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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem
Verriegelungsmechanismus nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem Verriegelungsmechanismus ist bekannt,
die einen Mechanismus mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis, der
einen Drehbetrag eines Drehrades bezüglich einem Lenkbetrag eines
Lenkrades ändert und
der an einer mit einem Lenkrad verbundenen Lenkwelle vorgesehen
ist, und einen Verriegelungsmechanismus aufweist, der die Relativdrehung
einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Mechanismus mit änderbarem Übersetzungsverhältnis begrenzt.
Ein Beispiel für
eine solche Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem Verriegelungsmechanismus
ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-48032
offenbart. Ein ähnliches
System ist aus der
DE
198 23 031 A1 bekannt. Der Verriegelungsmechanismus weist
einen Verriegelungshalter, der an einer Rotorseite eines Motors
vorgesehen ist, der im Mechanismus mit änderbarem Übersetzungsverhältnis montiert
ist, und einen Verriegelungsarm, der an einer Statorseite des Motors
vorgesehen ist, auf. Der Verriegelungsmechanismus wird in Eingriff
gebracht, indem der Verriegelungsarm mit einem vertieften Abschnitt,
der in einer Umfangsfläche
des Verriegelungshalters ausgebildet ist, in Eingriff gebracht wird.
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Bei
dieser Vorrichtung besteht, wenn eine Öffnungsbreite des vertieften
Abschnitts des Verriegelungshalters gering ist, eine Möglichkeit,
dass der Verriegelungsmechanismus nicht in Eingriff gebracht werden
kann. Beispielsweise steht in einem Fall, in dem der Verriegelungsmechanismus
in Eingriff gebracht werden soll, wenn sich der Motor dreht und wenn
sich der vertiefte Abschnitt nicht an einer Position befindet, in
der der Verriegelungsarm in Eingriff steht, der Verriegelungsmechanismus
nicht in geeigneter Weise in Eingriff.
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Zur
Lösung
des Problems ist es denkbar, die Öffnungsbreite des vertieften
Abschnitts groß zu
gestalten. Wenn jedoch der vertiefte Abschnitt breit gestaltet wird,
besteht zwischen dem Verriegelungsarm und dem Verriegelungshalter
ein großes
Spiel, wenn der Verriegelungsmechanismus in Eingriff steht. Im Ergebnis
ist es nicht möglich,
eine Positionsbeziehung zwischen dem Verriegelungshalter und dem Verriegelungsarm
genau zu erfassen; dementsprechend ist eine geeignete Lenksteuerung
nicht möglich.
Beispielsweise kann in dem Fall, in dem der Verriegelungsmechanismus
in Eingriff steht, während ein
Fahrzeug gestoppt ist, und dann der Verriegelungsmechanismus außer Eingriff
steht, um das Fahrzeug zu starten, die Rotationsposition der Rotationswelle
des Motors zum Zeitpunkt des Fahrzeugstarts von ihrer Rotationsposition
zum Zeitpunkt des Fahrzeugstopps versetzt sein. In einem solchen
Fall besteht die Möglichkeit,
dass die Rotationsposition der Rotationswelle nicht bestimmt werden
kann, was eine geeignete Lenksteuerung schwierig gestaltet.
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DE 101 27 169 A1 zeigt
einen Winkelpositionssensor, mit einem scheibenähnlichen Magneten, der über einen
Ring an eine Abtriebswelle eines AC-Motors montiert ist. Der Magnet
hat vier Magnetspuren, eine äußere Magnetspur
mit 256 Magnetpolen und drei inneren Magnetspuren mit jeweils 8
Magnetpolen, die um 15° zueinander
verdreht sind.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeuglenkvorrichtung vorzusehen,
die das Lenken in geeigneter Weise steuern kann.
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Die
Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dieser
erste Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung,
die eine Einrichtung mit änderbarem Übersetzungsverhältnis, eine
Rotationserfassungseinrichtung und einen Verriegelungsmechanismus
aufweist. Die Einrichtung mit änderbarem Übersetzungsverhältnis weist
eine Antriebswelle, die mit einer Lenkradseite verbunden ist, und
eine Abtriebswelle, die mit einer Seite des gelenkten Rades bzw.
sich drehenden Rades verbunden ist, auf. Die Einrichtung mit änderbarem Übersetzungsverhältnis ändert ein
Verhältnis
zwischen einer Lenkwinkeleingabe in die Antriebswelle und einer Rotationswinkelausgabe
aus der Abtriebswelle durch Verwendung der Rotation eines Motors.
Die Rotationserfassungseinrichtung gibt wiederholt bei der Rotation
des Motors eine Reihe einer vorbestimmten Anzahl an unterschiedlichen
Signalen aus, wobei sich die Signale entsprechend der Rotation des
Motors unterscheiden, wodurch eine Rotationsposition der Rotationswelle
des Motors erfasst wird. Im Verriegelungsmechanismus sind mehrere
vertiefte Abschnitte in einem Außenumfangsabschnitt eines Verriegelungshalters
ausgebildet, der sich zusammen mit der Rotationswelle des Motors
dreht, und ist ein Eingriffselement, das an einer Statorseite des
Motors angebracht ist, in einen der vertieften Abschnitte eingeführt, um
die Relativrotation der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu begrenzen.
Ferner ist ein Spielwinkel zwischen dem Eingriffselement und dem
vertieften Abschnitt, wenn das Eingriffselement in den vertieften
Abschnitt eingeführt
ist, kleiner als ein erster Rotationswinkel des Motors, der erforderlich
ist, um alle der vorbestimmten Anzahl an unterschiedlichen Signale
auszugeben.
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Entsprechend
der Fahrzeuglenkvorrichtung ist der Spielwinkel, wenn der Verriegelungsmechanismus
in Eingriff steht, indem das Eingriffselement in den vertieften
Abschnitt eingeführt
wird, kleiner als der erste Rotationswinkel des Motors, der erforderlich
ist, damit alle der vorbestimmten Anzahl an Signale ausgegeben werden.
Daher kann verhindert werden, dass die Rotationserfassungseinrichtung das
gleiche Signal an unterschiedlichen Rotationspositionen ausgibt,
selbst wenn sich der Motor aufgrund des Spiels zwischen dem Eingriffselement
und dem vertieften Abschnitt dreht, wenn der Verriegelungsmechanismus
in Eingriff steht. Dementsprechend kann die Rotationsposition der
Rotationswelle des Motors auf der Grundlage der Ausgabe der Rotationserfassungseinrichtung
erfasst werden, was eine geeignete Lenksteuerung ermöglicht.
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Bei
der Fahrzeuglenksteuerung ist es zu bevorzugen, dass der Spielwinkel
kleiner als ein zweiter Rotationswinkel des Motors ist, der zur
Ausgabe der unterschiedlichen Signale erforderlich ist, deren Anzahl
um eins kleiner als die vorbestimmte Anzahl ist.
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Entsprechend
der auf diese Weise gestalteten Fahrzeuglenkvorrichtung ist der
Spielwinkel kleiner als ein zweiter Rotationswinkel des Motors,
der zur Ausgabe der unterschiedlichen Signale erforderlich ist,
deren Anzahl um eins kleiner als die vorbestimmte Anzahl ist. Daher
kann, sogar wenn der Verriegelungshalter in einer beliebigen Position
bezüglich
der Rotationsposition der Rotationswelle des Motors angebracht ist,
verhindert werden, dass die Rotationserfassungseinrichtung das gleiche
Signale bei unterschiedlichen Rotationspositionen der Rotationswelle
des Motors ausgibt, wenn der Verriegelungsmechanismus in Eingriff
steht. Dementsprechend wird es ein fach, den Verriegelungshalter
anzubringen, was die Produktivität
verbessert.
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Ein
dritter Rotationswinkel des Motors, der zur Aus gabe von jedem der
Signale erforderlich ist, kann für
alle Signale gleich groß sein.
Ferner kann der dritte Rotationswinkel 15° sein.
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Eine
Breite des vorstehenden Abschnitts, der zwischen den benachbarten
vertieften Abschnitten ausgebildet ist, kann gleich einer Breite,
die zu einem dritten Rotationswinkel äquivalent ist, oder größer als
diese sein.
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Der
Verriegelungshalter und die Rotationswelle können sich in Bezug zueinander
drehen, wenn ein Drehmoment, das gleich einem vorbestimmten Wert
oder größer als
dieser ist, auf den Verriegelungshalter aufgebracht wird.
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Die
Rotationserfassungseinrichtung kann mehrere Magnete, die an der
Rotationswellenseite angebracht sind und sich mit der Rotationswelle
einstückig
drehen, und mehrere Detektoren, die entlang der Außenumfänge der
Vielzahl von Magneten vorgesehen sind und die Richtungen der Magnetfelder der
Vielzahl von Magneten erfassen, aufweisen. Ferner kann die Vielzahl
an Detektoren in einer Breite eines Magnetpols von einem der Magneten
in einer Breitenrichtung angeordnet sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorhergehenden und weiteren Aufgaben und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele bezüglich der
beiliegenden Zeichnungen deutlich, wobei ähnliche Bezugszeichen zur Darstellung ähnlicher
Elemente verwendet werden und wobei:
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1 eine
graphische Darstellung ist, die einen Aufbau einer Fahrzeuglenkvorrichtung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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2 eine
graphische Darstellung ist, die einen Verriegelungsmechanismus bei
der in 1 gezeigten Fahrzeuglenkvorrichtung beschreibt,
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3 eine
graphische Darstellung ist, die einen Lenkwinkelsensor in der in 1 gezeigten Fahrzeuglenkvorrichtung
beschreibt,
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4 eine
graphische Darstellung ist, die Ausgabemuster beschreibt, die durch
den Lenkwinkelsensor bei der in 1 gezeigten
Fahrzeuglenkvorrichtung erfasst werden,
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5 eine
vergrößerte graphische
Darstellung des in 2 gezeigten Verriegelungsmechanismus
ist,
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6 eine
graphische Darstellung ist, die einen Öffnungswinkel eines vertieften
Abschnitts eines Verriegelungshalters beschreibt, der ein abgewandeltes
Beispiel des in 5 gezeigten Verriegelungshalters
ist,
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7 eine
graphische Darstellung ist, die einen Öffnungswinkel eines vertieften
Abschnitts des in 6 gezeigten Verriegelungshalters
beschreibt, und
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8 eine
graphische Darstellung ist, die einen Öffnungswinkel eines vertieften
Abschnitts des in 5 gezeigten Verriegelungshalters
beschreibt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Im
folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden die gleichen Elemente
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und wird eine doppelte
Beschreibung von diesen unterlassen.
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1 ist
eine schematische graphische Darstellung, die einen Aufbau einer
Fahrzeuglenkvorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist bei einer Fahrzeuglenkvorrichtung 1 ein
Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis in
einem Lenkkraftübertragungssystem
vorgesehen, das eine Lenkkraft eines Lenkrades 2 zu gelenkten
Rädern 3 überträgt. Der
Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis ändert ein
Lenkverhältnis
zwischen einem Lenkwinkel des Lenkrades 2 und einem Drehwinkel der
gelenkten Räder 3.
Eine Antriebswelle 5 des Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis ist
mit dem Lenkrad 2 verbunden. Eine Abtriebswelle 6 des
Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis ist
mit den gelenkten bzw. gedrehten Rädern 3 über eine
Getriebevorrichtung 7, die sich aus einem Zahnstangengetriebe
zusammensetzt, und ähnliches
verbunden. Der Getriebemechanismus 7 bewegt eine Verbindungsstange 8,
um die gelenkten Räder 3 zu
drehen, indem die Rotation der Abtriebswelle 6 aufgenommen
wird.
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Ein
Lenkwinkelsensor 10 ist an der Antriebswelle 5 vorgesehen.
Der Lenkwinkelsensor 10 funktioniert als Lenkwinkelerfassungseinrichtung
zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrades 2 auf der Grundlage
eines Rotationszustandes der Antriebswelle 5.
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Ein
Motor 30, ein Untersetzungsgetriebe 40 und ein
Verriegelungsmechanismus 50 sind im Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis untergebracht.
Der Motor 30 wird angetrieben, indem ein Antriebssteuersignal
von einer Lenksteuereinrichtung 20 aufgenommen wird. Ein
Stator 31 des Motors 30 ist an einem Gehäuse 4a des
Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis angebracht.
Ein Rotor 32 des Motors 30 ist mit der Abtriebswelle 6 über das
Untersetzungsgetriebe 40 verbunden. Das Untersetzungsgetriebe 40 ist
eine Untersetzungseinrichtung, die den Rotationswinkel des Motors 30,
der in diese eingegeben wird, verringert, um einen Rotationswinkel
der Abtriebswelle 6 auszugeben. Der Ausgabewinkel des Untersetzungsgetriebes 40 wird
zur Abtriebswelle 6 übertragen.
Ebenfalls wird eine Lenkkraft zur Abtriebswelle 6 über das
Gehäuse 4a übertragen.
Als Untersetzungsgetriebe 40 wird beispielsweise ein Planetengetriebemechanismus
verwendet.
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Ebenfalls
ist ein Rotationssensor 21 im Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis vorgesehen.
Der Rotationssensor 21 funktioniert als Rotationserfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Rotationsposition einer Rotationswelle 33 des Motors 30.
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Die
Lenksteuereinrichtung 20 nimmt Erfassungssignale vom Lenkwinkelsensor 10 und
vom Rotationssensor 21 auf. Die Lenksteuereinrichtung 20 steuert
die gesamte Fahrzeuglenkvorrichtung 1. Beispielsweise setzt
sich die Lenksteuereinrichtung 20 aus einer CPU, einem
ROM, einem RAM einer Eingabesignalschaltung, einer Ausgabesignalschaltung, einer
Energiequellenschaltung und ähnlichem
zusammen. Auch nimmt die Lenksteuereinrichtung 20 ein Erfassungssignal
von einem in einem Fahrzeug montierten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 auf. Auf
der Grundlage der Erfassungssignale vom Lenkwinkelsensor 10,
vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 22 und ähnlichem
gibt die Lenksteuereinrichtung 20 ein Antriebssignal zum
Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis aus,
um das Lenkverhältnis
einzustellen, wodurch das Lenken gesteuert wird.
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Verriegelungsmechanismus 50.
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Der
in 2 gezeigte Verriegelungsmechanismus 50 begrenzt
die Relativrotation der Antriebswelle 5 und der Abtriebswelle 6 des
Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis. Der
Verriegelungsmechanismus 50 weist einen Verriegelungshalter 51 und
einen Verriegelungsarm 52 auf, wie es in 2 gezeigt
ist. Der Verriegelungshalter 51 ist an der Seite des Rotors 32 des
Motors 30 angebracht.
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Beispielsweise
ist der Verriegelungshalter 51 an der Rotationswelle 33 des
Motors 30 angebracht und dreht sich dieser aufgrund der
Rotation des Rotors 32. Es ist zu bevorzugen, dass der
Verriegelungshalter 51 nicht vollständig an der Rotationswelle 33 befestigt
wird, so dass sich der Verriegelungshalter 51 bezüglich der
Rotationswelle 33 drehen kann, wenn ein Drehmoment, das
gleich einem vorbestimmten Wert oder größer als dieser ist, auf den
Verriegelungshalter 51 aufgebracht wird. Wenn der Verriegelungshalter 51 an
der Rotationswelle 33 in dieser Weise angebracht ist, kann
der Abschnitt, wo der Verriegelungshalter 51 an der Rotationswelle 33 befestigt
ist, als eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung arbeiten; es kann
verhindert werden, dass der Verriegelungshalter 51, der
Verriegelungsarm 52 und anderen Komponenten beschädigt werden,
selbst wenn bei in Eingriff stehendem Verriegelungsmechanismus 51 das
Drehmoment, das gleich einem vor bestimmten Wert oder größer als
dieser ist, auf den Verriegelungshalter 51 aufgebracht
wird.
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Der
Außenumfang
des Verriegelungshalters 51 wird durch eine Vielzahl von
vertieften Abschnitten 51a und vorstehende Abschnitte 51b-1 bis 51b-4 (vier
jeweils in dieser beispielhaften Ausführungsform) gebildet. Die vier
vertieften Abschnitte 51a sind alle mit der gleichen Form
(Breite und Tiefe) und mit dem gleichen Abstand zueinander ausgebildet.
Die vier vorstehenden Abschnitte 51b-1 bis 51b-4,
die von den vertieften Abschnitten 51a vorstehen, sind ebenfalls
alle mit der gleichen Form (Breite und Höhe) und mit dem gleichen Abstand
zueinander ausgebildet.
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Der
Verriegelungsarm 52, der ein Eingriffselement ist, ist
so gestaltet, dass dieser in der Lage ist, sich nahe an den Verriegelungshalter 51 und
sich von diesem weg zu bewegen. Da sich der Verriegelungsarm 52 nahe
an den Verriegelungshalter 51 bewegen kann, kann der Verriegelungsarm 52 mit
einem der vertieften Abschnitte 51a des Verriegelungshalters 51 in
Eingriff stehen. Der Verriegelungsarm 52 ist an der Seite
des Stators 31 des Motors 30 angebracht. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Verriegelungshalter 52 am Gehäuse 4a dort angebracht,
wo der Stator 31 angebracht ist.
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Ein
hakenförmiger
Eingriffsabschnitt 52a ist an der Spitze des Verriegelungsarms 52 ausgebildet. Ein
Stift 52b ist an einer Zwischenposition im Verriegelungsarm 52 vorgesehen.
Der Verriegelungsarm kann sich um den Stift 52b drehen.
Ebenfalls ist eine Magnetspule 52c am Verriegelungsarm 52 an
einem unteren Endabschnitt an einer Seite angebracht, die zum Eingriffsabschnitt 52a entgegengesetzt
liegt. Wenn die Magnetspule 52c betätigt wird, wird der untere
Endabschnitt des Verriegelungsarms 52 bewegt, so dass der
Verriegelungsarm 52 gedreht wird. Somit wird der Eingriffsabschnitt 52a in
einen der vertieften Abschnitte 51a eingeführt, so
dass der Verriegelungsarm 52 mit dem Verriegelungshalter 51 in
Eingriff steht, was den Verriegelungsmechanismus 50 in einen
Eingriffszustand bringt.
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3 ist
eine schematische graphische Darstellung, die einen Aufbau des Rotationssensors 21 zeigt.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, weist der Rotationssensor 21 einen
Rotorabschnitt 25, der sich mit der Rotationswelle 33 des
Motors 30 einstückig dreht,
und einen Erfassungsabschnitt 26, der entlang eines Außenumfangs
des Rotorabschnitts 25 vorgesehen ist, auf. Der Rotorabschnitt 25 hat
Ringform und ist um eine Rotationswelle 33 gepasst, um
sich mit der Rotationswelle 33 einstückig zu drehen. Beispielsweise
können
Magnete in einer solchen Weise angeordnet sein, dass acht Magnetpole 25a der
Magnete in Umfangsrichtung im Rotorabschnitt 25 vorgesehen
sind. Der Rotorabschnitt 25 des Rotationssensors 21 und
der Verriegelungshalter 51 des Verriegelungsmechanismus 50 drehen
sich einstückig über die
Rotationswelle 33 und drehen sich normalerweise nicht in
Bezug zueinander.
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Die
Magnetpole 25a sind in einer solchen Weise vorgesehen,
dass bei einer Rotation des Rotorabschnitts 25 unterschiedliche
Magnetfelder, beispielsweise Magnetfelder in unterschiedliche Richtungen
abwechselnd zum Erfassungsabschnitt 26 hin geschaffen sind.
Somit ändern
sich, wenn sich der Rotorabschnitt 25 zusammen mit der
Rotationswelle 33 dreht, die Magnetfelder um den Erfassungsabschnitt 26.
Wenn acht Magnetpole 25a den Rotorabschnitt 25 bilden,
ist der Zyklus der Änderung bei
den Magnetfeldern der Rotationswinkel von 90°.
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Der
Erfassungsabschnitt 26 erfasst die Rotationsposition der
Rotationswelle 33 aufgrund der Änderung bei den Magnetfeldern.
Beispielsweise weist der Erfassungsabschnitt drei Magnetsensoren 26a bis 26c auf.
Die Magnetsensoren 26a bis 26c sind in Umfangsrichtung
des Rotorabschnitts 25 vorgesehen. Jeder der Magnetsensoren 26a bis 26c ist
mit der Lenksteuereinrichtung 20 verbunden (es wird sich
auf 1 bezogen). Die Magnetsensoren 26a bis 26c sind
entlang des Umfangs des Rotorabschnitts 11 angeordnet,
so dass der Intervall zwischen den Mittelpunkten der benachbarten
Magnetsensoren (z.B. 26a, 26b) gleich einem Drittel
eines Außenumfangsabschnitts
von einem Magnetpol 25a ist.
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Daher ändert sich
bei einer Rotation des Rotorabschnitts 25 um einen Winkel,
der zu einem Drittel der Breite des Magnetpols 25a äquivalent
ist, eine Ausgabe des Erfassungsabschnitts 26. Dementsprechend ändert sich
jedes Mal, wenn sich die Rotationswelle 33 um 15° dreht (d.h.
360/(8 × 3)°), die Ausgabe
des Erfassungsabschnitts 26, was ermöglicht, dass der Rotationssensor 21 den
Rotationswinkel (die Rotationsposition) der Rotationswelle 33 mit
einer Auflösung
von 15° erfasst.
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4 ist
eine graphische Darstellung, die spezifisch Erfassungssignale des
Rotationssensors 21 zeigt.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, gibt der Rotationssensor 21 aufeinanderfolgend
die Erfassungssignale in einer vorbestimmten Anzahl an unterschiedlichen
Ausgabemustern aus, beispielsweise sechs unterschiedliche Ausgabemuster
in einer wiederholten Weise. In 3 sind,
wenn ein Magnetpol 25a zu allen Magnetsensoren 26a bis 26c weist,
alle Ausgaben von den Magnetsensoren 26a bis 26c die
gleichen, beispielsweise HIGH (ein Ausgabemuster 1 in 4).
Wenn sich der Rotorabschnitt 25 im Uhrzeigersinn dreht,
bewegt sich ein benachbarter Magnetpol 25a nahe an den
Sensor 26a. Daher wird nur die Ausgabe des Sensors 26a LOW
(ein Ausgabemuster 2). Wenn sich der Rotorabschnitt 25 weiter
dreht, werden die Ausgaben des Sensors 26b und des Sensors 26c aufeinanderfolgend
LOW (Ausgabemuster 3 bzw. 4).
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Wenn
sich der Rotorabschnitt 25 weiter dreht, ändern sich
die Ausgaben der Magnetsensoren 26a bis 26c und ändert sich
das Ausgabemuster des Erfassungsabschnitts 26 zu einem
Ausgabemuster 5 und dann zu einem Ausgabemuster 6 in 4. Wenn
sich der Rotorabschnitt 25 weiter dreht, kehrt das Ausgabemuster
des Erfassungsabschnitts 26 zum Ausgabemuster 1 zurück und ändert sich
dann zu den Ausgabemustern 2, 3 und ähnlichem in einer aufeinanderfolgenden
Weise.
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Der
Zyklus, mit dem sich das Ausgabemuster vom Ausgabemuster 1 zum Ausgabemuster
6 ändert,
hängt von
einem Zustand ab, in dem die Magnetpole 25a des Rotorabschnitts 25 vorgesehen
sind. Wenn zwei Magnetpole 25a, d.h. ein Südpol und
ein Nordpol in einer solchen Weise angeordnet sind, dass diese zusammen
einen Bereich des Umfangs des Rotorabschnitts 25 einnehmen,
der 90° des
gesamten Umfangs entspricht, wie es in 3 gezeigt ist,
ist die Änderung
beim Ausgabemuster des Erfassungsabschnitts 26 ein Zyklus
für jede
90° der
Rotation des Rotorabschnitts 25. Das heißt, dass
der Erfassungsabschnitt 26 die Reihen der vorbestimmten Anzahl
an unterschiedlichen Signalen eine Vielzahl an Malen ausgibt, während sich
der Motor 30 um 360° dreht.
In diesem Ausführungsbeispiel
gibt der Erfassungsabschnitt 26 das Ausgabemuster 1 bis zum
Ausgabemuster 6 vier Mal aus, während
sich der Motor 30 um 360° dreht.
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Als
nächstes
wird das Anbringen bzw. Einpassen des Verriegelungsmechanismus 50 beschrieben.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist der Verriegelungsmechanismus 50 angebracht
bzw. einpasst, wobei der Verriegelungsarm 52 in einen der
vertieften Abschnitte 51a des Verriegelungshalters 51 eingeführt ist.
Nach dem Einpassen werden die Daten bezüglich der Positionsbeziehung
zwischen dem Verriegelungshalter 51 und dem Verriegelungsarm 52 initialisiert
und wird bestimmt, zwischen welchen der vorstehenden Abschnitte
der vorstehenden Abschnitte 51b-1, 51b-2, 52b-3 und 52b-4 sich
der Verriegelungsarm 52 befindet, oder in welchen der vier
vertieften Abschnitte 51a sich der Verriegelungsarm 52 befindet.
Die Lenksteuereinrichtung 20 speichert die vorbestimmte
Position des Verriegelungsarms 52.
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Nach
der Initialisierung überwacht
der Rotationssensor 21 konstant die Rotationsposition der Rotationswelle 33 während der
Steuerung. Die Lenksteuereinrichtung 20 speichert beispielsweise
den Rotationswinkel, um den sich die Rotationswelle 33 im
Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Somit kann,
wenn der Verriegelungsarm 52 in einen der vertieften Abschnitte 51a gelangt,
erfasst werden, in welchem der vier vertieften Abschnitte 51a sich
der Verriegelungsarm 52 befindet.
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Gemäß Vorbeschreibung
wird bestimmt, in welchem der vier vertieften Abschnitte 51a sich
der Verriegelungsarm 52 befindet, wenn die Steuerung startet.
Außerdem
wird die Bestimmung, in welchem der vier vertieften Abschnitte 51a sich
der Verriegelungsarm 52 befindet, auf der Grundlage des
Sensorsignals bei Beendigung der Steuerung vorgenommen. Daher kann
die Rotationsposition der Rotationswelle 33 beim erneuten
Starten der Steuerung bestimmt werden. Somit können die Steuerungskontinuität und die Steuerungsgenauigkeit
der Fahrzeuglenkvorichtung auf einem hohen Niveau aufrecht erhalten
werden.
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Beispielsweise
kann der Verriegelungsarm 52 an einer Position, die dem
Ausgabemuster 3 des Erfassungsabschnitts 26 entspricht,
zwischen den vorstehenden Abschnitte 51b-1, 51b-2 angeordnet werden,
wenn die Steuerung beendet wird, wie es in 5 gezeigt
ist (eine vergrößerte Darstellung
des Verriegelungsmechanismus 50); das Ausgabemuster des
Erfassungsabschnitts 26 kann beim Start der Steuerung das
Ausgabemuster 5 sein. In einem solchen Fall kann, da sich der Verriegelungsarm 52 nicht über die
vorstehenden Abschnitte 51b-1, 51b-2 hinaus bewegt,
bestimmt werden, dass sich der Verriegelungsarm 52 beim
Start der Steuerung an einer Position befindet, die dem Ausgabemuster
5 zwischen den vorstehenden Abschnitten 51b-1, 51b-2 entspricht.
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Wenn
die Steuerung beendet wird, kann bestimmt werden, wann der Eingriffsabschnitt 52a des Verriegelungsarms 52 in
den vertieften Abschnitt 51a bewegt werden soll, nachdem
der vertiefte Abschnitt über
den Eingriffsabschnitt 52a gegangen ist, indem zuvor die
Zeit bestimmt wird, die erforderlich ist, um den Eingriffsabschnitt 52a,
der mit dem vertieften Abschnitt 51a außer Eingriff steht, in den
vertieften Abschnitt 51a zu bewegen. Anders ausgedrückt kann verhindert
werden, dass sich der Eingriffsabschnitt 52a auf den vorstehenden
Abschnitt bewegt und kann dieser in den vertieften Abschnitt 51a bewegt werden.
Daher kann bestimmt werden in welchem der vier vertieften Abschnitte 51a sich
der Verriegelungsarm 52 befindet, wenn die Steuerung beendet wird.
In dem Fall, in dem sich der Motor 30 im Uhrzeigersinn
dreht und sich der Verriegelungsarm 52 dreht, um sich in
den vertieften Abschnitt 51a zu bewegen, wenn eine vorbestimmte
Zeit vergangen ist, nachdem der vorstehende Abschnitt 51b-2 über den Eingriffsabschnitt 52a gegangen
ist oder wenn das Ausgabemuster das Ausgabemuster 5, 4 oder 3 wird, nachdem
der vorstehende Abschnitt 51b-2 über den Eingriffsabschnitt 52a gegangen
ist, kann beispielsweise bestimmt werden, dass sich der Verriegelungsarm 52 zwischen
den vorstehenden Abschnitten 51b-1, 51b-2 befindet.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, ist die Öffnungsbreite in Umfangsrichtung
des vertieften Abschnitts 51a des Verriegelungshalters 51 so
ausgebildet, dass diese größer als
die Breite von jedem vorstehenden Abschnitt 51b-1 bis 51b-4 ist.
Vorzugsweise ist die Öffnungsbreite
des vertieften Abschnittes 51a in einer solchen Weise ausgebildet,
dass diese gleich dem Doppelten oder größer als das Doppelte der Breite
von jedem der vertieften Abschnitte 51b-1 bis 51b-4 ist.
Die Öffnungsbreite
des vertieften Abschnitts 51a ist in einer solchen Weise
ausgebildet, dass diese größer als
die Breite des Eingriffsabschnitts 52a des Verriegelungsarms 52 ist.
Somit wird der Eingriffsabschnitt 52a des Verriegelungsarms 52 in
einfacher Weise in den vertieften Abschnitt 51a eingeführt. Selbst
wenn das Lenkrad betätigt
wird, kann der Verriegelungsarm 52 mit dem Verriegelungshalter 51 zuverlässig in
Eingriff stehen, so dass der Verriegelungsmechanismus 50 in
Eingriff steht.
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Auch
ist ein Spielwinkel θ1
zwischen dem Verriegelungsarm 52 und dem vertieften Abschnitt 51a,
wenn der Eingriffsabschnitt 52a des Verriegelungsarms 52 in
den vertieften Abschnitten 51a eingeführt ist, kleiner als ein Rotationswinkel θ2 des Motors 30 eingestellt,
der erforderlich ist, damit alle Erfassungssignale in den sechs
verschiedenen Mustern ausgegeben werden. In 5 entsprechen
die jeweiligen Positionen, die mit den Bezugszeichen 1 bis 6 bezeichnet
sind, am Außenumfang
des Verriegelungshalters 51 den Ausgabemustern 1 bis 6
des Rota tionssensors 21. Beispielsweise gibt der Rotationssensor 21 das
Ausgabemuster aus, das der Position entspricht, an der der Verriegelungsarm 52 mit dem
Eingriffsabschnitt 52a in Eingriff steht.
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Der
Spielwinkel θ1
zwischen dem Eingriffsabschnitt 52a des Verriegelungsarms 52 und dem
vertieften Abschnitt 51a ist um eine Dicke von einem vorstehenden
Abschnitt und eine Dicke des Eingriffsabschnitts 52a kleiner
als der Winkel von 90° zwischen
zwei der vorstehenden Abschnitte 51b-1 bis 51b-4,
die zueinander benachbart sind. In 5 ist der
Spielwinkel θ1
ungefähr
70° und
ist der Rotationswinkel θ2
90°. Anders
ausgedrückt
ist der Spielwinkel θ1
kleiner als der Rotationswinkel θ2
eingestellt.
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Durch
das Einstellen des Spielwinkels θ1
in dieser Weise kann verhindert werden, dass der Rotationssensor 21 das
gleiche Erfassungssignal an unterschiedlichen Rotationspositionen
ausgibt, selbst wenn sich der Motor 30 aufgrund des Spiels
zwischen dem Verriegelungsarm 52 und dem vertieften Abschnitt 51a bei
in Eingriff stehendem Verriegelungsmechanismus 50 dreht.
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Da
zwischen dem Verriegelungsarm 52 und dem vertieften Abschnitt 51a ein
Spiel vorliegt, kann sich beispielsweise der Motor 30 drehen,
wobei der Eingriffsabschnitt 52a mit dem vertieften Abschnitt 51a in
Eingriff steht, was die Rotationsposition der Rotationswelle 33 ändert. Wenn
das Fahrzeug im Anschluss oder aus einem anderen Anlass startet, ändert sich
die Ausgabe des Rotationssensors 21. Da jedoch verhindert
werden kann, dass der Rotationssensor 21 das gleiche Erfassungssignal
an unterschiedlichen Rotationspositionen ausgibt, selbst wenn sich
der Motor 30 dreht, kann die Rotationsposition der Rotationswelle 33 auf
der Grundlage der Ausgabe des Rotationssensors 21 bestimmt
werden. Dementsprechend kann ei ne Kontinuität der Steuerung aufrecht erhalten
werden und kann das Lenken in geeigneter Weise zum Zeitpunkt des
Fahrzeugstarts oder ähnlichem
gesteuert werden.
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Vorzugsweise
ist der Spielwinkel θ1
kleiner als ein Rotationswinkel θ3
des Motors 30 eingestellt, der zur Ausgabe von unterschiedlichen
Erfassungssignalen in fünf
Ausgabemustern erforderlich ist, wobei diese Anzahl um eins kleiner
als die vorstehenden sechs Ausgabemuster sind.
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Wenn
der Spielwinkel θ1
in dieser Weise eingestellt ist, kann, selbst wenn der Verriegelungshalter 51 in
einer beliebigen Rotationsposition der Rotationswelle 33 des
Motors 30 angebracht ist, verhindert werden, dass der Rotationssensor
das gleiche Erfassungssignal an unterschiedlichen Rotationspositionen
des Motors 30 ausgibt, wenn der Verriegelungsmechanismus 50 in
Eingriff steht. Beispielsweise wird unabhängig von der Rotationsposition
der Rotationswelle 33, an der der Verriegelungshalter 51 angebracht
ist, verhindert, dass der Rotationssensor 21 das gleiche
Erfassungssignal an unterschiedlichen Positionen ausgibt, während der
Verriegelungsarm 52 im gleichen vertieften Abschnitte 51a angeordnet ist,
selbst wenn sich bei in Eingriff stehendem Verriegelungsmechanismus 30 der
Motor 30 dreht. Daher kann die Rotationsposition der Rotationswelle 33 in zuverlässiger Weise
auf der Grundlage der Ausgabe des Rotationssensors 21 erfasst
werden. Gemäß Vorbeschreibung
werden, nach dem der Verriegelungshalter in einer beliebigen Position
angebracht wurde, die Daten bezüglich
der Positionsbeziehung zwischen dem Verriegelungshalter 51 und
dem Verriegelungsarm 52 initialisiert und es wird bestimmt,
in welchem der vier vertieften Abschnitte 51a sich der Verriegelungsarm 52 befindet.
Da der Verriegelungshalter 51 in einer beliebigen Position
angebracht werden kann, wird es somit einfach, den Verriegelungshalter 51 an
der Rotationswelle 33 anzubringen.
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Wenn
der Spielwinkel θ1
größer wird,
wird der Verriegelungsmechanismus 50 mit größerer Zuverlässigkeit
in Eingriff gebracht, indem der Verriegelungsarm 52 in
den vertieften Abschnitt 51a eingeführt wird. Wenn jedoch der Spielwinkel θ1 größer als der
Rotationswinkel θ2
ist, wird das gleiche Erfassungssignal an unterschiedlichen Positionen
im gleichen vertieften Abschnitt 51a ausgegeben. Da die Rotationsposition
der Rotationswelle 33 nicht genau erfasst werden kann,
kann in diesem Fall die Kontinuität der Steuerung nicht abgesichert
werden. Hingegen gelangt, wenn der Spielwinkel θ1 kleiner wird, der Verriegelungsmechanismus 50 mit
geringerer Zuverlässigkeit
in Eingriff, indem der Verriegelungsarm 52 in den vertieften
Abschnitt 51a eingeführt wird.
Wenn jedoch der Spielwinkel θ1
kleiner wird, kann die Rotationsposition der Rotationswelle 33 mit höherer Genauigkeit
erfasst werden. Daher kann eine Kontinuität der Steuerung abgesichert
werden. Entsprechend der vorstehenden Lenkverhältnis-Änderungsvorrichtung kann, da
der Spielwinkel θ1
kleiner als der Rotationswinkel θ2
ist, der Verriegelungsmechanismus 50 in zuverlässiger Weise
in Eingriff gelangen, indem der Verriegelungsarm 52 in
den vertieften Abschnitt 51a eingeführt wird, und kann ebenfalls
die Position des Motors genau erfasst werden.
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Gemäß Vorbeschreibung
ist entsprechend der Fahrzeuglenkvorrichtung 1 im Ausführungsbeispiel
der Spielwinkel θ1,
wenn der Verriegelungsmechanismus 50 in Eingriff gelangt,
indem der Verriegelungsarm 52 als Eingriffselement in den
vertieften Abschnitt 51a eingeführt wird, kleiner als der Rotationswinkel θ2 des Motors 30 eingestellt,
der zur Ausgabe aller einer vorbestimmten Anzahl an unterschiedlichen
Erfassungssignalen erforderlich ist. Daher kann verhindert werden,
dass der Rotationssensor 21 das gleiche Erfassungssignal
an unterschiedlichen Rotationspositionen ausgibt, selbst wenn sich
der Motor 30 aufgrund des Spiels zwischen dem Verriegelungsarm 52 und
dem vertieften Abschnitt 51a bei in Eingriff stehendem
Verriegelungsmechanismus 50 dreht. Dementsprechend kann
die Rotationsposition der Rotationswelle 33 in zuverlässiger Weise
erfasst werden, was eine geeignete Lenksteuerung ermöglicht.
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Da
auch die Ordnung der Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster wie in 4 gezeigt
bestimmt wird, kann bestimmt werden, wo im vertieften Abschnitt 51a sich
der Verriegelungsarm 52 befindet.
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Auch
ist der Spielwinkel θ1
kleiner als der Rotationswinkel θ3
des Motors 30, der zur Ausgabe von unterschiedlichen Erfassungssignalen
erforderlich ist, deren Anzahl um eins kleiner als die vorbestimmte
Anzahl ist. Selbst wenn der Verriegelungshalter 51 in einer
beliebigen Rotationsposition der Rotationswelle 33 angebracht
ist, kann daher verhindert werden, dass der Rotationssensor das
gleiche Erfassungssignal an unterschiedlichen Rotationspositionen
des Motors 30 ausgibt, wenn der Verriegelungsmechanismus 50 in
Eingriff steht. Dementsprechend wird es einfach, den Verriegelungshalter 51 an der
Rotationswelle 33 anzubringen, was die Produktivität der Fahrzeuglenkvorrichtung
verbessert.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist der Rotationswinkel θ2
des Motors 30, der zur Ausgabe aller einer vorbestimmten
Anzahl von Erfassungssignalen erforderlich ist, 90°. Wenn der Öffnungswinkel θ4 des vertieften
Abschnitts 51a des Verriegelungshalters 51 90° beträgt, muss
der Verriegelungshalter 51 an einer ausgewählten Position
angebracht werden. Anders ausgedrückt muss, wie es in 6 gezeigt ist,
der Verriegelungshalter 51 angebracht werden, während die
Position des vertieften Abschnitts 51a mit der Position
ausgerichtet wird, in der die Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster
1 bis 6 ausgegeben werden. Anders ausgedrückt muss der Verriegelungshalter 51 in
einer solchen Weise angebracht werden, dass das gleiche Ausgabemuster
nicht zwei Mal im gleichen vertieften Abschnitt 51a ausgegeben
wird. Wenn der Verriegelungshalter 51 an einer beliebigen
Position angebracht bzw. angepasst wird, kann das gleiche Ausgabemuster
6 an beiden Endabschnitten des vertieften Abschnitts 51a ausgegeben
werden, wie es in 7 gezeigt ist. Um das Auftreten
einer solchen Erscheinung zu verhindern, muss der Öffnungswinkel θ4 um einen
Winkel verringert werden, der zu einem Ausgabemuster äquivalent
ist (d.h. 90°/6).
Somit wird es möglich,
den Verriegelungshalter 51 an einer beliebigen Position
anzubringen, indem der Öffnungswinkel θ4 des vertieften
Abschnitts 51 auf 75° gesetzt wird,
wie es in 8 gezeigt ist.
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Im
Ausführungsbeispiel
wurde die Fahrzeuglenkvorrichtung mit dem Rotationssensor 21 beschrieben,
der sechs unterschiedliche Erfassungssignale entsprechend der Rotation
des Motors 30 ausgibt. Jedoch kann die Erfindung auf eine
Fahrzeuglenkvorrichtung angewendet werden, die einen Rotationssensor
aufweist, der wiederholt eine vorbestimmte Anzahl an unterschiedlichen
Erfassungssignalen ausgibt, deren vorbestimmte Anzahl sich von sechs
unterscheidet. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, dass die Fahrzeuglenkvorrichtung
einen Rotationssensor aufweisen sollte, der eine vorbestimmte Anzahl
an unterschiedlichen Erfassungssignalen ausgibt, deren vorbestimmte
Anzahl drei oder mehr ist. In diesem Fall kann der Spielwinkel θ1 auf einen großen Wert
eingestellt werden und kann der Verriegelungsmechanismus zuverlässig in
Eingriff gelangen.
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Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
führt grundsätzlich der
Verriegelungshalter 51 des Verriegelungsmechanismus 50 eine
einstückige
Rotation mit dem Rotorabschnitt 25 des Rotationssensors 21 aus.
Daher kann die Position des Verriegelungsarms 52, wenn
der Verriegelungsarm 52 in den vertieften Abschnitt 51a eingeführt ist,
auf der Grundlage des Erfassungsabschnitt-Ausgabemusters genau erfasst werden.
Es besteht jedoch die Möglichkeit,
dass aufgrund eines bestimmten Einflusses die Position des Verriegelungshalters 51 des
Verriegelungsmechanismus 50 von der Position des Rotorabschnitts 25 des Rotationssensors 21 abweicht.
In diesem Fall wird es erneut möglich,
die Positionsbeziehung zwischen dem Verriegelungshalter 51 und
dem Verriegelungsarm 52 genau zu erfassen, indem der Zustand,
in dem der Verriegelungsarm 52 mit dem vertieften Abschnitt 51a in
Eingriff steht, bestimmt wird oder indem die Reihenfolge der Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster
im vertieften Abschnitt 51a bestimmt wird. Im Ausführungsbeispiel
in 5 ist die Reihenfolge der Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster
im vertieften Abschnitt 51a 1, 2, 3, 4, 5, 6. In diesem
Fall wird es erneut möglich,
die Positionsbeziehung zwischen dem Verriegelungshalter 51 und
dem Verriegelungsarm 5 genau zu erfassen, indem bestimmt
wird, dass die Reihenfolge der Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster
beispielsweise 3, 4, 5, 6, 1, 2 ist.
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Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
ist der Zyklus der Änderung
beim Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster 90°. Daher sind die vorstehenden
Abschnitte 51b-1 bis 51b-4 in Intervallen von
90° vorgesehen.
Wenn der Änderungszyklus
beim Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster 120° beträgt, sind die vorstehenden Abschnitte
in Intervallen von 120° vorgesehen.
Wenn der Änderungszyklus
beim Erfassungsabschnitt-Ausgabemuster 180° beträgt, sind die vorstehenden Abschnitte
in Intervallen von 180° vorgesehen.
Auch haben die vorstehenden Abschnitte 51b-1 bis 51b-4 eine
Breite, die größer als
eine Breite ist, die zum Rotationswinkel (15° in diesem Ausführungsbeispiel)
des Motors äquivalent
und zur Ausgabe von jedem der Erfassungssignale erforderlich ist.
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Während die
Erfindung in Bezug darauf beschrieben wurde, was als ihre bevorzugten
Ausführungsbeispiele
betrachtet wird, ist verständlich,
dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
oder Konstruktionen beschränkt
ist. Im Gegenteil wird mit der Erfindung beabsichtigt, zahlreiche
Abwandlungen und äquivalente
Anordnung abzudecken.
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Die
Erfindung bezieht sich somit auf eine Fahrzeuglenkvorrichtung mit
einem Mechanismus 4 mit änderbarem Übersetzungsverhältnis, der
in einem Lenkkraftübertragungssystem
vorgesehen ist, und einem Verriegelungsmechanismus 50,
der eine Relativrotation einer Antriebswelle 5 und einer
Abtriebswelle 6 des Mechanismus 4 zur Änderung
des Übertragungsverhältnisses
begrenzt. Der Verriegelungsmechanismus 50 gelangt in Eingriff,
indem ein Verriegelungsarm 52 in einen vertieften Abschnitt 51a des
Verriegelungshalters 51 des Verriegelungsmechanismus 50 eingeführt wird.
Ein Spielwinkel θ1, wenn
der Verriegelungsmechanismus 50 in Eingriff gelangt, indem
der Verriegelungsarm 52 in den vertieften Abschnitt 51a eingeführt wird,
ist auf einen Wert kleiner als ein Rotationswinkel θ2 eines
Motors gesetzt, der zur Ausgabe von sechs unterschiedlichen Signalen
erforderlich ist.