JPH11268661A - かじ取りシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車のかじ取りシステムの安全性を高め
る。 【構成】 自動車のかじ取りシステムのかじ取りされる
車輪１は、正常運転の場合、正しい機能について常に検
査される電子制御装置２４を介してのみ、かじ取りハン
ドル９に作用的に結合され、かじ取りハンドル９により
操作される目標値発信器２６に応じて、制御装置２４が
かじ取りされる車輪１のかじ取り操作用操作器５を操作
する。異常運転の場合、かじ取りハンドル１とかじ取り
される車輪１との間に機械的又は液圧的強制連結が行な
われる。同時に操作器５又はかじ取りハンドル９に付属
する手動力操作器１０がサーボモータの機能を引き受け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレールで案内されな
い自動車のかじ取りされる車輪が、正常運転の場合、正
しい機能を常に検査される電子制御装置を介して、かじ
取りハンドル例えばかじ取りハンドル車に作用的に結合
され、この制御装置が、一方では、かじ取りされる車輪
にかじ取り操作のため結合されるかじ取り操作器を制御
し、そのためかじ取りハンドルにより操作されるかじ取
り角目標値発信器及びかじ取りされる車輪により操作さ
れるかじ取り角実際値発信器に接続され、他方では、か
じ取り抵抗を模擬するためかじ取りハンドルに結合され
る手動力操作器を制御し、そのためかじ取り操作器とか
じ取りされる車輪との間に伝達される力を検出する手動
力目標値発信器、及び手動力操作器とかじ取りハンドル
との間に伝達される力を検出する手動力実際値発信器に
接続され、異常運転又は緊急運転の場合、かじ取り操作
のためかじ取りハンドルに特に機械的又は液圧的に強制
的に連結される、かじ取りシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】将来の自動車のために、少なくとも正常
運転において″ステア・バイ・ワイヤ″構想により動作
するかじ取りシステムが開発される。例えばドイツ連邦
共和国特許出願公開第４２３２２５６号明細書、ドイツ
連邦共和国特許第１９５４０９５６号明細書及びドイツ
連邦共和国特許第１９５４６９４２号明細書に記載され
るこのようなシステムは、それが少なくとも制御装置及
び付属するセンサ装置に関して構造的変更なしに多様な
車両に適しているという、基本的な利点を与える。適当
なプログラミングにより、かじ取りハンドルの操作行程
とかじ取りされる車輪のかじ取り角変化との実際上あら
ゆる変換比を実現することができる。更に規定すべきパ
ラメータ例えば横風の影響を自動的に考慮又は相殺する
ため、制御装置を付加的なセンサに接続することができ
る。

【０００３】システムの故障の際必要な程度の安全性を
保証できるようにするため、制御装置に故障が生じるか
又は制御装置により評価される信号がなくなると、異常
運転又は緊急運転のための運転方法が自動的に開始され
るように考慮することができる。この運転方法では、か
じ取りハンドルとかじ取りされる車輪との強制連結を行
うことができるので、かじ取りシステムは従来のかじ取
り装置のように動作するが、従来のかじ取り装置では普
通の機械的かじ取り柱を、場合によっては別の機械的シ
ステム又は液圧特に静液圧システムに代えることができ
る。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許第１９５４０９５６
号明細書によれば、緊急運転のためかじ取りハンドルと
かじ取りされる車輪との間に機械的結合装置が設けら
れ、この機械的結合装置を通常は分離状態に保つ継手が
緊急の場合係合せしめられて、かじ取りハンドルとかじ
取りされる車輪との機械的強制連結を行う。かじ取りハ
ンドルとかじ取りされる車輪との機械的結合装置には、
緊急運転の場合作用しないサーボ弁が設けられ、緊急運
転のために設けられる液圧かじ取り操作器が、この作用
しないサーボ弁を介して、従来のサーボ弁として操作さ
れることができる。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許第１９５４６９４２
号明細書では、緊急の場合かじ取りハンドルとかじ取り
される車輪との間の液圧リンク機構が作用して、かじ取
りハンドルにより操作される複動変位装置が、かじ取り
される車輪に連結される別の変位装置に液圧的に強制接
続される。

【０００６】ドイツ連邦共和国特許第４４２２３８３号
明細書から、原理的に従来の動力かじ取り装置が公知で
あり、かじ取りハンドルがかじ取りされる車輪の操作の
ためこれらの車輪に常に機械的に強制結合されている。
かじ取りハンドルとかじ取りされる車輪との間に伝達さ
れるかじ取り力に応じてサーボ弁装置が操作され、この
サーボ弁装置により液圧サーボモータが制御されて、そ
のつどのかじ取り操縦のためかじ取りハンドルへ加える
べき手動力を多く又は少なく減少する。更にかじ取りハ
ンドルには可逆電動機が作用し、かじ取りハンドルに付
属する手動力センサの信号に応じて又はかじ取りされる
車輪に作用するかじ取り力に応じて制御される。こうし
てかじ取りハンドルの所で感じられる反作用力が、かじ
取りされる車輪に作用するかじ取り力に類似して生じる
のを保証される。更に液圧動力かじ取りシステムの故障
の場合、電動機が場合によっては緊急的なサーボモータ
として動作することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さて本発明の課題は、
最初にあげた種類のかじ取りシステムにおいて、高めら
れた安全性を保証することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、かじ取りハンドルとかじ取りされる車
輪との強制連結の際、手動力実際値発信器がかじ取りハ
ンドルとかじ取りされる車輪との間に伝達されるかじ取
り力を検出し、制御装置が、充分に機能を果たす能力の
ある場合、かじ取り操縦の際に必要な手動力を減少する
ため、手動力操作器又はかじ取り操作器をサーボモータ
のように制御し、異常運転又は緊急運転のために、かじ
取りハンドルとかじ取りされる車輪との間で液圧強制連
結が行なわれ、液圧強制連結を行う液圧システムに、漏
れを検出する圧力センサが設けられ、かじ取りハンドル
とかじ取りされる車輪との液圧強制連結の際圧力センサ
の信号から、かじ取りハンドルとかじ取りされる車輪と
の間に伝達される力に関連する信号が誘導可能である。

【０００９】本発明は、かじ取りハンドルに付属してこ
のかじ取りハンドルへ及ぼされる手動力に関連する信号
を発生するセンサの１つを正常運転の場合手動力操作器
とかじ取りハンドルとの間に伝達される力を求めるため
に利用し、異常運転又は緊急運転の場合かじ取りハンド
ルとかじ取りされる車輪との間に伝達される力を求める
ために利用し、それにより第１の場合模擬すべきかじ取
り抵抗に類似して手動力が制御され、第２の場合かじ取
りされる車輪のかじ取り操作に必要な手動力が従来の動
力かじ取り装置におけるように減少されるようにする、
という一般的な考えに基いている。この場合本発明によ
れば、正常運転の場合液圧緊急システムの密閉性を監視
し従って常にそれ自体で機能を果たす能力を監視される
センサが、緊急運転の場合別の目的即ちかじ取りされる
車輪に作用するかじ取り力の検出のために利用可能なの
で、特に高い安全性が保証される。それにより最高の安
全性で、緊急システムが動力かじ取り装置のように動作
できるようにすることができる。

【００１０】なお、本発明に好ましい特徴に関して請求
項が参照され、図面に基いて特に好ましい実施例が以下
に説明される。

【００１１】

【実施例】図１の例において、図示してない自動車はか
じ取り可能な前輪１を持ち、これらの前輪はタイロツド
２及び棒３を介して互いにかじ取り操作可能に連結され
ている。

【００１２】棒３は、互いに並列に設けられかつそれぞ
れ複動装置として構成される２つのピストン−シリンダ
装置４及び５のピストン棒を形成している。

【００１３】ピストン−シリンダ装置４は、２つの液圧
導管６及び７を介して複動ピストン−シリンダ装置８の
両方のピストン動作空間に接続され、このピストン−シ
リンダ装置８のピストンはかじ取りハンドル９に機械的
に強制連結されているので、かじ取りハンドル９が時計
方向又は反時計方向に回されると、ピストン−シリンダ
装置８のピストンは右方又は左方へ移動し、ピストン−
シリンダ装置８のピストンの移動の結果、かじ取りハン
ドル９がそれに応じて回される。

【００１４】更にかじ取りハンドル９は可逆回転電動機
１０に伝動結合され、電動機軸が停止されていると、電
動機１０は力発生器として動作することができ、その目
的は後述される。

【００１５】液圧導管６と７との間に、通常は閉じてい
る遮断弁１１が設けられ、その操作電磁石の給電によ
り、戻しばねの力に抗して図示した閉鎖位置から開放位
置へ切換えられ、操作電磁石へ作用する電流の切離しの
際、戻しばねにより自動的に図示した閉鎖位置へもたら
されるか、又はこの位置に保たれる。

【００１６】ピストン−シリンダ装置５は液圧導管１２
及び１３を介して制御弁１４の２つの接続口に接続さ
れ、この制御弁１４は２つの別の接続口を介して比較的
圧力なしの液体だめ１５及びアキュムレータ１６に接続
されている。アキュムレータ１６はポンプ１７及び１８
により補給可能であり、これらのポンプはそれぞれ逆止
弁１９により吐出側から吸入側への逆流を防止され、吸
入側で液体だめ１５に接続されている。ポンプ１７は電
動機２０により駆動され、ポンプ１８は切換え可能なク
ラツチ２１を介して自動車の機関２２に結合可能であ
る。

【００１７】液圧導管１２と１３との間に、通常は開い
ている遮断弁２３が設けられ、操作電磁石の給電によ
り、戻しばねの力に抗して図示した開放位置から閉鎖位
置へもたらせる。

【００１８】電気制御装置２４の入力側は、前輪１のか
じ取り角の実際値を検出する発信器２５に接続されてい
る。この発信器２５は、前輪１のかじ取り操作の際かじ
取り角に類似な操作行程を行う棒３と共同作用すること
ができる。

【００１９】更に制御装置２４の入力側は、かじ取りハ
ンドル９により操作されるかじ取り角目標値発信器２６
に接続されている。

【００２０】更に制御装置２４の入力側は、かじ取りハ
ンドル９とピストン−シリンダ装置８又は電動機１０と
の間に伝達される力又はトルクを検出するトルクセンサ
２７に接続されている。

【００２１】最後に制御装置２４の入力側は多数の圧力
センサ２８，２９及び３０に接続され、これらのセンサ
の信号は、液圧導管６，７及び１２，１３の液圧及びア
キュムレータ１６又はサーボ弁１４の圧力入口の圧力を
再現する。

【００２２】制御装置２４の出力側は、遮断弁１１，２
３及び制御弁１４の操作電磁石に接続されている。更に
制御装置２４の出力端により、電動機１０，２０及びク
ラツチ２１が制御される。

【００２３】図１のかじ取りシステムは次のように動作
する。正常運転の場合遮断弁１１及び２３が、制御装置
２４による操作電磁石の給電によって、図示しない位置
へもたらされ、この位置に保たれる。

【００２４】それに応じてピストン−シリンダ装置５は
ピストン−シリンダ装置８及びかじ取りハンドル９から
液圧的に切離されている。

【００２５】他方ピストン−シリンダ装置５の両方のピ
ストン動作空間の圧力差は、後述するように制御弁１４
の操作により制御可能である。

【００２６】制御装置２４は、発信器２５を介して前輪
１のかじ取り角の実際値を検出する。かじ取りハンドル
９により操作される発信器２６を介して、制御装置２４
はかじ取り角の目標値を得る。制御装置２４により行な
われる目標値−実際値比較に応じて、制御弁１４の操作
電磁石が制御される。

【００２７】目標値−実際値偏差が存在しないと、制御
弁１４は図示した中間位置に留まり、この位置でピスト
ン−シリンダ装置５は液圧的に自動移動に切換えられて
液体だめ１５に接続され、圧力センサ３０の信号に応じ
てポンプ１７又は１８を介して必要な程度に常に補給さ
れるアキュムレータ１６は、ピストン−シリンダ装置５
に対して遮断されている。

【００２８】目標値−実際値偏差が生じる場合、制御弁
１４が図示した中間位置から目標値−実際値偏差の方向
に応じて右方又は左方へ移動せしめられるので、ピスト
ン−シリンダ装置５の一方のピストン動作空間が、アキ
ュムレータ１６又はここではポンプ１７及び１８により
形成される圧力供給装置に接続され、ピストン−シリン
ダ装置５の他方のピストン動作空間が液圧だめ１５に制
御可能に接続され、即ちピストン−シリンダ装置５に制
御可能な圧力差が作用する結果、ピストン−シリンダ装
置５がかじ取り角の目標値−実際値偏差の方向に一致す
る方向に操作力を発生する。こうしてかじ取り角の目標
値−実際値偏差が短時間に相殺され、前輪１がかじ取り
ハンドル９のかじ取り操作に追従する。

【００２９】圧力センサ２９の信号から、制御装置２４
はピストン−シリンダ装置５に作用する圧力差を求める
ことができ、この圧力差の程度は前輪１に作用するかじ
取り力に関連している。このかじ取り力を再現する圧力
センサ２９の信号の差は、かじ取りハンドル９で感じら
れる手動力の目標値として評価され、制御装置２４が電
動機１０の適当な駆動によってこの手動力を設定し、そ
の際トルクセンサ２７が、電動機１０又はピストン−シ
リンダ装置８とかじ取りハンドル９との間に作用するト
ルク従って手動力の実際値を検出する。その結果電動機
１０は、手動力の目標値−実際値比較に応じて制御され
る。こうして運転者は、かじ取りハンドル９の所で、か
じ取りされる前輪１に実際に作用するかじ取り力及び外
乱力の触覚的なフイードバツクを得る。

【００３０】制御装置２４は正しい機能について常に監
視される。更に制御装置２４の入力側に接続される発信
器及びセンサ２５〜３０の信号も、もっともらしさにつ
いて常に検査される。

【００３１】システム故障が確認されると、少なくとも
遮断弁１１の操作電磁石が無電流に切換えられる結果、
遮断弁１１は図１に示す閉鎖位置をとり、ピストン−シ
リンダ装置４及び８従ってかじ取り可能な前輪１及びか
じ取りハンドル９が互いに液圧で強制連結される。

【００３２】ピストン−シリンダ装置５の液圧システム
に故障が生じるか又は生じ得ると思われる場合、遮断弁
２３の操作電磁石も無電流に切換えられるので、この弁
２３が図１に示す開放位置をとり、ピストン−シリンダ
装置５はいかなる事情でも自由移動に切換えられる。

【００３３】さて限られたシステム故障のみが生じ、例
えば圧力センサ２９の信号が欠陥を持つか又は完全に又
は一部消失するものと仮定する。従って通常はこれらの
圧力センサ２９の信号から求められる前輪１のかじ取り
力の実際値は、もはや利用不可能なので、かじ取りハン
ドル９で感じられる手動力はもはや実際値に応じて制御
不可能である。さて前述したように遮断弁１１の操作電
磁石の給電の停止により、かじ取りハンドル９とかじ取
りされる前輪１との間の液圧による強制連結が開始され
ると、後述するように、運転者により導入されるかじ取
り操縦のためのサーボ補助を付加的に保証することがで
きる。

【００３４】今やトルクセンサ２７は、かじ取りハンド
ル９とかじ取りされる前輪１との間に伝達される力又は
トルクを検出する。これらの力又はトルクに応じて、制
御装置２４は電動機１０又は制御弁１４を操作して、電
動機１０又はピストン−シリンダ装置５が操作力又はサ
ーボ力を発生し、そのつどのかじ取り操縦のためかじ取
りハンドル９に加える必要のある手動力が減少される。

【００３５】トルクセンサ２７ももはや利用不可能であ
ると、かじ取りハンドル９とかじ取りされる前輪１との
間に伝達される力又はトルクは、通常は導管６，７及び
それに接続されるピストン−シリンダ装置４及び８の密
閉性の検査にのみ用いられる圧力センサ２８の信号から
も誘導することができる。センサ２７の故障の場合、可
逆回転可能な電動機１０が無電流に切換えられ、制御弁
１４が圧力センサ２８の信号に応じて操作されて、ピス
トン−シリンダ装置５が、圧力センサ２８の圧力差を減
少する操作力又はサーボ力を発生するようにする。

【００３６】図２に示す実施例は、図１による装置とは
大体次の点において相違している。即ちピストン−シリ
ンダ装置８は静液圧可逆ポンプ３１に代えられ、このポ
ンプにより液圧導管６と７との間で液圧媒体が交換可能
である。このポンプ３１は一方では電動機１０に、他方
ではかじ取りハンドル９に強制的に伝動結合されてい
る。

【００３７】更になるべく同様に静液圧の別の可逆ポン
プ３２が、液圧導管１２及び１３を接続することができ
る。このポンプ３２を駆動するため、制御装置２４によ
り操作される電動機３３が用いられる。

【００３８】図２の実施例の動作は図１による実施例の
動作と大幅に一致している。

【００３９】遮断弁１１が閉鎖位置をとると、静液圧ポ
ンプ３１及びピストン−シリンダ装置４従ってかじ取り
可能な前輪１及びかじ取りハンドル９が互いに強制連結
される。

【００４０】電動機３３が一方又は他方の方向に回転す
るか、又は一方又は他方の方向に力を発生すると、遮断
弁２３の閉じている場合、電動機３３により駆動される
ポンプ３２が、ピストン−シリンダ装置５に大きいか又
は小さい操作力を一方又は他方の方向に発生する。それ
により正常運転の場合、かじ取り角目標値発信器２６に
よる規定に従って、かじ取りされる前輪１のかじ取り操
作を行うことができる。緊急の場合の運転方法では、ト
ルクセンサ２７又は圧力センサ２８の信号に応じてかじ
取り操作力を発生することができる。

【００４１】図２による実施例の利点は、電動機３３へ
供給される電流が、（電動機３３に加わる電圧に関連し
て）、電動機３３の負荷に類似し、ピストン−シリンダ
装置５により発生される操作力にも類似していることで
ある。その結果、圧力センサ２９により検出可能でピス
トン−シリンダ装置５の操作力に類似な導管１２及び１
３の圧力差が、電気的パラメータ、ここでは電動機３３
の端子における電圧又は電流の検出により、求められ
る。従って前記の電気的パラメータは、圧力センサ２９
の信号に対して冗長な信号である。図２の電動機３３と
制御装置２４との間の破線の接続線にある両方向矢印に
よって、制御装置２４が前記のパラメータを一方では制
御し、他方では入力信号として評価することを示してい
る。圧力センサ２９が故障すると、導線１２と１３との
間の圧力差を求める際、圧力センサの信号を電動機３３
の電気的パラメータの評価により代えることができる。
従って圧力センサ２９の存在する信号を、もつともらし
さについて検査することができる。

【００４２】すべての実施例において、液圧システムの
密閉性を監視し、場合によっては緊急の場合の手段を導
入するため、図示しない手段を設けることができる。

【００４３】図１に示すものとは異なり、制御弁１４も
いわゆる開放中間位置をもつことができ、それにより弁
１４の中間位置で弁１４のすべての接続口が互いに連通
し、液体だめ１５へ至る接続口が、他のすべての弁接続
口従ってポンプ１７及び１８により形成される圧力供給
装置にも接続される。弁１４が中間位置をとると、ポン
プ１７又は１８は比較的圧力なしに弁１４へまた液体だ
め１５へ戻る液圧媒体の送り出しを行う。このような装
置では、アキュムレータ１６をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回路図である。

【図２】第２実施例の回路図である。

【符号の説明】

１ かじ取りされる車輪 ４，６，７，８；４，６，７，３１ 液圧システム ５ かじ取り操作器（ピストン−シリンダ装置） ９ かじ取りハンドル １０ 手動力操作器（電動機） ２４ 制御装置 ２５ かじ取り角実際値発信器 ２６ かじ取り角目標値発信器 ２７ 手動力実際値発信器（トルクセンサ） ２８ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルテイン・モーゼル ドイツ連邦共和国フエルバツハ・ボスレル シユトラーセ26 (72)発明者 ラインホルト・シユネツケンブルゲル ドイツ連邦共和国ルーテスハイム・ヘーゲ ルシユトラーセ44

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レールで案内されない自動車のかじ取り
   される車輪が、正常運転の場合、正しい機能を常に検査
   される電子制御装置を介して、かじ取りハンドルに作用
   的に結合され、この制御装置が、一方では、かじ取りさ
   れる車輪にかじ取り操作のため結合されるかじ取り操作
   器を制御し、そのためかじ取りハンドルにより操作され
   るかじ取り角目標値発信器及びかじ取りされる車輪によ
   り操作されるかじ取り角実際値発信器に接続され、他方
   では、かじ取り抵抗を模擬するためかじ取りハンドルに
   結合される手動力操作器を制御し、そのためかじ取り操
   作器とかじ取りされる車輪との間に伝達される力を検出
   する手動力目標値発信器、及び手動力操作器とかじ取り
   ハンドルとの間に伝達される力を検出する手動力実際値
   発信器に接続され、 異常運転又は緊急運転の場合、かじ取り操作のためかじ
   取りハンドルに強制的に連結されるものにおいてかじ取
   りハンドル（９）とかじ取りされる車輪（１）との強制
   連結の際、手動力実際値発信器（２７）がかじ取りハン
   ドル（９）とかじ取りされる車輪（１）との間に伝達さ
   れるかじ取り力を検出し、 制御装置（２４）が、充分に機能を果たす能力のある場
   合、かじ取り操縦の際に必要な手動力を減少するため、
   手動力操作器（１０）又はかじ取り操作器（５）をサー
   ボモータのように制御し、 異常運転又は緊急運転のために、かじ取りハンドル
   （９）とかじ取りされる車輪（１）との間で液圧強制連
   結が行なわれ、液圧強制連結を行う液圧システム（４，
   ６，７，８；４，６，７，３１）に、漏れを検出する圧
   力センサ（２８）が設けられ、かじ取りハンドル（９）
   とかじ取りされる車輪（１）との液圧強制連結の際圧力
   センサ（２８）の信号から、かじ取りハンドル（９）と
   かじ取りされる車輪（１）との間に伝達される力に関連
   する信号が誘導可能であることを特徴とする、かじ取り
   システム。
2. 【請求項２】 かじ取りハンドル（９）とかじ取りされ
   る車輪（１）との強制連結の際、制御装置（２４）のサ
   ブシステムとして構成される電子制御装置が、サーボモ
   ータとしての手動力操作器（１０）又はかじ取り操作器
   （５）の操作のために有効になることを特徴とする、請
   求項１に記載のかじ取りシステム。
3. 【請求項３】 かじ取り操作器（５）が圧力センサ（２
   ８）の信号に応じてサーボモータとして運転可能である
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のかじ取りシ
   ステム。
4. 【請求項４】 かじ取り操作器のために電動機（３３）
   が設けられ、制御装置（２４）がかじ取り操作器とかじ
   取りされる車輪（１）との間に伝達される力に類似な電
   動機（３３）の運転パラメータを検出することによっ
   て、電動機（３３）が手動力目標値発信器としても制御
   装置（２４）と共同作用することを特徴とする、請求項
   １〜３の１つに記載のかじ取りシステム。