JP4410937B2 - 車両のための舵取り装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念に記載の自動車のための舵取り装置から出発する。
【０００２】
このような形式の公知の舵取り装置（ドイツ連邦共和国特許公開第４０３１３１６号明細書）では、調整エレメントが２つの遊星歯車伝動装置を有しており、これらの遊星歯車伝動装置はそれぞれ、１つの太陽歯車と、内歯歯車と、太陽歯車と内歯歯車との間に位置する複数の遊星歯車とを備えている。運転者によりステアリングホイールを介して負荷される調整エレメントの入力軸は、第１の遊星歯車伝動装置の太陽歯車の軸であり、かつ、ステアリングギヤを操作する調整エレメントの出力軸は第２の遊星歯車伝動装置の太陽歯車の軸である。第１の遊星歯車伝動装置の遊星歯車は運転者によるステアリングホイールの操作によって運動させられ、これらの遊星歯車の軸は第２の遊星歯車伝動装置の遊星歯車に結合されている。後者の遊星歯車は同様に第２の太陽歯車と、調整エレメントケーシングを形成している、第２の遊星歯車伝動装置の内歯歯車とに噛み合っている。電気モータの出力は、調整エレメントの、ウオームを備えた第２の入力軸を介して、第１の遊星歯車伝動装置の内歯歯車へ伝達される。この調整エレメントによって、操舵時の運転者のステアリングアシスト（サーボステアリング）が可能となるばかりでなく、付加的な舵取り信号によって運転者とは無関係に車両の舵取りに影響を与えることが可能であり、その結果、走行安全性および乗心地が改善される。
【０００３】
発明の利点
請求項１の特徴を有する本発明による舵取り装置が有する利点は、舵取り装置の機能性が同じならば調整エレメントのための構造費用が著しく軽減されることにある。２つの遊星歯車伝動装置の代わりに、有利には歯車伝動装置として形成された簡単な２つの減速歯車装置または増速歯車装置と、１つの電磁的なクラッチとが設けられてもよい。電気モータは調整エレメント自体内に組み込まれて、これと一緒にコンパクトな１つの構成ユニットを形成しており、この構成ユニットは完全に予め組付けられ、次いでステアリングコラムからステアリングギヤへの力の伝達経路内に挿入される。クラッチの接続および遮断によって２つの運転モードが実現される。クラッチの閉成時には、運転者によってステアリングホイールにおいて発生させられたトルクに重畳するトルクが電気モータによって発生させられ、これによりサーボ制御式の車両案内が可能となる。クラッチの開放時には舵取り信号によって電気モータが車輪に操舵角度を重畳させ、その結果、運転者によって影響されない車両安定性をもたらすことができる。その場合、公知の舵取り装置でと同様に、ステアリングホイールへの反作用は生じない。簡単な伝動装置によって、わずかな数の歯車が噛み合うのみであり、その結果、歯のわずかな遊びによって、舵取り中に極めて小さな舵取り遊びしか生じない。さらに、クラッチの開放時には、固定的に規定された角度範囲内でステアリングホイール角度位置に関して運転状態「ステア・バイ・ワイヤ」（ｓｔｅｅｒ ｂｙ ｗｉｒｅ）が実現され、要するに、ステアリングホイールとステアリングギヤとの間の機械的な結合なしに純粋にモータにより制御される操舵が実現する。
【０００４】
その他の請求項に記載された手段によれば、請求項１に記載された舵取り装置の有利な変化実施形および改善が可能である。
【０００５】
実施例の説明
図１に斜視図で示した自動車のための舵取り装置はステアリングシャフト１１を備えたステアリングホイール１０と、自動車の前輪１２に作用するステアリングギヤ１３とを備えており、このステアリングギヤはタイロッド１４を介して操舵可能な前輪１２をステアリングホイールの運動に相応して調整する。分割されたステアリングシャフト１１内にはステアリングホイール１０とステアリングギヤ１３との間に調整エレメントまたはステアリングモジュール１５が配置されており、このステアリングモジュールはステアリングホイール角度に付加角度を重畳させており、これにより、前輪１２の操舵角度がステアリングホイール角度に無関係に変化させられることができる。このステアリングモジュール１５によって、走行動力学、走行安全性および乗心地に関する利点が得られ、それと同時に運転者によるサーボアシスト式の操舵が実現される。
【０００６】
図２に断面して略示されたステアリングモジュール１５は入力軸１７と出力軸１８とを備えたケーシング１６を有しており、これらの入力軸および出力軸はケーシング１６内に回転可能に支承されている。入力軸１７はステアリングホイール１１に回動不能に結合されており、出力軸１８はステアリングギヤ１３に連結されている。ケーシング１６内に組み込まれた電気モータ１９が、電磁的に接続および遮断可能なクラッチ２０と直列に第１の伝動装置２１を介して入力軸１７に、かつ第２の伝動装置２２を介して出力軸１８に結合されている。両方の伝動装置２１，２２はそれぞれ、互いに噛み合う２つの歯車２１１，２１２もしくは２２１，２２２から成る歯車伝動装置として、または相応のベルトプーリと、これを介して案内されるベルトとを備えたベルト伝動装置として形成されている。その場合、第１の伝動装置２１の歯車２１１は、第１の伝動装置２１の駆動軸を成す入力軸１７に回動不能に座着しており、かつ第２の伝動装置２２の歯車２２１は第２の伝動装置２２の被駆動軸を形成している、ステアリングモジュール１５の出力軸１８に回動不能に座着している。第２の伝動装置２２の歯車２２２は第２の伝動装置２２の駆動軸を成す、電気モータ１９のロータ軸２３に回動不能に座着しており、一方、電磁的なクラッチ２０はロータ軸２３と第１の伝動装置２１の被駆動軸２４との間に配置されている。その場合、クラッチ２０の一方のクラッチ部分２０１はロータ軸２３に回動不能に、かつ他方のクラッチ部分２０２は被駆動軸２４に回動不能にそれぞれ座着しており、被駆動軸２４には第１の伝動装置２１の歯車２１２も回動不能に差しはめられている。電気モータ１９のモータケーシング１９１はステアリングモジュール１５のケーシング１６内に回動不能に保持されている。モータケーシング１９１は公知形式でステータを回動不能に収容していると共に、ロータ軸２３を、これに座着していてステータ内で回転するロータと一緒に回転支承可能に収容している。電磁的なクラッチ２０は、無通電時に閉成するように、かつ電磁石への励磁電流の印加時に解離するように設計されている。励磁電流の消失後のクラッチの再接続は、ばね力によって、それも両方のクラッチ部分２０１，２０２が互いに回動不能に係止される、クラッチのいわゆるニュートラル位置でのみ行われる。
【０００７】
さらに、ステアリングモジュール１５は入力軸１７と出力軸１８とを直接互いに結合させる連結箇所２５を有しており、この連結箇所は両方の軸１７，１８の間に例えばほぼ１００°の回転の遊びを許容する。
【０００８】
上述のステアリングモジュール１５によって２つの運転モードが実現される。すなわち、
クラッチ２０が閉成されると、電気モータ１９がトルクを発生し、このトルクが、運転者によってステアリングホイール１０で発生させられたトルクに重畳される。これによりトルク重畳による車両案内を可能にするサーボ舵取りが実現される。
【０００９】
クラッチが開かれると、前輪１２への操舵信号に基づき電気モータが連結箇所２５の回転の遊びの限度内の操舵角度を、ステアリングホイール１０において運転者に気づかれることなしに重畳させる。角度オーパラップのこの運転モードでは、舵取りを介した走行動力学の影響が生じ、このことが、横方向動力学的（ｑｕｅｒｄｙｎａｍｉｓｃｈ）に臨界的な走行状況での車両安定性および車両姿勢制御の向上につながる。
【００１０】
クラッチ２０の開かれた状態で運転者がステアリングホイール１０において抵抗を感じ取ることができるように、クラッチ２０の解離と同時に第１の伝動装置２１の被駆動軸２４に機械的な摩擦抵抗を付与することが可能である。
【００１１】
クラッチ２０と電気モータ１９への電流供給が失われると、入力軸１７が、第１の伝動装置２１と、接続されたクラッチ２０と、電気モータ１９のロータ軸２３と、第２の伝動装置２２とを介してステアリングギヤ１３の出力軸１８に回動不能に連結されるため、車両の非常舵取りが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車の舵取り装置の斜視図である。
【図２】 図１による舵取り装置の調整エレメントまたはステアリングモジュールの縦断面図である。

Claims (6)

1. 車両のための舵取り装置であって、ステアリングホイール（１０）と、ステアリングギヤ（１３）と、それら両者の間に配置されていて、ステアリングホイール（１０）による舵取り操作に加えて、制御された電気モータ（１９）により舵取り操作を行うための調整エレメント（１５）とを備えており、この調整エレメントが、ステアリングホイール（１０）に結合された入力軸（１７）と、ステアリングギヤ（１３）に結合された出力軸（１８）とを有している形式のものにおいて、電気モータ（１９）が、接続および遮断可能なクラッチ（２０）と直列に第１の伝動装置（２１）を介して入力軸（１７）に、かつ第２の伝動装置（２２）を介して出力軸（１８）に係合しており、クラッチ（２０）の閉成時に、ステアリングホイール（１０）による舵取り操作に、制御された電気モータ（１９）による舵取り操作が加えられ、クラッチ（２０）の開放時に、制御された電気モータ（１９）による舵取り操作が行われることを特徴とする、車両のための舵取り装置。
2. それぞれの伝動装置（２１，２２）が駆動軸と被駆動軸とを有しており、その内の第１の伝動装置（２１）の駆動軸が調整エレメント（１５）の入力軸（１７）を、かつ第２の伝動装置（２２）の被駆動軸が調整エレメント（１５）の出力軸（１８）を成しており、かつ、電気モータ（１９）のロータ軸（２３）が、クラッチ（２０）を介して第１の伝動装置（２１）の被駆動軸（２４）に、かつ第２の伝動装置（２２）の駆動軸にそれぞれ固定的に結合されており、かつ、ステータを収容しているモータケーシング（１９１）が調整エレメントケーシング（１６）に固定されている、請求項１記載の舵取り装置。
3. ロータ軸（２３）と第１の伝動装置（２１）の被駆動軸（２４）とにそれぞれ１つのクラッチ部分（２０１、２０２）が回動不能に結合されており、かつ、ロータ軸（２３）が第２の伝動装置（２２）の駆動軸を形成している、請求項２記載の舵取り装置。
4. クラッチ（２０）が電磁的に操作可能であり、無通電時に閉成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の舵取り装置。
5. クラッチ（２０）がニュートラル位置を有しており、このニュートラル位置で両方のクラッチ部分（２０１，２０２）が回動不能に互いに係止可能であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の舵取り装置。
6. 入力軸（１７）および出力軸（１８）が連結箇所（２５）を介して部分的に互いに回動可能に互いに結合されており、その結果、両方の軸（１７，１８）の間の固定的に規定された回転の遊びが許容されている、請求項１または２記載の舵取り装置。

Images