DE102017201984A1

DE102017201984A1 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102017201984A1
Application number: DE102017201984.0A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Takahashi; Yuto Nakai; Koji Nakamura
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2017-08-24
Also published as: JP2017144960A; JP6659396B2; CN107097840A; CN107097840B; KR20170098164A

Abstract

Eine Lenkvorrichtung umfasst: einen Motor, der eine Drehkraft in Reaktion auf ein auf eine Lenkwelle ausgeübtes Lenkdrehmoment erzeugt; einen Zahnradmechanismus, der die Drehkraft mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis verstärkt, um eine Lenkkraft zu erzeugen; und einen Ausgabeteil, der die Lenkkraft zu einem mit Rädern verbundenen Lenkmechanismus ausgibt. Der Ausgabeteil umfasst einen Übertragungsteil, der die Lenkkraft zu dem Lenkmechanismus überträgt, und einen Trennungsteil, der eine mechanische Verbindung zwischen dem Übertragungsteil und dem Zahnradmechanismus trennt. Wenn ein auf den Übertragungsteil wirkendes Lastdrehmoment aufgrund einer Drehung der Lenkwelle während einer Blockierung des Zahnradmechanismus einen Schwellwert überschreitet, trennt der Trennungsteil die mechanische Verbindung. Wenn der Trennungsteil die mechanische Verbindung trennt, dreht sich der Übertragungsteil um die Drehachse, um die Drehung der Lenkwelle zu dem Lenkmechanismus zu übertragen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, die eine Lenkkraft für das Ändern der Richtung von Rädern ausgibt.
Stand der Technik
Eine Lenkvorrichtung zum Ausgeben einer Lenkkraft wird in verschiedenen Fahrzeugen montiert, um die Richtung von Rädern zu ändern. JP 2007-1564 A gibt eine Lenkvorrichtung an, die einen Zahnradmechanismus umfasst, der eine Drehkraft von einem Motor mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis verstärkt, um eine große Lenkkraft auszugeben. Ein Lenkmechanismus zum Ändern der Richtung von Rädern wird durch die große Lenkkraft von der Lenkvorrichtung angetrieben. Die Lenkkraft wird über den Lenkmechanismus zu den Rädern übertragen, um die Richtung der Räder zu ändern.
Die Lenkvorrichtung wird in verschiedenen Nutzungsumgebungen betrieben. Fremdstoffe können in die Lenkvorrichtung aufgrund von Vibrationen oder aufgrund einer während eines Aufpralls wirkenden Kraft eindringen. Die in die Lenkvorrichtung eingedrungenen Fremdstoffe können eine Blockierung eines Zahnradmechanismus verursachen. Eine Lenkbetätigung eines Fahrers kann durch die Blockierung des Zahnradmechanismus behindert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung vorzusehen, die eine Lenkbetätigung eines Fahrers auch dann ermöglicht, wenn ein Zahnradmechanismus blockiert ist.
Eine Lenkvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Motor, der eine Drehkraft in Reaktion auf ein auf eine Lenkwelle ausgeübtes Lenkdrehmoment erzeugt; einen Zahnradmechanismus, der die Drehkraft mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis verstärkt, um eine Lenkkraft zu erzeugen; und einen Ausgabeteil, der die Lenkkraft zu einem mit Rädern verbundenen Lenkmechanismus ausgibt. Der Ausgabeteil umfasst einen Übertragungsteil, der die Lenkkraft zu dem Lenkmechanismus überträgt, und einen Trennungsteil, der eine mechanische Verbindung zwischen dem Übertragungsteil und dem Zahnradmechanismus trennt. Der Übertragungsteil ist mechanisch mit der Lenkwelle verbunden und dreht sich um eine vorbestimmte Drehachse, um das Lenkdrehmoment zu reduzieren, wenn die Lenkkraft übertragen wird. Der Trennungsteil trennt die mechanische Verbindung, wenn ein auf den Übertragungsteil wirkendes Lastdrehmoment einen Schwellwert überschreitet, weil die Lenkwelle während einer Blockierung des Zahnradmechanismus gedreht wird. Der Übertragungsteil dreht sich um die Drehachse, um die Drehung der Lenkwelle zu dem Lenkmechanismus zu übertragen, wenn der Trennungsteil die mechanische Verbindung trennt.
Die Lenkvorrichtung gestattet eine Lenkbetätigung eines Fahrers auch dann, wenn der Zahnradmechanismus blockiert ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der oben genannten Lenkvorrichtung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine schematische Querschnittansicht einer Lenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
3 ist eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 2.
4 ist eine schematische Querschnittansicht einer Lenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
5 ist eine schematische Querschnittansicht einer Lenkvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
<Erste Ausführungsform>
Eine Lenkvorrichtung mit einem Zahnradmechanismus, der eine durch einen Motor erzeugte Drehkraft verstärkt, kann die Richtung von Rädern ändern, wenn ein Fahrer eine Lenkwelle mit einer kleinen Kraft dreht. Der Zahnradmechanismus kann jedoch die Betätigung des Fahrers zum Drehen der Lenkwelle behindern, wenn eine Blockierung des Zahnradmechanismus auftritt. Eine beispielhafte Lenkvorrichtung, die eine Änderung der Richtung der Räder bei einer Betätigung eines Fahrers zum Drehen einer Lenkwelle auch dann erlaubt, wenn eine Blockierung eines Zahnradmechanismus auftritt, wird in der ersten Ausführungsform beschrieben.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Lenkvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Lenkvorrichtung 100 wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
Die Lenkvorrichtung 100 umfasst einen Motor 200, einen Zahnradmechanismus 300 und einen Ausgabeteil 400. Der Ausgabeteil 400 umfasst einen Trennungsteil 410, einen ersten Verbindungsteil 420 und einen zweiten Verbindungsteil 430.
1 zeigt ein Lenkrad STW und eine Lenkwelle STS, die sich von dem Lenkrad STW erstreckt. Die Lenkwelle STS ist mechanisch mit dem ersten Verbindungsteil 420 verbunden. Wenn ein Fahrer das Lenkrad STW dreht, wird ein Lenkdrehmoment in der Lenkwelle STS erzeugt. Ein Verbindungsaufbau zwischen der Lenkwelle STS und dem ersten Verbindungsteil 420 kann unter Verwendung eines Zahnrads gebildet werden. Alternativ dazu kann der Verbindungsaufbau zwischen der Lenkwelle STS und dem ersten Verbindungsteil 420 ein Verbindungsmechanismus oder ein anderer mechanischer Verbindungsaufbau sein. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf einen spezifischen mechanischen Verbindungsaufbau zwischen dem ersten Verbindungsteil 420 und der Lenkwelle STS beschränkt.
1 zeigt weiterhin eine Steuereinrichtung CTR. Die Steuereinrichtung CTR umfasst einen Drehmomentsensor TQS und einen Signalerzeuger SGT. Der Drehmomentsensor TQS erfasst ein auf die Lenkwelle STS ausgeübtes Lenkdrehmoment. Es können bekannte Drehmomenterfassungstechniken auf den Drehmomentsensor TQS angewendet werden. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf einen spezifischen Typ von Drehmomentsensor TQS beschränkt.
Wenn eine direkte Verbindung des Drehmomentsensors TQS zu der Lenkwelle STS erforderlich ist, um ein in der Lenkwelle STS erzeugtes Lenkdrehmoment zu erfassen, ist der Drehmomentsensor TQS mechanisch mit der Lenkwelle STS verbunden. Der Drehmomentsensor TQS kann aber auch nicht direkt mit der Lenkwelle STS verbunden sein. Ein mechanischer oder elektrischer Verbindungsaufbau zwischen dem Drehmomentsensor TQS und der Lenkwelle STS hängt von der Funktionsprinzip des Drehmomentsensors TQS ab. Deshalb sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht auf einen spezifischen Verbindungsaufbau zwischen der Lenkwelle STS und dem Drehmomentsensor TQS beschränkt.
Der Drehmomentsensor TQS erzeugt Drehmomentdaten, die ein erfasstes Lenkdrehmoment wiedergeben. Die Drehmomentdaten werden von dem Drehmomentsensor TQS zu dem Signalerzeuger SGT ausgegeben.
Der Signalerzeuger SGT erzeugt ein Antriebssignal, um das durch die Drehmomentdaten wiedergegebene Lenkdrehmoment zu reduzieren. Das Antriebssignal wird von dem Signalerzeuger SGT zu dem Motor 200 ausgegeben.
Der Motor 200 erzeugt eine Drehkraft in Reaktion auf das Antriebssignal. Die Drehkraft wird an den Zahnradmechanismus 300 als eine Drehung des Motors 200 ausgegeben. Der Zahnradmechanismus 300 verstärkt die Drehkraft mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis, um eine Lenkkraft zu erzeugen. Der Zahnradmechanismus 300 kann ein Oszillationszahnrad und ein Innenzahnrad umfassen. Alternativ kann der Zahnradmechanismus 300 ein Planetenzahnrad und ein Sonnenzahnrad umfassen. Ein Entwerfer kann verschiedene ein Zahnrad nutzende Mechanismen als den Zahnradmechanismus 300 verwenden. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf einen spezifischen Aufbau des Zahnradmechanismus 300 beschränkt.
Die Lenkkraft wird sequentiell zu dem Trennungsteil 410 und den ersten und zweiten Verbindungsteilen 420, 430 in dieser Reihenfolge übertragen. Alternativ dazu kann die Lenkkraft sequentiell zu dem Trennungsteil 410 und den zweiten und ersten Verbindungsteilen 430, 420 in dieser Reihenfolge übertragen werden. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf eine spezifische Positionsbeziehung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsteilen 420, 430 beschränkt.
Der zweite Verbindungsteil 430 ist mit einem Lenkmechanismus STM verbunden. Die Lenkkraft wird von dem zweiten Verbindungsteil 430 zu dem Lenkmechanismus STM übertragen. Der Lenkmechanismus STM ist mit Rädern (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden. Der Lenkmechanismus STM ändert die Richtung der Räder in Reaktion auf die Lenkkraft. Der Lenkmechanismus STM kann ein Lenkstockhebel sein. Alternativ dazu kann der Lenkmechanismus STM eine Zahnstange sein. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf einen spezifischen Aufbau des Lenkmechanismus STM beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Übertragungsteil durch die ersten und zweiten Verbindungsteile 420, 430 gebildet.
Der Aufbau des zweiten Verbindungsteils 430 kann derart entworfen werden, dass er für Komponenten geeignet ist, die als der Lenkmechanismus STM verwendet werden. Wenn der Lenkmechanismus STM ein Lenkstockhebel ist, kann der zweite Verbindungsteil 430 ein Keilwellenteil sein, der in dem Lenkstockhebel aufgenommen ist. Alternativ dazu kann der zweite Verbindungsteil 430 ein Passfedernteil sein, an dem eine Passfeder befestigt ist, wobei die Passfeder konfiguriert ist, um in den Lenkstockhebel einzugreifen. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf einen spezifischen Aufbau des zweiten Verbindungsteils 430 beschränkt.
Wenn eine Blockierung in dem Zahnradmechanismus 300 auftritt, wird keine Lenkkraft von dem Zahnradmechanismus 300 zu dem Ausgabeteil 400 übertragen. Folglich wird der Ausgabeteil 400 auch dann stationär gehalten, wenn der Fahrer das Lenkrad STW dreht. Weil die Lenkwelle STS durch den ersten Verbindungsteil 420 beschränkt wird, wird ein größeres Lenkdrehmoment auf die Lenkwelle STS ausgeübt. Das größere Lenkdrehmoment wird über den ersten Verbindungsteil 420 zu dem Ausgabeteil 400 übertragen und wird ein auf den Ausgabeteil 400 wirkendes Lastdrehmoment.
Der Trennungsteil 410 ist ausgebildet, um eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsteil 420 und dem Zahnradmechanismus 300 zu trennen, wenn das Lastdrehmoment einen Schwellwert überschreitet. Der Trennungsteil 410 kann als eine Komponente mit einer sehr kleinen mechanischen Festigkeit innerhalb der Komponenten des Ausgabeteils 400 ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der Trennungsteil 410 ein Kupplungsmechanismus sein. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf einen spezifischen Aufbau des Trennungsteils 410 beschränkt.
Wenn die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsteil 420 und dem Zahnradmechanismus 300 bricht, können die ersten und zweiten Verbindungsteile 420, 430 in Reaktion auf ein von der Lenkwelle STS zu dem ersten Verbindungsteil 420 übertragendes Lenkdrehmoment betrieben werden, ohne durch den Zahnradmechanismus 300 beschränkt zu werden. Dementsprechend kann der Lenkmechanismus STM das über die Lenkwelle STS und die ersten und zweiten Verbindungsteile 420, 430 übertragene Lenkdrehmoment verwenden, um die Richtung der Räder auch bei einer Blockierung des Zahnradmechanismus 300 zu ändern.
<Zweite Ausführungsform>
Ein Entwerfer kann verschiedene Lenkvorrichtungen basierend auf den für die erste Ausführungsform beschriebenen Entwurfsprinzipien entwerfen. Eine beispielhafte Lenkvorrichtung wird in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
2 ist eine schematische Querschnittansicht einer Lenkvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform. 3 ist eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 2. Die Lenkvorrichtung 100A wird mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben.
Die Lenkvorrichtung 100A umfasst einen Motor 200A, einen Zahnradmechanismus 300A und einen Ausgabeteil 400A. Der Motor 200A entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Motor 200. Die Beschreibung des Motors 200 gilt auch für den Motor 200A. Der Zahnradmechanismus 300A entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Zahnradmechanismus 300. Die Beschreibung des Zahnradmechanismus 300 gilt auch für den Zahnradmechanismus 300A. Der Ausgabeteil 400A entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausgabeteil 400. Die Beschreibung des Ausgabeteils 400 gilt auch für den Ausgabeteil 400A.
Der Motor 200A umfasst ein Gehäuse 210 und eine Drehwelle 220. Eine Spule und ein Ständerkern für das Erzeugen einer Drehkraft in Reaktion auf ein Antriebssignal sind in dem Gehäuse 210 aufgenommen. Die Drehwelle 220 erstreckt sich von dem Gehäuse 210 entlang einer Ausgabeachse OPA. Die in dem Gehäuse 210 erzeugte Drehkraft wird als eine Drehung der Drehwelle 220 ausgegeben. Die Drehwelle 220 wird um die Ausgabeachse OPA gedreht. Ein Zahnradteil 221 ist an einem fernen Ende der Drehwelle 220 ausgebildet.
Der Zahnradmechanismus 300A umfasst einen äußeren Zylinder 310, drei Kurbelanordnungen 320 (3 zeigt eine der drei Kurbelanordnungen 320) und einen Oszillationsteil 330. Der äußere Zylinder 310 bildet einen Innenraum, in dem die drei Kurbelanordnungen 320 und der Oszillationsteil 330 aufgenommen sind. Jede der drei Kurbelanordnungen 320 ist mit dem Zahnradteil 221 des Motors 200A in dem äußeren Zylinder 310 verbunden und dreht sich um eine Übertragungsachse TMA. Die Übertragungsachse TMA erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Ausgabeachse OPA an einer von der Ausgabeachse OPA mit einer vorbestimmten Distanz entfernten Position. Die Drehung der Kurbelanordnungen 320 um die Übertragungsachse TMA veranlasst eine oszillierende Drehung des Oszillationsteils 330. Die oszillierende Drehung des Oszillationsteils 330 hat eine Drehung des Ausgabeteils 400A um die Ausgabeachse OPA zur Folge.
Jede der drei Kurbelanordnungen 320 umfasst ein Übertragungszahnrad 321, eine Kurbelwelle 322, zwei sich verjüngende Lager 323, 324 und zwei Nadellager 325, 326. Die Kurbelwelle 322 umfasst zwei Zapfen 341, 342 und zwei exzentrische Teile 343, 344. Die Zapfen 341, 342 werden koaxial um die Übertragungsachse TMA gedreht. Der Zapfen 342 liegt dem Zapfen 341 gegenüber.
Das Übertragungszahnrad 321 und das sich verjüngende Lager 323 sind an dem Zapfen 341 montiert. Das Übertragungszahnrad 321 greift in den Zahnradteil 221 der Drehwelle 220 ein. Das sich verjüngende Lager 324 ist an dem Zapfen 342 montiert.
Der exzentrische Teil 343 ist zwischen den Zapfen 341, 342 angeordnet. Der exzentrische Teil 344 ist zwischen dem exzentrischen Teil 343 und dem Zapfen 342 angeordnet. Die exzentrischen Teile 343, 344 sind exzentrisch in Bezug auf die Übertragungsachse TMA. Der exzentrische Teil 343 unterscheidet sich in der exzentrischen Richtung von dem exzentrischen Teil 344.
Weil das Übertragungszahnrad 321, das in den Zahnradteil 221 des Motors 200A eingreift, an dem Zapfen 341 montiert ist, werden die Zapfen 341, 342 um die Übertragungsachse TMA in Reaktion auf eine Drehung der Drehwelle 220 des Motors 200a gedreht. Die exzentrischen Teile 343, 344 werden exzentrisch in Bezug auf die Übertragungsachse TMA während der Drehung der Zapfen 341, 342 gedreht.
Der äußere Zylinder 310 ist an dem Motor 200A fixiert. Der äußere Zylinder 310 umfasst einen ersten zylindrischen Teil 311, einen zweiten zylindrischen Teil 312 und einen dritten zylindrischen Teil 313.
Der erste zylindrische Teil 311 umfasst eine Endwand 314 und eine Umfangswand 315. Die Endwand 314 kommt in einen engen Kontakt mit dem Gehäuse 210 des Motors 200A. Die Umfangswand 315 steht von einem im Wesentlichen kreisrunden Außenumfang der Endwand 314 vor und umgibt die Drehwelle 220 und die Übertragungszahnräder 321.
Der zweite zylindrische Teil 312 umfasst eine Umfangswand 316 und Innenzahnstifte 317. Die Umfangswand 316 umgibt die exzentrischen Teile 343, 344 und den Oszillationsteil 330. Jeder der Innenzahnstifte 317 ist ein Säulenglied, das sich in der Erstreckungsrichtung der Ausgabeachse OPA erstreckt. Jeder der Innenzahnstifte 317 ist in einem Vertiefungsteil in der Innenfläche der Umfangswand 316 aufgenommen. Dementsprechend werden die Innenzahnstifte 317 angemessen durch die Umfangswand 316 gehalten.
Wie in 3 gezeigt, sind die Innenzahnstifte 317 mit im Wesentlichem regelmäßigen Intervallen um die Ausgabeachse OPA angeordnet. Eine halbkreisförmige Fläche jedes der Innenzahnstifte 317 steht von der Innenfläche der Umfangswand 316 zu der Ausgabeachse OPA vor. Dementsprechend können die Innenzahnstifte 317 als Innenzähne der Lenkvorrichtung 100A funktionieren. In dieser Ausführungsform werden die Innenzähne durch die ringförmig angeordneten Innenzahnstifte 317 gebildet.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der dritte zylindrische Teil 313 eine Umfangswand 318 und eine Endwand 319. Die Umfangswand 318 des dritten zylindrischen Teils 313 kommt in einen engen Kontakt mit einem Rand der Umfangswand 316 des zweiten zylindrischen Teils 312. Die Endwand 319 schließt einen im Wesentlichen kreisrunden Raum, der durch die Umfangswand 318 umgeben wird, teilweise.
Der Oszillationsteil 330 umfasst zwei Oszillationszahnräder 331, 332. Drei kreisrunde Durchgangslöcher sind in dem Oszillationszahnrad 331 ausgebildet. Die drei Kurbelanordnungen 320 sind jeweils in die drei kreisrunden Durchgangslöcher des Oszillationszahnrads 331 eingesteckt. Das Nadellager 325 jeder der drei Kurbelanordnungen 320 ist in jedem der drei kreisrunden Durchgangslöcher montiert. Drei kreisrunde Durchgangslöcher sind in dem Oszillationszahnrad 332 ausgebildet. Die drei Kurbelanordnungen 320 sind jeweils in die drei kreisrunden Durchgangslöcher des Oszillationszahnrads 332 eingesteckt. Das Nadellager 326 jeder der drei Kurbelanordnungen 320 ist in jedem der drei kreisrunden Durchgangslöcher montiert.
Die Lenkvorrichtung 100A dieser Ausführungsform umfasst die zwei Oszillationszahnräder 331, 332. Alternativ dazu kann die Lenkvorrichtung auch nur ein einzelnes Oszillationszahnrad umfassen. Und außerdem kann die Lenkvorrichtung auch mehr als zwei Oszillationszahnräder umfassen. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf eine spezifische Anzahl von Oszillationszahnrädern in einer Lenkvorrichtung beschränkt.
Die Oszillationszahnräder 331, 332 greifen in einen Innenzahnring ein, der durch die Innenzahnstifte 317 gebildet wird. Oszillierende Drehungen der Oszillationszahnräder 331, 332 werden durch die exzentrischen Teile 343, 344 während einer Drehung der Kurbelanordnungen 320 veranlasst. Die Mitten der Oszillationszahnräder 331, 332 gehen um die Ausgabeachse OPA während der oszillierenden Drehung der Oszillationszahnräder 331, 332. Die oszillierenden Drehbewegungen der Oszillationszahnräder 331, 332 werden zu Komponenten übertragen, die mit den Oszillationszahnrädern 331, 332 verbunden sind (z. B. zu den Kurbelanordnungen 320). In dieser Ausführungsform wird die Drehachse durch die Ausgabeachse OPA gebildet.
Wie oben beschrieben, unterscheidet sich der exzentrische Teil 343 in der exzentrischen Richtung von dem exzentrischen Teil 344. Deshalb wird eine Phasendifferenz erzeugt, wenn die Mitten der Oszillationszahnräder 331, 332 um die Ausgabeachse OPA herum gehen. Zum Beispiel können die exzentrischen Teile 343, 344 derart entworfen sein, dass eine Phasendifferenz von 180° erzeugt wird, wenn die Mitten der Oszillationszahnräder 331, 332 um die Ausgabeachse OPA herum gehen. In diesem Fall greift das Oszillationszahnrad 331 mit im Wesentlichen der Hälfte der Innenzahnstifte 317 ein, während das Oszillationszahnrad 332 mit dem Rest der Innenzahnstifte 317 eingreift.
Der Ausgabeteil 400A umfasst einen Träger 500 und einen Ausgabewellenteil 600. Der Träger 500 dreht sich um die Ausgabeachse OPA in dem äußeren Zylinder 310. Der Ausgabewellenteil 600 ist an dem Träger 500 montiert. Ein Lenkstockhebel PTM ist an dem Ausgabewellenteil 600 außerhalb des äußeren Zylinders 310 montiert. Der Lenkstockhebel PTM bildet den mit Bezug auf 1 beschriebenen Lenkmechanismus STM in Verbindung mit einem Zugankerarm (nicht gezeigt), der mit Rädern (nicht gezeigt) verbunden ist.
Der Träger 500 umfasst einen Basisteil 510 und einen Endplattenteil 520. Der Endplattenteil 520 ist zwischen dem Basisteil 510 und der Endwand 314 des ersten zylindrischen Teils 311 angeordnet.
Der Basisteil 510 umfasst einen Basisplattenteil 511 (siehe 2) und drei Wellen 512 (siehe 3). Die drei Wellen 512 stehen von dem Basisplattenteil 511 zu dem Endplattenteil 520 vor. Drei trapezförmige Durchgangslöcher sind in jedem der Oszillationszahnräder 331, 332 ausgebildet. Die drei Wellen 512 erstrecken sich durch diese trapezförmigen Durchgangslöcher. Jedes der trapezförmigen Durchgangslöcher ist derart dimensioniert, dass die Oszillationszahnräder 331, 332 die Wellen 512 nicht stören.
Der Endplattenteil 520 ist an einer fernen Endfläche jeder der drei Wellen 512 fixiert. Deshalb treten oszillierende Drehungen der Oszillationszahnräder 331, 332 zwischen dem Endplattenteil 520 und dem Basisplattenteil 511 auf.
Drei Durchgangslöcher 513 sind in dem Basisplattenteil 511 ausgebildet (2 zeigt eines der drei Durchgangslöcher 513). Die sich verjüngenden Lager 324 der drei Kurbelanordnungen 320 sind jeweils in den drei Durchgangslöchern 513 montiert. Drei Durchgangslöcher 521 sind in dem Endplattenteil 520 ausgebildet (2 zeigt eines der drei Durchgangslöcher 521). Die sich verjüngenden Lager 323 der drei Kurbelanordnungen 320 sind jeweils in den drei Durchgangslöchern 521 montiert. Dementsprechend ist der Träger 500 mit den Kurbelanordnungen 320 verbunden.
Die oszillierenden Drehbewegungen der Oszillationszahnräder 331, 332 werden zu dem Träger 500 über die drei Kurbelanordnungen 320 übertragen. Dementsprechend dreht sich der Träger 500 um die Ausgabeachse OPA, weil die drei Kurbelanordnungen 320 während der oszillierenden Drehungen der Oszillationszahnräder 331, 332 um die Ausgabeachse OPA herum gehen.
Der Ausgabewellenteil 600 umfasst eine Befestigungsplatte 610, einen schmalen Teil 410A, eine Welle 430A und ein Verbindungszahnrad 420A. Die Befestigungsplatte 610, der schmale Teil 410A und die Welle 430A sind einstückig ausgebildet. Der schmale Teil 410A entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Trennungsteil 410. Die Beschreibung des Trennungsteils 410 gilt auch für den schmalen Teil 410A. Das Verbindungszahnrad 420A entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen ersten Verbindungsteil 420. Die Beschreibung des ersten Verbindungsteils 420 gilt auch für das Verbindungszahnrad 420A.
Die Befestigungsplatte 610 ist ein scheibenförmiges Glied in Kontakt mit einer Endfläche des Basisplattenteils 511 (einer Endfläche, die der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 zugewandt ist). Die Mitte der Befestigungsplatte 610 fällt im Wesentlichen mit der Ausgabeachse OPA zusammen. Die Befestigungsplatte 610 ist an der Endfläche des Basisplattenteils 511 (an der Endfläche, die der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 zugewandt ist) mittels Schrauben BLT fixiert. Dementsprechend kann die Befestigungsplatte 610 von dem Träger 500 gelöst werden.
Der schmale Teil 410A steht von der Befestigungsplatte 610 zu der Welle 430A entlang der Ausgabeachse OPA vor. Der schmale Teil 410A ist einstückig mit der Befestigungsplatte 610 und der Welle 430A verbunden. Der schmale Teil 410A weist eine kleinere Querschnittfläche in einer imaginären Ebene (nicht gezeigt) senkrecht zu der Ausgabeachse OPA auf als die Befestigungsplatte 610 und die Welle 430A. Deshalb ist eine annehmbare Torsionsspannung des schmalen Teils 410A kleiner als jeweils die annehmbaren Torsionsspannungen der Befestigungsplatte 610 und der Welle 430A. Der schmale Teil 410A bricht, wenn ein Drehmoment, das eine die annehmbare Torsionsspannung des schmalen Teils 410A überschreitende Torsionsspannung in dem schmalen Teil 410A erzeugt, auf die Welle 430A ausgeübt wird. In dieser Ausführungsform entspricht_, der Schwellwert dem annehmbaren Drehmoment, das basierend auf der annehmbaren Torsionsspannung und der Schnittfläche des schmalen Teils 410A bestimmt wird.
Wie in 2 gezeigt, ist der schmale Teil 410A in dem äußeren Zylinder 310 angeordnet. Deshalb werden viele Bruchteile, die durch das Brechen des schmalen Teils 410A erzeugt werden, in dem äußeren Zylinder 310 aufgefangen. Dementsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Fahrzeug (nicht gezeigt), in dem die Lenkvorrichtung 100A montiert ist, durch die Bruchteile des schmalen Teils 410A beschädigt wird.
Die Welle 430A erstreckt sich von dem schmalen Teil 410A zu dem Lenkstockhebel PTM entlang der Ausgabeachse OPA. Die Welle 430A umfasst einen nahen Endteil 431 und einen fernen Endteil 432 gegenüber dem nahen Endteil 431. Der schmale Teil 410A ist einstückig mit dem nahen Endteil 431 verbunden. Der ferne Endteil 432 liegt dem nahen Endteil 431 gegenüber. Der nahe Endteil 431 ist in dem äußeren Zylinder 310 angeordnet, während der ferne Endteil 432 außerhalb des äußeren Zylinders 310 angeordnet ist. Der Lenkstockhebel PTM ist an dem fernen Endteil 432 montiert. Der ferne Endteil 432 entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen zweiten Verbindungsteil 430. Die Beschreibung für den zweiten Verbindungsteil 430 gilt auch für den fernen Endteil 432. In dieser Ausführungsform wird die Drehwelle durch die Welle 430A gebildet.
Eine Keilverarbeitung kann auf den fernen Endteil 432 angewendet werden. In diesem Fall wird der ferne Endteil 432 der Welle 430A zu einer Keilwelle verarbeitet. Ein dem fernen Endteil 432 der Welle 430A komplementäres Keilloch wird in dem Lenkstockhebel PTM ausgebildet. Dementsprechend kann der Lenkstockhebel PTM zusammen mit der Welle 430A gedreht werden. Alternativ dazu kann eine Passfedernut in dem fernen Endteil 432 ausgebildet werden.
Der Lenkstockhebel PTM kann an dem fernen Endteil 432 über eine in die Passfedernut eingreifende Passfeder montiert werden. Dementsprechend kann der Lenkstockhebel PTM zusammen mit der Welle 430A gedreht werden.
Die Lenkvorrichtung 100A umfasst einen Zahnradkastenzylinder 440. Der Zahnradkastenzylinder 440 umfasst eine im Wesentlichen zylindrische Umfangswand 441 und eine Endwand 442, die einen im Wesentlichen kreisrunden Raum, der durch die Umfangswand 441 umgeben wird, teilweise schließt. Ein Rand der Umfangswand 441 des Zahnradkastenzylinders 440 kommt in einen engen Kontakt mit der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313. Der Zahnradkastenzylinder 440 bildet einen Zahnradkasten zusammen mit der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313, wobei das Verbindungszahnrad 420A in dem Zahnradkasten aufgenommen ist.
Ein Durchgangsloch 443 ist in der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 ausgebildet. Ein Durchgangsloch 444 ist in der Endwand 442 des Zahnradkastenzylinders 440 ausgebildet. Die Ausgabeachse OPA fällt im Wesentlichen mit den Mitten der Durchgangslöcher 443, 444 zusammen. Die Welle 430A erstreckt sich entlang der Ausgabeachse OPA und durch die Durchgangslöcher 443, 444. Der Lenkstockhebel PTM ist mit dem fernen Ende 432 der Welle 430A außerhalb des äußeren Zylinders 310 und des Zahnradkastenzylinders 440 verbunden. Der Lenkstockhebel PTM erstreckt sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Ausgabeachse OPA. Der Lenkstockhebel PTM schwenkt in einer Ebene senkrecht zu der Ausgabeachse OPA während einer Drehung des Trägers 500.
Die Lenkvorrichtung 100A umfasst zwei Hauptlager 445, 446, die die Ausgabeachse OPA definieren. Das Hauptlager 446 ist zwischen dem Hauptlager 445 und dem Lenkstockhebel PTM angeordnet. Das Hauptlager 445 ist in dem Durchgangsloch 443 montiert, das in der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 ausgebildet ist. Das Hauptlager 446 ist in dem Durchgangsloch 444 montiert, das in der Endwand 442 des Zahnradkastenzylinders 440 ausgebildet ist. Die Welle 430A erstreckt sich durch die Hauptlager 445, 446. Deshalb wird die Welle 430A angemessen durch die Hauptlager 445, 446 gehalten.
2 zeigt schematisch die Lenkwelle STS und das Schneckenrad WMG. Das Schneckenrad WMG ist einstückig an einem unteren Ende der Lenkwelle STS ausgebildet. Das Schneckenrad WMG wird zusammen mit der Lenkwelle STS in Reaktion auf ein Lenkdrehmoment gedreht, das auf die Lenkwelle STS unter den für die erste Ausführungsform beschriebenen Steuerprinzipien ausgeübt wird. Das Verbindungszahnrad 420A ist an der Welle 430A zwischen den Hauptlagern 445, 446 montiert. Das Verbindungszahnrad 420A greift in das Schneckenrad WMG ein. In dieser Ausführungsform wird das Lenkzahnrad durch das Schneckenrad WMG gebildet. Alternativ dazu kann das Lenkzahnrad eine Zahnradkomponente eines anderen Typs sein. Die Prinzipien dieser Ausführungsform sind nicht auf eine Zahnradkomponente eines spezifischen Typs, die als das Lenkzahnrad verwendet wird, beschränkt.
Wenn der Zahnradmechanismus 300A entsprechend betrieben wird, wird eine von dem Motor 200A ausgegebene Drehkraft durch den Zahnradmechanismus 300A mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis zu einer großen Lenkkraft verstärkt. Die Lenkkraft wird zu dem Träger 500 und dem Ausgabewellenteil 600 übertragen. Dementsprechend kann der Lenkstockhebel PTM um die Ausgabeachse OPA zusammen mit dem Ausgabewellenteil 600 geschwenkt werden.
Wenn ein Fahrer die Lenkwelle STS während einer Blockierung des Zahnradmechanismus 300A dreht, wird eine Drehkraft auf das Verbindungszahnrad 420A ausgeübt, das mit dem Schneckenrad WMG an dem unteren Ende der Lenkwelle STS eingreift. Wenn die Drehkraft auf das Verbindungszahnrad 420A ausgeübt wird, wird eine Torsionskraft auf den Ausgabewellenteil 600 ausgeübt. Weil der schmale Teil 410A eine besonders kleine Querschnittfläche aufweist, hat eine Verdrehung des Ausgabeteils 600 ein Brechen des schmalen Teils 410A zur Folge. Wenn der schmale Teil 410A bricht, kann die Welle 430A in Reaktion auf eine auf das Verbindungszahnrad 420A ausgeübte Drehkraft gedreht werden, ohne durch den Zahnradmechanismus 300A beschränkt zu werden. Dementsprechend kann der an der Welle 430A montierte Lenkstockhebel PTM in Reaktion auf die Drehung der Lenkwelle STS geschwenkt werden.
In dieser Ausführungsform ist das Verbindungszahnrad 420A zwischen dem schmalen Teil 410A und dem Lenkstockhebel PTM angeordnet. Alternativ dazu kann der Lenkstockhebel PTM zwischen dem Verbindungszahnrad 420A und dem schmalen Teil 410A angeordnet sein.
<Dritte Ausführungsform>
Ein Lenkmechanismus kann eine Zahnstange anstelle eines Lenkstockhebels enthalten. Eine beispielhafte Lenkvorrichtung für das Antreiben einer Zahnstange wird in der dritten Ausführungsform beschrieben.
4 ist eine schematische Querschnittansicht einer Lenkvorrichtung 100B gemäß der dritten Ausführungsform. Die Lenkvorrichtung 100B wird mit Bezug auf 1 und 4 beschrieben. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für Elemente, die durch gleiche Bezugszeichen wie in der zweiten Ausführungsform angegeben werden.
Die Lenkvorrichtung 100B umfasst den Motor 200A, den Zahnradmechanismus 300A, den Zahnradkastenzylinder 440 und die Hauptlager 445, 446. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für diese Elemente.
Die Lenkvorrichtung 100B umfasst weiterhin einen Ausgabeteil 400B. Der Ausgabeteil 400B entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausgabeteil 400. Die Beschreibung des Ausgabeteils 400 gilt auch für den Ausgabeteil 400B.
Wie in der zweiten Ausführungsform umfasst der Ausgabeteil 400B den Träger 500. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für den Träger 500.
Der Ausgabeteil 400B umfasst weiterhin einen Ausgabewellenteil 600B. Wie in der zweiten Ausführungsform umfasst der Ausgabewellenteil 600B die Befestigungsplatte 610, den schmalen Teil 410A und das Verbindungszahnrad 420A. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für diese Elemente.
Der Ausgabewellenteil 600B umfasst weiterhin eine Welle 430B. Wie in der zweiten Ausführungsform umfasst die Welle 430B den nahen Endteil 431. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für den nahen Endteil 431. In dieser Ausführungsform wird die Drehwelle durch die Welle 430B gebildet.
Die Welle 430B umfasst weiterhin einen fernen Endteil 432B. Der Ausgabeteil 400B umfasst weiterhin ein Ritzel 433. Das Ritzel 433 ist an dem fernen Endteil 432B montiert. Alternativ dazu kann das Ritzel 433 auch einstückig mit dem fernen Endteil 432B ausgebildet sein. Das Ritzel 433 wird um die Ausgabeachse OPA zusammen mit der Welle 430B gedreht. Der ferne Endteil 432B und das Ritzel 433 entsprechen dem mit Bezug auf 1 beschriebenen zweiten Verbindungsteil 430.
4 zeigt eine Zahnstange RCK, die in das Ritzel 433 eingreift. Die Zahnstange RCK ist mit Rädern (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden. Eine Drehung des Ritzels 433 wird zu einer linearen Bewegung der Zahnstange RCK gewandelt. Die Richtung der Räder wird durch die lineare Bewegung der Zahnstange RCK geändert.
Wenn der Zahnradmechanismus 300A entsprechend betrieben wird, wird eine von dem Motor 200A ausgegebene Drehkraft mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis durch den Zahnradmechanismus 300A zu einer großen Lenkkraft verstärkt. Die Lenkkraft wird zu dem Träger 500 und dem Ausgabewellenteil 600B übertragen. Dementsprechend empfängt die Zahnstange RCK eine große Lenkkraft von dem Ritzel 433 und wird linear bewegt.
Wenn der Fahrer eine Lenkwelle STS während einer Blockierung des Zahnradmechanismus 300A dreht, wird eine Drehkraft auf das Verbindungszahnrad 420A ausgeübt, das in das Schneckenrad WMG an dem unteren Ende der Lenkwelle STS eingreift. Wenn die Drehkraft auf das Verbindungszahnrad 420A ausgeübt wird, wird eine Torsionskraft auf den Ausgabewellenteil 600B ausgeübt. Weil der schmale Teil 410A eine besonders kleine Schnittfläche aufweist, hat eine Verdrehung des Ausgabewellenteils 600B ein Brechen des schmalen Teils 410A zur Folge. Wenn der schmale Teil 410A bricht, kann die Welle 430B in Reaktion auf eine auf das Verbindungszahnrad 420A ausgeübte Drehkraft gedreht werden, ohne durch den Zahnradmechanismus 300A beschränkt zu werden. Deshalb wird das an der Welle 430B montierte Ritzel 433 um die Ausgabeachse OPA gedreht, sodass die Zahnstange RCK linear bewegt wird.
<Vierte Ausführungsform>
Ein Lenkmechanismus kann einen Kupplungsmechanismus anstelle des schmalen Teils umfassen. Eine beispielhafte Lenkvorrichtung mit einem Kupplungsmechanismus wird in der vierten Ausführungsform beschrieben.
5 ist eine schematische Querschnittansicht der Lenkvorrichtung 100C gemäß der vierten Ausführungsform. Die Lenkvorrichtung 100C wird mit Bezug auf 1 und 5 beschrieben. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für Elemente, die durch gleiche Bezugszeichen wie in der zweiten Ausführungsform angegeben werden.
Die Lenkvorrichtung 100C umfasst den Motor 200A, den Zahnradmechanismus 300A, den Zahnradkastenzylinder 440 und die Hauptlager 445, 446. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für diese Elemente.
Die Lenkvorrichtung 100C umfasst weiterhin einen Ausgabeteil 400C. Der Ausgabeteil 400C entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausgabeteil 400. Die Beschreibung für den Ausgabeteil 400 gilt auch für den Ausgabeteil 400C.
Wie in der zweiten Ausführungsform umfasst der Ausgabeteil 400C den Träger 500. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für den Träger 500.
Der Ausgabeteil 400c umfasst weiterhin einen Ausgabewellenteil 600C. Wie in der zweiten Ausführungsform umfasst der Ausgabewellenteil 600C die Welle 430A und das Verbindungszahnrad 420A. Die Beschreibung der zweiten Ausführungsform gilt auch für diese Elemente.
Der Ausgabeteil 400C umfasst weiterhin einen Kupplungsmechanismus 410C. Der Kupplungsmechanismus 410C entspricht dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Trennungsteil 410. Die Beschreibung für den Trennungsteil 410 gilt auch für den Kupplungsmechanismus 410C.
Der Kupplungsmechanismus 410C umfasst einen Montageteil 610C, zwei Kupplungsplatten 411, 412 und Federn 413. Der Montageteil 610C umfasst eine Befestigungsplatte 611 und einen Haltezylinder 612. Die Befestigungsplatte 611 ist ein scheibenförmiges Glied in Kontakt mit einer Endfläche eines Basisplattenteils 511 (einer Endfläche, die einer Endwand 319 des zylindrischen Teils 313 zugewandt ist). Die Mitte der Befestigungsplatte 611 fällt im Wesentlichen mit der Ausgabeachse OPA zusammen. Die Befestigungsplatte 611 ist an der Endfläche des Basisplattenteils 511 (der Endfläche, die der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 zugewandt ist) mittels der Schrauben BIT fixiert. Dementsprechend kann die Befestigungsplatte 611 von dem Träger 500 gelöst werden. Der Haltezylinder 612 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Glied, das von der Befestigungsplatte 611 zu der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 vorsteht. Die Federn 413 sind in dem Haltezylinder 612 angeordnet. Die zwischen dem Träger 500 und der Welle 430A angeordnete Kupplungsplatte 411 ist mit den Federn 413 in dem Haltezylinder 612 verbunden. Die Federn 413 drücken die Kupplungsplatte 411 zu der Endwand 319 des dritten zylindrischen Teils 313 entlang der Ausgabeachse OPA von dem Haltezylinder 612. Deshalb wird die Kupplungsplatte 411 teilweise in dem Haltezylinder 612 aufgenommen. Der Haltezylinder 612 kann derart ausgebildet sein, dass er eine Drehung der Kupplungsplatte 411 um die Ausgabeachse OPA beschränkt. Dementsprechend dreht sich die Kupplungsplatte 411 zusammen mit dem Träger 500. In dieser Ausführungsform wird die erste Kupplungsplatte durch die Kupplungsplatte 411 gebildet.
Die Kupplungsplatte 412 ist an dem nahen Endteil 431 der Welle 430A montiert. Deshalb ist die Kupplungsplatte 412 zwischen der Kupplungsplatte 411 und der Welle 430A angeordnet. Die Kupplungsplatte 411 wird durch die Federn 413 gegen die Kupplungsplatte 412 gedrückt. In dieser Ausführungsform wird die zweite Kupplungsplatte durch die Kupplungsplatte 412 gebildet.
Außer wenn ein auf die Welle 430A ausgeübtes Lastdrehmoment einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, drehen sich die Kupplungsplatten 411, 412 gemeinsam. Wenn ein auf die Welle 430A ausgeübtes Lastdrehmoment den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird die Kupplungsplatte 412 unabhängig von der Kupplungsplatte 411 durch eine an dem Verbindungszahnrad 420A eingegebene Lenkkraft gedreht. Dementsprechend wird die Welle 430A in Reaktion auf eine Drehung der Lenkwelle STS gedreht, sodass der Lenkstockhebel PTM auch bei einer Blockierung des Zahnradmechanismus 300A geschwenkt werden kann.
Die im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen erläuterten Entwurfsprinzipien können auf verschiedene Lenkvorrichtungen angewendet werden. Die im Zusammenhang mit einer der beschriebenen Ausführungsformen erläuterten Merkmale können teilweise auch auf eine Lenkvorrichtung angewendet werden, die im Zusammenhang mit einer der anderen Ausführungsformen beschrieben wird.
Die Lenkvorrichtungen der oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen vor allem die nachfolgend aufgeführten Merkmale.
Eine Lenkvorrichtung gemäß einem Aspekt der beschriebenen Ausführungsformen umfasst: einen Motor, der konfiguriert ist zum Erzeugen einer Drehkraft in Reaktion auf ein Lenkdrehmoment, das auf eine Lenkwelle ausgeübt wird; einen Zahnradmechanismus, der die Drehkraft mit einem vorbestimmten Reduktionsverhältnis verstärkt, um eine Lenkkraft zu erzeugen; und einen Ausgabeteil, der die Lenkkraft zu einem mit Rädern verbundenen Lenkmechanismus ausgibt. Der Ausgabeteil umfasst einen Übertragungsteil, der die Lenkkraft zu dem Lenkmechanismus überträgt, und einen Trennungsteil, der die mechanische Verbindung zwischen dem Übertragungsteil und dem Zahnradmechanismus trennt. Der Übertragungsteil ist mechanisch mit der Lenkwelle verbunden und dreht sich um eine vorbestimmte Drehachse, um das Lenkdrehmoment zu reduzieren, wenn die Lenkkraft übertragen wird. Der Trennungsteil trennt die mechanische Verbindung, wenn ein auf den Übertragungsteil wirkendes Lastdrehmoment einen Schwellwert überschreitet, weil sich die Lenkwelle bei einer Blockierung des Zahnradmechanismus dreht. Der Übertragungsteil dreht sich um die Drehachse, um die Drehung der Lenkwelle zu dem Lenkmechanismus zu übertragen, wenn der Trennungsteil die mechanische Verbindung trennt.
Weil bei der oben genannten Konfiguration der Übertragungsteil mechanisch mit der Lenkwelle verbunden ist, wird das Lenkdrehmoment auf die Lenkwelle ausgeübt, wenn ein Fahrer die Lenkwelle dreht. Der Motor erzeugt eine Drehkraft in Reaktion auf das Lenkdrehmoment. Die Drehkraft wird durch den Zahnradmechanismus mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis zu einer Lenkkraft verstärkt. Wenn die Lenkkraft zu dem Lenkteil übertragen wird, dreht sich der Übertragungsteil um eine vorbestimmte Drehachse, um das Lenkdrehmoment der Lenkwelle zu reduzieren. Die Lenkkraft wird von dem Übertragungsteil zu dem Lenkmechanismus übertragen, um die Richtung der Räder während der Drehung des Übertragungsteils zu ändern. Dementsprechend wird die Richtung der Räder in Reaktion auf eine Drehung der Lenkwelle geändert.
Wenn der Fahrer die Lenkwelle während einer Blockierung des Zahnradmechanismus dreht, wird das auf den Übertragungsteil ausgeübte Lastdrehmoment vergrößert. Wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet, wird eine mechanische Verbindung zwischen dem Übertragungsteil und dem Zahnradmechanismus durch den Trennungsteil getrennt. Deshalb kann sich der Übertragungsteil um die Drehachse in Reaktion auf eine Betätigung eines Fahrers zum Drehen der Lenkwelle drehen. Dementsprechend wird die Drehung der Lenkwelle durch den Übertragungsteil auch dann zu dem Lenkmechanismus übertragen, wenn der Zahnradmechanismus blockiert ist.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Übertragungsteil einen Ausgabewellenteil umfassen, der einen ersten Verbindungsteil, der mit der Lenkwelle verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsteil, der mit dem Lenkmechanismus verbunden ist, aufweist.
Weil bei der oben beschriebenen Konfiguration der erste Verbindungsteil mit der Lenkwelle verbunden ist, wird ein Lenkdrehmoment auf die Lenkwelle ausgeübt, wenn der Fahrer die Lenkwelle dreht. Sofern der Zahnradmechanismus nicht blockiert ist, erzeugt der Motor eine Drehkraft in Reaktion auf das auf die Lenkwelle wirkende Lenkdrehmoment. Die Drehkraft wird dann durch den Zahnradmechanismus zu einer Lenkkraft verstärkt. Dementsprechend wird der Ausgabewellenteil um die Drehachse gedreht, um das Lenkdrehmoment der Lenkwelle zu reduzieren. Weil der zweite Verbindungsteil mit dem Lenkmechanismus verbunden ist, wird eine Drehung des Übertragungsteils um die Drehachse zu dem Lenkmechanismus übertragen.
Weil der erste Verbindungsteil mit der Lenkwelle verbunden ist, versucht die Lenkwelle den Ausgabewellenteil zu drehen, während der Zahnradmechanismus die Drehung des Ausgabewellenteils um die Drehachse beschränkt, wenn der Fahrer die Lenkwelle während einer Blockierung des Zahnradmechanismus dreht. Deshalb wird das auf den Ausgabewellenteil wirkende Lastdrehmoment vergrößert. Wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet, wird eine mechanische Verbindung zwischen dem Ausgabewellenteil und dem Zahnradmechanismus durch den Trennungsteil getrennt. Dementsprechend kann sich der Ausgabewellenteil um die Drehachse in Reaktion auf eine Betätigung des Fahrers zum Drehen der Lenkwelle drehen. Folglich wird die Drehung der Lenkwelle auch dann durch den Ausgabewellenteil zu dem Lenkmechanismus übertragen, wenn der Zahnradmechanismus blockiert ist.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Ausgabewellenteil eine Drehwelle umfassen, die sich entlang der Drehachse erstreckt. Der erste Verbindungsteil kann ein Verbindungszahnrad umfassen, das an der Drehwelle montiert ist. Das Verbindungszahnrad kann mit einem Lenkzahnrad verbunden sein, das zusammen mit der Lenkwelle gedreht wird.
Weil bei der oben beschriebenen Konfiguration das Verbindungszahnrad mit dem Lenkzahnrad verbunden ist, das zusammen mit der Lenkwelle gedreht wird, wird ein Lenkdrehmoment auf die Lenkwelle ausgeübt, wenn der Fahrer die Lenkwelle dreht. Sofern der Zahnradmechanismus nicht blockiert ist, erzeugt der Motor eine Drehkraft in Reaktion auf ein auf die Lenkwelle wirkendes Lenkdrehmoment. Die Drehkraft wird dann durch den Zahnradmechanismus zu einer Lenkkraft verstärkt. Deshalb wird die Drehwelle um die Drehachse gedreht, um das Lenkdrehmoment der Lenkwelle zu reduzieren. Weil der zweite Verbindungsteil mit dem Lenkmechanismus verbunden ist, wird eine Drehung der Drehwelle um die Drehachse zu dem Lenkmechanismus übertragen.
Weil das Verbindungszahnrad mit dem Lenkzahnrad verbunden ist, versucht die Lenkwelle die Drehwelle zu drehen, während der Zahnradmechanismus die Drehung der Drehwelle um die Drehachse beschränkt, wenn der Fahrer die Lenkwelle während einer Blockierung des Zahnradmechanismus dreht. Deshalb wird das auf die Drehwelle wirkende Lastdrehmoment vergrößert. Wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet, wird eine mechanische Verbindung zwischen der Drehwelle und dem Zahnradmechanismus durch den Trennungsteil getrennt. Dementsprechend kann sich die Drehwelle um die Drehachse in Reaktion auf eine Betätigung eines Fahrers zum Drehen der Lenkwelle drehen. Folglich wird die Drehung der Lenkwelle auch dann durch die Drehwelle zu dem Lenkmechanismus übertragen, wenn der Zahnradmechanismus blockiert ist.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Ausgabeteil einen Träger umfassen, der mit dem Zahnradmechanismus verbunden ist und sich um die Drehachse dreht. Die Drehwelle kann einen schmalen Teil als den Trennungsteil zwischen der Drehwelle und dem Träger umfassen, wobei der schmale Teil eine spezifisch kleine Schnittfläche aufweisen kann. Der schmale Teil kann brechen, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet.
Weil in der oben beschriebenen Konfiguration der schmale Teil bricht, wenn das Lastdrehmoment einen Schwellwert überschreitet, wird eine mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungszahnrad und dem Zahnradmechanismus durch den schmalen Teil getrennt. Deshalb wird das Verbindungszahnrad durch eine Betätigung eines Fahrers zum Drehen der Lenkwelle gedreht. Die Drehwelle wird zusammen mit dem Verbindungszahnrad gedreht. Dementsprechend wird die Richtung der Räder durch die Betätigung des Fahrers zum Drehen der Lenkwelle geändert.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Zahnradmechanismus umfassen: einen äußeren Zylinder, in dem Innenzähne ausgebildet sind; ein Oszillationszahnrad, das in die Innenzähne eingreift; und eine Kurbelanordnung, die eine oszillierende Drehung des Oszillationszahnrads veranlasst, sodass eine Mitte des Oszillationszahnrads um die Drehachse des Ausgabeteils geht. Der Träger kann mit der Kurbelanordnung verbunden sein und sich um die Drehachse in dem äußeren Zylinder drehen. Der schmale Teil kann in dem äußeren Zylinder aufgenommen sein.
Weil in der oben beschriebenen Konfiguration das Verbindungszahnrad mit dem Lenkzahnrad verbunden ist, wird ein Lenkdrehmoment auf die Lenkwelle ausgeübt, wenn der Fahrer die Lenkwelle dreht. Weil der Motor eine Drehkraft in Reaktion auf das Lenkdrehmoment erzeugt und eine oszillierende Drehung des Oszillationszahnrads, das in die Innenzähne des äußeren Zylinders eingreift, durch die Kurbelanordnung veranlasst wird, kann der Zahnradmechanismus die Drehkraft des Motors mit einem großen Untersetzungsverhältnis verstärken, um eine große Lenkkraft zu erzeugen. Der Träger und die Drehwelle werden um die Drehachse mit der großen Lenkkraft gedreht. Deshalb kann der Fahrer die Richtung der Räder unter Aufwendung einer kleinen Kraft ändern.
Wenn der Fahrer die Lenkwelle während einer Blockierung des Zahnradmechanismus dreht, behindert der Zahnradmechanismus die Drehung der Drehwelle und des Verbindungszahnrads, während versucht wird, das Verbindungszahnrad durch das Lenkzahnrad zu drehen. Dementsprechend wird das auf die Drehwelle wirkende Lastdrehmoment vergrößert. Der schmale Teil bricht, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet. Weil der schmale Teil in dem äußeren Zylinder aufgenommen ist, werden viele durch das Brechen des schmalen Teils erzeugte Bruchteile in dem äußeren Zylinder aufgefangen.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Ausgabeteil einen Träger umfassen, der mit dem Zahnradmechanismus verbunden ist und sich um die Drehachse dreht. Der Trennungsteil kann einen Kupplungsmechanismus umfassen, der zwischen der Drehwelle und dem Träger angeordnet ist. Der Kupplungsmechanismus kann eine erste Kupplungsplatte, die zwischen dem Träger und der Drehwelle angeordnet ist, und eine zweite Kupplungsplatte, die zwischen der ersten Kupplungsplatte und der Drehwelle angeordnet ist, umfassen. Die ersten und zweiten Kupplungsplatten können gemeinsam gedreht werden, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert nicht überschreitet. Eine der ersten und zweiten Kupplungsplatten kann unabhängig von der anderen ersten oder zweiten Kupplungsplatte gedreht werden, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet.
Weil bei der oben beschriebenen Konfiguration eine der ersten und zweiten Kupplungsplatten unabhängig von der anderen ersten oder zweiten Kupplungsplatte gedreht wird, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet, wird das Verbindungszahnrad durch eine Betätigung des Fahrers zum Drehen der Lenkwelle gedreht. Weil die Drehwelle zusammen mit dem Verbindungszahnrad gedreht wird, wird die Richtung der Räder durch die Betätigung des Fahrers zum Drehen der Lenkwelle geändert.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der zweite Verbindungsteil einen Keilwellenteil oder ein Passfedernteil umfassen, der an der Drehwelle ausgebildet ist. Der Lenkmechanismus kann einen Lenkstockhebel umfassen, der an dem Keilwellenteil oder Passfedernteil montiert ist.
In der oben beschriebenen Konfiguration überträgt das Verbindungszahnrad ein Lenkdrehmoment über die Drehwelle und den Keilwellenteil oder Federnteil zu dem Lenkstockhebel, wenn der Trennungsteil die mechanische Verbindung trennt, sodass die Richtung der Räder auch bei einer Blockierung des Zahnradmechanismus durch eine Betätigung eines Fahrers zum Drehen der Lenkwelle geändert wird.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der zweite Verbindungsteil ein Ritzel umfassen, das zusammen mit der Drehwelle um die Drehachse gedreht wird. Der Lenkmechanismus kann eine Zahnstange umfassen, die mit dem Ritzel eingreift.
Weil bei der oben beschriebenen Konfiguration das Verbindungszahnrad ein Lenkdrehmoment über die Drehwelle und das Ritzel zu der Zahnstange überträgt, wenn der Trennungsteil die mechanische Verbindung trennt, wird die Richtung der Räder auch dann durch eine Betätigung des Fahrers zum Drehen der Lenkwelle geändert, wenn der Zahnradmechanismus blockiert ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Prinzipien der oben beschriebenen Ausführungsformen können vorteilhaft für den Entwurf verschiedener Fahrzeuge verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-1564 A [0002]

Claims

Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C), die umfasst: einen Motor (200; 200A), der konfiguriert ist zum Erzeugen einer Drehkraft in Reaktion auf ein Lenkdrehmoment, das auf eine Lenkwelle (STS) ausgeübt wird; einen Zahnradmechanismus (300; 300A), der die Drehkraft mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis verstärkt, um eine Lenkkraft zu erzeugen; und einen Ausgabeteil (400; 400A; 400B; 400C), der die Lenkkraft zu einem mit Rädern verbundenen Lenkmechanismus (STM) ausgibt; wobei der Ausgabeteil (400; 400A; 400B; 400C) einen Übertragungsteil (420; 430), der die Lenkkraft zu dem Lenkmechanismus (STM) überträgt, und einen Trennungsteil (410), der eine mechanische Verbindung zwischen dem Übertragungsteil (420; 430) und dem Zahnradmechanismus (300; 300A) trennt, umfasst; wobei der Übertragungsteil (420; 430) mechanisch mit der Lenkwelle (STS) verbunden ist und sich um eine vorbestimmte Drehachse (OPA) dreht, um das Lenkdrehmoment zu reduzieren, wenn die Lenkkraft übertragen wird; wobei der Trennungsteil (410) die mechanische Verbindung trennt, wenn ein auf den Übertragungsteil (420; 430) wirkendes Lastdrehmoment einen Schwellwert überschreitet, weil sich die Lenkwelle (STS) bei einer Blockierung des Zahnradmechanismus (300; 300A) dreht; und wobei sich der Übertragungsteil (420; 430) um die Drehachse (OPA) dreht, um die Drehung der Lenkwelle (STS) zu dem Lenkmechanismus (STM) zu übertragen, wenn der Trennungsteil (410) die mechanische Verbindung trennt.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach Anspruch 1, wobei der Trennungsteil (420; 430) einen Ausgabewellenteil (600; 600B, 600C) umfasst, der einen ersten Verbindungsteil (420), der mit der Lenkwelle (STS) verbunden ist, und einen zweiten Verbindungsteil (430), der mit dem Lenkmechanismus (STM) verbunden ist, aufweist.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach Anspruch 2, wobei der Ausgabewellenteil (600; 600B, 600C) eine Drehwelle (430A; 430B) umfasst, die sich entlang der Drehachse (OPA) erstreckt. wobei der erste Verbindungsteil (420) ein Verbindungszahnrad (420A) umfasst, das an der Drehwelle (430A; 430B) montiert ist; und wobei das Verbindungszahnrad (420A) mit einem Lenkzahnrad (WMG) verbunden ist, das zusammen mit der Lenkwelle (STS) gedreht wird.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach Anspruch 3, wobei der Ausgabeteil (600; 600B; 600C) einen Träger (500) umfasst, der mit dem Zahnradmechanismus (300; 300A) verbunden ist und sich um die Drehachse (OPA) dreht; wobei die Drehwelle (430A; 430B) einen schmalen Teil (410A) als den Trennungsteil (410) zwischen der Drehwelle (430A; 430B) und dem Träger (500) umfasst, wobei der schmale Teil (410A) eine spezifisch kleine Querschnittfläche aufweist; und wobei der schmale Teil (410A) bricht, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach Anspruch 4, wobei der Zahnradmechanismus (300; 300A) umfasst: einen äußeren Zylinder (310), in dem Innenzähne (317) ausgebildet sind; ein Oszillationszahnrad (331; 332), das in die Innenzähne (317) eingreift; und eine Kurbelanordnung (320), die eine oszillierende Drehung des Oszillationszahnrads (331; 332) veranlasst, sodass eine Mitte des Oszillationszahnrads (331; 332) um die Drehachse (OPA) des Ausgabeteils (400; 400A; 400B; 400C) geht; wobei der Träger (500) mit der Kurbelanordnung (320) verbunden ist und sich um die Drehachse (OPA) in dem äußeren Zylinder (310) dreht; und wobei der schmale Teil (410A) in dem äußeren Zylinder (310) aufgenommen ist.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach Anspruch 3, wobei der Ausgabeteil (400; 400A; 400B; 400C) einen Träger (500) umfasst, der mit dem Zahnradmechanismus (300; 300A) verbunden ist und sich um die Drehachse (OPA) dreht; wobei der Trennungsteil (410) einen Kupplungsmechanismus (410C) umfasst, der zwischen der Drehwelle (430A; 430B) und dem Träger (500) angeordnet ist; wobei der Kupplungsmechanismus (410) eine erste Kupplungsplatte (411), die zwischen dem Träger (500) und der Drehwelle (430A; 430B) angeordnet ist, und eine zweite Kupplungsplatte (412), die zwischen der ersten Kupplungsplatte (411) und der Drehwelle (430A; 430B) angeordnet ist, umfasst; wobei die erste Kupplungsplatte (411) und die zweite Kupplungsplatte (412) gemeinsam gedreht werden, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert nicht überschreitet; und wobei die erste Kupplungsplatte (411) oder die zweite Kupplungsplatte (412) unabhängig von der anderen ersten Kupplungsplatte (411) oder zweiten Kupplungsplatten (412) gedreht wird, wenn das Lastdrehmoment den Schwellwert überschreitet.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der zweite Verbindungsteil (430) einen Keilwellenteil oder ein Passfedernteil umfasst, der an der Drehwelle (430A; 430B) ausgebildet ist; und wobei der Lenkmechanismus (STM) einen Lenkstockhebel (PTM) umfasst, der an dem Keilwellenteil oder Passfedernteil montiert ist.
Lenkvorrichtung (100; 100A; 100B; 100C) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der zweite Verbindungsteil (430) ein Ritzel (433) umfasst, das zusammen mit der Drehwelle (430A; 430B) um die Drehachse (OPA) gedreht wird; und wobei der Lenkmechanismus (STM) eine Zahnstange (RCK) umfasst, die mit dem Ritzel (433) eingreift.