DE602004003081T3

DE602004003081T3 - Kraftfahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE602004003081T3
Application number: DE602004003081T
Authority: DE
Inventors: Motoyasu Yamamori; Osamu Watanabe; Susumu Honaga; Yoshiharu Inaguma
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2004-02-11
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: EP1459959A2; US6938724B2; DE602004003081T2; US7303045B2; EP1666332B1; EP1666332A1; US20050155812A1; DE602004003081D1; EP1459959B1; EP1459959A3; DE602004018949D1; EP1459959B2; US20040182637A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung, die den Lenkwinkel von dem Lenkrad auf den Drehring überträgt.
US 6,179,083 offenbart eine motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem, das ein Rotationsbewegungsübersetzungsverhältnis zwischen einer ersten Lenkwelle, die sich mit einem Lenkrad als eine Einheit dreht, und einer zweiten Lenkwelle variiert, die mit einer Drehstange für ein Drehen eines Drehrings verbunden ist. Das variable Übersetzungsverhältnissystem weist Folgendes auf:
Einen Antriebsmotor, eine Motorwelle für ein Übertragen einer Rotation einer Ausgabewelle des Antriebsmotors und ein Reduktionsgetriebe für ein Modifizieren des Übersetzungsverhältnisses zwischen einer Rotationseingabe, die durch die erste Lenkwelle eingegeben wird, und einer Rotationsausgabe, die zu der zweiten Lenkwelle ausgegeben wird. Darüber hinaus haben die Motorwelle und die erste Lenkwelle eine im Wesentlichen konzentrisch duale Struktur, und der Antriebsmotor ist fest installiert und durch die Rotation der ersten Lenkwelle und der zweiten Lenkwelle unbeeinflusst, wobei die Ausgabewelle mit der Motorwelle verbunden ist.
EP 0 548 854 A1 offenbart eine Lenkvorrichtung für ein motorbetriebenes Fahrzeug mit einem System für ein variables Übersetzungsverhältnis gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Desweiteren offenbaren die Dokumente JP2000-168594 und DE10159700A1 auch motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtungen mit einem variablen Übersetzungsverhältnismechanismus.
Eine herkömmliche Lenkvorrichtung überträgt den Lenkwinkel des Lenkrads auf den Drehring mit einem ungefähr konstanten Übersetzungsverhältnis, um einen bestimmten Drehwinkel vorzusehen. Zum Beispiel wird in einer motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung einer herkömmlichen Zahnstangenart, das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkwinkel und dem Drehwinkel durch den Eingriff zwischen dem Ritzel, das sich mit dem Lenkrad als eine Einheit dreht, und der Zahnstange bestimmt, die mit dem Drehring durch einen Drehstab verbunden ist.
Wenn jedoch das Übersetzungsverhältnis der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung konstant ist, ist es schwierig ein geeignetes Betätigungsgefühl zu erreichen, sowohl wenn bei niedrigen Geschwindigkeiten gefahren wird als auch wenn bei hohen Geschwindigkeiten gefahren wird. In anderen Worten gesagt, ist es wünschenswert, ein hohes Übersetzungsverhältnis einzustellen, das heißt einen hohen Drehwinkel durch einen kleinen Lenkwinkel vorzusehen, für ein Fahren bei niedrigen Geschwindigkeiten. Andererseits ist es wünschenswert, ein niedriges Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkwinkel und dem Drehwinkel zu haben, wenn bei hohen Geschwindigkeiten gefahren wird, um sichere und stabile Fahrzustände sicherzustellen.
Deshalb sind verschiedene Arten von motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtungen mit variablen Übersetzungsverhältnissystemen für ein Vorsehen von variablen Übersetzungsverhältnissen zwischen dem Lenkwinkel und dem Drehwinkel in Abhängigkeit von Fahrzuständen vorgeschlagen worden. Eines von solchen variablen Übersetzungsverhältnissystemen basiert auf einem Reduktionsgetriebe, dessen Übersetzungsverhältnis durch eine Dreheingabe modifiziert wird, die durch eine externe Quelle vorgesehen wird. Für solch ein Reduktionsgetriebe werden ein Planetenreduktionsgetriebe oder ein Wellgetriebereduktionsgetriebe („Strain Wave Gearing Speed Reducer”) verwendet. Siehe zum Beispiel JP2000-232041 („ JP '041 ”), insbesondere Paragraphen 0013 bis 0017 und 2 und 3.
Eine herkömmliche Lenkvorrichtung 9, die ein Wellgetriebereduktionsgetriebe verwendet, wird in dem Folgenden mit Bezug auf 9 beschrieben. Diese motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung ist so aufgebaut, um eine Betätigung des Lenkrads 910 durch eine Bedienperson auf ein Getriebegehäuse 970 mittels einer Lenkwelle 920, Zwischenwellen 930 und 940 und einer entfernten Endwelle 960 zu übertragen, die alle durch Universalgelenke 921 und 951 miteinander verbunden sind. Ein Getriebegehäuse 970 wandelt die Drehbewegung der entfernten Endwelle 960 in eine Linearbewegung in der Axialrichtung einer Drehstange 980 um.
Ein variables Übersetzungsverhältnissystem 950 ist zwischen der Zwischenwelle 930 und der Zwischenwelle 940 für ein Modifizieren des Übersetzungsverhältnisses zwischen diesen Wellen vorgesehen.
Dieses variable Übersetzungsverhältnissystem 950 ist so aufgebaut, dass es das Übersetzungsverhältnis zwischen der Zwischenwelle 930 und der Zwischenwelle 940 mittels eines Wellgetriebereduktionsgetriebes 90 ändert, wie in 10 gezeigt ist. Das Betätigungsprinzip des Wellgetriebereduktionsgetriebes 90 ist wie folgt:
Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 90 ist ein Reduktionselement mit einem Circular Spline 91, einem Flexspline 93 und einem Wave Generator 92, wie in 10 gezeigt ist. Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 90 ist so aufgebaut, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Circular Spline 91 und dem Flexspline 93 durch die Rotation des Wave Generator 92 modifiziert wird.
Gemäß der Bauart des variablen Übersetzungsverhältnissystems 950 ist der Circular Spline 91 mit der Zwischenwelle 930 verbunden, die sich zusammen mit einem Lenkrad 910 dreht (9), und der Flexspline 93 ist mit der Zwischenwelle 940 verbunden, die sich zusammen mit der entfernten Endwelle 960 dreht. Eine Ausgabewelle 952 eines Antriebsmotors 951, der im Inneren eines Gehäuses 965 installiert ist, das sich zusammen mit der Zwischenwelle 940 dreht, ist in den Wave Generator 92 eingesetzt.
Der Antriebsmotor 951 hat einen Stator 953, der an dem Innendurchmesser des Gehäuses 965 fixiert ist, einen Rotor 954, der im Inneren des Stators 953 vorgesehen ist, und eine Ausgabewelle 952, die die Ausgaberotation des Rotors 954 vorsieht. Er ist so aufgebaut, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Circular Spline 91 und dem Flexspline 93 variiert, wenn sich der Wave Generator 92 dreht, der sich zusammen mit der Ausgabewelle 952 dreht. In anderen Worten gesagt, ist das variable Übersetzungsverhältnissystem 950 so aufgebaut, dass es das Übersetzungsverhältnis zwischen der Zwischenwelle 930 und der Zwischenwelle 940 durch den Antriebsmotor 951 variiert.
Jedoch hat die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 9 des Stands der Technik die folgenden Probleme. Wie angemerkt ist, ist der Antriebsmotor 951 im Inneren des Gehäuses 965 fixiert, das sich zusammen mit der dazwischen liegenden Zwischenwelle 940 dreht. Der Antriebsmotor 951 muss mit Anschlussdrähten für eine Energieversorgung, Anschlussdrähten für ein Übertragen von Steuersignalen, etc. verbunden werden.
Deshalb ist es notwendig, dass sich diese Vielzahl von Anschlussdrähten der Rotation des Antriebs 951 gemäß der Rotation der Zwischenwelle 940 anpassen können. Demzufolge wird im Fall dieses variablen Übersetzungsverhältnissystems 950 ein flaches Kabel verwendet, an dem die Vielzahl von Anschlussdrähten frei liegen, wie in 11 gezeigt ist. Dieses flache Kabel 957 ist in einer spiralförmigen Weise um den Außenumfang eines Einsetzteils 967 gewickelt, in das die Zwischenwelle 940 in dem Gehäuse 965 eingesetzt ist.
Eine Abdeckung 958 ist an dem Außenumfang des Einsetzteils 967 vorgesehen, wie in 11 gezeigt ist, um das flache Kabel 957 zu schützen, das in der spiralförmigen Weise herum gewickelt ist. Die Abdeckung 958 ist an dem Fahrzeugkörper (nicht dargestellt) so befestigt, dass sie durch die Drehbewegung der Zwischenwelle 940 und des Gehäuses 965 nicht beeinflusst wird.
Jeder Anschlussdraht des flachen Kabels 957 ist elektrisch mit dem Eingabe-/Ausgabeanschluss 959 verbunden, der an der Außenseite der Abdeckung 958 vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, dass der Antriebsmotor 951 durch ein externes Gerät, wie eine ECU, mittels dieser Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 959 gesteuert werden kann.
In einem variablen Übersetzungsverhältnissystem 950 ist das flache Kabel 957 in der spiralförmigen Weise, wie in 11 gezeigt ist, im Inneren der fixierten Abdeckung 958 installiert. Der Aufbau ist derart, dass die diametrische Verminderung beziehungsweise Schrumpfung dieses flachen Kabels 957 es gestattet, die relative Rotation zwischen der Abdeckung 958 und der Zwischenwelle 940 zu absorbieren, die sich in der Aufwickelrichtung des flachen Kabels 957 dreht. Deshalb war es notwendig, eine ausreichende Länge des flachen Kabels 957 unter Berücksichtigung eines Falls vorzusehen, wo sich die Zwischenwelle 940 den ganzen Weg in der Aufwickelrichtung des flachen Kabels 957 dreht.
Wenn sich die Zwischenwelle 940 in der Richtung des weiteren Freigebens des flachen Kabels 957 dreht, erweitert sich andererseits die Spirale des flachen Kabels 957 in der diametralen Richtung. Deshalb war es notwendig, einen ausreichenden Durchmesser der Abdeckung 958 unter Berücksichtigung eines Falls vorzusehen, wo die sich Zwischenwelle 940 den ganzen Weg in der Richtung des Freigebens beziehungsweise Lockerns des flachen Kabels 957 dreht.
Darüber hinaus war es notwendig, dass die Abdeckung 958 eine ausreichende axiale Länge hat, wie in 10 gezeigt ist, um die Breite des flachen Kabels 957 unterzubringen, die verbreitert ist, um die notwendige Anzahl von Anschlussdrähten aufzunehmen, die parallel zueinander angeordnet sind.
Somit war es in dem variablen Übersetzungsverhältnissystem 950 des Stands der Technik notwendig, einen großen Raum vorzusehen, um ein langes flaches Kabel 957 zu enthalten, das mit dem Antriebsmotor 951 verbunden ist, wie in 10 gezeigt ist.
Darüber hinaus wiederholt die Spirale des flachen Kabels 957 zyklisch eine Ausdehnung und ein Schrumpfen, wenn sich die Zwischenwelle 940 dreht. Als eine Folge war es notwendig, der Flexibilität der Anschlussdrähte und der Abriebsfestigkeit der Beschichtung der Anschlussdrähte Aufmerksamkeit zu schenken, um eine Verschlechterung aufgrund der Metallermüdung der flachen Kabel 957 und die Abnutzung zwischen verschiedenen Teilen des flachen Kabels 957 zu verhindern.
Somit gibt es verschiedene Probleme, die durch die Struktur selbst entstehen können, wenn eine flaches Spiralkabel verwendet wird. Demzufolge war eine Entwicklung einer motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung mit einer einfacheren Struktur gewünscht, die das flache Spiralkabel nicht erfordert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, solche Probleme der Vorrichtung des Stands der Technik zu lösen, und eine motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung vorzusehen, die ein kompaktes und hoch zuverlässiges variables Übersetzungsverhältnissystem hat, ohne ein flaches Spiralkabel zu verwenden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit einer motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Entwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung ist eine motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem variablen Übersetzungsverhältnismechanismus, der ein Rotationsbewegungsübersetzungsverhältnis zwischen einer ersten Lenkwelle, die sich mit einem Lenkrad als eine Einheit dreht, und einer zweiten Lenkwelle variiert, die mit einer Drehstange für ein Drehen eines Drehrings verbunden ist. Der variable Übersetzungsverhältnismechanismus hat einen Antriebsmotor, eine Motorwelle für ein Übertragen einer Rotation der Ausgabewelle des Antriebsmotors; und ein Reduktionsgetriebe, das aufgebaut ist, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Rotationseingabe, die durch die erste Lenkwelle eingegeben wird, und einer Rotationsausgabe zu modifizieren, die zu der zweiten Lenkwelle ausgegeben wird. Die Motorwelle und die zweite Lenkwelle bilden eine im Wesentlichen konzentrisch duale Struktur. Der Antriebsmotor ist in solch einer Weise fest installiert, dass er weder durch die erste Lenkwelle noch die zweite Lenkwelle beeinflusst wird, wobei die Ausgabewelle mit der Motorwelle verbunden ist. Die zweite Lenkwelle weist ein hohles Durchgangsloch auf, und die Motorwelle geht durch das hohle Durchgangsloch hindurch.
In der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Antriebsmotor so befestigt, dass er durch die Rotation von weder der ersten Lenkwelle noch der zweiten Lenkwelle beeinflusst wird. Eine Motorwelle ist in einer im Wesentlichen konzentrischen Beziehung mit der zweiten Lenkwelle in einer dualen Struktur an der Innenseite von dieser angeordnet, und die Rotation des Antriebsmotors wird zu dem Reduktionsgetriebe mittels dieser Motorwelle übertragen.
Deshalb dreht sich der Antriebsmotor selbst nicht zusammen mit den Rotationen der ersten Lenkwelle und der zweiten Welle in dieser motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung.
Deshalb ist es gar nicht notwendig, ein flaches Spiralkabel mit dem Antriebsmotor zu verbinden. Somit ist es möglich, die Probleme, die mit dem flachen Spiralkabel verbunden sind, zu lösen, und eine kompaktere und zuverlässigere Struktur vorzusehen.
Die Erfindung wird detailliert auf Basis von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
1 ist ein Querschnitt, der ein Getriebegehäuse mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine beschreibende Zeichnung, die die Struktur einer motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Vorderansicht eines Wellgetriebereduktionsgetriebes der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Querschnitt, der ein Getriebegehäuse mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem einer Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Querschnitt, der ein Getriebegehäuse mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem einer weiteren Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Querschnitt, der ein Getriebegehäuse mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem einer noch weiteren Ausführungsform zeigt, das nicht durch die vorliegende Erfindung geschützt wird.
8 ist ein Querschnitt, der ein Getriebegehäuse mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem einer weiteren Ausführungsform zeigt, die durch die vorliegende Erfindung nicht abgedeckt wird.
9 ist eine beschreibende Zeichnung, die die Struktur einer motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung des Stands der Technik zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht eines variablen Übersetzungsverhältnissystems des Stands der Technik.
11 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 11-11 von 10, die ein flaches Kabel zeigt, das im Inneren einer Abdeckung des Stands der Technik eingeschlossen ist.

1: Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung
10: Variables Übersetzungsverhältnissystem
11: Lenkgetriebegehäuse
110: Erste Lenkwelle
118: Drehventil
120: Zweite Lenkwelle
150: Antriebsmotor
151: Ausgabewelle
152: Motorwelle
190: Drehstange
210: Wellengehäuse
220: Getriebegehäuse
280: Übertragungswelle
29: Servoventil
291: Zuführanschluss
292: Auslassanschluss
292, 294: Zuführ-/Auslassanschluss
295: Manschettenventil bzw. Hülsenschieber
300: Lenkrad

Eine motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung einer Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben.
Die Ausführungsform bezieht sich auf eine motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, mit einem variablen Übersetzungsverhältnissystem 10, das das Drehbewegungsübersetzungsverhältnis zwischen einer ersten Lenkwelle 110, die sich zusammen mit einem Lenkrad 300 dreht (2), und einer zweiten Lenkwelle 120 variiert, die mit einer Drehstange 190 verbunden ist, die für ein Drehen eines Drehrings (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
Das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 hat einen Antriebsmotor 150, eine Motorwelle 152 für ein Übertragen der Rotation einer Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 und ein Wellgetriebereduktionsgetriebe 130.
Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 ist so ausgebildet, dass es das Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingabedrehzahl von der ersten Lenkwelle 110 und der Ausgabedrehzahl, die zu der zweiten Lenkwelle 120 übertragen wird, in Abhängigkeit der Drehzahl der Motorwelle 152 ändert.
Die Motorwelle 152 und die zweite Lenkwelle 120 bilden eine im Wesentlichen konzentrisch duale Struktur, und der Antriebsmotor 150 ist in einem fixierten Zustand installiert, sodass er keinen Effekt von der Rotation von weder der ersten Lenkwelle 110 noch der zweiten Lenkwelle 120 empfängt, wobei seine Ausgabewelle 151 mit der Motorwelle 152 verbunden ist.
Weitere detaillierte Beschreibungen über diese Anordnungen sind wie folgt.
Die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1 hat ein Lenkrad 300, ein Lenkgetriebegehäuse 11, das ein variables Übersetzungsverhältnissystem 10 (1) enthält, und einen Drehring (nicht dargestellt). Die Rotation einer Lenkwelle 310, die einstückig mit dem Lenkrad 300 aufgebaut ist, wird zu einer ersten Lenkwelle 110, die in das Lenkgetriebegehäuse 11 eingesetzt ist, mittels Universalgelenken 320 und 340 und einer Zwischenwelle 330 übertragen, die zwischen zwei Universalgelenken 320 und 340 vorgesehen ist.
Die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1 dieser Ausführungsform basiert auf einer elektrischen Servolenkvorrichtung mit einem EPS-Betätigungselement 60, das in ein Lenkgetriebegehäuse 11 eingebaut ist, wie in 3 gezeigt ist. Die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1 dieser Ausführungsform, die auf der elektrischen Servolenkvorrichtung basiert, ist aufgebaut, um die Betätigungskraft an einem Lenkrad 300 mit der Hilfe des EPS-Betätigungselements 60 verringern zu können. Es ist auch möglich, die Betätigungskraft an einem Lenkrad 300 mit einer Hydraulikkraftunterstützung durch Unterbringen eines hydraulischen Betätigungselements anstelle des EPS-Betätigungselements 60 zu verringern.
Die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung dieser Ausführungsform ist in solch einer Weise aufgebaut, dass das EPS-Betätigungselement 60 und ein variables Übersetzungsverhältnissystem (VGRS) 10 durch eine erste ECU (EPS-ECU) 601, die das EPS-Betätigungselement 60 steuert, und eine zweite ECU (VGRS-ECU) 101 gesteuert werden, die das VGRS 10 steuert, wie in 3 gezeigt ist. Sie ist so aufgebaut, dass das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 70, das Drehmoment, das durch einen Drehmomentsensor 40 bereitgestellt wird, und der Lenkwinkel des Lenkrads 300 in eine erste ECU 601 und eine zweite ECU 101 als Eingabewerte eingegeben werden, sodass das System gemäß Lenkzuständen, wie einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkraddrehmoment, gesteuert werden kann.
Die erste ECU 601 ist in solch einer Weise aufgebaut, um das EPS-Betätigungselement 60 gemäß dem Drehmoment zu steuern, das durch das Lenkrad 300 zu der ersten Drehwelle 110 vorgesehen wird, und gemäß dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, wie in 3 gezeigt ist. Die zweite ECU 101 ist aufgebaut, um das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 gemäß der Eingabe des Lenkwinkels des Lenkrads 300 und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern.
Wie in 1 gezeigt ist, die einen Querschnitt zeigt, der die Drehachse der ersten Lenkwelle 110 enthält und der senkrecht zu einer Drehstange 190 ist, ist das Lenkgetriebegehäuse 11 ein Lenkgetriebegehäuse der Zahnstangenart. Das Lenkgetriebegehäuse 11 hat einen Drehstab 190, der durch es hindurchgeht, genauso wie die erste Lenkwelle 110, die in die Getriebebox von einer Richtung eintritt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Drehstange 190 ist.
Das Lenkgetriebegehäuse 11 ist so aufgebaut, dass die Drehbewegung der ersten Welle 110 in eine Linearbewegung in der Axialrichtung der Drehstange 190 umgewandelt werden kann, wie in 1 gezeigt ist. An jedem Ende dieser Drehstange 190 ist ein Drehring (nicht dargestellt) vorgesehen, sodass der Drehwinkel des Drehrings durch die axiale Linearbewegung der Drehstange 190 modifiziert werden kann.
Das Lenkgetriebegehäuse 11 hat ein variables Übersetzungsverhältnissystem, das ein Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 hat, wie in 1 gezeigt ist. Dieses variable Übersetzungsverhältnissystem 10 ist aufgebaut, um eine Eingabedrehbewegung von der ersten Lenkwelle 110 zu empfangen, und gibt die Drehbewegung einer zweiten Lenkwelle 120, die koaxial mit der ersten Lenkwelle 110 vorgesehen ist, als seine Ausgabe aus.
Zusätzlich kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 durch die Rotation eines Antriebsmotors 150 modifiziert werden, der in dem Lenkgetriebegehäuse 11 fixiert ist.
Das Lenkgetriebegehäuse 11 besteht aus einem Wellengehäuse 210, das das entfernte Ende der ersten Lenkwelle 110 enthält, und einem Getriebegehäuse 220, das die Drehstange 190 und die zweite Lenkwelle 120 enthält, wie in 1 gezeigt ist.
Das Wellengehäuse 210, das die erste Lenkwelle 110 enthält, bildet eine zylindrische Form mit einer hohlen Durchgangsstruktur aus. Eine Spule 170, die eine ungefähr zylindrische Form für ein konzentrisches Halten der ersten Lenkwelle 110 ausbildet, und ein Flansch 180, der mit den Keilzähnen bei dem entfernten Ende der ersten Lenkwelle 110 eingreift, sind drehbar durch Lager 211 und 212 abgestützt, die an einem Innenumfang des Wellengehäuses 210 installiert sind.
Der Flansch 180 ist ein Element von einer annähernd zylindrischen Form, dessen Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist, wie in 1 gezeigt ist. Bei seinem Ende an der Seite der ersten Lenkwelle 110 ist ein Hohlraum 182 gelegen, dessen Querschnitt ungefähr kreisförmig und konzentrisch mit der ersten Lenkwelle 110 und der Spule 170 ist. Dieser Hohlraum 182 hat einen ersten Hohlraum 183 für ein Beherbergen der Spule 170 und einen Hohlraum 184, dessen Durchmesser kleiner ist als der des ersten Hohlraums 183, für ein Beherbergen der ersten Lenkwelle 110, die von der Spule 170 hervorsteht.
In dem Innenumfang dieses ersten Hohlraums 183 ist, wie in 1 gezeigt ist, ein Nadellager 185 für ein drehbares Abstützen der Spule 170 vorgesehen, um die relative Drehung zwischen der Spule 170 und dem Flansch 180 zu gestatten. In dem Innenumfang des zweiten Hohlraums 184 sind Keilzähne ausgebildet, um mit Keilzähnen 113 einzugreifen, die an dem Außenumfang des entfernten Endes der ersten Lenkwelle 110 ausgebildet sind.
An dem anderen Ende des Flansches 180 ist ein Hohlraum 188 für ein Aufnehmen eines ringförmigen Circular Spline 132 des Wellgetriebereduktionsgetriebes ausgebildet, das später beschrieben wird. Der Circular Spline 132 ist durch einen Keil (nicht dargestellt) an dem Hohlraum 188 befestigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Spule 170 an dem Außenumfang der ersten Lenkwelle 110 konzentrisch derart angeordnet, dass die Keilzähne 111, die an dem Außenumfang eines Fassabschnitts der ersten Lenkgetriebewelle 110 ausgebildet sind, der nicht in der Lenkgetriebebox 11 untergebracht ist, mit den Keilzähnen 171 eingreifen, die an dem Innenumfang von einem Ende der Spule 170 ausgebildet sind.
Ein kleiner Durchmesserabschnitt 112, der einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Spule 170, ist in dem Abschnitt der ersten Lenkwelle 110 ausgebildet, der in der Spule 170 untergebracht ist, wie in 1 gezeigt ist. Er ist so aufgebaut, dass eine sehr kleine Torsion in diesem kleinen Durchmesserabschnitt 112 aufgrund des Eingriffs der Keilzähne erzeugt wird, die an dem Ende der ersten Lenkwelle 110 ausgebildet sind, wenn sich der Flansch 180 dreht.
Andererseits, wie in 1 gezeigt ist, greift die Spule 170 mit der ersten Lenkwelle 110 durch Keilzähne 111 ein, die an der ersten Lenkwelle 110 an der Seite des Lenkrads 300 relativ zu dem kleinen Durchmesserabschnitt 112 gelegen sind. Demzufolge kann die Torsion, die in dem kleinen Durchmesserabschnitt 112 erzeugt wird, als eine Rotationsverschiebung zwischen dem Flansch 180 und der Spule 170 dargestellt werden.
Die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung dieser Ausführungsform hat, wie in 1 gezeigt ist, einen Drehmomentsensor 215, der einen Resolver beziehungsweise Drehmelder für ein Messen der Rotationsposition des Flansches 180 und einen Drehmelder beziehungsweise Resolver für ein Messen der Rotationsposition der Spule an dem Innenumfang des Schaftgehäuses 210 hat. Der Drehmomentsensor 215 misst den Torsionsbetrag, der in dem kleinen Durchmesserabschnitt 112 erzeugt wird, durch Vergleichen der Messergebnisse der zwei Drehmelder, auf deren Basis der Rotationsmomentwert berechnet wird, der auf die erste Lenkwelle 110 aufgebracht wird. Der Drehmomentsensor 215 liefert die Rotationsposition der Spule 170 als den Lenkwinkel des Lenkrads 300 zusätzlich zu dem Rotationsmoment.
Das Getriebegehäuse 220 beherbergt, wie in 1 gezeigt ist, die Gesamtheit der zweiten Lenkwelle 120, die der ersten Lenkwelle 110 koaxial gegenüber liegt, und einen Abschnitt der Drehstange 190, die im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Lenkwelle 120 ist. Es ist auch derart aufgebaut, dass die Drehbewegung der zweiten Lenkwelle 120 in die axiale Linearbewegung der Drehstange 190 umgewandelt werden kann, durch Bewirken eines Eingriffs eines Zahnrads 125, das an dem Außenumfang der zweiten Lenkwelle 120 ausgebildet ist, mit einer Zahnstange 195, die an dem Außenumfang der Drehstange 190 ausgebildet ist.
Die zweite Lenkwelle 120 ist, wie in 1 gezeigt ist, drehbar durch Lager 212 abgestützt, das an dem Innenumfang des Getriebegehäuses 220 vorgesehen ist. Bei ihrem Ende bei der Seite der ersten Lenkwelle 110, ist ein Verbindungsteil 127, das einen Hohlraum 128 hat, für ein Einpassen eines ringförmigen Halterings 138 vorgesehen, der später beschrieben wird. Der Haltering 138 ist durch einen Keil (nicht dargestellt) in einem Hohlraum 128 befestigt.
Die zweite Lenkwelle 120 hat eine hohle Durchgangslochstruktur. Ein Lager 122 ist an dem Innenumfang der zweiten Lenkwelle 120 vorgesehen, um die Motorwelle 152 drehbar abzustützen.
Die Motorwelle 152 dreht sich, wenn sie durch den Antriebsmotor 150 angetrieben wird, der an dem Getriebegehäuse 220 befestigt ist, wie in 1 gezeigt ist. Der Aufbau ist derart, dass die Rotation der Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 zur Motorwelle 152 mittels eines Antriebszahnrads 223, das an einer Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 befestigt wird, und eines Abtriebszahnrads 224 übertragen wird, das an dem Ende der Motorwelle 152 gegenüber zu dem Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 befestigt ist.
Der Antriebsmotor 150 ist im Inneren des Getriebegehäuses 220 befestigt, wenn er in einem Motorgehäuse 156 beherbergt ist. Ein Motorstator 153 ist an dem Innenumfang des im Wesentlichen zylindrischen Motorgehäuses 156 befestigt. Ein Rotor 154 mit einer Ausgabewelle 151, die durch ihn hindurchgeht, ist drehbar im Inneren des Stators 153 abgestützt.
Die Motorwelle 152 ist, wie in 1 gezeigt ist, drehbar durch ein Lager 122, das im Inneren der hohlen Durchgangsstruktur der zweiten Lenkwelle 120 vorgesehen ist, und ein Lager 211 abgestützt, das an dem Innenumfang des Getriebegehäuses 220 vorgesehen ist. Das Ende der Motorwelle 152 an der Seite des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 ist in ein Durchgangsloch 351 einer Nocke des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 presseingepasst, und ist durch einen Keil 350 (4) befestigt.
Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 ist in einem Raum platziert, der zwischen einem Hohlraum 188 des Flansches 180 und einem Hohlraum 128 des Verbindungsteils 127 der zweiten Lenkwelle 120 ausgebildet ist, die einander gegenüber liegend platziert sind.
Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 ist ein Reduktionselement mit einem Circular Spline 132, einem Flexspline 134 und einem Wave Generator 136, wie in 4 gezeigt ist.
Der Circular Spline 132 ist eine ringförmige feste Komponente und hat Keilzähne, die an seinem Innenumfang ausgebildet sind, wie in 4 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform ist der Circular Spline 132, der in einen Hohlraum 188 des Flansch 180 eingesetzt ist, der mit der ersten Lenkwelle 110 verbunden ist, an dem Flansch 180 mit einem Keil (nicht dargestellt) befestigt.
Der Flexspline 134 ist eine becherartige elastische Komponente, die aus Metall gemacht ist, wie in 4 dargestellt ist. Keilzähne, deren Zähnezahl zwei weniger ist als die des Circular Spline 132, und deren Zahnabstand identisch zu dem des Circular Spline 132 ist, sind an dem Außenumfang des Flexspline 134 in der Nähe seines offenen Endes ausgebildet.
Circular Spline 132 und Flexspline 134 sind durch die Keilzähne an dem Innenumfang des Circular Spline 132 und die Keilzähne des Außenumfangs des Flexspline 134 miteinander in Eingriff.
In dieser Ausführungsform ist der Haltering 138 mit einem Außendurchmesser, der im Wesentlichen gleich zu dem des Circular Spline 132 ist, koaxial an dem Außenumfang des Flexspline 134 ausgebildet, wie in 1 gezeigt ist. Die Keilzähne mit der selben Anzahl von Zähnen und dem selben Zahnabstand wie die Keilzähne des Flexspline 134 sind an dem Innenumfang des Halterings 138 ausgebildet. Der Haltering 138 und der Flexspline 134 sind durch diese Zähne miteinander in Eingriff. Der Haltering 138, der in einem Hohlraum 128 des Verbindungsteils 127 der zweiten Lenkwelle 120 eingepasst ist, ist durch einen Keil (nicht dargestellt) in dieser Ausführungsform an der zweiten Lenkwelle 120 befestigt.
Der Wave Generator 136 ist eine Komponente, die ein Kugellager 135 hat, das an dem Außenumfang einer Nocke 131 eingepasst ist, die eine elliptische Form hat, wie in 4 gezeigt ist. Ein Innenring 137 des Kugellagers 135, das an der Nocke 131 befestigt ist, ist so aufgebaut, dass es sich zusammen mit der Nocke 131 dreht. Ein Außenring 133 des Kugellagers 135 ist so aufgebaut, dass es sich elastisch mit der Rotation der Nocke 131 verformt.
Dieser Wave Generator 136 ist desweiteren ins Innere des becherartigen Flexspline 134 eingepasst, wie in 4 gezeigt ist, und der Innenumfang des Flexspline 134, wo die Keilzähne ausgebildet sind, berührt den Außenring 133 an dem Außenumfang des Wave Generators 136. Der Flexspline 134, dessen Öffnungsteil in eine elliptische Form aufgrund des Einsetzens des Wave Generators 136 verformt ist, ist so aufgebaut, dass er den Außenring 133 spaltlos berührt.
Die Kurzdarstellung des Betriebs des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130, das auf diese Weise aufgebaut ist, wird nun beschrieben. Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 ist aufgebaut, um das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Flexspline 134 und dem Circular Spline 132 durch die Rotation der Nocke 131 des Wave Generators 136 zu modifizieren, wie in 4 gezeigt ist.
Wenn sich die Nocke 131 im Inneren des Flexspline 134 dreht, verformt sich die Öffnung des Flexspline 134 elastisch in einer sequentiellen Weise, als ob sich die elliptische Form drehen würde. Der Punkt des Eingriffs zwischen dem Flexspline 134 und dem Circular Spline 132 bewegt sich aufgrund dieser elastischen Verformung des Flexspline 134 umfänglich herum.
Desweiteren sind die Keilzähne des Flexspline 134 und die Keilzähne des Circular Spline 132 ausgebildet, um den selben Zahnabstand zu haben, aber die Anzahl der Keilzähne des Circular Spline 132 ist zwei Zähne mehr als die Anzahl der Keilzähne des Flexspline 134, wie vorstehend beschrieben ist. Als eine Folge, da der Eingriffspunkt zwischen dem Flexspline 134 und dem Circular Spline 132 sich umfänglich bei einer Umdrehung aufgrund der Rotation der Nocke 131 bewegt, tritt eine relative Rotation zwischen dem Flexspline 134 und dem Circular Spline 132 auf.
Das Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 ändert das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Flexspline 134 und dem Circular Spline 132 gemäß dem Betrag dieser relativen Drehung, wie in 4 gezeigt ist.
Der Haltering 138 (1), der mit dem Flexspline 134 eingreift, hat den selben Zahnabstand und die selbe Zahnanzahl wie die Keilverzahnung bzw. Keilzähne des Flexspline 134. Als eine Folge tritt keine relative Drehung zwischen dem Flexspline 134 und dem Haltering 138 auf, wenn sich die Nocke 131 dreht.
In anderen Worten gesagt, ist das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 dieser Ausführungsform so aufgebaut, dass eine relative Drehung zwischen dem Haltering 138 (1) und dem Circular Spline 132 aufgrund der Rotation der Nocke 131 erzeugt wird.
Deshalb wird eine relative Drehung zwischen der zweiten Lenkwelle 120, die sich einstückig mit dem Haltering 138 dreht, und der ersten Lenkwelle 110 erzeugt, die sich einstückig mit dem Circular Spline 132 dreht, aufgrund der Rotation der Nocke 131, die sich einstückig mit der Motorwelle 152 dreht, wie in 1 gezeigt ist.
Demzufolge kann das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle durch die eingegebene Rotation variieren, die durch den Antriebsmotor 150 zugeführt wird.
Das Steuerverfahren des variablen Übersetzungsverhältnissystems 10 und des EPS-Betätigungselements 60 in der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung 1, die auf diese Weise aufgebaut ist, wird nun unter Verwendung des Blockdiagramms von 3 beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, führt die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1 dieser Ausführungsform zwei parallele Steuerprozesse durch, das heißt den Steuerprozess des EPS-Betätigungselements 60 mit der ersten ECU 601 und den Steuerprozess des variablen Übersetzungsverhältnissystems 10 mit der zweiten ECU 101. In anderen Worten gesagt, kann die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1 das Übersetzungsverhältnis des variablen Übersetzungsverhältnissystems 10 durch die zweite ECU 101 variable steuern und kann auch gleichzeitig die Unterstützungsenergie des EPS-Betätigungselements 60 in geeigneter Weise durch die erste ECU 601 steuern.
Die zweite ECU 101, die den Steuerprozess für das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 ausführt, berechnet ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 auf Basis des Lenkwinkelsignals, das durch den Drehmomentsensor 40 bereitgestellt wird, zusammen mit dem Drehmomentwert und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 70 bereitgestellt wird.
Darüber hinaus wird die Motorspannung, die zu dem Antriebsmotor 150 zugeführt werden soll, berechnet, um ein geeignetes Übersetzungsverhältnis durch die zweite ECU 101 zu realisieren. Die zweite ECU 101 steuert das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 durch Antreiben des Antriebsmotors 150 auf Basis der berechneten Motorspannung.
Die erste ECU 601, die die Unterstützungskraft des EPS-Betätigungselements 60 steuert, berechnet eine geeignete Unterstützungskraft auf Basis der Eingabe des Drehmomentwerts der ersten Lenkwelle 110, der durch den Drehmomentsensor 40 bereitgestellt wird, und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, das durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 70 bereitgestellt wird. Desweiteren steuert die erste ECU 601 das EPS-Betätigungselement 60 so, dass die Unterstützungskraft geeignet ist.
Gemäß der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung 1 dieser Ausführungsform kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110, die die Eingabedrehwelle ist, und der zweiten Lenkwelle 120, die die Ausgabedrehwelle des variablen Übersetzungsverhältnissystems 10 ist, durch die Rotation der Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 modifiziert werden.
Im Speziellen ist in dem variablen Übersetzungsverhältnissystem 10 dieser Ausführungsform der Antriebsmotor 150 fixiert, um den Effekt der Rotationen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 zu vermeiden. Darüber hinaus wird die Rotation der Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 zu dem Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 als eine Eingabe über die Motorwelle 152 zugeführt, die angeordnet ist, um eine im Wesentlichen konzentrisch duale Struktur mit der zweiten Lenkwelle 120 auszubilden.
Deshalb dreht sich der Antriebsmotor 150 als ein Ganzes nicht zusammen mit den Rotationen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 in der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung 1 dieser Ausführungsform.
Deshalb ist es nicht notwendig, ein flaches Spiralkabel mit dem Antriebsmotor 150 zu verbinden. Daher ist diese motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung 1 eine Vorrichtung, die ein kompaktes, zuverlässiges variables Übersetzungsverhältnissystem 10 hat, das verschiedene Probleme beseitigt, die von dem flachen Spiralkabel herrühren.
Diese Ausführungsform ist dieselbe wie die Ausführungsform des Stands der Technik, außer dass ein anderes Reduktionsgetriebe für das variable Übersetzungsverhältnissystem verwendet wird.
Das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 der vorliegenden Ausführungsform hat ein Planetenreduktionsgetriebe 510, wie in 5 gezeigt ist. Dieses Planetenreduktionsgetriebe 510 hat ein Sonnenrad 511, das in der Mitte platziert ist, vier Planetenräder 512, die mit dem Sonnenrad 511 eingreifen und dieses umkreisen, und ein Hohlrad 515, das mit den Planetenrädern 512 eingreift.
Das Hohlrad 515 dieser Ausführungsform ist axial an dem Innenumfang des Hohlraums 188 des Flanschs 180 ausgebildet, der mit der ersten Lenkwelle 110 eingreift. Das Sonnenrad 511 ist an der Motorwelle 152 durch einen Keil (nicht dargestellt) zusätzlich zu einem Presssitz befestigt.
Das Verbindungsteil 127 der zweiten Lenkwelle 120 hat Drehwellen 513, die im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung sind, sodass die Planetenräder 512 drehbar durch die vier Drehwellen 513 abgestützt werden können.
In diesem variablen Übersetzungsverhältnissystem 10 kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 mittels Rotieren des Sonnenrads 511 durch Rotieren des Antriebsmotors 150 modifiziert werden.
Andere Strukturen und Betriebseffekte dieser Ausführungsform sind gleich zu denjenigen der vorherigen Ausführungsform.
Diese Ausführungsform, die nicht durch die vorliegende Erfindung geschützt ist, ist dieselbe wie die vorhergehende Ausführungsform, außer dass ein anderes Reduktionsgetriebe verwendet wird.
Das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 der vorliegenden Ausführungsform hat ein Differenzialreduktionsgetriebe 520, wie in 6 gezeigt ist. Das Differenzialreduktionsgetriebe 520 ist so aufgebaut, dass es eine relative Drehung zwischen der ersten Lenkwelle 110, die sich einstückig mit dem Flansch 180 dreht, und der zweiten Lenkwelle 120 bewirkt, durch das Drehen beziehungsweise Umkreisen der vier Planetenräder 521. In dieser Ausführungsform treibt die Rotation der Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 die vier Planetenräder 521 an, sodass diese sich drehen beziehungsweise kreisen.
Ein Träger 158 mit einem Durchmesser, der größer ist als der Wellendurchmesser der Motorwelle 152, ist an dem Ende der Motorwelle 152 an der Seite des Differenzialreduktionsgetriebes 520 ausgebildet, wobei die Motorwelle 152 mit der Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 verbunden ist. Vier Drehwellen 159 sind parallel zu der Axialrichtung an dem Träger 158 bei dem Ende an der Seite des Differenzialreduktionsgetriebes 520 ausgebildet. Jede dieser Drehwellen 159 stützt ein Planetenrad 521 drehbar ab.
Jedes Planetenrad 521 greift mit einem ersten Hohlrad 525 ein, das an dem Innenumfang eines Hohlraums 188 des Flansch 180 ausgebildet ist, und greift auch mit einem zweiten Hohlrad 524 ein, das an dem Innenumfang des Hohlraums 128 der zweiten Lenkwelle 120 ausgebildet ist. Zahnräder bzw. Verzahnungen, die an dem Planetenrad 521 bei dem Abschnitt, der mit dem ersten Hohlrad 525 eingreift, und bei dem Abschnitt ausgebildet sind, der mit dem zweiten Hohlrad 524 eingreift, haben dieselbe Anzahl von Zähnen.
Die Anzahl von Zähnen des ersten Hohlrads 525 ist zwei Zähne weniger als die Anzahl von Zähnen des zweiten Hohlrads 524. In anderen Worten gesagt, ist der Aufbau derart, um eine relative Rotation zwischen der ersten Lenkwelle 110, die mit dem Flansch 180 verbunden ist, und der zweiten Lenkwelle 120 zu erzeugen, durch das Abwälzen beziehungsweise Drehen der Planetenräder 521 aufgrund der Rotation der Motorwelle 152.
Deshalb kann in diesem variablen Übersetzungsverhältnissystem 10 das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Lenkwelle 110 und der zweiten Lenkwelle 120 durch die abwälzenden beziehungsweise umkreisenden Planetenräder 521 durch Drehen des Antriebsmotors 150 modifiziert werden.
Andere Strukturen und Betriebseffekte dieser Ausführungsform sind die Gleichen wie diejenigen der vorherigen Ausführungsform.
Diese Ausführungsform ist dieselbe wie die anderen Ausführungsformen, außer dass die Strukturen der Motorwelle und der zweiten Lenkwelle modifiziert sind.
In dem variablen Übersetzungsverhältnissystem 10 dieser Ausführungsform ist die zweite Lenkwelle 120 koaxial im Inneren der hohlen Durchgangsstruktur der Motorwelle 152 vorgesehen, wie in 7 gezeigt ist.
Die Motorwelle 152 dieser Ausführungsform hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und ist in der Axialrichtung kürzer im Vergleich zu der zweiten Lenkwelle 120. Die Motorwelle 152 beherbergt das wellgetriebereduktionsgetriebeseitige Ende der zweiten Lenkwelle 120, das das Ende ist, wo das Zahnrad 125 nicht ausgebildet ist.
Das wellgetriebereduktionsgetriebeseitige Ende der Motorwelle 152 ist in ein Durchgangsloch einer Nocke 131 des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 presseingepasst, und sie sind durch einen Keil (nicht dargestellt) miteinander verbunden. Das andere Ende der Motorwelle 152 hat einen Zahnradabschnitt 157, dessen Durchmesser größer ist im Vergleich zu dem Ende, das in die Nocke 131 presseingepasst ist. An der Außenumfangsfläche des Zahnradabschnitts 157 ist ein Abtriebszahnrad 224 ausgebildet, das mit einem Antriebszahnrad 223 eingreift, das an der Ausgabewelle 151 des Antriebsmotors 150 befestigt ist.
Die zweite Lenkwelle 120 ist in dem Inneren der Motorwelle 152 untergebracht und steht von dem Ende der Motorwelle 152 zu der ersten Lenkwelle 110 hinvor. Das Ende der zweiten Lenkwelle 120 ist mit einer Membran 139 verbunden, die die Unterseite des becherartigen Flexspline 134 ist, sodass sich die zweite Lenkwelle 120 und der Flexspline 134 zusammen drehen.
Andere Strukturen und Betriebseffekte dieser Ausführungsform sind die Gleichen wie die der anderen Ausführungsform.
Diese Ausführungsform, die durch die vorliegende Erfindung nicht abgedeckt wird, ist gleich zu den anderen Ausführungsformen, außer dass das EPS-Betätigungselement zu einer hydraulischen Art modifiziert ist, und die Anordnung des Antriebsmotors modifiziert ist.
In dem Lenkgetriebegehäuse 11 dieser Ausführungsform, wie in 8 gezeigt ist, ist das variable Übersetzungsverhältnissystem zwischen der zweiten Lenkwelle 120 und einem Servoventil 29 für die hydraulische Steuerung angeordnet.
In dieser Ausführungsform ist das variable Übersetzungsverhältnissystem 10 unter Verwendung eines Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 aufgebaut, wobei eine Übertragungswelle 280, die ein Teil der ersten Lenkwelle 110 ist, und eine Motorwelle 152, die die Ausgabewelle des Antriebsmotors 150 ist, als die Rotationseingabewellen verwendet werden und die zweite Lenkwelle 120 als die Rotationsausgabewelle verwendet wird.
Die Motorwelle 152 ist koaxial an der Außenumfangsseite der Übertragungswelle 280 angeordnet. Deshalb haben die Motorwelle 152 und die Übertragungswelle 280 eine im Wesentlichen koaxial angeordnete duale Struktur.
In dem Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 dieser Ausführungsform, wie in 8 gezeigt ist, ist die Anordnung des Circular Spline 132 bezüglich des Flexspline 134 und des Halterings 138 umgekehrt wie in der ersten Ausführungsform.
In anderen Worten gesagt, ist der Circular Spline 132, der sich zusammen mit der ersten Lenkwelle 110 dreht, an der Seite des Drehrings 190 platziert, und der Haltering 138, der sich zusammen mit der zweiten Lenkwelle 120 dreht, ist an der Seite der ersten Lenkwelle 110 platziert.
Die Motorwelle 152 ist in die Nocke 131 des Wave Generators 136 des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 eingesetzt, und durch einen Keil gesperrt.
Die Übertragungswelle 280, die in die Motorwelle 152 eingesetzt ist, hat ein hervorstehendes Ende 291, das zu der Seite der Drehstange 190 von dem Ende der Motorwelle 152 hervorsteht. Ein Übertragungselement 282 ist an dem Außenumfang dieses hervorstehenden Teils 281 durch einen Keil befestigt.
Dieses Übertragungselement 282 hat einen zylindrischen Teil 283, der sich zu dem Wellgetriebereduktionsgetriebe 130 hin erstreckt. Ein Circular Spline 132 des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 ist an dem Innenumfang des zylindrischen Teils 283 keilverbunden, wo Keilzähne ausgebildet sind.
Das Ende der zweiten Lenkwelle 120 an der Seite des Wellgetriebereduktionsgetriebes 130 hat einen Hohlraum 129, der so ausgebildet ist, dass ein hervorstehender Teil 281 der Übertragungswelle 280 untergebracht werden kann. Die Übertragungswelle 280 kann drehbar mittels eines Lagers abgestützt sein, das an dem Innenumfang des Hohlraums 129 vorgesehen ist.
Ein Flansch 121, dessen Durchmesser größer ist als der des zylindrischen Teils 283 des Übertragungselements 282, ist an dem Ende der zweiten Lenkwelle 120 an der Seite des Hohlraums 129 ausgebildet. Ein Übertragungselement 270, das eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, und das einen Flanschteil 271 enthält, der eine Verbindungsfläche mit dem Flansch 121 ausbildet, ist an den Flansch 121 angeschraubt.
Eine Innenumfangskeilverzahnung 272, die mit der Keilverzahnung eingreift, die an dem Außenumfang des Halterings 138 ausgebildet ist, ist an dem Innenumfang dieses Übertragungselements 270 bei dem Ende gegenüber zu dem Flansch 271 ausgebildet.
In dem Lenkgetriebegehäuse 11 der motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung dieser Ausführungsform ist ein Servoventil 29 für die hydraulische Steuerung anstelle des Drehmomentsensors vorgesehen, der in der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Die erste Lenkwelle 110 dieser Ausführungsform hat einen kleinen Durchmesserabschnitt 112, um als eine Torsionsstangensektion zu dienen, wie in 8 gezeigt ist, und das entfernte Ende des kleinen Durchmesserabschnitts 112 ist mit dem übertragenden Wellenteil 280 keilverbunden.
Der Aufbau ist derart, dass ein kleiner Torsionsbetrag auf diesen kleinen Durchmesserabschnitt 112 aufgebracht wird, wenn die Drehenergie zu der Übertragungswelle 280 übertragen werden soll.
Andererseits, wie in 8 gezeigt ist, greift eine Spule 170 mit der ersten Lenkwelle 110 durch eine Keilverzahnung 111 ein, die an der Seite des Lenkrads 300 relativ zu dem kleinen Durchmesserabschnitt 112 ausgebildet ist. Als eine Folge wird der geringe Torsionsbetrag, der auf den kleinen Durchmesserabschnitt 112 aufgebracht wird, als eine relative Drehung zwischen der Spule 170 und dem Übertragungswellenteil 280 realisiert beziehungsweise dargestellt.
Desweiteren ist ein Servoventil 29 der Drehart für die hydraulische Steuerung unter Verwendung des kleinen Durchmesserabschnitts 112 vorgesehen, der als eine Torsionsstange in der ersten Lenkwelle 110 dieser Ausführungsform funktioniert.
Das Servoventil 29 dieser Ausführungsform hat ein Drehventil 118, das an der Spule 170 ausgebildet ist, und ein Manschettenventil beziehungsweise Hülsenschieber 295, das drehbar in dem Spalt beziehungsweise Raum zwischen dem Drehventil 180 und dem Wellengehäuse 210 beherbergt ist, und das mit der Übertragungswelle 280 durch einen Verbindungsstift 117 verbunden ist. Dieses Servoventil 29 bildet ein Drosselschaltventil der Drehart mit vier Anschlüssen, das einen Zuführanschluss 291, einen Auslassanschluss 292 und ein Paar Zuführ-/Auslassanschlüsse 293 und 294 hat.
Ein Paar Zuführ/Auslassanschlüsse 293 und 294 ist mit der linken/rechten Kammer des Hubzylinders (nicht dargestellt) verbunden, der die Betätigung der Drehstange 190 unterstützt.
Somit ist in der zuvor beschriebenen motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung der hydraulischen Art das Lenkgetriebegehäuse 11 durch Modularisieren beziehungsweise Integrieren des Servoventils 29, des variablen Übersetzungsverhältnissystems 10, etc. kompakt aufgebaut.
Eine integrierte Konstruktion des Lenkgetriebegehäuses 11 wird durch einen charakteristischen Aufbau realisiert, der die Übertragungswelle 280 und die Motorwelle 152 als eine konzentrisch duale Struktur kombiniert hat.
Andere Strukturen und Betriebseffekte dieser Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der anderen Ausführungsformen.
In einem Aspekt der Erfindung ist das Reduktionselement vorzugsweise ein Wellgetriebereduktionsgetriebe. Die Verwendung eines Wellgetriebereduktionsgetriebes, die eine kleine Einheit ist, aber dennoch ein hohes Übersetzungsverhältnis vorsieht, ermöglicht es, ein kompaktes, variables Übersetzungsverhältnissystem mit einem großen Übersetzungsverhältnisbereich zu erhalten.
Es ist auch bevorzugt, dass das vorstehende Reduktionsgetriebe ein Planetenreduktionsgetriebe ist. Ein Planetenreduktionsgetriebe sieht einen hohen Freiheitsgrad beim Entwickeln einer motorbetriebenen Fahrzeuglenkvorrichtung mit verschiedenen Designspezifikationen vor, die bei einem variablen Übersetzungsverhältnissystem erfordert sind.
Da die zweite Lenkwelle mit einem hohlen Durchgangsloch versehen ist, und die Lenkwelle durch dieses hohle Durchgangsloch hindurch geführt ist, ist ein sich drehendes Element, das im Inneren eines sich drehenden Elements angeordnet ist, das sich zusammen mit der zweiten Lenkwelle dreht, mit der Motorwelle mit einer relativ einfachen Struktur in dem Reduktionsgetriebe verbunden.
Im Speziellen, in dem Fall eines Wellgetriebereduktionsgetriebes, das eine konzentrische dreilagige Struktur mit einem Circular Spline, einem Flexspline, der im Inneren des Circular Spline angeordnet ist, und einem Wave Generator hat, der im Inneren des Flexspline angeordnet ist, kann die Struktur, die einen Wave Generator und die Motorwelle verbindet, vereinfacht werden.
Es ist auch bevorzugt, dass eine Zahnstange an der Drehstange ausgebildet ist, und ein Zahnrad an der zweiten Lenkwelle ausgebildet, sodass die Zahnstange mit dem Zahnrad in einem Lenkgetriebegehäuse eingreift, das wenigstens Abschnitte der Drehstange und der zweiten Lenkwelle enthält. In diesem Fall kann das Fahrzeugbetätigungsgefühl verbessert werden, durch Bewirken, dass der Lenkwinkel des Lenkrads zu dem Drehwinkel des Drehrings durch den Eingriff der Zahnstange und des Zahnrads genauer übertragen wird.
Es ist desweiteren bevorzugt, dass das variable Übersetzungsverhältnissystem, das den Antriebsmotor und das Reduktionselement hat, in das Lenkgetriebegehäuse eingebaut ist. Somit ist es möglich, die Lenkvorrichtung kompakter zu machen, da die Lenkgetriebegehäuse und das kompakte variable Übersetzungsverhältnissystem als eine integrale Einheit kombiniert sind. Darüber hinaus ist es möglich, die Effekte des Betriebsgeräusches des Antriebsmotors zu der Kabine beziehungsweise zu dem Passagierraum durch Kombinieren des variablen Übersetzungsverhältnissystem mit dem Lenkgetriebegehäuse zu verringern, das normalerweise außerhalb der Kabine beziehungsweise des Passagierraums angeordnet ist.
Es ist auch bevorzugt, dass die Ausgabewelle und die Motorwelle indirekt mittels eines Getriebestrangs verbunden sind. In diesem Fall ist es nicht notwendig, den Antriebsmotor und die Motorwelle auf der selben Achse anzuordnen. Somit ist es möglich, die axiale Länge des variablen Übersetzungsverhältnissystems zu verkürzen.
Es ist auch möglich die Ausgabewelle und die Motorwelle auf der selben Achse zu platzieren, sodass sie direkt miteinander verbunden werden können.
Es ist bevorzugt, dass die motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung eine Ölpumpe für ein Erzeugen eines hydraulischen Drucks und einen Hubzylinder für ein Antreiben der Lenkstange durch einen Öldruck hat;
Desweiteren hat die erste Lenkwelle t eine Torsionsstange für ein Erzeugen einer Verdrehung, die zu einem Drehmoment korrespondiert, das auf die erste Lenkwelle wirkt. Zusätzlich ist das Lenkgetriebegehäuse mit einem Servoventil ausgestattet, das aufgebaut ist, um eine Ölpassage von der Ölpumpe zu dem Hubzylinder gemäß der Verdrehung der Torsionsstange zu schalten. In diesem Fall kann das Lenkgetriebegehäuse für die hydraulisch betätigte motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung kompakt und als eine integrale Einheit konstruiert sein. Dieses integrale Lenkgetriebegehäuse vereinfacht auch seine Integration in dem Fahrzeug.
Es ist auch bevorzugt, dass die Ausgabewelle des Antriebsmotors einstückig mit der Ausgabewelle des Antriebsmotors ausgebildet ist. In diesem Fall ist es möglich, die Struktur des variablen Übersetzungsverhältnissystems genauso wie die Anzahl von Komponenten durch Beseitigen des Übertragungsmechanismus zwischen der Ausgabewelle und der Motorwelle durch Integrieren von diesen zu vereinfachen.
Folglich können offensichtliche Änderungen in den bestimmten Ausführungsformen der Erfindung gemacht werden, die hier beschrieben sind, wobei solche Modifikationen innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung sind, und desweiteren sei angemerkt, dass alle Gegenstände, die hierin enthalten sind, als beispielhaft und nicht als Begrenzung des Schutzumfangs anzusehen sind.

Claims

Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung mit: einem variablen Übersetzungsverhältnissystem (10), das ein Rotationsbewegungsübersetzungsverhältnis zwischen einer ersten Lenkwelle (110), die sich mit einem Lenkrad als eine Einheit dreht, und einer zweiten Lenkwelle (120) variiert, die mit einer Drehstange (190) für einen Drehring verbunden ist, wobei das variable Übersetzungsverhältnissystem folgendes aufweist: einen Antriebsmotor (150); eine Motorwelle (152) für ein Übertragen einer Rotation einer Ausgabewelle des Antriebsmotors; und ein Reduktionsgetriebe (139, 520) für ein Modifizieren des Übersetzungsverhältnisses zwischen einer Rotationseingabe, die durch die erste Lenkwelle eingegeben wird, und einer Rotationsausgabe, die zu der zweiten Lenkwelle ausgegeben wird, gemäß der Rotation des Antriebsmotors; wobei die Motorwelle und die zweite Lenkwelle eine im Wesentlichen konzentrisch duale Struktur haben; und der Antriebsmotor fest installiert und durch die Rotation der ersten Lenkwelle und der zweiten Lenkwelle unbeeinflusst ist, wobei die Ausgabewelle mit der Motorwelle verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lenkwelle ein hohles Durchgangsloch hat, und die Motorwelle durch das hohle Durchgangsloch hindurch geht.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Reduktionsgetriebe ein Wellgetriebe-Reduktionsgetriebe (130) ist.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Reduktionsgetriebe ein Planeten-Reduktionsgetriebe (520) ist.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren mit einem Zahnrad (195), das an der Drehstange ausgebildet ist, wobei ein zusammenpassendes Ritzel (125) an der zweiten Lenkwelle ausgebildet ist, und das Zahnrad mit dem Ritzel in einem Lenkgetriebegehäuse (11) eingreift, das wenigstens Abschnitte der Drehstange und der zweiten Lenkwelle enthält.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das variable Übersetzungsverhältnissystem, das den Antriebsmotor und das Reduktionsgetriebe enthält, in das Lenkgetriebegehäuse eingebaut ist.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ausgabewelle und die Motorwelle indirekt miteinander über einen Getriebestrang (223, 224) miteinander verbunden sind.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren mit: einer Ölpumpe für ein Erzeugen eines hydraulischen Drucks; und einem Kraftstellkolben für ein Antreiben der Drehstange durch Öldruck; wobei die erste Lenkwelle eine Torsionsstange (112) für ein Erzeugen einer Torsion hat, die einem Drehmoment entspricht, das auf die erste Lenkwelle wirkt; und wobei das Lenkgetriebegehäuse mit einem Servoventil (29) ausgestattet ist, das aufgebaut ist, um eine Ölpassage von der Ölpumpe zu dem Kraftstellkolben gemäß einem Drehmoment der Torsionsstange zu schalten.
Motorbetriebene Fahrzeuglenkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Motorwelle einstückig mit der Ausgabewelle des Antriebsmotors verbunden ist.