JPH04504700A

JPH04504700A - 車両用ステアリングシステム

Info

Publication number: JPH04504700A
Application number: JP2506663A
Authority: JP
Inventors: ウイリアムス　デビッド　アレン; ライト　ピーター　ゴドフレイ
Original assignee: グループ　ロータス　ピーエルシー
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1992-08-20
Also published as: DE69022848D1; ES2080142T3; US5273129A; EP0470159A1; CA2051622A1; WO1990012723A1; CA2051632A1; EP0470158B1; EP0470158A1; WO1990012724A1; DE69022848T2; JPH04504699A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】車両用ステアリングシステム発明の利用分野本発明は車両用ステアリングシステムに関するものである。

従来技術最新の自動車のほとんどは、完全な機械的あるいは半機械的ステアリングシステムを備えている。機械的システムはステアリングカラムに固定されたステアリングホイールを備えており、その回転によりステアリングホイールの回転運動をホイル動作を制御する前輪連結棒（ｔｒａｃｋ　ｒｏｄ　）の縦運動に変換するステアリングボックスを有する舵取りリンク機構（ｓｔｅｅｒｉｎｇ　ｌｉｎｋａｇｅ）を介して車両ホイールの動きを制御する。ステアリングホイールが直接舵取りリンク機構に接続されている場合は、車輪を動かすのに運転者に多くの負担を強いることになるので、運転者補助のため通常は減速ギアがステアリングボックス内に組み込まれている。

しかしながら、従来の機械的ステアリングシステムには幾つか不都合な点や問題があった。例えば、減速ギアを備えている場合でも状況によってはハンドル操作時に運転者に力を要することがあり、特に車両の停止状態に良く見受けられる。

また、車両が路上の深い穴にはまったり、あるいは障害物にぶつかった場合、衝撃はステアリングコラムを介して運転者の手に伝わり、このため運転が困難になり、危険に陥ることもある。

重量車や大型車には動力補助ステアリング（ｐｏｗｅｒ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｓｔｅｅｒｉｎｇ　）が使用されており、ハンドルを切る際の負荷が過度になった場合にホイルの動きを補助するため油圧、電気、あるいはエアを用いたシステムが組み込まれている。動力補助ステアリングシステムにより上記問題点の一部は解決されるが、このようなシステムではコストが高くなり、大型化してしまう。

さらにシステムを組み合わせると重量が増大し、特注の部品が必要となる。システムが故障の時は運転者も危険にさらされることになる。

航空機システムでは、パイロットからの入力が隔離されている補助翼や方向舵等の可動部の操作や、システムによって吸収される可動部に加わる力の制御等の開発が行われてきた。航空機の大型化、部品の軽量化の必要性から、従来使用されていた機械的システムは扱いにくく、機能的ではなくなり、より軽量化され、汎用性が高い油圧システムに全面的にとって代わられた。

機械的システムに代わる油圧システムによって初めてもたらされた多くの利点、即ち信頼性、効率、軽量化、あるいは柔軟性に富み、汎用性の高い動力伝達手段としての有用性から、可能な限りこのシステムを用いようと試みられてきた。しかしながら、油圧オイルの遺漏、汚染等によりシステム内の油圧が低下し、事故を起こす可能性があるため、可動部の制御が安全性確保のためきわめて重要である、例えば、自動車のステアリング、といった移動状！！（ｍｏｂｉｌｅ　５ｉｔｕａｔｉｏｎｓ）でこのようなシステムのみを用いられることはなかった。

このため、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０２２５７７３では、故障の場合は直進となるようにステアリングシステムを可動する後輪操舵を油圧制御した車両ステアリングシステムが開示されている。しかしながら、この車両の前輪の操作は従来のままであり、前輪の制御は運転者に任せられていた。

使用されているステアリングシステムの特性に関し、運転者は各０好みを持っていることが知られていたが、システムの特性を各運転者に合わせることは現在まで不可能であった。運転者が快適さを感じることができれば、運転はより安全なものとなるであろう。

発明の開示本発明の車両用ステアリングシステムは、手動操作可能なステアリング部材と、前記ステアリング部材へ運転者が加えた力に応じて制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記生成手段により生成された制御信号に応じて少なくとも一つの車輪を操縦する手段と、前記ステアリング部材を介して自在に変更自在な疑似感触（ｖａｒｉａｂｌｅ　ａｒｔｌＮｃｉａｌ　ｒｅｅｌ）を運転者に与えるように制御信号に応じて前記ステアリング部材に力を加える反応手段（ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍｅａｎｓ）とから構成されることを特徴としている。

前記反応手段は前記ステアリング部材に加わる力に応して生成されるのが好ましい。

また、前記ステアリング部材に加わるトルクを検出し、このトルクに応じて前記制御信号生成手段に入力信号を供給する手段を備えていることが好ましく、検出手段は、例えば−個もしくはそれ以上のトルクトランスデユーサからなる。

さらに、前記ステアリング部材の位置および／または動作を検出し、この結果に応じて前記制御信号生成手段へ入力信号を供給する手段を備えていることが好ましい。

前記位置および／または運動検出手段は、前記ステアリング部材の回転運動を直線運動に変換する手段と協働する一個もしくは複数の可変変位トランスデユーサ（ｖａｒｉａｂｌｅ　ｄ［５ｐｌａｃｅＩＩｅｎｔ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）から構成されるのが好ましい。

前記制御信号に応じて前記ステアリング手段を動作させるため少なくとも一個の油圧アクチュエータが接続され、また前記反応手段は、前記制御信号に応じて前記ステアリング部材の動作に疑似感触を与える油圧アクチュエータから構成されるのが好ましい。

前記、油圧アクチュエータは、例えば一対の対向ピストンヘッドを有する複式油圧アクチュエータが好ましい。

本発明の好適態様において、前記制御信号に応じて前記あるいは各油圧アクチュエータはサーボバルブにより制御され、前記アクチュエータへ加える油圧オイルの圧力を制御する。

前記ステアリング部材は、ステアリングホイルが好ましい。

その他の好適態様において、前記ステアリングおよび／または疑似ステアリング応答が前記制御信号に従って実行されているか否かを確認し、この結果に応じて前記制御信号生成手段へ入力信号を供給するエラー検出手段を備えるのが好ましい。

前記エラー検出手段が所定の制限値を超える誤差を検出すると、前記制御信号生成手段は制御信号を生成し、安全システムを作動させる。

前記制御信号生成手段はコンピュータでプログラム可能であり、運転手の要求あるいは車両状況に応じた制御信号を生成するのが好ましい。

本発明の車両ステアリングシステムの好適実施例を添付図面を参照しながら以下に説明する。

図面の簡単な説明第１図は、本発明のシステムの第一の実施例の概略図である。

第２図は、本発明の一部を構成するステアリングコラムインターロック機構の第一の実施例の断面図である。

第２ａ図は、第１ａ図のシステムの一部を構成するステアリングコラムインターロック機構の第２実施例の断面図である。

第３図は、第２図におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線上の断面図である。

第４図は、第２図におけるＩＶ−ＩＶ線上の断面図である。

第５図は、前記インターロック機構を異なる位置に設けた第２図に類似した断面図である。

第６図は、本発明の可変フィードアクチュエータの好適実施例の横断面図出ある。

第７図は、本システムに用いられている制御システムの実施例を示す。

発明の詳細な説明［ステアリングカラムコまず、第１図を参照する。第１図には、操縦可能なホイルを備えた自動車等の車両（不図示）用の車両用ステアリングシステム１０の概略図が示されている。

ステアリングシステム１０は、車両に固定された取付構造内に軸受は接続されたステアリングコラム１２の一端に固定されたステアリングホイル１１を有する。

前記ステアリングコラム１２は、入力シャフト１４　（ｉｎｐｕｔ　５ｈａｆｔ）を有する第一部分と、出力シャフト１８　（ｏｕｔｐｕｔ　５ｈａｒｔ）を存する第二部分とから構成されており、それぞれの一端が同軸上に直線に配置されている。前記センサ１３は、時計、半時針方向で前記ステアリングコラム１２に供給されるトルクを測定可能な複式トルクトランスデユーサであるのが好ましい。前記センサ１３の出力は、マイクロプロセッサ等の制御ユニット３０に供給される。前記マイクロプロセッサが比較する二つの信号を生成するこにより前記複式センナ１３は作動し、検出されたエラーレベルがプリセット値より大きい場合は、後述するシステム内の反応（ｒｅａｃｔｉｏｎ）を引き起こす。

前記入力シャフト１４から離れて設置されている出力シャフト１８の端部に通常の方法にて接続されているのは、交互に舵取り機構（不図示）に接続され、従来からの方法で前記車両ホイル（不図示）の動きを制御するステアリングボックス１６である。前記ステアリングボックス１６は手動型であり、システムに適合させた動力補助油圧ステアリングギアを用いることもできる。さらに、前記ステアリングボックス１６にはラック式舵取り機構（ｒａｃｋ　ｓｔｅｅｒｉｎｇ　ｌｉｎｋａｇｅ）を用いることも可能である。

前記人力シャフト１４に取り付けられ、接続可能な部材は、ギア入力スリーブ２０ａてあり、前記出力シャフト１８に接続可能な部材は、ギア出力スリーブ２１ａである。前記スリーブ２０ａ、２１ａには、各々その一部には小歯車（ｐｌｎｉ。

ｎ）のようにその周囲を取り囲むように歯が設けられている。前記入力／出力スリーブ２０ａ、２１ａは入力／出力ラック２２．２３と噛み合い、前記スリーブ２Ｑａ、２１ａの回転により前記ラック２２．２３は左右へ移動する。

前記ステアリングシステム１０は、以下第１図を参照して説明する油圧”操舵” （ｓｔｅｅｒ）アクチュエータ２４と”感触”（ｆｅｅｌ）アクチュエータ２５とをさらに有す。

前記感触アクチュエータ２５は前記ステアリングシステム１０の前記ステアリングホイル端て動作し、前記操舵アクチュエータ２４は前記システム１０の前記ステアリングボックス端で動作する。

第１図は、前記感触アクチュエータ２５とシステム１０の他の部分との相互作用の様子を示す概略図であり、第３図は実際の構成例を示している。

前記感触アクチュエータ２５は、油圧アクチュエータ２８内に納められた前記入力ラック２２を有する。前記入力ラック２２の一端にはピストンヘッド２６が設けられている。

一方のピストンヘッド２６に接続されているのは、その一端にスラグが取り付けられ、前記シリンダ２８の一端から線形可変インダクタンストランス（Ｉ　１ｎｅａｒｖａｒ４ａｂｌｅ　１ｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ、　ＬＶＩＴ）　２９内へ入っているロッド２７である。

前記ＬＶＩＴは、前記ＬＶＩＴと電気的に接続されている前記マイクロプロセッサ３０に入力される電気信号へと前記入力ラック２２の変位を変換する。言うまでもなく、前記変位の電気信号への変換用にその他の装置を用いることも可能である。

サーボバルブ３１は、トランスファーチューブ３９を介して前記シリンダー２８の両端に油圧接続されており、またこのため前記ピストンヘッド２６に加わる油圧による入力ラック２２の動作制御にも用いられる。

第６図には本発明に係わる可変感触アクチュエータの好適実施例が示されている。各々歯が刻まれたラック１０１．１０２が二本のシリンダ１０３．１０４内を摺動するよう設けられている。歯が刻まれたラック１０１．１０２は、連結ギア１０５．１０６．１０７．１０８によって前記ステアリングコラムの入力スリーブ２０ａに接続されている。前記サーボバルブ３１は、前記シリンダ１０３の端部１０９の入口と前記シリンダ１０４の端部１１０の入口に油圧接続されている。このように、油圧感触アクチュエータは、シリンダ１０３もしくは１０４のいずれかに油圧オイルを選択的に注入することにより時計方向あるいは半時計方向のどちらかの方向のトルクを前記ステアリングシステムに供給することができる。本発明の実施例によれば、装置を小型化できる利点がある。また、この実施例によれば、ギアバックラックを減少でき、アクチュエータが作動している間圧の正弦波力（ｓｉｎｅ　ｐｏｓｉｔｌｖｅ　ｆｏｒｃｅｓ）をギアに加え続けられるという利点がある。

第１図の操舵アクチュエータ２４は、前記感触アクチュエータ２５と同様の構成をしており、第４図に示されているように前記出力ギアスリーブ２１ａと咬合する前記出力ラック２３を備えている。前記システムの操舵アクチュエータは、さらに上述のシステムで制御されるよう改良された既存の車両用動力ステアリングアクチュエータを有している。

前記サーボバルブ３１は、油圧液圧ラインおよびリターンライン（ｔｈ６１１ｙｄｒａｕｌｌｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｒｅｔｕｒｎ　１ｉｎｅｓ）　３８．３７（第１図参照）を経て油圧供給源３６に油圧接続されている。

分離バルブ（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ　ｖａｌｖｅ）　４０は、さらに前記油圧液圧ラインおよびリターンライン３８．３７と機械的インターロック装置４１　（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　１ｎｔｅｒｌｏｃｋｄｅｖｉｃｅ）に油圧接続されており、また電気的に前記マイクロプロセッサ３０にも接続されている。前記分離バルブ４０は、前記マイクロプロセッサ３０からの信号により励磁解放され、油圧の圧力を前記機械的インターロック装置４１に加えることができるソレノイド弁で構成されるのが好ましい。

前記バルブ４０が閉鎖しているときは、前記インターロック装置４１は前記オイルリターンライン３７に接続されている。

［機械的インターロック］前記インターロック装置４１の一実施例を第２図を参照しながら詳細に説明する。

前記機械的インターロック装置４１は、入力部４２、出力部４３、および作動部４４から構成される。

前記人力部４２は、人力ハウジング４５を有しており、前記ハウジングにはエンドキャップ４６が所定手段４７にて固着されている。入力シャフト１４がその内部に貫通配置され、またシーリングリング４９て封止されたアクシャルホール（ａｘｉａｌ　ｈｏｌｅ）４８を前記エンドキャップ４６は有している。アンギュラ軸受け５０と、スラストキャップ５３で針状ころ軸受け５２から隔てられているスラスト針状ころ軸受け５１とから構成される一部の軸受けにより、前記入力シャフト１４は前記入力ハウジング内に回動可能に支持されている。自明のことながら、適していれば他の構成を用いても構わない。

入力シャフト１４上の前記ハウジング４５内に取付られているのは、すてに第１図において説明した前記入力ギアスリーブ２０である。前記針状ころ軸受け５２は前記入力シャフト１４と前記入力スリーブ２０との間に配設され、必要に応じてシャフトとスリーブ双方の相対回転運動を補助する。

前記入力ハウジング４５は、作動部４４の中央ハウジング５５に任意の手段で接続されている。ボールベアリング５４は、二つのハウジング４５．５５が前記人力スリーブ２０と接合する部分を前記入力ハウジング４５の端部内で支持している。

前記中央ハウジング５５内に位置する前記入力シャフト１４の一端は、大きな径の部分５６を有している。この部分５６の表面には、第２図および第５図にのみ示されているようにシャフト１４の軸に平行に切削された溝のように図示されている連続したぬすみ（ｒｅｃｅｓｓ）　５７が設けられている。

前記入力スリーブ２０の一端は、前記入力シャフト１４の端部５６の一部を取り囲んでおり、一つもしくは複数のホール５８をその内部に有している。前記ホール５８内には、ボール５９をホール５８内に封入するためのＯリング６０有し、ぬすみに挿入された第−ロックボール５９が設けられている。第２図では、ロッキングボール５９を一個だけ示しているが、上述のロッキングボールおよびぬすみに関する記載から所定のホール内に、スリーブを取り囲むように複数のボールとぬすみが設けられているのが分かる。

前記ボール５９は、ロック位置（第５図参照）とロック解除位置（第２図参照）の間を自在に移動する。ロック位置では、前記ボール５９の上部がホール５８内に、下部は溝５７の中となるよう前記ボール５つは保持される。前記ぬすみ５７は、スラックをほとんど生じること無く少なくともボール５９の一部を受けることができる大きさであることが重要である。ロック位置にある場合、ボール５９のためスリーブ２０は前記入力シャフト１４と一緒に回転し、またロック解除位置の場合、人力シャフト１４は前記スリーブ２０にたいして自由な回転を行う。

前記出力部４３は、所定手段によってエンドキャップ６３が固着された出力ハウジング６２を有する。さらに、前記出力ハウジング６２は所定の手段によって前記センターハウジング５５に取り付けられている。このように、前記入力、中央、出力ハウジング４５．５５．６２は、前記機械的インターロック装置４１の機構を取り囲むように包囲したユニットを形成している。

前記エンドキャップ６３は、出力シャフト１８が貫通配置され、シーリングリング６５で封止されたアクシャルホール６４をその内部に有している。前記出力シャフトは、アンギュラ軸受け６６および針状ころ軸受け６７により前記出力／％ウジング６２内で支持されている。より適切な構成とするため、組み合わせの変更は可能である。

出力シャフト１８上の前記ハウジング６２には、出力う・ンク２３の歯と係合している出力ギアスリーブ２が取り付けられている。前記針状ころ軸受け６７は前記出力シャフト１８と前記出力スリーブ２１との間に配設され、必要に応じてシャフトとスリーブ双方の相対回転運動を補助する。前記出力スリーブ２１は、前記出力ハウジング６２の内部にボールベアリング８３によって支持されている。

前記出力シャフト１８の一端は、前記中央ハウジング５５の中まて延びている。

シャフト１８のこの端部には中空の内径６８を有している。内径６８の内部には第二位置決め面７０に当接されたアンギュラ軸受け６９が取り付けられている。

また、出力シャフト１８の端部には段差面が設けられており、第１部位７１の径は第２部位７６の径より小さい。部位７１の径が大きくなると、針状スラスト軸受け７３とラジアル軸受け７４が前記段差付き面７２に当接される。径が増大している部位７１の表面には、連続したぬすみ７５が加工されており、第２図、第３図にはその一部のみか前記シャフト１８の軸に平行して加工された溝もしくはスロットとして示されている。

上記出力シャフト１８の端部は、図示されているようにシャフト１８と一体形成されているが、前記シャフト１８と回動可能に固定された環であってもよい。

入力シャフト１４と出力シャフト１８は、前記入力シャフト１４の径増大部５６の一部が前記出力シャフト１８の径６８の直径の増大部の中まで延びるように配置されている。

入力シャフト１４を覆っている、径の大きな前記第２部位７６の表面にはホール７７が設けられており、前記人力スリーブ２０内のホール５８と前記第一のロッキングボール５９と同様に前記ホール７７の内部には第二のロッキングボール７８と０リング７９が取り付けられている。単一ボールのみを記載したが、言うまでもなく、前記スリーブの径の周囲に複数のホールが設けられており、このホールの中に各々ボールが配置されている。

第二のロッキングボール７８もロック位置（第２図参照）とロック解除位置（第５図参照）の間を自在に移動する。ロック位置では、その上部が出力シャフト７８のホール７７の中にあり、その下部が前記入力シャフト１４のぬすみ５７の中となるように前記ボール７８は保持されている。前記第二のボール７８がロック位置にある場合、前記入力シャフト１４と前記出力シャフト１８は、単一のステアリングコラムとして一体に回転するよう互いにロックされる。ロック解除位置の場合、前記ボール７８はぬすみ５７から逃げ、シャフト１４と１８は各々自由に回転する。

同様に、前記出力ギアスリーブ２１は、第三のロッキングボール８１とＯリング８２が取り付けられているホール８０を備えている。ロック位置では、第三のロッキングボール８１の下部は強制的に前記出力スリーブ２１（第５図参照）のぬすみ７５の中に押し込まれ、その結果、前記出力スリーブ２１と１８はロックされて一体に回転する。ロック解除位置（第２図参照）では、前記出力シャフト１８は前記出力スリーブ２１に関係なく自由に回転する。単一ボールのみを記載したが、言うまでもなく、前記スリーブの径の周囲に複数のホールが設けられており、このホールの中に各々ボールが配置されている。

前記ロッキングボール５９．７８．８１は、部品を固定する効果的な手段であるが、他の手段を用いても同様の効果を生ず。

前記中央ハウジング５５の内部には、動作スリーブ（ａｃｔｕａｔｉｏｎ　５ｌｅｅｖｅ）　８５が設けられている。このスリーブは、近接する前記入力シャフト１４および出力シャフト１８の端部を取り囲んでいる。

前記動作スリーブ８５には、頭部が平板な内部突起、またはフランジ８６．８７が二カ所設けられている。これらフランジ８６と８７は、前記ロッキングボール５９．７８．８１をロック解除位置とロック位置の間で移動させる。前記フラ８６と８７は互いに離れており、前記フランジ８７が前記第一のボールに当接し、強制的にロック位置に移動した場合、前記フランジ８６も同時に第三のロッキングボール８１に当接し、強制的にロック位置に移動させる。（第５図参照）前記動作スリーブ８５は、前述した位置から左方向へ第２の位置（第２図）まで移動を行い、この結果、前記フランジ８６と８７は前記第１および第３のボール５９．８１から離脱し、ボールをロック解除位置にもどす。一方、フランジ８７は、前記第２ボール７２へ移動当接し、ロック位置に強制的に移動させる。

（第５図参照）上記の説明から、多数のキー固定部材のロック／解除、あるいは上述のような多数の部品の接続／着脱に前記スリーブ８５を応用することも考えられる。

前記動作スリーブ８５の動作は、油圧および螺旋圧縮バネ８９によって行われる。前記スプリング８９の一端は、前記入力ハウジング４５のぬすみ９］、に取り付けられている。スプリング８９の他端は外部スリーブ９０の外部ンヨルダー９２に当接し、スプリング８９は外部スリーブ９０を左方向（出力部４３）へ偏移する。前記外部スリーブ９０は、また前記動作スリーブ８５のぬすみ９４に取り付けられた内部突起９３を有しており、前記外部スリーブ９０が直線的に移動すると、前記動作スリーブ８５も同様に移動する。前記スリーブ８５．９０は他の部材で構成しても構わない。

分離バルブ４０に接続され、油圧液をチャンバー９７内へ注入したり、あるいは流出させたりする油圧供給（不図示）用注入ロコネクタ９６が設けられている。

液をチャンバー９７へ注入すると、前記スプリング８９の弾性力に抗してスリーブ８５．９０を人力部４２方向へ移動させる外部スリーブ９０の差動領域（ｄｉｆｒｅｒｅｎｔｉａｌ　ａｒｅａ）　９８に油圧が加えられる。

油圧を解除すると、スプリング８９は復帰し、前記スリーブ８５．９０を出力部４３方向に後退させる。

第２ａ図には機械的ロック装置４１のその他の実施例が示されている。図において、前記ロック装置の人力シャフト１２０は前記ステアリングコラム１２の上端部に接続されている。前記出力シャフト１３０は、ステアリングコラム１２の第２部位１８に接続されている。前記入力シャフト１２０は、歯付き部材１２１に接続されている。前記入力シャフト１２０は、円筒キャビティー１２２を有している。複数の管１２３．１２４は前記円筒キャビティー１２２と前記人力シャフト１２０の外部との連絡路である。前記入力シャフト１２０はスリーブ１４０の内部に摺接されている。スリーブ１４０はハウジング１５０の一部を構成している。前記ハウジング１５０は前記入力シャフト１２０に近接した環状開口部（ａｎｎｕｌａｒ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）　１４１を形成している。管１２３．１２４を介して開口部が入力シャフト１２０の内部キャビティー１２２と連絡するように環状開口部１４１は形成されている。前記開口部１４１は、前記ステアリング制御システムから油圧液を送出するバイブに接続されている通路１４２を介してさらにハウジング１５０の外部へと接続されている。

円筒部材１６０は、円筒開口部１２２の中に配置され、上部にはワッシャー１６１が取り付けられており、前記開口部１２２内に封止されている。図において、封止された部分は参照番号１２５て示されている。

前記機械的インターロックは、さらに前記ステアリングコラムの出力シャフト１８に接続された出力シャフト１３０を有している。前記出力シャフト１３０は、歯が設けられた環状の部材１３１に接続されており、両部材とも前記ハウジング１５０の内部で回転自在である。

油圧液かキャビティー１２５に強制注入された場合、人力シャフト１２０は前記スプリング１８０の弾性力に抗して出力シャフト］、７０から離脱し、前記ハウジング１５０方向へ摺動する。前記環状開口部１４１により前記キャビティー１２０と油圧液注入口１４２の連絡は維持されたままである。前記入力シャフト１２０は、前記ケーシング１５０の内部で回転自在となるよう歯付き部材１２１の歯と歯付き部材１２６と歯が互いに咬合する位置へと押し戻される。

歯付き部材１９０は、ギア２００等のギア手段により上述のように油圧感触アクチュエータに接続可能であり、この結果ステアリングコラムの上部１４にトルクが供給される。実際、第２ａ図の機械的インターロックは第６図の油圧感触アクチュエータと組み合わせることが可能であり、一体型ユニットを形成する。この場合、第２ａ図のギア２００は第６図のギア１０６に該当し、前記ラック１０１はギアに直接作用し入力シャフト１２０ヘトルクを供給する。

ステアリングシステムが故障した場合、キャビティー１２５への油圧液の強制注入は停止し、スプリング１８０は入力シャフト１２０を前記出力シャフト１７０の方向へ付勢する。その結果、前記歯付き部材１２１の歯１２７は出力シャフト１７０の歯と咬合し、またステアリングコラム１２の上端部１４はステアリングコラムの下端部１８に直接接続され、車両の手動操縦が可能となる。

［アクティブモード］前記ステアリングシステム１０を使用している状態がすなわちアクティブモードであり、このモードでは、ステアリングホイル１１からの入力は前記ステアリングボックス１６および二つの非接続部品からなるステアリングコラムから機械的に分断されている。このモードでは、前記分離バルブ４０はマイクロプロツセッサ３０からの信号により励磁され、開放し、また第５図に示すように、スプリング８９の弾性力に抗してスリーブ８５．９０を押動するインターロック機構４１のスリーブ９０に油圧が供給される。この時、前記第１、第３のロッキングボール５９．８１は溝５７．７５内へ押入され、入力／出力ギア２０．２１と人力／出力シャフト１４．１８とを各々接続させる。

第２０ツキングボール７８はロック解除位置に移動し、このため前記出力シャフト１８は入力シャフト１４から脱着し、各々のシャフトは自在に回動する。

あるいは、人力シャフト１２０が出力シャフト１７０から脱着するよう油圧を加え第６図に示す第２実施例の人カンヤフトエ２０を前記ケーシング１５０方向へ押動させる。

このアクティブモードては、運転者がステアリングホイル１１に加えるトルクに応じた信号を前記マイクロプロセッサ３０に出力するセンサ１３が検出する。

運転者の要求に対する反応は感触アクチュエータ２５が行う。このため、マイクロプロセッサ３０は前記トルクセンサ１３から供給される情報を翻訳し、前記感触アクチュエータ２のサーボバルブ３１へ制御信号を送り、ピストンヘッド２６へ油圧を供給する。この油圧は人力ラック２２およびステアリングホイル１１の動作に抵抗を加えるのに用いられ、またステアリングの”感触”（ｆｅｅｌ）のシュミレートにも使用される。前記マイクロプロセッサ３０は運転者に適した安全ステアリングシステムを提供するため、慣性力、制動（ｄａｍｐｉｎｇ）　、負荷／変位、剛性（ｓｔｌｒｆｎｅｓｓ）　、バックラック（ｂａｃｋ　ｌ　ａｓｈ）、速度制限、突発力（ｂｒｅａｋｏｕｔ　ｆｏｒｃｅ）特性等のさまざまな要因を考慮して制御信号を前記感触アクチュエータ２５は出力する。

第７図に本発明に係わる制御図が示されている。この制御システムは二つのセクションに分かれており、一方のセクションは感触アクチュエータを制御し、もう一方のセクションはフロントラック式ステアリングシステムを制御している。

システムに必要なトランスデユーサは、ステアリングホイルに加えられるトルク、ステアリングホイルの位置、フロントラックの位置、車両速度等を検出する。

以下、制御システムの各部の説明を行う。

測定されたトルクは前記制御システムに入力され、ＴＱＯＦＦＳの値でオフセットされる。この値は、測定されたトルクに関するソフトウェア上のオフセッ値である。システムに減圧が生じ、ステアリングホイルが中央に位置する場合、測定トルク追５ＴＯＲＱがセロとなるよう必要に応じてＴＱＯＦＦＳの値を変化させる。

前記制御システムは測定トルク値に定数を加算し、この定数によって車輪が中央位置からずれている場合は、前記システムは中央位置に戻す一定の復元力を供給する。

感触アクチュエータモデル用制御システムは項ＩＣＦＳを用いて制動を行っている。また前記の項は、運転者に好みの”ステアリング感触“を提供するよう運転者の要求に応じて変更可能である。

また、前記感触アクチュエータ制御は”スティクッション’　（ｓｔ＋ｃｔｌｏｎ）モデルのシミュレートも行う。ステアリングホイルが制止状態の場合、トルクが最小レベルを越えるまでは要求速度はゼロに設定されている。

ＫＶＦＳＩは慣性項である。前記アクチュエータ制御システムはシステムの慣性もシュミレートする。ＫＶｆｓｌの項が増加するに従い、感触アクチュエータ制御システムの慣性力も増大する。この項は、運転者に好みの“疑似ステアリング感触”を提供するよう変更できる。

前記アクチュエータ制御システムは、また、システムの最大速度を任意値Ｄｘｍｘｆｓへ人為的に制限する際にも用いられる。

システムのフィードバックループは剛性項Ｍｋｆｓを使用している。このＭＫＦＳ値は剛性の速度成分と、車両の速度および項ＭＫＦＳＶの積との総和であり、速度に伴い剛性を増すような任意の特性が得られるように選択される。このＭｋｆｓ項は、シュミレートされた不感帯（ｄｅａｄｂａｎｄ）を投入した場合ソフトウェアでゼロに設定できる。不感帯は感触ラック不感帯機能で投入することが可能であり、この機能はステアリングホイル動作の所定レンジで前記ＭＫＦＳ項をゼロに設定する。

前記感触アクチュエータ制御は、ステアリングコラム上部の最大角速度の人為的制限にも用いられる。また前記アクチュエータ制御によりステアリングホイルの中央位置からの最大変位の制限も行う。速度と変位の制限値は運転者が選択でき、運転者の運転状態にもっとも適した値を選択てきる。

前記システムオフセット値で補正され、選択された中央位置復元力（ｃｅｎｔｒａｌ　ｉｚｉｎｇ　ｒｏｒｃｅ）で修正された前記測定トルク値は、フロントラック変位と感触ラックトルクとの割合を所望の値に定めるパラメータである項ＧＮＴＯＲＱて乗算される。モデル感触ランク変位ＸＦＳＭは項ＧＮＸＦＳＭて乗算される。この項はフロントラック変位／感触うンク変泣の割合として選択されるパラメータである。

これら二つの積は合計され、フロントラックアクチュエータ制御に入力される。

前記フロントラックアクチュエータ制御は、フロントラック不感帯（ｒｒｏｎｔ　ｒａｅｋ　ｄｅａｄ　ｂａｎｄ）を定める機能を有している。要求ラック位置が選択された定数ＸＦＲＫＤＢより小さい場合、前記要求ラック位置はゼロに設定される。さらに、フロントラックアクチュエータ制御により、フロントラック変位に選択制限値が設けられる。フロントラックオフセットを補償するため項を追加することがあり、この項は回路図においてはＸＦＲＫＯＦで示されている。

前記フロントラックアクチュエータは増分変位量を積分し、必要な変位量をめ、複式センサ（ｄｕｐｌｅｘ　５ｅｎｓｏｒ）で計測されている前記フロントラック位置βＡ／Ｂと前記変位量とを比較する。

図から、ステアリング（ご感触”、すなわち運転者の運転特性に最も適した感触を与えるため多くの変数を変更しなくてはならないことが図かられかる。このため、運転者の運転特性に適した条件を見い出すよう運転者自身が自分の車のステアリング感触をある程度変更できることが分かる。

また、油圧アクチュエータを用いることにより、選択的可変減速システム（ｓｅｔｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）を組み込むことが可能になり、また路面のホイルから運転者の手に伝わる衝撃の吸収（必要な場合はに応じては、付加）を行うことも可能であり、各運転者および車両の要求に応じて゛感触°反応をプログラムすることができる。

出力ギアスリーブ２１を回動させ、出力シャツトコ８を順次駆動して必要なステアリング動作を起こすふたつのピストンヘッド２６に油圧圧力を加えることにより、前記マイクロプロセッサ３０から前記動作アクチュエータのサーボバルブ３１に複数の制御信号か同時に送られ、前記出力ラック２３が移動する。これは実際には、ステアリングの遠隔操作である。動作アクチュエータ２４のＬＤＶＴ２９は出力ラック２３の実際の位置を検出し、送られてくる情報を位置制御として用いるマイクロプロセッサ３０に前記検出位置情報を出力する。さらに、実際のステアリングが正しく実行されているかとうかを検査するためＬＤＶＴを舵取りリンク機構に取り付けることができる。このように前記マイクロプロセッサ３０は、前記ステアリングコラム上のセンサ２３で得られた測定値に従い出力ラック２３の運動を制御可能である。以上のように、ステアリングコラム上の負荷に比例、もしくは前記感触システムで計測された変数に関連性のある疑似ギア比（正または負）によってステアリングは実行される。

［ノンアクティブステアシステム］システムが故障している場合、あるいはアクティブモードが切れている場合、単一ステアリングコラムにより前記ステアリングシステム１０は従来の機械的システムに復帰する。電気供給の損失等の制御喪失、あるいは所定安全限界値を下回る供給圧力の急激な低下による故障の場合、上記の機械的システムへの復帰が自動的に行われる。このような故障の典型的な例としては、ステア、感触アクチュエータ２４．２５、またはこれに関連する制御システムへの供給圧が前記ステアおよび感触アクチュエータ２４．２５の総轄能力（ＡＵＴＨＯＲＩＴＹ）が喪失される１５００　ｐｓｉ以下の圧力にまで低下するような場合が考えられる。この時の値は実際に使用されたアクチュエータによって異なる。

前記ステアリングトルクセンサ１３のような第一領域（ｐｒｉｍａｒｙ　ａｒｅａｓ）には複式センサが使用されており、信号は組み合わせられて要求検出および故障検出信号となる。

前記エラー信号の許容偏差には制限が設けられており、事故の原因となる制限値を超える偏差によりソレノイド分離バルブ４０は消勢される。このようなアクチュエータ２４．２５やこれらの制御ループの故障は、アクチュエータ２４．２５およびその制御ループの実際の動作と、並行して実行されているリアルタイムモデルおよびマイクロプロセッサ３０にプログラムされているエラー検出閾値レベル（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｅｒｒｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　１ｅｖｅｌ）とを比較して検出される。

選択的優先が行える用、前記分離バルブ４０を消勢して直接システムを非活動化するシステム隔離スイッチが運転者のために設けられている。

第２図に示す第１実施例のインターロック装置をシステムに用い、分離ソレノイドパルプ４０が消勢された場合、前記バルブ４ｏは前記機械的インターロック装置のチャンバー９７を油圧圧力ライン３８から脱着し、前記チャンバー９７を油圧リターンライン３７に装着する。故障の原因がシステム内圧の低下の場合、前記分離バルブ４０は付勢されたままであるが、圧力低下により前記インターロック装置４１がリターンライン３７に接続されてシ）るのと同様の効果を生じることになる。スプリング８つにより、アクチュエーションスリーブ８５、アウタースリーブ９０を左方向に押動し、その結果前記第１、第３のロッキングボール５９．８１と入力シャフト１４、出力シャフト１８のぬずみ５７．７５との咬合が解除され、第２のロッキングボール７８を入カンヤフト１４のぬすみ５７に押入する。こうして、前記入力シャフト１４と出力シャフト１８とは互いに装着され単一ステアリングコラムとして動作する。第２図に示すように、ステアリングボイル１１はステアリングボックス１６に直接接続され、また前記ギアスリーブ２０．２１は前記入力シャフト１４、前記出力シャフト１８から脱着され、このためギアスリーブは人力ラック２２、出力ラック２３とは関係なく回転する。

手動スイッチ操作において、運転者がアクティブステアリングモードを再活動化したい場合、スイッチ動作により前記分離バルブ４０を付勢し、油圧圧力ライン３８を再度接続させる。この結果、前記アクチュエーションスリーブ８５に加えられていた油圧圧力がスプリング８９の付勢力に抗してアクチュエーンヨンスリーブを押動し、前記第１および第３のロッキングボール５９．８１をぬすみ５７．７５に押入するとともに、第２のボール７８を解放する。このため、前記二つのシャフト１４．１８は互いに自由に回転を行い、前記ギアスリーブ２ｏ１２１は再び固定され、入力シャフト１４、出力シャフト１８と共に回転する。

あるいは、第６図に示すように、第２実施例のインターロックをシステムに使用している場合、ソレノイド弁４ｏの消磁もしくはシステム圧の低下のため前記スプリング１８０は注入シャフト１２０をハウジング１５０の方向に移動させ、入力シャフトに取り付けられた歯付き部材１２１の歯１２７は出力シャフト１７０の歯１７１と咬合する。このように、ステアリングコラムの上部と下部とは連結されており、手動ステアリングが容易となる。

故障により、コンピュータが機械的インターロックシステムを作動させる場合、インターロックが作動した理由をコンピュータが発見するまで、アクティブモードの活動化は再開されない。

上記のシステム１０は、ステアリングホイルで検出されたトルクをもとに作動するが、ホイル１１の位置または動作といった他の要因、もしくはこれらの要因の一部あいろは全てを組み合わせた要因をもとに動作するようシステムを変更することも可能である。

Ｚτり平成　３年１０月２４日

Claims

【特許請求の範囲】

１．車両用ステアリングシステムは、手動操作可能なステアリング部材と、運転者がステアリング部材に加える力に応じた制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記生成手段により生成された制御信号に応じて少なくとも一つの車輪を操縦する手段と、制御信号に応じて前記ステアリング部材に力を加え前記ステアリング部材を介して可変可能な疑似感触を運転者に与える反応手段とを備えることを特徴とする。
２．請求項１に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記反応手段に出力される制御信号は、前記ステアリング部材に加えられる力に応じて生成される。
３．請求項１または２に記載の車両用ステアリングシステムは、前記ステアリング部材に加えられるトルクを検出し、このトルクにもとづき前記制御信号生成手段へ入力信号を供給する手段を有する。
４．請求項１乃至３に記載の車両用ステアリングシステムは、前記ステアリング部材の位置および／または動作を検出し、この結果にもとづき前記制御信号生成手段へ入力信号を供給する手段を有する。
５．請求項４に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記位置および／または動作検出手段は、一個または複数の直線可変変位トランスデューサを有する。
６．請求項１乃至５に記載の車両用ステアリングシステムは、前記制御信号に応じて前記ステアリング手段を作動させる少なくとも一個の油圧アクチュエータが接続されている。
７．請求項１乃至６に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記反応手段は、前記制御信号に応じて前記ステアリング部材の動作に疑似感触を供給する油圧アクチュエータを有する。
８．請求項６または７に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記または各油圧アクチュエータは、複動油圧アクチュエータである。
９．請求項８に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記または各油圧アクチュエータは、前記制御信号に応じてサーボバルブで制御され前記アクチュエータに加える油圧圧力を制御する。
１０．請求項１乃至９に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記ステアリング部材は、ステアリングホイルを有する。
１１．請求項１乃至１０に記載の車両用ステアリングシステムは、前記制御信号にしたがってステアリングが実行されているか否かを確認し、またこの結果にもとづき前記制御信号生成手段に入力信号を供給するエラー検出手段を有している。
１２．請求項１乃至１１に記載の車両用ステアリングシステムは、前記制御信号にしたがって疑似感触が実行されているか否かを確認し、またこの結果にもとづき前記制御信号生成手段に入力信号を供給するエラー検出手段を有している。
１３．請求項１１または１２に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記エラー検出手段がプリセット値を超えるエラーを検出すると、前記制御信号生成手段は、制御信号を生成し安全システムを作動させる。
１４．請求項１乃至１３に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記制御信号生成手段は、コンピュータでプログラム可能であり、前記検出および／またはエラー検出手段からの入力信号に応じて制御信号を生成する。
１５．請求項１４に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記コンピュータはプログラム可能であり、車両運転者の要求または車両状況のもとづき制御信号を生成する。
１６．請求項１乃至１５に記載の車両用ステアリングシステムにおいて、前記反応手段への制御信号の生成は、前記システムにおいて測定されるパラメータに関係なくプログラムできる。
１７．添付図面を参照して記載された実施例と実質的に同じ車両用ステアリングシステム。
１８．請求項１乃至１７のいづれかに記載されている車両用ステアリングシステムを有する車両。