DE69813643T2

DE69813643T2 - Elektrische Servolenkung

Info

Publication number: DE69813643T2
Application number: DE69813643T
Authority: DE
Inventors: Junji Kawamuro; Takahiro Kojo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: EP0853029B1; JPH10194143A; US6041887A; EP0853029A3; EP0853029A2; JP3305222B2; DE69813643D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zur Verringerung eines Lenkaufwands bei dem Lenkrad durch das Drehmoment eines Motors.

Verwandter Stand der Technik

Unter Servolenkungsvorrichtungen gibt es eine herkömmliche elektrische Servolenkungsvorrichtung zur Verringerung des Lenkaufwands bei dem Lenkrad. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung ist eingerichtet, ein Lenkdrehmoment durch einen Drehmomentsensor zu erfassen und eine durch den Motor erzeugte Unterstützungskraft auf der Grundlage des so erfassten Lenkdrehmoments über eine elektromagnetische Kupplung und eine Reduziereinheit zu einer Lenkwelle zu übertragen, wie es beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster- Offenlegungsschrift Nr. 62-13764 offenbart ist.
Bei der vorstehend beschriebenen elektrischen Servolenkungsvorrichtung ist der Motor jedoch über die Reduziereinheit an die Lenkwelle angeschlossen, und somit ist der Motor ein Trägheitsgegenstand in dem Lenksystem. Genauer gesagt wird die Massenkraft des Motors, die durch den das Lenkrad betätigenden Fahrer wahrgenommen wird, ausgedrückt durch (Trägheitsmoment des Motors) · (Übersetzungsverhältnis) · (Übersetzungsverhältnis) und wird somit, in großem Umfang durch die Übersetzungsverhältnisse beeinflusst. Sie ist folglich die Ursache einer Verringerung des Lenkgefühls gewesen.
Eine andere elektrische Servolenkungsvorrichtung ist aus der US 5267628 A (und JP 05/24527 A) bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Servolenkungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein variables Getriebe wird zwischen dem Lenkrad und dem Lenksystem angewendet. Ein Kraftunterstützungsmotor bzw. Servomotor wirkt direkt bei dem Lenksystem.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung mit einem guten Lenkgefühl bereitzustellen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Servolenkungsvorrichtung ein Lenksystem zum Drehen eines Reifens entsprechend einer Manipulation eines Lenkrads, einen Motor zum Zuführen einer Kraft zur Unterstützung des Drehens durch das Lenksystem, ein Getriebe mit variablen Übersetzungsverhältnissen, das zwischen dem Motor und dem Lenksystem angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes und zur Steuerung einer Ausgabe des Motors entsprechend dem Drehen des Reifens durch das Lenksystem.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird die Ausgabe des Motors zu dem Lenksystem übertragen, wenn das Lenkrad manipuliert bzw. betätigt wird. Diese Ausgabe des Motors unterstützt den Lenkaufwand bei dem Lenkrad. In diesem Fall wird die Ausgabe des Motors über das Getriebe zu dem Lenksystem übertragen. Folglich kann durch die Steuerung der Übersetzungsverhältnisse durch die Steuereinrichtung die Massenkraft des Motors, die die Manipulation bzw. Betätigung des Lenkrads beeinflussen könnte, gesteuert werden.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei die Steuereinrichtung die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes entsprechend einer Lenkbedingung durch das Lenksystem verändert.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung ändert die Steuereinrichtung die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes gemäß der Lenkbedingung in dem Lenksystem, wie beispielsweise dem Lenkdrehmoment, einem Lenkwinkel, einer Lenkgeschwindigkeit oder einer Lenkwinkelgeschwindigkeit. Folglich kann das Trägheitsgefühl aufgrund des Motors bei der Lenkoperation bei dem Lenkrad begrenzt werden, wodurch das Lenkgefühl verbessert wird.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß seiner dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei die Steuereinrichtung ein Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend einer Änderungsgröße des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes korrigiert.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird das Ausgangsdrehmoment des Motors durch die Änderungsgröße des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes verändert. Folglich kann das Trägheitsgefühl aufgrund des Motors verringert werden, während die Lenkunterstützungsleistung beibehalten wird.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, die ferner eine Blockierzustandserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Blockierzustands des Motors umfasst, wobei die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf Null ändert, wenn der Blockierzustand des Motors durch die Blockierzustandserfassungseinrichtung erfasst wird.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird, wenn der Motor blockiert ist, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf Null geändert. Das heißt, es wird verhindert, dass eine Drehung des Lenkrads zu dem Getriebe übertragen wird, wodurch die Wirkung der Motorblockierung bei der Manipulation des Lenkrads minimiert werden kann.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes bei einer Betriebsüberprüfung des Motors auf unendlich ändert.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bei der Betriebsüberprüfung des Motors auf unendlich geändert. Das heißt, es wird verhindert, dass eine Drehung der Eingangswelle des Getriebes zu der Ausgangswelle des Getriebes übertragen wird, wodurch die Betriebsüberprüfung des Motors ausgeführt werden kann, ohne dass das Steuersystem beeinflusst wird.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei, wenn eine Lenkrichtung zu einer Lenkdrehmomentrichtung unterschiedlich ist, die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes kleiner macht als das, wenn die Lenkrichtung mit der Lenkdrehmomentrichtung übereinstimmt.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes verringert, beispielsweise bei einem Umschalten der Lenkrichtung, wenn die Lenkrichtung zu der Richtung des Lenkdrehmoments unterschiedlich ist, wodurch die Massenkraft aufgrund des Motors bei einem Umschalten der Lenkrichtung oder dergleichen verringert werden kann.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei bei einer Umkehrung einer Lenkrichtung die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes kleiner macht als das vor der Umkehrung der Lenkrichtung.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes verringert, beispielsweise bei einem Umschalten der Lenkrichtung, wenn die Lenkrichtung umgekehrt wird, wodurch die Massenkraft aufgrund des Motors bei einem Umschalten der Lenkrichtung oder dergleichen verringert werden kann.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer achten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei, wenn das Lenksystem den Reifen dreht, die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes in der Nähe eines maximalen Lenkwinkels des Reifens kleiner macht als diejenigen in einem Bereich, der die Nähe des maximalen Lenkwinkels des Reifens ausnimmt.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung kann die Massenkraft des Motors bei einem Auftreten eines Auftreffens bei dem Zahnstangenende verringert werden, wodurch die Belastung beidem Lenksystem verringert werden kann.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, wobei die Steuereinrichtung die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes entsprechend einem Fahrzeugzustand ändert.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung kann die Massenkraft, die an den Fahrzeugzustand, wie beispielsweise das Fahrzeuggewicht oder einen Körperrutschwinkel, angepasst ist, auf das Lenkrad während eines Betriebs einer Fahrzeugverhalten- Steuereinheit ausgeübt werden, wodurch die Manipulierbarkeit des Lenkrads verbessert werden kann.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer der ersten, vierten und fünften Ausgestaltungen, wobei das Getriebe umfasst: an der Seite des Motors bzw. an der Seite des Lenksystems bereitgestellte Scheiben, ein Reibrad, das beide Scheiben reibend kontaktiert, und einen Ringkörper, dessen innere Umfangsoberfläche eine äußere Umfangsoberfläche des Reibrads reibend kontaktiert, wobei ein Übersetzungsverhältnis durch Ändern einer Position des Kontakts zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Reibrads und der inneren Umfangsoberfläche des Ringkörpers verändert wird.
Mit dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung können die Übersetzungsverhältnisse in dem Bereich von Null bis unendlich durch Verändern von Drehversatzgrößen bei den Scheiben, die jeweils bei der Motorseite und bei der Lenksystemseite bereitgestellt sind, und dem Reibrad, das die beiden Scheiben reibend kontaktiert, verändert werden.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, die lediglich zur Veranschaulichung dienen und nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung verstanden werden sollen, besser ersichtlich.
Ein weiterer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Es ist jedoch anzumerken, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung angeben, lediglich zur Veranschaulichung angegeben sind, da verschiedene Änderungen und Modifikationen in dem Bereich der Erfindung für einen Fachmann aus dieser ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:
Fig. 1 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A-2C Darstellungen, um Änderungszustände eines Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu zeigen,
Fig. 3A-3C Darstellungen, die Änderungszustände eines Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 4 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 9 eine strukturelle Darstellung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Zu Beginn ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 und die Fig. 3A- 3C beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm, um den Aufbau der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu zeigen. In der Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 10 ein Lenkrad, wobei dieses Lenkrad 10 mit dem oberen Ende einer Lenkwelle 12 verbunden ist. Ein (nicht gezeigtes) Ritzel ist bei dem unteren Ende der Lenkwelle 12 bereitgestellt, wobei dieses Ritzel in Eingriff mit einer Zahnstange 15 in einem Lenkgehäuse 14 ist. Ferner ist ein Ende einer Verbindungsstange bzw. Spurstange 16 mit jedem der beiden Enden der Zahnstange 15 verbunden, wobei ein Reifen 18 über einen Gelenkarm 17 mit dem anderen Ende jeder Spurstange 16 verbunden ist. Diese Elemente bilden ein Lenksystem zum Drehen der Reifen 18 entsprechend einer Manipulation bzw. Betätigung des Lenkrads 10.
Ein Kegelradgetriebe 20 ist bei dem Zwischenabschnitt der Lenkwelle 12, die vorstehend angegeben ist, befestigt, wobei ein Kraftunterstützungsmotor 24 über ein stufenloses Getriebe 22 mit diesem Kegelradgetriebe 20 verbunden ist.
Bei dem oberen Abschnitt der Lenkwelle 12 ist ein Lenkwinkelsensor 26 zur Erfassung eines Lenkwinkels des Lenkrads 10 und ein Drehmomentsensor 28 zur Erfassung des Lenkdrehmoments des Lenkrads 10 vorhanden. Der Lenkwinkel des Lenkrads 10, der durch den Lenkwinkelsensor 26 erfasst wird, und das Lenkdrehmoment, das durch den Drehmomentsensor 28 erfasst wird, werden einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 30 zugeführt, die eine Steuereinrichtung ist.
Zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Lenkwinkel und Lenkdrehmoment empfängt die ECU 30 ebenso eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem Geschwindigkeitssensor 32 zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zugeführt wird, Informationen über eine Motorblockierung, die von einer Motorblockiererfassungseinrichtung 34 zur Erfassung eines Blockierzustands des Kraftunterstützungsmotors bzw. Servomotors 24 zugeführt werden, ein Signal, das einen Fortschritt einer Fahrzeugverhaltenssteuerung angibt, welches von einer Fahrzeugverhalten-Steuereinheit 36 zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens zugeführt wird, und Informationen über eine Körperrutschgröße, Informationen über ein Fahrzeuggewicht, das von einem Gewichtssensor 38 zur Erfassung des Fahrzeuggewichts zugeführt werden, usw. Auf der Grundlage des Lenkwinkels, des Lenkdrehmoments, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motorblockierinformationen usw., die so zugeführt werden, gibt die ECU 30 ein Steuersignal zu einem Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um ein Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verändern.
Gemäß diesem Beispiel ist das stufenlose Getriebe 22 ein stufenloses Reibgetriebe, das Planetenkegel 22a verwendet, die kegelradförmige Reibräder sind, wobei, wenn der Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 angetrieben wird, ein Ringkörper 22b über ein Schneckengetriebe 42 bewegt wird, um eine Kontaktposition zwischen den Planetenkegeln 22a und der inneren Umfangsoberfläche des Ringkörpers 22b zu verändern, wodurch das Übersetzungsverhältnis verändert wird (welches gleich die Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle 22c/die Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle 22d ist).
Dieses stufenlose Getriebe 22 überträgt eine Drehung der Eingangswelle 22c zu der Ausgangswelle 22d über einen Kontakt zwischen einer Eingangsscheibe 22e und den Planetenkegeln 22a, einen Kontakt zwischen den Planetenkegeln 22a und dem Ringkörper 22b und einen Kontakt zwischen den Planetenkegeln 22a und einer Kurvenscheibe 22f. Wenn sich der Ringkörper 22b bei dem äußersten Ende bei der Seite der Ausgangswelle 22d befindet, wird die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 22d Null, so dass das Übersetzungsverhältnis unendlich werden kann. Dieses stufenlose Getriebe 22 ist ebenso dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis auch in einem betriebslosen Zustand verändert werden kann.
Als nächstes wird der Betrieb der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, das gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau konstruiert ist.
Zuerst ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis in Reaktion auf eine Änderung des Lenkdrehmoments bei dem Lenkrad 10 verändert wird. Die ECU 30 umfasst die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Übersetzungsverhältnis, wie es in Fig. 2A gezeigt ist, in der Form einer Tabelle und ändert das Übersetzungsverhältnis entsprechend der Änderung des Lenkdrehmoments, um die Beziehung aufrecht zu erhalten, die durch die durchgezogene Linie in derselben Zeichnung angegeben ist.
Wenn das Lenkrad 10 betätigt bzw. manipuliert wird und das Lenkdrehmoment durch den Drehmomentsensor 28 erfasst wird, gibt der Drehmomentsensor 28 einen Wert des erfassten Lenkdrehmoments an die ECU 30 aus. In diesem Fall führt die ECU 30 eine Bestimmung bezüglich der Größe des Werts des Lenkdrehmoments aus. Wenn bestimmt wird, dass der Wert des Lenkdrehmoments zu einem vorherigen verringert worden ist, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verringern, wodurch die Anzahl von Drehungen der Ausgangswelle gegenüber der Anzahl von Drehungen der Eingangswelle vergrößert wird. Das Übersetzungsverhältnis wird nämlich zu einem anderen Übersetzungsverhältnis verändert, das an den Wert des erfassten Lenkdrehmoments angepasst ist (das heißt, ein durch die durchgezogene Linie in dem Graphen gemäß Fig. 2A angezeigtes Übersetzungsverhältnis).
Diese Änderungsoperation des Übersetzungsverhältnisses wird ausgeführt, indem der Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 angetrieben wird, um den Ringkörper 22b nach rechts in Fig. 1 zu bewegen, wodurch die Kontaktposition der inneren Umfangsoberfläche des Ringkörpers 22b mit den Planetenkegeln 22a verändert wird.
Indem das Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Wert des erfassten Lenkdrehmoments wie vorstehend beschrieben linear verringert wird, kann die durch den Kraftunterstützungsmotor 24 verursachte Massenkraft verringert werden, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
In diesem Fall vergrößert die ECU 30 ebenso einen Wert eines elektrischen Stroms, der dem Kraftunterstützungsmotor 24 zugeführt wird, entsprechend der Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 22. Da nämlich die Verringerung des Übersetzungsverhältnisses ebenso die Unterstützung durch den Kraftunterstützungsmotor 24 verringert, wird der Wert des dem Kraftunterstützungsmotor 24 zugeführten elektrischen Stromes vergrößert, um das Drehmoment des Motors zu vergrößern. Folglich kann das Trägheitsgefühl aufgrund des Kraftunterstützungsmotors 24 abgebaut werden, während die Lenkunterstützungsleistung des Lenkrads 10 beibehalten wird.
Demgegenüber wird, wenn sich der Wert des durch den Drehmomentsensor 28 erfassten Lenkdrehmoments zu einem größeren Wert ändert, das Übersetzungsverhältnis vergrößert, wie es durch die durchgezogene Linie in Fig. 2A gezeigt ist. Dies verhindert, dass die Lenkunterstützung durch den Kraftunterstützungsmotor 24 unzureichend wird. Da der Fahrer nicht so sensibel auf die Trägheit aufgrund des Kraftunterstützungsmotors 24 bei einer Vergrößerung des Lenkdrehmoments reagiert, verschlechtert die Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses das Lenkgefühl nicht.
Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel werden die Übersetzungsverhältnisse des stufenlosen Getriebes 22 in Reaktion auf die Werte des erfassten Lenkdrehmoments linear verändert, wie es durch die durchgezogene Linie in dem Graphen gemäß Fig. 2A angegeben ist, wobei aber stattdessen die Übersetzungsverhältnisse entsprechend denjenigen verändert werden können, die durch die gestrichelte Linie in derselben Zeichnung angegeben sind. Genauer gesagt wird, um zu verhindern, dass der Kraftunterstützungsmotor 24 als ein großer Trägheitsgegenstand wirkt, wenn das Lenkdrehmoment extrem klein ist, das Übersetzungsverhältnis in dem extrem kleinen Bereich des Lenkdrehmoments klein gehalten. Das Übersetzungsverhältnis wird auf einen größeren Wert verändert, nachdem das Lenkdrehmoment einen bestimmten Wert überschreitet. Dies kann das Lenkgefühl in dem kleinen Lenkdrehmomentbereich verbessern.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis in Reaktion auf eine Änderung des Lenkwinkels θ des Lenkrads 10 verändert wird. Die ECU 30 umfasst die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel und dem Übersetzungsverhältnis, das in Fig. 2B gezeigt ist, in der Form einer Tabelle und ändert das Übersetzungsverhältnis entsprechend der Änderung des Lenkwinkels, um die durch die durchgezogene Linie in derselben Zeichnung angegebene Beziehung beizubehalten.
Wenn das Lenkrad 10 betätigt wird und der Lenkwinkelsensor 26 einen Lenkwinkel erfasst, gibt der Lenkwinkelsensor 26 einen Wert des erfassten Lenkwinkels an die ECU 30 aus. In diesem Fall führt die ECU 30 eine Bestimmung bezüglich der Größe des Lenkwinkels aus. Wenn bestimmt wird, dass der Lenkwinkel zu einem vorherigen verringert worden ist, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verringern, wodurch die Anzahl von Drehungen der Ausgangswelle gegenüber der Anzahl von Drehungen der Eingangswelle vergrößert wird. Das Übersetzungsverhältnis wird nämlich auf ein anderes Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Wert des erfassten Lenkwinkels verändert (das heißt, ein Übersetzungsverhältnis, das durch die durchgezogene Linie in dem Graphen gemäß Fig. 2B angegeben ist).
Indem das Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Wert des erfassten Lenkwinkels verringert wird, kann die durch den Kraftunterstützungsmotor 24 verursachte Massenkraft verringert werden, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
In diesem Fall vergrößert die ECU 30 ebenso den Wert eines elektrischen Stroms, der dem Kraftunterstützungsmotor 24 zugeführt wird, entsprechend der Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 22. Da nämlich die Verringerung des Übersetzungsverhältnisses ebenso die Unterstützung durch den Kraftunterstützungsmotor 24 verringert, wird das Motordrehmoment vergrößert, indem der Wert des dem Kraftunterstützungsmotor 24 zugeführten elektrischen Stroms vergrößert wird. Beispielsweise sind Lenkwinkel- Unterstützungsdrehmomenteigenschaften im Vorfeld eingestellt und eine Regelung zum Erreichen einer Übereinstimmung mit den eingestellten Eigenschaften wird ausgeführt, um den Wert des dem Kraftunterstützungsmotor 24 zugeführten elektrischen Stroms zu vergrößern, wodurch das Trägheitsgefühl abgebaut werden kann, während die Lenkunterstützungsleistung beibehalten wird.
Es kann ebenso in Betracht gezogen werden, dass das Übersetzungsverhältnis in Reaktion auf den Wert des erfassten Lenkwinkels zu einem verändert wird, das durch die gestrichelte Linie in dem Graphen gemäß Fig. 2B angegeben ist. Wenn die Lenkwinkel extrem klein sind (oder in dem Neutralbereich des Lenkwinkels), nimmt der Fahrer den Kraftunterstützungsmotor wahrscheinlich als einen großen Trägheitsgegenstand wahr. Folglich wird das Übertragungsverhältnis in dem extrem kleinen Bereich des Lenkwinkels klein gehalten und das Übersetzungsverhältnis wird auf einen größeren Wert verändert, nachdem der Lenkwinkel einen bestimmten Wert überschreitet, wodurch das Lenkgefühl in dem kleinen Bereich des Lenkwinkels verbessert werden kann.
Wenn der Kraftunterstützungsmotor 24 ein extrem kompakter und hochleistungsfähiger Motor ist, entsteht kein Problem, was das Trägheitsgefühl durch diesen Kraftunterstützungsmotor 24 betrifft. Folglich kann das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis und dem Lenkwinkel verändert werden, wie es in dem Graphen gemäß Fig. 2C gezeigt ist. Genauer gesagt wird, wenn die Lenkwinkel extrem klein sind (oder in dem Neutralbereich des Lenkwinkels sind), das Übersetzungsverhältnis groß gehalten, um die Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle gegenüber der Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle zu verringern. Nachdem der Lenkwinkel einen bestimmten Wert überschreitet, wird das Übersetzungsverhältnis auf einen kleineren Wert verändert, wodurch die Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle gegenüber der Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle vergrößert wird. Dies kann eine Schwankung bei einem Geradeausfahren verhindern, um die Fahrstabilität zu verbessern, da ein großes Drehmoment erforderlich ist, um das Lenkrad 10 in dem Neutralbereich des Lenkwinkels zu manipulieren.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis in Reaktion auf eine Änderung einer Lenkwinkelgeschwindigkeit dθ/dt des Lenkrads 10 verändert wird. In diesem Fall umfasst die ECU 30 die Beziehung zwischen der Lenkwinkelgeschwindigkeit dθ/dt und dem Übersetzungsverhältnis, die in Fig. 3A gezeigt ist, in der Form einer Tabelle und ändert das Übersetzungsverhältnis entsprechend der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit dθ/dt, um die in derselben Zeichnung gezeigte Beziehung beizubehalten.
Wenn das Lenkrad 10 manipuliert wird und der Lenkwinkelsensor 26 den Lenkwinkel erfasst, gibt der Lenkwinkelsensor 26 einen Wert des erfassten Lenkwinkels an die ECU 30 aus. In diesem Fall berechnet die ECU 30 die Lenkwinkelgeschwindigkeit auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung des Lenkwinkels.
Die ECU 30 führt eine Bestimmung bezüglich der Größe dieser Lenkwinkelgeschwindigkeit aus. Wenn bestimmt wird, dass die Lenkwinkelgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 entsprechend der Lenkwinkelgeschwindigkeit zu verringern. Die ECU 30 gibt nämlich das Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um dass Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Graphen gemäß Fig. 3A zu verändern.
Wenn beispielsweise ein Reifen 18 mit dem Bordstein kollidiert, wird das Lenkrad 10 veranlasst, sich mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, während der Kraftunterstützungsmotor 24 ebenso veranlasst wird, sich mit einer hohen Geschwindigkeit zu drehen, wobei somit eine große kinetische Energie vorliegt. Bei einem derartigen Ereignis bestimmt die ECU 30, dass die Lenkwinkelgeschwindigkeit hoch ist und führt die Steuerung aus, um das Übersetzungsverhältnis zu verringern. Folglich kann, auch wenn sich die Zahnstange 15 bis zu dem maximalen Lenkwinkel bewegt, um das Zahnstangenende zu treffen, damit der Kraftunterstützungsmotor 24 in einem Moment gestoppt wird, die Massenkraft des Kraftunterstützungsmotors 24, die zu der Lenkwelle 12 übertragen wird, verringert werden, wodurch verhindert werden kann, dass der Zahnradabschnitt des Kegelradgetriebes 20 oder dergleichen bricht.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem dass Übersetzungsverhältnis in Reaktion auf eine Änderung einer Lenkwinkelbeschleunigung d²θ/dt² des Lenkrads 10 verändert wird. In diesem Fall umfasst die ECU 30 die Beziehung zwischen der Lenkwinkelbeschleunigung d²θ/dt² und dem Übersetzungsverhältnis, die in Fig. 3B gezeigt ist, in der Form einer Tabelle und ändert das Übersetzungsverhältnis entsprechend der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung d²θ/dt², um die in derselben Zeichnung gezeigte Beziehung beizubehalten.
Wenn das Lenkrad 10 manipuliert wird und der Lenkwinkelsensor 26 den Lenkwinkel erfasst, gibt der Lenkwinkelsensor 26 einen Wert des erfassten Lenkwinkels an die ECU 30 aus. In diesem Fall berechnet die ECU 30 die Lenkwinkelbeschleunigung auf der Grundlage der zeitlichen Änderung des Lenkwinkels.
Daraufhin führt die ECU 30 eine die Größe dieser Lenkwinkelbeschleunigung betreffende Bestimmung aus. Wenn bestimmt wird, dass die Lenkwinkelbeschleunigung zu einem größeren Wert verändert wird, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verringern, wodurch das Verhältnis der Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle zu der Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle vergrößert wird. Die ECU 30 gibt nämlich das Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Graphen gemäß Fig. 3B zu verändern.
Folglich wird, wenn der Wert der Lenkwinkelbeschleunigung groß ist, d. h. wenn das Lenkrad 10 schnell manipuliert wird, das Übersetzungsverhältnis verringert, um die auf das Lenkrad 10 ausgeübte Massenkraft durch den Kraftunterstützungsmotor 24 zu verringern, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis in Reaktion auf eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit V verändert wird. In diesem Fall umfasst die ECU 30 die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Übersetzungsverhältnis, die in Fig. 3C gezeigt ist, in der Form einer Tabelle und ändert das Übersetzungsverhältnis entsprechend der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit V, um die in derselben Zeichnung gezeigte Beziehung beizubehalten.
Der Geschwindigkeitssensor 32 erfasst die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und gibt einen Wert der erfassten Fahrgeschwindigkeit an die ECU 30 aus. In diesem Fall führt die ECU 30 eine Bestimmung bezüglich der Größe der Fahrzeuggeschwindigkeit aus. Wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verringern. Die ECU 30 gibt nämlich das Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis auf der Grundlage der durch die durchgezogene Linie in dem Graphen gemäß Fig. 3C angegebenen Beziehung zu verändern. Wenn das Übersetzungsverhältnis in einem Zustand konstanter Unterstützungskraft des Kraftunterstützungsmotors 24 verringert wird, wird die zu der Lenkwelle 12 übertragene Unterstützungskraft verringert und eine starke Kraft wird für die Manipulation des Lenkrads 10 erforderlich.
Folglich kann eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses bei einer Vergrößerung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessern.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 verändert wird, wenn Richtungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und des Lenkdrehmoments des Lenkrads 10 einander entgegengesetzt sind. Wenn das Lenkrad 10 manipuliert wird, erfasst der Lenkwinkelsensor 26 den Lenkwinkel und der Drehmomentsensor 28 erfasst das Lenkdrehmoment. Daraufhin geben der Lenkwinkelsensor 26 und der Drehmomentsensor 28 den Lenkwinkel sowie das Lenkdrehmoment an die ECU 30 aus. In diesem Fall berechnet die ECU 30 die Lenkwinkelgeschwindigkeit auf der Grundlage der zeitlichen Änderung des Lenkwinkels und führt eine Bestimmung bezüglich der Richtungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und des Lenkdrehmoments aus.
Wenn bestimmt wird, dass die Richtungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und des Lenkdrehmoments einander entgegengesetzt sind, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verringern. Dies vergrößert die Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle gegenüber der Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle.
Beispielsweise werden anlässlich eines Übergangs von einem Kurvenfahren zu einem Geradeausfahren die Richtungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und des Lenkdrehmoments einander entgegengesetzt, wenn das stark eingeschlagene Lenkrad 10 in die Neutralposition zurückgeführt wird. Wenn die ECU 30 bestimmt, dass die Richtungen der Lenkwinkelgeschwindigkeit und des Lenkdrehmoments einander entgegengesetzt sind, beispielsweise bei einer derartigen Rückführung des Lenkrads 10 oder dergleichen, verringert die ECU 30 das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22, um die auf das Lenkrad 10 ausgeübte Massenkraft durch den Kraftunterstützungsmotor 24 zu verringern, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 bei einem Umschalten der Drehrichtung des Lenkrads 10 verändert wird. Wenn das Lenkrad 10 manipuliert wird, erfasst der Lenkwinkelsensor 26 den Lenkwinkel und gibt den Lenkwinkel an die ECU 30 aus. In diesem Fall führt die ECU 30 eine Bestimmung bezüglich einer Umkehrung des Lenkwinkels aus. Wenn die Umkehrung des Lenkwinkels stattfindet, gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu verringern. Der Lenkwinkelsensor 26, der hierbei verwendet wird, muss ein Lenkwinkelsensor sein, der in der Lage ist, einen Absolutlenkwinkel zu erfassen.
Durch Verkleinern des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 22 bei einem Umschalten der Drehrichtung des Lenkrads 10, wie es vorstehend beschrieben ist, kann die auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübte Massenkraft verkleinert werden, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 bei einer Fahrzeugverhaltenssteuerung verändert wird. Die hierbei angegebene "Fahrzeugverhaltenssteuerung" bedeutet, das Fahren oder Bremsen eines Fahrzeugs zu steuern, um ein Schleudern, Wegdriften oder dergleichen des Fahrzeugs zu vermeiden. Wenn die Verhaltenssteuerung des Fahrzeugs durch die Fahrzeugverhalten-Steuereinheit 36 in Gang kommt, gibt die Fahrzeugverhalten- Steuereinheit 36 an die ECU 30 ein Signal aus, das angibt, dass die Fahrzeugverhalten-Steuereinheit 36 in Aktion ist.
Während der Fahrzeugverhaltenssteuerung gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 zu vergrößern, wodurch das Verhältnis der Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle zu dem Verhältnis der Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle verkleinert wird. Durch Vergrößern des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 22 auf diese Weise steigt die auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübte Massenkraft an, so dass der Fahrer das Lenkrad 10 gegen die Steuerung durch die Fahrzeugverhalten- Steuereinheit 36 nicht einfach manipulieren kann.
In dem Fall von Fahrzeugen, die nicht mit der Fahrzeugverhalten-Steuereinheit 36 ausgerüstet sind, wird ein Rutschwinkel des Fahrzeugs erfasst und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 wird verkleinert, wenn dieser Rutschwinkel groß ist, d. h. in einem Driftzustand des Fahrzeugs. Die Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses verkleinert die auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübte Massenkraft, so dass der Fahrer das Lenkrad 10 schnell manipulieren kann.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 in Abhängigkeit von dem Gewicht des Fahrzeugs verändert wird. Genauer gesagt wird das Gewicht des Fahrzeugs durch den Gewichtssensor 38 erfasst und Informationen über das Fahrzeuggewicht werden an die ECU 30 ausgegeben. Folglich führt die ECU 30 eine Bestimmung bezüglich des Fahrzeuggewichts aus und vergrößert das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22, wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeuggewicht schwer ist. Die Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses vergrößert die auf das Lenkrad durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübte Massenkraft, so dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert werden kann.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis bei einer Betriebsüberprüfung des Kraftunterstützungsmotors 24 verändert wird. Wenn der nicht gezeigte Zündknopf von AUS zu EIN geschaltet wird, wird die Betriebsüberprüfung des Kraftunterstützungsmotors 24 ausgeführt. Während dieser Betriebsüberprüfung des Kraftunterstützungsmotors 24 gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf unendlich zu ändern, d. h. die Anzahl von Umdrehungen der Ausgangswelle auf Null zu ändern, ungeachtet der Anzahl von Umdrehungen der Eingangswelle.
Die ECU 30 gibt ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um den Ringkörper 22b zu der äußersten linken Position in Fig. 1 zu bewegen, wodurch das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf unendlich verändert wird.
Folglich wird die Drehung des Kraftunterstützungsmotors 24 nicht zu dem Lenkrad 10 übertragen, woraufhin die Betriebsüberprüfung des Kraftunterstützungsmotors 24 auf einfache Weise ausgeführt werden kann.
Als nächstes ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 bei einer Lenkradschlossblockierung des Lenkrads 10 auf unendlich verändert wird. Genauer gesagt gibt, wenn das Lenkrad 10 blockiert ist, die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf unendlich zu ändern. Folglich wird das Lenkrad 10 fixiert, um unmanipulierbar zu werden, wodurch eine Antidiebstahlsicherung des Fahrzeugs erreicht wird.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf Fig. 4 die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Beschreibung dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung sind die gleichen Bauelemente wie diejenigen der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die gleichen Symbole wie diejenigen bezeichnet, die bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Diese elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit dem gleichen Aufbau wie die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konstruiert, mit der Ausnahme, dass die Ausgangswelle 22d des stufenlosen Getriebes 22 in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Kraftunterstützungsmotor 24, der als eine Eingangswelle zu verwenden ist, verbunden ist und dass die zugehörige Eingangswelle 22c in Eingriff mit dem Kegelradgetriebe 20 ist, das als eine Ausgangswelle zu verwenden ist. Ein Merkmal dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung ist, dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf Null verändert werden kann, das heißt, dass die Ausgangswelle drehungsfrei wird, wenn die Anzahl von Drehungen der Eingangswelle Null ist. Ein weiteres Merkmal ist, dass das Übersetzungsverhältnis auch in dem betriebslosen Zustand verändert werden kann.
Als nächstes ist der Betrieb der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, die mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau konstruiert ist.
Zuerst ist ein Fall beschrieben, bei dem das Übersetzungsverhältnis auf Null verändert wird, wenn der Kraftunterstützungsmotor blockiert ist. Wenn der Kraftunterstützungsmotor 24 blockiert ist, gibt die Motorblockierungserfassungseinrichtung 34 die Motorblockierinformationen an die ECU 30 aus. In diesem Fall gibt die ECU 30 ein Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf Null zu ändern.
Die ECU 30 gibt nämlich das Steuersignal an den Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 aus, um den Ringkörper 22b zu der äußersten rechten Position in Fig. 4 zu bewegen, wodurch das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf Null verändert wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Kraftunterstützungsmotor 24 von dem Lenkrad 10 getrennt, so dass das Lenkrad 10 auch in dem Blockierzustand des Kraftunterstützungsmotors 24 manipuliert werden kann.
Diese elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ebenso eingerichtet, die Größe der auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübten Massenkraft zu ändern, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 22 auf der Grundlage der Änderung des Lenkdrehmoments, der Änderung des Lenkwinkels, der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung, der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. auf ähnliche Weise verändert wird wie bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf Fig. 5 die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Beschreibung dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung sind die gleichen Bauelemente wie diejenigen der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Symbolen wie diejenigen bezeichnet, die in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit dem gleichen Aufbau wie die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konstruiert, mit der Ausnahme, dass das stufenlose Getriebe 22 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein stufenloses Getriebe 50 ersetzt wird.
Gemäß diesem Beispiel ist das stufenlose Getriebe 50 ein stufenloses Getriebe des Ring-Kegel-Typs (RC-Typ), das mit einem Eingangskegel 50a, der mit dem Kraftunterstützungsmotor 24 verbunden ist, einem Ausgangskegel 50b, der bei der Lenkwelle 12 befestigt ist, einem Ring 50c zur Übertragung einer Drehung von dem Eingangskegel 50a zu dem Ausgangskegel 50b und einem Ringgleitgetriebe 50d aufgebaut ist, das mit dem Schneckengetriebe 42 in Eingriff ist, welches mit dem Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 verbunden ist.
Bei dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird der Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 durch ein Steuersignal von der ECU 30 angesteuert, um die Position des Rings 50c zu verändern, um effektive Durchmesser für eine Übersetzung des Eingangskegels 50a und des Ausgangskegels 50b zu verändern, wodurch das Übersetzungsverhältnis verändert wird.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist ebenso derart eingerichtet, dass die Größe der auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübten Massenkraft verändert werden kann, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 50 auf der Grundlage der Änderung des Lenkdrehmoments, der Änderung des Lenkwinkels, der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung, der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. auf ähnliche Weise verändert wird wie bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf Fig. 6 die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Beschreibung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Bauelemente wie diejenigen der Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Symbolen wie diejenigen bezeichnet, die in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit dem gleichen Aufbau wie die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konstruiert, mit der Ausnahme, dass das stufenlose Getriebe 22 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein stufenloses Getriebe 60 ersetzt ist.
In diesem Beispiel ist das stufenlose Getriebe 60 ein stufenloses Getriebe des Kugelrad-Typs, das konstruiert ist, Kugeln 60a zur Übertragung einer Drehung von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle aufzuweisen.
In dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird der Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 durch ein Steuersignal von der ECU 30 angesteuert, um die Achse der Kugeln 60a zu neigen, um dadurch das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 60 zu verändern.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist ebenso derart eingerichtet, dass die Größe der auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübte Massenkraft verändert werden kann, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 60 auf der Grundlage der Änderung des Lenkdrehmoments, der Änderung des Lenkwinkels, der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung, der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. auf ähnliche Weise verändert wird wie bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf Fig. 7 die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Beschreibung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind die gleichen Bauelemente wie diejenigen der Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Symbolen wie diejenigen bezeichnet, die in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit dem gleichen Aufbau wie die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konstruiert, mit der Ausnahme, dass das stufenlose Getriebe 22 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein stufenloses Getriebe 70 ersetzt ist.
In diesem Beispiel ist das stufenlose Getriebe 70 ein stufenloses Getriebe des Ring-Kegel-Typs (SC-Typs), das konstruiert ist, Planetenkegel 70a, einen Ring 70b, dessen innere Umfangsoberfläche in Kontakt mit den Planetenkegeln 70a ist, usw. aufzuweisen.
In dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird der Übersetzungsverhältnisänderungsmotor 40 durch ein Steuersignal von der ECU 30 angesteuert, um die Position des Rings 70b zu verändern, um effektive Durchmesser für eine Übersetzung der Planetenkegel 70a zu verändern, um dadurch das Übersetzungsverhältnis zu verändern.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist ebenso derart eingerichtet, dass die Größe der auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübten Massenkraft verändert werden kann, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 70 auf der Grundlage der Änderung des Lenkdrehmoments, der Änderung des Lenkwinkels, der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung, der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. auf ähnliche Weise verändert wird wie bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf Fig. 8 die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Beschreibung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Bauelemente wie diejenigen der Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen. Symbolen wie diejenigen bezeichnet, die in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen mit dem gleichen Aufbau wie die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel konstruiert, mit der Ausnahme, dass der Lenkwinkelsensor 26 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durch einen Winkelgeschwindigkeitssensor 27 ersetzt ist.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist ebenso derart eingerichtet, dass die Größe der auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübten Massenkraft verändert werden kann, indem das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 50 auf der Grundlage der Änderung des Lenkdrehmoments, der Änderung des Lenkwinkels, der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung, der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. auf ähnliche Weise verändert wird wie bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Als nächstes ist unter Bezugnahme auf Fig. 9 die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Beschreibung der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Bauelemente wie diejenigen der Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Symbolen bezeichnet wie diejenigen, die in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen wird.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist konstruiert, indem das stufenlose Getriebe 22 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch stufenlose Getriebe 22A, 22B ersetzt ist, die die gleichen sind wie das stufenlose Getriebe 22. Genauer gesagt ist das stufenlose Getriebe 22A mit dem Kraftunterstützungsmotor 24 verbunden und das stufenlose Getriebe 22B ist in der umgekehrten Ausrichtung mit dem stufenlosen Getriebe 22A verbunden. Die Unterstützungskraft wird über die stufenlosen Getriebe 22A, 22B zu der Lenkwelle 12 übertragen. Die stufenlosen Getriebe 22A, 22B dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass sie das Übersetzungsverhältnis von Null auf unendlich variieren können. Die Vorrichtung ist mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Punkts im Wesentlichen mit dem gleichen Aufbau wie die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konstruiert.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist ebenso derart eingerichtet, dass die Größe der auf das Lenkrad 10 durch den Kraftunterstützungsmotor 24 ausgeübten Massenkraft verändert werden kann, indem das Übersetzungsverhältnis der stufenlosen Getriebe 22A, 22B auf der Grundlage der Änderung des Lenkdrehmoments, der Änderung des Lenkwinkels, der Änderung der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der Änderung der Lenkwinkelbeschleunigung, der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit usw. auf ähnliche Weise verändert wird wie bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wodurch das Lenkgefühl des Lenkrads 10 verbessert werden kann.
Jedes der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann ebenso derart eingerichtet sein, dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes auf der Grundlage einer Entscheidung, dass das Fahrzeug auf einer Schnellstraße bzw. einem Highway fährt, entsprechend Informationen von einem nicht gezeigten Navigationssystem vergrößert wird. Da während der Fahrt auf der Schnellstraße die Unterstützungskraft durch den Kraftunterstützungsmotor klein ist, wird die Massenkraft durch den Kraftunterstützungsmotor durch die vorstehend beschriebene Anordnung vergrößert, so dass die Stabilität bei einem Geradeausfahren während des Fahrens auf der Schnellstraße verbessert werden kann.
Jedes der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann ebenso derart eingerichtet sein, dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes entsprechend Wetterbedingungen verändert wird. Genauer gesagt wird regnerisches Wetter durch eine Erfassung von Regentropfen durch einen nicht gezeigten Regentropfensensor, durch den Betrieb von Scheibenwischern oder dergleichen erfasst und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes wird auf der Grundlage hiervon vergrößert, um dadurch die Massenkraft aufgrund des Kraftunterstützungsmotors zu vergrößern, wodurch die Stabilität bei einem Geradeausfahren verbessert werden kann.
Jedes der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann ebenso derart eingerichtet sein, dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes auf der Grundlage der Tageszeit oder der Nachtzeit verändert wird. Genauer gesagt wird ein Fahren während der Nachtzeit auf der Grundlage des Einschaltens der Frontlichter oder dergleichen erfasst und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes wird vergrößert, um die Trägheit aufgrund des Kraftunterstützungsmotors zu vergrößern, wodurch die Stabilität des Geradeausfahrens ebenso während der Nachtzeit verbessert werden kann.
Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann das Auftreten einer Instabilität bzw. eines Flatterns unterdrückt werden, indem das Auftreten des Flatterns des Lenkrads 10 erfasst wird und das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes bei dem Auftreten des Flatterns verändert wird. Genauer gesagt kann das Auftreten des Flatterns unterdrückt werden, da die Änderung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes das System veranlasst, von der Resonanzfrequenz des Fahrzeugs abzuweichen.
Jedes der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann ebenso derart eingerichtet sein, dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes während einer Schaltoperation einer Gangschaltung vergrößert wird. Die Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes kann die Massenkraft aufgrund des Kraftunterstützungsmotors vergrößern, so dass die Massenkraft einschränkt, dass das Lenkrad während der Gangschaltungsoperation manipuliert wird, womit die Stabilität bei dem Geradeausfahren verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird, wenn das Lenkrad manipuliert wird, die Motorausgabe zu dem Lenksystem übertragen, um die Lenkwirkung bei dem Lenkrad zu unterstützen. In diesem Fall wird die Motorausgabe über das Getriebe zu dem Lenksystem übertragen, wodurch die Massenkraft des Motors gesteuert wird, die die Manipulation des Lenkrads beeinflussen kann.
Aus der vorstehend beschriebenen Erfindung ist es ersichtlich, dass die Erfindung auf vielerlei Weise variiert werden kann. Derartige Variationen werden nicht als ein Abweichen von dem Bereich der Erfindung betrachtet, und alle derartigen Modifikationen, die für einen Fachmann ersichtlich sind, sollen in den Bereich der nachstehenden Patentansprüche einbezogen werden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung mit gutem Lenkgefühl bereitzustellen. Diese elektrische Servolenkungsvorrichtung weist ein Lenksystem zum Drehen von Reifen entsprechend einer Manipulation eines Lenkrads, einen Kraftunterstützungsmotor zur Unterstützung dieses Drehens der Reifen durch das Lenksystem, ein stufenloses Getriebe mit variablen Übersetzungsverhältnissen, das zwischen dem Kraftunterstützungsmotor und dem Lenksystem zwischengeschaltet ist, und eine ECU zur Steuerung der Übersetzungsverhältnisse des stufenlosen Getriebes sowie zur Steuerung der Ausgabe des Motors entsprechend dem Drehen der Reifen durch das Lenksystem auf.

Claims

1. Elektrische Servolenkungsvorrichtung mit

einem Lenksystem (12, 14-17) zum Drehen eines Reifens (18) entsprechend einer Manipulation eines Lenkrads (10),

einem Motor (24) zum Zuführen einer Kraft zur Unterstützung des Drehens durch das Lenksystem,

einem Getriebe (22) mit variablen Übersetzungsverhältnissen und

einer Steuereinrichtung (30) zur Steuerung der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes (22) und zur Steuerung einer Ausgabe des Motors (24) entsprechend dem Drehen des Reifens durch das Lenksystem (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22) zwischen dem Motor (24) und dem Lenksystem (12) zwischengeschaltet ist.

2. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (30) die Übertragungsverhältnisse des Getriebes entsprechend einer Lenkbedingung des Lenksystems steuert.

3. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lenkbedingung ein Lenkdrehmomentzustand ist.

4. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lenkbedingung ein Lenkwinkelzustand ist.

5. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lenkbedingung ein Lenkgeschwindigkeitszustand ist.

6. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lenkbedingung ein Lenkbeschleunigungszustand ist.

7. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (30) ein Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend einer Änderungsgröße eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes korrigiert.

8. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Blockierzustandserfassungseinrichtung zur Erfassung eines Blockierzustands des Motors, wobei die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf Null ändert, wenn der Blockierzustand des Motors durch die Blockierzustandserfassungseinrichtung erfasst ist.

9. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes bei einer Betriebsüberprüfung des Motors auf unendlich ändert.

10. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn sich eine Lenkrichtung durch das Lenksystem von einer Lenkdrehmomentrichtung unterscheidet, die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes kleiner einstellt als das, wenn die Lenkrichtung des Lenksystems mit der Lenkdrehmomentrichtung übereinstimmt.

11. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Lenkrichtung durch das Lenksystem umgekehrt wird, die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes kleiner einstellt als das, bevor die Lenkrichtung durch das Lenksystem umgekehrt wird.

12. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn das Lenksystem den Reifen dreht, die Steuereinrichtung ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes in der Nähe eines maximalen Lenkwinkels des Reifens kleiner einstellt als diejenigen in einem Bereich mit Ausnahme der Nähe des maximalen Lenkwinkels des Reifens.

13. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes entsprechend einer Fahrzeugbedingung ändert.

14. Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 8 und 9, wobei das Getriebe umfasst:

Scheiben, die auf der Seite des Motors bzw. auf der Seite des Lenksystems bereitgestellt sind,

ein Reibrad, das beide Scheiben reibend kontaktiert, und

ein Ringkörper, dessen innere Umfangsoberfläche eine äußere Umfangsoberfläche des Reibrads reibend kontaktiert,

wobei ein Übersetzungsverhältnis durch Ändern einer Position des Kontakts zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Reibrads und der inneren Umfangsoberfläche des Ringkörpers verändert wird.