JPH05139324A - 操舵装置 - Google Patents

操舵装置

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JPH05139324A
JPH05139324A JP20068791A JP20068791A JPH05139324A JP H05139324 A JPH05139324 A JP H05139324A JP 20068791 A JP20068791 A JP 20068791A JP 20068791 A JP20068791 A JP 20068791A JP H05139324 A JPH05139324 A JP H05139324A
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JP
Japan
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steering
motor
shaft
wheel
planetary gear
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Application number
JP20068791A
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English (en)
Inventor
Poul H H Pedersen
ヘニング ホルム ペデルセン ポール
Thorkild Christensen
クリステンセン トルキルド
Johannes V Baatrup
ヴアーグン バートリユープ ヨハネス
Svend E Thomsen
エリツク トムセン スヴエンド
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Danfoss AS
Original Assignee
Danfoss AS
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Publication date
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/24—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted
    • B62D1/28—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted non-mechanical, e.g. following a line or other known markers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/22—Alternative steering-control elements, e.g. for teaching purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/043—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by clutch means between driving element, e.g. motor, and driven element, e.g. steering column or steering gear

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ステアリングシャフト６により操作可能な操
舵制御装置を備え、ステアリングシャフト６が、ハンド
ル２に連結されたハンドルシャフト３とモータ５により
駆動可能である操舵装置であって、２つの回転方向に作
動可能なワンウエイクラッチ４が、ハンドルシャフト３
上に設けられている。 【効果】 ワンウエイクラッチ４により、モータ５など
の補助手段を、ハンドルシャフト３から離れたワンウエ
イクラッチ４の側に配置することが可能になり、ドライ
バーが、ハンドル２を操作するときに、補助手段をとも
に作動させなくとも、補助手段を、つねにステアリング
シャフト６に係合させることができ、ドライバーの負担
を大幅に軽減することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハンドルに連結された
ハンドルシャフトおよびモータにより駆動されるステア
リングシャフトにより作動され得る操舵制御装置を備え
た操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】米国特許第 4,318,451
号明細書は、この種の操舵装置を開示しており、この操
舵装置は、その荷台に取付けられたクレーンを備えた大
重量貨物車両を操舵するものであって、クレーンの運転
室からモータをリモートコントロールすることができ、
ハンドルを操舵することなく、前輪を操舵することがで
きるようになっている。ハンドルシャフトおよびモータ
の出力軸は、Ｔギヤ機構を介して、ステアリングシャフ
トに切換え接続される。ハンドルを操作する場合には、
ドライバーは、ステアリングシャフトだけでなく、モー
タも作動させなければならない。
【０００３】西独特許第 13 69 081号明細書は、この種
の他の操舵装置を開示しており、この操舵装置において
は、一対のピニオンを介して、直接、ハンドルシャフト
を駆動することのできる液圧モータが備えられ、モータ
出力軸上のピニオンとハンドルシャフト上のピニオンと
の係合が解除し得るよううに構成されている。したがっ
て、ドライバーが、運転室を離れる前に、モータ出力軸
上のピニオンとハンドルシャフト上のピニオンとを係合
するのを忘れたときは、車両をリモートコントロールす
ることはできない。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、ステアリングシャフトによっ
て操作可能な操舵制御装置を備え、前記ステアリングシ
ャフトが、ハンドルに連結されたハンドルシャフトとモ
ータにより駆動可能である操舵装置において、ドライバ
ーの負担を大幅に軽減することのできる操舵装置を提供
することを目的とするものである。
【０００５】
【発明の構成および作用】本発明のかかる目的は、２つ
の回転方向に作用可能な負荷トルク遮断装置を、ハンド
ルシャフト上に設けることによって達成される。この負
荷トルク遮断装置により、モータなどの補助手段を、ハ
ンドルシャフトから離れた負荷トルク遮断装置の側に、
配置することが可能になり、ドライバーが、ハンドルを
操作するときに、これらの手段をともに作動させなくと
も、これらの手段を、つねに、ステアリングシャフトに
係合させることができる。
【０００６】好ましくは、負荷トルク遮断装置は、２つ
の回転方向に作動可能なワンウエイクラッチにより構成
され、ワンウエイクラッチによって、モータがステアリ
ングシャフトに作用して、モータの作動とともに、ハン
ドルシャフトが動き、ハンドルシャフトによるモータの
動きが妨げられる。モータの制御手段によって、車両が
リモートコントロールされているときには、ハンドルも
また、回転されるが、このような場合には、通常、運転
室内には、ハンドルが動くことによって、迷惑を受ける
者はいないので、問題は生じない。逆に、ドライバー
が、ハンドルを操作して、車両を操舵したいと考えると
きは、ドライバーは、単に、ステアリングシャフトを作
動させるのに必要な力を加えるだけでよい。ワンウエイ
クラッチにより構成された負荷トルク遮断装置は、モー
タが動くこともまた、防止することができる。モータの
仕様を決定するにあたっては、単に、その駆動力のみを
斟酌すればよく、停止しているモータを動かすのに必要
な力は考慮する必要がない。ドライバーが、運転室内に
いるときは、何時でも、ハンドルを用いて、制御をする
ことができる。たとえば、ドライバーは、車輪を固定的
に保持して、操舵がなされないようにすることができ
る。これは、自動的に、直列状態に戻すための自動整列
制御手段を備えた関節型車両において、特定の場合に、
自動整列機能を停止させる必要が生じたときに、有利で
ある。
【０００７】好ましい実施態様においては、負荷トルク
遮断装置は、ハンドルシャフトにより移動可能で、ステ
アリングシャフトに連結されたハブを備えており、この
ハブは、モータにより駆動される連結ハウジングに、そ
れぞれ、回転方向の一方に作用する２つの締付けローラ
により係合され、ハンドルの操作により、係合が解除さ
れるように構成される。ハブは、たとえば、スプライン
により、積極的に、ステアリングシャフトに係合させる
ことができる。ハンドルシャフトは、たとえば、ハブと
の間に、わずかな間隙をもって、取付けられた駆動ピン
を有している。締付けローラの係合を解除するために、
たとえば、係合位置から、締付けローラを移動させる作
動ピンを設けてもよい。ハンドルシャフトに力が加わる
と、その方向にしたがって、一方の作動ピンが、対応す
る締付けローラを押圧して、ハブの連結ハウジングへの
係合を解除する。ハブは、ハウジングに対して、自由に
回転することができる。ハウジングは、ハブとともに、
回転する必要がないため、モータもまた、作動する必要
がない。操作者に要求される力は、ステアリングシャフ
トを動かすのに必要な力で十分である。係合状態にとど
まっている締付けローラは、負荷のない状態で作動する
フリーホィーリング装置のように、動作する。他方、モ
ータにより、ハウジングが回転される場合には、締付け
ローラは、ハウジングとハブの間に係合する。各締付け
ローラは、回転方向の一方に対して、設けられている。
係合動作を促進するために、２つの締付けローラの間
に、スプリングを設けてもよい。モータが作動すると、
ステアリングシャフトのみならず、ハンドルシャフト
も、これとともに、回転する。
【０００８】本発明の好ましい実施態様においては、モ
ータは、電気モータによって、とくに、ステップモータ
によって構成される。電気モータは、モータに供給する
電気エネルギー量を外部から容易に制御することができ
るので、リモートコントロールが容易である。さらに、
電気モータによれば、回転角度を、きわめて正確に、調
整することができる。車両において、利用可能な電流以
外には、電気モータの作動のために、何ら補助的な動力
源は必要でない。
【０００９】好ましくは、モータを制御する制御装置が
設けられ、ハンドルシャフトの回転角度を検出する回転
角センサが、ハンドルシャフト上に配置されるととも
に、操舵信号生成手段が設けられ、制御装置が、回転角
センサの出力と操舵信号生成手段の出力との差を補償す
るように構成されている。操舵信号生成手段は、たとえ
ば、制御捍すなわち操縦捍より形成することができる。
ドライバーは、通常、ハンドルを、所定角度、回転する
ことによりおこなっているのと同様にして、制御捍の変
位の程度を調整することにより、所望の操舵角を決定す
ることができる。制御捍の変位とハンドルの回転とを一
致させるために、ハンドルの回転角度が把握される。制
御捍の変位とハンドルの回転とが一致していないとき
は、モータが作動されて、ハンドルが回転されるととも
に、操舵モータを作動させる操舵制御装置が作動され
る。制御捍に加えて、操舵信号生成手段として、他の装
置、たとえば、電磁波、光あるいは音により作動するリ
モートコントロール装置のレシーバーを設けてもよい。
【００１０】本発明の他の好ましい実施態様において
は、操舵角センサが、操舵モータ上に設けられ、制御装
置が、操舵角センサの出力と操舵信号生成手段の出力と
の差を補償するように、モータを作動させるように構成
される。これにより、操舵制御装置および操舵モータ内
に、漏れが発生した場合に生じ得る誤差を補償すること
が可能になる。
【００１１】好ましくは、液圧操舵モータを作動させる
液圧制御装置により構成された操舵制御装置が設けられ
る。これにより、操舵制御装置は、パワー・アシストさ
れ、ドライバーの負担は、大幅に軽減される。したがっ
て、ドライバーは、わずかな力で、ステアリングシャフ
トを作動させることができる。好ましくは、モータとワ
ンウエイクラッチとの間に、ウォームギヤが配置され
る。こうすることにより、モータは、高回転数で、作動
され得、その回転数は、ウォームギヤ、すなわち、シャ
フトまたはウォームとギヤホィールとにより、大きくギ
ヤダウンされる。さらに、ウォームギヤは、締付けロー
ラを、確実に、解除するように、自己制動的に作用す
る。
【００１２】他の好ましい実施態様においては、ハンド
ルシャフトは、遊星歯車により、ステアリングシャフト
に連結され、負荷トルク遮断装置は、ハンドルシャフト
と遊星歯車の間に配置され、ハンドルシャフト、ステア
リングシャフトおよびモータは、それぞれ、遊星歯車の
異なる要素であるサンホィール、遊星ホィールホルダー
およびギヤホィールのいずれかに割当てられている。こ
のような構成により、車輪の負荷とハンドルのトルクと
を関連づけることができる。負荷トルク遮断装置または
ワンウエイクラッチは、ドライバーにより、ハンドルに
加えられた操作力に、遊星歯車を介して、モータからス
テアリングシャフトに加えられた力を重ね合わせること
を可能にする。さらに、遊星歯車は、負荷トルク遮断装
置とともに、ステアリングシャフトが、モータにより、
同時に、ハンドルシャフトが駆動されることなしに、駆
動されることを可能にする。これは、たとえば、関節的
連結制御される車両のように、本来、自動整列性を有し
ていない車両が、自動整列することを可能にする。遊星
歯車を用いることにより、ハンドルシャフトの運動を、
ステアリングシャフトの運動に伝達することができ、し
たがって、適切なギヤ比を選択することにより、ドライ
バーのニーズに合致した最適な操舵をおこなうことが可
能になる。
【００１３】ハンドルシャフトが、遊星ホィールホルダ
ーに、ステアリングシャフトが、サンホィールに、ま
た、モータが、ギヤホィールに、それぞれ、割当てられ
ることが好ましい。ここに、遊星歯車という語は、その
作用に基づいて、理解されなければならず、遊星歯車
は、平面状に構成されたものに限定されるものではな
い。この割当てにより、望ましい伝動が実現できるだけ
でなく、有利な装置サイズを実現することが可能にな
る。ステアリングシャフトが、サンホィールに割当てら
れているので、すなわち、遊星歯車の中央部に割当てら
れているので、現実に、遊星歯車を、ステアリングシャ
フトのまわりに、配置することができる。
【００１４】好ましくは、遊星ホィールホルダーは、負
荷トルク遮断装置の駆動側に直接、配置されている。こ
のように構成することにより、ハンドルシャフトの運動
と、モータにより生成された運動とを重ね合わせること
が可能になる。遊星ホィールの軸が、ハブに取付けられ
ていることが好ましい。これにより、全体的なサイズを
コンパクト化することが可能になる。
【００１５】好ましくは、第１の遊星歯車と直列に、第
１の遊星歯車を駆動する第２の遊星歯車が配置される。
この第２の遊星歯車を設けると、ギヤ比の選択の自由度
が、大幅に増大する。この場合には、モータが、第１の
遊星歯車のギヤホィールに、作用するように構成するこ
とが望ましい。
【００１６】本発明のさらに他の実施態様においては、
第２の遊星歯車のギヤホィールは回転不能で、ハンドル
シャフトは、第２の遊星歯車のサンホィールに連結さ
れ、第１の遊星歯車の遊星ホィールホルダーは、第２の
遊星歯車の遊星ホィールホルダーに連結されるととも
に、ステアリングシャフトは、第１の遊星歯車のサンホ
ィールに連結されている。このように構成することによ
り、遊星歯車を用いているにもかかわらず、ハンドルシ
ャフトの回転とステアリングシャフトの回転との間の伝
達比を、１対１にすることが可能になる。にもかかわら
ず、遊星歯車を用いたことによる利益、とくに、ハンド
ルシャフトの運動をモータにより生成された運動に重ね
合わせることができるという利益を享受することがで
き、こうして、異なった操舵特性を実現することが可能
になる。
【００１７】第１の遊星歯車と第２の遊星歯車とが、同
一のギヤ比を有していることがとくに望ましい。実際に
は、２つの同一の遊星歯車が使用されるのが通常であ
る。好ましくは、操舵角センサが、操舵モータ上に配置
され、操舵角センサと回転角センサが、これらのセンサ
の出力信号を比較し、所定の差のときに、位置決め装置
として、モータを作動させる制御回路に接続される。回
転角センサは、ハンドルシャフトの運動、すなわち、ハ
ンドルシャフトの中立位置からの回転の程度を検出す
る。また、操舵角センサは、操舵角、すなわち、操舵さ
れた車輪の旋回角、あるいは、関節的連結制御がなされ
る車両の場合には、車両の連結を検出する。所望の値
は、回転角センサを利用して、ハンドルにより、あらか
じめ設定される。実際の値は、操舵角センサにより決定
される操舵角である。これら２つの値が一致していない
ときは、モータが作動される。他方、モータは、遊星歯
車を介して、ステアリングシャフトを作動させ、ステア
リングシャフトは、操舵制御装置を作動させて、操舵角
を変化させる。負荷トルク遮断装置により、ハンドルシ
ャフトが回転することが、確実に防止され、したがっ
て、所望値が変更されることもない。このようにして、
ハンドルの位置と操舵角とを、直接に、関連づけること
ができる。逆に、ハンドルを操作した際に、回転角と操
舵角との間に生じた差が、モータへの作動信号として用
いられ、ハンドルの操作時に、ドライバーは、所定のよ
うに、アシストされ得る。制御回路の構成にしたがっ
て、ドライバーをアシストするため、モータが急速に作
動するときは、ドライバーは、より小さい力を費やすの
みでよく、あるいは、モータが、きわめて遅く作動、ま
たは、より小さい力を、ステアリングシャフトに作用さ
せるときは、ドライバーは、大きな力を費やすことが要
求される。
【００１８】好ましくは、制御回路に接続された車速セ
ンサが設けられ、制御回路は、この車速センサからの情
報に基づいて、回転角と操舵角との関係を変化させるよ
うに構成される。このように構成することにより、車速
に適合した操舵を実行することができる。回転角の操舵
角に対する比が、車速が増大するにしたがって、減少す
ることが好ましい。低速走行や駐車をする際など、小さ
なハンドルの操作量で、車輪を大きく回転させ、あるい
は、関節的連結制御がなされる車両の場合には、車両の
関節連結部の折れ角を大きくさせることが望ましい。し
かしながら、操舵特性が同一であると、高速の場合に
は、危険が生じるおそれがある。したがって、制御回路
は、比較的高速走行状態では、操舵される車輪を同じだ
け、変位させるために、あるいは、車両を同じように、
連結するために、ハンドルをより大きく操作しなければ
ならないように、操舵特性を変更するようにしている。
【００１９】さらに、他の好ましい実施態様において
は、制御回路に接続されたリモートセンサが設けられて
いる。このリモートセンサは、車両を、ガイダンスライ
ンに沿って、操舵することを可能にする。このガイダン
スラインとしては、たとえば、地面の溝、光学的マー
ク、穀物の収穫により形成された切断縁、あるいは、リ
モートセンサにより検出可能な地中のカーブした導体な
どが用いられ得る。制御回路は、車両の方向を変えるた
めに、モータにより、ステアリングシャフトを回転させ
ることができる。この場合、ハンドルは、遊星歯車およ
び負荷トルク遮断装置を使用しているため、定位置に止
まり、したがって、ドライバーは、ハンドルが動いて、
妨害されたり、危険を感じたりすることなく、運転室内
に止まることができる。リモートセンサは、遊星歯車と
ともに、用いなくともよい。遊星歯車を用いない場合に
は、ハンドルがともに回転する。いかなる場合でも、ド
ライバーは、車両の自動操舵中に、危険な事態が生じた
ときは、すみやかに、行動を起こし、手動で、運転を続
けることができる。
【００２０】好ましくは、モータは、リモートコントロ
ール装置により、制御される。このように構成すること
は、車両が、運転室からだけでなく、車両上に配置され
たクレーンのキャビンやその他の作業設備から、操舵さ
れるべきときに、とくに、有益である。しかしながら、
リモートコントロール装置は、運転室内に設けてもよ
い。リモートコントロール装置としては、たとえば、制
御捍、たとえば、操縦捍を用いることができる。制御捍
を操作することにより、長く続くと、ドライバーを疲れ
させる大きな運動をしなくとも、ドライバーは、車両を
操舵させることができる。さらに、リモートコントロー
ルは、たとえば、ラジオ、赤外光あるいは超音波などに
より、車両の外部からおこなうこともできる。ケーブル
により、リモートコントロールをなし得ることは言うま
でもない。
【００２１】
【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の実施例に
つき、詳細に説明を加える。図１は、本発明の実施例に
かかる操舵装置の概略図である。図１において、本発明
の実施例にかかる操舵装置１は、ハンドルシャフト３に
連結されたハンドル２を備えている。ハンドルシャフト
３は、負荷トルク遮断装置として作用するワンウエイク
ラッチ４へ、ガイドされている。また、ワンウエイクラ
ッチ４には、モータ５が接続されている。ワンウエイク
ラッチ４の出力には、液圧制御装置７に接続されたステ
アリングシャフト６が設けられている。液圧制御装置７
には、タンク９から、ポンプ８を介して、作動流体が供
給され、液圧制御装置７により、ステアリングシャフト
６の変位にしたがって、操舵モータ１０の作動室１１、
１２内に、異なった圧力が生成されるようになってい
る。操舵モータ１０によって、たとえば、車両の車輪が
操舵され、あるいは、関節的な連結制御のなし得る車両
の場合には、車両に関節的運動が与えられ、これによっ
て、車両が動いたとき、車両の向きを変えることができ
る。ハンドルシャフト３には、その回転角度を検出する
ためのセンサ１３が設けられており、ハンドルシャフト
３上の光学的、機械的、または、磁気的なマーク１４を
検出して、ハンドルシャフト３の中立位置からの変位を
測定する。操舵モータ１０には、操舵モータ１０の作動
ロッド１７上のマーク１６を検出する操舵角センサ１５
が設けられている。このマーク１６は、同様に、たとえ
ば、光学的、機械的、あるいは、磁気的な手段として
も、形成され得る。操舵角センサ１５は、操舵角、すな
わち、車両の操舵車輪の回転角度、あるいは、車両の関
節的な連結角度を測定する。
【００２２】操舵モータ１０内の圧力、すなわち、液圧
制御装置の負荷を測定する圧力測定装置１８が設けられ
ている。この負荷は、原則として、車両のドライバー
が、他からのパワーの援助もなく、車両を操舵するのに
必要な力の尺度である。操舵モータ１０の一方の作動室
１２内の圧力を測定する場合のみが図示されているが、
２つの作動室１１、１２の圧力は、当然に、測定され得
る。
【００２３】回転角度を検出するセンサ１３の出力、操
舵角センサ１５の出力および圧力測定装置１８の出力
は、制御回路１９に接続されている。制御回路１９の出
力により、モータ５が制御される。制御回路１９にはま
た、たとえば、それに沿って、車両がガイドされるエッ
ジ２１を検出するリモートセンサ２０が接続されてい
る。さらに、制御回路１９には、車輪２３に、これとと
もに回転するように接続されたギヤホィール２４を検出
し、測定されたパルスから、車輪２３の速度を測定する
車速センサ２２の出力が接続されている。
【００２４】制御回路１９には、制御捍、たとえば、操
縦捍２５が設けられている。この制御捍２５により、ド
ライバーは、車両を操舵したいと考える方向を決めるこ
とができる。制御捍２５は、ハンドルを繰り返し回転さ
せることなく、大きな運動を要せずして、ドライバー
が、車両を運転し得るように、運転室内に配置されてい
る。しかしながら、この制御捍２５は、運転室外に設け
てもよく、たとえば、クレーンのような車両に設けられ
た作動機械の操作要素の近傍に設けてもよい。複数の制
御捍２５を、車両に、あるいは、その近傍に設けてもよ
いことは言うまでもない。受信器５６を備えたアンテナ
５５が設けられ、受信器５６は、ラジオにより、車両を
リモートコントロールすることができるように、制御回
路１９に接続されている。図示しない送信器もまた、た
とえば、制御捍を備え得る。制御捍の位置または動きに
したがった信号が送信される。制御捍２５は、操舵制御
信号を生成する役割を果たしている。この操舵制御信号
は、制御回路１９に供給されて、制御回路１９により、
一方で、モータ５を作動させる。モータ５は、ワンウエ
イクラッチ４を作動させて、ステアリングシャフト６お
よびハンドルシャフト３を回転させる。ハンドルシャフ
ト３の回転は、操舵角センサ１３がマーク１４を検出す
ることにより、検出され、ハンドルシャフト３の回転角
度は、制御回路１９に出力される。モータ５は、ハンド
ルシャフト３の回転角度が、制御捍２５の変位と一致す
るまで回転される。
【００２５】図２ないし図４は、負荷トルク遮断装置と
して作用するワンウエイクラッチ４の構造を例を示す概
略図である。図２ないし図４において、この例では、セ
ンサ１３、１５、１８、２０、２２を省略して、制御捍
２５により、モータ５を、直接、制御することもでき
る。ワンウエイクラッチ４は、負荷トルク遮断装置とし
て作用している。このような負荷トルク遮断装置は、
「リングシュパン ズィアム（Ringspann Siam) 」なる
商品名で、リングシュパン・アルブレヒト・マウエレル
合資会社（RingspannAlbrecht Mauerer KG)から市販さ
れている。
【００２６】この負荷トルク遮断装置、すなわち、ワン
ウエイクラッチ４は、ステアリングシャフト６に、これ
とともに、回転するように、接続されたハブ２６を備え
ている。このハブ２６の接続は、たとえば、図示しない
スプラインによってなされ得る。ハブ２６は、外側歯車
２８を有するハウジング２７内に、配置されている。外
側歯車２８は、モータ５によって駆動可能なように設け
られたシャフトのねじ山２９と係合する。ハブ２６の孔
３２内に、わずかな間隙をもって、係合する駆動ピン３
１が、ハンドルシャフト３に固定されている。ハブ２６
は、ハウジング２７の内部空間を、完全には埋めておら
ず、２つの締付けローラ３４が配置された自由空間３３
が残されている。これらの２つの締付けローラ３４は、
スプリング３５により、外側に押圧されており、ハブ２
６を、ハウジング２７の内周に係合させている。ハンド
ルシャフト３には、２つの作動ピン３７が、連結されて
いる。
【００２７】ハンドルシャフト３に、力が作用した場合
には、回転方向にしたがって、作動ピン３７の一方が、
２つの締付けローラ３４の一方を、スプリング３５の力
に抗して、ハウジング２７の内周面３６との係合が解除
されるように、押圧する。その結果、ハブ２６に接続さ
れたハンドルシャフト３は、自由に回転し得るようにな
る。ハブ２６自体は、ハンドルシャフト３により、駆動
ピン３１を介して、回転される。係合状態のままにある
ローラは、負荷のない状態で作動するフリーホィーリン
グ装置のように、動作する。負荷トルク遮断装置は、対
称的な構造をしているため、反対方向の回転について
も、同様に、作動する。しかしながら、ステアリングシ
ャフト６の復元力が、ハブ２６を回転させようとする場
合には、ハブ２６は、締付けローラ３４により、ハウジ
ング２７に対して、動かない状態に、押圧される。各締
付けローラ３４は、回転方向の一方に対して、作動す
る。シャフト３０に形成されたねじ山２９および外側歯
車２８を介して、モータ５により、ハウジング２７が回
転されると、ハウジング２７は、締付けローラ３４、ハ
ブ２６および駆動ピン３１を介して、ハンドルシャフト
３、したがって、これとともに、ハンドル２を担持す
る。モータ５が回転すると、ステアリングシャフト６の
みならず、ハンドル２も回転する。しかしながら、ハン
ドル２によって、ハンドルシャフト３が動かされると、
締付けローラ３４とハウジング２７の内周面３６との間
の係合が解除され、ステアリングシャフト６は、モータ
５に影響されずに、回転し得るようになる。したがっ
て、ドライバーは、モータ５を動かすためのトルクを生
成しなくとも、車両を操舵することができるようにな
る。
【００２８】モータとしては、電気モータが使用でき
る。通常、いずれにせよ、車両において、通常利用可能
な電流以外に、電気モータには、何ら補助的な動力は必
要とされない。電流により伝達される動力は、容易に制
御することができるので、モータにより、何の困難性も
なく、車両を操舵することができる。この目的のために
は、制御捍２５が、制御捍２５の変位にしたがって、所
定の極性の所定の電流を、モータ５に流すことのできる
抵抗路を有していれば十分である。モータ５としては、
ステップモータを使用することもできる。しかしなが
ら、モータ５は、ウォームギヤ２８、２９を介して、ワ
ンウエイクラッチ４に接続されているので、これは必要
ではない。ウォームギヤ２８、２９は、モータ５の速度
を、かなりの程度まで減速する。図３は、電気モータと
ワンウエイクラッチ４の一部縦断面図である。
【００２９】図４は、ワンウエイクラッチ４からなる負
荷トルク遮断装置の略断面図である。モータ５が作動さ
れると、シャフト３０は回転し、ウォームギヤ２８、２
９があるため、ハウジング２７もまた回転する。トルク
は、締付けローラ３４を介して、ステアリングシャフト
６に伝達され、ステアリングシャフト６が回転して、操
舵モータ１０が作動される。同時に、ハンドルシャフト
３は、駆動ピン３１により、ともに、回転される。この
動作中に、ハンドル２が操作された場合にも、ハブ２６
とハウジング２７との間の締付け結合あるいは摩擦結合
は解除される。モータ５は、さらに、回転し続けること
が可能であるが、操舵に関しては、さらに、何の作用も
せず、したがって、操舵は、モータ５の影響を受けるこ
となく、実行され得る。ドライバーは、モータ５の力に
抗するための力を要することなく、モータ５とは反対方
向に操舵することができる。
【００３０】図示された構造は、たとえば、制御捍２５
またはリモートセンサ２０を用いて、操舵装置のリモー
トコントロールに使用することができる。制御捍２５
は、大きく操舵する必要があるときに、ドライバーの負
担を軽減する。また、車両のプラットフォームから、あ
るいは、たとえば、ラジオにより、車両の外部から、リ
モートコントロールにより、車両を操舵することができ
る。リモートセンサ２０を用いる場合には、縁石の縁あ
るいは同様な縁を検出することができ、車両を、この縁
に沿って、走行させることができる。
【００３１】図５および図６は、負荷トルク遮断装置の
他の例を示す概略図であり、負荷トルク遮断装置１０４
に加えて、遊星歯車４０が設けられている。図５におい
て、遊星歯車４０は、１つのサンホィール４１、３つの
遊星ホィール４２、遊星ホィールホルダー４３およびギ
ヤホィール４４を備えている。遊星歯車４０は、平面状
に構成されている。すなわち、サンホィール４１、３つ
の遊星ホィール４２およびギヤホィール４４は、一平面
上に位置している。しかしながら、遊星歯車４０は、こ
のように構成されなければならないわけではなく、他の
構成も可能である。ギヤホィール４４は、シャフト３０
のねじ山２９に噛合する外側歯車４５を備えている。ギ
ヤホィール４４は、また、遊星ホィール４２の歯車４７
に噛合する内側歯車４６を備えている。遊星ホィール４
２の歯車４７は、順に、サンホィール４１の歯車４８と
も噛合する。
【００３２】遊星ホィールホルダー４３は、負荷トルク
遮断装置１０４のハブ２６に、直接、結合されている。
駆動ピン３１は、ハンドルシャフト３に結合され、ハブ
２６は、締付けローラ３４により、固定されたハウジン
グ４９に対して、係合されている。この係合は、ハンド
ルシャフト３に、同様に固定された作動ピン３７によ
り、解除可能である。
【００３３】ハンドル２が操作されていないとき、遊星
ホィールホルダー４３は、負荷トルク遮断装置１０４に
より、ハウジング４９内に、固定的に保持されている。
すなわち、遊星ホィールホルダー４３は、回転不能にな
っている。モータ５が作動されると、ギヤホィール４４
は、シャフト３０により、回転される。遊星ホィールホ
ルダー４３が固定されているため、この回転は、増速さ
れて、サンホィール４１に伝達される。サンホィール４
１は、ステアリングシャフト６に結合されているので、
この回転により、ステアリングシャフト６の回転が生
じ、したがって、液圧制御装置７が作動される。ハンド
ル２のみが操作された場合には、操作方向に対応する側
の締付けローラ３４は、対応する側の作動ピン３７によ
って、その係合が解除される。遊星ホィールホルダー４
３は、この時、ハウジング４７内で、自由に回転可能で
ある。モータ５が静止している場合には、シャフト３０
のねじ山２９とギヤホィール４４とにより形成されたウ
ォームギヤが、自動的にロックされるので、ギヤホィー
ル４４もまた静止状態にある。このように、ギヤホィー
ル４４が固定的に保持されているため、ハンドルシャフ
ト３の運動は、高速に切換えられ、すなわち、より大き
いギヤ比で、サンホィール４１に伝達される。モータ５
とハンドル２とが、同時に、操作されると、これら２つ
の運動が、遊星歯車４０により加算され、ステアリング
シャフト６に伝達される。図７は、サンホィール４１
は、挿入連結部材、すなわち、ステアリングシャフト６
内の内側歯車と、サンホィール４１に結合されたシャフ
ト５０の外側歯車とにより、ステアリングシャフト６に
結合された状態が示されている。
【００３４】サンホィール４１またはギヤホィール４４
を、負荷トルク遮断装置１０４により、固定的に保持す
ることもできる。その場合には、ギヤ比は異なる。図８
は、遊星歯車の他の例を示す略断面図であり、図７に対
応している。図８においては、２つの遊星歯車４０、５
１が、直列に接続されている。２つの遊星歯車４０、５
１は、共通の遊星ホィールホルダー５２を有している。
第２の遊星歯車５１のサンホィール５３は、負荷トルク
遮断装置１０４を介して、ハンドルシャフト３に接続さ
れており、また、第２の遊星歯車５１のギヤホィール５
４は、ハウジング内に固定されている。ハンドル２、し
たがって、ハンドルシャフト３が操作されていないとき
は、遊星ホィールホルダー５２は、ハウジング内に固定
された状態にある。しかしながら、ハンドル２の操作に
より、負荷トルク遮断装置１０４内の係合が解除される
と、ハンドルシャフト３の運動は、第２の遊星歯車５１
のサンホィール５３および共通の遊星ホィールホルダー
５２により、第１の遊星歯車４０のサンホィール４１に
伝達される。２つの遊星歯車４０、５１が、同一のギヤ
比を有している場合には、ハンドルシャフト３の運動
は、１対１の比で、ステアリングシャフト６に伝達され
る。
【００３５】２つの遊星歯車４０、５１の一方または双
方と、センサ１３および操舵角センサ１５により、従来
の液圧操舵装置に比して、きわめて正確に、車両を操舵
することが可能になる。所望値と実際の値との誤差、す
なわち、ハンドルシレフト３において決定された回転角
度と操舵モータ１０の作動ロッド１７により確定された
操舵角との誤差を、モータ５を位置決め装置として用い
る制御装置により、最小化することができる。これは、
モータ５が、その運動を、ハンドル２の運動に加算また
はハンドル２の運動から減算するように構成することに
よって、実現される。
【００３６】車速センサ２２により、車両の走行速度を
測定することにより、ハンドル２の回転の車輪２３に対
するギヤ比を、すなわち、回転角度の操舵角に対する比
を、車速の関数として、変化させることが可能になる。
このことは、たとえば、車両が、低速で、ハンドルの操
作量が少ない状態で運転されるべきときに、有益である
が、同じハンドルの操作量で、高速運転する場合にも、
車両が不安定になることを防止することが可能になる。
回転角度の操舵角に対する比を異ならせるためには、車
速とハンドル２の回転の大きさに依存する値を、ハンド
ル２の回転に加算し、あるいは、これから減算するよう
にすればよい。これは、とくに、車輪の回転速度に対す
る車輪の操舵角が、車速が増大するにしたがって、減少
するようにすることによって、実現される。この相関関
係は、図９に示されている。図９において、Ｒは、操舵
角と回転速度の比を示し、Ｒ* は、車両が静止している
ときの比を示している。他方、最大車速のときは、同じ
操舵角を得るためには、ハンドル２を４倍回転させるこ
とが必要である。カーブは、好ましくは、車速に対し
て、線形に変化、すなわち、線形に減少する。
【００３７】図１０は、ハンドル２が操作されていると
きの車速に対するモータ５の作動特性を示すグラフであ
る。図１０において、Ｖは車速、Ｕは、モータ５の回転
とハンドル２の回転との比である。車両が停止している
とき、あるいは、車両が、最大車速Ｖmax の１０％の車
速で運転されているときは、モータ５は、ハンドル２の
運動を、１対３の比で、アシストする。すなわち、ハン
ドル２からは、操舵制御装置を作動させるのに必要な４
分の１の力が与えられればよい。中間の車速Ｖmittelで
は、比は、１対１．５であり、４０％の力が、ハンドル
２によって、与えられればよい。
【００３８】本発明は、以上の実施例に限定されること
なく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種
々の変更が可能であり，それらも、本発明の範囲内に包
含されるものであることは言うまでもない。たとえば、
各数値は、例示にすぎず、他の数値を用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、ステアリングシャフト
によって操作可能な操舵制御装置を備え、前記ステアリ
ングシャフトが、ハンドルに連結されたハンドルシャフ
トとモータにより駆動可能である操舵装置において、ド
ライバーの負担を大幅に軽減することのできる操舵装置
を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例にかかる操舵装置の概
略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例にかかる操舵装置に使
用される負荷トルク遮断装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例にかかる操舵装置に使
用される電気モータとワンウエイクラッチの一部縦断面
図図である。
【図４】図４は、本発明の実施例にかかる操舵装置に使
用される負荷トルク遮断装置の略断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例にかかる操舵装置に使
用される負荷トルク遮断装置の他の例を示す概略図であ
り、遊星歯車部分が示されている。
【図６】図６は、本発明の実施例にかかる操舵装置に使
用される負荷トルク遮断装置の他の例を示す概略図であ
り、ハブ部分が示されている。
【図７】図７は、図５および図６に示された負荷トルク
遮断装置の遊星歯車の略断面図である。
【図８】図８は、遊星歯車の他の例を示す略断面図であ
る。
【図９】図９は、操舵角と回転角度の比と、車速との関
係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ハンドルが操作されているときの
車速に対するモータの作動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 操舵装置 ２ ハンドル ３ ハンドルシャフト ４ ワンウエイクラッチ ５ モータ ６ ステアリングシャフト ７ 液圧制御装置 ８ ポンプ ９ タンク １０ 操舵モータ １１、１２ 操舵モータの作動室 １３ センサ １４、１６ マーク １５ 操舵角センサ １７ 作動ロッド １８ 圧力測定装置 １９ 制御回路 ２０ リモートセンサ ２１ エッジ ２２ 車速センサ ２３ 車輪 ２４ ギヤホィール ２５ 制御捍 ２６ ハブ ２７ ハウジング ２８ 外側歯車 ２９ ねじ山 ３０ シャフト ３１ 駆動ピン ３２ 孔 ３３ 自由空間 ３４ 締付けローラ ３５ スプリング ３６ ハウジングの内周面 ３７ 作動ピン ４０ 遊星歯車 ４１ サンホィール ４２ 遊星ホィール ４３ 遊星ホィールホルダー ４４ ギヤホィール ４５ 外側歯車 ４６ 内側歯車 ４７ 遊星ホィールの歯車 ４８ サンホィールの歯車 ４９ ハウジング ５１ 遊星歯車 ５２ 遊星ホィールホルダー ５３ サンホィール ５４ ギヤホィール ５５ 受信器 ５６ アンテナ １０４ 負荷トルク分離装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハネス ヴアーグン バートリユープ デンマーク国 6400 センデルボルグ ヘ ンリク イブセンスヴエイ ７ (72)発明者 スヴエンド エリツク トムセン デンマーク国 6430 ノルドボルグ ラン ゲセモーゲヴエイ 19

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステアリングシャフトによって操作可能
    な操舵制御装置を備え、前記ステアリングシャフトが、
    ハンドルに連結されたハンドルシャフトとモータにより
    駆動可能である操舵装置において、２つの回転方向に作
    動可能な負荷トルク遮断装置を、ハンドルシャフト上に
    設けたことを特徴とする操舵装置
  2. 【請求項２】 前記負荷トルク遮断装置が、２つの回転
    方向に作動可能なワンウエイクラッチにより構成され、
    該ワンウエイクラッチによって、前記モータが前記ステ
    アリングシャフトに作用して、前記モータの作動ととも
    に、前記ハンドルシャフトが動き、前記ハンドルシャフ
    トによる前記モータの動きが妨げられることを特徴とす
    る請求項１に記載の操舵装置。
  3. 【請求項３】 前記負荷トルク遮断装置が、前記ハンド
    ルシャフトによって移動可能で、前記ステアリングシャ
    フトに連結されたハブを備えており、該ハブが、前記モ
    ータにより駆動される連結ハウジングに、それぞれ、回
    転方向の一方に作用する２つの締付けローラにより係合
    され、前記ハンドルの操作により、係合が解除されるよ
    うに構成されたことを特徴とする請求項１または２に記
    載の操舵装置。
  4. 【請求項４】 前記モータが、電気モータよりなること
    を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
    操舵装置。
  5. 【請求項５】 前記モータが、電気モータよりなること
    を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
    操舵装置。
  6. 【請求項６】 前記モータを制御する制御装置が設けら
    れ、前記ハンドルシャフトの回転角度を検出する回転角
    センサが、ハンドルシャフト上に配置されるとともに、
    操舵信号生成手段が設けられ、前記制御装置が、前記回
    転角センサの出力と前記操舵信号生成手段の出力との差
    を補償するように構成されたことを特徴とする請求項１
    ないし５のいずれか１項に記載の操舵装置。
  7. 【請求項７】 前記モータを制御する制御装置および操
    舵信号生成手段が設けられるとともに、さらに、操舵角
    センサが、操舵モータ上に設けられ、前記制御装置が、
    前記操舵角センサの出力と前記操舵信号生成手段の出力
    との差を補償するように、前記モータを作動させるよう
    に構成されたことを特徴とする請求項１ないし６のいず
    れか１項に記載の操舵装置。
  8. 【請求項８】 液圧操舵モータを作動させる液圧制御装
    置により構成された操舵制御装置が設けられたことを特
    徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の操舵
    装置
  9. 【請求項９】 前記モータと前記ワンウエイクラッチと
    の間に、ウォームギヤが配置されたことを特徴とする請
    求項２ないし８のいずれか１項に記載の操舵装置。
  10. 【請求項１０】 前記ハンドルシャフトが、遊星歯車に
    より、前記ステアリングシャフトに連結され、前記負荷
    トルク遮断装置が、前記ハンドルシャフトと前記遊星歯
    車の間に配置され、前記ハンドルシャフト、前記ステア
    リングシャフトおよび前記モータが、それぞれ、前記遊
    星歯車の異なる要素であるサンホィール、遊星ホィール
    ホルダーおよびギヤホィールに割当てられていることを
    特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の操
    舵装置。
  11. 【請求項１１】 前記ハンドルシャフトが、前記遊星ホ
    ィールホルダーに、前記ステアリングシャフトが、前記
    サンホィールに、また、前記モータが、前記ギヤホィー
    ルに、それぞれ、割当てられていることを特徴とする請
    求項１０に記載の操舵装置。
  12. 【請求項１２】 前記遊星ホィールホルダーが、前記負
    荷トルク遮断装置の駆動側に直接、配置されていること
    を特徴とする請求項１０または１１に記載の操舵装置。
  13. 【請求項１３】 前記遊星ホィールの軸が、ハブに取付
    けられていることを特徴とする請求項１２に記載の操舵
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の遊星歯車と直列に、前記第
    １の遊星歯車を駆動する第２の遊星歯車が配置されたこ
    とを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に
    記載の操舵装置。
  15. 【請求項１５】 前記モータが、前記第１の遊星歯車の
    前記ギヤホィールに作用するように構成されたことを特
    徴とする請求項１４に記載の操舵装置。
  16. 【請求項１６】 前記第２の遊星歯車の前記ギヤホィー
    ルは回転不能で、前記ハンドルシャフトは、前記第２の
    遊星歯車の前記サンホィールに連結され、前記第１の遊
    星歯車の前記遊星ホィールホルダーは、前記第２の遊星
    歯車の前記遊星ホィールホルダーに連結されるととも
    に、前記ステアリングシャフトは、前記第１の遊星歯車
    のサンホィールに連結されたことを特徴とする請求項１
    ４または１５に記載の操舵装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１の遊星歯車と前記第２の遊星
    歯車とが、同一のギヤ比を有していることを特徴とする
    請求項１６に記載の操舵装置。
  18. 【請求項１８】 前記操舵角センサが、操舵モータ上に
    配置され、前記操舵角センサと前記回転角センサが、こ
    れらのセンサの出力信号を比較し、所定の差のときに、
    位置決め装置として、モータを作動させる制御装置に接
    続されたことを特徴とする請求項１０ないし１７のいず
    れか１項に記載の操舵装置。
  19. 【請求項１９】 前記制御回路に接続された車速センサ
    が設けられ、前記制御装置が、前記車速センサからの情
    報に基づいて、前記回転角と前記操舵角との関係を変化
    させるように構成されたことを特徴とする請求項１８に
    記載の操舵装置。
  20. 【請求項２０】 前記回転角の前記操舵角に対する比
    が、車速が増大するにしたがって、減少することを特徴
    とする請求項１９に記載の操舵装置。
  21. 【請求項２１】 前記制御装置に接続されたリモートセ
    ンサが設けられたことを特徴とする請求項６ないし２０
    のいずれか１項に記載の操舵装置。
  22. 【請求項２２】 前記モータが、リモートコントロール
    装置によって、制御可能であることを特徴とする請求項
    １ないし２１のいずれか１項に記載の操舵装置。
JP20068791A 1990-08-14 1991-08-09 操舵装置 Pending JPH05139324A (ja)

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