JP3465462B2 - 車両用ステアリング装置 - Google Patents
車両用ステアリング装置Info
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Description
操舵と自動運転のための自動操舵が可能な車両用ステア
リング装置に関する。
開平6−206553号公報に示されている。この公報
に示されているステアリング装置は、3要素を有する遊
星歯車機構のサンギヤをステアリングホイールによって
回転される操舵入力軸にトルク伝達可能に連結し、前記
遊星歯車機構のキャリアをステアリングギヤに連結した
ステアリングシャフトにトルク伝達可能に連結し、前記
遊星歯車機構のリングギヤを手動操舵時に反力手段とし
て機能し自動操舵時に回転入力手段として機能する電気
モータにトルク伝達可能に連結するとともに、手動操舵
時には前記操舵入力軸に操舵反力を付与し自動操舵時に
は前記操舵入力軸を回転不能に固定する電磁クラッチ付
き電気モータを前記操舵入力軸に連結して構成したもの
であり、操舵入力軸とステアリングシャフトは切り離さ
れていて遊星歯車機構を介してトルク伝達可能に連結さ
れている。
リング装置においては、自動操舵時、操舵入力軸が電磁
クラッチ付き電気モータによって回転不能に固定された
状態にて遊星歯車機構のリングギヤが電気モータによっ
て回転駆動されて、遊星歯車機構のキャリアにトルク伝
達可能に連結されたステアリングシャフトが回転駆動さ
れるため、遊星歯車機構のリングギヤを回転駆動する電
気モータの制御系のフェール時に、同電気モータの回転
軸が回転不能に固定されるとともに、操舵入力軸が電磁
クラッチ付き電気モータによる固定を解除されて回転可
能とされて、自動操舵から手動操舵可能な状態に切り換
えられると、ステアリングホイールによる手動操舵が可
能となるものの、ステアリングホイールによって回転さ
れる操舵入力軸とステアリングシャフトに回転位相差
(位置ずれ)が生じて、手動操舵がしずらくなる。
モータによって操舵入力軸に操舵反力を付与する構成で
あり、手動操舵時にも電磁クラッチ付き電気モータのた
めの煩雑な制御が必要であるため、高い信頼性を確保す
る必要があり、当該ステアリング装置が複雑になる。ま
た、操舵入力軸とステアリングシャフトが切り離されて
いて遊星歯車機構を介してトルク伝達可能に連結されて
いるため、手動操舵時、路面からの反力等が的確に伝わ
らず、良好な操舵フィーリングを得ることができない。
に対処すべくなされたものであり、3要素を有する遊星
歯車機構の第1要素をステアリングギヤに連結されてス
テアリングホイールによって回転されるステアリングシ
ャフトにトルク伝達可能に連結し、前記遊星歯車機構の
第2要素を手動操舵時に反力手段として機能し自動操舵
時に回転入力手段として機能する第1アクチュエータに
トルク伝達可能に連結し、前記遊星歯車機構の第3要素
を自動操舵時に反力手段として機能し手動操舵時に回転
フリーとする第2アクチュエータにトルク伝達可能に連
結して、車両用ステアリング装置を構成した。
機構の第2要素にトルク伝達可能に連結される回転軸を
備えて、この回転軸を手動操舵時に回転不能に固定し自
動操舵時に回転駆動させる駆動手段であり、また前記第
2アクチュエータが、前記遊星歯車機構の第3要素にト
ルク伝達可能に連結される軸方向へ移動可能なロッド
と、このロッドを油圧により中立位置に固定可能な一対
のピストンと、これら両ピストン間に介装されて各ピス
トンを所定位置に向けて付勢するリターンスプリングを
備えて、前記ロッドを自動操舵時に中立位置に固定し手
動操舵時に軸方向移動フリーとする油圧シリンダ装置で
あることが望ましい。
中立位置にて固定されている状態にて同ロッドの軸方向
移動を許容する保持スプリングを前記各ピストンに組付
けるのが望ましい。
時、前記駆動手段を作動させて前記ロッドを中立位置に
戻した後に、前記油圧シリンダ装置を作動させて前記両
ピストンを中立位置に移動させて、前記ロッドを前記両
ピストンにより中立位置に固定する手動−自動切換モー
ドを設けるのが望ましい。
装置においては、手動操舵時、遊星歯車機構の第2要素
に対して第1アクチュエータが反力手段として機能して
第2要素を回転不能に固定し、遊星歯車機構の第3要素
が第2アクチュエータによって回転フリーとされるた
め、遊星歯車機構の第1要素にトルク伝達可能に連結さ
れているステアリングシャフトの自由な回転が保証され
る。また、自動操舵時、遊星歯車機構の第3要素に対し
て第2アクチュエータが反力手段として機能して第3要
素を回転不能に固定し、遊星歯車機構の第2要素が第1
アクチュエータによって回転駆動されるため、この第2
要素の回転に応じて遊星歯車機構の第1要素にトルク伝
達可能に連結されているステアリングシャフトが回転駆
動されて、自動操舵がなされる。
グ装置においては、遊星歯車機構の第1要素をステアリ
ングギヤに連結されてステアリングホイールによって回
転されるステアリングシャフトにトルク伝達可能に連結
する構成を採用しているため、自動操舵時、遊星歯車機
構の第2要素を回転駆動する第1アクチュエータの制御
系がフェールしたとき、第1アクチュエータを第2要素
に対して反力手段として機能させるとともに、第2アク
チュエータによる第3要素の固定を解除して第3要素を
回転フリーとしても、ステアリングホイールとステアリ
ングシャフトの回転位相は全く変化せず、通常の手動操
舵時と全く同じフィーリングにて手動操舵を行うことが
できる。
第2要素を回転不能に固定するとともに、第2アクチュ
エータが第3要素を回転フリーとするものであり、手動
操舵時には両アクチュエータのための煩雑な制御が不要
であるため、当該ステアリング装置がシンプルとなり安
価に構成することができる。また、ステアリングホイー
ルとステアリングギヤはステアリングシャフトを介して
常にトルク伝達可能に連結されているため、手動操舵
時、路面からの反力等がステアリングシャフトを介して
ステアリングホイールに的確に伝わり、良好な操舵フィ
ーリングを得ることができる。
エータとして、遊星歯車機構の第2要素にトルク伝達可
能に連結される回転軸を備えて、この回転軸を手動操舵
時に回転不能に固定し自動操舵時に回転駆動させる駆動
手段を採用し、また前記第2アクチュエータとして、遊
星歯車機構の第3要素にトルク伝達可能に連結される軸
方向へ移動可能なロッドと、このロッドを油圧により中
立位置に固定可能な一対のピストンと、これら両ピスト
ン間に介装されて各ピストンを所定位置に向けて付勢す
るリターンスプリングを備えて、前記ロッドを自動操舵
時に中立位置に固定し手動操舵時に軸方向移動フリーと
する油圧シリンダ装置を採用した場合には、自動操舵か
ら手動操舵への切り換えに際して、油圧シリンダ装置か
ら油圧が排除されて両ピストンがリターンスプリングに
よって中立位置から所定位置に除々に戻り、ロッドが軸
方向移動フリーとなる範囲が徐々に増大するため、仮に
自動操舵から手動操舵への切り換えが旋回操舵中であっ
ても、路面からの反力によってロッドが急激に大きく軸
方向へ移動することがなくて、かかる操舵変化に運転者
が手動にて的確に対応することができる。
両ピストンにより中立位置にて固定されている状態にて
同ロッドの軸方向移動を許容する保持スプリングを前記
各ピストンに組付けた場合には、自動操舵時に運転者が
保持スプリングを撓ませる操舵力をステアリングホイー
ルに加えると、ロッドが保持スプリングに抗して軸方向
へ移動し、自動操舵による操舵に手動操舵による操舵を
付加することができて、運転者の意思により自動操舵に
よる操舵を運転者の手動操舵による操舵によって補正す
ることができる。
操舵への切り換え時、前記駆動手段を作動させて前記ロ
ッドを中立位置に戻した後に、前記油圧シリンダ装置を
作動させて前記両ピストンを中立位置に移動させて、前
記ロッドを前記両ピストンにより中立位置に固定する手
動−自動切換モードを設けた場合には、手動操舵から自
動操舵への切り換えに際して、ステアリングシャフトが
無用に回転されることはなく、手動操舵から自動操舵へ
の切り換えをスムーズに行うことができる。
面に基づいて説明する。図1は本発明による車両用ステ
アリング装置を概略的に示していて、この車両用ステア
リング装置は運転者による手動操舵と自動運転のための
自動操舵が可能なステアリング装置であり、図1〜図3
に示したようにステアリングギヤ(公知のラック・ピニ
オン)11に連結されてステアリングホイール12によ
って回転されるステアリングシャフト13に遊星歯車機
構20を組付けるとともに、この遊星歯車機構20に第
1アクチュエータとしての駆動手段すなわち電気モータ
30と第2アクチュエータとしての油圧シリンダ装置4
0等を組付けることにより構成されていて、電気モータ
30及び油圧シリンダ装置40の各作動はコンピュータ
AによってスロットルアクチュエータB及びブレーキア
クチュエータCの各作動とともに制御されるようになっ
ている。なお、スロットルアクチュエータBは車両のエ
ンジン出力を制御するアクチュエータであり、またブレ
ーキアクチュエータCは車両の制動力を制御するアクチ
ュエータであって、それぞれ公知のものであるため、詳
細な構成説明は省略する。
ングシステムGPS(車両の位置を高精度で測定する受
動測距方式によるナビゲーションシステム)により、車
両が搭載するレーダDによって得られるレーダ情報と、
一対の車載カメラE1,E2によって得られる画像の処
理情報と、油圧シリンダ装置40に付設したロッド位置
検出センサFからの信号と、車両の実際の舵角を検出す
る舵角センサ(図示省略)からの信号と、運転席に配置
した手動−自動切換スイッチ(図示省略)からの信号に
基づいて、本発明による車両用ステアリング装置の電気
モータ30及び油圧シリンダ装置40の各作動とスロッ
トルアクチュエータB及びブレーキアクチュエータCの
各作動をそれぞれ制御するものであり、これによって通
常の運転者の操作による手動操舵の運転と運転者の操作
を伴わない自動操舵の自動運転が可能となっている。
に示したように、サンギヤ(第1要素)21とリングギ
ヤ(第2要素)22とキャリア(第3要素)23とプラ
ネタリギヤ24等によって構成されていて、サンギヤ2
1はステアリングシャフト13の中間部に同軸的かつト
ルク伝達可能に連結され、リングギヤ22はそのウォー
ムホイール22aにて電気モータ30の回転軸31にウ
ォーム32を介してトルク伝達可能に連結され、キャリ
ア23はそのピニオン23aにて油圧シリンダ装置40
のロッド41に形成したラック41aにトルク伝達可能
に連結されている。また、プラネタリギヤ24はキャリ
ア23に回転自在に組付けられていて、サンギヤ21と
リングギヤ22に噛合している。
て作動を制御されるブレーキ付きの正逆回転可能な電気
モータであり、その回転軸31は手動操舵時に遊星歯車
機構20のリングギヤ22を固定して反力手段として機
能すべく回転不能に固定され、また自動操舵時にリング
ギヤ22への回転入力手段として機能すべく回転駆動さ
れるように構成されている。
したように、遊星歯車機構20のキャリア23にトルク
伝達可能に連結された軸方向へ移動可能なロッド41
と、このロッド41を油圧(ブレーキアクチュエータC
が備える油圧ポンプとバルブを通して付与される油圧)
により中立位置に固定可能な一対のピストン42,43
と、これら両ピストン42,43間に介装されて各ピス
トン42,43を図2に示した所定位置に向けて付勢す
るリターンスプリング44を備えていて、コンピュータ
Aによって作動を制御されて、ロッド41を自動操舵時
に中立位置に固定し手動操舵時に軸方向移動フリーとす
るようになっている。また、各ピストン42,43に
は、ロッド41を中立位置にて固定している状態(図4
の状態)にて同ロッド41の軸方向移動を許容する保持
スプリング45,46が保持リング47,48とともに
組付けられている。
ステアリング装置においては、手動−自動切換スイッチ
が手動に切り換えられているとき(手動操舵時)、コン
ピュータAが実行する手動モードにより、電気モータ3
0の回転軸31が回転不能に固定されていて、遊星歯車
機構20のリングギヤ22に対して電気モータ30が反
力手段として機能してリングギヤ22を回転不能に固定
し、また油圧シリンダ装置40において両ピストン4
2,43が図2に示したように所定位置に保持されてい
て、ロッド41が軸方向移動フリーとされるとともに遊
星歯車機構20のキャリア23が回転フリーとされるた
め、遊星歯車機構20のサンギヤ21にトルク伝達可能
に連結されているステアリングシャフト13の自由な回
転が保証される。
り換えられているとき(自動操舵時)、コンピュータA
が実行する自動モードにより、ブレーキアクチュエータ
Cから油圧シリンダ装置40に油圧が付与されていて、
油圧シリンダ装置40において両ピストン42,43が
油圧により図4に示した中立位置に保持されており、ロ
ッド41が軸方向移動を弾撥的に規制されて遊星歯車機
構20のキャリア23を回転不能に固定し、また遊星歯
車機構20のリングギヤ22が電気モータ30の回転軸
31によって回転駆動されるため、このリングギヤ22
の回転に応じて遊星歯車機構20のサンギヤ31にトル
ク伝達可能に連結されているステアリングシャフト13
が回転駆動されて、自動操舵がなされる。
自動に切り換えられるとき、コンピュータAが実行する
手動−自動切換モードにより、ロッド位置検出センサF
からの信号に基づいて電気モータ30が作動されてロッ
ド41が中立位置に戻され、その後にブレーキアクチュ
エータCから油圧シリンダ装置40に油圧が供給されて
油圧シリンダ装置40が図2の状態から図4の状態に作
動し、両ピストン42,43がリターンスプリング44
に抗して中立位置に移動して、ロッド41が両ピストン
42,43により中立位置に固定される。
手動に切り換えられるとき、コンピュータAが実行する
自動−手動切換モードにより、油圧シリンダ装置40か
らブレーキアクチュエータCに油圧が排除されて油圧シ
リンダ装置40が図4の状態から図2の状態に作動し、
このとき両ピストン42,43がリターンスプリング4
4により中立位置から所定位置に向けて徐々に戻るとと
もに、舵角センサ(図示省略)からの信号及びロッド4
1のロッド位置検出センサFからの信号に基づいて電気
モータ30が作動されてロッド41が実際の舵角に応じ
た位置に戻される。なお、車両が直進走行状態とされて
いる場合には電気モータ30は作動されずロッド41は
中立位置に保持される。
グ装置においては、遊星歯車機構20のサンギヤ31を
ステアリングギヤ11に連結されてステアリングホイー
ル12によって回転されるステアリングシャフト13に
トルク伝達可能に連結する構成を採用しているため、自
動操舵時、遊星歯車機構20のリングギヤ22を回転駆
動する電気モータ30の制御系がフェールしたとき、電
気モータ30の回転軸31が回転不能となるようにして
リングギヤ22に対して反力手段として機能させるとと
もに、油圧シリンダ装置40からブレーキアクチュエー
タCに油圧を排除して両ピストン42,43によるロッ
ド41の固定及びこれによるキャリア23の固定を解除
してキャリア23を回転フリーとしても、ステアリング
ホイール12とステアリングシャフト13の回転位相は
全く変化せず、通常の手動操舵時と全く同じフィーリン
グにて手動操舵を行うことができる。
グギヤ22を回転不能に固定するとともに、油圧シリン
ダ装置40がキャリア23を回転フリーとするものであ
り、手動操舵時には電気モータ30及び油圧シリンダ装
置40のための煩雑な制御が不要であるため、当該ステ
アリング装置がシンプルとなり安価に構成することがで
きる。また、ステアリングホイール12とステアリング
ギヤ11はステアリングシャフト13を介して常にトル
ク伝達可能に連結されているため、手動操舵時、路面か
らの反力等がステアリングシャフト13を介してステア
リングホイール12に的確に伝わり、良好な操舵フィー
リングを得ることができる。
置においては、電気モータ30と油圧シリンダ装置40
が採用されていて、自動操舵から手動操舵への切り換え
に際し、油圧シリンダ装置40からブレーキアクチュエ
ータCに油圧が排除されて両ピストン42,43がリタ
ーンスプリング44によって中立位置から所定位置に除
々に戻り、ロッド41が軸方向移動フリーとなる範囲が
徐々に増大するため、仮に自動操舵から手動操舵への切
り換えが旋回操舵中であっても、路面からの反力によっ
てロッド41が急激に大きく軸方向へ移動することがな
くて、かかる操舵変化に運転者が手動にて的確に対応す
ることができる。
置においては、ロッド41が両ピストン42,43によ
り中立位置にて固定されている状態(図4の状態)にて
同ロッド41の軸方向移動を許容する保持スプリング4
5,46を保持リング47,48とともに各ピストン4
2,43に組付けたため、自動操舵時に運転者が保持ス
プリング45,46を撓ませる操舵力をステアリングホ
イール12に加えると、ロッド41が保持スプリング4
5,46に抗して軸方向へ移動し、自動操舵による操舵
に手動操舵による操舵を付加することができて、運転者
の意思により自動操舵による操舵を運転者の手動操舵に
よる操舵によって補正することができる。なお、自動操
舵中に、手動操舵の入力があった際、すなわちロッド4
1のロッド位置検出センサFからの入力を検出した際に
自動操舵を解除して、手動操舵に徐々に切り換えるよう
構成してもよい。
置においては、手動操舵から自動操舵への切り換え時、
電気モータ30を作動させてロッド41を中立位置に戻
した後に油圧シリンダ装置40に油圧を供給して両ピス
トン42,43を中立位置に移動させ、これによってロ
ッド41を両ピストン42,43により中立位置に固定
するようにしたため、手動操舵から自動操舵への切り換
えに際して、ステアリングシャフト13が無用に回転さ
れることはなく、手動操舵から自動操舵への切り換えを
スムーズに行うことができる。
ピストン42,43により中立位置にて固定されている
状態にて、ロッド41が保持スプリング45,46に抗
して軸方向移動可能に構成したが、保持スプリング4
5,46を無くすとともに保持リング47,48をピス
トン42,43に一体的に形成し、ロッド41が両ピス
トン42,43により中立位置にて軸方向移動不能に固
定されるように構成して、請求項1または2に記載の発
明を実施することも可能である。
機構の第2要素に対して手動操舵時に反力手段として機
能し自動操舵時に回転入力手段として機能する第1アク
チュエータとして電気モータ30を採用するとともに、
遊星歯車機構の第3要素に対して自動操舵時に反力手段
として機能し手動操舵時に回転フリーとする第2アクチ
ュエータとして油圧シリンダ装置40を採用して実施し
たが、他の種々なアクチュエータを採用して請求項1に
記載の発明を実施することも可能である。
施形態を概略的に示す全体構成図である。
グ装置の手動操舵時における要部拡大断面図である。
ッドの関係を示す断面図である。
グ装置の自動操舵時における要部拡大断面図である。
ル、13…ステアリングシャフト、20…遊星歯車機
構、21…サンギヤ(第1要素)、22…リングギヤ
(第2要素)、23…キャリア(第3要素)、24…プ
ラネタリギヤ、30…電気モータ(第1アクチュエー
タ)、31…回転軸、40…油圧シリンダ装置(第2ア
クチュエータ)、41…ロッド、42,43…ピスト
ン、44…リターンスプリング、45,46…保持スプ
リング、A…コンピュータ、F…ロッド位置検出セン
サ。
Claims (4)
- 【請求項1】 3要素を有する遊星歯車機構の第1要素
をステアリングギヤに連結されてステアリングホイール
によって回転されるステアリングシャフトにトルク伝達
可能に連結し、前記遊星歯車機構の第2要素を手動操舵
時に反力手段として機能し自動操舵時に回転入力手段と
して機能する第1アクチュエータにトルク伝達可能に連
結し、前記遊星歯車機構の第3要素を自動操舵時に反力
手段として機能し手動操舵時に回転フリーとする第2ア
クチュエータにトルク伝達可能に連結して構成した車両
用ステアリング装置。 - 【請求項2】 前記第1アクチュエータが、前記遊星歯
車機構の第2要素にトルク伝達可能に連結される回転軸
を備えて、この回転軸を手動操舵時に回転不能に固定し
自動操舵時に回転駆動させる駆動手段であり、また前記
第2アクチュエータが、前記遊星歯車機構の第3要素に
トルク伝達可能に連結される軸方向へ移動可能なロッド
と、このロッドを油圧により中立位置に固定可能な一対
のピストンと、これら両ピストン間に介装されて各ピス
トンを所定位置に向けて付勢するリターンスプリングを
備えて、前記ロッドを自動操舵時に中立位置に固定し手
動操舵時に軸方向移動フリーとする油圧シリンダ装置で
あることを特徴とする請求項1記載の車両用ステアリン
グ装置。 - 【請求項3】 前記ロッドが前記両ピストンにより中立
位置にて固定されている状態にて同ロッドの軸方向移動
を許容する保持スプリングを前記各ピストンに組付けた
ことを特徴とする請求項2記載の車両用ステアリング装
置。 - 【請求項4】 手動操舵から自動操舵への切り換え時、
前記駆動手段を作動させて前記ロッドを中立位置に戻し
た後に、前記油圧シリンダ装置を作動させて前記両ピス
トンを中立位置に移動させて、前記ロッドを前記両ピス
トンにより中立位置に固定する手動−自動切換モードを
設けたことを特徴とする請求項2または3記載の車両用
ステアリング装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01678396A JP3465462B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 車両用ステアリング装置 |
US08/791,470 US5893430A (en) | 1996-02-01 | 1997-01-27 | Steering apparatus for automotive vehicle |
DE19703657A DE19703657B4 (de) | 1996-02-01 | 1997-01-31 | Lenkvorrichtung für Fahrzeuge mit Eigenantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01678396A JP3465462B2 (ja) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | 車両用ステアリング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=11925795
Family Applications (1)
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