JP2819383B2 - 制御装置特に自動車の舵取り装置 - Google Patents

制御装置特に自動車の舵取り装置

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JP2819383B2 JP6041819A JP4181994A JP2819383B2 JP 2819383 B2 JP2819383 B2 JP 2819383B2 JP 6041819 A JP6041819 A JP 6041819A JP 4181994 A JP4181994 A JP 4181994A JP 2819383 B2 JP2819383 B2 JP 2819383B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、手動で作動できる操作
機構特に舵取りハンドルと、操作機構により作動できる
制御機構特に自動車の舵取り車輪と、相互の連結を外さ
れた操作機構と制御機構の相対位置を調整する電動駆動
装置とを有する制御装置特に自動車の舵取り装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】冒頭に述べた形式の舵取り装置を持った
自動車は米国特許第Ａ−３０７３４０７号公報で知られ
ている。この舵取り装置は自動車を駐車するための所定
の操縦の際に、電動駆動装置が舵取り装置を自動制御で
作動することにより全自動で作動する。その場合、舵取
りハンドルはその都度の舵取り操縦に応じて一緒に回転
され、即ち運転者は舵取り装置がどのように作動するか
を「気付く」ことができる。
【０００３】なお自動車特に乗用車に対して、所定の走
行状態において特に例えば横風障害の際に走行車を安定
させるために自動舵取り操作が行われるように、走行車
舵取り装置を形成することは基本的には知られている。
運転者が自動舵取り操作によっていらいらされることを
避けるために、一般に自動的に作動する後輪舵取り装置
が設けられ、運転者によって作動される舵取り装置は前
輪に作用する。従って路面作用によって引き起こされる
舵取り力ないし動きを除いて運転者が舵取りハンドルに
おいて何らの動きも力も感ずることなしに、自動的な舵
取り操作が行われる。しかし自動舵取り操作を単独であ
るいは追加的に前輪についても講ずることも基本的には
知られている。しかし自動舵取り操作によって舵取りハ
ンドルが一緒に回転されるとき、運転者はいらいらす
る。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許第３８３０６５４Ａ
１号公報において、舵取りハンドルの調整運動とこれに
よって引き起こされる舵取り車輪の舵取り角変化との伝
達比が舵取りハンドルの調整速度に関して変化すること
を特徴としているいわゆる誘導舵取り装置が知られてい
る。このためにドイツ連邦共和国特許第３８３０６５４
Ａ１号公報に基づいて、舵取りハンドルは入力軸を介し
て差動歯車装置として形成されている遊星歯車装置の太
陽歯車を駆動する。この歯車装置の内歯歯車ないしリン
グ歯車に固く結合されている出力軸が走行車舵取り車輪
を制御する。自動可変調整装置によって制御される電動
機は、遊星歯車装置の第二入力軸を形成しその外歯付き
遊星キャリヤとかみ合っているスピンドルを駆動する。
従って入力軸と出力軸との間の伝達比は電動機の回転方
向および回転速度によって決定される。舵取りハンドル
ないし入力軸が静止されているとき、走行車舵取り車輪
の舵取り角は誘導式舵取り装置にとって代表的であるよ
うに変化しない。
【０００５】英国特許第Ａ−２９７６５９号公報におい
て、重量ロードローラに対して用意され二つの運転方式
の間で転換させられる制御装置が知られている。その一
方の運転方式において舵取りハンドルは電動式の支援な
しに直接走行車の舵取り機構一般には舵取り可能なロー
ラに作用する。この場合舵取りハンドルは舵取り機構に
機械的に駆動結合されている。他方の運転方式において
舵取りハンドルと舵取り機構との機械的な直結は、その
ために設けられたつめクラッチがこの運転方式において
その開放状態をとっていることにより切り離されてい
る。同時に舵取りハンドルは制御クラッチを制御する。
この制御クラッチは舵取りハンドルの回転方向に応じて
連続回転する駆動電動機を種々の方式で制御機構に連結
する。即ちこの制御機構が舵取りハンドルが一つの方向
に作動される際に一つの方向に、舵取りハンドルが反対
方向に作動される際に逆方向に調整されるように連結す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冒頭
に述べた形式の制御装置を、一方では最高の安全要求が
満足され、他方では作業員ないし運転者のいらいらおよ
びこれによって引き起こされる誤った操縦ができる限り
回避されるように改良することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、ハンドル軸の入力部分と出力部分との間の永続的に
作用する強制連結を実質的に切り離しでき、その場合、
駆動装置が出力部分を回転制御するかあるいは出力部分
にトルクを与え、連結部のセルフロックに打ち勝って、
（駆動装置がそのエネルギ源から遮断された場合には、
セルフロックによって妨げられている）入力部分の出力
部分からの切り離しを行うことによって達成される。
【０００８】即ち本発明では、操作機構ないし舵取りハ
ンドルが、入力部分と出力部分の間の連結部に永続的に
作用する機械的な伝動装置の形に形成されている強制的
連結装置を介して、常に制御機構ないし舵取り車輪に作
用的に接続され、操作機構ないし舵取りハンドルと制御
機構ないし舵取り車輪との間の駆動結合が、自動的な舵
取り操作において実質的に（又は外見上）分離されるよ
うに考慮されている。
【０００９】これによって、一方では作業員ないし運転
者の「指導権」が制御機構ないし舵取り装置によって与
えられ、他方では駆動装置へのエネルギの供給を遮断し
た場合直ちに、（自動的な制御ないし舵取り操作の無
い）一般的な制御機構ないし舵取り装置の運転挙動が与
えられる。
【００１０】本発明の第一の有利な実施態様に基づい
て、入力部分および出力部分は互いに、目的に適って作
業員ないし運転者によって通常の運転過程において制御
機構ないし舵取り装置に与えられる力およびトルクが簡
単に伝達される滑りクラッチなどを介して強制連結さ
れ、更に入力部分および出力部分はそれぞれ必要な場合
に自動的な制御ないし舵取り操作を行う非セルフロック
駆動装置を備えている。
【００１１】その場合目的に適って、出力部分に結合さ
れている駆動装置は自動的な制御ないし舵取り操縦を生
じさせ、入力部分に作用する駆動装置は入力部分を完全
にないしほぼ完全に静止する。即ちこれによって例え
ば、作業員ないし運転者は、自動的な制御ないし舵取り
操作を操作機構ないし舵取りハンドルで、その制御ない
し舵取り操作に相応して操作機構ないし舵取りハンドル
の運動の際に生ずるような過大に強い衝撃ないし動きに
よって不安やいらいらを生ずることなしに、操作機構な
いし舵取りハンドルの僅かな衝撃ないし動きで有利に認
識できる。
【００１２】本発明の第二の有利な実施態様の場合、入
力部分および出力部分は互いにセルフロック電動伝動装
置を介して連結され、更に入力部分および又は出力部分
に非セルフロック電動駆動装置が配置されている。
【００１３】入力部分および又は出力部分におけるセル
フロック電動伝動装置並びに非セルフロック駆動装置の
相応した自動的な作動によって、自動的な制御ないし舵
取り操作が行われ、その場合、操作機構ないし舵取りハ
ンドルはほとんど静止したままであるか、その制御ない
し舵取り操作に比べてかなり減少された動きしか生じな
い。
【００１４】駆動装置をそのエネルギ供給源から切り離
した場合、入力部分および出力部分は互いにセルフロッ
ク伝動装置を介して実際に互いに固く強制連結される。
【００１５】セルフロック伝動装置は、機械的に滑りク
ラッチ並びに並列接続された非セルフロック電動機のよ
うに振る舞う進行波電動機（ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｗ
ａｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｔｏｒ）として形成され
る。
【００１６】本発明の第三の有利な実施態様において、
入力部分と出力部分との間に二つの入力軸と一つの出力
軸を備えた重畳伝動装置が配置され、入力部分および出
力部分は非セルフロック電動駆動装置を備え、重畳伝動
装置の一つの入力軸が入力部分に、出力軸が出力部分に
結合され、もう一つの第二入力軸が第３の駆動装置によ
って静止部分に対して相対移動でき、駆動装置がそのエ
ネルギ源から遮断された場合に、第二入力軸が第３駆動
装置あるいはそれに結合された伝動装置部分のセルフロ
ックによって静止して固定される。
【００１７】ここでも駆動装置の相応した制御によって
制御ないし舵取り操作が行われ、その場合、操作機構な
いし舵取りハンドルは全く動かされないか、制御ないし
舵取り操作と原理的に無関係な方法で電動式に動かされ
る。
【００１８】本発明の第二並びに第三の実施態様におい
て、入力部分および出力部分に非セルフロック電動駆動
装置を配置した場合、それらの電動駆動装置および、入
力部分と出力部分との間のセルフロック伝動装置ないし
重畳伝動装置の第二入力軸における電動駆動装置がセル
フロックの抵抗に打ち勝ち、両方の非セルフロック駆動
装置が制御ないし舵取り操作並びにそこから実質的に切
り離された操作機構ないし舵取りハンドルの運動ないし
停止作用を行うような運転ができる。
【００１９】本発明のすべての実施態様において非常に
高い安全性が生ずる。操作機構ないし舵取りハンドルが
制御機構と永続的に駆動結合されているので、作業員な
いし運転者は常に手動操作を行うことができる。
【００２０】更に駆動装置の自動制御はただ常に欠陥の
ない挙動について検査し、欠陥が生じた際に駆動装置を
ただエネルギ供給源から分離するだけで済む。その場合
直ちに、自動操作ができない一般的な制御ないし舵取り
装置が用立てられる。
【００２１】更に駆動装置が故障した場合、基本的には
以下に説明するように非常運転できる。
【００２２】なお本発明の優れた特徴については、各請
求項および本発明の有利な実施例が示されている図面を
参照した以下の説明から理解できる。
【００２３】
【実施例】図１に示されている走行車舵取り装置の場
合、舵取りハンドル１は舵取りハンドル軸２を介して舵
取りギヤ３に機械的に駆動結合されている。この舵取り
ギヤ３は基本的には普通の方法で走行車の舵取り前輪４
に結合されているので、舵取りハンドル１が右あるいは
左に回転されると、舵取り車輪４が右あるいは左に転向
される。
【００２４】本発明の特色は、図１に示されている実施
例の場合、舵取りハンドル軸２が入力部分２′と出力部
分２″に分割され、入力部分２′および出力部分２″が
第１の伝動装置となる滑りクラッチ５を介して互いに結
合されていることにある。滑りクラッチ５は、走行車の
走行運転の際に生ずる舵取りトルクが滑りクラッチ５の
滑りなしに舵取りハンドル１と舵取りギヤ３との間の舵
取りハンドル軸２によって伝達されるように設計されて
いる。
【００２５】入力部分２′並びに出力部分２″にそれぞ
れ非セルフロック形の特に電動の第１、第２駆動装置
６，７が配置されている。
【００２６】これらの駆動装置６，７がそのエネルギ供
給源から分離されている限りは、図示の舵取り装置は普
通の方法で振る舞い、即ち舵取り車輪４は専ら舵取りハ
ンドル１の調整運動に応じて転向される。
【００２７】第１、第２駆動装置６，７は自動制御装置
８により、例えば横風障害に関して規定された所定のパ
ラメータの関数として作動され、この横風障害を検出す
るセンサ９が制御装置８の入力側に接続されている。
【００２８】このセンサ９および制御装置８は普通は電
気式ないし電子式に作動する。
【００２９】所定のパラメータに関係して制御装置８
は、出力部分２″に付属されている第 ２駆動装置７が走
行車の舵取り車輪４に所望の舵取り運動を生じさせ、ま
た入力部分２′に付属されている第１駆動装置６が入力
部分２′並びに舵取りハンドル１を静止したままにする
か又は出力部分２″と同様にしかし著しく減少された回
転距離だけ移動させるように、駆動装置６、７を制御す
る。この場合、駆動装置６，７によって発生できるトル
クは勿論、滑りクラッチ５に滑りを生じさせるのに十分
な大きさでなければならない。
【００３０】上述の制御装置の場合、舵取り車輪角度並
びに舵取り車輪トルクは基本的に互いに別々に調整でき
る。
【００３１】制御装置８は常に誤作用について検査す
る。誤作用の場合に駆動装置６，７はそのエネルギ供給
源から分離されるので、駆動装置６，７は永続的に無効
のままとなり、その非セルフロック性に基づいて舵取り
装置に全く影響を与えない。
【００３２】制御装置８が完全に機能している場合も第
１、第２駆動装置６，７は常に非セルフロック性を有し
たままであり、入力部分２′ないし出力部分２″だけに
トルクを与えることができるので、運転者の舵取り操作
は常に可能である。何故ならば、どんな場合も運転者が
舵取りハンドル１を作動した際、補助的なトルクが入力
部分２′から滑りクラッチ５を介して出力部分２″に伝
達され、相応して舵取り車輪４の補助的な舵取り転向を
行うからである。
【００３３】もし第１、第２駆動装置６，７の一つが休
止したとき、活きている駆動装置６ないし７が制御装置
８によって制御される場合、原理的には自動的な舵取り
操作は依然として可能である。しかしこの非常運転の場
合、入力部分２′および出力部分２″が同じ大きさの回
転運動を行い、即ち舵取りハンドル１が相応した大きさ
の回転運動を生ずるようにしなければならない。
【００３４】図２に示されている実施例は、主に、非セ
ルフロック形の第１、第２駆動装置６，７の一方が場合
によって省かれ、図１における滑りクラッチ５が入力部
分２′と出力部分２″との間に配置されたセルフロック
伝動装置１０（第２伝動装置）によって置き換えられて
いる点で上述の実施例と相違している。
【００３５】このセルフロック伝動装置１０は例えば、
停電状態において滑りクラッチのように振る舞い、電源
に接続された場合に入力部分２′と出力部分２″との間
に極性に応じて一方向あるいは他方向のトルクを発生す
る進行波電動機（ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ ｗａｖｅ ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）として形成される。
【００３６】即ち各駆動装置６，７の一つ並びに伝動装
置１０の制御によって更に、入力部分２′および出力部
分２″が異なった回転運動を行い、その場合入力部分
２′が場合によっては静止したままであるようにでき
る。従って舵取りハンドル１がほとんど静止した状態で
自動舵取り操作ができる。
【００３７】二つの非セルフロック形の第１、第２駆動
装置６，７が存在する場合、セルフロック伝動装置１０
は自動舵取り操作の場合にただ、セルフロックが補償さ
れ、従って駆動装置６，７が、ただ、一方では舵取りハ
ンドル１で感知できるトルクを、他方では舵取りギヤ３
の入力軸側で望まれるトルクを発生すれば済むように、
制御される。このようにして駆動装置６，７は、入力部
分２′および出力部分２″の運動が実際に相互に反作用
を与えることがないので、特に微細に制御できる。
【００３８】万一の場合、駆動装置６，７及び伝動装置
１０の一つしか効かないときも、自動舵取り操作は可能
である。
【００３９】駆動装置６，７の一つしか作動しないとき
も、図１の実施例において説明したと同じように自動舵
取り操作が行える。
【００４０】セルフロック伝動装置１０しか効かないと
きも、入力部分２′と出力部分２″との間に相対回転を
生じさせることができる。運転者が舵取りハンドル１を
ほぼ静止したままにするという条件のもとで、伝動装置
１０による舵取り車輪４の舵取り転向が行われる。
【００４１】例えば制御装置８が誤作用を検出したこと
により駆動装置６，７及び伝動装置１０がそのエネルギ
源から分離されるや否や、図示した舵取り装置は直ち
に、自動舵取り操作ができない一般的な舵取り装置のよ
うに振る舞う。
【００４２】図３に示されている実施例の場合、非セル
フロック形第１、第２駆動装置６，７の一つが省ける。
入力部分２′と出力部分２″との間に重畳伝動装置１１
（第３伝動装置）が配置されており、その入力軸は入力
部分２′に結合され、出力軸は出力部分２″に結合され
ている。重畳伝動装置１１のもう一つの第二入力軸は第
３駆動装置１２例えば電動機に駆動結合されている。こ
れは第二入力軸を走行車の静止部分に対して移動するこ
とを許している。その場合第３駆動装置１２および又は
伝動装置部分がセルフロック式に形成されているので、
駆動装置１２がエネルギ源から分離された場合に第二入
力軸は永続的に静止したままとなる。
【００４２】図示されている実施例において重畳伝動装
置１１は、入力部分２′に相対回転不能に配置されたか
さ歯車１３並びに出力部分２″に同様に相対回転不能に
配置されたかさ歯車１４を有している。互いに同軸的に
配置されたこれらのかさ歯車１３，１４間に外歯付き歯
輪１５が配置されている。この歯輪１５はその内周にか
さ歯車１３，１４とかみ合い歯輪１５に対して相対回転
できる小さなかさ歯車１６を保持している。歯輪１５の
外歯は第３駆動装置１２で駆動されるウォーム１７と共
働する。このウォーム１７の歯の傾斜はウォーム１７と
歯輪１５との間に顕著なセルフロック作用か生ずるほど
に小さい。ウォーム１７を駆動する駆動装置１２は静止
して支持されている。
【００４３】出力部分２″の回転運動は入力部分２′お
よびウォーム１７の回転運動の合計によって決定され
る。ウォーム１７が静止している場合、出力部分２″は
入力部分２′と同じ大きさであるが逆向きの回転運動を
行う。この回転方向の逆転は舵取りギヤ３を設計する際
に、左向きないし右向きの舵取りハンドル１の回転がウ
ォーム１７が静止している場合に舵取り車輪４の左向き
ないし右向きの舵取り転向を生じさせるように考慮され
ねばならない。
【００４４】第１、第２駆動装置６，７の一つ並びに第
３駆動装置１２の制御によって自動舵取り操作が行わ
れ、この場合、入力部分２′従って舵取りハンドル１が
ほとんど動かないままにされ、舵取り車輪４は出力部分
２″の入力部分２′に相対する運動によってその都度の
舵取り操作方向に転向される。
【００４５】両方の駆動装置６，７が効いている場合、
第３駆動装置１２は自動舵取り操作の際に特にただ、歯
輪１５とウォーム１７との間のセルフロックが補償さ
れ、駆動装置６，７が入力部分２′および出力部分２″
を実際に相互の反作用なしに相対回転できるように制御
される。
【００４６】出力部分２″の調整運動は常に入力部分
２′ないしこれに相対回転不能に結合されている舵取り
ハンドル１およびウォーム１７ないしこれとかみ合う歯
輪１５の調整運動の合計によって決定されるので、自動
舵取り操作に重畳する運転者の操作は、運転者が舵取り
ハンドル１を作動することによりいつでも可能である。
【００４７】いま駆動装置６，７，１２の一つだけしか
効かないとき、非常運転において自動舵取り操作はなお
可能である。
【００４８】例えば駆動装置６あるいは７だけしか効か
ないとき、舵取り車輪４はこれによって電動式に転向さ
れるが、舵取りハンドル１は相応して大きな運動を生
じ、運転者はこの運動を場合によって制止するか妨げ
る。
【００４９】駆動装置１２しか効かないとき、運転者が
舵取りハンドル１を静止するか、せいぜい舵取りハンド
ル１の非常にゆっくりした動きしか許さない限りにおい
て、舵取り車輪４は電動式に舵取り転向させられる。
【００５０】制御装置８が重大な誤作用を検出したと
き、すべての駆動装置６，７，１２は直ちにそのエネル
ギ源から分離されるので、舵取り装置は自動舵取り操作
ができない一般的な舵取り装置のように振る舞う。
【００５１】上述したすべての実施例において、駆動装
置６，７，１０，１２は、好ましくは、制御装置８によ
って目標値と実際値との比較に応じて作動されるクロー
ズドループ制御の駆動装置として形成される。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、例えば横風障害の際に
自動車を安定させるために、舵取りハンドルが動かされ
ることなしに、舵取り車輪が自動的に舵取り操作され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく走行車舵取り装置の第一の実施
例の概略構成図。
【図２】本発明に基づく走行車舵取り装置の第二の実施
例の概略構成図。
【図３】本発明に基づく走行車舵取り装置の第三の実施
例の概略構成図。
【符号の説明】
１ 舵取りハンドル（操作機構） ２ 舵取りハンドル軸 ２′ 入力部分 ２″ 出力部分 ４ 舵取り車輪（制御機構） ５ 滑りクラッチ（第１伝動装置） ６ 第１駆動装置 ７ 第２駆動装置 ８ 制御装置 １０ セルフロック伝動装置（第２伝動装置） １１ 重畳伝動装置（第３伝動装置）
フロントページの続き (73)特許権者 594080404 Ｅｐｐｌｅｓｔｒａｓｓｅ 225，70546 Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，ＢＲＤ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 5/04 B62D 5/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】手動で作動できる操作機構特に舵取りハン
    ドルと、操作機構により作動できる制御機構特に自動車
    の舵取り車輪と、相互の連結を外された操作機構と制御
    機構の相対位置を調整する駆動装置とを有する制御装置
    特に自動車の舵取り装置において、舵取りハンドル軸（２）の入力部分（２′）と出力部分
    （２″）は伝動装置（５、１０、１１）の摩擦結合又は
    セルフロック作用により常時は機械的に強制連結されて
    おり、駆動装置（６、７、１２）は両部分（２′、
    ２″）間の摩擦結合又はセルフロック作用に打ち勝って
    両部分（２′、２″）間に相対回転を生じさせること を
    特徴とする制御装置特に自動車の舵取り装置。
  2. 【請求項２】舵取りハンドル（１）と舵取り車輪（４）
    の間の強制連結が、ハンドル軸（２）の入力部分
    （２′）と出力部分（２″）との間の永続的に作用する
    機械的な伝動装置の形で形成されていることを特徴とす
    る請求項１記載の制御装置。
  3. 【請求項３】入力部分（２′）および出力部分（２″）
    が第１伝動装置（滑りクラッチ５）を介して互いに連結
    され、入力部分（２′）および出力部分（２″）にそれ
    ぞれ非セルフロック形の第１、第２駆動装置（６，７）
    を設けたことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
  4. 【請求項４】入力部分（２′）および出力部分（２″）
    が第２伝動装置（セルフロック伝動装置１０）を介して
    互いに連結され、入力部分（２′）および出力部分
    （２″）にそれぞれ非セルフロック形の第１、第２駆動
    装置（６，７）を設けたことを特徴とする請求項２記載
    の制御装置。
  5. 【請求項５】セルフロック伝動装置（１０）が極性に応
    じて一方向あるいは他方向のトルクを発生する進行波電
    動機として形成されていることを特徴とする請求項４記
    載の制御装置。
  6. 【請求項６】入力部分（２′）と出力部分（２″）との
    間に二つの入力軸と一つの出力軸を備えた第３伝動装置
    （重畳伝動装置１１）が配置され、入力部分（２′）お
    よび出力部分（２″）にそれぞれ非セルフロック形の第
    １、第２駆動装置（６，７）が配置され、重畳伝動装置
    （１１）の一つの入力軸が入力部分（２′）に、出力軸
    が出力部分（２″）に結合され、もう一つの入力軸が第
    ３駆動装置（１２）によって静止部分に対して相対移動
    でき、第３駆動装置（１２）がそのエネルギ源から分離
    された場合に後者の入力軸が第３駆動装置（１２）ある
    いはそれに結合された伝動装置部分のセルフロックによ
    って静止して固定されることを特徴とする請求項２記載
    の制御装置。
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