DE112019002990T5

DE112019002990T5 - Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE112019002990T5
Application number: DE112019002990.8T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujita; Hirotoshi UCHIBORI
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: JP2019214360A; CN112203923A; JP6393858B1; DE112019002990B4; US20210237793A1; CN112135767A; JPWO2019239800A1; WO2019239907A1; DE112018007476T5; DE112019002998T5; WO2019239482A1; CN112166066B; CN112135767B; CN112166066A; JP7233298B2; US20210163060A1; US11945518B2; DE112018007476B4; WO2019239908A1; CN112203923B

Abstract

Eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (10) umfasst ein erstes Element (80), ein zweites Element (90, 90A, 90B) und einen Anschlag (61a, 121). Das erste Element (80) umfasst eine erste Basis (81), die eine Eingangswelle (21) umgibt und drehbar ist, einen ersten Vorsprung (82), der von der ersten Basis (81) in einer radialen Richtung oder in einer axialen Richtung hervorvorsteht, und ein erstes Gewicht (83), das an der ersten Basis (81) vorgesehen ist, um einen Massenmittelpunkt (G1) mit einer Mittellinie (CL) der Eingangswelle (21) in Übereinstimmung zu bringen. Das zweite Element (90, 90A, 90B) ist zusammen mit dem ersten Element (80) drehbar, wenn der erste Vorsprung (82) an dem zweiten Vorsprung (92) anliegt. Der Anschlag (61a, 121) ist in einer Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs (92) vorgesehen und ist dazu geeignet, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs (92) eine Drehung des Lenkrads (11) mittels der Eingangswelle (21) zu begrenzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die einen Drehwinkel eines Lenkrads begrenzt.
STAND DER TECHNIK
Hinsichtlich Lenkvorrichtungen für Fahrzeuge etc. ist ein Steer-by-Wire- (elektronisches) System bekannt, das eine Eingangswelle aufweist, die zusammen mit einem Lenkrad drehbar und von den gelenkten Rädern entkoppelt ist. Verschiedene Lenkvorrichtungen, die einen Drehwinkel des Lenkrads begrenzen können, sind vorgeschlagen worden. Eine Technologie einer solchen Lenkvorrichtung ist beispielsweise in dem folgenden Patentdokument 1 offenbart.
Die Lenkvorrichtung, die in Patentdokument 1 offenbart ist, umfasst eine Eingangswelle, die durch Drehen eines Lenkrads gedreht wird, ein Schlitzelement, das derart vorgesehen ist, dass es sich relativ zu der Eingangswelle um diese dreht, und das ein Langloch aufweist, das entlang der Umfangsrichtung der Eingangswelle geöffnet ist, einen Stift, der vollständig durch das Langloch des Schlitzelements hindurchtritt und der eine Spitze aufweist, die in die Eingangswelle eingefügt ist, und einen Anschlag, der derart ausgebildet ist, dass er an dem Schlitzelement anliegen kann.
Wenn ein Fahrer das Lenkrad dreht, dreht sich der Stift zusammen mit der Eingangswelle. Das Schlitzelement dreht sich nicht, während sich der Stift innerhalb des Langlochs bewegt. Wenn das Lenkrad weiter gedreht wird, bewegt sich der Stift zum Ende des Langlochs und liegt an dem Schlitzelement an. Wenn das Lenkrad weiter gedreht wird, dreht sich auch das Schlitzelement, das von dem Stift geschoben wird. Wenn das Lenkrad um einen vorbestimmten Betrag gedreht wird, stößt ein Teil des Schlitzelements an den Anschlag und die Drehung des Lenkrads wird dadurch begrenzt.
Die Lenkvorrichtung begrenzt den Drehwinkel des Lenkrads durch die Länge des Langlochs und durch die Position des Anschlags.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR
[Patentdokument 1] JP H10-194152A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Gemäß der Lenkvorrichtung, die in Patentdokument 1 offenbart ist, ragt der Stift von der Eingangswelle hervor. Auf die Eingangswelle wird durch die Schwerkraft eine Kraft in der Drehrichtung ausgeübt, die dem Gewicht des Stifts entspricht. Bei konventionellen Lenkvorrichtungen verhindert eine Reibkraft zwischen dem Rad und dem Boden, dass die Eingangswelle gedreht wird. Bei Steer-by-Wire-Lenkvorrichtungen ist das Ende der Eingangswelle allerdings von dem Ende der Radwelle entkoppelt. Folglich wird die Eingangswelle durch die oben beschriebene Kraft in Drehrichtung aufgrund der Schwerkraft, die kleiner als die konventionelle Kraft ist, wahrscheinlich zusammen mit dem Lenkrad gedreht, wenn es von dem Fahrer nicht beabsichtigt ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technologie bereitzustellen, die in der Lage ist, den Drehwinkel eines Lenkrads zu begrenzen, und die auch in der Lage ist, zu bewirken, dass das Lenkrad nach Belieben gedreht wird.
LÖSUNG DER AUFGABE
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung entdeckten durch intensive Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, dass es möglich wird, zu bewirken, dass ein Lenkrad nach Belieben gedreht wird, indem ein erstes Gewicht an einer ersten Basis derart vorgesehen ist, dass der Massenmittelpunkt eines ersten Elements mit der Mittellinie einer Eingangswelle in Übereinstimmung gebracht wird. Die vorliegende Erfindung wird basierend auf solch einer Erkenntnis erreicht.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, ein Bezugszeichen in den beigefügten Figuren gekennzeichnet, was jedoch den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung bereitgestellt, die umfasst:

ein erstes Element 80, das eine erste Basis 81, die eine Eingangswelle 21 umgibt, die gedreht wird, wenn ein Lenkrad 11 gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung 82, der von der ersten Basis 81 in eine radiale Richtung oder in eine axiale Richtung hervorsteht, und ein erstes Gewicht 83 umfasst, das an der ersten Basis 81 derart vorgesehen ist, dass es einen Massenmittelpunkt G1 des ersten Elements mit einer Mittellinie der Eingangswelle 21 in Übereinstimmung bringt;
ein zweites Element 90, 90A, 90B, das eine zweite Basis 91, die die erste Basis 81 umgibt, und einen zweiten Vorsprung 92 umfasst, der von der zweiten Basis 91 hervor- und in eine Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 ragt, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element 80 drehbar ist, wenn der erste Vorsprung 82 an dem zweiten Vorsprung 92 anliegt; und
einen Anschlag 61a, 121, der in einer Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs 92 vorgesehen ist und der dazu geeignet ist, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs 92 die Drehung des Lenkrads 11 mittels der Eingangswelle 21 zu begrenzen.

Wenn das erste Element 80 von der Vorderseite betrachtet wird, kann das erste Gewicht 83 zudem derart angeordnet sein, dass es eine Linie L1 überlappt, die sich von dem ersten Vorsprung 82 aus erstreckt und durch die Mittellinie der Eingangswelle 21 hindurch verläuft.
Darüber hinaus kann durch den zweiten Vorsprung 92 die Position eines Massenmittelpunkts G2 des zweiten Elements 90, 90A relativ zur Mittellinie CL der Eingangswelle 21 versetzt sein und der Anschlag 61a ist relativ zu der Rotationsbewegungsbahn des zweiten Vorsprungs des zweiten Elements 90, 90A aus der maximal erreichbaren Position, in der der zweite Vorsprung 92 an dem ersten Vorsprung 82 anliegt und durch die Schwerkraft in die Stillstandsposition drehbar ist, die durch die Schwerkraft ausbalanciert ist, außerhalb ausgebildet.
Das zweite Element 90A kann weiterhin ein zweites Gewicht 93A umfassen.
Das zweite Gewicht 93A kann einen Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90A derart bilden, dass es, wenn sich der zweite Vorsprung 92 aus einer maximal erreichbaren Position, in der der zweite Vorsprung an dem ersten Vorsprung 82 anliegt, dreht und sich in eine durch die Schwerkraft ausbalancierte Stillstandsposition drehen kann, wobei sich das zweite Element aus der maximal erreichbaren Position und in eine Richtung dreht, in der es sich vom Anschlag 61a entfernt.
Das zweite Element 90B kann weiterhin ein zweites Gewicht 93B umfassen und ein Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90B kann mit einer Mittellinie CL der Eingangswelle 21 übereinstimmen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen, die umfasst:

ein erstes Element 80, das eine erste Basis 81, die eine Eingangswelle 21 umgibt, um gedreht zu werden, wenn ein Lenkrad 11 gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung 82, der von der ersten Basis 81 in einer radialen Richtung oder in einer axialen Richtung hervorsteht, und ein erstes Gewicht 83 umfasst, das an der ersten Basis 81 vorgesehen ist, um einen Massenmittelpunkt G1 mit einer Mittellinie CL der Eingangswelle 21 in Übereinstimmung zu bringen;
ein zweites Element 90, das eine zweite Basis 91, die die erste Basis 81 umgibt, und einen zweiten Vorsprung 92 umfasst, der von der zweiten Basis 91 hervor und in die Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 ragt, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element 80 drehbar ist, wenn der erste Vorsprung 82 an dem zweiten Vorsprung 92 anliegt, wobei ein Massenmittelpunkt G2 zwischen der Mittellinie der Eingangswelle 21 und dem zweiten Vorsprung 92 angeordnet ist; und
einen Anschlag 61a, der von dem zweiten Vorsprung 92 getrennt ist und der oberhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 in der Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs 92 ausgebildet ist, wenn sich der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90 unterhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 befindet, und der dazu geeignet ist, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs 92 die Drehung des Lenkrads 11 mittels der Eingangswelle 21 zu begrenzen.

Darüber hinaus ist gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen, die umfasst:

ein erstes Element 80, das eine erste Basis 81, die eine Eingangswelle 21 umgibt, um gedreht zu werden, wenn ein Lenkrad 11 gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung 82, der von der ersten Basis 81 in einer radialen Richtung oder in einer axialen Richtung hervorvorsteht, und ein erstes Gewicht 83 umfasst, das an der ersten Basis 81 vorgesehen ist, um einen Massenmittelpunkt G1 mit einer Mittellinie CL der Eingangswelle 21 in Übereinstimmung zu bringen;
ein zweites Element 90A, das eine zweite Basis 91, die die erste Basis 81 umgibt, einen zweiten Vorsprung 92, der von der zweiten Basis 91 hervor und in die Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 ragt, und ein zweites Gewicht 93A umfasst, das derart angeordnet ist, dass es eine Linie L1 überlappt, die sich von dem zweiten Vorsprung 92 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 verläuft, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element 80 drehbar ist, wenn der erste Vorsprung 82 an dem zweiten Vorsprung 92 anliegt, wobei ein Massenmittelpunkt G2 zwischen der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 und einer Spitze des zweiten Gewichts 93A angeordnet ist; und
einen Anschlag 61a, der von dem zweiten Vorsprung 92 getrennt ist und in der Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs 92 ausgebildet ist, wenn der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90A unterhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 angeordnet ist, und dazu geeignet ist, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs 92 die Drehung des Lenkrads 11 mittels der Eingangswelle 21 zu begrenzen.

Bevorzugt umfasst ein Fahrzeug eine der oben beschriebenen Steer-by-Wire-Lenkvorrichtungen.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Technologie bereitgestellt, die dazu geeignet ist, den Drehwinkel einer Lenkrads zu begrenzen, und die auch dazu geeignet ist, zu bewirken, dass das Lenkrad nach Belieben gedreht wird.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die beispielhaft eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht einer Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung, die in 1 dargestellt ist;
3 ist eine Explosionsansicht der Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung, die in 2 dargestellt ist;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines ersten Elements und eines zweiten Elements, die beide in 2 dargestellt sind;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 5-5 in 2;
6A ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem sich das erste Element dreht, ohne dass ein erster Vorsprung an einem zweiten Vorsprung anliegt,
6B ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, bis der zweite Vorsprung einen Anschlag berührt, wenn der erste Vorsprung an dem zweiten Vorsprung anliegt,
6C ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem das erste Element im Uhrzeigersinn gedreht wird, und 6D ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem das erste Element und das zweite Element im Uhrzeigersinn drehen und den Anschlag berühren;
7 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Hauptabschnitts einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
8 ist eine Vorderansicht eines zweiten Elements, das in 7 dargestellt ist;
9 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Hauptabschnitts einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
10 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Hauptabschnitts einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung die Begriffe rechts und links die rechte und linke Seite in Bezug auf eine Person in einem Fahrzeug und die Begriffe vorne und hinten die vordere und hintere Seite in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bedeuten. Darüber hinaus bezeichnen Fr, Rr, Le, Ri, Up und Dn in den Figuren die Vorderseite, die Rückseite, die linke Seite wie von einer Person in dem Fahrzeug betrachtet, die rechte Seite, die Oberseite bzw. die Unterseite wie von einer solchen Person betrachtet. Die in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 10 (nachfolgend als eine „Lenkvorrichtung 10“ bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform in 1 dargestellt. Die Lenkvorrichtung 10 umfasst eine Lenkeinheit 12, in der eine Lenkeingabe durch ein Fahrzeuglenkrad 11 bewirkt wird, eine Dreheinheit 14, die ein rechtes und linkes gelenktes Rad 13 und 13 dreht, eine Kupplung 15, die zwischen der Lenkeinheit 12 und der Dreheinheit 14 vorhanden ist, und eine Steuereinheit 16.
In einem Normalzustand befindet sich die Kupplung 15 in einem ausgekuppelten Zustand und die Lenkeinheit 12 und die Dreheinheit 14 sind mechanisch voneinander getrennt. Das heißt, dass in einem Normalzustand entsprechende Enden der Lenkeinheit 12 und der Dreheinheit 14 voneinander entkoppelt sind. Die Lenkvorrichtung 10 verwendet ein sogenanntes elektronisches (Steer-by-Wire, als ein abgekürzter Ausdruck „SBW“-) System, das das rechte und linke gelenkte Rad 13 und 13 durch Betätigen eines Drehantriebs 39 gemäß des Lenkbetrags des Lenkrads 11 dreht.
In einem Notfallzustand wird eine Umstelleinrichtung 17 betätigt, die ein elektrisches Signal von der Steuereinheit 16 empfangen hat und bewirkt, dass die Kupplung 15 eingekuppelt wird. Dies bewirkt, dass die Lenkeinheit 12 und die Dreheinheit 14 mechanisch miteinander verbunden sind.
Die Lenkeinheit 12 umfasst das Lenkrad 11, das von einem Fahrer zu betätigen ist, und eine Eingangswelle 21, die mit dem Lenkrad 11 verbunden ist.
An der Eingangswelle 21 ist eine Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 vorgesehen, die einen Drehwinkel des Lenkrads begrenzt. Die Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 wird im Folgenden im Detail beschrieben.
Die Dreheinheit 14 umfasst eine Ausgangswelle 34, die über die Kupplung 15 mit der Eingangswelle 21 verbunden ist, eine Drehwelle 36, die über einen Betätigungskraft-Übertragungsmechanismus 35 mit der Ausgangswelle 34 verbunden ist, eine linke und eine rechte Spurstange 37 und 37, die an entsprechenden Enden der Drehwelle 36 vorgesehen sind, einen rechten und einen linken Achsschenkelbolzen 38 und 38, die mit dem rechten bzw. linken gelenkten Rad 13 und 13 über die jeweilige rechte und linke Spurstange 37 und 37 verbunden sind, und den Drehantrieb 39, der eine Drehkraft auf die Drehwelle 36 ausübt.
Der Betätigungskraft-Übertragungsmechanismus 35 ist zum Beispiel ein Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus. Der Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus 35 (der Betätigungskraft-Übertragungsmechanismus 35) umfasst ein Ritzel 35a, das an der Ausgangswelle 34 vorgesehen ist, und eine Zahnstange 35b, die an der Drehwelle 36 vorgesehen ist. Die Drehwelle 36 ist in der axialen Richtung (einer Fahrzeug-Breitenrichtung) bewegbar.
Der Drehantrieb 39 umfasst einen Drehkraftmotor 41, der die Drehkraft erzeugt, und einen Drehkraft-Übertragungsmechanismus 42, der die Drehkraft auf die Drehwelle 36 überträgt. Die Drehkraft, die von dem Drehkraftmotor 41 erzeugt wird, wird durch den Drehkraft-Übertragungsmechanismus 42 auf die Drehwelle 36 übertragen. Folglich verschiebt sich die Drehwelle 36 in die Fahrzeug-Breitenrichtung. Der Drehkraftmotor 41 ist zum Beispiel ein Elektromotor.
Der Drehkraft-Übertragungsmechanismus 42 umfasst zum Beispiel einen Riemenantriebsmechanismus 43 und einen Kugelgewindetrieb 44. Der Riemenantriebsmechanismus 43 umfasst eine angetriebene Riemenscheibe 45, die an einer Motorwelle 41a des Drehkraftmotors 41 vorgesehen ist, eine Folgeriemenscheibe 46, die an der Mutter des Kugelgewindetriebs 44 vorgesehen ist, und einen Riemen 47, der zwischen der angetriebenen Riemenscheibe 45 und der Folgeriemenscheibe 46 gespannt ist.
Der Kugelgewindetrieb 44 ist eine Art Umwandlungsmechanismus, der eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandelt und der die Antriebskraft, die von dem Drehkraftmotor 41 erzeugt wird, auf die Drehwelle 36 überträgt. Es ist anzumerken, dass der Drehkraft-Übertragungsmechanismus 42 nicht auf einen Aufbaubeschränkt ist, der den Riemenantriebsmechanismus 43 und den Kugelgewindetrieb 44 verwendet, und beispielsweise einen Schneckengetriebe-Mechanismus oder einen Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus verwenden kann.
Die Steuereinheit 16 empfängt entsprechende Erkennungssignale von einem Lenkwinkelsensor 51, einem Lenkmomentsensor 52, einem Motor-Drehwinkelsensor 53, einem Ausgangswellen-Drehwinkelsensor 54, einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 55, einem Gierratensensor 56, einem Beschleunigungssensor 57 und verschiedenen anderen Sensoren 58 und legt in Reaktion auf das empfangene Erkennungssignal einen Strom an die Kupplung 15, die Umstelleinrichtung 17, den Drehkraftmotor 41 sowie einen Reaktionskraftmotor 101 und einen Anschlaghauptkörper 112 an, die beide später im Detail beschrieben werden..
Der Lenkwinkelsensor 51 erfasst den Lenkwinkel des Lenkrads 11. Der Lenkmomentsensor 52 erfasst ein Lenkmoment, das an der Eingangswelle 21 erzeugt wird. Der Motor-Drehwinkelsensor 53 erfasst den Drehwinkel des Reaktionskraftmotors 101. Der Ausgangswellen-Drehwinkelsensor 54 erfasst den Drehwinkel der Ausgangswelle 34, die das Ritzel 35a aufweist. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 55 erfasst die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Der Gierratensensor 56 erfasst eine Gierwinkelgeschwindigkeit (die Winkelgeschwindigkeit der Gierbewegung). Der Beschleunigungssensor 57 erfasst die Beschleunigung des Fahrzeugs. Die verschiedenen anderen Sensoren 58 umfassen einen Drehwinkelsensor, der den Drehwinkel des Drehkraftmotors 41 erfasst. Der Drehwinkelsensor ist zum Beispiel durch einen Drehmelder gebildet, der an dem Drehkraftmotor 41 vorgesehen ist.
2 zeigt einen Aufbau um die Eingangswelle 21 in einem Querschnitt. Die Eingangswelle 21 verläuft vollständig durch ein Gehäuse 61 hindurch und wird von dem Gehäuse 61 derart gelagert, dass sie mittels der Kugellager 62 und 63 frei drehbar ist. Die Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 ist in dem Gehäuse 61 aufgenommen. Das Gehäuse 61 ist mit einer Gehäuseaussparung 61b versehen, die verhindert, dass das Kugellager 62 in die in 2 nach unten gerichtete Richtung gelöst werden kann.
Das Gehäuse 61 kann aus beliebigen Materialien gebildet sein.
Die Mutter 64 ist an der Eingangswelle 21 befestigt. Die Mutter 64 ist dazu geeignet, an dem Innenring des Kugellagers 62 anzuliegen, und begrenzt die Bewegung der Eingangswelle 21 in der Figur nach rechts.
Die Kugellager 62 und 63 werden zum Beispiel durch C-Ringe 65 und 66, die jeweils in der Form des Buchstabens C ausgebildet sind, daran gehindert, von dem Gehäuse 61 gelöst zu werden.
Unter Bezugnahme auch auf 3 umfasst die Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 ein erstes Element 80, das an der Eingangswelle 21 befestigt ist und das zusammen mit der Eingangswelle 21 drehbar ist, ein erstes und zweites Lager 72 und 73, die an dem Außenumfang des ersten Elements 80 vorgesehen sind und die jeweils aus einem Metallring gebildet sind, ein zweites Element 90, das mittels des ersten und des zweiten Lagers 72 und 73 an dem Außenumfang des ersten Elements 80 angeordnet ist, einen Anschlag 61a, der in der Bewegungsbahn des zweiten Elements 90 vorgesehen ist und der durch einen Teil des Gehäuses 61 gebildet ist, ein drittes Lager 75, das durch einen Metallring gebildet ist, der zur Anlage an dem ersten Element 80 und an dem zweiten Element 90 geeignet ist, einen Reaktionskraft aufbringenden Mechanismus 100, der neben dem dritten Lager 75 angeordnet ist und der ein Drehmoment in einer zur Drehung der Eingangswelle 21 entgegengesetzten Richtung ausübt, und einen Anschlag 110 in beliebigem Winkel, der neben dem Reaktionskraft aufbringenden Mechanismus 100 angeordnet ist und der die Drehung der Eingangswelle 21 bei einem beliebigen Winkel anhält.
Unter Bezugnahme auf 2 und auf 4 umfasst das erste Element 80 eine erste Basis 81, die an der Eingangswelle 21 befestigt ist und die zusammen mit einer solchen Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung 82, der in der radialen Richtung von der ersten Basis 81 hervorvorsteht, und ein erstes Gewicht 83, das integral mit der ersten Basis 81 vorgesehen ist.
Hinsichtlich des Materials des ersten Elements 80 ist ein beliebiges Material wählbar, wie ein Material hoher Steifigkeit, wie zum Beispiel Metall oder Keramik, oder ein elastisches Material, wie zum Beispiel Gummi oder ein elastisches Harz. Hinsichtlich des Materials des ersten Gewichts 83 kann ein anderes Material aus den Materialien der ersten Basis 81 und des ersten Vorsprungs 82 angewendet werden. Das erste Element 80 kann durch Zweifarb-Gießen oder Umspritzen gegossen werden.
Wenn die Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 gebildet ist und ein Ende des anderen Elements, das in der axialen Richtung entlang der Eingangswelle 21 verschoben werden kann, an einer anderen Komponente anliegt, die nicht in der axialen Richtung verschoben werden kann, kann ein Ende der ersten Basis 81, das in der axialen Richtung parallel zu einer Drehachse CL des ersten Elements 80 ist, derart ausgebildet sein, dass es an dem anderen Ende einer solchen Komponente anliegt.
Wenn außerdem zwei andere Komponenten, die in der axialen Richtung parallel zur Drehachse CL des ersten Elements 80 an entsprechenden Enden angeordnet sind und die Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 bilden, in der axialen Richtung entlang der Eingangswelle 21 verschoben werden können, können der maximale Abstand zwischen diesen zwei anderen Komponenten und die Länge der ersten Basis 82 in der axialen Richtung derart gestaltet werden, dass sie miteinander übereinstimmen.
Ein solcher Aufbau verhindert, dass die anderen Elemente 62 und 75 in der axialen Richtung verschoben werden, wodurch die Notwendigkeit einer Komponente zum Unterbinden eines Spiels und eines Lösens entfällt. Dadurch kann eine Reduzierung der Anzahl von Komponenten etc. erreicht werden. Dies ist im Hinblick auf Kosten etc. vorteilhaft. Mit anderen Worten dient die erste Basis 81 auch als ein Positionierungselement für das andere Element, das die Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70 bildet.
Wie beispielsweise in 2 dargestellt, wird ein Aufbau verwendet, bei dem das in der axialen Richtung parallel zur Drehachse des ersten Elements 80 in der Figur untere Ende der ersten Basis 81 an dem oberen Ende des Kugellagers 62 anliegt, wenn das untere Ende des Kugellagers 62 an der Gehäuseaussparung 61b anliegt. Dadurch wird verhindert, dass das Kugellager 62 in der axialen Richtung verschoben wird und somit kann ein Spiel und ein Lösen unterbunden werden.
Darüber hinaus wird, wie zum Beispiel in 2 dargestellt, ein Aufbau verwendet, bei dem das in der axialen Richtung parallel zur Drehachse des ersten Elements 80 in der Figur obere Ende der ersten Basis 81 an dem unteren Ende des dritten Lagers 75 anliegt, wenn das obere Ende des dritten Lagers 75 an die Schnecke 102a angrenzt, die auf die Eingangswelle aufgepresst und an dieser befestigt ist. Dies verhindert, dass das dritte Lager 75 in der axialen Richtung verschoben wird und somit kann ein Spiel des dritten Lagers 75 unterbunden werden. Dies ermöglicht, dass das dritte Lager 75 eine große Maßtoleranz des Innendurchmessers relativ zum Außendurchmesser der Eingangswelle 21 aufweist.
Der erste Vorsprung 82 kann weiterhin einen ringförmigen Abschnitt 82a umfassen, der ringförmig entlang des Außenumfangs der ersten Basis 81 ausgebildet ist. In diesem Fall bedeutet der Begriff radiale Richtung eine Richtung, die sich radial um die axiale Linie CL der Eingangswelle 21 erstreckt.
Der ringförmige Abschnitt 82a ist entlang des gesamten Außenumfangs der ersten Basis 81 ausgebildet. Dies verhindert, dass das erste Lager 72, das zweite Lager 73 und das zweite Element 90 gelöst werden und ein Spiel aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 ist das erste Gewicht 83 quer zur Mittellinie CL an einer Stelle gegenüber des ersten Vorsprungs 82 ausgebildet. Mit anderen Worten ist das erste Gewicht 83 derart angeordnet, dass es eine Linie L1 überlappt, die sich von dem ersten Vorsprung 82 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 verläuft, wenn das erste Element 80 von der Vorderseite betrachtet wird. Das erste Gewicht 83 ist entlang des Außenumfangs der ersten Basis 81 integral mit der ersten Basis 81 als eine einzelne Komponente ausgebildet. Ein Massenmittelpunkt G1 des ersten Elements 80 ist durch das erste Gewicht 83 derart eingestellt, dass er mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 zusammenfällt.
Gemäß der Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung dieser Ausführungsform verhindert dies, dass der erste Vorsprung 82 durch die Schwerkraft angezogen und unabhängig von dem Winkel des ersten Elements 80 gedreht wird. Somit kann das Lenkrad nach Belieben gedreht werden. Mit anderen Worten wird das Lenkrad nur durch eine äußere Kraft, wie die Fahrtätigkeit durch den Fahrer, gedreht und die Wahrscheinlichkeit wird verringert, dass der erste Vorsprung 82 durch die Schwerkraft angezogen und zusammen mit der Eingangswelle und mit dem Lenkrad gedreht wird.
Es ist anzumerken, dass der Ausdruck Übereinstimmung des Massenmittelpunkts alle Bereiche abdeckt, die die vorteilhafte Wirkung zum Lösen des oben beschriebenen zu lösenden Problems erzielen und bewirken, dass das Lenkrad nach Belieben gedreht wird.
Das zweite Element 90 umfasst eine zweite Basis 91 mit einer im Wesentlichen ringförmigen Form, die die erste Basis 81 umgibt, und einen zweiten Vorsprung 92, der von der zweiten Basis 91 hervor und in die Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 ragt. Ein Merkmal, wie dass der zweite Vorsprung 92 über der Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 angeordnet ist, wird später detailliert beschrieben. Das zweite Element 90 ist zwischen den beiden Enden der ersten Basis 81 angeordnet.
Ein Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90 ist an einer Stelle um so viel näher an dem zweiten Vorsprung 92 als an der Mittellinie CL der Eingangswelle 21, wie der zweite Vorsprung 92 von der ringförmigen zweiten Basis 91 hervorsteht. Das heißt, dass der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90 relativ zur Mittellinie CL der Eingangswelle 21 versetzt ist.
Hinsichtlich des Materials des zweiten Elements 90 ist ein beliebiges Material, wie z.B. ein Metall, ein Gummi oder ein Harz wählbar.
Der zweite Vorsprung 92 umfasst einen radialen Vorsprung 92a, der in der radialen Richtung von der zweiten Basis 91 hervorsteht, und einen axialen Vorsprung 92b, der in der Richtung entlang der axialen Linie CL von dem radialen Vorsprung 92a hervorvorsteht.
Obwohl ein Anlageabschnitt 82b und der axiale Vorsprung 92b eine beliebige Form aufweisen können, ist es bevorzugt, dass sie in einer im Wesentlichen trapezförmigen Form ausgebildet sind und entsprechende Abschnitte aufweisen, die den geneigten Seiten des jeweiligen Trapezes entsprechen, die in dieselbe Richtung gerichtet sind, um eine große Kontaktfläche zwischen sich zu gewährleisten.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst der Reaktionskraft aufbringende Mechanismus 100 einen Reaktionskraftmotor 101 (einen Motor 101), durch den ein Stromfluss gemäß dem Drehmoment der Eingangswelle 21 erzeugt wird, und einen Reaktionskraft-Übertragungsmechanismus 102, der eine Lenk-Reaktionskraft auf die Eingangswelle 21 überträgt.
Der Reaktionskraftmotor 101 ist z.B. ein Elektromotor. Die Steuereinheit 16 liefert den Strom für den Reaktionskraftmotor 101 und betätigt solch einen Motor.
Der Reaktionskraft-Übertragungsmechanismus 102 ist ein Schneckengetriebe-Mechanismus. Der Reaktionskraft-Übertragungsmechanismus 102 umfasst eine Schnecke 102a, die an einer Motorwelle 101a des Reaktionskraftmotors 101 vorgesehen ist, und ein Schneckenrad 102b, das mit der Schnecke 102a kämmt, auf der Eingangswelle 21 vorgesehen ist und sich zusammen mit der Drehung der Schnecke 102a dreht. Die vom Reaktionskraftmotor 101 erzeugte Lenkreaktionskraft wird über den Reaktionskraft-Übertragungsmechanismus 102 auf die Eingangswelle 21 aufgebracht.
Der Reaktionskraft aufbringende Mechanismus 100 vermittelt dem Fahrer ein Lenkgefühl, indem er die Lenkreaktionskraft gegen die Lenkkraft des Lenkrades 11 durch den Fahrer erzeugt.
Unter Bezugnahme auch auf 1 ist der Anschlag 110 beliebigen Winkels dazu geeignet, den Lenkbereich des Lenkrades 11 (siehe 1) gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeuges und dem Zustand der Lenkvorrichtung nach Bedarf zu verändern. Wenn z.B. die Last auf die Dreheinheit 14 gleich oder größer als eine vorbestimmte Last (d.h. Überlast) wird, die vorab festgelegt wurde, begrenzt der Anschlag 110 beliebigen Winkels den Lenkbereich des Lenkrades 11. Genauer gesagt, ist die Drehung des Lenkrades 11 zu begrenzen.
Wenn das gelenkte Rad 13 festsitzt oder auf ein Hindernis, wie z.B. einen Bordstein trifft, bewirkt die Steuereinheit 16 gemäß herkömmlichen Technologien, dass die Kupplung 15 eingekuppelt wird oder der Reaktionskraft aufbringende Mechanismus 100 eine Reaktionskraft erzeugt, die den Fahrer am Drehen des Lenkrads hindert, um den Fahrer ein solches Ereignis wahrnehmen zu lassen. Da die Dreheinheit 14, die Kupplung 15 und der Reaktionskraft aufbringende Mechanismus 100 folglich eine Festigkeit aufweisen müssen, die großen Lasten standhalten kann, werden diese Komponenten zwangsläufig groß dimensioniert.
Im Gegensatz dazu begrenzt der Anschlag 110 beliebigen Winkels gemäß dieser Ausführungsform, der das Steuersignal von der Steuereinheit 16 empfangen hat, den Lenkbereich derart, dass eine zunehmende Drehbetätigung an dem Lenkrad 11 unterbrochen wird. Folglich ist keine große Last auf die Kupplung 15 und auf den Reaktionskraft aufbringenden Mechanismus 100 auszuüben. Dies ermöglicht eine Verkleinerung der Kupplung 15 und des Reaktionskraft aufbringenden Mechanismus 100.
Der Anschlag 110 beliebigen Winkels umfasst ein Sperrrad 111, das sich zusammen mit der Eingangswelle 21 dreht, und den Anschlaghauptkörper 112, der derart bereitgestellt ist, dass er relativ zu dem Sperrrad 111 vorwärts oder rückwärts bewegbar ist, und der dazu geeignet ist, das Sperrrad 111 durch eine Vorwärtsbewegung zu berühren.
Der Anschlaghauptkörper 112 ist ein Solenoid, der am Gehäuse 61 befestigt ist. Der Anschlaghauptkörper 112 bewirkt, dass sich ein Stab 112a in Reaktion auf das elektrische Signal von der Steuereinheit 16 nach vorne in Richtung des Sperrrades 111 bewegt. Der Kontakt des Stabs 112a mit dem Sperrrad 111 begrenzt die Drehung der Eingangswelle 21.
Als nächstes wird ein Wirkungsablauf der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 6A werden die Eingangswelle 21 und das erste Element 80 ebenfalls in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wenn das Lenkrad 11 (siehe 1) gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. In dem in der Figur dargestellten Zustand liegt der erste Vorsprung 82 nicht an dem zweiten Vorsprung 92 an. Liegt der erste Vorsprung 82 nicht an dem zweiten Vorsprung 92 an, dreht sich das zweite Element 90 nicht. Das heißt, dass sich die Eingangswelle 21 und das erste Element 80 ohne Eingriff mit dem zweiten Element 90 drehen, wenn der erste Vorsprung 82 nicht an dem zweiten Vorsprung 92 anliegt.
Unter Bezugnahme auch auf 6B ist der zweite Vorsprung 92 in der Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 angeordnet. Daher stößt der erste Vorsprung 82 durch Drehen des Lenkrads 11 aus dem in 6A dargestellten Zustand gegen den zweiten Vorsprung 92 (6B). Der zweite Vorsprung 92 wird von dem ersten Vorsprung 82 durch weiteres Drehen des Lenkrads 11 aus diesem Zustand heraus geschoben. Folglich dreht sich das zweite Element 90 zusammen mit dem ersten Element 80.
Ein weiteres Drehen des Lenkrads 11 bewirkt, dass der zweite Vorsprung 92 den Anschlag 61a berührt (siehe gestrichelte Linien in 6B). Die Berührung des Anschlags 61a durch den zweiten Vorsprung 92 begrenzt das Drehen des Lenkrads 11.
Unter Bezugnahme auf 6B und 6C wird das Lenkrad 11 aus dem Zustand, der in 6B durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, im Uhrzeigersinn gedreht. Dies bewirkt, dass der erste Vorsprung 82 vom zweiten Vorsprung 92 getrennt wird, und ermöglicht es nur dem ersten Element 80, sich zu drehen. Durch fortlaufendes Drehen des Lenkrads 11, wie in 6C dargestellt, stößt der erste Vorsprung 82 an den zweiten Vorsprung 92 in einem unteren Teil desselben.
Unter Bezugnahme auf 6C und 6D wird der zweite Vorsprung 92 von dem ersten Vorsprung 82 geschoben, wenn das Lenkrad 11 weiter gedreht wird. Folglich dreht sich das zweite Element 90 zusammen mit dem ersten Element 80.
Ein weiteres Drehen des Lenkrads 11 bewirkt, dass der zweite Vorsprung 92 den Anschlag 61a berührt (siehe 6D). Die Berührung des Anschlags 61a durch den zweiten Vorsprung 92 begrenzt das Drehen des Lenkrads 11.
Die Lenkvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform kann wie folgt zusammengefasst werden.
Unter Bezugnahme auf 1 und 5 umfasst die Lenkvorrichtung 10:

das erste Element 80, das die erste Basis 81, die die Eingangswelle 21 umgibt, um gedreht zu werden, wenn das Lenkrad 11 gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, den ersten Vorsprung 82, der von der ersten Basis 81 in der radialen Richtung oder in der axialen Richtung hervorvorsteht, und das erste Gewicht 83 umfasst, das an der ersten Basis 81 derart vorgesehen ist, dass der Massenmittelpunkt G1 in Übereinstimmung mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 gebracht wird;
das zweite Element 90, das die zweite Basis 91, die die erste Basis 81 umgibt, und den zweiten Vorsprung 92 umfasst, der von der zweiten Basis 91 hervor und in die Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 ragt, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element 80 drehbar ist, wenn der erste Vorsprung 82 an dem zweiten Vorsprung 92 anliegt, wobei der Massenmittelpunkt G2 zwischen der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 und dem zweiten Vorsprung 92 angeordnet ist; und
die Anschläge 61a und 61a, die von dem zweiten Vorsprung 92 getrennt sind und oberhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 in der Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs 92 ausgebildet sind, wenn der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90 unterhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 angeordnet ist, und die dazu geeignet sind, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs 92 das Drehen des Lenkrads 11 mittels der Eingangswelle 21 zu begrenzen.

Das erste Element 80 umfasst das erste Gewicht 83, das derart an der ersten Basis 81 vorgesehen ist, dass der Massenmittelpunkt G1 in Übereinstimmung mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 bringt. Das heißt, dass der Massenmittelpunkt G1 des ersten Elements 80 auf der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 angeordnet ist. In einem Zustand, in dem, wie beim Parken, eine Person im Fahrzeug das Lenkrad 11 nicht berührt, wird daher auf das erste Element 80 keine Last in Drehrichtung ausgeübt. Das Lenkrad 11 wird daran gehindert, durch die Drehkraft des ersten Elements 80 über die Eingangswelle 21 gedreht zu werden. Es wird folglich eine Technologie bereitgestellt, die dazu geeignet ist, den Drehwinkel des Lenkrads 11 zu begrenzen, und die bewirkt, dass das Lenkrad 11 nach Belieben gedreht wird.
Wenn das erste Element 80 von der Vorderseite aus betrachtet wird, ist das erste Gewicht 83 zudem derart angeordnet, dass es die Linie L1 überlappt, die sich von dem ersten Vorsprung 82 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 hindurch verläuft.
Das heißt, dass das erste Gewicht 83 derart angeordnet ist, dass es dem ersten Vorsprung 82 gegenüberliegt. Der Massenmittelpunkt G1 des ersten Elements 80 kann einfach um so viel in Richtung des ersten Vorsprungs 82 versetzt sein, wie es dem Vorsprung von der ersten Basis 81 entspricht. Durch das Anordnen des ersten Gewichts 83 derart, dass es den Teil gegenüber des ersten Vorsprungs 82 umfasst, kann der Massenmittelpunkt G1 des ersten Elements 80 durch das weitere kleine Gewicht 83 mit der Eingangswelle 21 ausgerichtet werden.
Darüber hinaus ist die Position des Massenmittelpunkts G2 des zweiten Elements 90 relativ zur Mittellinie CL der Eingangswelle 21 versetzt und die Anschläge 61a und 61a sind relativ zur Rotationsbewegungsbahn des zweiten Vorsprungs aus der maximal erreichbaren Position, in der der zweite Vorsprung 92 an dem ersten Vorsprung 82 anliegt und durch die Schwerkraft in die Stillstandsposition drehbar ist, die durch die Schwerkraft ausgeglichen ist, außerhalb ausgebildet.
Das zweite Element 90 ist derart vorgesehen, dass es ohne Eingriff mit dem ersten Element 80 gedreht wird, und die Position des Massenmittelpunkts G2 des zweiten Elements 90 ist relativ zur Mittellinie CL der Eingangswelle 21 beabstandet. In einem Normalzustand ist das zweite Element 90 daher derart ausgerichtet, dass sich der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90 unterhalb der Eingangswelle 21 befindet. Im Gegensatz dazu sind die Anschläge 61a und 61a an Positionen getrennt von dem zweiten Vorsprung 92 ausgebildet. Dies verhindert, dass der zweite Vorsprung 92 im Normalzustand die Anschläge 61a und 61a berührt. Dies unterbindet Stoßgeräusche, die erzeugt werden, wenn der zweite Vorsprung 92 die Anschläge 61a und 61a berührt, wodurch die Geräuschlosigkeit verbessert wird.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Zweite Ausführungsform
7 veranschaulicht den Hauptabschnitt einer Lenkvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform und die Darstellung desselben entspricht der nach 5. Gemäß einer Lenkvorrichtung 10A der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich der Aufbau einer Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70A von dem der Lenkvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform (siehe 2). Andere Grundstrukturen sind denen der Lenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gleich. Die mit der ersten Ausführungsform gemeinsamen Komponenten werden durch dasselbe Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
Unter Bezugnahme auch auf 8 umfasst ein zweites Element 90A ein zweites Gewicht 93A, das an der zweiten Basis 91 vorgesehen ist. Das zweite Gewicht 93A ist derart angeordnet, dass es die Linie L1 überlappt, die sich von dem zweiten Vorsprung 92 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 verläuft. Das zweite Gewicht 93A ist entlang des Außenumfangs der zweiten Basis 91 vorgesehen.
Der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90A ist zwischen der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 und der Spitze des zweiten Gewichts 93A angeordnet. Da der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90A zwischen der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 und der Spitze des zweiten Gewichts 93A angeordnet ist, befinden sich im Normalzustand das zweite Gewicht 93A auf der unteren Seite und der zweite Vorsprung 92 auf der oberen Seite.
Die Anschläge 61a und 61a sind an Positionen ausgebildet, die von dem zweiten Vorsprung 92 beabstandet sind, wenn der zweite Vorsprung 92 auf der oberen Seite angeordnet ist. Die Anschläge 61a und 61a sind unterhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 angeordnet. Der Abstand von dem zweiten Vorsprung 92 zu jedem der Anschläge 61a und 61a ist gleich.
Die Lenkvorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform kann wie folgt zusammengefasst werden.
Unter Bezugnahme auf 1 und 7 umfasst die Lenkvorrichtung 10A:

das erste Element 80, das die erste Basis 81, die die Eingangswelle 21 umgibt, um gedreht zu werden, wenn das Lenkrad 11 gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, den ersten Vorsprung 82, der von der ersten Basis 81 in der radialen Richtung oder in der axialen Richtung hervorvorsteht, und das erste Gewicht 83 umfasst, das an der ersten Basis 81 derart vorgesehen ist, dass es den Massenmittelpunkt G1 mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 in Übereinstimmung bringt;
das zweite Element 90A, das die zweite Basis 91, die die erste Basis 81 umgibt, den zweiten Vorsprung 92, der von der zweiten Basis 91 hervor und in die Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs 82 ragt, und das zweite Gewicht 93A umfasst, das derart angeordnet ist, dass es die Linie L1 überlappt, die sich von dem zweiten Vorsprung 92 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 verläuft, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element 80 drehbar ist, wenn der erste Vorsprung 82 an dem zweiten Vorsprung 92 anliegt, wobei der Massenmittelpunkt G2 zwischen der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 und der Spitze des zweiten Gewichts 93A angeordnet ist; und
die Anschläge 61a und 61a, die von dem zweiten Vorsprung 92 getrennt sind und in der Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs 92 ausgebildet sind, wenn der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90A unterhalb der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 angeordnet ist, und dazu geeignet sind, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs 92 das Drehen des Lenkrads 11 mittels der Eingangswelle 21 zu begrenzen.

Die Lenkvorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform erzielt ebenfalls die vorbestimmten vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus umfasst das zweite Element 90A das zweite Gewicht 93A. Dies ermöglicht eine Anpassung der Position des Massenmittelpunkts G2 des zweiten Elements 90A, soweit erforderlich.
Darüber hinaus ist das zweite Gewicht 93A derart angeordnet, dass es, wenn das zweite Element 90A von der Vorderseite aus betrachtet wird, die Linie L1 überlappt, die sich von dem zweiten Vorsprung 92 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 verläuft. Der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90A ist zwischen der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 und der Spitze des zweiten Gewichts 93A angeordnet.
Dies ermöglicht eine Anordnung des zweiten Vorsprungs 92, der im Normalzustand nach oben gerichtet ist, und eine Anordnung der Anschläge 61a und 61a auf der unteren Seite. Folglich können die Anschläge 61a und 61a auf der unteren Seite ausgebildet sein, wodurch der Massenmittelpunkt der Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70A in Richtung der unteren Seite verlagert wird.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben.
Dritte Ausführungsform
9 stellt den Hauptabschnitt einer Lenkvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform dar und die Darstellung desselben entspricht der nach 5. Gemäß einer Lenkvorrichtung 10B der dritten Ausführungsform unterscheidet sich der Aufbau einer Lenkwinkel-Begrenzungsvorrichtung 70B von dem der Lenkvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform (siehe 2). Andere Grundstrukturen sind denen der Lenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gleich. Die mit der ersten Ausführungsform gemeinsamen Komponenten werden durch dasselbe Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
Das zweite Element 90B umfasst ein zweites Gewicht 93B, das an der zweiten Basis 91 vorgesehen ist. Das zweite Gewicht 93B ist derart angeordnet, dass es die Linie L1 überlappt, die sich vom zweiten Vorsprung 92 aus erstreckt und durch die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 hindurch verläuft.
Der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90B stimmt mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 überein. Das heißt, dass der Massenmittelpunkt G1 des ersten Elements 80 und der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90B beide auf der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 angeordnet sind.
Die Anschläge 121 und 121 sind z.B. aus einem Gummi gebildet, der eine von dem Gehäuse 61 getrennte Komponente ist. Wenn ein Aufbau verwendet wird, bei dem die Anschläge 121 und 121 als von dem Gehäuse 61 getrennte Komponenten ausgebildet sind, kann zusätzlich zu dem oben genannten Material auch ein weiches Harz etc. angewendet werden. Dies gewährleistet die Geräuschlosigkeit, wenn der zweite Vorsprung 92 an die Anschläge 121 und 121 stößt.
Die Lenkvorrichtung 10B gemäß der dritten Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die vorbestimmten vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung erzielen.
Darüber hinaus umfasst das zweite Element 90B weiterhin das zweite Gewicht 93B und der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90B stimmt mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 überein. Wenn sich das zweite Element 90B ohne Eingriff mit dem ersten Element 80 dreht, wird durch das zweite Element 90B auf die Eingangswelle 21 die Drehkraft ausgeübt, die der zwischen dem ersten Element 80 und dem zweiten Element 90B erzeugten Reibungskraft entspricht. Indem der Massenmittelpunkt G2 des zweiten Elements 90B mit der Mittellinie CL der Eingangswelle 21 in Übereinstimmung gebracht wird, wird die Drehung des zweiten Elements 90B ohne Eingriff unterbunden und ein Aufbringen einer Kraft, die durch die Drehung des zweiten Elements 90B auf die Eingangswelle 21 aufzubringen ist, wird unterbunden.
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben.
Vierte Ausführungsform
10 stellt den Hauptabschnitt einer Lenkvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform dar und die Darstellung desselben entspricht der nach 5. Gemäß einer Lenkvorrichtung 10C der vierten Ausführungsform unterscheiden sich die Stellen, an denen die Anschläge 61a und 61a vorgesehen sind, von denen der Lenkvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 2). Andere Grundstrukturen sind denen der Lenkvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gleich. Die mit der ersten Ausführungsform gemeinsamen Komponenten werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung derselben wird verzichtet.
Die Anschläge 61a und 61a sind an tieferen Stellen als die Mittellinie CL der Eingangswelle 21 ausgebildet. Der Massenmittelpunkt des zweiten Elements 90 ist relativ zur Mittellinie CL der Eingangswelle 21 um so viel versetzt, wie der zweite Vorsprung 92 von der zweiten Basis 91 hervorsteht. Wenn der zweite Vorsprung 92 nicht an dem ersten Vorsprung 82 anliegt, kann das zweite Element 90 durch das Eigengewicht des zweiten Vorsprungs 92 gedreht werden. Dies kann dazu führen, dass der zweite Vorsprung 92 an einen der Anschläge 61a und 61a stößt.
Die Lenkvorrichtung 10C gemäß der vierten Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann ebenfalls die vorgegebenen vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung erzielen.
Es ist anzumerken, dass die jeweiligen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können. Zum Beispiel können die Anschläge 121 und 121, die getrennte Komponenten sind und in der dritten Ausführungsform beschrieben sind, auf die Lenkvorrichtung der ersten Ausführungsform und auf die der zweiten Ausführungsform angewendet werden. Darüber hinaus können die Anschläge 61a und 61a, die integral mit dem Gehäuse 61 ausgebildet sind und in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben sind, auf die Lenkvorrichtung der dritten Ausführungsform angewendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, solange die Funktionen und vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung erreichbar sind.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in geeigneter Weise in ein Fahrzeug, wie in einen Personenkraftwagen, eingebaut.
Bezugszeichenliste

10, 10A, 10B, 10C: Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung
11: Lenkrad
21: Eingangswelle
61a, 121: Anschlag
80: erstes Element
81: erste Basis
82: erster Vorsprung
83: erstes Gewicht
90, 90A, 90B: zweites Element
91: zweite Basis
92: zweiter Vorsprung
93, 93A, 93B: zweites Gewicht
CL: Mittellinie der Eingangswelle
G1: Massenmittelpunkt des ersten Elements
G2: Massenmittelpunkt des zweiten Elements

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 H10194152 A [0006]

Claims

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung umfassend: ein erstes Element, das eine erste Basis, die eine Eingangswelle umgibt, die gedreht wird, wenn ein Lenkrad gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung, der von der ersten Basis in eine radiale Richtung oder in eine axiale Richtung hervorvorsteht, und ein erstes Gewicht umfasst, das an der ersten Basis derart vorgesehen ist, dass es einen Massenmittelpunkt des ersten Elements mit einer Mittellinie der Eingangswelle in Übereinstimmung bringt; ein zweites Element, das eine zweite Basis, die die erste Basis umgibt, und einen zweiten Vorsprung umfasst, der von der zweiten Basis hervor und in eine Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs ragt, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element drehbar ist, wenn der erste Vorsprung an dem zweiten Vorsprung anliegt; und einen Anschlag, der in einer Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs vorgesehen ist und der dazu geeignet ist, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs eine Drehung des Lenkrads mittels der Eingangswelle zu begrenzen.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn das erste Element von einer Vorderseite aus betrachtet wird, das erste Gewicht derart angeordnet ist, dass es eine Linie überlappt, die sich von dem ersten Vorsprung aus erstreckt und durch die Mittellinie der Eingangswelle hindurch verläuft.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: durch den zweiten Vorsprung eine Position eines Massenmittelpunkts des zweiten Elements relativ zur Mittellinie der Eingangswelle versetzt ist; und der Anschlag relativ zu einer Rotationsbewegungsbahn des zweiten Vorsprungs des zweiten Elements aus einer maximal erreichbaren Position, in der der zweite Vorsprung des zweiten Elements an dem ersten Vorsprung anliegt und durch die Schwerkraft in eine Stillstandsposition drehbar ist, die durch die Schwerkraft ausbalanciert ist, außerhalb ausgebildet ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Element weiterhin ein zweites Gewicht umfasst.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das zweite Gewicht einen Massenmittelpunkt des zweiten Elements derart bildet, dass es sich dreht, wenn sich der zweite Vorsprung aus einer maximal erreichbaren Position, in der der zweite Vorsprung an dem ersten Vorsprung anliegt, dreht und in eine durch die Schwerkraft ausbalancierte Stillstandsposition drehbar ist, wobei sich der zweite Vorsprung aus der maximal erreichbaren Position und in eine Richtung dreht, in der er sich von dem Anschlag entfernt.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das zweite Element weiterhin ein zweites Gewicht umfasst; und ein Massenmittelpunkt des zweiten Elements mit der Mittellinie der Eingangswelle übereinstimmt.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung umfassend: ein erstes Element, das eine erste Basis, die eine Eingangswelle umgibt, um gedreht zu werden, wenn ein Lenkrad gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung, der von der ersten Basis in einer radialen Richtung oder in einer axialen Richtung hervorvorsteht, und ein erstes Gewicht umfasst, das an der ersten Basis vorgesehen ist, um einen Massenmittelpunkt des ersten Elements mit einer Mittellinie der Eingangswelle in Übereinstimmung zu bringen; ein zweites Element, das eine zweite Basis, die die erste Basis umgibt, und einen zweiten Vorsprung umfasst, der von der zweiten Basis hervor und in eine Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs ragt, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element drehbar ist, wenn der erste Vorsprung an dem zweiten Vorsprung anliegt, wobei ein Massenmittelpunkt des zweiten Elements zwischen der Mittellinie der Eingangswelle und dem zweiten Vorsprung angeordnet ist; und einen Anschlag, der von dem zweiten Vorsprung getrennt ist und oberhalb der Mittellinie der Eingangswelle in einer Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs ausgebildet ist, wenn der Massenmittelpunkt des zweiten Elements unterhalb der Mittellinie der Eingangswelle angeordnet ist, und dazu geeignet ist, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs ein Drehung des Lenkrads mittels der Eingangswelle zu begrenzen.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung umfassend: ein erstes Element, das eine erste Basis, die eine Eingangswelle umgibt, um gedreht zu werden, wenn ein Lenkrad gedreht wird, und die zusammen mit der Eingangswelle drehbar ist, einen ersten Vorsprung, der von der ersten Basis in einer radialen Richtung oder in einer axialen Richtung hervorvorsteht, und ein erstes Gewicht umfasst, das an der ersten Basis vorgesehen ist, um einen Massenmittelpunkt des ersten Elements mit einer Mittellinie der Eingangswelle in Übereinstimmung zu bringen; ein zweites Element, das eine zweite Basis, die die erste Basis umgibt, einen zweiten Vorsprung, der von der zweiten Basis hervor und in eine Bewegungsbahn des ersten Vorsprungs ragt, und ein zweites Gewicht umfasst, das derart angeordnet ist, dass es eine Linie überlappt, die sich von dem zweiten Vorsprung aus erstreckt und durch die Mittellinie der Eingangswelle verläuft, wobei das zweite Element zusammen mit dem ersten Element drehbar ist, wenn der erste Vorsprung an dem zweiten Vorsprung anliegt, wobei ein Massenmittelpunkt des zweiten Elements zwischen der Mittellinie der Eingangswelle und einer Spitze des zweiten Gewichts angeordnet ist; und einen Anschlag, der von dem zweiten Vorsprung getrennt ist und in der Bewegungsbahn des zweiten Vorsprungs ausgebildet ist, wenn der Massenmittelpunkt des zweiten Elements unterhalb der Mittellinie der Eingangswelle angeordnet ist, und der dazu geeignet ist, beim Anliegen des zweiten Vorsprungs eine Drehung des Lenkrads mittels der Eingangswelle zu begrenzen.
Fahrzeug umfassend die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.