S36), überspringt der Lenkungsregelabschnitt 30 den Schritt S37 und geht weiter zu dem nächsten Schritt S38. Infolgedessen nimmt eine Zugkraft des Solenoids 75 um einen Betrag ab, der einer Verringerung der angelegten Spannung entspricht. Anders ausgedrückt, die Federkraft der Schraubenfeder 71 wird größer als die Zugkraft des Solenoids 75, und infolgedessen verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 70a des Sperrstiftes 70 in Richtung auf das Blockierorgan 68 und wird als Ergebnis an einem Gleichgewichtspunkt (näher am Blockierorgan 68) gehalten.
Gemäß der in 5D gezeigten Spannungscharakteristiken übersteigt die Drehkraft der Schraubenfeder 71 die Zugkraft des Solenoids 75, wenn sich die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V an V1 annähert. Die Schraubenfeder 71 und das Solenoid 75 können einen ausgeglichenen Zustand nicht aufrechterhalten. Infolgedessen tritt der Eingriffsvorsprung 70a mit der Eingriffsaussparung 68a in Eingriff (siehe 10).
Nach dem Ändern des PWM-Tastverhältnisses wird überprüft, ob sich die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V auf 0 verringert hat (s. Schritt S38). Wenn die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V größer als 0 ist (NEIN in Schritt S38), beendet der Lenkungsregelabschnitt 30 diese Verarbeitung. Wenn die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V gleich oder geringer als 0 ist (JA in Schritt S38), wird angenommen, daß die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V 0 V ist (s. Schritt S39). Sodann setzt der Lenkungsregelabschnitt 30 das Verriegelungs-Flag zurück, welches anzeigt, daß der Verriegelungsmechanismus in Betrieb ist (s. Schritt S40).
Bei diesem dritten Beispiel steht Vdof für eine Absenkungsrate (V0/Td) der an das Solenoid 75 gelegten Spannung V. Obgleich bei diesem Beispiel Vdof konstant eingestellt ist, ist es möglich ist, Vdof in der Endphase der Verschiebungsbewegung des sich an das Blockierorgan 68 annähernden Eingriffsvorsprungs 70a zu ändern (z.B. wenn die Spannung V unter den Spannungswert V1 abnimmt).
Neben der obenstehend beschriebenen Anordnung, die in 12 gezeigt ist, ist es möglich, ein Gummielement bzw. ein elastisches Element 70b an dem Eingriffsvorsprung 70a anzubringen oder ein Gummielement bzw. ein elastisches Element 68b an der Eingriffsaussparung 68a anzubringen. Anders ausgedrückt, es ist wünschenswert, ein Gummielement bzw. ein elastisches Element vorzusehen, um die Geräusche zu unterdrücken, die erzeugt werden, wenn der Eingriffsvorsprung 70a in Eingriff mit der Eingriffsaussparung 68a tritt. Beispielsweise erlaubt es diese Anordnung dem Lenkungsregelabschnitt 30, die in 5A gezeigten Spannungscharakteristiken zu verwenden, anstatt die obenstehend beschriebene Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus anzuwenden. Gemäß 5A, wenn der Zündschalter vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand ändert, fällt die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V unverzüglich auf 0 V. Selbst wenn sich die Spannung V abrupt verringert, kann das am Eingriffsvorsprung 70a und/oder an der Eingriffsaussparung 68a angebrachte elastische Element wirksam die Geräusche verringern, die erzeugt werden, wenn der Sperrstift 70 in Eingriff mit das Blockierorgan 68 tritt.
Obgleich dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, ist es weiterhin möglich, die Schraubenfeder 71 durch eine Kombination von zwei Schraubenfedern aufzubauen, die in Reihe verbunden sind und einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul besitzen. Die Verwendung der Kombination von zwei Schraubenfedern macht es möglich, die Geräusche, die erzeugt werden, wenn der Eingriffsvorsprung 70a mit der Eingriffsaussparung 68a in Eingriff tritt, weiter zu verringern. Gemäß dieser Anordnung dreht sich die Schraubenfeder mit einem höheren Elastizitätsmodul zuerst, und dann dreht sich als nächste die Schraubenfeder mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul. Anders ausgedrückt, die Geschwindigkeit der Verschiebung des Sperrstiftes 70 wird in der Endphase des Drehens der Verbundschraubenfeder 71 niedrig. Dies ist wirksam bei der Aufnahme des Aufpralls (and infolgedessen beim Unterdrücken der Geräusche), der beim Eingriff des Eingriffsvorsprungs 70a und der Eingriffsaussparung 68a auftritt. Beispielsweise erlaubt es diese Anordnung dem Lenkungsregelabschnitt 30, die in 5A gezeigten Spannungscharakteristiken zu verwenden, anstatt die obenstehend beschriebene Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus anzuwenden. Wie obenstehend beschrieben ist, fällt gemäß 5A die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V im Ansprechen auf das Ausschalten des Zündschalters unverzüglich auf 0 V.
Selbst wenn die Spannung V abrupt abnimmt, kann die Verbundschraubenfeder 71, die aus zwei Schraubenfedern besteht, die in Reihe verbunden sind und einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul besitzen, die Geräusche wirksam verringern, die erzeugt werden, wenn der Sperrstift 70 in Eingriff mit das Blockierorgan 68 tritt.
Weiterhin ist es möglich, beide der obenstehend vorgeschlagenen Anordnungen anzuwenden. In diesem Fall ist ein Gummielement bzw. ein elastisches Element an mindestens einem von dem Eingriffsvorsprung 70a des Sperrstift 70 und der Eingriffsaussparung 68a oder dem Blockierorgan 68 angebracht. Die Schraubenfeder 71 besteht aus einer Kombination von zwei Schraubenfedern, die in Reihe verbunden sind und einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul besitzen. Dies ist wirksam, um die Geräusche, die erzeugt werden, wenn der Eingriffsvorsprung 70a mit der Eingriffsaussparung 68a in Eingriff tritt, weiter zu verringern. Beispielsweise erlaubt es diese Anordnung dem Lenkungsregelabschnitt 30, die in 5A gezeigten Spannungscharakteristiken zu verwenden, anstatt die obenstehend beschriebene Betriebsverarbeitung für den Verriegelungsmechanismus anzuwenden. Wie obenstehend beschrieben ist, fällt gemäß 5A die an das Solenoid 75 gelegte Spannung V im Ansprechen auf das Ausschalten des Zündschalters unverzüglich auf 0 V. Selbst wenn die Spannung V abrupt abnimmt, kann das elastische Element, das an dem Eingriffsvorsprung 70a und/oder der Eingriffsaussparung 68a angebracht ist, und die Verbundschraubenfeder 71, die aus zwei. Schraubenfedern besteht, die in Reihe verbunden sind und einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul besitzen, wirksam Geräusche verringern, die erzeugt werden, wenn der Sperrstift 70 in Eingriff mit das Blockierorgan 68 tritt.
Die obenstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind lediglich praktische Beispiele, und daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis, welche aufweist: eine mit einem Lenkrad (10) verbundene Eingangswelle (12a), eine mit einem gelenkten Rad (24) verbundene Abtriebswelle (12b), einen Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus (14) zum Ändern eines Verhältnisses eines Drehwinkels der Abtriebswelle (12b) zu einem Drehwinkel der Eingangswelle (12a), ein Kopplungselement (60, 68, 70), das zwischen einer verriegelten Position und einer entriegelten Position verschiebbar ist, so daß die Eingangswelle (12a) und die Abtriebswelle (12b) als Einheit drehen, wenn sich das Kopplungselement in der verriegelten Position befindet, während die Eingangswelle (12a) und die Abtriebswelle (12b) aus einem gekoppelten Zustand freigegeben werden und in einen entriegelten Zustand gebracht werden, in dem das Übertragungsverhältnis des Drehwinkels der Abtriebswelle (12b) zum Drehwinkel der Eingangswelle (12a) durch den Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus (14) einstellbar ist, wenn sich das Kopplungselement in der entriegelten Position befindet, ein elastisches Element (67, 71) zum elastischen Vorspannen des Kopplungselementes in Richtung auf die verriegelte Position, ein Solenoid (75) zum Halten des Kopplungselementes in der entriegelten Position gegen eine elastische Kraft des elastischen Elementes (71), und eine Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung zum Anlegen einer Ansteuerspannung an das Solenoid, um das Kopplungselement in der entriegelten Position positioniert zu halten, und zum Verringern der Ansteuerspannung durch einen Spannungsdämpfungsvorgang, bevor das Kopplungselement schließlich die verriegelte Position erreicht, so daß das Solenoid während des Spannungsdämpfungsvorgangs eine elektromagnetische Kraft erzeugt, die durch die elastische Kraft des elastischen Elementes (71) überwunden wird und eine Geschwindigkeit der Verschiebung des Kopplungselementes auf dem Weg in die verriegelte Position verringert.
Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß Anspruch 1, wobei die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung im Verlauf des Verschiebens des Kopplungselementes aus der entriegelten Position in die verriegelte Position die an das Solenoid gelegte Ansteuerspannung allmählich verringert, so daß das Kopplungselement schließlich in die verriegelte Position gelangen kann.
Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß Anspruch 1, wobei die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung im Verlauf des Verschiebens des Kopplungselementes von der entriegelten Position in die verriegelte Position die an das Solenoid gelegte Ansteuerspannung so verringert, daß eine elektromagnetische Kraft des Solenoids eine elastische Kraft des elastischen Elementes auf einer Seite nahe der verriegelten Position aufhebt, um das Kopplungselement vorübergehend auf der Nahseite anzuhalten, bevor das Kopplungselement die verriegelte Position erreicht, und dann schließlich einen Wert der Ansteuerspannung auf Null verringert.
Lenkvorrichtung mit einstellbarem Übertragungsverhältnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Gehäuse (44) als Einheit mit der Eingangswelle (12a) dreht, der Übertragungsverhältnis-Änderungsmechanismus ein Übertragungsverhältnis-Änderungsmotor (40) ist, der in dem Gehäuse (44) festgelegt ist und eine Drehwelle (50) zum Übertragen einer Motordrehung auf die Abtriebswelle (12b) über eine Untersetzungsgetriebeeinheit (42) aufweist, ein Drehelement (68) koaxial und einstückig mit der Drehwelle (50) des Übertragungsverhältnis-Änderungsmotors (40) ausgebildet ist und mindestens eine an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildete Eingriffsaussparung (68a) aufweist, das Kopplungselement einen Eingriffshaken (60a, 70a) aufweist, der so an dem Gehäuse (44) angebracht ist, daß er der äußeren Umfangsfläche des Drehelementes (68) gegenüberliegt und zwischen der verriegelten Position, in der der Eingriffshaken in Eingriff mit der Eingriffsaussparung steht, und der entriegelten Position, in der der Eingriffshaken von der Eingriffsaussparung gelöst ist und einen vorgegebenen Abstand von der äußeren Umfangsfläche des Drehelementes beibehält, verschiebbar ist, das elastische Element (71) das Kopplungselement in Richtung auf die verriegelte Position, in der der Eingriffshaken des Kopplungselementes mit der Eingriffsaussparung des Drehelementes in Eingriff steht, elastisch vorspannt, das Solenoid (75) das Kopplungselement gegen die elastische Kraft des elastischen Elementes (71) verschiebt und das Kopplungselement in der entriegelten Position hält, in der der Eingriffshaken des Kopplungselementes von der Eingriffsaussparung des Drehelementes gelöst ist und einen vorgegebenen Abstand von der äußeren Umfangsfläche des Drehelementes beibehält, und die Solenoid-Ansteuerungsregeleinrichtung beim Spannungsdämpfungsvorgang das in der entriegelten Position gehaltene Kopplungselement veranlaßt, sich aufgrund der elastischen Kraft des elastischen Elementes in Richtung auf die verriegelte Position zu verschieben, wodurch die Eingangswelle über das Gehäuse mit der Drehwelle des Übertragungsverhältnis-Änderungsmotors zu einer Einheit verbunden wird, und die Eingangswelle und die Abtriebswelle veranlaßt, über die Untersetzungsgetriebeeinheit als Einheit zu drehen.