JPH0622151U - 動力操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンドルの回転を伝達されるステアリングギ
ヤと、ステアリングギヤに連動してタイヤを操向するリ
ンケージと、リンケージの動きをパワーアシストするモ
ータなどを備える動力操舵装置において、モータおよび
その制御手段の故障時などでのフェールセイフ機構つま
り手動のよるタイヤの操向を確保しつつ、通常運転時に
タイヤの振動などがリンケージからステアリングギヤを
介して車室内のハンドル側へ伝わるのを防止する。 【構成】 ハンドル２０の回転を検出する手段２９，３
０と、ハンドル２０の回転に応じてモータ２５を駆動す
るモータ制御手段５０と、ハンドル２０からステアリン
グギヤ３１側への回転の伝達を断続する電磁式のクラッ
チ機構３８と、このクラッチ機構３８をモータ３５およ
びその制御系の正常時にソレノイド４８を通電して切断
すると共に、異常の発生時にソレノイド４８への通電を
遮断して接続するクラッチ制御手段５０を備える。クラ
ッチ機構３８の切断状態のときに操舵反力をハンドル２
０に付与する手段２４を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は自動車などの動力操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車などのハンドル操作力を軽減する動力操舵装置として、例えば図４のよ うに構成したものが知られている（特開昭６２ー２１８２７３号公報）。

【０００３】 この場合、ハンドル５を回すとその回転がコラムシャフト６に伝えられ、シャ フト６先端のピニオン７を介してラック軸３を移動させる一方、ハンドル５の回 転をトルクセンサ７Ａが検出すると、トルクセンサ７Ａと車速センサ１２の検出 値に応じてコントローラ８がモータ９を駆動して、ピニオン９Ａを介してラック 軸３の移動つまりタイヤ１の操向をパワーアシストするようになっている。１０ はモータ９の出力トルクを高めるための減速機を示す。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来装置では路面状態によるタイヤ１の振動などが ラック軸３からピニオン７を介して車室内のハンドル５側へ伝わり、不快な振動 や騒音の原因になるという問題点があった。そこで、タイヤ１からハンドル５側 への振動などの伝達を遮断することが考えられるが、ハンドル５側とラック軸３ 側を機械的に分離するとコントローラ８やモータ９などの故障時に手動でタイヤ １を操向することができなくなるので、これだとフェールセイフ機能をどのよう に確保するのかという点が問題になる。

【０００５】 この考案はこのような問題点を解決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

そのため、この考案はハンドルの回転を伝達されるステアリングギヤと、ステ アリングギヤに連動してタイヤを操向するリンケージと、リンケージの動きをパ ワーアシストするモータと、ハンドルの回転を検出する手段と、ハンドルの回転 に応じてモータを駆動するモータ制御手段と、ハンドルからステアリングギヤ側 への回転の伝達を断続する電磁式のクラッチ機構と、このクラッチ機構をモータ およびその制御手段などの正常時にソレノイドを通電して切断すると共に、異常 の発生時にソレノイドへの通電を遮断して接続するクラッチ制御手段を備える。 また、クラッチ機構の切断状態のときに操舵反力をハンドルに付与する手段を設 ける。

【０００７】

【作用】

通常運転時（モータおよびその制御手段などの正常時）には、クラッチ機構が ハンドルからステアリングギヤ側への回転の伝達経路を切断するため、タイヤの 振動などがリンケージからステアリングギヤを介して車室内のハンドル側へ伝わ るようなことはない。

【０００８】 モータおよびその制御手段などに異常が発生すると、クラッチ機構がソレノイ ドの消磁によって結合状態に復帰するため、フェールセイフ機能つまり手動によ るタイヤの操向動作を確保できる。なお、車両の停止時にエンジンキーを切った ときにもクラッチ機構のソレノイドが消磁するため、ハンドルの回転をリンケー ジに伝えることが可能となる。

【０００９】 通常運転時にはクラッチ機構の切断状態によりハンドルがほとんど抵抗なく回 ることになるが、操舵反力をハンドルに付与する手段を設けると、適度な操舵感 覚を持たせることができる。

【００１０】

【実施例】

図１において、２０は操舵回転力を受けるハンドル、２１はコラムシャフトで 、その入力側（インパネ側）と出力側（エンジンルーム側）にそれぞれギヤボッ クス２２，２３が形成される。入力側のギヤボックス２２内にはハンドル２０の 操舵反力を発生する反力モータ２４と、モータの回転力を減速機２５を介してコ ラムシャフト２１に伝えるラック２６およびピニオン２７，２８と、ラック２６ のストローク（移動量）からハンドル２０の操舵角度を検出するためのポテンシ ョメータ２９（可変抵抗器）と、ハンドル２０の回転力（操舵力）を検出するト ルクセンサ３０が設けられる。

【００１１】 出力側のギヤボックス２３内にはコラムシャフト２１先端のピニオン３１とか み合うラック軸３２と、ラック軸３２にかみ合うピニオン３３に連結する減速機 ３４付きのパワーステアリングモータ３５と、ラック軸３２のストロークからタ イヤ３６の操向角度を検出するためのポテンショメータ３７と、さらにコラムシ ャフト２１を断続する電磁式のクラッチ機構３８が配設される。

【００１２】 クラッチ機構３８は図２のように入力軸４０（ハンドル２０側に結合される） 端部のフランジ面に結合するホルダ４１と、出力軸４２（ピニオン３１側に結合 される）外周のホルダ４３にスプライン４４にて嵌合するアーマチュア４５と、 アーマチュア４５をホルダ４１側に押圧付勢するリターンスプリング４６と、ア ーマチュア４５をステータ４７側に吸引する励磁力を発生するソレノイドコイル と４８、アーマチュア４５の軸方向へ移動に伴ってホルダ４１との間を断続する ツースリング４９などから構成される。

【００１３】 そして、ステータ４７内部のソレノイドコイル４８を通電すると、アーマチュ ア４５が励磁力でリターンスプリング４６に抗してステータ４７側へ吸引され、 ツースリング４９のかみ合いを解除する（入力軸４０と出力軸４２を切断する） 一方、ソレノイドコイル４８への通電を遮断すると、アーマチュア４５がリター ンスプリング４６によりホルダ４１側の押圧付勢され、ツースリング４９をかみ 合わせる（入力軸４０と出力軸４２を接続する）のである。

【００１４】 パワーステアリングモータ３５と反力モータ２４およびクラッチ機構３８の作 動を制御するのがコントローラ５０で、モータ３５，２４が故障なく制御系も正 常に機能しているときはクラッチ機構３８のソレノイドコイル４８を通電してハ ンドル回転のピニオン３１側への伝達を遮断する。この状態でハンドル２０を回 すとポテンショメータ２９ならびにトルクセンサ３０からの検出信号と、車両の 走行速度を検出する車速センサ５１からの検出信号をもとにモータ３５の必要な 出力トルク（パワーステアリングの操作力）を求め、それに見合う電流をモータ ３５に通電しながらポテンショメータ２９と３７からの検出信号をもとにモータ ３５の駆動つまりタイヤ３６の操向をフィードバック制御する。同時に、ポテン ショメータ２９とトルクセンサ３０と車速センサからの検出信号に応じてモータ ２４の必要な出力トルク（ハンドルの操舵反力）を求め、それに見合う電流でモ ータ２４を駆動する。

【００１５】 そして、モータ３５，２４および制御系の何らかの異常が発生すると、モータ ３５，２４の制御動作を停止すると共に、クラッチ機構３８への通電を遮断して コラムシャフト２１を連結状態に接続するようになっている。なお、コントロー ラ５０は自動操舵や、あるいは車両の進路障害物などを自動的に回避したり、横 風を受けたときなど進路を自動修正するための補正機能を備え、その制御に必要 な進路状態や横風などの外部環境およびコーナリングや車線変更など運転状態を 検出する各種センサ類５２が付加される。５３はコントローラ５０の電源を示す 。

【００１６】 このような構成により、通常運転時にはハンドル２０を回すと、その回転に応 じてパワーステアリングモータ３５が駆動してラック軸３２を移動させるため、 軽いハンドル操作でタイヤ３６が操向できるのであり、この通常状態でクラッチ 機構３８がソレノイドコイル４８への通電によりハンドル２０からラック軸３２ 側への回転の伝達経路を切断するため、タイヤ３６の振動などがラック軸３２か らピニオン３１を介して車室内のハンドル２０側へ伝わるようなことはなくなる 。また、補正動作中でもクラッチ機構３８が切断状態に保たれるため、モータ３ ５の駆動によりタイヤ３６の操向角度が自動修正されても、ハンドル２０が勝手 に回ろうとするようなこともない。

【００１７】 ハンドル２０はクラッチ機構３８が切断状態のときにほとんど抵抗なく回るこ とになるが、操舵反力をハンドル２０に付与するモータ２４などを備えるため、 適度な操舵感覚を持たせることができる。

【００１８】 モータ３５，２４およびその制御系に異常が発生すると、クラッチ機構３８は ソレノイド４８の消磁によって結合状態に接続され、ハンドル回転を直接ラック 軸３２側に伝えるため、フェールセイフ機能つまり手動によるタイヤ３６の操向 動作を確保できる。なお、車両の停止時にエンジンキーを切ったときにもクラッ チ機構３８のソレノイド４８が消磁するため、ハンドル２０の回転をラック軸３ ２に伝えることが可能となる。

【００１９】 図３は他の実施例を示すもので、この場合ハンドル回りの入力側ギヤボックス （インパネ部分）をスペース的に最小限に抑えるため、ハンドル２０の操舵反力 を付与する反力モータ２４およびトルクセンサ３０なども出力側ギヤボックス（ エンジンルーム側）内に収装される。また、ポテンショメータ２９および３７に 代えてクラッチ機構３８の入力軸側と出力軸側でそれぞれコラムシャフト２１の 回転角度を検出する舵角センサ２９Ａ，３７Ａが用いられ、これによりラック軸 ３２およびラック２６を短くコンパクト化することが可能となる。なお、図１と 同じ部品は同じ符号を付けて重複説明を省略する。

【００２０】

【考案の効果】

以上要するにこの考案によれば、ハンドルの回転を伝達されるステアリングギ ヤと、ステアリングギヤに連動してタイヤを操向するリンケージと、リンケージ の動きをパワーアシストするモータと、ハンドルの回転を検出する手段と、ハン ドルの回転に応じてモータを駆動するモータ制御手段と、ハンドルからステアリ ングギヤ側への回転の伝達を断続する電磁式のクラッチ機構と、このクラッチ機 構をモータおよびその制御手段などの正常時にソレノイドを通電して切断すると 共に、異常の発生時にソレノイドへの通電を遮断して接続するクラッチ制御手段 を備えたので、モータおよびその制御手段の故障時などでのフェールセイフ機構 つまり手動のよるタイヤの操向を確保しつつ、通常運転時にタイヤの振動などが リンケージからステアリングギヤを介して車室内のハンドル側へ伝わるのを防止 できるという効果が得られる。

【００２１】 また、通常運転時にはクラッチ機構の切断状態によりハンドルがほとんど抵抗 なく回ることになるが、操舵反力をハンドルに付与する手段を設けると、適度な 操舵感覚を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例を示す構成図である。

【図２】同じくクラッチ機構の断面図である。

【図３】他の実施例を示す構成図である。

【図４】従来技術を説明する構成図である。

【符号の説明】

２０ ハンドル ２１ コラムシャフト ２４ 反力モータ ２９，３７ ポテンショメータ ２９Ａ，３７Ａ 舵角センサ ３０ トルクセンサ ３１，３３ ピニオン ３２ ラック軸 ３５ パワーステアリングモータ ３８ クラッチ機構 ４８ ソレノイド ５０ コントローラ ５１ 車速センサ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルの回転を伝達されるステアリン
   グギヤと、ステアリングギヤに連動してタイヤを操向す
   るリンケージと、リンケージの動きをパワーアシストす
   るモータと、ハンドルの回転を検出する手段と、ハンド
   ルの回転に応じてモータを駆動するモータ制御手段と、
   ハンドルからステアリングギヤ側への回転の伝達を断続
   する電磁式のクラッチ機構と、このクラッチ機構をモー
   タおよびその制御手段などの正常時にソレノイドを通電
   して切断すると共に、異常の発生時にソレノイドへの通
   電を遮断して接続するクラッチ制御手段を備えたことを
   特徴とする動力操舵装置。
2. 【請求項２】 クラッチ機構の切断状態のときに操舵反
   力をハンドルに付与する手段を設けたことを特徴とする
   請求項１に記載の動力操舵装置。