DE60319145T2

DE60319145T2 - Lenksteuergerät

Info

Publication number: DE60319145T2
Application number: DE60319145T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Maebashi-shi CHIKARAISHI
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: EP1584541A4; JP4340903B2; EP1584541A1; DE60319145D1; AU2003292753A1; WO2004062983A1; EP1584541B1; US20060081409A1; US7410028B2; ATE385939T1; JPWO2004062983A1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Lenksteuervorrichtung, die das Lenken eines Lenkrads unter Benutzung eines Elektromotors elektrisch steuert.
2. Stand der Technik
In den letzten Jahren wurde eine Lenksteuervorrichtung vorgeschlagen, in der eine an einem Lenkrad gekoppelte Lenkwelle von einem Schwenkmechanismus zum Verschwenken eines sich drehenden Rads mechanisch getrennt ist, und deren Verriegelungssteuerung durch eine SBW (elektrische Lenksteuerung, Englisch: Steer By Wire)-Steuerung elektrisch ausgeführt wird (im Folgenden als eine SBW Steuerung bezeichnet).
In dieser Lenksteuervorrichtung werden eine Bedienrichtung und ein Lenkwinkel des Lenkrads bestimmt, wird ein mit dem Lenkwinkel in der Bedienungsrichtung korrespondierender Schwenkwinkel (aus)gegeben und wird die Lenkung entsprechend der Bedienung des Lenkrads ausgeführt.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Elektromotor entsprechend des Betätigungsumfangs des Lenkrads, einer Schwenkkraft eines Schwenkaktuators, einer in einem Fahrzeug erzeugten lateralen Kraft, einer Gier-Rate und dergleichen angetrieben, und die Lenkkraft wird durch eine Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung zu einer Lenkwelle übertragen.
Außerdem umfasst die Lenkkraft zusätzlich zu einer normalen Lenkhilfskraft eine Lenkgegen- bzw. Lenkreaktionskraft, um die Drehung des Lenkrads in dem Fall, wo der Schwenkaktuator in die maximale Schwenkposition gebracht ist, zu stoppen.
Bei der SBW Steuerung ist es schwierig gewesen, die Drehung des Lenkrads durch den Elektromotor zu verhindern, weil die Lenkgegenkraft im dem Elektromotor erzeugt wird, wenn der Schwenkaktuator in die maximale Schwenkposition gebracht wird.
Wenn beispielsweise ein Verriegelungszustand auftritt, ist ein Motor mit starkem Ausgang erforderlich, um die Lenkgegenkraft gegen das Lenkdrehmoment durch den Fahrer zu erzeugen, und weil ein großer Strom durch den Motor fließt, bestand eine Befürchtung, dass der Motor durch Überhitzen verbrannt wird. Wenn jedoch der Strom begrenzt wird, um das Verbrennen des Motors zu verhindern, wird ein für den Lenkassistenzmotor erforderliches Drehmoment nicht erzielt, und es ist unmöglich gewesen, die übermäßige Lenkung des Fahrers zu begrenzen.
Dann war eine bestimmte Art von mechanischen Bremsmitteln erforderlich, um die Drehung des Lenkrads innerhalb eines Begrenzungsbereichs eines bestimmten, festen, erlaubbaren Winkels zu regulieren.
Gelegentlich kann in dem Fall, in dem die Drehung des Lenkrads ±180 Grad oder weniger betrug, wenn ein auf einer Drehwelle bereitgestellter Vorsprung in Kontakt gebracht wird mit einem auf einem festen Element, wie etwa einem Gehäuse, die Drehung des Lenkrads innerhalb eines bestimmten erlaubbaren Drehbereichs reguliert werden. Weil jedoch der erlaubbare Drehwinkel eines normalen Lenkwinkels näherungs weise 3 bis 4 Umdrehungen ist, wenn der erlaubbare Drehbereich ±180 Grad oder weniger gemacht wird, dann wird ein Reifendrehwinkel relativ zu einem Drehwinkel des Steuerrads übermäßig groß. Infolgedessen gab es ein Problem, dass das Verhalten des Fahrzeugs unruhig wird und die Lenkstabilität verschlechtert wird.
Folglich werden, wie beispielsweise in JP-A-2000-16316 dargelegt, Mittel zum Einstellen eines Drehbegrenzungswinkels eines Lenkrads offenbart, bei denen ein an einer Lenkwelle bereitgestellter erster Vorsprung, ein an einem Lenkwellengehäuse bereitgestellter zweiter Vorsprung, ein dritter Vorsprung und ein mit dem ersten Vorsprung eingreifbarer vierter Vorsprung bereitgestellt werden, um die Drehunterstützung um die Lenkwelle über 360 Grad oder mehr zu realisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen kompakten mechanischen Lenkwinkelregelmechanismus bereitzustellen, bei dem ein erlaubbarer Drehbereich eines Lenkrads ±180 Grad oder mehr eingestellt wird durch ein von den oben genannten herkömmlichen Mitteln verschiedenes Mittel, und ein Motor mit geringer [Leistungs]Abgabe und niedriger Kapazität benutzt wird, um die Verringerung der Größe und der Kosten einer Vorrichtung zu realisieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Lenksteuervorrichtung, in der eine mit einem Lenkrad gekoppelte Lenkwelle von einem Schwenkmechanismus zum Drehen eines sich drehenden Rades mechanisch getrennt ist, ein Steuerungswinkel des Steuerungsrads erkannt wird, und der Drehmechanismus das sich drehende Rad um einen Drehwinkel entsprechend dem Lenkwinkel dreht, und die folgendes umfasst: einen hyperzykloidalen Mechanismus, der sich in einem Gehäuse entsprechend der Drehung des Lenkrads dreht, während er mit einem internen Zahnrad kämmt, einen Oldham-Koppelmechanismus zum Gewinnen einer Selbst-Drehbewegung einer Drehscheibe, und einen Dreh-Regelmechanismus durch Eingriff eines in der Drehscheibe ausgebildeten Schlitzes und einem aus dem Gehäuse vorspringenden Vorsprung.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der hyperzykloidale Mechanismus aufgebaut ist aus dem eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad, das durch ein Lager auf einem äußeren Umkreis einer exzentrischen Scheibe drehbar bereitgestellt ist, wobei die Scheibe auf einer mit dem Lenkrad gekoppelten Drehwelle montiert ist, und dem in dem Gehäuse ausgebildeten, eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnrad, und dass dieser Mechanismus durch Eingriff des eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnrads mit dem eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads aufgebaut ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Oldham-Koppelmechanismus aufgebaut ist aus dem eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad, der Drehscheibe und einem Relaiselement, das der Drehscheibe und dem eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad zwischengeschaltet ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Drehregelmechanismus aufgebaut ist durch Eingriff des in der Drehscheibe ausgebildeten Schlitzes und dem aus einem Gehäuse der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung vorstehenden Vorsprung.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Drehregelmechanismus ein elastischer Körper zwischen dem in der Drehscheibe ausgebildeten Schlitz und dem aus dem Gehäuse vorstehenden Vorsprung angeordnet ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung eines Motors zu der mit dem Lenkrad gekoppelten Lenkwelle angeordnet ist, dass ein Winkel-Drehmomentsensor mit einem Winkelsensor, der an die Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung angrenzend ist und der zum Messen eines relativen Winkels zwischen den zwei durch einen Torsionsstab gekoppelten Wellen dient, sowie ein Drehmomentsensor zum Messen eines Drehmoments auf der Grundlage eines Messergebnisses von dem Winkelsensor angeordnet sind, und dadurch, dass ein Gegenkraftvermittlungsmechanismus aus dem Winkel-Drehmomentsensor, dem Motor und der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung zusammengebaut ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Lenksteuervorrichtung an einer Ausgangswelle der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung lösbar befestigt ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine sich konisch verjüngende Fläche an einem Ende der Ausgangswelle der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung ausgebildet ist, dass ein Spline entlang einer axialen Richtung ausgebildet ist, dass die Lenksteuervorrichtung entlang des Splines und der konischen sich verjüngenden Oberfläche eingesetzt wird, und diese mit einer Schraube befestigt wird.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf der Drehscheibe ein Potentiometer zum Messen eines Drehwinkels der Drehscheibe bereitgestellt wird.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Potentiometer zwischen den Gehäusen der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung und der Lenksteuervorrichtung bereitgestellt ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Winkelsensor, der zwischen dem Lenkrad und der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung angeordnet ist und der zum Messen eines relativen Winkels zwischen den zwei durch einen Torsionsstab gekoppelten Wellen dient, sowie ein Drehmomentsensor zum Messen eines Drehmoments aufgrund eines Messergebnisses von dem Winkelsensor enthalten ist.
Außerdem wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Leistungsbeaufschlagung auf den Motor auf einen kontinuierlichen Nennstromwert oder weniger begrenzt wird in einem Fall, wo auf der Grundlage eines Messergebnisses des Potentiometers bestimmt wird, dass der Drehregelmechanismus in einem verriegelten Zustand ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt, der einen groben Aufbau einer Lenksteuervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein ein Drehregelgerät bildendes Hauptelement zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht genommen entlang der Linie X-X der 1.
4 ist eine Querschnittsansicht genommen entlang der Linie Y-Y der 1.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen groben Aufbau einer Lenksteuervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen groben Aufbau einer Lenksteuervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen groben Aufbau einer Lenksteuervorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist eine Ansicht, die einen groben Aufbau eines Drehregelmechanismus einer Lenksteuervorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Beschreibung der Bezugsziffern und -zeichen

A: hyperzykloidaler Mechanismus
B: Oldham-Kopplung
1: Lenkwelle
3: Eingangswelle
4: Ausgangswelle
4a: sich verjüngende Fläche
4b: Spline
6: Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung
11: Winkel-Drehmomentsensor
13: Nabe
15: Gehäuse
18: exzentrische Scheibe
19: Außenverzahnung aufweisendes Zahnrad
21: Innenverzahnung aufweisendes Zahnrad
23: Relaiselement
26: Drehscheibe
29: Vertiefungsnut
30: Zungenstückteil
31: konvexes Teil
41: Scheibenfeder
51: Gehäuse
61: Potentiometer
71: elastischer Körper

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen groben Aufbau eines Lenksteuersystems nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und eine Eingangswelle 3 und eine im wesentlichen zylindrische Ausgangswelle 4 sind mit einer Seite an einem Ausgangsende einer Lenkwelle 1 über einen Torsionsstab 2 verbunden. Ein Ende des Torsionsstabs 2 ist an der Eingangswelle 3 mit einem Bolzen 5 befestigt und das andere Ende ist eingepresst in und befestigt durch die Ausgangswelle 4.
Daneben wird eine Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung 6 durch ein Paar von Kugellagern 7 und 7 auf einem äußeren Umfang der Ausgangswelle 4 gestützt. Die Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung 6 umfasst ein Schneckenrad 8, das eingepresst ist in und befestigt ist durch den äußeren Umfang der Ausgangswelle 4, eine Schnecke 9, die mit dem Schneckenrad 8 kämmt, und einem Motor (nicht gezeigt), in dem die Schnecke 9 an einer Drehwelle 10 befestigt ist; und die Antriebskraft des Motors wird durch die Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung 6 verringert und auf die Ausgangswelle 4 übertragen.
Ein Winkel-Drehmomentsensor 11 ist auf einer Seite der Lenkwelle (links in 1) der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung 6 angeordnet, und der Winkel-Drehmomentsensor 11 umfasst einen Winkelsensor mit einem außerhalb bzw. auf der Außenseite des Torsionsstabs 2 angeordneten Messring 11a, einen Messring 11b und einen Detektor 11c zum optischen Messen von Drehwinkeln der entsprechenden Messringe 11a und 11b, sowie einen Drehmomentsensor zum Messen eines Drehmoments auf der Grundlage einer von dem Winkelsensor gemessenen Phasendifferenz. Dadurch werden von dem Winkel-Drehmomentsensor 11 ein Verdrehwinkel und ein Drehmoment des Torsionsstabs 2 gemessen, und ein Gegenkraftvermitt lungsmechanismus wird aufgebaut, der die Verdrehung des Torsionsstabs 2 durch die Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung 6 steuert, indem der Motor entsprechend dem Drehwinkel des Lenkrads angetrieben wird. Übrigens bezeichnet die Bezugsziffer 12 ein Nadellager, um die Eingangswelle 3 und die Ausgangswelle 4 drehbar zu lagern.
Außerdem wird eine sich verjüngende Fläche 4a, die in Richtung auf das Ende (rechts in 1) schrumpft, auf der Ausgangswelle 4 ausgebildet, und mehrere Splines 4b erstrecken sich in der axialen Richtung zu dem Ende hin. Wie in 2 gezeigt, ist eine Nabe 13 auf diesem Ende angebracht und integral an der Ausgangswelle 4 mit einer Schraube 14 befestigt. Die Nabe 13 ist durch ein in einem Gehäuse 15 bereitgestelltes Kugellager 16 drehbar gelagert. Die Nabe 13 umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Teil 17 und eine im wesentlichen ringförmige exzentrische Scheibe 18, die sich in einer radialen Richtung aus der äußeren Umkreisfläche des im wesentlichen zylindrischen Teils 17 erstreckt. Die exzentrische Scheibe 18 ist in einem Zustand befestigt, wo sie exzentrisch bezüglich der axialen Mitte der Ausgangswelle 4 ist.
Wie in 3 gezeigt, ist außerdem ein eine Außenverzahnung aufweisendes Zahnrad 19 an dem äußeren Umkreis der exzentrischen Scheibe 18 mittels eines Kugellagers 20 befestigt, und in ähnlicher Weise wie die exzentrische Scheibe, 18 dreht sich das eine Außenverzahnung aufweisende Zahnrad 19 um die Ausgangswelle 4 in einem Zustand, indem sie bezüglich der Ausgangswelle 4 exzentrisch ist. Andererseits ist in dem Gehäuse 15 ein eine Innenverzahnung aufweisendes Zahnrad 21 bereitgestellt in einer Position, die dem eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 gegenüberliegt, und besteht ein hyperzykloidaler Mechanismus A aus dem Eingriff zwischen dem eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnrad 21 und dem die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad 19.
Außerdem ist ein Vorsprung 22, der sich in einer radialen Richtung erstreckt, auf einer Seitenfläche des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 ausgebildet, und ein ringförmiges Relaiselement 23 ist auf einer Lenkradseite (links in 1) des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 angrenzend angeordnet. Eine Nut 24, die sich in einer radialen Richtung zu der Endseite (rechts in 1) hin erstreckt, ist in dem Relaiselement 23 ausgebildet, der Vorsprung 22 des ein die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 ist in der Nut 24 in der radialen Richtung gleitbar, und ihre relative Drehung kann nicht ausgeführt werden. Außerdem erstreckt sich auf der Lenkradseite (links in 1) des Relaiselements 23 ein Vorsprung 25 in der radialen Richtung orthogonal zu der Nut 24. Andererseits ist an der Endseite (rechts in 1) der Drehscheibe 26 ein Eingreifschlitz 26a, der sich in der radialen Richtung erstreckt, ausgebildet und der Vorsprung 25 des Relaiselements 23 ist in dem Eingreifschlitz 26a gleitbar und greift damit ein, so dass ihre relative Drehung nicht ausgeführt werden kann. Ferner ist auf der Lenkradseite (links in 1) des Relaiselements 23 die ringförmige Drehscheibe 26 durch die Nabe 13 mittels eines Kugellagers 27 drehbar gelagert. Dadurch werden das Relaiselement 23 und die Drehscheibe 26 integral gedreht, besteht ein Oldham-Koppelmechanismus B aus dem die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad 19, dem Relaiselement 23 sowie der Drehscheibe 26, und wird die Drehbewegung des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 als die Selbstdrehbewegung der Drehscheibe 26 gewonnen.
Der Oldham-Koppelmechanismus B wird auf einer vorbestimmten Position in der axialen Richtung durch die Kugellager 20 und 27 positioniert. Die Drehscheibe 26 kann in der axialen Richtung durch das in dem Gehäuse 15 angeordnete Kugellager 28 bewegt werden, und erlaubt eine Positionierungsverschie bung zwischen dem Gehäuse 15 und der Nabe 13. Hierbei ist das Gehäuse 15 aus einem eingelegten Teil auf der äußeren Umkreisseite des die Drehscheibe 26 tragenden Kugellagers 28 aufgebaut, wobei seine Endseite entfernt werden kann, während der Punkt E in 1 zur Begrenzung gemacht wird, und das Gehäuse 15 in der axialen Richtung halbiert ist.
Wie in 4 gezeigt, ist in der Drehscheibe 26 ein Paar von Nuten bzw. Schlitzen 29 in der Umfangsrichtung auf der Lenkradseite (links in 1) ausgebildet. Andererseits ist ein sich nach innen erstreckendes, ringförmiges Zungenstückteil 30 in dem Gehäuse 15 ausgebildet, und ein konvexes Teil 31 erstreckt sich aus dem Zungenstückteil 30 zu der Endseite (rechts in 1) hin. Dadurch wird die Drehung der Drehscheibe 26 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs durch das Eingreifen zwischen der Vertiefungsnut 29 und dem konvexen Teil 31 geregelt, und es wird ein Drehregelmechanismus C, der als ein Stopper der Drehwinkelregelung funktioniert, ausgebildet.
Übrigens wird in der ersten Ausführungsform die Vertiefungsnut 29 auf der Seite der Drehscheibe 26 bereitgestellt, und das konvexe Teil 31 wird auf der Seite des Gehäuses 15 bereitgestellt. Jedoch kann ein Konvexteil auf der Seite der Drehscheibe 26 bereitgestellt werden und eine Vertiefungsnut kann auf der Seite des Gehäuses 15 bereitgestellt werden, so dass dieselbe Funktion und Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden können.
Außerdem kann das die Innenverzahnung aufweisende Zahnrad 21 als ein einzelner Körper ausgebildet werden und an dem Gehäuse 15 befestigt werden, oder es kann integral mit dem Gehäuse 15 ausgebildet werden.
Folglich ist in der ersten Ausführungsform der Drehregelmechanismus C zum Regeln des Drehwinkels des Lenkrads zwischen der Drehscheibe 26, die sich entsprechend der Lenkung des Lenkrads dreht, und dem Gehäuse 15 bereitgestellt. D. h. der zulässige Drehbereich der Drehscheibe 26 wird durch den Eingriff der in der Drehscheibe 26 ausgebildeten Vertiefungsnut 29 und dem aus dem Gehäuse 15 vorstehenden konvexen Teil 31 geregelt, so dass der zulässige Drehbereich des Lenkrads geregelt wird. So wird die exzentrische Scheibe 18 auf der an dem Lenkrad gekoppelten Ausgangswelle 4 bereitgestellt, wobei das eine Außenverzahnung aufweisende Zahnrad 19 auf dem äußeren Umkreis der exzentrischen Scheibe 18 von dem Lager 20 getragen wird und der hyperzykloidale Mechanismus A aus dem die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad 19 und dem an dem Gehäuse 15 befestigten, eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnrad 21 besteht. D. h. die Drehung des Lenkrads wird als die Drehbewegung des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 in den hyperzykloidalen Mechanismus A eingegeben, und wenn sich das die Außenverzahnung aufweisende Zahnrad 19 dreht, während es mit den einen Innenverzahnung aufweisenden Zahnrad 21 kämmt, dreht sich das die Außenverzahnung aufweisende Zahnrad 19 auf seiner eigenen Achse mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis. Dabei ist das vorbestimmte Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis Z1/(Z2 – Z1), wobei Z1 die Anzahl der Zähne des die Innenverzahnung aufweisenden Zahnrads bezeichnet und Z2 die Anzahl der Zähne auf den die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad bezeichnet. Wenn beispielsweise Z1 gleich 45 ist und Z2 gleich 52 ist, dann ist das Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis etwa 6,4.
Die Drehscheibe 26 bildet zusammen mit dem die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad 19 durch das Relaiselement 23 den Oldham-Koppelmechanismus B, und es wird nur die selbstdrehende Bewegung als die Drehung der Drehscheibe 26 aus der Drehbewegung des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 gewonnen. Damit wird der Drehregelmechanismus C dadurch aufgebaut, dass die Drehung der Drehscheibe 26 durch das Eingreifen der Vertiefungsnut 29 der Drehscheibe 26 mit dem konvexen Teil 31 des Gehäuses 15 geregelt ist, und dadurch wird die Drehung des Lenkrads geregelt.
Folglich wird bei der ersten Ausführungsform die Drehung des Lenkrads durch den hyperzykloidalen Mechanismus A verringert, wobei nur die Selbst-Drehbewegung des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads 19 aus der Drehung der Drehscheibe 26 durch den Oldham-Koppelmechanismus B gewonnen wird, und der erlaubbare Drehwinkel des Lenkrads durch den Drehregelmechanismus C geregelt wird. Infolgedessen kann der zulässige Drehbereich des Lenkrads durch den mechanischen Regelmechanismus des Lenkwinkels ±180 Grad oder mehr gemacht werden, und eine Verringerung in der Größe und den Kosten der Vorrichtung können verwirklicht werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
5 zeigt einen groben Aufbau eines Lenksystems nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Zeichen bezeichnet und auf deren Erläuterung wird verzichtet. In der Zeichnung ist eine Nabe 13 auf einem Ende einer mit einem Lenkrad verbundenen Ausgangswelle 4 befestigt. Die Nabe 13 positioniert einen Oldham-Koppelmechanismus B durch ein Paar von Kugellagern 20 und 27.
Eine Scheibenfeder 41 ist als ein elastischer Körper zum Vorspannen in Richtung auf die Endseite (rechts in 5) um das auf der Ausgangswelle 4 angeordnete Kugellager 27 herum gewickelt, das Kugellager 27 wird durch diese Scheibenfeder 41 zu der Endseite (rechts in 5) gedrückt, und dadurch ist ein Arbeitsdrehmoment für die Positionierung des Oldham-Koppelmechanismus B sichergestellt.
Im Allgemeinen gilt für die Lenksteuervorrichtung, da die mechanische Kopplung nicht von einem Lenkrad zu einem sich drehenden Rad (Reifen) hergestellt wird, dass wenn die auf den Oldham-Koppelmechanismus B wirkende Reibung klein ist, eine Befürchtung bestand, dass selbst wenn eine kleine Kraft auf das Lenkrad aufgebracht wird, das Lenkrad gedreht wird und das sich drehende Rad taumelt, und die Geradeausstabilität verschlechtert wird. Dann also wird den entsprechenden Eingreifteilen des Oldham-Koppelmechanismus B durch die Scheibenfeder 41 eine geeignete Reibung verliehen, so dass die Steuerung der Lenksteuervorrichtung sichergestellt wird, und so die Lenkstabilität verbessert werden kann.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
6 zeigt einen groben Aufbau eines Lenksystems nach der dritten Ausführungsform, und die gleichen Elemente wie in der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet auf deren Erläuterung wird verzichtet. In der Zeichnung wird ein Passloch 51a in einem Gehäuse 51 eines Gegenkraftvermittlungsmechanismus ausgebildet, und ein sich in Richtung auf die Endseite (rechts in 6) erstreckender Vorsprung 52 wird auf dem Passloch 51a befestigt. Der Vorsprung 52 greift mit einer sich in der Umkreisrichtung innerhalb eines vorbestimmten Drehbereichs erstreckenden Vertiefungsnut 29 einer Drehscheibe 26 ein, und ein Drehregelmechanismus C zum Regeln der Drehung der Drehscheibe 26 besteht aus dem Eingreifen zwischen dem Vorsprung 52 und der Vertiefungsnut 29.
Dadurch kann bei der dritten Ausführungsform, wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform, eine Endseite eines Gehäuses 15 des Drehregelmechanismus C auf einer Lenkradseite eliminiert werden, und dieselbe Funktion und dieselben Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform können verwirklicht werden.
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
7 zeigt einen groben Aufbau eines Lenksystems nach der vierten Ausführungsform der Erfindung, und die gleichen Elemente wie in der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf deren Beschreibung wird verzichtet. Ein Paar von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten 29 wird in einer Drehscheibe 26 auf einer Seite eines Lenkrads (links in 7) ausgebildet, und ein konvexes Teil 31 eines Zungenstückteils 30 eines Gehäuses 15 erstreckt sich zu einer Endseite hin (rechts in 7).
Ein Gehäuse 62 zum Aufnehmen eines Drehpotentiometers 61 ist auf der Außenseite einer Ausgangswelle 4 und zwischen einem Gehäuse eines Gegenkraftvermittlungsmechanismus und dem Gehäuse 15 einer Lenksteuervorrichtung angeordnet, und als Messsensor für einen Absolutwinkel einer Lenkwelle 1 detektiert dieses den Verdrehungsgrad bzw. Betätigungsumfang der Drehscheibe 26. Übrigens bezeichnet das Bezugszeichen 63 ein Einführungsrohr eines mit dem Potentiometer 61 verbundenen Führungsdrahts, 64 eine Lagerbuchse und 65 ein Eingreifteil für die Drehscheibe 26.
D. h. es wird wie bei einer herkömmlichen Steuervorrichtung, in dem Fall, wo ein Reifen und ein Lenkrad mechanisch gekoppelt sind, ein Geradeauslaufzustand ermittelt, und eine neutrale Position kann korrigiert werden. Weil es keine mechanische Kopplung gibt, bestand jedoch in dem Fall der SBW Steuerung eine Möglichkeit, dass, wenn die Positionen eines Reifens und eines Lenkrads versetzt sind und um eine Umdrehung versetzt sind, linke und rechte zulässige Drehwinkel ungleich werden. Dann also wird bei der vierten Ausführungsform das Potentiometer 61 als Messsensor des Absolutwinkels benutzt, so dass die absolute Positionsermittlung leicht ausgeführt werden kann.
Übrigens gilt in dem Fall, wenn ein Aufbau hergestellt wird, der insgesamt drei Winkelsensoren aufweist, d. h. einen Winkelsensor und zwei Winkelsensoren zur Drehmomentmessung, und wenn Schwierigkeiten eines Winkelsensors erkannt werden, dass, wenn die Anzahl der Sensoren zwei ist, es unmöglich ist, zu beurteilen, welcher abnormal ist, und daher war es erforderlich, die Schwierigkeiten zu beurteilen, indem zwei Sensoren bereitgestellt wurden und die Messwerte gegenseitig verglichen wurden.
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
8 zeigt einen groben Aufbau eines Lenksystems nach der fünften Ausführungsform der Erfindung, und die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf deren Erläuterung wird verzichtet. In der Zeichnung wird ein Paar von sich in Umkreisrichtung erstreckenden Nuten 29 auf einer Seite eines Lenkrads (links in 1) in einer Drehscheibe 26 ausgebildet. Andererseits wird ein sich nach innen erstreckendes, ringförmiges Zungenstückteil 30 in einem Gehäuse 15 ausgebildet, und ein konvexes Teil 31 erstreckt sich aus dem Zungenstückteil 30 in Richtung zu einer Endseite.
Ein aus synthetischem Harz, Gummi oder dergleichen hergestellter elastischer Körper 71 wird zwischen der Vertiefungsnut 29 der Drehscheibe 26 und dem konvexen Teil 31 des Gehäuses 15 angeordnet. Dadurch kann eine Steuerung ausgeführt werden, so dass die Zunahme eines eine Drehung verhindernden Drehmoments zum Zeitpunkt der Drehregelung sanft bleibt.
Wie oben beschrieben, ist eine Lenksteuervorrichtung nach der Erfindung eine Lenksteuervorrichtung, in der eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkwelle von einem Schwenkmechanismus zum Drehen eines sich drehenden Rades mechanisch getrennt ist, in der ein Lenkwinkel des Lenkrads gemessen wird, und in der der Schwenkmechanismus das sich drehende Rad um einen mit dem Lenkwinkel korrespondierenden Schwenkwinkel schwenkt, und die einen hyperzykloidalen Mechanismus aufweist, der folgendes umfasst: ein eine Außenverzahnung aufweisendes Zahnrad, das sich in einem Gehäuse entsprechend der Drehung des Lenkrads dreht, einen Oldham-Koppelmechanismus zum Gewinnen von lediglich einer Selbstdrehbewegung in einer Drehbewegung des die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads als eine Selbstdrehbewegung einer Drehscheibe, und einen Drehregelmechanismus durch Eingreifen zwischen einer in der Drehscheibe ausgebildeten Nut und einem aus dem Gehäuse vorspringenden Vorsprung. Dadurch kann, selbst wenn der zulässige Drehbereich des Lenkrads ±180 Grad oder mehr beträgt, die Drehung des Lenkrads durch den Drehregelmechanismus des Lenkwinkels mechanisch geregelt werden. Infolgedessen können eine Verringerung in der [Leistungs]abgabe und der Kapazität eines Motors realisiert werden, und es kann eine Verringerung in der Größe und den Kosten der Vorrichtung erzielt werden.

Claims

Lenksteuervorrichtung, bei der eine Lenkwelle, die mit einem Lenkrad gekoppelt ist, mechanisch von einem Schwenkmechanismus zum Schwenken eines sich drehenden Rades getrennt ist, ein Lenkwinkel des Lenkrades ermittelt wird und der Schwenkmechanismus das sich drehende Rad um einen Schwenkwinkel verschwenkt, der mit dem Lenkwinkel korrespondiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksteuervorrichtung einen hyperzykloidalen Mechanismus (A), der ein eine Außenverzahnung aufweisendes Zahnrad (19) umfasst, das sich in einem Gehäuse (15) entsprechend der Drehung des Lenkrads dreht, einen Oldham-Koppelmechanismus (B), um eine selbstdrehende Bewegung des eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnrads (19) als sich selbst drehende Bewegung einer Drehscheibe (26) zu gewinnen, und einen Drehregelmechanismus (C) durch Eingriff eines Schlitzes (19), der in der Drehscheibe (26) ausgebildet ist, und eines Vorsprungs (31), der von dem Gehäuse (15) vorsteht, umfasst.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der hyperzykloidale Mechanismus (A) das die Außenverzahnung aufweisende Zahnrad (19), das drehbar an einem Lager (20) an einem äußeren Umfang einer Exzenterscheibe (18) vorgesehen ist, die auf einer Drehwelle (4) sitzt, die mit dem Lenkrad gekoppelt ist, und ein eine Innenverzahnung aufweisendes Zahnrad (21) umfasst, das in dem Gehäuse (15) ausgebildet ist, und durch einen Eingriff zwischen dem die Innenverzahnung aufweisenden Zahnrad (21) und dem die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad (19) gebildet ist.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Oldham-Koppelmechanismus (B) das die Außenverzahnung aufweisende Zahnrad (19), die Drehscheibe (26) und ein Relaiselement (23) umfasst, das der Drehscheibe (26) und dem die Außenverzahnung aufweisenden Zahnrad (19) zwischengeschaltet ist.
Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehregelmechanismus (C) einen elastischen Körper (71) zwischen dem in der Drehscheibe (26) ausgebildeten Schlitz (29) und dem von dem Gehäuse (15) vorstehenden Vorsprung (31) zwischengeschaltet ist.
Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) eines Motors an der Lenkwelle (1), die mit dem Lenkrad gekoppelt ist, vorgesehen ist, ein Winkel-Drehmomentsensor (11) vorgesehen ist, der einen Winkelsensor, der an der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) angrenzt, um einen Relativwinkel zwischen zwei Wellen (3, 4) zu messen, die über eine Torsionsstab (2) gekoppelt sind, und einen Drehmomentsensor zur Detektion eines Drehmoments auf Basis eines Messergebnisses des Winkelsensors umfasst, und ein Gegenkraftvermittlungsmechanismus den Winkel-Drehmomentsensor (11), den Motor und die Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) umfasst.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lenksteuervorrichtung lösbar an einer Ausgangswelle (4) der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) befestigt ist.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine sich konisch verjüngende Fläche (4a) an einem Ende der Ausgangswelle (4) der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) ausgebildet ist, ein Spline (4b) entlang einer axialen Richtung ausgebildet ist und die Lenksteuervorrichtung entlang des Splines (4b) und der sich konisch verjüngenden Fläche (4a) eingesetzt ist und mittels einer Schraube (14) befestigt ist.
Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Potentiometer (61) zur Detektion eines Drehwinkels der Drehscheibe (16) an der Drehscheibe (26) vorgesehen ist.
Lenksteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Potentiometer (61) zwischen den Gehäusen (15) der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) und der Lenksteuervorrichtung angeordnet ist.
Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, des Weiteren umfassend einen Winkelsensor, der zwischen dem Lenkrad und der Geschwindigkeitsdrosseleinrichtung (6) angeordnet ist und zur Detektion eines Relativwinkels zwischen zwei Wellen (3, 4) dient, die mittels eines Torsionsstabs (2) gekoppelt sind, und einen Drehmomentsensor zur Detektion eines Drehmoments auf Grundlage eines Messergebnisses des Winkelsensors.
Lenksteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei in einem Fall, in dem auf Grundlage des Messergebnisses des Potentiometers (61) bestimmt wird, dass der Drehregelmechanismus (C) in einem gesperrten Zustand ist, eine Leistungsverstärkung des Motors auf einen kontinuierlichen Nennstromwert oder weniger begrenzt wird.