DE602004002724T2 - Steer-by-wire-Lenksystem - Google Patents

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DE602004002724T2
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/08Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action
    • F16D41/086Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action the intermediate members being of circular cross-section and wedging by rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft ein Steer-by-wire-Lenksystem, das einen Ausfallsicherungsmechanismus hat, so ausgelegt, dass, wenn in dem Steer-by-wire-Lenksystem ein Defekt auftritt, eine mit einem Lenkrad verbundene Welle mit einer Welle verbunden wird, die mit einem Lenkgetriebe verbunden ist, um so das Lenken unmittelbar durch das Lenkrad möglich zu machen.
  • 2. KURZE BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Obwohl sie gegenwärtig nicht im Handel erhältlich sind, ist an verschiedenen Orten die Entwicklung von Steer-by-wire-Lenksystemen, bei denen das Lenkrad nicht mechanisch mit einem Lenkgetriebe verbunden ist, im Gange. Dies hat Vorteile, wie beispielsweise die Fähigkeit, den Radlenkwinkel durch Autogeschwindigkeitserfassung selbsttätig zu steuern und den Freiheitsgrad der Fahrzeuginnengestaltung zu steigern, und es wird erwartet, dass es einen stabilisierten Fahrzeuglauf ermöglicht und die Fahrleistung verbessert.
  • Ein Beispiel solcher Steer-by-wire-Lenksysteme wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Ein Steer-by-wire-Lenksystem 100, wie es in 10 gezeigt wird, umfasst ein Lenkrad 110, eine mit dem Lenkrad 110 verbundene Welle 120, ein Lenkgetriebe 130, eine mit dem Lenkgetriebe 130 verbundenen Welle 140, einen an der Welle 120 angebrachten Reaktionssimulator 150, ein an der Welle 140 angebrachtes Lenkungsstellglied 160, eine zwischen den Wellen 120 und 140 angebrachte Sicherheitskupplung 170 und ein Steuergerät 180 zum Steuern des Reaktionssimulators 150, des Lenkungsstellgliedes 160 und der Kupplung 170.
  • Dieses Steer-by-wire-Lenksystem 100 ist dafür ausgelegt, zeitgerecht die durch die Kupplung 170 hergestellte Verbindung zwischen dem Lenkrad 110 und dem Lenkgetriebe 130 aufzuheben, um so durch das Steuergerät 180 den Lenkwinkel des Lenkgetriebes 130 durch das Lenkungsstellglied 160 entsprechend dem Lenkwinkel des Lenkrades 110 zu steuern, während die Lenkungsreaktion durch den Reaktionssimulator 150 steuerbar gemacht wird.
  • Bei einem solchen Steer-by-wire-Lenksystem tritt jedoch, falls im Motor oder dergleichen (zum Beispiel dem Lenkungsstellglied 160 oder dem Reaktionssimulator 150) ein Defekt auftreten sollte, manchmal ein Defekt in der lenkungsbasierten Fahrzeugsteuerung auf. Es ist vorgeschlagen worden, als Ausfallsicherungsmechanismus eine Magnetkupplung als die Kupplung 170 zu verwenden, um das Lenkrad und das Lenkgetriebe miteinander zu verbinden, um so ein Lenken unmittelbar durch das Lenkrad zu ermöglichen. Siehe zum Beispiel die japanische Ungeprüfte Patentschrift 2001-301639.
  • Ein in der Patentschrift beschriebenes Steer-by-wire-Lenksystem 200 des Magnetkupplungstyps, wie es in 11 gezeigt wird, umfasst ein Lenkrad 210, eine mit dem Lenkrad 210 verbundene Welle 220, ein Lenkgetriebe 230, das ein Lenkrad ist, eine mit dem Lenkgetriebe 230 verbundenen Welle 240, eine an der Welle 220 angebrachte Magnetkupplung 250, eine an der Welle 240 angebrachte Magnetkupplung 260, eine diese Magnetkupplungen 250 und 260 verbindende Welle 270, ein an der Welle 270 angebrachtes Getriebe 280, einen Motor 290 zum Antreiben des Getriebes 280, ein an der Welle 240 angebrachtes Getriebe 300, einen Motor 310 zum Antreiben des Getriebes 300, einen an der Welle 220 angebrachten Lenkwinkelsensor 320, ein Steuergerät 330 zum Steuern der Magnetkupplungen 250 und 260 und der Motoren 290 und 310 durch die Motoren 290 und 310 und ein Eingangssignal vom Lenkwinkelsensor 320 und einen Autogeschwindigkeitssensor 340 zum Erfassen der Autogeschwindigkeit, um die letztere in das Steuergerät 330 einzugeben.
  • Das in der oben erwähnten Patentschrift beschriebene Steer-by-wire-Lenksystem 200 verwendet Magnetkupplungen 250 und 260, so dass, falls die Stromversorgung durch eine Fehlfunktion des elektrischen Systems oder dergleichen unterbrochen wird, ein Schaltvorgang der Magnetkupplungen 250 und 260 nicht bewirkt werden kann, was eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Lenkrad 210 und dem Lenkgetriebe 230 unmöglich macht. Ferner hat die Verwendung von Magnetkupplungen viele Nachteile, wie beispielsweise die Notwendigkeit, die elektrische Stromversorgungskapazität zu einem gewissen Maß zu sichern, und die Notwendigkeit, den Einbauraum zu vergrößern.
  • DE 10015922 beschreibt ein Lenksystem, das einen elektronischen Regler zum Regeln eines Lenkungseinstellungsantriebs für die gelenkten Räder in Abhängigkeit von der Position eines Handlenkrades hat, zusammen mit einer an das Lenkrad gekoppelten Widerstandskraftvorrichtung, um ein mechanisches Lenken zu simulieren. Das richtige Funktionieren des Steer-by-wire-Lenksystems wird überwacht, zum Umschalten auf mechanisches Lenken durch Schließen einer normalerweise offenen Kupplung zwischen dem Lenkrad und einem mechanischen Lenkmechanismus. Eine Muffe wird koaxial zu der Kupplung angeordnet und zum Übertragen der Verschlusskraft durch eine Federvorspannung spiralförmig verschoben, wobei während des normalen Funktionierens des Steer-by-wire-Lenksystems ein Elektromotor die Muffe in der Position mit offener Kupplung hält.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Steer-by-wire-Lenksystem bereitzustellen, das einen Ausfallsicherungsmechanismus hat, der weniger durch eine Fehlfunktion eines elektrischen Systems beeinflusst wird und der einen kompakten Aufbau möglich macht.
  • Um das oben beschriebene Problem zu lösen, stellt die Erfindung ein Steer-by-wire-Lenksystem bereit, das ein Lenkrad, eine erste, mit dem Lenkrad verbundene, Welle, einen ersten Motor zum Übertragen einer Lenkreaktion auf die erste Welle, ein Lenkgetriebe, eine zweite, mit dem Lenkgetriebe verbundene, Welle, einen zweiten Motor zum Übertragen einer Lenkkraft auf die zweite Welle und eine zwischen der ersten und der zweiten Welle angebrachte Kupplung, um die erste und die zweite Welle zu einem verbundenen Zustand oder einem getrennten Zustand zu schalten, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung ein Eingangselement, dem ein Drehmoment von der ersten Welle zugeführt wird, ein mit der zweiten Welle verbundenes Abtriebselement, einen zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement definierten Eingriffselement-Aufnahmeraum umfasst, und dadurch gekennzeichnet, dass sie in dem Eingriffselement-Aufnahmeraum angeordnete Eingriffselemente umfasst, wobei die Eingriffselemente Kegelrollen sind, die zu einem keilartigen Umfangseingriff zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement in der Lage sind, wobei die Kupplung einen Käfig einschließt, der die Kegelrollen festhält und in Axialrichtung beweglich zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement angeordnet ist,
    wobei der Eingriffselement-Aufnahmeraum derart definiert ist, dass er zwischen dem Eingangselement und dem Abtriebselement auf einer Axialseite schmaler ist und sich allmählich zur entgegengesetzten Seite hin weitet, wobei die schmalere Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraums eine Eingriffsposition hat, wo die Kegelrollen in Umfangseingriff gebracht werden können, wobei die breitere Seite eine Aufhebeposition hat, wo der keilartige Eingriff der Kegelrollen aufgehoben wird, und wobei die Kegelrollen mit ihren Enden mit dem kleineren Durchmesser zu der schmaleren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraums gerichtet sind,
    wobei die Kupplung ferner Betätigungsmittel umfasst, die auf einer Axialseite des Eingriffselement-Aufnahmeraums angeordnet und geeignet sind, die Kegelrollen in Axialrichtung zu bewegen zu einer keilartig einrückbaren Position, wenn sie sich zusammen mit dem Käfig zu einer Axialseite des Eingriffselement-Aufnahmeraums bewegt haben, und zu einer Position, in der die Kegelrollen ausgerückt werden, wenn sie sich zusammen mit dem Käfig in der axial entgegengesetzten Richtung bewegen, so dass, wenn in dem Steer-by-wire-Lenksystem ein Defekt auftritt, die Kegelrollen durch das Betätigungselement zu der keilartig einrückbaren Position in dem Eingriffselement-Aufnahmeraum bewegt werden, um die erste und die zweite Welle miteinander zu verbinden, was folglich das Lenken nicht durch das Steer-by-wire-Lenksystem, sondern durch Lenken, möglich macht.
  • Bei dem Steer-by-wire-Lenksystem nach der Erfindung können, selbst wenn ein Lenken unmöglich gemacht wird, wie durch einen Motordefekt oder wenn die Energieversorgung unterbrochen wird, das Lenkrad und das Lenkgetriebe durch die Kupplung miteinander verbunden werden, womit folglich der Ausfallsicherungsmechanismus funktioniert. Diese Kupplung ist, anders als eine Klauenkupplung, ungeachtet eines Eingang-Ausgang-Phasenunterschieds zur Verbindung in der Lage. Fernerhin sind, verglichen mit einer Magnetkupplung, Größen- und Gewichtsverringerung möglich, und die Kupplung ist ebenfalls vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung, weil es keine Notwendigkeit gibt, derselben gleichbleibend Energie zuzuführen.
  • Die Kupplung ist derart angeordnet, dass, wenn das Eingriffselement zu der keilartig einrückbaren Position in dem Eingriffselement-Aufnahmeraum bewegt wird, sich das Abtriebselement begleitend im Verhältnis zu dem Eingangselement dreht, wodurch die erste und die zweite Welle verbunden werden. Ferner hört, wenn das Eingriffselement zu der Position in dem Eingriffselement-Aufnahmeraum bewegt wird, in der es nicht einrückbar wird, das Abtriebselement auf, sich begleitend im Verhältnis zu dem Eingangselement zu drehen, wodurch die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle aufgehoben wird. Die Verwendung dieser Kupplung macht es möglich, verglichen mit Magnetkupplungen eine Größenverringerung, eine Gewichtsverringerung und eine Kostenverringerung zu erreichen, und beseitigt die Notwendigkeit eines gleichbleibenden Anlegens von Elektroenergie, was unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung vorteilhaft ist. Ferner ist es ebenfalls möglich, ein Funktionieren des Ausfallsicherungsmechanismus von Hand zu bewirken, wenn im elektrischen System eine Fehlfunktion auftritt.
  • Im Einzelnen kann die Kupplung in dem Fall, dass ein Defekt in dem Steer-by-wire-Lenksystem auftritt, von Hand oder selbsttätig betätigt werden, um die Welle des Lenkrades mit der Welle des Lenkgetriebes zu verbinden, um so den Zustand herzustellen, in dem das Lenkgetriebe durch das Lenkrad gelenkt werden kann.
  • In diesem Fall kann ein Ende des Käfigs mit einer Kerbe geformt sein, um eine elastische Umfangsverformung des Käfigs zu ermöglichen. Dadurch kann, wenn ein eingegebenes Drehmoment übertragen wird oder wenn der Käfig verhältnismäßig in Axialrichtung bewegt wird, die im Käfig erzeugte innere Beanspruchung gemindert werden, und ein Bruch des Käfigs kann verhindert werden.
  • Ferner kann ein Kupplungselement bereitgestellt werden, welches entweder das Eingangselement oder das Abtriebselement in Umfangseingriff nimmt, und das Kupplungselement kann mit einer Nockenfläche geformt sein, die durch eine Kegelrolle keilartig in Umfangseingriff genommen werden kann. Folglich erleichtert das Bereitstellen des Kupplungselements als ein gesondertes Element, das eine Profilnockenfläche hat, die durch eine Kegelrolle keilartig in Eingriff genommen werden kann, das Fertigen, wie beispielsweise das Formen einer Nockenfläche, was es möglich macht, eine Kostenverringerung zu erreichen.
  • Ferner kann das Kupplungselement mit einem Führungsabschnitt zum Führen des Käfigs in Axialrichtung versehen sein. Dies ermöglicht, dass sich der Käfig in Axialrichtung in einer geraden Linie bewegt, was das Schräglaufen oder dergleichen der Kegelrolle unterdrückt, wodurch verhindert werden kann, dass eine unerwartete Belastung auf den Käfig ausgeübt wird.
  • Ferner kann das Betätigungsmittel aus einem elastischen Drückmittel, um die Kegelrollen, zusammen mit dem Käfig, zu der schmaleren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraums zu drücken, und einem Eingriffszustand-Aufhebemittel, um die Kegelrollen, zusammen mit dem Käfig, gegen das elastische Drückmittel zu der breiteren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraums zu bewegen, um so den keilartigen Eingriff der Kegelrollen aufzuheben, bestehen.
  • In diesem Fall kann das elastische Drückmittel ein zwischen dem Eingangselement oder dem Abtriebselement und einem Ende des Käfigs auf der breiteren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraums eingebautes Federelement sein. Als Federelement kann zum Beispiel ein Wellenfederelement, das einen wellenförmigen Querschnitt hat, eingebaut sein, wodurch eine zuverlässige pressend drückende Funktion erzielt werden kann und eine Größenverdichtung erreicht werden kann.
  • Das Eingriffszustand-Aufhebemittel kann aus einem Betätigungselement, das einen Pressabschnitt hat, angeordnet in Axialrichtung gegenüberliegend zum Umfangsrand des Käfigs auf der Seite der Kegelrollen mit dem kleineren Ende, einem feststehenden Element, das in Axialrichtung feststehend im Verhältnis zu dem Eingriffselement-Aufnahmeraum ist, einem Nockenmechanismus, der, wenn das Betätigungselement im Verhältnis zu dem feststehenden Element in einer vorher festgelegten Richtung gedreht wird, das Betätigungselement in Axialrichtung bewegt, um durch den Pressabschnitt die Kegelrollen zusammen mit dem Käfig pressend zu bewegen, und einem Bedienabschnitt zum drehbaren Bedienen des Betätigungselements bestehen.
  • Auf das feststehende Element kann ein Gehäuse aufgebracht sein, das durch Lager drehbar das Eingangselement und das Abtriebselement ummantelt.
  • Ferner kann ein elastisches Wiederherstellungselement bereitgestellt werden, um elastische Kraft zu speichern, wenn das Betätigungselement im Verhältnis zu dem feststehenden Element gedreht wird, und um den Pressabschnitt des Betätigungselements von dem Umfangsrand des Käfigs auf der Seite der Kegelrollen mit dem kleineren Durchmesser zu trennen, wenn das Betätigungselement im Verhältnis zu dem feststehenden Element in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
  • Das elastische Wiederherstellungselement kann die Form einer Schraubenfeder haben, die an dem einen Ende derselben an dem Betätigungselement und an dem anderen Ende an dem feststehenden Element befestigt ist. Es ist zu empfehlen, dass eine solche Schraubenfeder in dem Gehäuse angebracht ist, das als feststehendes Element dient, und an dem einen Ende derselben an dem Hebel des Betätigungselements und an dem anderen Ende an dem Gehäuse befestigt ist.
  • Der Ausfallsicherungsmechanismus kann einen Störfall-Erkennungssensor zum Erkennen eines Störfalls in dem System, ein Kupplungsschaltstellglied zum Bedienen der Kupplung und ein Steuergerät zum Bedienen des Kupplungsschaltstellgliedes auf der Grundlage eines Störfall-Erkennungssignals von dem Störfall-Erkennungssensor umfassen, wobei zu empfehlen ist, dass, wenn durch das Steuergerät ein Störfall-Erkennungssignal von dem Störfall-Erkennungssensor empfangen wird, das Steuergerät durch das Kupplungsschaltstellglied die Kupplung bedient, um die erste und die zweite Welle miteinander zu verbinden. In diesem Fall wird, verglichen mit dem Fall, dass der Fahrer die Kupplung von Hand bedient, nachdem er oder sie einen Störfall erkennt, keine Situation entstehen, in der zum Beispiel der Fahrer einen Störfall erkennt und in Panik gerät, was eine Verzögerung beim Umschalten der Kupplung verursacht; statt dessen kann der Ausfallsicherungsmechanismus in einer kurzen Zeit selbsttätig und unfehlbar funktionieren, so dass die Sicherheit des Steer-by-wire-Lenksystems verbessert werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Steer-by-wire-Lenksystems nach einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 ist eine Seitenansicht, im Längsschnitt, einer ausgeführten Kupplung, verwendet für das Steer-by-wire-Lenksystem der Erfindung,
  • 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Kupplungselements und eines Käfigs in der Kupplung von 2,
  • 4 ist eine vergrößerte Hauptansicht, die eine an dem Kupplungselement geformte Nockenfläche zeigt,
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der Kegelrollen zeigt,
  • 6 ist eine vergrößere Vorderansicht, die einen Nockenmechanismus zwischen einem Betätigungselement und einem Gehäuse zeigt,
  • 7 ist eine Unteransicht, welche die Position eines Bedienungshebels in einem nicht verbundenen Zustand zeigt,
  • 8A ist eine vergrößerte Hauptlängsschnittansicht, welche die Positionen des Betätigungselements und einer Gehäuseabdeckung in einem nicht verbundenen Zustand zeigt,
  • 8B ist eine vergrößerte Hauptlängsschnittansicht, welche die Positionen des Betätigungselements und der Gehäuseabdeckung in einem verbundenen Zustand zeigt,
  • 9A ist eine vergrößerte Hauptvorderansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Nockenmechanismus für das Betätigungselement und die Gehäuseabdeckung, die in einem nicht verbundenen Zustand sind, nicht in Eingriff ist,
  • 9B ist eine vergrößerte Hauptvorderansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Nockenmechanismus für das Betätigungselement und die Gehäuseabdeckung, die in einem verbundenen Zustand sind, in Eingriff ist,
  • 10 ist ein schematisches Diagramm eines Steer-by-wire-Lenksystems unter Verwendung einer herkömmlichen Kupplung, und
  • 11 ist ein schematisches Diagramm eines Steer-by-wire-Lenksystems unter Verwendung einer herkömmlichen Magnetkupplung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird nun ein Steer-by-wire-Lenksystem, das einen Ausfallsicherungsmechanismus nach einer Ausführungsform der Erfindung hat, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Ein Steer-by-wire-Lenksystem, das einen Ausfallsicherungsmechanismus hat, umfasst, wie in 1 gezeigt, ein Lenkrad 1, eine erste mit dem Lenkrad 1 verbundene Welle 2, ein Lenkgetriebe 3, eine zweite mit dem Lenkgetriebe 3 verbundene Welle 4, und eine zwischen der ersten und der zweiten Welle 2 und 4 angebrachte mechanische Kupplung 5.
  • Die erste Welle 2 hat auf der Seite des Lenkrades 1 einen ersten, an derselben angebrachten, Motor 7 zum Übertragen einer Lenkreaktion durch ein Getriebe 6, während die zweite Welle 4 auf der Seite des Lenkgetriebes 3 einen zweiten, an derselben angebrachten, Motor 9 zum Übertragen einer Lenkkraft auf das Lenkgetriebe 3 durch ein Getriebe 8 hat. Ferner hat die Kupplung 5 einen an derselben angebrachten Mechanismus (zum Beispiel ein Kupplungsschaltstellglied 13), um die erste und die zweite Welle 2 und 4 als Reaktion auf den Zustand des Systems zeitgerecht zu einem verbundenen oder unverbundenen Zustand zu schalten.
  • Ein Steuerungsmechanismus zum Steuern dieses Steer-by-wire-Lenksystems umfasst einen beliebigen der verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise einen Lenkwinkelsensor 10 zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrades 1, einen Störfall-Erkennungssensor 11 zum Erkennen eines Störfalles des Systems, und ein Steuergerät (eine Steuereinrichtung) 12. Der Lenkwinkelsensor 10 ist zum Beispiel in der ersten Welle 2 angeordnet, und der Störfall-Erkennungssensor 11 ist zum Beispiel in dem ersten Motor 7 und/oder dem zweiten Motor 9 eingebaut. Das Steuergerät 12 liefert auf der Grundlage eines Signals bezüglich des durch den Lenkwinkelsensor 10 erfassten Lenkwinkels und eines Störfallsignals von dem Störfall-Erkennungssensor 11 Steuerungssignale an den ersten und den zweiten Motor 7 und 9 und das Kupplungsschaltstellglied 13. Und die Kupplung 5 ist dafür eingerichtet, zeitgerecht durch das Kupplungsschaltstellglied 13 bedient zu werden, um die erste und die zweite Welle 2 und 4 auf der Seite des Lenkrades 1 bzw. auf der Seite des Lenkgetriebes 3 miteinander zu verbinden oder zu trennen, und damit eine Reaktionskraft, die dem Lenkwinkel des Lenkrades 1 entspricht, durch den ersten Motor 7 der ersten Welle 2 mitgeteilt wird und das Lenkgetriebe 3 durch den zweiten Motor 9 und durch die zweite Welle 4 verstärkt gelenkt wird. Ferner liefert das Steuergerät 12, wenn der Störfall-Erkennungssensor 11 einen Störfall des Steer-by-wire-Lenksystems erkennt, auf der Grundlage eines Störfallsignals von dem Störfall-Erkennungssensor 11 ein Steuerungssignal an das Kupplungsschaltstellglied 13. Und die Kupplung 5 ist dafür eingerichtet, durch das Kupplungsschaltstellglied 13 geschaltet zu werden, so dass sie die erste und die zweite Welle 2 und 4 miteinander verbindet.
  • Die Anordnung und Bedienung der in diesem Ausfallsicherungsmechanismus für Steer-by-wire-Lenksysteme verwendeten Kupplung 5 werden weiter unten beschrieben.
  • Die Kupplung 5 umfasst, wie in 2 gezeigt, eine Antriebswelle 51, die als Gehäuse dient und mit der ersten Welle 2 verbunden ist, damit ihr Drehmoment derselben zugeführt wird, ein an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 51a der Antriebswelle 51 angebrachtes Kupplungselement 52, Kegelrollen 53, die als Eingriffselemente dienen, einen Käfig 54 zum Festhalten der Kegelrollen 53, eine Wellenfeder 55, die als elastisches Drückmittel zum Pressen des Käfigs 54 in Axialrichtung dient, eine Abtriebswelle 56, die als angetriebenes Element dient, das mit der zweiten Welle 4 verbunden ist, einen zwischen dem Kupplungselement 52 und der Abtriebswelle 56 definierten Eingriffselement-Aufnahmeraum 58 und ein Betätigungselement 59, das als Bedienungselement dient, das einen Bedienungshebel 60 hat. Zusätzlich zeigt 2 einen Zustand, in dem die Abtriebswelle 56 sich, angetrieben durch die Antriebswelle 51, dreht und in dem die erste und die zweite Welle 2 und 4 miteinander verbunden sind.
  • Das Kupplungselement 52 ist, wie in 3 gezeigt, ein wesentlich zylindrisches Element, das einen Außendurchmesser hat, um an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 51a der Abtriebswelle 51 angebracht zu werden. Die Umfangskante der einen Seite des Kupplungselements 52 in Axialrichtung (in der Abbildung die obere Umfangskante) ist mit mehreren in Axialrichtung verlaufenden Eingriffsstücken 52a versehen, die umlaufend in vorher festgelegten Abständen angeordnet sind. Ferner ist, wie in 4 gezeigt, die Innenumfangsfläche des Kupplungselements 52 mit mehreren Nockenflächen 52b geformt, dafür eingerichtet, durch die Kegelrollen 53 in Eingriff genommen zu werden, wie später beschrieben wird, umlaufend in vorher festgelegten Abständen entsprechend den Taschen 54a des Käfigs 54 angeordnet. Diese Nockenfläche 52b ist derart geformt, dass sie, damit die Kegelrolle 53 sie sowohl vorwärts als auch rückwärts in Eingriff nimmt, in der Mitte tief ist, wobei sie von der Mitte zu beiden Seiten hin, gesehen in der Drehrichtung, allmählich flacher wird.
  • Der Käfig 54 ist, wie in 3 gezeigt, ein wesentlich zylindrisches Element, das einen Außendurchmesser hat, um an der Innenumfangsfläche des Kupplungselements 52 angebracht zu werden, und ist mit mehreren Taschen 54a geformt, die umlaufend in vorher festgelegten Abständen angeordnet sind, um die Kegelrollen 53 aufzunehmen. Dieser Käfig 54 hat, wie in 5 gezeigt, zum Beispiel 12 Taschen 54a, die umlaufend in gleichen Abständen geformt sind. Jede Tasche 54a des Käfigs 54 ist dafür eingerichtet, die Kegelrolle 53 mit einem Zwischenraum von 0,1 mm oder weniger in Umfangsrichtung oder einem geringfügigen Unterschnitt und mit einem Zwischenraum von 0,2 mm oder weniger in Axialrichtung aufzunehmen. Außerdem ist die Tasche 54a des Käfigs 54, wenigstens entweder auf der Außendurchmesserseite oder auf der Innendurchmesserseite, mit einem Vorsprung geformt, der von der Tasche 54a nach innen vorspringt, um so zu verhindern, dass die Kegelrolle 53 aus der Tasche 54a herausfällt.
  • Ferner hat der Käfig 54, wie in 3 gezeigt, an dem einen Axialende (in der Abbildung dem oberen Ende) umlaufend in vorher festgelegten Abständen mehrere in Radialrichtung nach außen vorstehende Eingriffsvorsprünge 54b. Die Eingriffsvorsprünge 54b sind derart angeordnet, dass sie zwischen den Eingriffsstücken 52a, 52a des Kupplungselements 52 eingebaut werden können. Die Eingriffsvorsprünge 54b und die Eingriffsstücke 52a des Kupplungselements 52 sind in Umfangsrichtung miteinander in Eingriff gebracht, und der Käfig 54 ist in den Innenumfang des Kupplungselements 52 eingebaut. Ferner ist jeder Eingriffsvorsprung 54b in Radialrichtung an seiner Umfangsmitte mit einer Kerbe 54c geformt.
  • Der Käfig 54 ist, wie in 3 gezeigt, in den Innenumfang des Kupplungselements 52 eingebaut, wobei die Eingriffsstücke 52a des Kupplungselements 52 mit dem Eingriffsvorsprung 54b des Käfigs 54 in Eingriff sind. Der Käfig 54 und das Kupplungselement 52 sind, wie in 2 gezeigt, in ihrem montierten Zustand in der Innenumfangsfläche der Antriebswelle 51 angebracht, wobei die Eingriffsstücke 52a des Kupplungselements 52 an der Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 51a der Antriebswelle 51 eingebaut sind. Dies ermöglicht, dass der Käfig 54 und das Kupplungselement 52 an der Antriebswelle 51 befestigt werden.
  • Das so in die Antriebswelle 51 eingebaute Kupplungselement 52 dreht sich auf Grund des Eingriffs der Eingriffsstücke 52a mit dem Umfang der Antriebswelle 51 integral mit der Antriebswelle 51. Ferner dreht sich der Käfig 54, da die Eingriffsvorsprünge 54b in Umfangsrichtung in Eingriff mit den Eingriffsstücken 52a des Kupplungselements 52 sind, integral mit dem Kupplungselement 52 und der Antriebswelle 51 und kann, geführt durch die Eingriffsstücke 52a des Kupplungselements 52, in Axialrichtung verschoben werden. Folglich haben die Eingriffsstücke 52a des Kupplungselements 52 die Funktion einer Führung zum Führen des Käfigs 54 in Axialrichtung.
  • Zusätzlich wird, obwohl sie in der Illustration weggelassen ist, beim Einbauen des Käfigs 54 in die Antriebswelle 51 eine Befestigungslehre verwendet, wobei die Kegelrollen 53 am Käfig 54 befestigt sind. Ferner wird, wie in 2 gezeigt, beim Zusammenbauen der Antriebswelle 51, des Kupplungselements 52, des Käfigs 54 und der Kegelrollen 53 eine Wellenfeder 55 zwischen der Antriebswelle 51 und den Eingriffsvorsprüngen 54b des Käfigs 54 eingebaut.
  • Die Abtriebswelle 56 hat, wie in 2 gezeigt, einen Verjüngungsabschnitt 56a mit einer Durchmesserzunahme in Axialrichtung an der Außenumfangsfläche des Zwischenabschnitts. Die im Durchmesser verringerte Seite (in der Abbildung die obere Seite) des Verjüngungsabschnitts 56a hat drei Niveauunterschiede, um den Durchmesser stufenweise zu verringern.
  • Die in 2 gezeigte Baugruppe aus Antriebswelle 51, Kupplungselement 52, Käfig 54 und Kegelrollen 53 wird von dem Ende auf der im Durchmesser verringerten Seite des Verjüngungsabschnitts 56a aus an der Abtriebswelle 56 angebracht. Die Wellenfeder 55 ist im ersten Niveauunterschiedsabschnitt der Abtriebswelle 56 eingebaut, der zweite Niveauunterschiedabschnitt ist frei gelassen, und der dritte Niveauunterschiedsabschnitt ist durch ein Lager 57 drehbar für eine Drehung im Verhältnis zur Antriebswelle 51 angebracht.
  • In diesem Zustand wird der Eingriffselement-Aufnahmeraum 58, der sich allmählich in Axialrichtung zu der einen Axialseite (in der Abbildung der unteren Seite) hin verengt, wird zwischen dem Verjüngungsabschnitt 56a der Abtriebswelle 56 und der Innenumfangsfläche des Kupplungselements 52 definiert, und die in den Taschen 54a des Käfigs 54 aufgenommenen Kegelrollen 53 sind in diesem Eingriffselement-Aufnahmeraum 58 aufgenommen. Die schmalere Seite 58a dieses Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 stellt eine Eingriffsposition bereit, in der den Kegelrollen 53 ermöglicht wird, die Nockenflächen 52b des Kupplungselements 52 in keilartigen Umfangseingriff zu nehmen, während die breitere Seite 58b des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 eine Aufhebeposition bereitstellt, in welcher der keilartige Umfangseingriff der Kegelrollen 53 aufgehoben wird, da der Raum zwischen der Verjüngung 56a der Abtriebswelle 56 und der Innenumfangsfläche des Kupplungselements 52 breiter ist als der Außendurchmesser der Kegelrollen 53.
  • Das Betätigungselement 59 ist mittig mit einem Loch 59a für eine lose Passung an der Abtriebswelle 56 geformt. Das Betätigungselement 59 wird von dem Ende auf der im Durchmesser verringerten Seite des Verjüngungsabschnitts 56a aus an der Abtriebswelle 56 angebracht. Das Innendurchmesser-Ende des Lochs 59a im Betätigungselement 59 und seine Nachbarschaft dienen als Pressabschnitt 59b zum Pressen des Käfigs 54. Die gegenüberliegende Fläche des Betätigungselements 59 (die Fläche, die dem Käfig 54 nicht gegenüberliegt) ist, wie in 6 gezeigt, mit mehreren Keilvorsprüngen 59c geformt, die in Umfangsrichtung (in der Abbildung der Richtung nach links, wenn von der Seite des unteren Endes der Abtriebswelle 56 auf das Betätigungselement 59 gesehen wird) allmählich vorspringen.
  • Die Gehäuseabdeckung 61 ist ein Abdeckelement zum Abdichten des offenen Endes des den Kupplungsabschnitt ummantelnden Gehäuses (der Antriebswelle) 51 und wirkt mit der Antriebswelle 51 zusammen, um das Gehäuse zu bilden. Eine Öffnung 62, die sich in Umfangsrichtung öffnet, ist zwischen dem unteren Ende der Antriebswelle 51 und dem oberen Abschnitt der Gehäuseabdeckung 61 geformt, und der Bedienungshebel 60 des Betätigungselements 59 erstreckt sich von der Öffnung 62 aus, bis er sich außerhalb des Gehäuses (der Antriebswelle 51) und der Gehäuseabdeckung 61 befindet, so dass der Bedienungshebel 60 zum Drehen bedient werden kann.
  • Die Gehäuseabdeckung 61 wird von der im Durchmesser verringerten Seite des Verjüngungsabschnitts 56a der Abtriebswelle 56 aus angebracht, wobei ihre Innenfläche 61a dem Betätigungselement 59 gegenüberliegt. Die Innenfläche 61a der Gehäuseabdeckung 61 ist, wie in 6 gezeigt, mit einem Keilvorsprung 61b geformt, der in einer Richtung, entgegengesetzt zu derjenigen für den Keilvorsprung 59c des Betätigungselements 59 (in 2), der Richtung nach rechts, wenn von der unteren Seite der Abtriebswelle 56 auf die Gehäuseabdeckung 61 gesehen wird, allmählich vorspringt, um mit dem Keilvorsprung 59c des Betätigungselements 59 ineinanderzugreifen. Der an der Gehäuseabdeckung 61 geformte Keilvorsprung 61b und die am Betätigungselement 59 geformten Keilvorsprünge 59c bilden ein Paar eines Nockenmechanismus 63, um das Betätigungselement 59 in Axialrichtung (in der Abbildung nach oben) zu bewegen.
  • Das Gehäuse (die Antriebswelle) 51 ist, wie oben beschrieben, durch ein am dritten Niveauunterschiedsabschnitt der Abtriebswelle 56 eingebautes Lager 57 drehbar an der Abtriebswelle 56 befestigt, und die Gehäuseabdeckung 61 ist, wie in 2 gezeigt, durch ein zwischen der Gehäuseabdeckung 61 und der Abtriebswelle 56 eingebautes Lager 64 drehbar an der Abtriebswelle 56 befestigt und ist durch ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise Umschlagen durch Hohlnietenbildung, befestigt.
  • Die Antriebswelle 51, das Kupplungselement 52, das Betätigungselement 59 und die Gehäuseabdeckung 61 können, etwa durch Kaltpressarbeit, zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
  • Als nächstes wird der Betrieb dieser Kupplung 5 beschrieben. Diese Kupplung 5 ist, wie in 7 gezeigt, derart angeordnet, dass die Antriebswelle 51 und die Abtriebswelle 56, wenn der keilartige Eingriff der Kegelrollen 53 durch Schwenken des Bedienungshebels 60 des Betätigungselements 59 nach links (Position der durchgehenden Linie) aufgehoben wird, in einen getrennten Zustand gebracht werden, so dass die erste und die zweite Welle 2 und 4 getrennt werden.
  • Im Einzelnen wird der Bedienungshebel 60, wie in der linken Position der durchgehenden Linie von 7 gezeigt, gegen den Uhrzeigersinn zu einer Position geschwenkt, in welcher der Keilvorsprung 59c des Betätigungselements 59 und der Keilvorsprung 61b der Gehäuseabdeckung 61 ineinandergreifen. Dadurch bewegt sich der Keilvorsprung 59c des Betätigungselements 59, wie in 8A und 9A gezeigt, auf den Keilvorsprung 61b der Gehäuseabdeckung 61 und danach in Axialrichtung nach oben. Der Käfig 54 wird durch den Pressabschnitt 59b des Betätigungselements 59 gegen die elastische Kraft der Wellenfeder 55 zur breiteren Seite 58b des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 hinaus gedrückt, und die Kegelrollen 53 bewegen sich zusammen mit dem Käfig 54 zur breiteren Seite 58b des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58. Wenn der Käfig 54 auf der breiteren Seite 58b des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 angeordnet ist, ist der Zwischenraum zwischen der Abtriebswelle 56 und dem Kupplungselement 52 breiter, so dass der keilartige Umfangseingriff der Kegelrollen mit den im Kupplungselement 52 geformten Nockenflächen 52b aufgehoben ist.
  • Zu diesem Zeitpunkt, wenn das Drehmoment der Antriebswelle 51 von der mit dem Lenkrad 1 verbundenen ersten Welle 2 zugeführt wird, drehen sich die Kegelrollen 53 zusammen mit dem Käfig 54, dem Kupplungselement 52 und der Antriebswelle 51; da jedoch der Zwischenraum zwischen der Abtriebswelle 56 und dem Kupplungselement 52 breiter ist, nehmen die Kegelrollen 53 die Nockenflächen 52b des Kupplungselements 52 nicht keilartig in Eingriff, so dass das Drehmoment nicht zur Abtriebswelle 56 übertragen wird. Dadurch wird das Drehmoment nicht von der ersten Welle 2 zur zweiten Welle 4 übertragen, was es unmöglich macht, das Lenkgetriebe 3 unmittelbar durch das Lenkrad 1 zu lenken. Ferner wird in diesem Zustand, falls das Drehmoment umgekehrt vom Lenkgetriebe 3 der Abtriebswelle 56 zugeführt wird, das Drehmoment auch nicht zur Antriebswelle 51 übertragen, und es kommt nicht dazu, dass der Lenkwiderstand des Lenkgetriebes 3 unmittelbar zum Lenkrad 1 übertragen wird.
  • Andererseits wird, wenn der Bedienungshebel 60 des Betätigungselements 59 in der Richtung nach links von 7 (der in Phantomlinien gezeigten Position) geschwenkt wird, der Käfig 54, wie in 8B und 9B gezeigt, durch die Wellenfeder 55 elastisch zu der schmaleren Seite 58a des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 gedrückt, und die Kegelrollen 53 werden, zusammen mit dem Käfig 54, in die schmalere Seite 58a des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt verleiht die Wellenfeder 55 den Kegelrollen 53 eine stabilisierte Drückkraft gegen die Eingriffsflächen der Abtriebswelle 56 und des Kupplungselements 52. Wenn sich der Käfig 54 auf der schmaleren Seite 58a des Eingriffselement-Aufnahmeraums 58 befindet, ist der Zwischenraum in Radialrichtung zwischen der Abtriebswelle 56 und dem Kupplungselement 52 schmaler, so dass, wenn das Drehmoment der Antriebswelle 51 zugeführt wird, die Kegelrollen 53 die im Kupplungselement 52 geformten Nockenflächen 52b keilartig in Umfangseingriff nehmen. Dadurch wird, wenn das Drehmoment der Antriebswelle 51 von der mit dem Lenkrad 1 verbundenen ersten Welle 2 zugeführt wird, das Drehmoment zur Abtriebswelle 56 übertragen, so dass die Abtriebswelle 56 für eine Drehung sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung im Verhältnis zur Antriebswelle 51 angetrieben wird und das Lenkgetriebe 3 unmittelbar durch das Lenkrad 1 gelenkt werden kann. Ferner wird in diesem Fall ebenfalls, falls das Drehmoment umgekehrt von der mit dem Lenkgetriebe 3 verbundenen Abtriebswelle 56 der Abtriebswelle 56 zugeführt wird, das Drehmoment umgekehrt von der Abtriebswelle 56 der Antriebswelle 51 zugeführt, da sich die Kegelrollen 53 in keilartigem Umfangseingriff mit den im Kupplungselement 52 geformten Nockenflächen 52b befinden. Daher kommt es dazu, dass der Lenkwiderstand des Lenkgetriebes 3 unmittelbar zum Lenkrad 1 übertragen wird.
  • Wenn folglich die mit dem Lenkrad 1 verbundene erste Welle 2 und die mit dem Lenkgetriebe 3 verbundene zweite Welle von dem getrennten zu dem verbundenen Zustand umgeschaltet werden sollen, ist zu empfehlen, dass der Bedienungshebel 60 nach rechts geschwenkt wird. Diese Kupplung 5 ist mit einer Schraubenfeder 65 versehen, die als Rückstellfeder dient, die zwischen dem Gehäuse (der Antriebswelle) 51 und dem Bedienungshebel 60 angeordnet ist, so dass, wenn der Bedienungshebel 60 nach rechts geschwenkt wird, um den Eingriff zwischen dem Keilvorsprung 59c des Betätigungselements 59 und dem Keilvorsprung 61b der Gehäuseabdeckung 61 aufzuheben, der Bedienungshebel 60 durch die Schraubenfeder 65 selbsttätig nach links geschwenkt wird, um zu seiner Ausgangsposition zurückzukehren.
  • Zu diesem Zeitpunkt erlauben die in den Eingriffsvorsprüngen 54b des Käfigs 54 geformten Kerben 54c (siehe 3) eine elastische Umfangsverformung des Käfigs 54, so dass verhindert wird, dass der Käfig 54 zerbrochen wird, obwohl der Käfig 54 durch die Kegelrollen 53 einer großen Kraft in Umfangsrichtung ausgesetzt wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird der Betrieb des Steer-by-wire-Lenksystems und seines Ausfallsicherungsmechanismus beschrieben.
  • Wenn das Steer-by-wire-Lenksystem normal funktioniert, wird die Kupplung 5 von dem Steuergerät 12 durch das Kupplungsschaltstellglied 13 auf der Grundlage eines Eingangssignals von einem Sensor, wie beispielsweise dem Lenkwinkelsensor 10, bedient, und die mit dem Lenkrad 1 verbundene erste Welle 2 und die mit dem Lenkgetriebe 3 verbundene zweite Welle 4 werden zeitgerecht miteinander verbunden oder getrennt. Und die Anordnung ist derart, dass, wenn die erste und die zweite Welle 2 und 4 durch die Kupplung 5 getrennt worden sind, der Lenkwinkel der ersten Welle 2 durch den Lenkwinkelsensor 10 erfasst wird, wobei der erste Motor 7 durch das Steuergerät 12 angesteuert wird, dem Lenkrad 1 durch die erste Welle 2 eine passende Lenkreaktion mitgeteilt wird und der zweite Motor 9 angesteuert wird, um der zweiten Welle 4 einen Lenkwinkel zu verleihen, der dem Lenkwinkel der ersten Welle 2 entspricht, wodurch das Lenkgetriebe 3 beim Lenken unterstützt wird.
  • Wenn ein Motordefekt oder dergleichen in dem Steer-by-wire-Lenksystem auftritt, erkennt der Ausfallsicherungsmechanismus für Steer-by-wire-Lenksysteme den Störfall, zum Beispiel auf der Grundlage eines Störfall-Erkennungssignals von dem Störfall-Erkennungssensor 11, wobei der Bedienungshebel 60 der Kupplung 5, selbsttätig oder von Hand, durch eine äußere Kraft zur Sperrposition bewegt wird, was die mit dem Lenkrad 1 verbundene erste Welle 2 und die mit dem Lenkgetriebe 3 verbundene zweite Welle 4 miteinander verbindet und folglich einen Zustand herstellt, in dem das Lenkgetriebe 3 unmittelbar durch das Lenkrad 1 gelenkt werden kann.
  • Wenn gewünscht wird, dass der Ausfallsicherungsmechanismus selbsttätig funktioniert, ist zu empfehlen, auf der Grundlage eines Störfall-Erkennungssignals vom Störfall-Erkennungssensor 11 ein Steuerungssignal vom Steuergerät 12 zum Kupplungsschaltstellglied 13 zu senden, um so die Kupplung 5 durch das Kupplungsschaltstellglied 13 zu bedienen. Das Kupplungsschaltstellglied 13 wird zum Beispiel durch die Verwendung eines Elektromagneten konstruiert. Es ist zu empfehlen, dass die Anordnung derart ist, dass, wenn ein Störfall erkannt wird, die Stromzufuhr zu dem Elektromagneten unterbrochen wird und der Bedienungshebel 60 der Kupplung 5 durch das elastische Element, wie beispielsweise eine Feder, bedient wird, um sich zu der Sperrposition zu bewegen.
  • Bisher sind der Ausfallsicherungsmechanismus für Steer-by-wire-Lenksysteme und das Steer-by-wire-Lenksystem nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, aber die Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform begrenzt.
  • Insbesondere ist die Kupplung 5 nicht darauf begrenzt, was durch die Ausführungsform gezeigt worden ist, und es können andere Anordnungen verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie die gleiche Funktionsweise haben wie oben beschrieben.

Claims (11)

  1. Steer-by-wire-Lenksystem, das ein Lenkrad (1), eine erste, mit dem Lenkrad (1) verbundene, Welle (2), einen ersten Motor (7) zum Übertragen einer Lenkreaktion auf die erste Welle (2), ein Lenkgetriebe (3), eine zweite, mit dem Lenkgetriebe (3) verbundene, Welle (4), einen zweiten Motor (9) zum Übertragen einer Lenkkraft auf die zweite Welle (4) und eine zwischen der ersten und der zweiten Welle (2, 4) angebrachte Kupplung (5), um die erste und die zweite Welle (2, 4) zu einem verbundenen Zustand oder einem getrennten Zustand zu schalten, umfasst, wobei die Kupplung (5) ein Eingangselement (51), dem ein Drehmoment von der ersten Welle (2) zugeführt wird, ein mit der zweiten Welle (4) verbundenes Abtriebselement (56), einen zwischen dem Eingangselement (51) und dem Abtriebselement (56) definierten Eingriffselement-Aufnahmeraum (58) umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie in dem Eingriffselement-Aufnahmeraum (58) angeordnete Eingriffselemente (53) umfasst, wobei die Eingriffselemente (53) Kegelrollen (53) sind, die zu einem keilartigen Umfangseingriff zwischen dem Eingangselement (51) und dem Abtriebselement (56) in der Lage sind, wobei die Kupplung (5) einen Käfig (54) einschließt, der die Kegelrollen (53) festhält und in Axialrichtung beweglich zwischen dem Eingangselement (51) und dem Abtriebselement (56) angeordnet ist, wobei der Eingriffselement-Aufnahmeraum (58) derart definiert ist, dass er zwischen dem Eingangselement (51) und dem Abtriebselement (56) auf einer Axialseite schmaler ist und sich allmählich zur entgegengesetzten Seite hin weitet, wobei die schmalere Seite (58a) des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) eine Eingriffsposition hat, wo die Kegelrollen (53) in Umfangseingriff gebracht werden können, wobei die breitere Seite (58b) eine Aufhebeposition hat, wo der keilartige Eingriff der Kegelrollen (53) aufgehoben wird, und wobei die Kegelrollen (53) mit ihren Enden mit dem kleineren Durchmesser zu der schmaleren Seite (58a) des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) gerichtet sind, wobei die Kupplung (5) ferner Betätigungsmittel (55, 59) umfasst, die auf einer Axialseite des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) angeordnet und geeignet sind, die Kegelrollen (53) in Axialrichtung zu bewegen zu einer keilartig einrückbaren Position, wenn sie sich zusammen mit dem Käfig (54) zu einer Axialseite des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) bewegt haben, und zu einer Position, in der die Kegelrollen (53) ausgerückt werden, wenn sie sich zusammen mit dem Käfig (54) in der axial entgegengesetzten Richtung bewegen, so dass, wenn in dem Steer-by-wire-Lenksystem ein Defekt auftritt, die Kegelrollen (53) durch das Betätigungselement (55) zu der keilartig einrückbaren Position in dem Eingriffselement-Aufnahmeraum (58) bewegt werden, um die erste und die zweite Welle (2, 4) miteinander zu verbinden, was folglich das Lenken nicht durch das Steer-by-wire-Lenksystem, sondern durch Lenken, möglich macht.
  2. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (54) in einem Ende ein Kerbe (54c) hat, um eine elastische Umfangsverformung des Käfigs (54) zu ermöglichen.
  3. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungselement (52), welches das Eingangselement (51) oder das Abtriebselement (56) in Umfangseingriff nimmt, eingebaut ist, wobei das Kupplungselement (52) mit Nockenflächen (52b) geformt ist, die geeignet sind, durch die Kegelrollen (53) keilartig in Umfangseingriff genommen zu werden.
  4. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (52) mit einem Führungsabschnitt (52a) zum Führen des Käfigs (54) in Axialrichtung versehen ist.
  5. Steer-by-wire-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (55, 59) ein elastisches Drückmittel (55), um die Kegelrollen (53) zusammen mit dem Käfig (54) zu der schmaleren Seite (58a) des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) zu drücken, und ein Eingriffszustand-Aufhebemittel (59), um die Kegelrollen (53) zusammen mit dem Käfig (54) gegen das elastische Drückmittel (55) zu der breiteren Seite (58b) des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) zu bewegen, um so den keilartigen Eingriff der Kegelrollen (53) aufzuheben, umfasst.
  6. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Drückmittel (55) ein zwischen dem Eingangselement (51) oder dem Abtriebselement (56) und einem Ende des Käfigs (54) in der breiteren Seite (58b) des Eingriffselement-Aufnahmeraums (58) eingebautes Federelement (55) umfasst.
  7. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffszustand-Aufhebemittel (59) folgendes umfasst: ein Betätigungselement (59), das einen Pressabschnitt (59b), das in axial gegenüberliegender Beziehung zum Umfangsrand des Käfigs (54) auf der Seite der Kegelrollen (53) mit dem kleineren Durchmesser angeordnet ist, ein feststehendes Element (61), das in Axialrichtung feststehend im Verhältnis zu dem Eingriffselement-Aufnahmeraum (58) ist, einen Nockenmechanismus (59c, 61b), der das Betätigungselement (59) in Axialrichtung bewegt, wenn das letztere im Verhältnis zu dem feststehenden Element (61) in einer vorher festgelegten Richtung gedreht wird, und durch den Pressabschnitt (59b) die Kegelrollen (53) zusammen mit dem Käfig (54) pressend bewegt, und einen Bedienabschnitt (60) zum drehbaren Bedienen des Betätigungselements (59).
  8. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Element (61) ein Gehäuse (69) ist, das durch Lager (57, 64) drehbar das Eingangselement (51) und das Abtriebselement (56) ummantelt.
  9. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 7 oder 8, das ferner ein elastisches Wiederherstellungselement (65) umfasst, um elastische Kraft zu speichern, wenn das Betätigungselement (59) im Verhältnis zu dem feststehenden Element (61) gedreht wird, und um den Pressabschnitt (59b) des Betätigungselements (59) von dem Umfangsrand des Käfigs (54) auf der Seite der Kegelrollen (53) mit dem kleineren Durchmesser zu trennen, wenn das Betätigungselement (59) im Verhältnis zu dem feststehenden Element (61) in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
  10. Steer-by-wire-Lenksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Wiederherstellungselement (65) die Form einer Schraubenfeder hat, die an dem eine Ende derselben an dem Betätigungselement (59) und an dem anderen Ende an dem feststehenden Element (61) befestigt ist.
  11. Steer-by-wire-Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 10, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Störfall-Erkennungssensor (11) zum Erkennen eines Störfalls in dem System, ein Kupplungsschaltstellglied (13) zum Bedienen der Kupplung (5) und ein Steuergerät (12) zum Bedienen des Kupplungsschaltstellgliedes (13) auf der Grundlage eines Störfall-Erkennungssignals von dem Störfall-Erkennungssensor (11) umfasst, und dass das Steuergerät (12) auf den Empfang eines Störfall-Erkennungssignals von dem Störfall-Erkennungssensor (11) durch das Kupplungsschaltstellglied (13) die Kupplung (5) bedient, um die erste und die zweite Welle (2, 4) miteinander zu verbinden.
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