DE102007015494B4

DE102007015494B4 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102007015494B4
Application number: DE102007015494.3A
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Nakatsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2027-03-31
Also published as: US20070228715A1; CN100546860C; JP4561677B2; US8051944B2; JP2007269267A; US20100107791A1; CN101045461A; DE102007015494A1; US7681688B2

Abstract

Lenkvorrichtung mit: einem Mechanismus (20) zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses, der eine Lenkbetragsdifferenz in Drehrichtung zwischen einer Eingangswelle (14), die mit einem Lenkrad (12) verbunden ist, und einer Ausgangswelle (16), die mit der Lenkeinheit (40) verbunden ist, die ein Rad steuert, erzeugt; wobei der Mechanismus (20) zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses einen Verriegelungsmechanismus (22) aufweist, der eine Sperrvorrichtung (60) hat, die eine Vielzahl von gegenüber ihrem Außenumfang zurückgesetzten flachen Nutabschnitten (75) und eine Vielzahl von gegenüber ihrem Außenumfang zurückgesetzten tiefen Nutabschnitten (76) aufweist, wobei die tiefen Nutabschnitte (76) tiefer sind als die flachen Nutabschnitte (75), jeweils eine der tiefen Nutabschnitte (76) an eine der flachen Nutabschnitte (75) angrenzt, jede der tiefen Nutabschnitte (76) auf derselben Seite in Umfangsrichtung jeder der flachen Nutabschnitte (75) liegt und der Verriegelungsmechanismus (22) durch ein selektives Eingreifen oder Lösen eines Eingriffsbauteils (66a) in die oder von den flachen oder tiefen Nutabschnitten (75, 76) selektiv ermöglicht oder verhindert, dass eine Lenkbetragsdifferenz zwischen der Eingangswelle (14) und der Ausgangswelle (16) erzeugt wird; und einem Drehsensor (72), der ein Erfassungssignal ausgibt, das die Drehstellung der Sperrvorrichtung (60) in Drehrichtung angibt; gekennzeichnet durch einen Sperrstellungserfassungsabschnitt, der erkennt, in welchen der Vielzahl von tiefen Nutabschnitten (76) das Eingriffsbauteil (66a) eingreift, unter Verwendung des Erfassungssignals, das der Drehsensor (72) ausgibt, wenn das Eingriffsbauteil (66a) in einen der tiefen Nutabschnitte (76) eingreift.

Description

Technologischer Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung gemäß dem berbegriff nach Anspruch 1.
2. Stand der Technik
In den letzten Jahren ist eine Technologie entwickelt worden, bei der eine variable Lenkübersetzungseinheit, die eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Lenkwinkel eines Rads und dem Lenkwinkel eines Lenkrads ermöglicht, in einer Lenkwelle angeordnet ist. Diese variable Lenkübersetzungseinheit ändert das Übersetzungsverhältnis durch Schaffung einer Lenkbetragsdifferenz zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle in Drehrichtung. Wenn ein Fahrzeug mit einer derartigen variablen Lenkübersetzungseinheit ausgerüstet ist, dann ist ein Differentialsperrmechanismus vorgesehen, der eine Lenkbetragsdifferenz zwischen der Ausgangswelle und der Eingangswelle selektiv ermöglicht oder verhindert, um einen sicheren Lenkbetrieb zu ermöglichen. Ein bekannter Differentialsperrmechanismus umfasst einen Sperrhalter, der an seinem Außenumfang eine Vielzahl von Nutabschnitten aufweist, und ein Eingriffsteil, das selektiv in die Nutabschnitte eingreift oder sich von den Nutabschnitten löst. Es sei angemerkt, dass der Begriff „Eingreifen” bzw. „eingreifen” sich in dieser Beschreibung darauf bezieht, dass das Eingriffsteil in einen der Nutabschnitte eingreift oder in Eingriff steht. Ähnlich dazu bezieht sich der Begriff „Lösen” in dieser Beschreibung darauf, dass sich das Eingriffsteil aus einem der Nutabschnitte zurückzieht oder nicht mehr in Eingriff steht mit einem der Nutabschnitte.
Zum Erhalt einer besseren Lenkungsregelung bei einer Lenkvorrichtung mit einer derartigen variablen Übersetzungseinheit schlägt beispielsweise die JP 2004-58894 A eine Fahrzeuglenkvorrichtung vor, bei der das Winkelspiel, wenn ein Sperrarm in einen konkaven Abschnitt eingreift, kleiner ist als der Drehwinkel eines Motors, wenn ein verschiedenes Erfassungssignal ausgegeben wird. Des Weiteren schlägt beispielsweise die JP 2004-123083 A eine Fahrzeuglenkvorrichtung vor, die mit einer Sperrvorrichtung versehen ist, die sich mit einem Motor dreht und bei der am Außenumfang eine Vielzahl von ersten konkaven Abschnitten in Umfangsrichtung ausgebildet sind und am Endabschnitt der ersten konkaven Abschnitte jeweils ein tieferer zweiter konkaver Abschnitt ausgebildet ist.
Um den Lenkwinkel der Räder gegenüber dem Lenkwinkel des Lenkrads angemessen ändern zu können, ist es zwingend erforderlich, das positionelle Verhältnis in Drehrichtung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu kennen, wenn die Differentialsperre gelöst ist. Die vorstehend erwähnte JP 2004-58894 A gibt keinerlei Hinweis auf eine Technologie zur Feststellung, in welchen Nutabschnitt der Sperrvorrichtung der Sperrarm eingreift, wenn z. B. der Zündschalter eingeschaltet wird. Im Fall der JP 2004-58894 A kann ein Drehsensor ein Erfassungssignal ausgeben, das dasselbe ist wie das Erfassungssignal, wenn der Sperrarm in einen anderen Nutabschnitt eingreift, aber nicht in den Nutabschnitt, in den der Sperrarm augenblicklich eingreift. Wenn nicht bekannt ist, in welchen Nutabschnitt der Sperrvorrichtung der Sperrarm eingreift, ist es schwierig, das positionelle Verhältnis in Drehrichtung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu ermitteln. Ferner beschreibt die JP 2004-123083 A eine Technologie zur Feststellung des Nutabschnitts, in den der Sperrarm eingreift, durch Erfassung der Breite des Nutabschnitts. Hierfür ist jedoch erforderlich, dass die an der Sperrvorrichtung ausgebildeten Nutabschnitte verschieden breit sind; darüber hinaus ist das Verfahren für diese Ermittlung sehr kompliziert.
Die Druckschrift DE 103 34 057 B4 beschreibt eine Lenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 103 34 530 B4 eine Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem variablen Übersetzungsmechanismus, der in einem Lenkkraftübertragungssystem vorgesehen ist, und einem Verriegelungsmechanismus, der eine relative Drehung einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus einschränkt. Der Verriegelungsmechanismus greift durch Einführen eines Verriegelungsarmes in einen beabsichtigten Abschnitt eines Verriegelungshalters des Verriegelungsmechanismus ein. Wenn der Verriegelungsmechanismus durch Einführen des Verriegelungsarms in den beabsichtigten Abschnitt eingreift, wird ein Winkel eines Spiels als kleiner als ein Drehwinkel eines Motors eingestellt, der zum Ausgeben von sechs unterschiedlichen Signalen benötigt wird.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Lenkvorrichtung zu schaffen, die eine angemessene Änderung des Lenkwinkels eines Rads gegenüber dem Lenkwinkel des Lenkrads ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Gemäß der Lenkvorrichtung nach dem Anspruch 1 ist es möglich, den tiefen Nutabschnitt aus der Vielzahl von tiefen Nutabschnitten festzustellen, in den das Eingriffsteil eingreift, indem der Drehwinkel der Sperrvorrichtung erfasst wird, während das Eingriffsteil in einen der tiefen Nutabschnitte eingreift. Die Erfindung ermöglicht den tiefen Nutabschnitt, in den das Eingriffsteil eingreift, einfach dadurch zu erfassen, dass das Eingriffsteil in Eingriff mit einem der tiefen Nutabschnitte gebracht wird. Im Ergebnis kann die Sperrstellung ermittelt werden und eine Beeinträchtigung des Wahrnehmungsgefühls des Benutzers minimiert werden.
Die Vielzahl der tiefen Nutabschnitte kann so ausgebildet sein, dass das Erfassungssignal, das der Drehsensor ausgibt, wenn das Eingriffsteil in einen der tiefen Nutabschnitte eingreift, von dem Erfassungssignal verschieden ist, das der Drehsensor ausgibt, wenn das Eingriffsteil in einen anderen der tiefen Nutabschnitte eingreift. Gemäß dieser Weiterbildung kann unter Verwendung des Erfassungssignals der tiefe Nutabschnitt, in den das Eingriffsteil eingreift, klar bestimmt werden.
Die Vielzahl von tiefen Nutabschnitten kann dieselbe Länge in Umfangsrichtung haben und am Außenumfang der Sperrvorrichtung äquidistant ausgebildet sein. Der Drehsensor kann während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal mehrmals ausgeben. Wenn die Anzahl der an der Sperrvorrichtung ausgebildeten Nutabschnitte mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal ausgibt, mit N2 bezeichnet werden, können des Weiteren N1 und N2 so festgelegt sein, dass der Wert von N1 kleiner ist als der Wert von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist. Gemäß dieser Weiterbildung unterscheidet sich das Erfassungssignal, das der Drehsensor ausgibt, wenn das Eingriffsteil in einen der tiefen Nutabschnitte eingreift, von dem Erfassungssignal, das der Drehsensor ausgibt, wenn das Eingriffsteil in einen anderen der tiefen Nutabschnitte eingreift. Daher kann leicht festgestellt werden, in welchen tiefen Nutabschnitt das Eingriffsteil eingreift.
Der Drehsensor kann in Abhängigkeit von der Drehstellung der Sperrvorrichtung innerhalb eines möglichen Drehbereichs der Sperrvorrichtung ein verschiedenes Erfassungssignal ausgeben, während das Eingriffsteil in einen der flachen Nutabschnitte der Vielzahl von flachen Nutabschnitten eingreift. Gemäß dieser Weiterbildung kann verhindert werden, dass für verschiedene Eingriffsstellungen in Drehrichtung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal ausgegeben wird, während das Eingriffsteil in einen der flachen Nutabschnitte eingreift. Daher können die Relativstellungen in Drehrichtung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle beispielsweise selbst dann leicht ermittelt werden, wenn der Differentialsperrmechanismus eine Lenkbetragsdifferenz verhindert, während der Zündschalter eingeschaltet ist.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung kann der Lenkwinkel eines Rads gegenüber dem Lenkwinkel eines Lenkrads angemessen geändert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend beschriebenen Gegenstände und weitere Gegenstände, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen dieselben Merkmale mit denselben Bezugszeichen angegeben sind und:
1 eine Gesamtansicht einer Lenkung entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1 der Lenkung entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1 der Lenkung entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
4 ein Diagramm ist, das den Zusammenhang zwischen dem Signalausgang eines ersten, zweiten und dritten Sensors und einem Sensorsignalmuster eines Drehsensors zeigt;
5 eine Ansicht ist, die den Zusammenhang zwischen der Drehstellung einer Sperrvorrichtung entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform und dem Sensorsignalmuster veranschaulicht;
6 eine Ansicht ist, die ein Beispiel eines Eingriffsteils zeigt, das in einen flachen Nutabschnitt einer Sperrvorrichtung entsprechend einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eingreift;
7 eine Ansicht ist, die ein Beispiel eines Eingriffsteils zeigt, das in einen tiefen Nutabschnitt der Sperrvorrichtung entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eingreift;
8 eine Ansicht ist, die den Zusammenhang zwischen der Drehstellung einer Sperrvorrichtung entsprechend einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und dem Sensorsignalmuster des Drehsensors veranschaulicht;
9 eine Ansicht ist, die den Zusammenhang zwischen der Drehstellung einer Sperrvorrichtung entsprechend einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und dem Sensorsignalmuster des Drehsensors veranschaulicht; und
10 eine Ansicht ist, die den Zusammenhang zwischen N1 und N2 veranschaulicht, um festzustellen, in welchen Nutabschnitt das Eingriffsteil eingreift, wenn die Anzahl der Nutabschnitte an der Sperrvorrichtung mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Signal ausgibt, mit N2 angegeben sind.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
(erste beispielhafte Ausführungsform)
1 ist eine Gesamtansicht einer Lenkung 10 entsprechend einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Zeichnung zeigt die Lenkung 10 in Bezug auf das Fahrzeug von oben nach unten betrachtet. Die Lenkung 10 weist eine Lenkvorrichtung 80 und eine Lenkeinheit 40 auf.
Die Lenkvorrichtung 80 umfasst ein Lenkrad 12, eine Lenkwelle, einen Zündsensor 30, einen Lenkwinkelsensor 18 und eine variable Lenkübersetzungseinheit 20, die in den Ansprüchen als Mechanismus (20) zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses bezeichnet wird. Die Lenkwelle ist gebildet aus einer Eingangswelle 14 und einer Ausgangswelle 16, die entlang derselben Achse angeordnet sind.
Das Lenkrad 12 ist in einer Fahrzeugkabine vorgesehen und wird von einem Fahrer bedient. Die Eingangswelle 14 ist an einem Ende drehfest mit dem Lenkrad 12 verbunden.
Der Lenkwinkelsensor 18 ist an der Eingangswelle 14 vorgesehen und erfasst den Lenkwinkel und die Lenkrichtung des Lenkrads 12. Der Lenkwinkelsensor 18 ist mit einer der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordneten ECU (Electronic Control Unit) 100 verbunden. Der Lenkwinkelsensor 18 gibt die Erfassungsergebnisse (d. h. entsprechende Signale) an die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 aus.
Der Zündsensor 30 erkennt das Ein- und Ausschalten eines Zündschalters durch den Benutzer. Der Zündsensor 30 ist ebenfalls mit der der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 verbunden und gibt die Erfassungsergebnisse (d. h. entsprechende Signale) an die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 aus.
Die variable Lenkübersetzungseinheit 20 weist einen Differenzerzeugungsmechanismus 26, einen Motor 24 und einen Differentialsperrmechanismus 22 auf, der in den Ansprüchen als Verriegelungsmechanismus 22 bezeichnet wird. Die variable Lenkübersetzungseinheit 20 ist an einem Ende mit der Eingangswelle 14 und am anderen Ende mit der Ausgangswelle 16 verbunden. Der Differenzerzeugungsmechanismus 26 umfasst einen Wave Generator, einen Flexspline, ein Antriebsrad und ein Statorrad; keines dieser Teile ist abgebildet.
Der Wave Generator ist gebildet aus einem (Plug bzw. im Folgenden) Einsatz und einem verformbaren Lager, die nicht gezeigt sind. Der Außenumfang des Einsatzes hat die Form einer elliptischen Scheibe. Das Zentrum des elliptischen Einsatzes ist an einer Drehwelle des Motors 24 befestigt, der den Einsatz antreibt. Das Wave Generator-Lager ist am Außenumfang des Einsatzes vorgesehen. Das Antriebsrad und das Statorrad sind als Innenverzahnungen mit Zähnen, die auf demselben Teilkreis liegen, aber in der Anzahl verschieden sind, ausgebildet. Das Statorrad ist drehfest mit der Eingangswelle 14 verbunden. Das Antriebsrad ist drehfest mit der Ausgangswelle 16 verbunden. Das Antriebsrad und das Statorrad sind nebeneinander auf derselben Achse angeordnet.
Der Flexspline ist aus einem verformbaren Material zylindrisch geformt und hat an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung. Der Flexspline ist innerhalb des Antriebsrads und des Statorrads angeordnet. Der Wave Generator ist innerhalb des zylindrischen Flexsplines angeordnet. Die Anordnung des Wave Generators innerhalb des Flexsplines bewirkt eine Verformung eines Teils des Flexsplines und eine Verzahnung mit einem Teil des Statorrads und des Antriebsrads. Wenn der Wave Generator durch den Motor 24 in diesem Zustand angetrieben wird, dann bewegt sich die Stelle, an der die Verzahnung des Flexsplines mit dem Statorrad und dem Antriebsrad kämmt, in Umfangsrichtung. Weil das Statorrad und das Antriebsrad, wie oben erwähnt, eine unterschiedliche Zähnezahl haben, ergibt sich eine Lenkbetragsdifferenz zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 16 in Drehrichtung. Auf diese Weise ändert die variable Lenkübersetzungseinheit 20 das Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Lenkwinkel der Vorderräder 54 gegenüber dem Lenkwinkel des Lenkrads 12.
Das andere Ende der Ausgangswelle 16 ist über eine Universalverbindung bzw. Gelenkkupplung 34 mit einem Ende einer Verbindungswelle 28 verbunden. Ein nicht dargestelltes Ritzel ist am anderen Ende der Verbindungswelle 28 vorgesehen.
Eine Lenkeinheit 40 weist ein Lenkgetriebe 44, eine Spurstange 46, Spurstangenhebel 48 und Achsschenkel 50 auf. Das Lenkgetriebe 44 hat im Allgemeinen eine zylindrische Form und ist so angeordnet, dass seine Axialrichtung parallel zur Querrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist. Die Spurstange 46 sitzt im Lenkgetriebe 44 und ist so angeordnet, dass beide Enden aus dem Getriebe 44 hervorstehen. Auf der Spurstange 46 ist eine Zahnstange vorgesehen. Das Ritzel der Verbindungswelle 28 und die Zahnstange der Spurstange 46 kämmen miteinander im Lenkgetriebe 44 und bilden ein Zahnstangen-Lenkgetriebe 42. Dieses Zahnstangen-Lenkgetriebe 42 wandelt eine Drehbewegung des Lenkrads 12 in eine lineare Bewegung in Axialrichtung der Spurstange 46 um.
Ein Ende des einen Spurstangenhebels 48 ist mit dem einem Ende der Spurstange 46 verbunden; ein Ende des anderen Spurstangenhebels 48 ist mit dem anderen Ende der Spurstange 46 verbunden. Die anderen Enden der Spurstangenhebel 48 sind jeweils mit dem zugehörigen Achsschenkel 50 verbunden, der ein zugehöriges Vorderrad 54 trägt. Die Achsschenkel 50 sind jeweils so am Fahrzeug angebracht, dass sie sich um eine Achsschenkellagerung 52 drehen können. Wenn sich die Spurstange 46 in Axialrichtung bewegt, dann drehen sich die Achsschenkel 50 über die Spurstangenhebel 48 so, dass die vorderen Räder 54 gelenkt werden.
Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 errechnet ein Sollübersetzungsverhältnis unter Verwendung der Erfassungsergebnisse des Lenkwinkelsensors 18 und der Erfassungsergebnisse eines nicht gezeigten Raddrehzahlsensors. Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 regelt dann die dem Motor 24 zugeführte Energie, um die Differenz zu erzeugen, die notwendig ist, um das Sollübersetzungsverhältnis zu erhalten. Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 verwirklicht eine angemessene Lenkregelung, indem sie die variable Lenkübersetzungseinheit 20 in dieser Weise steuert.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1 der Lenkung 10 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der Differentialsperrmechanismus 22 weist einen Elektromagneten 64, einen Sperrarm 66 und einen Sperrhalter bzw. eine Sperrvorrichtung 60 auf.
Die Sperrvorrichtung 60 ist zylindrisch gestaltet, sitzt mit Spiel im Motor 24 und ist mit der Motorwelle 62 des Motors 24 verbunden. Die Sperrvorrichtung 60 kann auch als ein Drehmomentbegrenzer fungieren, der sich zusammen mit der Motorwelle 62 dreht, solange das Drehmoment kleiner ist als ein vorgegebener Wert, und der sich relativ zur Motorwelle 62 dreht, wenn das Drehmoment gleich oder größer als der vorgegebene Wert ist. Infolgedessen kann eine Zunahme der Größe der Sperrvorrichtung 60 und des Sperrarms 66 verhindert werden, obwohl die Sperrvorrichtung 60 mit einem hohen Drehmoment beaufschlagt werden kann.
Am Außenumfang der Sperrvorrichtung 60 ist eine Vielzahl von radial nach außen ragenden Zahnabschnitten 60a ausgebildet. Zwischen den Zahnabschnitten 60a sind radial nach innen gerichtete Nutabschnitte ausgebildet. Der Sperrarm 66 ist bogenförmig gekrümmt und so angeordnet, dass er die Sperrvorrichtung 60 teilweise umrandet. An dem einen Ende des Sperrarms 66 ist ein im Wesentlichen zur Mitte der Sperrvorrichtung 60 ragendes Eingriffsteil 66a ausgebildet.
Der Sperrarm 66 ist an einer im Wesentlichen mittig angeordneten Drehachse 68 drehbar gelagert. Die Drehachse 68 ist am Gehäuse des Differentialsperrmechanismus 22 befestigt. Das andere Ende des Sperrarms 66 ist mit dem Elektromagneten 64 verbunden. Der Elektromagnet 64 ist mit der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordneten ECU 100 verbunden, die den Betrieb des Elektromagneten 64 steuert, indem sie die Stromversorgung des Elektromagneten 64 regelt.
Im Betrieb des Elektromagneten 64 ist das Eingriffsteil 66a von den Nutabschnitten der Sperrvorrichtung 60 getrennt. Während dieser Zeit ist die Sperrvorrichtung 60 entriegelt oder gelöst, so dass eine Drehbewegung der Motorwelle 62 durch das Eingriffsteil 66a nicht behindert wird. Das Gehäuse des Differentialsperrmechanismus 22 ist mit der Eingangswelle 14 drehfest verbunden. Das vom Motor 24 angetriebene Antriebsrad des Differenzerzeugungsmechanismus 26 ist mit der Ausgangswelle 16 verbunden. Daher kann die variable Lenkübersetzungseinheit 20 das Übersetzungsverhältnis ändern, wenn der Sperrzustand des Differentialsperrmechanismus 22 beseitigt ist.
Wenn der Elektromagneten 64 nicht in Betrieb ist bzw. gestoppt wird, wird ein Magnetkern im Elektromagneten 64 durch die Kraft einer nicht gezeigten Feder in seine Ausgangslage zurückgestellt, in der der Magnetkern ausfährt und der Sperrarm 66 um die Drehachse 68 schwenkt. Im Ergebnis greift das Eingriffsteil 66a in einen Nutabschnitt der Sperrvorrichtung 60 ein. Wenn das Eingriffsteil 66a in Eingriff steht mit einem Nutabschnitt der Sperrvorrichtung 60, ist der Drehwinkel der Sperrvorrichtung 60 begrenzt auf den Drehwinkel entsprechend der Breite in Umfangsrichtung des Nutabschnitts minus der Breite in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a, d. h. auf das so genannte Spiel. Wenn die Sperrvorrichtung 60 in dieser Weise durch den Differentialsperrmechanismus 22 gesperrt ist, dann ist die durch den Differenzerzeugungsmechanismus 26 erzeugte Lenkbetragsdifferenz eingeschränkt und das Übersetzungsverhältnis durch die variable Lenkübersetzungseinheit 20 im Wesentlichen konstant. Folglich fungiert der Sperrarm 66 als ein Eingriffsteil, das die Sperrvorrichtung 60 gegen eine Drehung sperrt (d. h. eine Drehung der Sperrvorrichtung 60 verhindert), indem er in einen Nutabschnitt der Sperrvorrichtung 60 eingreift.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 1 der Lenkung 10 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der Motor 24 weist einen Rotor 70 und einen nicht gezeigten Stator auf. Der Stator ist aus einer gewickelten Spule kreisförmig ausgebildet und so am Gehäuse des Motors 24 befestigt, dass er den Rotor 70 in einem Abstand umgibt. Der Rotor 70 ist zylindrisch ausgebildet; die Motorwelle 62 sitzt im Rotor 70 und ist an diesem befestigt, wodurch sich der Rotor 70 mit der Motorwelle 62 dreht. Der Rotor 70 weist Permanentmagnete auf, die so vorgesehen sind, dass S-Pole 70a und N-Pole 70b, welche im Wesentlichen dieselbe Breite in Umfangsrichtung haben, in Umfangsrichtung in vier Sätzen abwechselnd angeordnet sind.
Am Außenumfang des Rotors 70 ist ein Drehsensor 72 vorgesehen. Der Drehsensor 72 ist am Gehäuse des Motors 24 befestigt. Der Drehsensor 72 hat einen ersten 72a, einen zweiten 72b und einen dritten Magnetsensor 72c. Der erste 72a, der zweite 72b und der dritte Magnetsensor 72c sind in Umfangsrichtung in einem Abstand von 15° um die Drehmitte der Motorwelle 62 angeordnet. Der erste 72a, der zweite 72b und der dritte Magnetsensor 72c geben jeweils einen hohen Spannungswertwert in der Nähe des S-Pols 70a und einen niedrigen Spannungswertwert in der Nähe des N Pols 70b ab. Der Drehsensor 72 kann ein Drehmelder oder dergleichen sein, der ein Analogsignal ausgibt.
4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Signalausgängen des ersten, zweiten und dritten Magnetsensors 72a, 72b, 72c und einem Sensorsignalausgangsmuster des Drehsensors 72 zeigt. In der Zeichnung steht H für einen hohen Spannungswertwert und L für einen niedrigen Spannungswert.
Wenn ein S-Pol 70a dem ersten Magnetsensor 72a, dem zweiten Magnetsensor 72b und dem dritten Magnetsensor 72c in Richtung der Drehmitte der Motorwelle 62 gegenüber liegt, sind alle Magnetsensoren 72a bis 72c in der Nähe des S-Pols 70a, so dass von allen drei Sensoren ein hoher Spannungswert ausgegeben wird. Dabei gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster 1 als ein Erfassungssignal aus.
Wenn sich der Rotor 70 in 3 im Gegenuhrzeigersinn dreht und sich ein N-Pol 70b dem ersten Magnetsensor 72a nähert, dann gibt der erste Magnetsensor 72a einen niedrigen Spannungswert aus, während der zweite und dritte Magnetsensor 72b, 72c einen hohen Spannungswert ausgeben. Dabei gibt der Drehsensor 72 das in 4 gezeigte Sensorsignalmuster 2 aus.
Wenn sich der Rotor 70 in 3 um 15° im Gegenuhrzeigersinn weiter dreht, ist ein N-Pol 70b in der Nähe des ersten Magnetsensors 72a und des zweiten Magnetsensors 72b. Dabei geben der erste Magnetsensor 72a und der zweite Magnetsensor 72b einen niedrigen Spannungswert aus, während der dritte Magnetsensor 72c einen hohen Spannungswert ausgibt. Der Drehsensor 72 gibt dabei das in 4 gezeigte Sensorsignalmuster 3 aus.
Auf diese Weise gibt der Drehsensor 72, während sich der Rotor 70 um 90° dreht, alle 15° Drehwinkel ein anderes Sensorsignalmuster von sechs verschiedenen Sensorsignalmustern aus. Der Rotor 70 und die Sperrvorrichtung 60 sind drehfest verbunden mit der Motorwelle 62, so dass der Drehsensor 72 während einer Drehung der Sperrvorrichtung 60 die sechs Sensorsignalmuster mehrere Male viermal in der ersten beispielhaften Ausführungsform) ausgibt.
5 ist eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen der Drehstellung in Drehrichtung der Sperrvorrichtung 60 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform und dem vom Drehsensor 72 ausgegebenen Sensorsignalmuster veranschaulicht. Die Sperrvorrichtung 60 hat auf ihrem Außenumfang drei Zahnabschnitte 60a. Dementsprechend sind zwischen nebeneinander liegenden Zahnabschnitten 60a ein erster Nutabschnitt 65a, ein zweiter Nutabschnitt 65b bzw. ein dritter Nutabschnitt 65c (im Folgenden als Nutabschnitt 65 bezeichnet, wo zweckmäßig) ausgebildet. In der Zeichnung sind die auf der Sperrvorrichtung 60 angegebenen Ziffern „1” bis „6” Ziffern, über denen die Mittellinie des Eingriffsteils 66a in Umfangsrichtung liegt, und beziehen sich auf die vom Drehsensor 72 ausgegebene Ziffer. Folglich gibt der Drehsensor 72 z. B. in der in 5 gezeigten Stellung das Sensorsignalmuster 3 aus.
Wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten Nutabschnitt 65a eingreift und der linke Seitenabschnitt des ersten Nutabschnitts 65a den linken Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a kontaktiert, dann ist die Mittelachse in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a im Bereich der Ziffer „2”, so dass der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „2” ausgibt. Wenn sich die Sperrvorrichtung 60 von dieser Drehstellung aus im Gegenuhrzeigersinn dreht, gibt der Drehsensor 72 jedes Mal, wenn sich die Sperrvorrichtung 60 um 15° gedreht hat, ein anderes Sensorsignalmuster, d. h. in der Reihenfolge „3”, „4”, „5”, „6”, aus. Wenn der rechte Seitenabschnitt des ersten Nutabschnitts 65a gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „1” aus. Der linke Seitenabschnitt und der rechte Seitenabschnitt geben eine Links-Rechts-Beziehung an, wenn die Umfangsrichtung aus der Drehmitte der Sperrvorrichtung 60 betrachtet wird. Dies gilt auch für die nachfolgende Beschreibung.
Wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten Nutabschnitt 65b eingreift und der linke Seitenabschnitt des zweiten Nutabschnitts 65b den linken Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a kontaktiert, dann ist die Mittelachse in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a im Bereich der Ziffer „4”, so dass der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „4” ausgibt. Wenn sich die Sperrvorrichtung 60 aus dieser Drehstellung im Gegenuhrzeigersinn dreht, gibt der Drehsensor 72 jedes Mal, wenn sich die Sperrvorrichtung 60 um 15° gedreht hat, ein anderes Sensorsignalmuster, d. h. in der Reihenfolge „5”, „6”, „1”, „2”, aus. Wenn der rechte Seitenabschnitt des zweiten Nutabschnitts 65b gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „3” aus.
Wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten Nutabschnitt 65c eingreift und der linke Seitenabschnitt des dritten Nutabschnitts 65c den linken Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a kontaktiert, dann ist die Mittelachse in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a im Bereich der Ziffer „6”, so dass der Drehsensors 72 das Sensorsignalmuster „6” ausgibt. Wenn sich die Sperrvorrichtung 60 aus dieser Drehstellung im Gegenuhrzeigersinn dreht, gibt der Drehsensor 72 jedes Mal, wenn sich die Sperrvorrichtung 60 um 15° gedreht hat, ein anderes Sensorsignalmuster, d. h. in der Reihenfolge „1”, „2”, „3”, „4”, aus. Wenn der rechte Seitenabschnitt des dritten Nutabschnitts 65c gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „5” aus.
Auch im Stand der Technik erfasst im Allgemeinen ein in einer variablen Lenkübersetzungseinheit vorgesehener Drehsensor die Drehstellung des Rotors eines Motors. Jedoch kann der Rotor eine Vielzahl von S- und N-Pol-Sätzen haben. In diesem Fall wird während einer Drehung des Rotors dasselbe Erfassungssignal mehrmals ausgegeben. Das Sensorsignalmuster „3” beispielsweise ist ein Erfassungssignal, das der Drehsensor unabhängig davon ausgeben kann, in welchen der drei Nutabschnitte, d. h. des ersten, des zweiten oder des dritten Nutabschnitts, das Eingriffsteil eingreift. Folglich kann die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU, wenn der Drehsensor das Sensorsignalmuster „3” ausgibt, nicht mehr unterscheiden, in welchen Nutabschnitt das Eingriffsteil eingreift. Infolgedessen ist es unmöglich, die Drehstellung der Sperrvorrichtung oder die relative Drehstellung in Drehrichtung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle genau zu kennen.
Des Weiteren ist es schwierig die Drehstellung der Motorwelle mit der der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordneten ECU fortlaufend zu überwachen, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist. Wenn der Zündschalter wieder eingeschaltet wird, hat die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU daher Schwierigkeiten, allein unter Verwendung des vom Drehsensor ausgegebenen Sensorsignalmusters festzustellen, in welchen Nutabschnitt das Eingriffsteil eingreift.
In dieser beispielhaften Ausführungsform haben die Nutabschnitte 65 daher dieselbe Länge in Umfangsrichtung und sind am Außenumfang der Sperrvorrichtung 60 in äquidistanten Abständen ausgebildet. Des Weiteren sind, wie oben beschrieben, wenn der Drehsensor 72 während einer Drehung der Sperrvorrichtung 60 dasselbe Erfassungssignal mehrmals ausgibt, die Anzahl der in der Sperrvorrichtung ausgebildeten Nutabschnitte 60 mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal ausgibt, mit N2 bezeichnet. N1 und N2 sind so bestimmt, dass sie die Bedingung erfüllen, dass der Wert von N1 kleiner ist als der Wert von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist N1 = 3 und N2 = 4, so dass diese Bedingung erfüllt ist. Wenn N1 und N2 so bestimmt sind, sind die vom Drehsensor 72 ausgegebenen Erfassungssignale für jeden Nutabschnitt verschieden, wenn einer der Endabschnitte jedes Nutabschnitts 65 gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt.
Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 bestimmt unter Verwendung des vom Zündschalter 30 eingegebenen Erfassungssignals, ob der Benutzer den Zündschalter betätigt hat. Wenn die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 feststellt, dass der Zündschalter ausgeschaltet ist, stoppt sie den Betrieb des Elektromagneten 64, wodurch das Eingriffsteil 66a in den Nutabschnitt 65 eingreift. Als nächstes versorgt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 den Motor 24 über einen Steuerkreis mit Strom, um den Motor 24 in der Weise zu betätigen, dass sich die Sperrvorrichtung 60 in der Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn dreht und der rechte Seitenabschnitt des Nutabschnitts 65 auf den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a trifft. Dabei bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass der Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a auf die rechte Seitenfläche des Nutabschnitts 65 getroffen ist, wenn das Tastverhältnis des Stromwerts zum Antrieb des Motors 24 einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder darüber hinaus geht. Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 speichert die Anzahl der Umdrehungen des Motors 24 in einem nicht gezeigten EEPROM (Erasable and Programmable Read Only Memory), das in der der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordneten ECU 100 vorgesehen ist.
Nachdem bestimmt wurde, dass der Zündschalter eingeschaltet ist, erfasst die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 das vom Drehsensor 72 ausgegebene Sensorsignalmuster. Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 identifiziert die Drehstellung des Motors 24, indem sie auf das erkannte Sensorsignalmuster und die Anzahl der im EEPROM gespeicherten Umdrehungen Bezug nimmt.
Wenn das Sensorsignalmuster „1” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 im Besonderen, dass das Eingriffsteil 66a in den ersten Nutabschnitt 65a eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „3” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den zweiten Nutabschnitt 65b eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „5” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den dritten Nutabschnitt 65c eingreift.
Auf diese Weise erfasst die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 unter Verwendung des Erfassungssignals, das der Drehsensor 72 ausgibt, wenn der Seitenabschnitt des in der Sperrvorrichtung 60 ausgebildeten Nutabschnitts gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, denjenigen Nutabschnitt der Vielzahl von Nutabschnitten, in den das Eingriffsteil 66a eingreift. Folglich fungiert die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 als ein Sperrstellungserfassungsabschnitt, der erfasst oder erkennt, in welchen Nutabschnitt der Vielzahl von Nutabschnitten das Eingriffsteil eingreift. Infolgedessen kann durch eine einfache Steuerung ermittelt werden, in welchen Nutabschnitt der Vielzahl von Nutabschnitten das Eingriffsteil eingreift.
Die Lenkung 10 ist werksseitig so justiert, dass das Lenkrad 12 in einer Drehstellung (d. h. im Lenkungs-N-Punkt) positioniert ist, die einer Geradeausstellung entspricht, wenn sich das Fahrzeug in einem Geradeausfahrzustand befindet (d. h. im Fahrzeug-N-Punkt). Die Drehstellung des Motors 24 im Fahrzeug-N-Punkt oder im Lenkungs-N-Punkt wird daher als Aktuator-N-Punkt bezeichnet. Die Erfassungsergebnisse des Drehsensors 72 wurden im Voraus im EEPROM gespeichert. Folglich nimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 auf die im EEPROM gespeicherten Daten Bezug, die den Aktuator-N-Punkt angeben, und zählt die Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen des Motors 24 unter Verwendung dieser Daten als Bezugsquelle.
Solange der Zündschalter eingeschaltet ist, überwacht die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 ständig die Drehstellung der Motorwelle 62 unter Bezugnahme auf das vom Drehsensor 72 ausgegebene Sensorsignalmuster. Solange der Zündschalter eingeschaltet ist, ist die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 daher in der Lage zu erfassen oder festzustellen, in welchen Nutabschnitt das Eingriffsteil 66a eingreift, ohne dass ein Seitenabschnitt eines Nutabschnitts gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils drückt. Des Weiteren kann selbst dann, wenn während der Überwachung ein elektrischer Winkel des Motors 24 übersprungen wird, die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 die Drehstellung des Motors 24 immer noch leicht identifizieren, solange kein mechanischer Winkel von 360° oder mehr übersprungen wird. Außerdem kann die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 einfach bestätigen, dass kein elektrischer Winkel des Motors 24 übersprungen worden ist.
In der beispielhaften Ausführungsform ist ein Seitenabschnitt jedes Nutabschnitts 65 so angeordnet, dass der Drehsensor 72 in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Sperrvorrichtung 60 innerhalb eines möglichen Drehbereichs der Sperrvorrichtung 60 ein verschiedenes Erfassungssignal ausgibt, während das Eingriffsteil 66a in Eingriff ist. Durch diese Ausbildung der Nutabschnitte 65 gibt es beispielsweise dann, wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten Nutabschnitt 65a eingreift und der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster 3 ausgibt, nur eine zugehörige Drehstellung der Motorwelle 62. Folglich ist die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 unter Verwendung des vom Drehsensor 72 eingegebenen Sensorsignalmusters nicht nur in der Lage, den Nutabschnitt 65 zu identifizieren, in den das Eingriffsteil 66a eingreift, sondern auch die Relativstellungen in Drehrichtung zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 16.
Sobald die relativen Drehstellungen zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 16 bestimmt sind, führt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 eine Steuerung durch, um den Elektromagneten 64 mit Strom zu versorgen und das Eingriffsteil 66a aus dem Nutabschnitt 65 zu lösen, wodurch das Übersetzungsverhältnis durch die variable Lenkübersetzungseinheit 20 geändert werden kann.
(zweite beispielhafte Ausführungsform)
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Fall zeigt, in dem das Eingriffsteil 66a in einen flachen Nutabschnitt einer Sperrvorrichtung entsprechend einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eingreift. Der Aufbau der Lenkung 10 entsprechend der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist derselbe wie der Aufbau der Lenkung 10 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform, außer dass eine Sperrvorrichtung 74 anstatt der Sperrvorrichtung 60 verwendet wird. Wie oben erwähnt, sind die auf der Sperrvorrichtung 74 angegebenen Ziffern „1” bis „6” Ziffern, über denen die Mittellinie in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a liegt, und beziehen sich auf die vom Drehsensor 72 ausgegebene Ziffer. In dem in 6 gezeigten Zustand gibt der Drehsensor 72 daher das Sensorsignalmuster „3” aus.
Am Außenumfang der Sperrvorrichtung 74 sind drei Zahnabschnitte 74a vorgesehen. Zwischen nebeneinander liegenden Zahnabschnitten 74a sind ein erster flacher Nutabschnitt 75a, ein zweiter flacher Nutabschnitt 75b bzw. ein dritter flacher Nutabschnitt 75c (im Folgenden als Nutabschnitt 75 bezeichnet, wo zweckmäßig) gegenüber dem Außenumfang der Sperrvorichtung 74 zurückgesetzt.
Wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten flachen Nutabschnitt 75a eingreift, gibt der Drehsensor 72 eines der Sensorsignalmuster „3”, „4”, „5”, „6” und „1” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten flachen Nutabschnitt 75b eingreift, gibt der Drehsensor 72 eines der Sensorsignalmuster „5”, „6”, „1”, „2” und „3” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten flachen Nutabschnitt 75c eingreift, gibt der Drehsensor 72 eines der Sensorsignalmuster „1” bis „5” aus.
Ein erster tiefer Nutabschnitt 76a, ein zweiter tiefer Nutabschnitt 76b und ein dritter tiefer Nutabschnitt 76c (im Folgenden als tiefe Nutabschnitte 75 bezeichnet, wo zweckmäßig), die tiefer sind als die flachen Nutabschnitte 75 und gegenüber dem Außenumfang der Sperrvorrichtung 74 zurückgesetzt sind, sind jeweils im Uhrzeigersinn neben einem der flachen Nutabschnitte 75 ausgebildet. Wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten tiefen Nutabschnitt 76a eingreift, wird das Sensorsignalmuster „2” ausgegeben. Wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten tiefen Nutabschnitt 76b eingreift, wird das Sensorsignalmuster „4” ausgegeben. Wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten tiefen Nutabschnitt 76c eingreift, wird das Sensorsignalmuster „6” ausgegeben.
Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 stellt unter Verwendung des vom Zündschalter 30 eingegangenen Erfassungssignals fest, ob der Benutzer den Zündschalter betätigt hat. Wenn die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 feststellt, dass der Zündschalter ausgeschaltet ist, stoppt sie den Betrieb des Elektromagneten 64, wodurch das Eingriffsteil 66a in einen flachen Nutabschnitt 75 eingreift. Dann versorgt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 den Motor 24 über einen Steuerkreis mit Strom, damit der Motor 24 die Sperrvorrichtung 74 in die Richtung dreht, in der das Eingriffsteil 66a vom flachen Nutabschnitt 65 in Richtung zum angrenzenden tiefen Nutabschnitt 65 wandert (d. h. im Gegenuhrzeigersinn in der Zeichnung).
Die tiefen Nutabschnitte 76 sind jeweils in der Nähe des rechten Seitenabschnitts der flachen Nutabschnitte 75 ausgebildet. Das Eingriffsteil 66a wird durch den Elektromagneten 64 radial nach innen gedrückt. Wenn das Eingriffsteil 66a noch nicht in Eingriff steht mit einem tiefen Nutabschnitt 76, wird es daher es in Eingriff mit einem tiefen Nutabschnitt 76 gebracht, wie es in 7 gezeigt ist, wenn die Sperrvorrichtung 60 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Wenn bestimmt wird, dass der Zündschalter eingeschaltet ist, liest die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 das Sensorsignalmuster, das der Drehsensor 72 ausgibt, wenn das Eingriffsteil 66a in einen tiefen Nutabschnitt 76 eingreift.
Die drei tiefen Nutabschnitte 76 haben alle dieselbe Länge in Umfangsrichtung und sind am Außenumfang der Sperrvorrichtung 74 äquidistant ausgebildet. Des Weiteren gibt der Drehsensor 72, wie oben erwähnt, während einer Drehung der Sperrvorrichtung 74 dasselbe Erfassungssignal mehrmals aus. Wenn die Anzahl, der in der Sperrvorrichtung 74 ausgebildeten tiefen Nutabschnitte mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor 72 während einer Drehung der Sperrvorrichtung 74 dasselbe Erfassungssignal ausgibt, mit N2 bezeichnet werden, dann sind N1 und N2 so bestimmt, dass der Wert von N1 kleiner ist als der Wert von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist. In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform ist N1 = 3 und N2 = 4, so dass diese Bedingungen erfüllt sind. Wenn N1 und N2 so bestimmt sind, ist das vom Drehsensor 72 ausgegebene Erfassungssignal für jeden Nutabschnitt verschieden, wenn das Eingriffsteil 66a in einen tiefen Nutabschnitt 76 eingreift. Folglich ist die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 in der Lage, durch das Sensorsignalmuster, das sie vom Drehsensor 72 erhält, den tiefen Nutabschnitt 76, in den das Eingriffsteil 66a eingreift, einfach zu bestimmen.
In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „2” aus, wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten tiefen Nutabschnitt 76a eingreift. Wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten tiefen Nutabschnitt 76b eingreift, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „4” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten tiefen Nutabschnitt 76c eingreift, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „6” aus.
Nachdem das Eingriffsteil 66a mit einem der tiefen Nutabschnitte 76 in Eingriff gebracht ist, dreht die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 die Sperrvorrichtung 74 im Gegenuhrzeigersinn, wodurch ein Seitenabschnitt des tiefen Nutabschnitts 76 gegen einen Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a gedrückt wird. Wenn sich das vom Drehsensor 72 eingegebene Sensorsignalmuster nicht ändert, obwohl der Motor 24 angetrieben wird, stellt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 fest, dass das Eingriffsteil 66a in einen der tiefen Nutabschnitte 76 eingreift.
Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 erhält vom Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster, das ausgegeben wird, wenn ein Seitenabschnitt eines tiefen Nutabschnitts 76 gegen einen Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a gedrückt wird. Mit dem erhaltenen Sensorsignalmuster erkennt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 dann den tiefen Nutabschnitt 76, in den das Eingriffsteil 66a eingreift. Im Besonderen stellt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 fest, dass das Eingriffsteil 66a in den ersten tiefen Nutabschnitt 76a eingreift, wenn das vom Drehsensor 72 ausgegebene Sensorsignalmuster „2” ist. Wenn das vom Drehsensor 72 ausgegebene Sensorsignalmuster „4” ist, stellt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 fest, dass das Eingriffsteil 66a in den zweiten tiefen Nutabschnitt 76b eingreift. Wenn das vom Drehsensor 72 ausgegebene Sensorsignalmuster „6” ist, stellt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 fest, dass das Eingriffsteil 66a in den dritten tiefen Nutabschnitt 76b eingreift.
Der Seitenabschnitt der flachen Nutabschnitte 75 ist jeweils an einer Position ausgebildet, in der der Drehsensor 72 ebenso wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform in Abhängigkeit von der Drehstellung der Sperrvorrichtung 74 innerhalb eines möglichen Drehbereichs der Sperrvorrichtung 74 während eines Eingriffs des Eingriffsteils 66a ein verschiedenes Erfassungssignal ausgibt. Unter Verwendung des Sensorsignalmusters, das vom Drehsensor 72 kommt, ist die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 daher nicht nur in der Lage, den tiefen Nutabschnitt 76 zu identifizieren, in den das Eingriffsteil 66a eingreift, sondern auch die relativen Drehstellungen zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 16.
Sobald die Relativstellungen in Drehrichtung der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 16 bestimmt sind, versorgt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 den Elektromagneten 64 mit Strom, um das Eingriffsteil 66a aus dem tiefen Nutabschnitt 76 zu lösen und dadurch das Übersetzungsverhältnis durch die variable Lenkübersetzungseinheit 20 ändern zu können.
(Dritte beispielhafte Ausführungsform)
8 ist eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen der Drehstellung einer Sperrvorrichtung 82 entsprechend einer dritten beispielhaften Ausführungsform, und des Sensorsignalmusters, das vom Drehsensor 72 ausgegeben wird, veranschaulicht. Der Aufbau der Lenkung 10 entsprechend der dritten beispielhaften Ausführungsform ist derselbe wie der Aufbau der Lenkung 10 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform, außer dass die Sperrvorrichtung 82 anstatt der Sperrvorrichtung 60 verwendet wird. Wie vorstehend erwähnt, sind die Ziffern „1” bis „6”, die auf der Sperrvorrichtung 82 angegeben sind, Ziffern, über denen die Mittellinie in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a liegt, und beziehen sich auf die vom Drehsensor 72 ausgegebene Ziffer. In dem in 8 gezeigten Zustand beispielsweise gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „3” aus.
Am Außenumfang der Sperrvorrichtung 82 sind Nutabschnitte 84, die dieselbe Länge in Umfangsrichtung haben, äquidistant ausgebildet. Des Weiteren gibt der Drehsensor 72, wie oben beschrieben, während einer Drehung der Sperrvorrichtung 82 dasselbe Erfassungssignal mehrmals aus. Wenn die Anzahl der an der Sperrvorrichtung 82 ausgebildeten Nutabschnitte mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor 72 während einer Drehung der Sperrvorrichtung 82 dasselbe Erfassungssignal ausgibt, mit N2 bezeichnet werden, dann sind N1 und N2 so bestimmt, dass der Wert von N1 kleiner ist als der Wert von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist. In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform ist N1 = 5 und N2 = 6, so dass diese Bedingungen erfüllt sind. Wenn N1 und N2 so bestimmt sind, gibt der Drehsensor 72 verschiedene Erfassungssignale aus, wenn ein Endabschnitt eines der Nutabschnitte 84 gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a gedrückt wird, und wenn ein Endabschnitt eines anderen der Nutabschnitte 84 gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a gedrückt wird.
In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform drückt der rechte Seitenabschnitt des ersten Nutabschnitts 84a gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a, wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten Nutabschnitt 84a eingreift, so dass der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „1” ausgibt. Wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten Nutabschnitt 84b eingreift und der rechte Seitenabschnitt des zweiten Nutabschnitts 84b gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „2” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten Nutabschnitt 84c eingreift und der rechte Seitenabschnitt des dritten Nutabschnitts 84c gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „4” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den vierten Nutabschnitt 84d eingreift und der rechte Seitenabschnitt des vierten Nutabschnitts 84d gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „5” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den fünften Nutabschnitt 84e eingreift und der rechte Seitenabschnitt des fünften Nutabschnitts 84e gegen den rechten Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „6” aus.
Nachdem die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 das Eingriffsteil 66a in Eingriff mit einem der Nutabschnitt 84 gebracht hat, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, betätigt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 den Motor 24, um ebenso wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform die Sperrvorrichtung 82 in der Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, erkennt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 ebenso wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform die Drehstellung des Motors 24 unter Verwendung der im EEPROM gespeicherten Drehzahl des Motors 24 und des vom Drehsensor 72 ausgegebenen Sensorsignalmusters.
Wenn festgestellt wird, dass der Zündschalter eingeschaltet ist, nimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 Bezug auf das vom Drehsensor 72 ausgegebene Sensorsignalmuster. Wenn das Sensorsignalmuster „1” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den ersten Nutabschnitt 84a eingreift. Ähnlich dazu bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, wenn das Sensorsignalmuster „2” ist, dass das Eingriffsteil 66a in den zweiten Nutabschnitt 84b eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „4” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den dritten Nutabschnitt 84c eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „5” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den vierten Nutabschnitt 84d eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „6” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den fünften Nutabschnitt 84e eingreift.
Auf diese Weise gibt der Drehsensor 72 auch in der dritten beispielhaften Ausführungsform verschiedene Erfassungssignal aus, wenn der Seitenabschnitt eines der Nutabschnitte 84 gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, und wenn der Seitenabschnitt eines anderen der Nutabschnitte 84 gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt. Während der Zündschalter eingeschaltet ist, kann die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 ebenso wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform bestimmen, in welchen Nutabschnitt das Eingriffsteil 66a eingreift, ohne dass der Seitenabschnitt eines der Nutabschnitte gegen den Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a gedrückt wird.
(vierte beispielhafte Ausführungsform)
9 ist eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen der Drehstellung der Sperrvorrichtung 90 entsprechend einer vierten beispielhaften Ausführungsform und des vom Drehsensor 72 ausgegebenen Sensorsignalmusters veranschaulicht. Der Aufbau der Lenkung 10 entsprechend der vierten beispielhaften Ausführungsform ist derselbe wie der Aufbau der Lenkung 10 entsprechend der ersten beispielhaften Ausführungsform, außer dass die Sperrvorrichtung 90 anstatt der Sperrvorrichtung 60 verwendet wird. Die Ziffern „1” bis „6”, die auf der Sperrvorrichtung 90 angegeben sind, sind, wie oben beschrieben, Ziffern, über denen die Mittellinie in Umfangsrichtung des Eingriffsteils 66a liegt und beziehen sich auf die Ziffer, die vom Drehsensor 72 ausgegeben wird. In dem in 9 gezeigten Zustand beispielsweise gibt der Drehsensor 72 daher das Sensorsignalmuster „3” aus.
Am Außenumfang der Sperrvorrichtung 90 sind fünf Zahnabschnitte 90a ausgebildet. Zwischen nebeneinander liegenden Zahnabschnitten 90a sind ein erster bis fünfter flacher Nutabschnitt 92a bis 92e (im Folgenden als flache Nutabschnitte 92 bezeichnet, wo zweckmäßig) gegenüber dem Außenumfang der Sperrvorrichtung 90 zurückgesetzt.
Der erste bis fünfte tiefe Nutabschnitt 94a bis 94e (im Folgenden als tiefe Nutabschnitte 94 bezeichnet, wo zweckmäßig) sind tiefer ausgebildet als die flachen Nutabschnitte 92 und im Uhrzeigersinn jeweils neben einem der flachen Nutabschnitte 92 liegend gegenüber dem Außenumfang zurückgesetzt. Die Nutabschnitte 94 haben dieselbe Länge in Umfangsrichtung und sind am Außenumfang der Sperrvorrichtung 90 äquidistant ausgebildet. Des Weiteren gibt der Drehsensor 72, wie oben erwähnt, während einer Drehung der Sperrvorrichtung 90 dasselbe Erfassungssignal mehrmals aus. Wenn die Anzahl der an der Sperrvorrichtung 90 ausgebildeten tiefen Nutabschnitte mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor 72 während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal ausgibt, mit N2 bezeichnet werden, sind N1 und N2 so bestimmt, dass der Wert von N1 kleiner ist als der Wert von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist. In dieser vierten beispielhaften Ausführungsform ist N1 gleich 5 und N2 gleich 6, so dass diese Bedingungen erfüllt sind. Wenn N1 und N2 so bestimmt sind, sind die vom Drehsensor 72 ausgegebenen Erfassungssignale für jeden tiefen Nutabschnitt 94 verschieden, wenn das Eingriffsteil 66a in einen der tiefen Nutabschnitte 94 eingreift.
In der vierten beispielhaften Ausführungsform gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „2” aus, wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten tiefen Nutabschnitt 94a eingreift. Wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten tiefen Nutabschnitt 94b eingreift, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „3” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten tiefen Nutabschnitt 94c eingreift, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „5” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den vierten tiefen Nutabschnitt 94d eingreift, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „6” aus. Wenn das Eingriffsteil 66a in den fünften tiefen Nutabschnitt 94e eingreift, gibt der Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster „1” aus. Unter Verwendung des Sensorsignalmusters, das sie vom Drehsensor 72 erhält, kann die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 daher leicht den tiefen Nutabschnitt 94 bestimmen, in den das Eingriffsteil 66a eingreift.
Wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, wird die Sperrvorrichtung 90 ebenso wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform, nachdem das Eingriffsteil 66a in einen flachen Nutabschnitt 92 eingreift, in die Richtung gedreht, in der sich das Eingriffsteil 66a vom flachen Nutabschnitt 92 in Richtung zum nächstliegenden tiefen Nutabschnitt 94 bewegt (d. h. im Gegenuhrzeigersinn in der Zeichnung). Wenn anschließend der Zündschalter eingeschaltet wird, erkennt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 ebenso wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform die Drehstellung des Motors 24 unter Verwendung des vom Drehsensor 72 ausgegeben Sensorsignalmusters und der im EEPROM gespeicherten Drehzahl des Motors 24. Dementsprechend kann das Eingriffsteil 66a selbst dann in Eingriff mit dem tiefen Nutabschnitt 94 gebracht werden, wenn es nicht in Eingriff war, als der Zündschalter ausgeschaltet war. Wenn sich das vom Drehsensor 72 eingegebene Sensorsignalmuster nicht ändert, obwohl der Motor 24 angetrieben wird, stellt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 fest, dass das Eingriffsteil 66a in einen der tiefen Nutabschnitte 94 eingreift, ebenso wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 erhält vom Drehsensor 72 das Sensorsignalmuster, wenn ein Seitenabschnitt eines tiefen Nutabschnitts 94 gegen einen Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a gedrückt wird. Mit dem erhaltenen Sensorsignalmuster erfasst die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 dann den tiefen Nutabschnitt 94, in den das Eingriffsteil 66a eingreift. Im Besonderen bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, wenn das Sensorsignalmuster, das vom Drehsensor 72 kommt, „2” ist, dass das Eingriffsteil 66a in den ersten tiefen Nutabschnitt 94a eingreift. Ähnlich dazu bestimmt, wenn das Sensorsignalmuster, das vom Drehsensor 72 kommt, „3” ist, die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den zweiten tiefen Nutabschnitt 94b eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster, das vom Drehsensor 72 kommt, „5” ist, dann bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den dritten tiefen Nutabschnitt 94c eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster, das vom Drehsensor 72 kommt, „6” ist, dann bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den vierten tiefen Nutabschnitt 94d eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster, das vom Drehsensor 72 kommt, „1” ist, dann bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den fünften tiefen Nutabschnitt 94e eingreift.
Die Sperrvorrichtung 90 ist somit so ausgebildet, dass für jeden tiefen Nutabschnitt 94, in den das Eingriffsteil 66a eingreift, ein verschiedenenes Sensorsignalmuster vom Drehsensor 72 ausgegeben wird. Die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 ist daher in der Lage, anhand des Sensorsignalmusters, das sie vom Drehsensor 72 erhält, den tiefen Nutabschnitt 94 zu ermitteln, in den das Eingriffsteil 66a eingreift.
Die Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, die einzelne Elemente oder Merkmale der vorhergehenden beispielhaften Ausführungsformen geeignet kombinieren, ebenso effektiv sein. Des Weiteren sind für den Fachmann aufgrund seines Fachwissens und Fachkönnens verschiedenartige Modifikationen, z. B. Designänderungen oder dergleichen, der vorangehenden beispielhaften Ausführungsformen möglich. Beispielhafte Ausführungsformen, die derartige Änderungen erfahren haben, liegen ebenfalls von der Erfindung erfasst. Einige Beispiele sind wie folgt:
Wie in der ersten und dritten beispielhaften Ausführungsform können am Außenumfang der Sperrvorrichtung Nutabschnitte derselben Tiefe und derselben Länge in Umfangsrichtung äquidistant ausgebildet sein. Wenn der Drehsensor während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal mehrmals ausgibt, können die Anzahl N1 der an der Sperrvorrichtung ausgebildeten Nutabschnitte und die Anzahl N2 der Male, in denen der Drehsensor während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal ausgibt, anders kombiniert werden als in der ersten beispielhaften Ausführungsform, d. h. N1 = 3 und N2 = 4, oder wie in der dritten beispielhaften Ausführungsform, d. h. N1 = 5 und N2 = 6. In diesem Fall werden N1 und N2 so bestimmt, dass der Wert von N1 kleiner als der von N2 ist und weder ein Pimfaktor noch ein Vielfaches des Primfaktors von N2 ist.
10 zeigt derartige Kombinationen von N1 und N2. Die Bestimmung von N1 und N2 in dieser Weise ermöglicht, dass der Drehsensor verschiedene Erfassungssignal ausgibt, wenn ein Seitenabschnitt eines der Nutabschnitte gegen einen Seitenabschnitt des Eingriffsteils gedrückt wird, und wenn ein Seitenabschnitt eines anderen der Nutabschnitte gegen einen Seitenabschnitt des Eingriffsteils gedrückt wird. Wenn ein Seitenabschnitt des Nutabschnitts gegen einen Seitenabschnitt des Eingriffsteils gedrückt wird, kann daher leicht bestimmt werden, in welchen Nutabschnitt das Eingriffsteil eingreift.
Wie in der zweiten und vierten beispielhaften Ausführungsform können am Außenumfang der Sperrvorrichtung tiefe Nutabschnitte mit derselben Länge in Umfangsrichtung äquidistant ausgebildet sein. Wenn der Drehsensor während einer Drehung der Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignal mehrmals ausgibt, können die Anzahl N1 der tiefen Nutabschnitte und die Anzahl N2 der Male, in denen der Drehsensor während einer Drehung des Sperrvorrichtung dasselbe Erfassungssignals angibt, anders kombiniert werden als in der zweiten beispielhaften Ausführungsform, d. h. N1 = 3 und N2 = 4, oder als in der vierten beispielhaften Ausführungsform d. h. N1 = 5 und N2 = 6. In diesem Fall werden N1 und N2 so bestimmt, dass der Wert von N1 kleiner als der von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist.
10 kann auch auf diese Kombination von N1 und N2 angewendet werden. Wenn N1 und N2 in dieser Weise bestimmt werden, wird ermöglicht, dass der Drehsensor verschiedene Erfassungssignal ausgibt, wenn das Eingriffsteil in den einen oder anderen der tiefen Nutabschnitte eingreift. Dementsprechend kann leicht ermittelt werden, in welchen tiefen Nutabschnitt das Eingriffsteil eingreift, indem man das Eingriffsteil in einen tiefen Nutabschnitt eingreifen lässt.
Des Weiteren kann der Differenzerzeugungsmechanismus 26 anstelle des Wave Generators, Flexspline, Antriebsrads und Statorrads einen Planetengetriebesatz oder dergleichen aufweisen. Ein Planetengetriebesatz ermöglicht ebenfalls, dass eine Lenkbetragsdifferenz zwischen der Eingangswelle 14 und der Ausgangswelle 16 erzeugt wird.
In der ersten oder dritten beispielhaften Ausführungsform kann des Weiteren die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 den Motor 24 über den Steuerkreis mit Strom versorgen und betreiben, um die Sperrvorrichtung in 5 oder 8 im Uhrzeigersinn zu drehen, nachdem das Eingriffsteil 66a in Eingriff steht mit einem Nutabschnitt. Dies wird an der Lenkung 10 mit der Sperrvorrichtung 60 der ersten beispielhaften Ausführungsform als ein Beispiel beschrieben. Wenn die Sperrvorrichtung 60 aufhört sich zu drehen, d. h. wenn der linke Seitenabschnitt eines Nutabschnitts der Sperrvorrichtung 60 gegen den linken Seitenabschnitt des Eingriffsteils 66a drückt, nimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100 Bezug auf das Sensorsignalmuster, das der Drehsensor 72 ausgibt. Wenn das Sensorsignalmuster „2” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den ersten Nutabschnitt 65a eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „4” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den zweiten Nutabschnitt 65b eingreift. Wenn das Sensorsignalmuster „6” ist, bestimmt die der variablen Lenkübersetzungseinheit zugeordnete ECU 100, dass das Eingriffsteil 66a in den dritten Nutabschnitt 65c eingreift. Auf diese Weise kann festgestellt werden, in welchen Nutabschnitt der Vielzahl von Nutabschnitten, die am Außenumfang der Sperrvorrichtung 60 ausgebildet sind, das Eingriffsteil eingreift, obwohl die Sperrvorrichtung 60 in 5 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn die Zündung eingeschaltet ist.
In der zweiten oder vierten beispielhaften Ausführungsform kann die Sperrvorrichtung so ausgebildet sein, dass dann, wenn das Eingriffsteil 66a in einen tiefen Nutabschnitt eingreift, eines der Vielzahl von Sensorsignalmustern ausgegeben wird. Auch in diesem Fall ist die Sperrvorrichtung so ausgebildet, dass der Drehsensor 72 verschiedene Sensorsignalmuster ausgibt, wenn das Eingriffsteil 66a in den einen oder anderen der tiefen Nutabschnitte eingreift.
Dies wird an der Lenkung 10 mit der Sperrvorrichtung 74 der zweiten beispielhaften Ausführungsform als ein Beispiel beschrieben. In diesem modifizierten Beispiel ist der erste tiefe Nutabschnitt 76a so ausgebildet, dass das Sensorsignalmuster „1” oder „2” ausgegeben wird, wenn das Eingriffsteil 66a in den ersten tiefen Nutabschnitt 76a eingreift. Des Weiteren ist der zweite tiefe Nutabschnitt 76b so ausgebildet, dass das Sensorsignalmuster „3” oder „4” ausgegeben wird, wenn das Eingriffsteil 66a in den zweiten tiefen Nutabschnitt 76b eingreift. Weiter ist der dritte tiefe Nutabschnitt 76c so ausgebildet, dass das Sensorsignalmuster „5” oder „6” ausgegeben wird, wenn das Eingriffsteil 66a in den dritten tiefen Nutabschnitt 76c eingreift. Dementsprechend kann die Breite der tiefen Nutabschnitte 76 in der Weise vergrößert werden, dass das Eingriffsteil 66a, das in einen flachen Nutabschnitt 75 eingegriffen hat, in Eingriff kommt mit einem tiefen Nutabschnitt 76, indem die Sperrvorrichtung 74 um einen kleinen Winkel gedreht wird. Folglich kann eine Beeinträchtigung der Wahrnehmung der Lenkradbetätigung für den Benutzer minimiert werden.

Claims

Lenkvorrichtung mit: einem Mechanismus (20) zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses, der eine Lenkbetragsdifferenz in Drehrichtung zwischen einer Eingangswelle (14), die mit einem Lenkrad (12) verbunden ist, und einer Ausgangswelle (16), die mit der Lenkeinheit (40) verbunden ist, die ein Rad steuert, erzeugt; wobei der Mechanismus (20) zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses einen Verriegelungsmechanismus (22) aufweist, der eine Sperrvorrichtung (60) hat, die eine Vielzahl von gegenüber ihrem Außenumfang zurückgesetzten flachen Nutabschnitten (75) und eine Vielzahl von gegenüber ihrem Außenumfang zurückgesetzten tiefen Nutabschnitten (76) aufweist, wobei die tiefen Nutabschnitte (76) tiefer sind als die flachen Nutabschnitte (75), jeweils eine der tiefen Nutabschnitte (76) an eine der flachen Nutabschnitte (75) angrenzt, jede der tiefen Nutabschnitte (76) auf derselben Seite in Umfangsrichtung jeder der flachen Nutabschnitte (75) liegt und der Verriegelungsmechanismus (22) durch ein selektives Eingreifen oder Lösen eines Eingriffsbauteils (66a) in die oder von den flachen oder tiefen Nutabschnitten (75, 76) selektiv ermöglicht oder verhindert, dass eine Lenkbetragsdifferenz zwischen der Eingangswelle (14) und der Ausgangswelle (16) erzeugt wird; und einem Drehsensor (72), der ein Erfassungssignal ausgibt, das die Drehstellung der Sperrvorrichtung (60) in Drehrichtung angibt; gekennzeichnet durch einen Sperrstellungserfassungsabschnitt, der erkennt, in welchen der Vielzahl von tiefen Nutabschnitten (76) das Eingriffsbauteil (66a) eingreift, unter Verwendung des Erfassungssignals, das der Drehsensor (72) ausgibt, wenn das Eingriffsbauteil (66a) in einen der tiefen Nutabschnitte (76) eingreift.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von tiefen Nutabschnitten (76) so ausgebildet ist, dass das Erfassungssignal, das der Drehsensor (72) ausgibt, wenn das Eingriffsbauteil (66a) in einen der tiefen Nutabschnitte (76) eingreift, von dem Erfassungssignal verschieden ist, das der Drehsensor (72) ausgibt, wenn das Eingriffsbauteil (66a) in einen anderen der tiefen Nutabschnitte (76) eingreift.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von tiefen Nutabschnitten (76) dieselbe Länge in Umfangsrichtung haben und am Außenumfang der Sperrvorrichtung (60) äquidistant ausgebildet sind; der Drehsensor (72) während einer Drehung der Sperrvorrichtung (60) dasselbe Erfassungssignal mehrmals ausgibt; und, wenn die Anzahl der in der Sperrvorrichtung (60) ausgebildeten tiefen Nutabschnitte (76) mit N1 und die Anzahl der Male, in denen der Drehsensor (72) während einer Drehung der Sperrvorrichtung (60) dasselbe Erfassungssignal ausgibt, mit N2 bezeichnet werden, N1 und N2 so bestimmt sind, dass der Wert von N1 kleiner ist als der Wert von N2 und weder ein Primfaktor von N2 noch ein Vielfaches eines Primfaktors von N2 ist.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehsensor (72) in Abhängigkeit von der Drehstellung der Sperrvorrichtung (60) innerhalb eines möglichen Drehbereichs der Sperrvorrichtung (60) verschiedene Erfassungssignale ausgibt, während das Eingriffsbauteil (66a) in einen der Vielzahl von flachen Nutabschnitten (75) eingreift.