JP3072800B2 - 操舵装置 - Google Patents

操舵装置

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JP3072800B2 JP33983391A JP33983391A JP3072800B2 JP 3072800 B2 JP3072800 B2 JP 3072800B2 JP 33983391 A JP33983391 A JP 33983391A JP 33983391 A JP33983391 A JP 33983391A JP 3072800 B2 JP3072800 B2 JP 3072800B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】この発明は、電動モータを用いて、操舵力
をパワーアシストする操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に示した従来の操舵装置は次のとお
りである。すなわち、ハンドル1を回すと、そのときの
操舵トルクと回転量が、コラムシャフト2を介してメイ
ンピニオン3に伝わる。そして、このときのトルクは、
トルクセンサー4で測定されてコントローラ5に入力す
る。そして、コントローラ5には車速センサー6からの
信号も入力する。
【0003】コントローラ5は、上記トルク信号と車速
信号とに応じて電流値を計算し、その計算した電流値に
応じて駆動モータ7を駆動する。この駆動モータ7の駆
動力でピニオン8を回転させるが、この駆動モータ7
は、高回転、低トルクのものを用いるのが通常なので、
どうしてもトルク不足になる。そこで、この駆動モータ
7の駆動力は減速機9を介してピニオン8に伝達するよ
うにしている。上記のようにしてピニオン8が回転する
と、ラック10を設けた出力軸11が移動し、それに連
係したタイヤ12を転舵する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の装置では、ステアリングのリンク系を室内のハンドル
と機械的に連結する必要があり、車両設計の自由度に制
限を生じていた。また、路面の振動がコラムシャフトか
らハンドルに伝わり、運転者に不快感が生じるおそれが
あった。この発明の目的は、ハンドルとタイヤとの機械
的な連係による制限を開放し、車両設計の自由度をあ
げ、また、路面の不快な振動を運転者に伝えず、その
上、コントローラに異常が発生しても、操舵入力によっ
て操舵輪を駆動する装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、ハンドル
と、このハンドルに連係した入力側ピニオンと、この入
力側ピニオンにかみ合う入力側ラックと、上記入力側ピ
ニオンのトルクを検出するトルクセンサーと、ハンドル
の回転量を測定する回転量センサーと、上記入力側ラッ
クにかみ合う反力ピニオンと、このピニオンに回転力を
伝える反力モータと、タイヤに連係してそれを転舵させ
るための出力軸と、この出力軸に設けた出力側ラック
と、出力側ラックとかみ合うメインピニオンと、このメ
インピニオンに回転力を伝える駆動モータと、舵角を測
定する舵角センサーと、車両の走行条件や外部環境など
を検出する各種センサーと、トルクセンサー、入力側移
動量センサー及び各種センサーからの信号に応じて反力
モータ及び駆動モータを制御するコントローラと、反力
モータと駆動モータとを電気的に導通させたり、あるい
はその導通状態を遮断したりするとともに、コントロー
ラが正常に動作しているとき、両モータの導通を遮断
し、コントローラに異常が発生したとき両モータを導通
させるスイッチ機構とを備えた点に特徴を有する。
【0006】
【作用】この発明は、上記のように構成したので、ハン
ドルを回すと、そのときの回転トルクはトルクセンサー
で測定され、回転量は入力側移動量センサーで測定され
るともに、その測定値はコントローラに入力される。コ
ントローラは、上記量センサーあるいはその他の各種セ
ンサーからの入力信号に応じて、反力モータの出力を制
御するとともに、駆動モータの出力も制御する。上記の
ように反力モータが駆動するので、ドライバーの手に
は、通常のコラムシャフトを用いた操舵装置と同じよう
な反力が伝わる。そのためにドライバーにはコラムシャ
フトがないことを意識させない。また、駆動モータが駆
動することによって従来と同様にしてパワーアシスト力
が発揮されることになる。
【0007】また、上記コントローラに異常が発生し
て、それが動作しなくなると、スイッチ機構が閉じて、
反力モータと駆動モータとを電気的に導通させる。この
状態でハンドルを回し続ければ反力モータも回転するの
で、この反力モータから発電電流が生じる。この発電電
流によって駆動モータが駆動するので、パワーアシスト
力が継続的に発揮されることになる。
【0008】
【発明の効果】この発明の操舵装置によれば、入力側と
出力側とを機械的に連係していないので、入力側の装置
と出力側の装置を別々の箇所に設置でき、車両設計の自
由度を大幅に向上させることができる。また、コラムシ
ャフト等によって伝わる路面の不快な振動がなくなり、
快適なハンドル操作が可能となる。また、入力側である
ハンドルの操作量と出力側である操舵輪の動作量の比率
を任意に変更できるコントローラに、各種のセンサーを
用いて、車速や、路面摩擦による操舵輪動作比率を適切
に変更したりすることができ、ドライバーのハンドル操
作をより快適にすることができる。そのうえ、より多く
のセンサーを装備することにより、ドライバーがハンド
ル操作を行わなくとも、進路上の障害物を事前に検知し
て回避することもできる。さらに、コントローラなどに
異常が発生して、通常の制御ができなくなっても、反力
モータの発電機能で駆動モータを駆動できるので、車両
をコントロールすることができる。
【0009】
【実施例】図1に示した実施例において、ハンドル21
のシャフトに入力側ピニオン22を設け、このピニオン
22を、入力側ギヤボックス23に設けた入力側ラック
24にかみ合わせている。そして、この入力側ピニオン
22の部分に、操舵トルクを検出するトルクセンサー2
5を設けている。上記入力側ラック24は、ハンドル2
1を回すと、その回転量に応じて左右いずれかに移動す
るが、その移動量を検出するのが回転量センサー26で
あるが、この実施例では、回転量センサー26としてポ
テンショメータを用いている。
【0010】上記入力側ラック24には反力ピニオン2
7をかみ合わせているが、この反力ピニオンには反力モ
ータ28を連係している。通常運転時の反力モータ28
は、入力側ラック24の移動方向に抗する方向に反力ピ
ニオン27を回転させる力を発揮する。したがって、こ
の反力モータ28の出力が、ハンドル21の操舵反力と
してドライバーに感じられることになる。
【0011】タイヤ29に連係した出力軸30には、出
力側ラック31を形成し、この出力側ラック31にメイ
ンピニオン32をかみ合わせている。このメインピニオ
ン32には駆動モータ33を連係し、この駆動モータ3
3の出力に応じてメインピニオン32の回転力と回転量
が制御されるようにしている。そして、メインピニオン
32が回転すると、出力軸30が移動してタイヤ29を
転舵するが、そのときの舵角を測定するのが、舵角セン
サー34である。ただし、この実施例では、この舵角セ
ンサーとして、出力軸30の移動量を測定するポテンシ
ョメータを用いている。
【0012】上記反力モータ28及び駆動モータ33を
制御するのがコントローラ35である。そして、このコ
ントローラ35には、トルクセンサー25、回転量セン
サー26、舵角センサー34のほかに、車速などの走行
条件を測定するセンサー36と外部環境例えば障害物の
有無などを判断するセンサー37を接続している。上記
のようにした反力モータ28と駆動モータ33とは、リ
レーからなるスイッチ機構38を介して接続されてい
る。このスイッチ機構38は、コントローラが正常に動
作しているときには、両モータ28、33の電気的導通
を遮断する。そして、コントローラに異常が発生したり
すると、両モータ28、33を導通させるものである。
【0013】次に、この実施例の作用を説明する。ハン
ドル21を回すと、回転トルクと回転量が生じる。この
回転トルクはトルクセンサー25で測定され、回転量は
回転量センサー26で測定され、それらの測定値はコン
トローラ35に入力する。コントローラ35は、各種の
センサーからの信号を総合的に判断して、そのときの走
行条件や外部環境に見合った操舵反力を発生させるため
に、反力モータ28の出力を制御する。これによってド
ライバーはハンドル21を違和感なく回すことができる
とともに、走行条件等に応じた安全なハンドル操作がで
きることになる。
【0014】また、上記各センサーから信号を受けたコ
ントローラ35は、駆動モータ33の出力も制御する。
そして、駆動モータ33が駆動すると、その回転力がメ
インピニオン32を介して出力軸30に伝達され、タイ
ヤ29が転舵されることになる。このときの転舵角は、
舵角センサー34で検出されて、コントローラ35にフ
ィードバックされる。また、ドライバーの意思とは関係
ない自動運転中には、コントローラ35が、ハンドルの
操舵トルクとは関係なく動作し、駆動モータ33だけを
動作するようにする。これによって、ドライバーがハン
ドルを固く握っていたとしても、自動運転が可能にな
る。
【0015】通常の走行中に、コントローラ35など、
制御系に異常が発生すると、スイッチ機構38が閉じ
て、両モータ28、33を電気的に導通させる。この状
態でハンドル21を回せば、入力側ラック24の移動に
ともなって反力モータ28が強制的に回転させられる。
この反力モータ28の回転によって、発電電流が発生
し、それが駆動モータ33に供給されるので、駆動モー
タ33がこの発電電流で駆動する。したがって、制御系
に異常が発生しても、操舵系の安全性は確保される。な
お、図2は反力モータ28の誘導起電圧特性を示したも
のである。すなわち、ハンドル21の最大回転数を3.3
回とし、ハンドル21を1.65rpm で回転させたとき、反
力モータ28が約2000rpm回転したが、このときの特性
がこの図2である。また、同一の条件下での発電電流の
特性を示したのが、図3である。
【0016】上記のようにした実施例によれば、ハンド
ルからタイヤまでの制御系において、機械的連係をなく
したので、入力側の装置と出力側の装置を別々の箇所に
設置できるため、車両設計の自由度があがるうえ、路面
の不快な振動をハンドルを操作する運転者に伝えない。
また、その制御系に故障が生じたとしても、操舵入力に
よって操舵輪を駆動することができる。さらに、走行条
件や環境条件を検出するセンサー36、37からの信号
に基づいて、コントローラ35を動作させれば、ドライ
バーの操作に環境条件を付加した出力を与えることも可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す回路図である。
【図2】反力モータの誘導起電圧の特性図である。
【図3】反力モータの発電電流の特性図である。
【図4】従来の装置の回路図である。
【符号】
21 ハンドル 22 入力側ピニオン 24 入力側ラック 25 トルクセンサー 26 回転量センサー 27 反力ピニオン 28 反力モータ 29 タイヤ 30 出力軸 31 出力側ラック 32 メインピニオン 33 駆動モータ 34 舵角センサー 35 コントローラ 36 センサー 37 センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B62D 121:00 (56)参考文献 特開 昭61−291268(JP,A) 特開 昭62−12461(JP,A) 特開 平1−233170(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 6/00 B62D 5/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンドルと、このハンドルに連係した入
    力側ピニオンと、この入力側ピニオンにかみ合う入力側
    ラックと、上記入力側ピニオンのトルクを検出するトル
    クセンサーと、ハンドルの回転量を測定する回転量セン
    サーと、上記入力側ラックにかみ合う反力ピニオンと、
    このピニオンに回転力を伝える反力モータと、タイヤに
    連係してそれを転舵させるための出力軸と、この出力軸
    に設けた出力側ラックと、出力側ラックとかみ合うメイ
    ンピニオンと、このメインピニオンに回転力を伝える駆
    動モータと、舵角を測定する舵角センサーと、車両の走
    行条件や外部環境などを検出する各種センサーと、トル
    クセンサー、入力側移動量センサー及び各種センサーか
    らの信号に応じて反力モータ及び駆動モータを制御する
    コントローラと、反力モータと駆動モータとを電気的に
    導通させたり、あるいはその導通状態を遮断したりする
    とともに、コントローラが正常に動作しているとき、両
    モータの導通を遮断し、コントローラに異常が発生した
    とき両モータを導通させるスイッチ機構とを備えた操舵
    装置。
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