DE102008039547A1

DE102008039547A1 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102008039547A1
Application number: DE102008039547A
Authority: DE
Inventors: Kohtaro Atsugi Shiino; Akira Atsugi Takahashi; Toshiro Atsugi Yoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2009-03-05
Also published as: US20090057050A1; JP2009051376A; US7866434B2; JP4980825B2

Abstract

Eine Lenkvorrichtung enthält ein Achsgehäuse, das eine Radnabe drehbar lagert, auf der ein gelenktes Laufrad montiert ist, und einen unteren Aufhängungssystem-Querlenker, der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und einen Drehabschnitt aufweist, der an dem anderen Ende zum schwenkbaren Lagern des Achsgehäuses durch den Drehabschnitt bereitgestellt ist. Ein Elektromotor ist an dem unteren Lenker zum Drehen des Achsgehäuses durch eine durch den Motor erzeugte Antriebskraft montiert. Eine Drehachse des Motors und ein Drehpunkt des Achsgehäuses sind voneinander versetzt angeordnet.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung und im Besonderen ein Steer-by-Wire-(SBW-)Lenksystem für Kraftfahrzeuge, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von gelenkten Laufrädern unabhängig voneinander mittels jeweiliger Lenkaktuatoren zu lenken.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurden verschiedene Steer-by-Wire-(SBW-)Lenksysteme für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen und entwickelt, wobei ein auf ein Lenkrad aufgebrachtes Lenk-Gegendrehmoment und ein Lenkwinkel an jedem gelenkten Laufrad willkürlich bestimmt werden können. Eine derartige SBW-Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge verwendet im Allgemeinen ein Paar Lenkaktuatoren, die jeweils mechanisch von einem Lenkrad entkoppelt sind. Eine derartige SBW-Lenkvorrichtung für Fahrzeuge, die so konfiguriert ist, dass sie eine Vielzahl von gelenkten Laufrädern unabhängig voneinander mittels jeweiliger Lenkaktuatoren lenkt, wurde in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung [Japanese Patent Provisional Publication] Nr. 2007-55409 (im Folgenden als „ JP2007-055409 " bezeichnet), entsprechend der US-Patentanmeldungsveröffentlichung [United States Patent Application Publication] Nr. US 2007/0045036 A1 , offenbart und ebenfalls in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung [Japanese Patent Provisional Publication] Nr. 2007-1564 (im Folgenden als „ JP2007-001564 bezeichnet") offenbart. In einer in JP2007-055409 offenbarten Lenkeinrichtung (oder einer Dreheinrichtung, die einen Drehmotor und ein Untersetzungsgetriebe enthält) ist zur Vermeidung von unerwünschter Interferenz zwischen einem Lenkaktuator (oder einem Drehaktuator) und einem Radträger (ein laufradseitiges Bauteil, das zwischen dem oberen und unteren Querlenker vorgesehen ist) der Drehaktuator so angeordnet, dass die Drehachse des Drehaktuators und die Lenkachse (die als ein Drehzentrum des gelenkten Laufrades dient) im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind. Demgegenüber ist in einem in JP2007-001564 offenbarten Steer-by-Wire-System zum Verbessern der Anordnungsflexibilität von Motorbauteilen durch Kompaktieren des SBW-Systems ein Lenkaktuator an der Fahrzeugskarosserie befestigt oder angebracht. Der Ausgang (das heißt, Dreh bewegung) des Lenkaktuators wird in Schwingbewegung eines Lenkhebels umgewandelt. Die Schwingbewegung des Lenkhebels wird weiter durch ein Gestänge, wie beispielsweise eine Spurstange und ein Spurstangenhebel, übertragen, um das dazugehörige gelenkte Laufrad zu lenken oder zu drehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen muss, um die Drehbewegung eines Elektromotors in ein Drehmoment umzuwandeln, das erforderlich ist, um das gelenkte Laufrad zu drehen, ein Untersetzungsgetriebe mit einem hohen Untersetzungsverhältnis mit dem Elektromotor kombiniert werden. Umgekehrt ausgedrückt, muss, um ein Untersetzungsgetriebe zu verkleinern, ein drehmomentstarker Motor verwendet werden. Beispielsweise kann ein Untersetzungsgetriebe durch Verwenden eines Direktantriebsmotors eliminiert werden. In einem solchen Fall muss jedoch der Direktantriebsmotor selbst groß sein, um ein erforderliches Drehmoment zu erzeugen. Aus diesem Grund werden Gesamtgröße und Gesamtgewicht des Lenkaktuators, der durch den Elektromotor und das Untersetzungsgetriebe gebildet ist, in Abhängigkeit von einem erforderlichen Drehmoment (das heißt, einem maximalen Drehmomentausgang für das Design) bestimmt.
Bei der in JP2007-055409 offenbarten Lenkeinrichtung (der Dreheinrichtung) ist der Lenkaktuator an dem äußeren Ende des unteren Lenkers des Aufhängungssystems montiert. Das äußere Ende des unteren Lenkers dient als ein unterer Drehpunkt der Achsschenkelachse (das heißt, der Lenkachse). Wie dies zuvor diskutiert wurde, erfordert der Lenkaktuator, der durch einen mit Untersetzungsgetriebe ausgerüsteten Motor oder einen Direktantriebsmotor konstruiert ist, eine spezifizierte Größe und ein spezifiziertes Gewicht, die auf Basis eines erforderlichen Drehmoments bestimmt werden. Aus diesem Grund ist es praktisch sehr schwierig, den Lenkaktuator, der die spezifizierte Größe und das spezifiziertes Gewicht auf Basis des erforderlichen Drehmoments aufweist, an dem äußeren Ende des Aufhängungssystem-Querlenkers koaxial zu der Achsschenkelachse zu montieren und gleichzeitig eine unerwünschte Interferenz mit laufradseitigen Bauteilen, wie beispielsweise einem Radträger oder einem Reifen, zu verhindern. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass es sehr schwierig ist, den Lenkaktuator an dem äußeren Ende des Aufhängungssystem-Querlenkers zu montieren und gleichzeitig ein angemessen hohes Untersetzungsverhältnis (das heißt, ein angemessen hohes Drehmoment, das erzeugt wird, um das gelenkte Laufrad zu drehen) zu gewährleisten.
Wie dies zuvor diskutiert wurde, erfordert der Lenkaktuator, der durch einen mit Untersetzungsgetriebe ausgerüsteten Motor konstruiert ist, eine spezifizierte Größe und ein spezifiziertes Gewicht, das auf Basis eines erforderlichen Drehmoments bestimmt wird. Darüber hinaus wird der Lenkaktuator mit dem spezifizierten Gewicht an dem äußeren Ende des unteren Lenkers des Aufhängungssystems montiert (das heißt, der laufradseitigen Montageposition des unteren Lenkers). Dies bedeutet eine Erhöhung eines auf den unteren Lenker wirkenden Lastmoments, mit anderen Worten, eine Erhöhung der ungefederten Masse (ungefedertes Gewicht), wodurch Fahrstabilität (sowohl Fahrzeugfahrverhalten als auch Fahrzeugstabilität) und Fahrkomfort verschlechtert werden.
Demgegenüber ist bei dem SBW-System von JP2007-001564 der Lenkaktuator an der Fahrzeugskarosserie montiert und darüber hinaus erfordert der Lenkaktuator, der durch einen mit Untersetzungsgetriebe ausgerüsteten Motor gebildet ist, eine spezifizierte Größe und ein spezifiziertes Gewicht, das auf Basis eines erforderlichen Drehmoments bestimmt wird. Folglich besteht die Möglichkeit von unerwünschter Interferenz zwischen dem Lenkaktuator und fahrzeugskarosserieseitigen Bauteilen (wie beispielsweise Motorbauteilen). Daher gibt es eine Grenze bezüglich der Verbesserung der Anordnungsflexibilität. Zusätzlich zu dem Vorstehenden ist die Spurstange mechanisch mit dem an der Fahrzeugkarosserie montierten Lenkaktuator gekoppelt, und folglich treten während des Federweges Spuränderungen infolge der Positionsbeziehung (der Aufhängungsgeometrie) zwischen der Spurstange und dem Aufhängungssystem-Querlenker auf. Derartige Spuränderungen können durch Steuern der jeweiligen Lenkaktuatoren kompensiert werden, jedoch erfordert die Spuränderungskompensation eine neue Steuerlogik (das heißt, zusätzliche arithmetische und logische Operationen), wodurch sich das unerwünscht komplizierte SBW-System ergibt.
In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist es somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Lenkvorrichtung bereitzustellen, die so konfiguriert ist, dass sie ihre Anordnungsflexibilität und Verkäuflichkeit verbessert, ohne dabei den Fahrkomfort zu opfern.
Um die vorstehenden aufgeführten und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst eine Lenkvorrichtung ein Achsgehäuse, das drehbar eine Radnabe lagert, auf der ein gelenktes Laufrad montiert ist, einen unteren Lenker, der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und einen Drehabschnitt aufweist, der an dem anderen Ende zum schwenkbaren Lager des Achsgehäuses durch den Drehabschnitt bereitgestellt ist, und einen Elektromotor, der an dem unteren Lenker montiert ist, um das Achsgehäuse durch eine durch den Motor erzeugte Antriebskraft zu drehen, wobei eine Drehachse des Motors und ein Drehpunkt des Achsgehäuses voneinander versetzt angeordnet sind.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst eine Lenkvorrichtung ein Achsgehäuse, das drehbar eine Radnabe lagert, auf der ein gelenktes Laufrad montiert ist, einen unteren Lenker, der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und einen Drehabschnitt aufweist, der an dem anderen Ende zum schwenkbaren Lagern des Achsgehäuses durch den Drehabschnitt bereitgestellt ist, und einen Elektromotor, der an dem unteren Lenker montiert ist, um das Achsgehäuse durch eine durch den Motor erzeugte Antriebskraft zu drehen, wobei der Motor näher an der Fahrzeugkarosserie als an einer Lenkachse angeordnet ist, die als ein Drehpunkt des Achsgehäuses dient.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Lenkvorrichtung ein Achsgehäuse, das drehbar eine Radnabe lagert, auf der ein gelenktes Laufrad montiert ist, einen unteren Lenker, der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und das Achsgehäuse an dem anderen Ende schwenkbar lagert, einen Elektromotor, der an dem unteren Lenker montiert ist, um das Achsgehäuse durch eine durch den Motor erzeugte Antriebskraft zu drehen, und ein Untersetzungsgetriebe, das konfiguriert ist, um die Drehung des Motors zu untersetzen, wobei der Motor und das Untersetzungsgetriebe in dieser Reihenfolge von der Fahrzeugskarosserie aus angeordnet sind.
Die weiteren Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Teil-Querschnittsdarstellung, die eine erste Ausführungsform einer Kraftfahrzeug-Lenkvorrichtung (nur die linke Vorderseite), von der Vorderseite des Fahrzeugs aus betrachtet, darstellt.
2 ist eine Teil-Querschnittsdarstellung, die eine zweite Ausführungsform einer Fahrzeug-Lenkvorrichtung (nur die linke Vorderseite), von der Vorderseite des Fahrzeugs aus betrachtet, entlang der Linie C-C in 3 darstellt.
3 ist eine Teil-Querschnittsdarstellung, die die Lenkvorrichtung (nur die linke Vorderseite) der zweiten Ausführungsform, von der Oberseite des Fahrzeugs aus betrachtet, darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Im Folgenden wird die Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform in Bezug auf die Zeichnungen insbesondere in Bezug auf 1 auf beispielhafte Weise in einem sogenannten SBW-(Steer-by-Wire-)System eines Kraftfahrzeuges erläutert, in dem das vordere linke und das vordere rechte gelenkte Laufrad FL, FR, die jeweils durch ein Aufhängungssystem 2 drehbar gelagert sind, unabhängig voneinander durch Antriebskräfte gelenkt werden, die durch jeweilige Lenkaktuatoren erzeugt werden, die jeweils aus einem Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebe bestehen.
Das SBW-System enthält eine Lenkeingabeeinrichtung (das heißt, ein Lenkrad oder dergleichen), gelenkte Laufräder (vorderes linkes und vorderes rechtes gelenktes Laufrad FL-FR), die mechanisch von der Lenkeingabeeinrichtung entkoppelt sind, einen Lenkwinkelsensor (zum Beispiel einen Lenkradwinkelsensor), der zum elektrischen Erfassen einer Winkelverschiebung (zum Beispiel eines Lenkradwinkels) der Lenkeingabeeinrichtung, der anhand der Geradeausposition (entsprechend dem mittleren Lenkwinkel von Null des vorderen linken und des vorderen rechten gelenkten Laufrades) gemessen wird, bereitgestellt ist, einen Lenkmomentsensor, der zum elektrischen Erfas sen der Größe und Richtung des auf die Lenkeingabeeinrichtung aufgebrachten Lenkmoments bereitgestellt ist, ein Paar Lenkaktuatoren, die Antriebsmomente (oder Antriebskräfte) erzeugen, durch die jeweilige gelenkte Laufräder FL-FR unabhängig voneinander gelenkt werden, und eine elektronische Lenksteuereinheit (eine Lenksteuerung) S-ECU, die zum Berechnen wenigstens eines Lenkwinkels von jedem der gelenkten Laufräder FL-FR auf Basis eines Sensorsignals von dem Lenkwinkelsensor konfiguriert ist, um die Operation (die Größe und Richtung des Antriebsmomentes) von jedem der Lenkaktuatoren zu steuern. Auf eine ähnliche Weise wie ein herkömmliches SBW-System ist die Lenkeingabeeinrichtung mechanisch mit einem Gegendrehmoment-Lenkaktuator (einfach, einem Gegenaktuator) verbunden, der ein Gegendrehmoment (oder ein Reaktionsdrehmoment) auf die Lenkeingabeeinrichtung (zum Beispiel das Lenkrad) aufbringt.
Die Lenksteuerung S-ECU ist elektrisch sowohl mit dem Lenkaktuator (bestehend aus einem Elektromotor 50 und einem Untersetzungsgetriebe 60, die beide an späterer Stelle beschrieben werden) als auch mit dem Gegenaktuator verbunden. Des Weiteren ist die S-ECU elektrisch mit einer elektronischen Fahrzeug-Steuereinheit (Fahrzeugsteuerung) V-ECU verbunden. Die V-ECU umfasst im Allgemeinen einen Mikrocomputer. Die V-ECU enthält eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A), Speicher (RAM, ROM) und einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor (CPU). Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A) der V-ECU empfängt Eingabeinformationen von verschiedenen Motor-/Fahrzeug-Sensoren, wie beispielsweise von einem Federwegsensor, der an dem Aufhängungssystem 2 montiert ist, von Raddrehzahlsensoren, die jeweils an einer Radnabe H (einem Mittelteil des Laufrades) montiert sind und dergleichen. Innerhalb der V-ECU ermöglicht der Hauptprozessor (CPU – Central Processing Unit) den Zugriff durch die E/A-Schnittstelle auf Eingabe-Informationsdatensignale von den vorstehend diskutierten Motor-/Fahrzeug-Sensoren. Die CPU der V-ECU ist zum Ausführen des in den Speichern gespeicherten Steuerprogramms verantwortlich und ist in der Lage, erforderliche arithmetische und logische Operationen, die Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung, Raddrehzahlregelung, Gierratenregelung und dergleichen beinhalten, durchzuführen. Rechenergebnisse, das heißt, berechnete Ausgangssignale, werden durch die Ausgangsschnittstellenschaltung der V-ECU an Ausgangsstufen (zum Beispiel ein Drosselklappenstellglied, einen automatischen Bremsaktuator oder einen hydraulischen Bremsmodulator und dergleichen) übertragen. Die V-ECU ist ebenfalls derart konfigu riert, dass sie Fahrzeuginformationen (zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit) und einen gewünschten Lenkwinkel an jedem gelenkten Laufrad an die S-ECU sendet.
Wie dies vorstehend diskutiert wurde, empfängt die Lenksteuerung S-ECU Sensorsignale von den Motor-/Fahrzeug-Sensoren über die V-ECU sowie Sensorsignale von dem Lenkwinkelsensor und dem Lenkmomentsensor und berechnet anschließend auf Basis der eingegebenen Informationen ein Antriebsmoment (genau gesagt, die Größe und Richtung des durch jeden Lenkaktuator (insbesondere Motor 50) zu erzeugenden Antriebsmomentes). Im Anschluss daran erzeugt die S-ECU Steuerbefehlssignale entsprechend den berechneten Antriebsmomenten für die jeweiligen Lenkaktuatoren während des SBW-(Steer-by-Wire-)Betriebsmodus. Darüber hinaus berechnet die S-ECU eine Reaktionskraft, die durch die Fahrbahnoberfläche auf den Reifen (das gelenkte Laufrad) wirkt, auf Basis der zuvor erwähnten Fahrzeugsinformationen und des auf jeden der Lenkaktuatoren angelegten elektrischen Stroms sowie auf Basis des Drehwinkels von jedem der Lenkaktuatoren. Die S-ECU erzeugt ebenfalls ein Steuerbefehlssignal entsprechend der berechneten Fahrbahnoberflächen-Reaktionskraft für den Reaktionsaktuator während des SBW-Betriebsmodus. Bei dem vorstehend diskutierten SBW-System bestehen die folgenden verschiedenen Vorzüge.
Der Einsatz eines solchen SBW-Systems gewährleistet die verbesserte Anordnungsflexibilität und den erhöhten Freiheitsgrad hinsichtlich des Designs für Lenksystem-Bauteile. Aus diesem Grund ist es möglich, das kompakte Lenksystem auszuführen. Darüber hinaus ist es bei dem SBW-System, bei dem vordere linke und vordere rechte gelenkte Laufräder FL-FR unabhängig voneinander mittels jeweiliger Lenkaktuatoren gelenkt werden können, möglich, Seitenführungskräfte, die durch jeweilige vordere linke und vordere rechte gelenkte Laufräder FL-FR erzeugt werden, ordnungsgemäß durch aktives Ändern eines Verhältnisses zwischen Lenkwinkeln an den vorderen linken und vorderen rechten gelenkten Laufrädern zu maximieren, wodurch die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs verbessert wird. Des Weiteren ist es bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb mittels aktiver Spuränderung möglich, die Vorspuränderung aktiv auszugleichen, die aufgrund einer Antriebskraft entsteht, die sich aus dem Aufbringen eines Antriebsmomentes auf jedes der vorderen gelenkten Laufräder FL-FR und einer Aufhängungselastizität von jedem der vorderen Aufhängungssysteme 2, 2 ergibt, wodurch auf effektive Weise eine Rollwiderstandskraft verringert wird, die aus Energieverlusten aufgrund von Verformungen jedes der vorderen gelenkten Laufräder FL-FR resultiert. Dies trägt zu der verringerten Kraftstoffverbrauchsmenge bei.
(LENKSYSTEMKONFIGURATION)
Die Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, die einen Teil des SBW-Systems bildet, welches bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb eingesetzt wird, wird im Folgenden in Bezug auf 1 ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass 1 eine Teil-Querschnittsdarstellung von lediglich der linken Vorderseite der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, von der Vorderseite des Fahrzeugs aus betrachtet, darstellt.
Das Aufhängungssystem 2 ist ein sogenanntes Federbein-Radaufhängungssystem. Das Aufhängungssystem 2 besteht aus einem Federbein 10, das sowohl eine Schraubenfeder als auch einen Stoßdämpfer zum Dämpfen von Stoßbelastungen, die in der vertikalen Richtung (in der Richtung der z-Achse des Fahrzeugs) wirken, einsetzt, einem unteren Querlenker (einfach, einem unteren Lenker) 20, der schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie gelagert ist, um das vordere linke gelenkte Laufrad FL schwenkbar an der Fahrzeugskarosserie zu lagern, und einem Achsgehäuse 30 zum drehbaren Lagern einer Achswelle AS.
Die Achswelle AS ist über ein Gleichlaufgelenk J (bedeckt durch einen Faltenbalg) mit dem äußeren Ende einer Antriebswelle DS verbunden. Die Radnabe H ist fest mit dem Umfang der Achswelle AS zum Mitdrehen mit der Achswelle AS verbunden. Ein Radlager 31 ist zwischen der Nabe H und dem Achsgehäuse 30 angeordnet, um die Nabe H über das Radlager 31 drehbar an dem Achsgehäuse 30 zu lagern. Das vordere linke gelenkte Laufrad FL ist auf der Nabe H (genau gesagt, auf Nabenbolzen von Nabe H) an der Außenseite des Radlagers 31 in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) montiert. Das Achsgehäuse 30 weist einen ersten Arm 32, der sich von dem Außenumfang des hohlen zylindrischen Abschnitts des Achsgehäuses 30 nach oben erstreckt, sowie einen zweiten Arm 33 auf, der sich von dem Außenumfang des hohlen zylindrischen Abschnitts des Achsgehäuses 30 nach unten erstreckt.
Das untere Ende von Federbein 10 ist mechanisch mit dem ersten Arm 32 verbunden, wohingegen das obere Ende von Federbein 10 über einen Federbein-Isolator mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Das Federbein 10 ist so gelagert, dass es sich um seine Federbeinachse herum in Reaktion auf eine Schwenkbewegung des ersten Arms 32 (Achsgehäuse 30) dreht, die auftritt, wenn die gelenkten Laufräder gedreht werden.
Der untere Lenker 20 ist ein A-förmiger unterer Querlenker oder ein Γ-förmiger unterer Querlenker, der im Allgemeinen als eine Federbein-Vorderradaufhängung verwendet wird. Der untere Lenker 20 ist schwenkbar oder schwingbar an der Fahrzeugkarosserie mittels zweier Zapfen am unteren Querlenker (im Folgenden als „Lagerabschnitte 21, 21'' bezeichnet) gelagert, die in der Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet sind. Jeder der Lagerabschnitte 21, 21 weist die gleiche Struktur wie ein typischer fahrzeugkarosserieseitiger Querlenker-Lagerabschnitt auf, der im Allgemeinen bei einem typischen A-förmigen unteren Querlenker (oder einem typischen Γ-förmigen unteren Querlenker) angewendet wird, der keinen Lenkaktuator verwendet. Darüber hinaus ist jeder Lagerabschnitt 21 an der Fahrzeugkarosserie an der gleichen Montageposition wie der typische fahrzeugkarosserieseitige Querlenker-Lagerabschnitt montiert. In der ersten Ausführungsform ist der Lagerabschnitt 21 durch eine zylindrische, elastische oder elastomere Buchse, die aus einer äußeren Lagerhülse 210, einer inneren Buchsenwelle (oder einer inneren Lagerhülse) 211 und einer Gummibuchse 212 besteht, die zwischen die äußere und die innere Lagerhülse 210 und 211 eingepresst ist, gebildet. Jeder Lagerabschnitt 21 ist so an der Fahrzeugkarosserie montiert, dass sich die Achse des Lagerabschnitts 21 (die Achse der Buchse) in der Längsrichtung (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) erstreckt.
Die äußere Lagerhülse 210 ist integral mit dem unteren Lenker 20 (genau gesagt, einem an späterer Steile beschriebenen Lenkerabschnitt 22) ausgebildet. Wie anhand des Seitenquerschnitts des Gummibuchsen-Lagerabschnitts 21 in 1 zu sehen ist, ist die innere Lagerhülse 211 innerhalb der äußeren Lagerhülse 210 bereitgestellt, wobei die Gummibuchse 212 zwischen der äußeren und der inneren Lagerhülse 210–211 angeordnet ist. Die innere Lagerhülse 211 ist an der Fahrzeugkarosserie befestigt oder angebracht. Die Achsen von zwei Gummibuchsen-Lagerabschnitten 21, 21 sind im Wesentlichen koaxial zueinander in deren Längsrichtungen (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) angeordnet, und folglich ist in 1 lediglich der Gummibuchsen- Lagerabschnitt 21 der linken Seite dargestellt. Das heißt, die Gerade, die die Achsen von zwei Gummibuchsen-Lagerabschnitten 21, 21 verbindet, ist im Wesentlichen parallel zu der Fahrbahn angeordnet. Der untere Lenker 20 ist an der Fahrzeugkarosserie mittels zweier Gummibuchsen-Lagerabschnitte 21, 21 auf eine solche Weise schwenkbar gelagert, dass er um die zuvor erwähnte Gerade, die die Achsen der Lagerabschnitte 21, 21 verbindet, im Wesentlichen in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs (in der Richtung der z-Achse des Fahrzeugs) schwingen kann. Das heißt, die Gerade durch die Achsen der Lagerabschnitte 21, 21 dient als der Drehpunkt der Schwingbewegung des unteren Lenkers 20.
Der untere Lenker 20 weist den Lenkerabschnitt 22, der sich seitlich von den an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Gummibuchsen-Lagerabschnitten 21, 21 nach außen erstreckt, und einen Drehabschnitt 23 auf, der an dem äußeren Ende des unteren Lenkers 20 montiert ist. Der zweite Arm 33 des Achsgehäuses 30 ist über ein Universalgelenk 40 mit dem Drehabschnitt 23 verbunden. In der ersten Ausführungsform wird ein Kardangelenk, das aus zwei Gabeln besteht, die an ihren jeweiligen Wellen angebracht und mittels eines Zapfenkreuzes verbunden sind, als Universalgelenk 40 verwendet.
Eine Vielzahl von Zahnrädern 61–63, die das Untersetzungsgetriebe 60 bilden, ist in dem Lenkerabschnitt 22 eingebaut. Eine Drehwelle (das heißt, eine Drehachse) 631 des dritten Zahnrades 63 ist in dem Drehabschnitt 23 montiert. Eine antriebsseitige Gabel 41, deren Achse koaxial zu der Achse der Drehwelle 631 des dritten Zahnrades 63 angeordnet ist, ist integral mit der oberen Fläche des dritten Zahnrades 63 ausgebildet.
Demgegenüber ist eine antriebsseitige Gabel 42 integral mit dem unteren Ende des zweiten Arms 33 des Achsgehäuses 30 ausgebildet. Die antriebsseitige Gabel 41 und die antriebsseitige Gabel 42 sind durch ein Zapfenkreuz 43 verbunden. Wenn sich die antriebsseitige Gabel 41 zusammen mit dem dritten Zahnrad 63 dreht, wird die Drehbewegung der antriebsseitigen Gabel 41 durch das Zapfenkreuz 43 auf die antriebsseitige Gabel 42 übertragen. Als Folge dreht sich oder schwenkt der zweite Arm 33. Das heißt, der untere Lenker 20 lagert das Achsgehäuse 30 mittels des Drehabschnitts 23 schwenkbar. Die Mitte des Universalgelenks 40 dient als ein unterer äußerer Drehpunkt des vorderen linken gelenkten Laufrades FL. Demgegenüber dient der Montagepunkt des oberen Endes von Federbein 10 an der Fahrzeugskarosserie als ein oberer äußerer Drehpunkt des vorderen linken gelenkten Laufrades FL. Aus diesem Grund entspricht die Gerade, die den Montagepunkt des oberen Endes von Federbein 10 an der Fahrzeugskarosserie (das heißt, den oberen äußeren Drehpunkt) und die Mitte von Universalgelenk 40 (das heißt, den unteren äußeren Drehpunkt) miteinander verbindet, einer Achsschenkelachse (das heißt, einer Lenkachse oder einer Lenkdrehachse) des vorderen linken gelenkten Laufrads FL.
Angenommen, das vordere linke gelenkte Laufrad FL rollt beim Fahren des Fahrzeugs auf unebenen Fahrbahnoberflächen. Es tritt eine Schwingbewegung des unteren Lenkers 20 auf und daher federt das vordere linke gelenkte Laufrad FL ein oder aus. Das heißt, es findet eine Bewegung des vorderen linken gelenkten Laufrades FL nach oben und nach unten relativ zu der Fahrzeugskarosserie statt. Hierbei können von der unebenen Fahrbahnoberfläche auf das vordere linke gelenkte Laufrad FL ausgeübte Stoßlasten auf effektive Weise mittels des Federbeins 10 gedämpft werden. Aufgrund der Schwingbewegung des unteren Lenkers 20 neigt der Winkel zwischen dem Achsgehäuse 30 und dem unteren Lenker 20 zu einer geringfügigen Änderung. Die Winkeländerung kann durch das Universalgelenk 40 absorbiert werden.
(LENKAKTUATOR)
Der Lenkaktuator der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform besteht aus dem Motor 50 und dem Untersetzungsgetriebe 60. Der Lenkaktuator ist an der Oberseite des unteren Lenkers 20 montiert beziehungsweise im Inneren des unteren Lenkers 20 montiert. Das Untersetzungsgetriebe 60 enthält einen parallelen Getriebezug, der aus drei Zahnrädern 61–63 besteht, deren Drehachsen zueinander parallel sind. Das erste Zahnrad 61, das zweite Zahnrad 62 und das dritte Zahnrad 63 sind drei unterschiedliche geradverzahnte Zahnräder, die einen zweistufigen Getriebemechanismus bilden. Das erste und das zweite Zahnrad sind runde geradverzahnte Zahnräder, wohingegen das dritte Zahnrad 63 ein Zahnsegment ist. In der gezeigten Ausführungsform werden geradverzahnte Zahnräder als Zahnräder 61–63 verwendet. Stattdessen können schrägverzahnte Zahnräder als Zahnräder 61–63 verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass die „Fläche" des unteren Lenkers 20 entweder eine der oberen und unteren Fläche des unteren Lenkers 20, in der vertikalen Fahrzeugrichtung (in der Richtung der z-Achse des Fahrzeugs) betrachtet, meint. Die „obere Fläche" des unteren Lenkers 20 bedeutet, von oben aus betrachtet, die Oberseite des unteren Lenkers 20. Die „untere Fläche" des unteren Lenkers 20, bedeutet, von unten aus betrachtet, die Unterseite des unteren Lenkers 20.
Der untere Lenker 20 weist ein erstes Gehäuse 201, das die untere Fläche des unteren Lenkers 20 bildet, und ein zweites Gehäuse 202 auf, das die obere Fläche des unteren Lenkers 20 bildet. Das erste Gehäuse 201 und das zweite Gehäuse 202 wirken zusammen, um ein Untersetzungsgetriebegehäuse für das Untersetzungsgetriebe 60 bereitzustellen. Der Untersetzungsgetriebezug des Untersetzungsgetriebes 60 ist betriebsbereit in einem Innenraum R untergebracht, der durch die Innenumfangswände des ersten und zweiten Gehäuses 201–202 definiert ist.
Der Elektromotor 50 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht eindeutig dargestellt ist, sind ein Stromsensor und ein Motorumdrehungssensor an dem Motor 50 angebracht, um die Größe des Stromflusses durch den Motor 50 sowie den Drehwinkel einer Ausgangswelle 51 des Motors 50 zu erfassen. Der Stromsensor und der Motorumdrehungssensor des Motors 50 sind elektrisch mit der Eingabeschnittstellenschaltung der Lenksteuerung S-ECU verbunden. Die Motoreinheit, die den Motor 50 bildet, ist eine Elektromotoreinheit, die im Allgemeinen in einem bestehenden elektromotorbetriebenen Servolenksystem verwendet wird.
Der Motor 50 ist an der oberen Fläche des zweiten Gehäuses 202 montiert und befestigt. Von oben betrachtet (in der Draufsicht des Fahrzeugs), ist der Motor 50 so angeordnet, dass sich der Motor 50 und die Antriebswelle DS nicht überlagern. Folglich besteht kein Risiko, dass der Motor 50 in Kontakt mit der Antriebswelle DS kommt, selbst wenn der untere Lenker 20 während des Federweges schwingt. Die Ausgangswelle 51 des Motors 50 ragt auf eine solche Weise in den Innenraum R hinein, dass sie senkrecht zu einer Ebene des unteren Lenkers 20 ist, das heißt, einer Ebene durch die Mitte A der Schwingbewegung des unteren Lenkers 20 und die Mitte B des äußeren Endabschnitts des unteren Lenkers 20 (im Wesentlichen entsprechend der Mitte von Drehachse 631 des dritten Zahnrades 63). Das erste Zahnrad 61 ist fest mit der Spitze der Ausgangswelle 51 verbunden, um sich mit der Motorausgangswelle mitzudrehen.
Das zweite Zahnrad 62 ist auf eine solche Weise in dem Innenraum R bereitgestellt, dass es seitlich nach außen versetzt von der Ausgangswelle 51 des Motors 50 angeordnet ist. Das zweite Zahnrad 62 ist mittels eines in dem ersten Gehäuse 201 eingebauten ersten Lagers BRG1 und eines in dem zweiten Gehäuse 202 eingebauten zweiten Lagers BRG2 drehbar gelagert. Die Drehachse des zweiten Zahnrades 62 ist so angeordnet, dass sie sich parallel zu der Drehachse der Ausgangswelle 51 des Motors 50 befindet. Ein Zahnrad von großem Durchmesser 621 und ein Zahnrad von kleinem Durchmesser 622 sind integral mit der Drehachse des zweiten Zahnrades 62 ausgebildet, um eine zweistufige Getriebekonfiguration bereitzustellen. Das Zahnrad von großem Durchmesser 621, das sich unter dem Zahnrad von kleinem Durchmesser 622 befindet, ist in Eingriff mit dem ersten Zahnrad 61.
Das dritte Zahnrad 63 ist in dem Innenraum R bereitgestellt und seitlich nach außen versetzt von dem zweiten Zahnrad 62 angeordnet. Das dritte Zahnrad 63 ist mittels eines in dem ersten Gehäuse 201 eingebauten dritten Lagers BRG3 und eines in dem zweiten Gehäuse 202 eingebauten vierten Lagers BRG4 drehbar gelagert. Die Drehachse des dritten Zahnrades 63 ist parallel zu der Drehachse des zweiten Zahnrades 62 angeordnet. Der verzahnte Abschnitt des dritten Zahnrades 63 (des Zahnsegmentes) ist in Eingriff mit dem Zahnrad von kleinem Durchmesser 622 des zweiten Zahnrades 62. Wie dies vorstehend beschrieben wurde, ist die antriebsseitige Gabel 41, deren Achse koaxial zu der Achse der Drehwelle 631 des dritten Zahnrades 63 angeordnet ist, integral mit der oberen Fläche des dritten Zahnrades 63 ausgebildet. Die antriebsseitige Gabel 41 ist so angeordnet, dass sie von der oberen Fläche des unteren Lenkers 20 durch eine in dem zweiten Gehäuse 202 ausgebildete Durchgangsbohrung 207 hervorragt.
Das Untersetzungsgetriebegehäuse, das durch das erste und zweite Gehäuse 201–202 gebildet wird, ist mit einem Anschlagmechanismus (das heißt, einem Paar Anschlagschultern) versehen, der überhöhte Winkelverschiebungen des dritten Zahnrades 63 entgegen dem und im Uhrzeigersinn, die vorgegebene Winkelverschiebungsgrenzen überschreiten, durch Anstoßen der ersten Anschlagschulter an einen radial verlaufenden Seitenwandabschnitt des dritten Zahnrades 63 (des Zahnsegmentes) und durch Anstoßen der zweiten Anschlagschulter an den anderen radial verlaufenden Seitenwandabschnitt des dritten Zahnrades 63 beschränkt. Die vorstehend diskutierten vorgegebenen Winkelverschiebungsgrenzen werden so festgelegt oder bestimmt, dass sie mit dem größten Drehwinkel des dritten Zahnrades 63 (des Zahnsegmentes) nach links und nach rechts unter Grenzen für die Links- und Rechtsdrehung identisch sind. In der ersten Ausführungsform ist das dritte Zahnrad 63 durch ein Zahnsegment gebildet, und aus diesem Grund ist es möglich, die Größe und Abmessungen des unteren Lenkers 20 in der Quer- und Längsrichtung (in den Richtungen der y-Achse und der x-Achse des Fahrzeugs) auf effektive Weise zu reduzieren oder zu verringern. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass der untere Lenker 20 länger als erforderlich wird, und gleichzeitig die Motorgeschwindigkeit angemessen zu verringern, wodurch die Kompaktheit des SBW-Systems ermöglicht wird.
Die Anzahl von Umdrehungen des Motors 50 (Ausgangswelle 51), einfach ausgedrückt, die Motordrehzahl, stimmt mit der Anzahl von Umdrehungen des ersten Zahnrades 61 überein. Die Motordrehzahl (Ausgangs-Drehzahl des Motors 50) wird durch ein Verhältnis zwischen der Anzahl von Zähnen an dem Zahnrad von großem Durchmesser 621 des zweiten Zahnrades 62 und der Anzahl von Zähnen an dem ersten Zahnrad 61 verringert, und anschließend wird die verringerte Drehung auf das zweite Zahnrad 62 als Eingangs-Drehung übertragen. Die Ausgangs-Drehung des zweiten Zahnrades 62 wird durch ein Verhältnis zwischen der umgekehrten Anzahl von Zähnen an dem dritten Zahnrad 63 (auf Basis der Annahme, dass das dritte Zahnrad 63 ein rundes Zahnrad ist, dessen Außenzähne peripher in gleichweiten Abständen voneinander angeordnet und integral um seinen gesamten Umfang herum ausgebildet sind) und der Anzahl von Zähnen an dem Zahnrad von kleinem Durchmesser 622 des zweiten Zahnrades 62 verringert. Die verringerte Ausgangs-Drehung des zweiten Zahnrades 62 wird auf das dritte Zahnrad 63 übertragen. Das dritte Zahnrad 63 ist so konfiguriert, dass es sich innerhalb von Winkelverschiebungen dreht, die Lenkwinkelgrenzen entsprechen. Folglich ist es nicht erforderlich, das dritte Zahnrad 63 um eine Winkeldrehung von 360 Grad zu drehen. Aus den vorstehend diskutierten Gründen wird das Zahnsegment als drittes Zahnrad 63 verwendet.
Auf diese Weise wird die Drehung des Motors 50 mittels des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 60 untersetzt, das aus drei Zahnrädern 61–63 besteht, und folglich in Drehbewegung der antriebsseitigen Gabel 41 umgewandelt. Wie dies allgemein hin bekannt ist, bedeutet eine Untersetzung eine Drehmomenterhöhung (oder eine Drehmomentsteigerung). Folglich wird ein von dem Motor 50 erzeugtes Abtriebsdrehmoment proportional zu dem Untersetzungsverhältnis des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 60 multipliziert, und anschließend wird das multiplizierte Drehmoment an die antriebsseitige Gabel 41 ausgegeben. Drehung und Drehmoment der antriebsseitigen Gabel 41 werden über das Zapfenkreuz 43 auf die antriebsseitige Gabel 42 übertragen, um das Achsgehäuse 30 (mit anderen Worten, das vordere linke gelenkte Laufrad FL) um die Achsschenkelachse (die Lenkachse) zu drehen. Die vorstehend erwähnte Achsschenkelachse (die Lenkachse) dient als ein Drehpunkt des Achsgehäuses 30. Das heißt, das Achsgehäuse 30 (mit anderen Worten, das vordere linke gelenkte Laufrad FL) wird durch eine Antriebskraft des an dem unteren Lenker 20 montierten Motors 50 gedreht.
Wie durch die gestrichelte Linie in 1 angegeben wird, ist die Lenksteuerung S-ECU, die zur Steuerung des Motors 50 konfiguriert ist, an dem unteren Lenker 20 in unmittelbarer Nähe des Motors montiert oder angebracht.
Auf eine ähnliche Weise wie bei der vorstehend diskutierten vorderen linken Lenksystemkonfiguration ist der Lenkaktuator (Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 60) der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform an dem unteren Lenker 20 der rechten Vorderseite montiert. Das heißt, der Lenkaktuator (50, 60) ist an jedem einzelnen gelenkten Laufrad (FL, FR) montiert. Diese linken und rechten Lenkaktuatoren bilden einen Teil des SBW-Systems.
[FUNKTIONSWEISE UND WIRKUNGEN DER ERSTEN AUSFÜHRUNGSFORM]
Die Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform sieht die folgende Funktionsweise und die folgenden Wirkungen vor.

(1) Die Lenkvorrichtung 1 enthält das Achsgehäuse 30, das die Nabe H, auf der ein gelenktes Laufrad (vorderes linkes oder vorderes rechtes gelenktes Laufrad FL, FR) montiert ist, drehbar lagert, den unteren Lenker 20, der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende (das heißt, dem inneren Ende des unteren Lenkers 20) an einer Fahrzeugskarosserie mittels Lagerabschnitten 21, 21 schwingend gelagert ist, die den inneren Drehpunkten des unteren Lenkers entsprechen, die im Wesentlichen in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs koaxial zueinander sind, und den an dem anderen Ende (das heißt, dem äußeren Ende des unteren Lenkers 20) bereitgestellten Drehabschnitt 23 aufweist, um das Achsgehäuse 30 durch den Drehabschnitt 23 schwenkbar zu lagern, und den Motor 50, der an dem unteren Lenker 20 zum Drehen des Achsgehäuses 30 durch eine durch den Motor erzeugte Antriebskraft montiert ist. In der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform sind die Drehachse des Motors 50 (das heißt, die Achse der Motor-Ausgangswelle 51) und der Drehpunkt des Achsgehäuses 30 (das heißt, die Achsschenkelachse oder die Lenkachse) zueinander versetzt angeordnet.

Wie dies vorstehend dargelegt wird, ist in der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, der Motor, der einen Teil des SBW-Systems bildet, an dem unteren Lenker 20 montiert, anstatt den Motor an der Fahrzeugkarosserie zu montieren. Demzufolge besteht kein Risiko einer unerwünschten Interferenz zwischen dem Lenkaktuator (zum Beispiel dem Motor 50) und den fahrzeugkarosserieseitigen Bauteilen (wie beispielsweise Motorbauteilen). Folglich ist es möglich, die Anordnungsflexibilität des Systems zu verbessern. Darüber hinaus gibt es in dem Fall des vorstehend erwähnten Lenkausgangsabschnitts der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform aufgrund der Anordnung des Lenkaktuators (insbesondere von Motor 50) an dem unteren Lenker 20 wenig Änderung hinsichtlich der Positionsbeziehung zwischen dem Lenkaktuator (das heißt, dem Motor 50) und dem Querlenker des Aufhängungssystems (das heißt, dem unteren Lenker 20) und infolgedessen tritt keine Spuränderung während des Federweges auf. Dadurch wird die Notwendigkeit einer neuen Steuerlogik (das heißt, von zusätzlichen arithmetischen und logischen Operationen) eliminiert, die zum Kompensieren von Spuränderungen erforderlich ist. Somit ist es möglich, die Steuersystemkonfiguration der Lenksteuerung S-ECU zu vereinfachen, wodurch das komplizierte SBW-System vermieden wird.
Darüber hinaus sind die Drehachse des Motors 50 und der Drehpunkt des Achsgehäuses 30 (das heißt, die Achsschenkelachse oder die Lenkachse) voneinander beabstandet (in der Querrichtung des Fahrzeugs) angeordnet, und folglich ist es möglich, das Untersetzungsgetriebe 60 zwischen der Drehachse (Motor-Ausgangswelle 51) des Motors 50 und der Achsschenkelachse zu montieren. Somit ist es möglich, ein angemessenes Lenkmoment sicherzustellen und gleichzeitig eine unerwünschte Interferenz zwischen dem Lenkaktuator (zum Beispiel dem Motor 50) und den laufradseitigen Bauteilen (zum Beispiel Radnabe H oder einem Reifen eines gelenkten Laufrades (zum Beispiel des vorderen linken gelenkten Laufrades FL)) zu verhindern, wodurch die Verkäuflichkeit verbessert wird. Dank der vorstehend erwähnten versetzten Anordnung der Drehachse des Motors 50 und der Achsschenkelachse ist es möglich, ein Moment der Motorlast, die auf den unteren Lenker 20 wirkt, zu verringern, wodurch eine Erhöhung der ungefederten Masse des Fahrzeugs auf effektive Weise unterdrückt wird. Dadurch wird wirksam verhindert, dass die Fahrstabilität und der Fahrkomfort selbst in einem Zustand, in dem die Lenkaktuatoren an jeweiligen unteren Querlenkern montiert sind, verschlechtert werden.

(2) Die Drehachse des Motors 50 ist seitlich von dem Drehabschnitt 23 beabstandet und nahe der Fahrzeugskarosserie angeordnet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Motor 50 näher an der Fahrzeugkarosserie als an dem Drehpunkt des Achsgehäuses 30 (das heißt, der Achsschenkelachse) bereitgestellt ist.

Dementsprechend ist es möglich, unerwünschte Interferenz zwischen dem Lenkaktuator (zum Beispiel Motor 50) und laufradseitigen Bauteilen (zum Beispiel Radnabe H oder einem Reifen eines gelenkten Laufrades) (zum Beispiel des vorderen linken gelenkten Laufrades FL)) sicher zu verhindern. Zusätzlich zu dem Vorstehenden kann der Abstand zwischen der Einbauposition des Motors 50 und der Achse der Schwingbewegung des unteren Lenkers 20 (das heißt, der Gerade durch die Achsen der Lagerabschnitte 21, 21) verkürzt werden. Dank des verkürzten Abstandes zwischen der Einbauposition des Motors 50 und dem Drehpunkt des unteren Lenkers (Lagerabschnitte 21, 21) ist es möglich, ein Moment der Motorlast, die auf den unteren Lenker 20 wirkt, auf effektive Weise zu verringern, wodurch eine Erhöhung der ungefederten Masse des Fahrzeugs sicher unterdrückt wird.

(3) Darüber hinaus ist in dem an dem unteren Lenker montierten Lenkaktuator, der in der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform eingebaut ist, das Untersetzungsgetriebe 60, das zum Untersetzen der durch den Motor 50 erzeugten Drehung und zum Multiplizieren des von dem Motor erzeugten Drehmoments konfiguriert ist, bereitgestellt. Das Untersetzungsgetriebe 60 ist an dem unteren Lenker 20 montiert und befindet sich zwischen der Drehachse des Motors 50 und dem Drehabschnitt 23. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Lenkaktuator so an dem unteren Lenker des Aufhängungssystems angeordnet ist, dass der Motor 50 und das Untersetzungsgetriebe 60 in dieser Reihenfolge von der Fahrzeugskarosserie aus angeordnet sind.

Im Vergleich zu einer sogenannten koaxialen Anordnung, bei der die Drehachse eines Elektromotors und eine Ausgangswelle eines Untersetzungsgetriebes koaxial zueinander angeordnet sind, ist es im Fall einer versetzten Anordnung (oder einer parallelen Anordnung) der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, bei der die Drehachse des Motors 50, die Drehachse des zweiten Zahnrades 62 und die Drehachse (Drehwelle 631) des dritten Zahnrades 63 parallel zueinander und versetzt voneinander angeordnet sind, möglich, die Motoreinheit selbst zu verkleinern. Im Fall der parallelen Anordnung kann die axiale Länge der Motoreinheit im Vergleich zu der koaxialen Anordnung verringert werden. Insbesondere im Fall der parallelen Anordnung kann ein angemessener Montageraum (Einbauraum), der zum Montieren des Untersetzungsgetriebes 60 an dem unteren Lenker 20 erforderlich ist, zwischen der Drehachse des Motors 50 und dem Drehabschnitt 23 definiert werden. Folglich ist es selbst beim Verwenden des verkleinerten Elektromotors, dessen Abtriebsdrehmoment gering ist, möglich, ein erforderliches Lenkmoment mittels des Untersetzungsgetriebes 60, das ein angemessen hohes Untersetzungsverhältnis aufweist, sicher zu erzeugen. Darüber hinaus sind Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 60 an dem unteren Lenker 20 montiert, jedoch als ein einziges Bauteil an dem unteren Lenker 20 integriert. Dies bedeutet konkreter, dass das Untersetzungsgetriebe 60 in dem Innenraum R eingebracht ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse 201–202 (obere und untere Hälfte), die den unteren Lenker 20 bilden, definiert ist, und dass darüber hinaus der Motor 50 an der oberen Fläche des zweiten Gehäuses 202 montiert und befestigt ist. Das heißt, der untere Lenker 20 und der Lenkaktuator (Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 60) können als eine Einheit behandelt und verwendet werden. Folglich ist es möglich, die Verkäuflichkeit der Lenkvorrichtung des SBW-Systems zu verbessern.

(4) In der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, wird ein paralleler Getriebezug, der aus drei Zahnrädern 61–63 besteht, deren Drehachsen zueinander parallel sind, als ein Untersetzungsgetriebe verwendet. Stattdessen kann ein Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe (Spannungswellengetriebe) verwendet werden, um die Drehung des Motors 50 bei hohen Übersetzungen zu verringern.

Wie dies allgemein hin bekannt ist, basiert das Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe auf einem Prinzip, das als „Spannungswellengetriebe" [strain-wave gearing] bezeichnet wird. Das Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe besteht aus drei Grundelementen, und zwar einem ellipsenförmigen Wellengenerator, einem flexiblen Flexspline und einem starren Circular Spline, die alle konzentrisch zueinander angeordnet sind. Ein solches Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe hat die folgenden mehreren Vorteile.
Zunächst kann das Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe ein vergleichsweise großes Untersetzungsverhältnis erzielen. Des Weiteren trägt eine konzentrische Wellenanordnung (konzentrische Wellengeometrie) des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes, bei der Eingangs- und Ausgangswellen die gleiche Mittellinie haben, zu einem kompakten Formfaktor bei. Darüber hinaus weist das Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe eine hohe Rundlaufgenauigkeit aufgrund seiner Fähigkeit des genauen Positionierens von sich bewegenden Elementen auf. Es sei beispielsweise angenommen, dass ein Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe integral mit dem Motor 50 verbunden ist, so dass die Eingangswelle des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes koaxial zu der Drehachse (Ausgangswelle 51) des Motors 50 angeordnet ist. Das Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe dient als ein Hochleistungs-Untersetzungsgetriebe, das die Drehung der Motorausgangswelle 51 mit einer hohen mechanischen Effizienz genau untersetzt. Wie dies vorstehend dargelegt wird, ist in der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform die Drehachse des Motors 50 versetzt von dem Drehpunkt des Achsgehäuses 30 (das heißt, der Achswellenachse oder Lenkachse) angeordnet, und folglich kann weiterhin ein zusätzliches Untersetzungsgetriebe zwischen der Drehachse des Motors 50 und der Achsschenkelachse bereitgestellt werden. Aufgrund der Verwendung dieser zwei Untersetzungsgetriebe wird die Ausgangsdrehung des Motors 50 zunächst mittels des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes untersetzt und anschließend kann die untersetzte Drehung weiter mittels des zusätzlichen Untersetzungsgetriebes (zum Beispiel des Untersetzungsgetriebes 60, wie in 1 dargestellt) untersetzt werden. In einem solchen Fall (bei dem die zwei Untersetzungsgetriebe miteinander kombiniert sind) ist es möglich, ein sehr großes Untersetzungsverhältnis (mit anderen Worten, ein angemessenes Lenkmoment) bereitzustellen und gleichzeitig die Konfiguration des zusätzlichen Untersetzungsgetriebes (zum Beispiel des Untersetzungsgetriebes 60, wie in 1 dargestellt), das zwischen der Drehachse des Motors 50 und der Achsschenkelachse bereitgestellt ist, zu vereinfachen. Obwohl die vorstehend diskutierte Modifikation in der koaxialen Anordnung der Eingangswelle des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes und der Motorausgangswelle 51 beispielhaft erläutert wird, kann eine sogenannte versetzte Anordnung als Schaltgetriebe mit großem Untersetzungsverhältnis verwendet oder anerkannt werden. Im Fall der versetzten Anordnung ist die Eingangswelle des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes seitlich versetzt von der Drehachse des Motors 50 angeordnet, und dementsprechend ist es möglich, die Motoreinheit selbst weiter zu verkleinern.

(5) Der Drehabschnitt 23 ist über das Universalgelenk 40 mechanisch mit dem Achsgehäuse 30 verbunden.

Das heißt, das Universalgelenk 40 ist so konfiguriert, dass es das Achsgehäuse 30 schwenkbar an den unteren Lenker 20 anfügt oder mit diesem verbindet, wobei Drehmomentübertragung von dem Lenkaktuator (antriebsseitige Gabel 41 des Drehabschnitts 23) auf das Achsgehäuse 30 (antriebsseitige Gabel 42 des zweiten Arms 33) ermöglicht wird, um eine Lenkfunktion zu erzielen. Das heißt, das Universalgelenk 40 (genauer, die Mitte des Universalgelenks 40) dient als ein unterer äußerer Drehpunkt des gelenkten Laufrades (zum Beispiel des vorderen linken gelenkten Laufrades FL). Das Universalgelenk 40 ist des Weiteren so konfiguriert, dass es das Achsgehäuse 30 und den unteren Lenker 20 auf eine solche Weise aneinanderfügt oder verbindet, dass eine vertikale Schwingbewegung (Einfedern oder Ausfedern) des gelenkten Laufrades (zum Beispiel des vorderen linken gelenkten Laufrades FL) in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie ermöglicht wird, um eine Federungsfunktion zu erzielen. Somit ist es mittels einer einfachen Verbindungsstruktur (das heißt, einem Universalgelenk 40) möglich, sowohl die weiche Lenkfunktion als auch die weiche Federungsfunktion in Einklang zu bringen.

(6) Der Motor 50 ist an der Oberseite des unteren Lenkers 20 montiert. Somit ist es im Vergleich zu einem an der Unterseite des unteren Lenkers 2 montierten Lenkaktuators, bei dem ein Elektromotor an der Unterseite des unteren Lenkers montiert ist, im Fall eines an der Oberseite des unteren Lenkers montierten Lenkaktuators (siehe 1), bei dem der Motor 50 an der Oberseite des unteren Lenkers 20 montiert ist, möglich, sicher zu verhindern, dass der Motor 50 (ein elektronisch gesteuertes mechanisches Präzisionsinstrument) aufgrund von Hindernissen auf der Fahrbahnoberfläche beschädigt wird, wobei eine unerwünschte Interferenz zwischen dem Lenkaktuator und den Hindernissen während des Fahrens des Fahrzeugs sicher verhindert wird. Des Weiteren ist es dank der versetzten Anordnung der Lenkvorrichtung 1, bei der der Motor 50 und das Untersetzungsgetriebe 60 an dem unteren Lenker 20 montiert, jedoch als ein einziges Bauteil an demselben unteren Lenker 20 integriert sind, möglich, die Motoreinheit selbst zu verkleinern. Aufgrund der verkleinerten Motoreinheit ist es selbst dann, wenn der Motor 50 an der Oberseite des unteren Lenkers 20 an Fahrzeugen mit Vorderradantrieb montiert ist, möglich, eine unerwünschte Interferenz zwischen Antriebswelle DS und Motor 50 zu verhindern.
(7) Ein Paar Lenkaktuatoren, von denen jeder aus Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 60 besteht, ist für jeweilige gelenkte Laufräder (zum Beispiel vorderes linkes und vorderes rechtes gelenktes Laufrad FL-FR) montiert.

Somit ist es möglich, die Anordnungsflexibilität und die Designflexibilität mehrerer Einrichtungen, die das SBW-Lenksystem für Kraftfahrzeuge bilden, zu verbessern. Es ist möglich, die insgesamt verkleinerte und kompakt gestaltete Lenksystemkonfiguration umzusetzen. Des Weiteren können das vordere linke und das vordere rechte gelenkte Laufrad (zum Beispiel, das vordere linke und das vordere rechte gelenkte Laufrad FL-FR) mittels jeweiliger Lenkaktuatoren unabhängig voneinander gelenkt werden, wodurch die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs verbessert wird. Darüber hinaus ist es möglich, eine kombinierte Einheit bereitzustellen, die durch Kombinieren eines Aufhängungssystem-Bauteils (das heißt, des unteren Lenkers 20) mit einem Lenksystembauteil (das heißt, dem in der Lenkvorrichtung 1 eingebauten Lenkaktuator, der aus Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 60 besteht) als eine Unterbaugruppe für jedes gelenkte Laufrad (für jedes der gelenkten vorderen Laufräder FL-FR) erzeugt wird. Dies tragt zu einer weiter verbesserten Verkäuflichkeit bei.
Ferner kann weiterhin ein störungssicherer Mechanismus (oder ein Sicherungssystem) hinzugefügt werden, um einen Sicherungsbetriebsmodus auszuführen, bei dem ein Paar Lenkaktuatoren über ein Sicherungssystem (zum Beispiel ein Sicherungskabel) bei Vorhandensein einer SBW-System-Störung (zum Beispiel bei Vorhandensein einer Lenkaktuator-Störung) mechanisch miteinander gekoppelt werden. Durch das Bereitstellen eines solchen Sicherungssystems kann, selbst wenn einer der linken oder rechten Lenkaktuatoren gestört ist, ein Teil des von dem anderen nichtgestörten Lenkaktuator erzeugten Lenkmomentes über das Sicherungskabel zu dem gestörten Lenkaktuator über tragen werden, um jedes der gelenkten Laufräder (vordere gelenkte Laufräder FL-FR) ordnungsgemäß zu lenken.

(8) Darüber ist die Lenksteuerung S-ECU, die zum elektronischen Steuern des Elektromotors 50 konfiguriert ist, an dem unteren Lenker 20 montiert, an dem der Motor 50 montiert ist.

Somit ist es möglich, eine kombinierte Einheit bereitzustellen, die durch Kombinieren eines Aufhängungssystem-Bauteils (das heißt, eines unteren Lenkers 20), eines Lenksystem-Bauteils (das heißt, des in der Lenkvorrichtung 1 eingebauten Lenkaktuators, der aus Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 60 besteht) und einer Lenksteuerung S-ECU miteinander als eine Unterbaugruppe für jedes gelenkte Laufrad (für jedes der gelenkten vorderen Laufräder FL-FR) erzeugt wird. Dies trägt zu der weiter verbesserten Verkäuflichkeit bei.
[ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM]
Im Folgenden wird Bezug auf die 2–3 genommen, in denen die Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform dargestellt ist. Auf eine ähnliche Weise wie die erste Ausführungsform von 1 wird die Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform ebenfalls bei einem Steer-by-Wire-(SBW-)System eines Kraftfahrzeuges angewendet, bei dem das vordere linke und das vordere rechte gelenkte Laufrad FL-FR, die jeweils durch das Aufhängungssystem drehbar gelagert sind, unabhängig voneinander durch Antriebskräfte gelenkt werden, die von jeweiligen Lenkaktuatoren erzeugt werden, die jeweils aus einem Elektromotor 50, einem mit der Referenznummer 70 bezeichneten Untersetzungsgetriebe und einem mit der Referenznummer 80 bezeichneten Verbindungsmechanismus bestehen.
(LENKSYSTEMKONFIGURATION)
Die Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben. Bei der Erläuterung der zweiten Ausführungsform werden zum Zwecke der Vereinfachung der Offenbarung die gleichen Referenznummern, die zum Bezeichnen der Elemente in der ersten Ausführungsform ver wendet wurden, für die entsprechenden in der zweiten Ausführungsform verwendeten Elemente genutzt, wobei eine ausführliche Beschreibung der gleichen Referenznummern weggelassen wird, da deren vorstehende Beschreibung selbsterklärend scheint. Es ist zu beachten, dass 2 die Teil-Querschnittsdarstellung von lediglich der linken Vorderseite der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform, von der Vorderseite des Fahrzeugs aus betrachtet, zeigt, und dass die Teil-Querschnittsdarstellung von 2 entlang der Linie C-C in 3 genommen wird. Demgegenüber zeigt 3 die Teil-Querschnittsdarstellung der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform von der Oberseite des Fahrzeugs aus betrachtet. In 2 wird ein Teil des Verbindungsmechanismus 80 weggelassen, wohingegen in 3 das Federbein 10, die Antriebswelle DS, das Achsgehäuse 30, das Radlager 31 sowie die Radnabe H und dergleichen weggelassen werden. Auf eine ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist das in den 2–3 dargestellte Aufhängungssystem ein Federbein-Aufhängungssystem, wobei das Federbein 10 sowohl eine Schraubenfeder als auch einen Stoßdämpfer einsetzt.
Der in den 2–3 dargestellte untere Lenker 20 ist ein T-förmiger unterer Querlenker, der im Allgemeinen als eine Federbein-Vorderradaufhängung verwendet wird. Der untere Lenker 20 ist schwenkbar oder schwingbar an der Fahrzeugkarosserie mittels zweier Zapfen am unteren Lenker (im Folgenden als „Lagerabschnitte 21, 21'') gelagert, die den durch die Referenznummern 21a, 21b in 3 bezeichneten „Lagerabschnitten" entsprechen. Die Strukturen der Lagerabschnitte 21a–21b von 3 stimmen mit denjenigen der Lagerabschnitte 21, 21 der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein.
Von der Oberseite des Fahrzeugs aus betrachtet, das heißt, in der Längsrichtung des Fahrzeugs, ist der Drehabschnitt 23 des unteren Lenkers 20 an beinahe der gleichen Position wie die Achswelle AS (das heißt, die Drehachse des vorderen linken gelenkten Laufrades FL) angeordnet. Darüber hinaus ist der Drehabschnitt 23 des unteren Lenkers 20 näher an dem vorderen Lagerabschnitt 21a als an dem hinteren Lagerabschnitt 21b angeordnet. Der zweite Arm 33 des Achsgehäuses 30 ist über ein Kugelgelenk 90 mit dem Drehabschnitt 23 verbunden. In der zweiten Ausführungsform weist das Kugelgelenk 90 die gleiche Struktur wie ein typischer laufradseitiger Querlenker-Lagerabschnitt auf, der im Allgemeinen bei einem typischen Γ-förmigen unteren Querlenker angewen det wird, welcher keinen Lenkaktuator einsetzt. Darüber hinaus ist das Kugelgelenk 90 an der gleichen Montageposition wie der typische laufradseitige Querlenker-Lagerabschnitt mit der Laufradseite (Achsgehäuse 30) verbunden. Die Achse eines Kugelzapfens 91 des Kugelgelenks 90 ist so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen in der vertikalen Richtung (in der Richtung der z-Achse des Fahrzeugs) erstreckt. Das Kugelgelenk 90 dient zum Absorbieren einer Winkeländerung zwischen dem Achsgehäuse 30 und dem unteren Lenker 20, die aufgrund einer Schwingungsbewegung des unteren Lenkers 20 auftritt.
Das Untersetzungsgetriebe 70 ist an dem inneren Endabschnitt des unteren Lenkers 20 in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) montiert. Genauer gesagt, sind drei Zahnräder 71–73, die das Untersetzungsgetriebe 70 bilden, in dem Lenkerabschnitt 22 des unteren Lenkers 20 eingebaut. Demgegenüber ist der Verbindungsmechanismus 80 an der Außenseite des unteren Lenkers 20 in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) montiert. Genauer gesagt, ist eine Vielzahl von Armen und Stangen, die den Verbindungsmechanismus 80 bilden, an dem Lenkerabschnitt 22 des unteren Lenkers 20 (siehe 3) montiert. Der Verbindungsmechanismus 80 ist bereitgestellt, um die durch das Untersetzungsgetriebe 70 untersetzte Drehung und das durch das Untersetzungsgetriebe 70 multiplizierte Drehmoment über den Drehabschnitt 23 auf den zweiten Arm 33 des Achsgehäuses 30 zu übertragen. Als ein Ergebnis dreht sich oder schwenkt der zweite Arm 33. Das heißt, der untere Lenker 20 lagert das Achsgehäuse 30 mittels des Drehabschnitts 23 schwenkbar. Das Kugelgelenk 90 dient als ein unterer äußerer Drehpunkt des vorderen linken gelenkten Laufrades FL. Demgegenüber dient der Montagepunkt des oberen Endes von Federbein 10 an der Fahrzeugkarosserie als ein oberer äußerer Drehpunkt des vorderen linken gelenkten Laufrades FL. Somit entspricht die Gerade, die den Montagepunkt des oberen Endes von Federbein 10 an der Fahrzeugkarosserie (das heißt, den oberen äußeren Drehpunkt) und das Kugelgelenk 90 (das heißt, den unteren äußeren Drehpunkt) verbindet, einer Achsschenkelachse (das heißt, einer Lenkachse) des vorderen linken gelenkten Laufrades FL.
(LENKAKTUATOR)
Der Lenkaktuator der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform besteht aus dem Motor 50, dem Untersetzungsgetriebe 70 und dem Verbindungsmechanismus 80. Der Lenkaktuator ist an der oberen Fläche des unteren Lenkers 20 oder der Seitenfläche des unteren Lenkers 20 montiert oder im Inneren des unteren Lenkers 20 montiert. Auf eine ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist die Lenksteuerung S-ECU, wie durch die gestrichelte Linie in den 2–3 angegeben, die zum Steuern des Motors 50 konfiguriert ist, an dem unteren Lenker 20 in unmittelbarer Nähe des Motors montiert oder befestigt.
Der untere Lenker 20 verfügt über ein erstes Gehäuse 221, das die untere Fläche des unteren Lenkers 20 bildet, ein zweites Gehäuse 222, das an der oberen Fläche des ersten Gehäuses 221 montiert ist, sowie über ein drittes und viertes Gehäuse 223–224, die an der oberen Fläche des zweiten Gehäuses 222 montiert sind. Diese vier Gehäuse 221–224 wirken zusammen, um ein Untersetzungsgetriebegehäuse für das Untersetzungsgetriebe 70 bereitzustellen.
Das Untersetzungsgetriebe 70 ist durch einen zweistufigen Getriebemechanismus gebildet, der ein Schneckengetriebesystem nutzt. Das erste Zahnrad 71 ist eine Schnecke, das zweite Zahnrad 72 ist ein Schneckenrad (ein Zahnrad von großem Durchmesser 721) und das dritte Zahnrad 73 ist ein Zahnsegment.
Auf eine ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist bei der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform der Elektromotor 50 ein bürstenloser Gleichstrommotor. Die Drehachse des Motors 50 ist entlang der Achsen von zwei Gummibuchsen-Lagerabschnitten 21a, 21b mit Lagerhülsen angeordnet, wobei diese Achsen im Wesentlichen koaxial zueinander in deren Längsrichtungen (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) angeordnet sind. Folglich sind die Gerade, die die Achsen von zwei Gummibuchsen-Lagerabschnitten 21a, 21b verbindet, und die Drehachse (Motorausgangswelle 51) des Motors 50 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Darüber hinaus ist der Motor 50 seitlich von dem Drehabschnitt 23 beabstandet und nahe der Achse der Schwingungsbewegung des unteren Lenkers 20 (das heißt, der Gerade durch die Achsen der Lagerabschnitte 21a–21b) angeordnet. Konkreter ausgedrückt, ist der Motor 50 an der oberen Fläche des ersten Gehäuses 221 montiert und befindet sich zwischen dem vorderen und dem hinteren Lagerabschnitt 21a–21b und ist näher an dem hinteren Lagerabschnitt 21b als an dem vorderen Lagerabschnitt 21a angeordnet.
Die Ausgangswelle 51 des Motors 50 ist in dem dritten Gehäuse 223 untergebracht. Das erste Zahnrad 71 ist fest mit der Spitze der Ausgangswelle 51 verbunden, um sich mit der Motorausgangswelle mitzudrehen. Das zweite Zahnrad 72 ist in dem dritten Gehäuse 223 bereitgestellt und seitlich nach außen versetzt von der Motorausgangswelle 51 angeordnet. Das zweite Zahnrad 72 ist mittels eines in dem zweiten Gehäuse 222 montierten Lagers BRG11 und eines in dem ersten Gehäuse 221 montierten Lagers BRG12 drehbar gelagert. Die Drehachse (eine Drehwelle 720) des zweiten Zahnrades 72 ist so angeordnet, dass sie sich in der vertikalen Richtung (in der Richtung der z-Achse des Fahrzeugs) senkrecht zu einer Ebene des unteren Lenkers 20 erstreckt und seitlich nach außen versetzt von der Motorausgangswelle 51 angeordnet ist. Das Zahnrad von großem Durchmesser 721 (das Schneckenrad) und ein Stirnrad von kleinem Durchmesser 722 sind integral mit der Drehwelle 720 des zweiten Zahnrades 72 ausgebildet, um eine zweistufige Getriebekonfiguration bereitzustellen. Das Zahnrad von großem Durchmesser 721 (das Schneckenrad), das sich über dem Stirnrad von kleinem Durchmesser 722 befindet, ist in Eingriff mit dem ersten Zahnrad 71 (der Schnecke).
Das dritte Zahnrad 73 ist an der Außenseite des zweiten Zahnrades 72 in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) montiert. Das dritte Zahnrad 73 ist mittels eines in dem ersten Gehäuse 221 montierten Lagers BRG13 und eines in dem vierten Gehäuse 224 montierten Lagers BRG14 drehbar gelagert. Die Drehachse (eine Drehwelle 730) des dritten Zahnrades 73 ist parallel zu der Drehachse (Drehwelle 720) des zweiten Zahnrades 72 angeordnet. Der verzahnte Abschnitt des dritten Zahnrades 73 (des Zahnsegmentes) ist in Eingriff mit dem Zahnrad von kleinem Durchmesser 722 des zweiten Zahnrades 72. Die Drehachse (Drehwelle 730) des dritten Zahnrades 73 ist so angeordnet, dass sie nach oben von der oberen Fläche des unteren Lenkers 20 hervorsteht, wobei sie das zweite und das vierte Gehäuse 222 und 224 durchdringt.
Ein Gehäuseabschnitt des dritten Zahnrades 225 des ersten Gehäuses 221, in dem das dritte Zahnrad 73 (das Zahnsegment) untergebracht ist, ist als ein Segment ausgebildet. Ein Paar sich radial erstreckender Seitenwandabschnitte S1, S2 des Gehäuseabschnitts des dritten Zahnrades 225 dienen als jeweilige Anschlagschultern (ein Anschlagmecha nismus). Eine überhöhte Winkelverschiebung des dritten Zahnrades 73 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn (siehe 3), die eine vorgegebene Grenze für eine Winkelverschiebung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn überschreitet, wird durch Anstoßen einer ersten S1 der zwei Anschlagschultern (S1, S2) an einen sich radial erstreckenden Seitenwandabschnitt 731 des dritten Zahnrades 73 (des Zahnsegmentes) beschränkt. Auf eine ähnliche Weise wird eine überhöhte Winkelverschiebung des dritten Zahnrades 73 im Uhrzeigersinn (siehe 3), die eine vorgegebene Grenze für eine Winkelverschiebung im Uhrzeigersinn überschreitet, durch Anstoßen der zweiten Anschlagschulter S2 an den anderen sich radial erstreckenden Seitenwandabschnitt 732 des dritten Zahnrades 73 (des Zahnsegmentes) beschränkt. Die Draufsicht von 3 zeigt die Neutralposition des dritten Zahnrades 73, bei der der Lenkwinkel des gelenkten vorderen linken Laufrades FL „0" ist. Wie dies vorstehend diskutiert wird, ist der Gehäuseabschnitt des dritten Zahnrades 225, in dem das dritte Zahnrad 73 (das Zahnsegment) untergebracht ist, mit einem Anschlagmechanismus (erste und zweite Anschlagschulter S1–S2) versehen, der überhöhte Winkelverschiebungen des dritten Zahnrades 73 entgegengesetzt dem und im Uhrzeigersinn beschränkt, die die vorgegebenen Winkelverschiebungsgrenzen überschreiten. Die vorstehend diskutierten vorgegebenen Winkelverschiebungsgrenzen werden so festgelegt und bestimmt, dass sie mit den größten Drehwinkeln des dritten Zahnrades 73 (des Zahnsegmentes) nach links und nach rechts unter Grenzen für die Links- und Rechtsdrehung identisch sind.
Mit dem vorstehend diskutierten Untersetzungsgetriebe 70 wird die Drehung des Motors 50 mittels des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 70 untersetzt und anschließend wird die untersetzte Drehzahl auf das dritte Zahnrad 73 übertragen. Gleichzeitig wird ein von dem Motor 50 erzeugtes Abtriebsdrehmoment proportional zu dem Untersetzungsverhältnis des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 70 multipliziert, und anschließend wird das multiplizierte Drehmoment an das dritte Zahnrad 73 ausgegeben. Drehung und Drehmoment des dritten Zahnrades 73 werden über den Verbindungsmechanismus 80 auf den zweiten Arm 33 des Achsgehäuses 30 übertragen, um das Achsgehäuse 30 (mit anderen Worten, das vordere linke gelenkte Laufrad FL) um die Achsschenkelachse (die Lenkachse) herum zu drehen. Das heißt, das Achsgehäuse 30 (mit anderen Worten, das vordere linke gelenkte Laufrad FL) wird durch eine Antriebskraft des Motors 50 gedreht, der an dem unteren Lenker 20 montiert ist.
Auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist bei der Lenkvorrichtung der zweiten Ausführungsform das dritte Zahnrad 73 durch ein Zahnsegment gebildet und folglich kann der Gehäuseabschnitt des dritten Zahnrades 225, in dem das dritte Zahnrad 73 (das Zahnsegment) untergebracht ist, als eine Segmentform geformt werden, die so konfiguriert ist, dass sie im Wesentlichen mit dem Umfang des Zahnsegmentes (drittes Zahnrad 73) übereinstimmt, wobei der Betriebsbereich (oder der Arbeitsbereich) des Zahnsegmentes vollkommen berücksichtigt wird. Somit ist es möglich, die Größe und die Abmessungen des unteren Lenkers 20 in der Quer- und Längsrichtung (in den Richtungen der y-Achse und der x-Achse des Fahrzeugs) zu verringern oder zu kürzen. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass der untere Lenker 20 länger als erforderlich wird, und die Motordrehzahl angemessen zu verringern, wodurch das kompakt gestaltete SBW-System ermöglicht wird.
Darüber hinaus ist der Motor 50 so an der oberen Fläche des ersten Gehäuses 211 montiert, dass der hervorstehende Bereich der Vorderfläche des Motors 50, in der Längsrichtung (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) betrachtet, minimal wird. Somit besteht kein Risiko einer ungewünschten Interferenz zwischen dem Motor 50 und den fahrzeugkarosserieseitigen Bauteilen (wie beispielsweise Motorenbauteilen), wodurch verhindert wird, dass sich die Anordnungsflexibilität verringert. Des Weiteren ist der Motor 50 zwischen dem vorderen und dem hinteren Lagerabschnitt 21a–21b montiert und näher an dem hinteren Lagerabschnitt 21b als an dem vorderen Lagerabschnitt 21a angeordnet. Von oben aus betrachtet (in der Draufsicht des Fahrzeugs), ist der Motor 50 so angeordnet, dass der Motor 50 und die Antriebswelle DS einander nicht überlagern. Somit besteht selbst dann, wenn der untere Lenker 20 während des Federweges schwingt, kein Risiko, dass der Motor 50 in Kontakt mit der Antriebswelle DS kommt.
Zusätzlich zu dem Vorstehenden ist, wie dies in 2 zu sehen ist, die Positionsbeziehung zwischen dem Untersetzungsgetriebegehäuse (insbesondere dem dritten Gehäuse 223) und der Antriebswelle DS so konfiguriert oder konzipiert, dass ein Zwischenraum α zwischen der höchsten Fläche des unteren Lenkers 20 (das heißt, der obersten Fläche des dritten Gehäuses 223) und dem untersten Ende der Antriebswelle DS bei vollständigem Ausfedern des Aufhängungssystem-Querlenkers sichergestellt oder definiert ist. Folglich besteht selbst dann, wenn der untere Lenker 20 während des Federweges schwingt, kein Risiko, dass das obere Ende des unteren Lenkers 20 (genauer gesagt, die oberen Fläche des dritten Gehäuses 223) in Kontakt mit der Antriebswelle DS kommt.
Darüber hinaus ist, wie dies in 2 zu sehen ist, die Positionsbeziehung zwischen dem Untersetzungsgetriebegehäuse (insbesondere dem ersten Gehäuse 221) und dem Drehabschnitt 23 des unteren Lenkers 20 so konfiguriert und konzipiert, dass ein Zwischenraum β zwischen der untersten Fläche des inneren Endabschnitts des unteren Lenkers 20 (das heißt, der untersten Fläche des ersten Gehäuses 221) und der horizontalen Ebene, die durch das unterste Ende des Drehabschnitts 23 verläuft, sichergestellt und definiert ist. Das heißt, die unterste Endfläche des unteren Lenkers 20 ist so konfiguriert und konzipiert, dass sie nicht mehr als erforderlich nach unten hervorsteht, und somit besteht kein Risiko einer unerwünschten Interferenz zwischen dem unteren Lenker 20 und Hindernissen auf der Fahrbahnoberfläche.
Der Verbindungsmechanismus 80 weist die gleiche Struktur wie ein Lenk-Ausgangsgestänge (zum Beispiel ein Zahnstangenlenkgetriebe) auf, das im Allgemeinen bei einem typischen Lenksystem verwendet wird, dass sich von einem Steer-by-Wire-System unterscheidet. in der zweiten Ausführungsform besteht der Verbindungsmechanismus 80 aus einem Lenkhebel 81, einer Spurstange 82 und einem Spurstangenhebel 83. Der Verbindungsmechanismus 80 dient zum Umwandeln der durch das Untersetzungsgetriebe 70 untersetzten Drehbewegung (das heißt, Ausgangsdrehung des dritten Zahnrades 73) in Schwenkbewegung des Achsgehäuses 30 über den Drehabschnitt 23.
Ein Ende 81a des Lenkhebels 81 ist integral (fest) mit der Spitze der Drehwelle des dritten Zahnrades 730 verbunden, wobei diese Spitze nach oben von der oberen Fläche des unteren Lenkers 20 hervorsteht. Wie dies in 3 zu sehen ist, ist in dem neutralen Zustand, in dem der Lenkwinkel des gelenkten vorderen linken Laufrades FL „0" ist, der Lenkhebel 81 entlang der Längsrichtung (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) angeordnet, so dass die neutrale Achse des Lenkhebels 81 parallel zu der Längsrichtung angeordnet ist. Der Lenkhebel 81 ist schwenkbar um das Ende 81a (der Mitte der Schwing- oder Schwenkbewegung des Lenkhebels 81). Das andere Ende 81b des Lenkhebels 81 ist über ein Kugelgelenk mit einem Ende 82a der Spurstange 82 verbunden.
Die Spurstange 82 ist in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) angeordnet. Das andere Ende 82b der Spurstange 82 ist über ein Kugelgelenk mit einem Ende 83a des Spurstangenhebels 83 verbunden.
Auf eine ähnliche Weise wie der Lenkhebel 81 ist der Spurstangenhebel 83 in dem in 3 gezeigten neutralen Zustand, in dem der Lenkwinkel des gelenkten vorderen linken Laufrades FL „0" ist, entlang der Längsrichtung (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) angeordnet. Das andere Ende 83b des Spurstangenhebels 83 ist integral (fest) mit dem zweiten Arm 33 des Achsgehäuses 30 verbunden.
Die Längserstreckung des Spurstangenhebels 83 ist so bemessen, dass sie im Wesentlichen mit der des Lenkhebels 81 übereinstimmt. Das erste Ende 81a des Lenkhebels 81 und das zweite Ende 83b des Spurstangenhebels 83 sind an beinahe der gleichen Position in der Längsrichtung (in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs) angeordnet. Darüber hinaus ist die Gerade L durch (i) das Drehzentrum des Drehpaares des zweiten Endes 82b der Spurstange 82 und des ersten Endes 83a des Spurstangenhebels 83 (das heißt, das Drehzentrum D des Kugelgelenks, das die Spurstange 82 und den Spurstangenhebel 83 verbindet) und (ii) das Drehzentrum des Drehpaares des Drehabschnitts 23 des unteren Lenkers 20 und des zweiten Arms 33 des Achsgehäuses 30 (das heißt, das Drehzentrum E des Kugelgelenks 90, das den Drehabschnitt 23 und den zweiten Arm 33 verbindet) im Wesentlichen parallel zu dem Drehpunkt der Schwingungsbewegung (Schwenkbewegung) des unteren Lenkers 20 angeordnet.
Die Funktionsweise des Verbindungsmechanismus 80 wird im Folgenden ausführlich beschrieben. Der Lenkhebel 81 schwenkt oder schwingt durch die Drehbewegung des dritten Zahnrades 73. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Drehbewegung des dritten Zahnrades 73 in eine Schwingbewegung des Lenkhebels 81 umgewandelt wird. Die Schwingbewegung des Lenkhebels 81 wird in eine Verschiebung der Spurstange 82 in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) umgewandelt. Die Querverschiebung der Spurstange 82 wird in eine Schwingbewegung des Spurstangenhebels 83 umgewandelt. Die Schwingbewegung des Spurstangenhebels 83 wird in eine Schwenkbewegung (oder eine Drehbewegung) des zweiten Arms 33 des Achsgehäuses 30 umgewandelt, der integral (fest) mit dem Spurstangenhebel 83 verbunden ist. Das Kugelgelenk 90 dient als die Mitte der Drehbewegung des zweiten Arms 33 in Bezug auf den unteren Lenker 20.
Ausgehend von der Annahme, dass das vordere linke gelenkte Laufrad FL ein von Innen gelenktes Laufrad ist, wird ein maximaler Winkel der Drehbewegung des zweiten Arms 33, der ausgehend von dem vorstehend erwähnten neutralen Zustand gemessen wird (mittlerer Lenkwinkel von Null), das heißt, ein maximaler Lenkwinkel (ein Winkelverschiebungsgrenzwert) an dem von Innen gelenkten Laufrad, so eingestellt, dass er ungefähr 40 Grad beträgt (siehe 3).
Auf eine ähnliche Weise wie bei der vorderen linken Lenksystemkonfiguration, die zuvor diskutiert wurde, ist der Lenkaktuator (Motor 50, Untersetzungsgetriebe 70 und Verbindungsmechanismus 80) der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform an dem unteren Lenker 20 der rechten Vorderseite montiert. Das heißt, der Lenkaktuator (50, 70, 80) ist an jedem einzelnen gelenkten Laufrad (FL, FR) montiert. Diese linken und rechten Lenkaktuatoren bilden einen Teil des SBW-Systems.
[FUNKTIONSWEISE UND WIRKUNGEN DER ZWEITEN AUSFÜHRUNGSFORM]
Die Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform sieht die folgende Funktionsweise und die folgenden Wirkungen vor.
Zusätzlich zu den Lenksystemkonfigurationen (1), (2), (3), (6) und (7) sowie deren Funktionsweise und Wirkungen der Lenkvorrichtung der ersten Ausführungsform kann die Lenkvorrichtung der zweiten Ausführungsform des Weiteren die folgende Funktionsweise und die folgenden Wirkungen durch die Systemkonfigurationen (9), (10), (11, (12) und (13) bereitstellen.

(9) Der untere Lenker 20 ist mittels zweier Lagerabschnitte 21a, 21b, die voneinander beabstandet sind, schwenkbar an der Fahrzeugskarosserie gelagert, und zusätzlich ist der Motor 50 zwischen diesen Lagerabschnitten 21a, 21b montiert.

Wie dies zuvor dargelegt wurde, ist der Motor 50, der als eine Hauptschwerlast des Lenkaktuators dient, in unmittelbarer Näher zu dem Drehpunkt der Schwingbewegung (Schwenkbewegung) des unteren Lenkers 20 (das heißt, der Gerade durch die zwei Lagerabschnitte 21a, 21b) angeordnet. Dadurch kann der Abstand zwischen der Einbauposition des Motors 50 und dem Drehpunkt (der Mitte der Schwingbewegung) des unteren Lenkers 20 nennenswert verkürzt werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Moment der Motorlast, die auf den unteren Lenker 20 wirkt, erheblich auf ungefähr ein Nullmoment zu verringern, wodurch folglich eine Erhöhung der ungefederten Masse des Fahrzeugs sicher eingeschränkt wird.

(10) Die Drehachse des Motors 50 (das heißt, Motorausgangswelle 51) ist entlang der Achsen der Lagerabschnitte 21a–21b, die den unteren Lenker 20 schwingbar oder schwenkbar lagern, angeordnet, wobei diese Achsen im Wesentlichen koaxial zueinander in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs angeordnet sind und als Drehpunkte für den unteren Lenker 20 dienen. Das Untersetzungsgetriebe 70 wird durch ein Schneckengetriebesystem (ein Schnecken-Untersetzungsgetriebe) gebildet, das eine Schnecke (erstes Zahnrad 71) und ein Schneckenrad (zweites Zahnrad 72) aufweist.

Ein solches Schnecken-Untersetzungsgetriebe kann ein sehr großes Untersetzungsverhältnis bereitstellen. Darüber hinaus ist die Drehachse des Motors 50 (Motorausgangswelle 51) entlang der Drehpunkte des unteren Lenkers (Lagerabschnitte 21a–21b) angeordnet, die im Wesentlichen koaxial zueinander in der Richtung der x-Achse des Fahrzeugs angeordnet sind, und aus diesem Grund wird der hervorstehende Bereich der vorderen Fläche des Motors 50 minimal. Folglich besteht kein Risiko einer unerwünschten Interferenz zwischen dem Motor 50 und fahrzeugskarosserieseitigen Bauteilen (wie beispielsweise Motorbauteilen), wodurch verhindert wird, dass sich die Anordnungsflexibilität verringert. Darüber hinaus sind beide Flächen des Schneckenrades (zweites Zahnrad 72) parallel zu der horizontalen Ebene angeordnet, wodurch verhindert wird, dass die vertikale Abmessung des unteren Lenkers 20 unerwünscht länger wird. Aufgrund der vorstehend erwähnten horizontalen Anordnung des Schneckenrades (das heißt, der eingeschränkten oder verringerten Abmessung des unteren Lenkers 20) ist es möglich, einen Zwischenraum α zwischen der höchsten Fläche der obersten Fläche des dritten Gehäuses 223 des unteren Lenkers 20 und dem untersten Ende der Antriebswelle DS während der vollen Ausfederung des Aufhängungssystem-Querlenkers sicherzustellen, wodurch verhindert wird, dass das obere Ende des unteren Lenkers 20 (die oberste Fläche des dritten Gehäuses 223) während des Federweges in Kontakt mit der Antriebswelle DS kommt. Darüber hinaus ist es aufgrund der eingeschränkten oder verringerten vertikalen Abmessung des unteren Lenkers 20 möglich, einen Zwischenraum β zwischen der untersten Fläche des ersten Gehäuses 221 des unteren Lenkers 20 und der horizontalen Ebene, die durch das unterste Ende des Drehabschnitts 23 verläuft, sicherzustellen, wodurch verhindert wird, dass das untere Ende des unteren Lenkers 20 während des Fahrens des Fahrzeugs in Kontakt mit Hindernissen auf der Fahrbahnoberfläche kommt. Somit ist es zusätzlich zu den vorstehend erwähnten durch die Systemkonfiguration (9) erzielten Wirkungen möglich, ein sehr großes Untersetzungsverhältnis zu erhalten, ohne die erforderliche Aufhängungsfunktion des Aufhängungssystems opfern zu müssen.

(11) Das Untersetzungsgetriebe 70 ist in dem Untersetzungsgetriebegehäuse (erstes bis viertes Gehäuse 221–224) untergebracht und weist ein Zahnsegment (drittes Zahnrad 73) auf. Das Untersetzungsgetriebegehäuse (insbesondere der Gehäuseabschnitt des dritten Zahnrades 225 des ersten Gehäuses 221) ist mit einem Anschlagmechanismus S1–S2 versehen, der überhöhte Winkelverschiebungen des Zahnsegmentes (drittes Zahnrad 73) entgegen dem und im Uhrzeigersinn beschränkt, die vorgegebene Winkelverschiebungsgrenzen überschreiten.

Durch Verwenden eines Zahnsegmentes als das dritte Zahnrad 73, das einen Teil des Untersetzungsgetriebes 70 bildet, kann der Gehäuseabschnitt des dritten Zahnrades 225 des ersten Gehäuses 221 des unteren Lenkers 20 als eine Segmentform ausgebildet werden, die so konfiguriert ist, dass sie im Wesentlichen mit dem Umfang des Zahnsegmentes (drittes Zahnrad 73) übereinstimmt, wobei der Betriebsbereich (oder der Arbeitsbereich) des Zahnsegmentes gänzlich berücksichtigt wird. Folglich ist es möglich, die Größe und die Abmessungen des unteren Lenkers 20 in der Quer- und der Längsrichtung (in den Richtungen der y-Achse und der x-Achse des Fahrzeugs) auf effektive Weise zu reduzieren oder zu verkleinern. Somit ist es möglich, sowohl die angemessen verringerte Motordrehzahl als auch den ordnungsgemäß verkleinerten unteren Lenker 20 in Einklang zu bringen, wodurch das kompakt gestaltete SBW-System möglich gemacht wird. Darüber hinaus ist der Gehäuseabschnitt des dritten Zahnrades 225 des ersten Gehäuses 221 mit einem Anschlagmechanismus S1–S2 versehen, der überhöhte Winkelverschiebungen des Zahnsegmentes (drittes Zahnrad 73) entgegen dem und im Uhrzeigersinn beschränkt, die vorgegebene Winkelverschiebungsgrenzen überschrei ten. Die vorstehend erwähnten vorgegebenen Winkelverschiebungsgrenzen werden so festgelegt und bestimmt, dass sie mit den größten Drehwinkeln des dritten Zahnrades 73 (des Zahnsegmentes) nach links und nach rechts unter Grenzen für die Links- und Rechtsdrehung identisch sind. Das heißt, das Untersetzungsgetriebe 70 hat eine Untersetzungsfunktion und darüber hinaus eine Anschlagfunktion, die die Lenkwinkelgrenzen nach links und nach rechts mechanisch festlegt. Dadurch wird die Notwenigkeit für eine zusätzliche Anschlageinrichtung eliminiert, wodurch folglich eine verringerte Anzahl von Systemkomponenten und eine verbesserte störungssichere Funktion sowie eine geringere Systeminstallationszeit und diesbezüglich geringere Kosten sichergestellt werden.
In dem Untersetzungsgetriebe 70, das in der in Bezug auf die 2 bis 3 beschriebenen Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist das Untersetzungsgetriebe 70 durch drei Zahnräder gebildet, und zwar die Schnecke (erstes Zahnrad 71), das Schneckenrad (zweites Zahnrad 72) und das Zahnsegment (drittes Zahnrad 73). Stattdessen kann das dritte Zahnrad 73 als ein Schneckensegment verwendet werden. In einem solchen Fall wird das zweite Zahnrad 72 (das Schneckenrad) weggelassen und das dritte Zahnrad 73 (das Schneckensegment) wird in direktem Eingriff mit dem ersten Zahnrad 71 gehalten. Diese Modifizierung trägt zu einer noch weiter verringerten Anzahl von Systemkomponenten und einer verbesserten störungssicheren Funktion sowie zu einer geringeren Systeminstallationszeit und diesbezüglich geringeren Kosten bei.

(12) Des Weiteren werden als ein Verbindungsmechanismus 80, der in der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform verwendet wird, die Spurstange 82, die in der Querrichtung (in der Richtung der y-Achse des Fahrzeugs) in Reaktion auf die Drehbewegung des Motors 50 verschiebbar ist, und der Spurstangenhebel 83, der integral (fest) mit dem Achsgehäuse 30 verbunden und mechanisch mit der Spurstange 82 gekoppelt ist, bereitgestellt. Darüber hinaus ist die Gerade L, die durch (i) das Drehzentrum des Drehpaares von Spurstange 82 und Spurstangenhebel 83 (das heißt, das Drehzentrum D des Kugelgelenks, das Spurstange 82 und Spurstangenhebel 83 verbindet) und (ii) das Drehzentrum des Drehpaares von unterem Lenker 20 und Achsgehäuse 30 (das heißt, das Drehzentrum E des Kugelgelenks 90, das unteren Lenker 20 und Achsgehäuse 30 verbindet) verläuft, im Wesentlichen parallel zu dem Drehpunkt der Schwingbewegung (Schwenkbewegung) des unteren Lenkers 20 angeordnet.

Durch das Bereitstellen des Verbindungsmechanismus 80, der über die Spurstange 82 und den Spurstangenhebel 83 verfügt, ist es nicht erforderlich, das Untersetzungsgetriebe 70 an das äußere Ende des unteren Lenkers 20 zu montieren. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass es möglich ist, den Abstand zwischen dem Drehpunkt der Schwingungsbewegung des unteren Lenkers 20 und der Montageposition des Untersetzungsgetriebes 70 (insbesondere des Motors 50) nennenswert zu verkürzen. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Moment der Last, die auf das Untersetzungsgetriebe 70 wirkt, stark auf ein Minimum zu verringern, wodurch folglich eine Erhöhung der ungefederten Masse des Fahrzeugs sicher eingeschränkt wird.
Des Weiteren wird in der Neutralposition, in der der Lenkwinkel eines gelenkten Laufrades (zum Beispiel des gelenkten vorderen linken Laufrades FL) „0" ist, der Winkel zwischen der Spurstange 82 und dem Spurstangenhebel 83 annährend ein rechter Winkel (90 Grad). Selbst wenn sich die Spurstange 82 von ihrem neutralen Zustand aus nach links oder nach rechts verschiebt, wird ein von der Spurstange 82 auf den Spurstangenhebel 83 aufgebrachtes Kraftmoment maximal. Es gibt keine Abweichung zwischen (i) der Änderung der Winkelverschiebung (Verschiebung im Uhrzeigersinn in 3) des Spurstangenhebels 83 pro Einheit der Verschiebung der Spurstange 82 nach innen und (ii) der Änderung der Winkelverschiebung (Verschiebung entgegen dem Uhrzeigersinn in 3) des Spurstangenhebels 83 pro Einheit der Verschiebung der Spurstange 82 nach außen. Aus den vorstehend diskutierten Gründen ermöglicht eine solche Gestängeanordnung eine stabile Lenkwinkelsteuerung sowie eine effiziente Drehmomentübertragung von dem Untersetzungsgetriebe 70 auf das Achsgehäuse 30. Dies trägt zu dem verkleinerten Untersetzungsgetriebe (dem verkleinerten Motor) bei. Des Weiteren trägt dies zu einer vereinfachteren Lenksteuerlogik bei.
Darüber hinaus ist das innere Ende der Spurstange 82 an dem unteren Lenker 20 montiert (genauer gesagt, mit dem Lenkhebel 81 verbunden, der an dem unteren Lenker 20 montiert ist). Aufgrund der Montage der Spurstange 82 an dem unteren Lenker 20 ändert sich die Positionsbeziehung zwischen der Spurstange 82 und dem Aufhängungssystem-Querlenker (das heißt, dem unteren Lenker 20) wenig, und als ein Ergebnis tritt keine Spuränderung während des Federweges. Folglich kann die vorstehend diskutierte Systemkonfiguration (12) der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform, bei der der Lenkaktuator (Motor 50 und Untersetzungsgetriebe 70) über den Verbindungsmechanismus 80 mit dem Achsgehäuse 30 verbunden ist, die gleichen Wirkungen wie die Systemkonfigurationen (1), (2), (3), (6) und (7) der Lenkvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform bereitstellen.

(13) In der Lenkvorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform, die in den 2–3 dargestellt ist, wird ein zweistufiges Schnecken-Untersetzungsgetriebe, das aus dem ersten Zahnrad 71 (der Schnecke), dem zweiten Zahnrad 72 (dem Schneckenrad) und dem dritten Zahnrad 73 (dem Zahnsegment) besteht, als ein Untersetzungsgetriebe verwendet. Stattdessen kann ein Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe (Spannungswellengetriebe) verwendet werden, um die Drehung des Motors 50 bei hohen Übersetzungen zu verringern.

In einem solchen Fall wird das Schneckengetriebe, das aus dem ersten Zahnrad 71 (der Schnecke) und dem zweiten Zahnrad 72 (dem Schneckenrad) besteht, weggelassen. Stattdessen ist ein Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe integral so mit dem Motor 50 verbunden, dass die Eingangswelle des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes koaxial zu der Drehachse (Ausgangswelle 51) des Motors 50 angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Unterbaugruppe aus Motor 50 und Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe so an der oberen Fläche des unteren Lenkers 20 montiert, dass die Drehwelle 720 des zweiten Zahnrades 72 durch die Ausgangswelle des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes ersetzt wird, und dass ein Zahnrad, das fest mit der Ausgangswelle des Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebes verbunden ist, in Eingriff mit dem dritten Zahnrad 73 (dem Zahnsegment) gehalten wird. Ein solches Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe trägt zu einem kompakten Formfaktor und einer vereinfachteren Untersetzungsgetriebekonfiguration bei. Wenn die Unterbaugruppe aus dem Motor 50 und dem Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe an dem unteren Lenker 20 montiert wird, muss die Montageposition des Motors 50 ordnungsgemäß in der Längsrichtung des Fahrzeugs festgelegt werden, um eine unerwünschte Interferenz zwischen der Antriebswelle DS und dem Motor 50 zu verhindern. Im Fall der Anwendung des mit einem Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe ausgerüsteten Lenkaktuators bei einem vorderen gelenkten Laufrad eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb ist es möglich, die Montageposition des Motors 50 ohne jegliche Interferenz zwischen Antriebswelle DS und Motor 50 auf einfache Weise zu optimieren oder zu bestimmen.
[MODIFIZIERUNGEN]
In den dargestellten Ausführungsformen wird die Lenkvorrichtung 1 bei einem MacPherson-Federbein-Radaufhängungssystem angewendet. Die Lenkvorrichtung 1 kann bei den anderen Typen von Radaufhängungssystemen, wie beispielsweise bei einem Doppelquerlenker-Radaufhängungssystem, das zwei Querlenker (oberen und unteren Querlenker) verwendet, oder einem SLA-(Short-Long Arm)-Radaufhängungssystem, das einen oberen kurzen Querlenker/Lenker (zum Beispiel einen A-förmigen Lenker oder einen Querlenker) und einen unteren langen Quersenker (zum Beispiel einen A-förmigen Lenker) verwendet, eingesetzt werden. Das heißt, die Lenkvorrichtung 1 der dargestellten Ausführungsform kann bei jeglichen Typen von Aufhängungssystemen angewendet werden, die wenigstens einen unteren Aufhängungssystem-Querlenker verwenden.
In der ersten Ausführungsform (siehe 1) wird ein Kardangelenk als Universalgelenk 40 verwendet, das den Drehabschnitt 23 des unteren Lenkers 20 mechanisch mit dem Achsgehäuse 30 verbindet. Anstatt der Verwendung eines derartigen Kardangelenks (ein sehr einfaches Universalgelenk) kann ein anderer Typ von Universalgelenk verwendet werden. Beispielsweise kann der Drehabschnitt 23 des unteren Lenkers 20 über ein Gleichlaufuniversalgelenk mit dem Achsgehäuse 30 verbunden werden, das die Kraft mit konstanter Winkelgeschwindigkeit von dem Antrieb auf die angetriebene Welle überträgt.
In der zweiten Ausführungsform (siehe 2–3) ist die Spurstange 82 (Verbindungsmechanismus 80) kurz vor dem unteren Lenker 20 angeordnet. Stattdessen kann die Spurstange 82 (Verbindungsmechanismus 80) kurz hinter dem unteren Lenker 20 angeordnet werden. Andererseits kann die Positionsbeziehung zwischen der Spurstange 82 und dem unteren Lenker 20 in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs auf geeignete Weise festgelegt oder konfiguriert werden.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-220691 (eingereicht am 28. August 2007) ist durch Bezugnahme hierin einbezogen.
Obgleich das Vorstehende eine Beschreibung der bevorzugten die Erfindung ausführenden Ausführungsformen ist, ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten hierin dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang oder Geist dieser durch die folgenden Patentansprüche definierten Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-55409 [0002]
- JP 2007-055409 [0002, 0002, 0004]
- US 2007/0045036 A1 [0002]
- JP 2007-1564 [0002]
- JP 2007-001564 [0002, 0002, 0006]
- JP 2007-220691 [0091]

Claims

Lenkvorrichtung, die umfasst: ein Achsgehäuse (30), das drehbar eine Radnabe (H) lagert, auf der ein gelenktes Laufrad (FL; FR) montiert ist; einen unteren Lenker (20), der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und einen Drehabschnitt (23) aufweist, der an dem anderen Ende zum schwenkbaren Lagern des Achsgehäuses (30) durch den Drehabschnitt (23) bereitgestellt ist; und einen Elektromotor (50), der an dem unteren Lenker (20) montiert ist, um das Achsgehäuse (30) durch eine durch den Motor (50) erzeugte Antriebskraft zu drehen, wobei eine Drehachse des Motors (50) und ein Drehpunkt des Achsgehäuses (30) voneinander versetzt angeordnet sind.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Drehachse des Motors (50) seitlich von dem Drehabschnitt (23) beabstandet ist und näher an der Fahrzeugkarosserie als an dem Drehabschnitt (23) angeordnet ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren umfasst: ein Untersetzungsgetriebe (60; 70), das so konfiguriert ist, dass es die Drehung des Motors (50) untersetzt und an dem unteren Lenker (20) montiert ist und sich zwischen der Drehachse des Motors (50) und dem Drehabschnitt (23) befindet.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren umfasst: ein Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe, das so konfiguriert ist, dass es die Drehung des Motors (50) untersetzt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Drehabschnitt (23) über ein Universalgelenk (40) mechanisch mit dem Achsgehäuse (30) verbunden ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Motor (50) an einer Oberseite des unteren Lenkers (20) montiert ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: die Drehachse des Motors (50) entlang eines Drehpunktes (21, 21; 21a, 21b) angeordnet ist, der den unteren Lenker (20) schwingend lagert; und das Untersetzungsgetriebe (70) eine Schnecke (71) und ein Schneckenrad (72) umfasst.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: das Untersetzungsgetriebe (70) in einem Untersetzungsgetriebegehäuse (221–224) untergebracht ist und ein Zahnsegment (73) aufweist; und das Untersetzungsgetriebegehäuse (221–224) einen Anschlagmechanismus (S1, S2) aufweist, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, um Winkelverschiebungen des Zahnsegmentes (73) entgegen dem und im Uhrzeigersinn, die vorgegebene Winkelverschiebungsgrenzen überschreiten, durch Anstoßen an das Zahnsegment (73) zu beschränken.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: der Motor (50) an einer Oberseite des unteren Lenkers (20) montiert ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, wobei: der untere Lenker (20) schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie zwischen zwei Lagerabschnitten für den unteren Lenker (21, 21; 21a, 21b) gelagert ist, die an der Fahrzeugkarosserie angebracht und voneinander beabstandet sind; und sich der Motor (50) zwischen den zwei Lagerabschnitten für den unteren Lenker (21, 21; 21a, 21b) befindet.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, die des Weiteren umfasst: eine Spurstange (82), die in einer Querrichtung des Fahrzeugs in Reaktion auf Drehbewegung des Motors (50) verschiebbar ist; und einen Spurstangenhebel (83), der integral mit dem Achsgehäuse (30) verbunden ist und mechanisch mit der Spurstange (82) gekoppelt ist, wobei eine Gerade (L), die durch ein Drehzentrum (D) eines Drehpaares der Spurstange (82) und des Spurstangenhebels (82) und durch ein Drehzentrum (E) eines Drehpaares des unteren Lenkers (20) und des Achsgehäuses (30) verläuft, im Wesentlichen parallel zu dem Drehpunkt des unteren Lenkers (20) angeordnet ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: der Motor (50) und das Untersetzungsgetriebe (60; 70) für jedes einzelne gelenkte Laufrad (FL, FR) bereitgestellt sind.
Lenkvorrichtung, die umfasst: ein Achsgehäuse (30), das drehbar eine Radnabe (H) lagert, auf der ein gelenktes Laufrad (FL; FR) montiert ist; einen unteren Lenker (20), der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und einen Drehabschnitt (23) aufweist, der an dem anderen Ende zum schwenkbaren Lagern des Achsgehäuses (30) durch den Drehabschnitt (23) bereitgestellt ist; und einen Elektromotor (50), der an dem unteren Lenker (20) montiert ist, um das Achsgehäuse (30) durch eine durch den Motor (50) erzeugte Antriebskraft zu drehen, wobei der Motor (50) näher an der Fahrzeugkarosserie (50) als an einer Lenkachse angeordnet ist, die als ein Drehpunkt des Achsgehäuses (30) dient.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 13, die des Weiteren umfasst: ein Untersetzungsgetriebe (60; 70), das so konfiguriert ist, dass es die Drehung des Motors (50) untersetzt und an dem unteren Lenker (20) montiert ist und sich zwischen dem Motor (50) und dem Drehabschnitt (23) befindet.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 13, die des Weiteren umfasst: ein Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe, das so konfiguriert ist, dass es die Drehung des Motors (50) untersetzt.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 14, wobei: der Motor (50) an einer Oberseite des unteren Lenkers (20) montiert ist.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 14, wobei: der Motor (50) und das Untersetzungsgetriebe (60; 70) für jedes einzelne gelenkte Laufrad (FL, FR) bereitgestellt sind.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 16, die des Weiteren umfasst: eine Lenksteuerung (S-ECU), die so konfiguriert ist, dass sie den Motor (50) steuert, wobei die Lenksteuerung (S-ECU) an dem unteren Lenker (20) montiert ist.
Lenkvorrichtung, die umfasst: ein Achsgehäuse (30), das drehbar eine Radnabe (H) lagert, auf der ein gelenktes Laufrad (FL; FR) montiert ist; einen unteren Lenker (20), der so eingerichtet ist, dass er an einem Ende an einer Fahrzeugkarosserie schwingend gelagert ist und das Achsgehäuse (30) an dem anderen Ende schwenkbar lagert; einen Elektromotor (50), der an dem unteren Lenker (20) montiert ist, um das Achsgehäuse (30) durch eine durch den Motor (50) erzeugte Antriebskraft zu drehen; ein Untersetzungsgetriebe (60; 70), das konfiguriert ist, um die Drehung des Motors (50) zu untersetzen, wobei der Motor (50) und das Untersetzungsgetriebe (60; 70) in dieser Reihenfolge von der Fahrzeugskarosserie aus angeordnet sind.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 19, wobei: der Motor (50) an einer Oberseite des unteren Lenkers (20) montiert ist.