JPH0229017Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、運転者によるステアリングホイール
の回転操作により操舵輪の操舵機械系を駆動させ
る自動車用舵取装置に関するものである。

この種の自動車用舵取装置は、完全手動式、或
は操舵力を軽減させるための油圧による動力式舵
取装置においても、通常ステアリングホイール及
び操舵機械系の歯車間がステアリングシヤフトで
連結されている。したがつて、ステアリングシヤ
フトはこの連結のために運転室と機関室とを区画
するダツシユボードを貫通したり或は自在接手を
用いて複雑に分割処理せねばならず、車室内の防
塵、ハンドルの防振、車両の軽量化、艤装の作業
性等の点で問題があるばかりでなく、運転席と前
車輪との位置関係も制約され、車両の形態やデザ
インの自由度も制約されていた。

よつて、本考案はステアリングホイール及びス
テアリングギア間の機械式連結を廃止した自動車
用舵取装置を提供することを目的とする。

本考案は、この目的を達成するために、車輪の
操舵機械系に機械的に独立して回転操作されるス
テアリングホイールと、このステアリングホイー
ルの回転に応答して操舵指令方向信号及び操舵指
令角信号を出力する操舵指令信号発生器と、双方
の操舵指令信号を基に駆動制御されて操舵機械系
を作動させる電動機と、ステアリングホイールの
回転操作と逆方向へ反力を加えるように、ステア
リングホイールで回転駆動される回転機構に取付
けられた反力アクチユエータと、操舵方向、操舵
角及び車速信号を入力として操舵角及び車速に相
応した反力を発生するように反力アクチユエータ
を駆動制御する反力駆動制御手段とを備えてい
る。

これにより、操舵系に独立のステアリングホイ
ールが回転操作されると、操舵指令信号発生器か
ら出力される操舵指令方向信号及び操舵指令角信
号に応答して電動機が操舵系を駆動制御する。こ
の際、ステアリングホイールに対して反力アクチ
ユエータが操舵角及び車速の一方もしくは双方が
大きくなるのと相応して大きくなる反力を加え
る。

次に本考案を図示の実施例を基に説明する。

第１図において、１は例えば従来のステアリン
グリンケージである前輪側の操舵機械系であり、
そのステアリングギヤ２へステアリングシヤフト
の代りに電動機３が装着され、これを回転駆動す
る。１０は例えばダツシユボードに取付けられた
ステアリングコラムであり、ステアリングホイー
ル１１と、これにより回転駆動される回転機構と
してのギヤ系１２と、このギヤ系１２と連動して
操舵指令方向信号及びその回転量に対応した操舵
指令角信号を含む操舵指令信号ａを出力する操舵
指令信号発生器１３と、回転させようとするステ
アリングホイール１１へ車速、車輪振れ角等操縦
状態に応じて運転者による操舵角を増減させるた
めに適切な重さを与えるように、ギヤ系１２と共
に反力アクチユエータを構成する直流モータ１４
とを備えている。２０は反力駆動制御回路であ
り、操舵指令信号発生器１３から出力される操舵
指令角及び車速センサ２１で検出された車速ｖ
に対して例えば安全なハンドル操作のためにカー
ブで生じる求心加速度を0.3G以下にするv²に比
例した反力を生じさせるように、直流モータ１４
へステアリングホイール１１の反力となる極性で
v²に対応する駆動入力を与える。操舵指令信号
ａは電線或は送受端に光電変換器を備えることに
より光フアイバで搬送される。３０は操舵指令角
及び操舵指令方向に応じて電動機３を作動させ
る駆動制御回路である。

操舵指令信号発生器１３がステアリングホイー
ル１１の基準位置に対する回転方向に応じて極性
が変化し、その回転量に応じてレベルの変化する
直流電圧を出力するポテンシヨメータである場
合、反力駆動制御回路２０は例えば全てアナログ
回路方式とし、第２図に示す如く発電式車速セン
サ２１から供給されるｖ信号を２乗する２乗部２
２と、操舵指令角の絶対値とｖとのv²を求め
る乗算部２３と、の変化方向を識別する回転方
向識別部２４と、識別結果に応じた極性の駆動入
力を直流モータ１４へ出力する電力増幅部２５と
から構成する。一方電動機３はタコジエネ付きの
DCサーボモータとし、第３図に示す如くピツト
マンアーム４を駆動するステアリングギヤ２のセ
クタシヤフトの頂部に基準位置に対する回転位置
により極性が変化し、かつ操舵角′に応じてレベ
ルの変化する直流電圧を出力するポテンシヨメー
タ式の操舵角センサ７を取付け、電動機駆動制御
回路３０は周知のサーボ制御方式により操舵指令
角とセンサ７の出力である操舵角′との比較部
と、その誤差信号を電力増幅し、かつタコジエネ
帰還の加わる電力増幅部とから構成する。これに
より、運転者がステアリングホイール１１を操作
すると、操舵指令信号発生器１３は基準位置から
の回転位置に対応した極性で回転量に対応したレ
ベルの直流である操舵指令信号ａを電線又は光フ
アイバを通して電動機駆動制御回路３０へ供給
し、操舵指令角と操舵角′との誤差角に相当
し、かつタコジエネ帰還が最初は存在しないため
に大きな駆動入力が電動機３へ供給される。した
がつて、操舵機械系１は素早く応動して操舵角
′が操舵指令角に一致するように車輪を操舵す
る。この際操舵指令信号ａは同時に反力駆動制御
回路２０にも供給され、±v²に対応した駆動入
力で直流モータ１４が駆動され、ステアリングホ
イール１１へ対応したトルクを与え、ステアリン
グホイール１１の切り過ぎが防止される。

操舵指令信号発生器１３がステアリングホイー
ル１１の回転方向を識別させるために２ビツト
で、単位回転量ごとにパルスを発生するロータリ
エンコーダの場合、電動機３をステツプモータに
して電動機駆動制御回路３０はこのステツプモー
タへ回転方向信号を与える方向識別部と、パルス
駆動部とから形成する。ただし、入力パルスを計
数する可逆カウンタ及びその計数値のＤ／Ａ変換
器を用いて前述のDCサーボモータを用いること
もできる。一方反力駆動制御回路２０は第４図に
例示するごとくマイクロコンピユータを利用する
こともできる。即ち、可逆カウンタ２６には操舵
指令信号ａのうちの１ビツトのパルスを計数させ
て操舵指令角を保持させ、またフリツプフロツ
プ２７には２ビツト操舵指令信号ａの一方をデー
タ、他方をクロツクとしてクロツクの立上り時の
データの１，０の判別によりステアリングホイー
ル１１の回転方向を識別させる。車速センサ２１
は車速に応じてパルス率の変化するパルスを発生
する光電パルス式とする。マイクロコンピユータ
２８は所定間隔ごとに車速センサ２１からの単位
時間分のパルスを取込んでその計数値を車速ｖと
すると共に可逆カウンタ２６の計数値である操舵
指令角も取込んで反力演算例えば前述の如く
v²を演算する。駆動部２９は、フリツプフロツ
プ２７の識別したステアリングホイール１１の回
転方向に対応した極性でv²に対応した駆動入力
をDCモータ１４へ供給する。

尚、反力演算に際しては操舵角信号として操舵
指令角の代りに前述のセクタシヤフトで検出さ
れた操舵角′を用いることができる。

第５図は電動機駆動制御回路３０の変形例を示
すもので、操舵指令角を車速ｖ及び操舵機械系
１の応力に対応して補正せんとするものである。
即ち同図に示す如く操舵機械系１の例えばリレー
ロツド６の中央部分に貼着された外部負荷センサ
として機能するストレインゲージ３１の歪みを所
属のブリツジ回路３２で外部負荷信号Ｆとして検
出する。このＦは車輛旋回時の遠心力に対する踏
んばり力であり、特に高速でコーナを曲がろうと
するときのコーナリングフオースを増加させるた
めに車輪と路面とのスリツプ角（横滑り角）を大
きくして姿勢のバランスを取る必要がある。一方
車速ｖが大きくなると、車輪の振れ過ぎを防止す
る必要がある。したがつて補正部３３において同
一操舵指令角に対してｖが大きくなるとを見
掛け上小さくし、Ｆが大きくなると大きくするよ
うに操舵補正指令角″＝ｆ（，ｖ，Ｆ）なる補
正を行う。そして電動機３がDCサーボモータで
あるとすると、比較部３４で得られる操舵角′と
の誤差信号を駆動部３５で電力増幅する。これら
の各部３３，３４はアナログ式にすることもでき
るが、第４図のマイクロコンピユータ２８と共用
もしくは別途に特に高速演算可能なマイクロコン
ピユータを利用しても良い。即ち第６図において
マイクロコンピユータ３８は、第４図の可逆カウ
ンタ２６の計数値を周期的に取込んで操舵指令角
とし、その増減方向と同じく第４図のフリツプ
フロツプ２７の出力信号からステアリングホイー
ル１１の基準位置に対する操舵方向を判断する。
そして同様に周期的に単位時間分の車速センサ２
１からの入力パルスを取込んで車速ｖを演算し、
さらに外部負荷信号Ｆも取込んで電動機３に対す
る″＝ｆ（，ｖ，Ｆ）を演算して駆動部３９へ
操舵指令方向に応じた極性の制御信号を出力す
る。

以上、本考案によれば、車輪側操舵機械系を電
動機駆動にし、操縦状態に応じて増減する反力を
与える反力装置を備えたステアリングホイールか
ら電線又は光フアイバを介して駆動制御すること
により、実際の操作上も安全な実用性のあるステ
アリングシヤフト無しの電動式パワーステアリン
グ装置が実現可能となる。したがつて、パワース
テアリング装置全体の構成が、油圧式に比べて簡
単・安価になる。また、組立作業能率の向上、エ
ンジンルーム内の利用性の向上、ボデー及び室内
デザインに対する自由度の増加等のステアリング
シヤフト無しの利点が、電動式により一層効果的
に発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電子制御式舵取装置の基
本構成例及び第２〜６図はそのより具体的な構成
例を示す。 １……操舵機械系、２……ステアリングギヤ、
３……電動機、１０……ステアリングコラム、１
１……ステアリングホイール、１２……ギヤ系、
１３……操舵指令信号発生器、１４……直流モー
タ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 車輪の操舵機械系に機械的に独立して回転操作
   されるステアリングホイールと、 このステアリングホイールの回転に応答して操
   舵指令方向信号及び操舵指令角信号を出力する操
   舵指令信号発生器と、 前記双方の操舵指令信号を基に駆動制御されて
   前記操舵機械系を作動させる電動機と、 前記ステアリングホイールの回転操作と逆方向
   へ反力を加えるように、前記ステアリングホイー
   ルで回転駆動される回転機構に取付けられた反力
   アクチユエータと、 操舵方向、操舵角及び車速信号を入力として、
   操舵角及び車速に相応する反力を発生するように
   前記反力アクチユエータを駆動制御する反力駆動
   制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車用
   操舵装置。