しかしながら、上述した解決策には、歯車付電動機の電動機の損傷、停止時において、ステアリングホイールが抵抗なしに回転し、運転を極端に不快または危険にさせることが明白であるという大きな短所があることが示されている。
本発明は、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムにおいて力をパッシブなステアリングホイールに伝えることにより、電気エネルギーを必要とせずに動作する力伝達装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明においては、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムに使用し、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置であって、上記ステアリングホイールの回転時、車輪軸の回りに歯車輪を回転させるため、上記自動車操舵システムの上記ステアリングホイールに機械的に接続される可逆式減速ギアと、2つの弾性復帰組み立て部軸に沿って置かれ、同一のばね定数と予荷重とを有する2つの弾性復帰組み立て部とを備え、上記弾性復帰組み立て部は、上記歯車輪に回転可能に取り付けられている第1の端部と、上記力伝達装置の固定端部に回転可能に取り付けられている第2の端部とを有し、上記2つの弾性復帰組み立て部が、上記歯車輪の休止位置において、上記車輪軸に対して直角の投影平面に投影されるとき、上記2つの弾性復帰組み立て部軸は、軸対称であることを特徴とする。
本発明に係るパッシブな装置には、簡単で安価なデザインを有し、また、力伝達装置が設けられた乗り物でいかなる電気的な損傷が発生したとしても、常に運転者に満足な運転感覚を与えることができるという長所がある。
このような優れた作用は、運転者がステアリングホイールを回転させるとき、ステアリングホイールの回転を提供する可逆式減速ギアを機械的に駆動することに起因する。ステアリングホイールの回転中、2つの弾性復帰組み立て部の1つが圧縮されることにより、力がステアリングホイールに伝えられ、一方他の弾性復帰組み立て部が伸長する。また、運転者がステアリングホイールを開放するときには、2つの弾性復帰組み立て部が自然につり合いを取り戻すまでこの自由に回転可能な歯車輪を回転させ、より圧縮された弾性復帰組み立て部を用いることにより、歯車輪は休止位置に戻る。もちろん、歯車輪が通常位置に戻ることは、使用された減速ギアの可逆性により認められるステアリングホイールの回転を引き起こしている。
また、上記弾性復帰組み立て部は、一方が他方の内部に挿入され、上記弾性復帰組み立て部の第1と第2の端部をそれぞれ移動させる2つのスライド部と、上記2つのスライド部のそれぞれに支持されているばねとを有することが望ましい。
また、上記2つの第2の端部が上記力伝達装置の同一の上記固定端部に回転可能に取り付けられ、上記2つの第2の端部の回転中心線が上記車輪軸に対して平行であることが望ましい。これは、2つの弾性復帰組み立て部がV字型の形になっていることを意味する。
また、上記可逆式減速ギアは、上記歯車輪上の扇形歯輪とかみ合うウォームまたは遊星歯車を有することが望ましい。
本発明の対象は、上述したように、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置を備えたステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムである。
たとえば、この自動車操舵システムは、力をアクティブなステアリングホイールに伝える力伝達装置を有するようにしてもよい。このような場合、パッシブな力伝達装置がアクティブな力伝達装置において損傷や停止が起こったときに限り、動作するようにしたり、2つの力伝達装置を同時に動作することができるように構成してもよい。
本発明の長所と特徴は、以下の詳細で非限定的な記述により、明らかになる。
(図面の簡単な説明)
図1は、本発明の望ましい実施の形態1に係るステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムの構成図を示している。
図2は、歯車輪が休止位置にあるときにおける図1に示した自動車操舵システムの力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置の拡大した側面図を示している。
図3aと図3bは、車輪軸に対して直角の投影平面に投影されることにより得られた図2に示した力伝達装置の部分的な概要図を示しており、また、本発明の操作原理を示している。
図4は、本発明の望ましい実施の形態2に係るステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムの構成図を示している。
(望ましい実施の形態の詳細な説明)
図1は、本発明に係る自動車操舵システムを示しており、この自動車操舵システム1は、本発明の望ましい実施の形態1に基づいて力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置2を備えている。
この自動車操舵システム1は、ステアリングホイール4、ステアリングコラム6およびステアリングコラム6の前方端に装着されたモジュール8を備えており、「ステアバイワイヤ」の機能を提供している。
また、この自動車操舵システム1は、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置2を有しており、必要であれば、力をアクティブなステアリングホイールに伝える力伝達装置10をさらに有している。この自動車操舵システム1が力伝達装置2と力伝達装置10とを有する場合、力伝達装置10は、たとえば機械型の自動車操舵システムに使用される電動式補助装置に取って代わる歯車付電動機の形態を採用している。
したがって、本発明の特別な特徴の一つは、図1および図2を参照して詳細に記載されているパッシブな力伝達装置2と関係している。
実際、図2は、ステアリングホイールが中立位置、すなわち自動車の前車輪に対して傾きを一切生じさせていない位置にある状態における最良の力伝達装置2を示している。力伝達装置2は、とりわけ、ステアリングコラム6に機械的に接続されるウォーム12の形態を採用している可逆式減速ギアを有している。また、このウォーム12は、歯車輪16の扇形歯輪14とかみ合っている。
さらに正確には、力伝達装置2はウォーム12によって実質的に車輪軸18の回りに回転させることができる歯車輪16を有している。また、車輪軸18は自動車の垂直の縦方向中央平面に対して直角に置かれ、ウォーム12自体は、運転者により働かされるステアリングホイールの回転運動によって操作されることが望ましい。
また、力伝達装置2は、同一のばね定数と予荷重とを有する2つの弾性復帰組み立て部20a、20bを有する。この弾性復帰組み立て部20a、20bは、一方が他方の内部に挿入され、第1の端部26と第2の端部28とをそれぞれ移動させる2つのスライド部22、24を有している。また、この弾性復帰組み立て部20a、20bは、ばね30を有している。このばね30の一端は、スライド部22の肩部32に支持されており、他端は、スライド部24の肩部34に支持されている。なお、このばね30は、圧縮ばねであることが望ましい。
図2に示すように、弾性復帰組み立て部20aの第1の端部26は、歯車輪16の位置P1で歯車輪16に回転可能に取り付けられている。一方、弾性復帰組み立て部20aの第2の端部28は、力伝達装置の固定位置P2たとえば枠部36に回転可能に取り付けられている。同様に、弾性復帰組み立て部20bの第1の端部26は、位置P1と別個に、歯車輪16の位置P3で歯車輪16に回転可能に取り付けられている。一方、弾性復帰組み立て部20bの第2の端部28は、力伝達装置の固定位置P4たとえば枠部36に回転可能に取り付けられている。
本発明の望ましい実施の形態1においては、弾性復帰組み立て部20a、20bの2つの第2の端部28が力伝達装置の同一の固定端部40に回転可能に取り付けられ、2つの第2の端部28の回転中心線が車輪軸18に対して平行である。そのため、図1から明確にわかるように、弾性復帰組み立て部20aと弾性復帰組み立て部20bとは、車輪軸18の方向に対して互いに斜めに置かれている。さらに、図2の側面図においては、固定位置P2と固定位置P4とは区別することができない。
また、弾性復帰組み立て部軸42a、42bに沿った2つの弾性復帰組み立て部20a、20bは、それぞれ垂直軸44を基準にして対称的にV字型に置かれることが望ましい。
さらに正確には、図3aに示すように、2つの弾性復帰組み立て部20a、20bは、歯車輪16の休止位置において、車輪軸18に対して直角の投影平面Pに投影されるとき、一方では位置P1から固定位置P2までの長さがd1となり、他方では位置P3から固定位置P4までの長さがd1となる。また、2つの弾性復帰組み立て部軸42a、42bは、歯車輪16の直径に重なっている垂直軸44を基準にして、軸対称の関係にある。さらに、同一の投影において車輪軸18は、歯車輪16の上部に位置する位置P1と位置P3のグループと、固定位置P2と固定位置P4のグループとの間に置かれることが望ましい。
このようにして、図3bに示すように、運転者がステアリングホイール4を回転させると、歯車輪16の回転を提供する可逆式のウォーム12が機械的に操作される。歯車輪16の回転中、弾性復帰組み立て部20bが圧縮されることにより、力がステアリングホイールに伝えられ、一方他の弾性復帰組み立て部20aが伸長する。これは、位置P3から固定位置P4までの長さd2がd1より短く、また、伸長している弾性復帰組み立て部20aの位置P1から固定位置P2までの長さd3よりも短いという事実から示される。そのため、望まれる効果は、明らかに、自動車の運転者によるステアリングホイール4の回転時に上述したつり合いをなくすことである。
そして、運転者がステアリングホイール4を開放するときには、より圧縮された弾性復帰組み立て部20bを用いることにより、歯車輪16は休止位置に戻る。すなわち、弾性復帰組み立て部20bは2つの弾性復帰組み立て部20a、20bが自然につり合いを取り戻すまで、この自由に回転可能な歯車輪16を回転させる。なお、つり合いの位置は、図3aに示されている。
ステアリングホイールへの力の伝達を提供するため、自動車操舵システム1にパッシブな力伝達装置2とアクティブな力伝達装置10とが効果的に提供されるときには、2つの解決策が生じる。
2つの解決策のうち1つ目の解決策は、パッシブな力伝達装置2が自動車操舵システム1の電気的な状態に関係なくステアリングホイール4に従うように、パッシブな力伝達装置2をステアリングコラム6とステアリングホイール4とに恒久的に接続させることにある。いい換えれば、力伝達装置2と力伝達装置10とは同時に動く。これは特に、弾性復帰組み立て部20a、20bの動きに応じて供給される追加の力を考慮して、特大のアクティブな力伝達装置10を設計することと、もちろんパッシブな力伝達装置2の存在を考慮した力伝達の制御設定とすることを意味する。この解決策は、比較的簡単なデザインからなるという長所がある。
2つ目の可能な解決策は、アクティブな力伝達装置10の電動機の電気的な損傷、停止時に、パッシブな力伝達装置2がアクティブな力伝達装置10に取って代わるように設計することである。
これを実行するため、力伝達装置2と力伝達装置10との間に電気によって動作するクラッチを設けることができる。動作上の安全性の理由により、このクラッチは電力が供給されていないときに作動し、アクティブな力伝達装置10に電力が供給されていないときにのみパッシブな力伝達装置2をステアリングホイール4に機械的に接続させることが望ましい。
図4は、本発明に係るステアバイワイヤ形式の自動車操舵システム1を示しているが、この自動車操舵システム1は、本発明の望ましい実施の形態2に係る力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置2を備えている。
本発明の望ましい実施の形態2において、本発明の望ましい実施の形態1との唯一の相違点は、可逆式減速ギアが力伝達装置2の歯車輪16の扇形歯輪と協力している遊星歯車112の形態をとっているという点である。
もちろん、非限定的な例として上述した力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置や自動車操舵システムに対する技術を熟練した者によって、さまざまな修正が可能である。