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JP2005526661A - オーバーライド操舵システム用オーバーライド装置 - Google Patents

オーバーライド操舵システム用オーバーライド装置 Download PDF

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JP2005526661A
JP2005526661A JP2004507127A JP2004507127A JP2005526661A JP 2005526661 A JP2005526661 A JP 2005526661A JP 2004507127 A JP2004507127 A JP 2004507127A JP 2004507127 A JP2004507127 A JP 2004507127A JP 2005526661 A JP2005526661 A JP 2005526661A
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バイヤー・ロナルド
ユングベッカー・ヨハン
リンケンバッハ・シュテフェン
ネル・ヨアヒム
ムート・ノルマン
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コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト
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Abstract

本発明は、運転者によって入力された操舵角に、補正値に応じて制御によって他の角度をオーバーライドすることができ、変速比を変更可能である、オーバライド操舵システムのためのオーバーライド装置（６）に関する。本発明は、車両の運転状態を示す他の補正値に依存して、オーバーライド装置（６）が電気機械式にロック（１，２，３１３）されることを特徴とする。

Description

本発明は、運転者によって入力された操舵角に、補正値に応じて制御によって他の角度をオーバーライドすることができる、オーバライド操舵システムのためのオーバーライド装置に関する。
今日の自動車、特に乗用車は一般的に、油圧式または電気油圧式のサーボステアリング装置を備えている。このサーボステアリング装置の場合、ステアリングホイールが操舵可能な車輪に機械的に強制連結されている。サーボ補助装置は、アクチュエータ、例えば油圧シリンダが操舵機構の中央範囲に配置されるように構成されている。アクチュエータによって発生する力により、操舵機構の操作がステアリングホイールの回転に応じて補助される。それによって、操舵の際に運転者によって加えられる力が小さくて済む。
オーバーライド操舵システムは特許文献１と特許文献２によって知られている。この特許文献１と２の内容は本願の構成部分であり、本発明はこの内容から出発する。オーバーライド操舵システムは、運転者によって入力された操舵角度に、必要時にアクチュエータによって、他の角度をオーバーライドすることができることを特徴とする。付加的な角度はコントローラによって定められ、車両の安定性および俊敏さを高める働きをする。更に、外乱を補償し、ステアリングホイール角度に対する車輪操舵角度の勾配を、車両の走行速度の関数として実現することができる。油圧式または電気式のアクチュエータを使用することができる。
独国特許出願公開第１０１５９８００号明細書 独国特許出願公開第１０１５９７００号明細書
本発明の課題は、電子機器またはエネルギー供給装置の故障時に、運転者が車両の車輪に操舵角を加えることができる、オーバーライド装置またはロック装置を提供することである。
この課題は、車両の運転状態を示す他の補正値に依存して、オーバーライド装置が電気機械式にロックされることによって解決される。オーバーライド装置の場合、他の角度によるオーバーライドにより、付加的にまたは同時に変速比（伝達比）が有利に変更可能である。本発明によるオーバーライド操舵システムのオーバーライド装置は特に安全で快適な運転を可能にする。
運転状態を検出するために、点火装置オンオフ、エンジン回転数等のような値を観察することと、エンジンが停止しているか否かまたはエネルギー供給が保証されているか否かを検出するために、値を分析することが有利である。その際、運転の信頼性を高めるために、エンジンの位置とセンサ信号の妥当性が監視される。
有利な実施形では、オーバーライド装置が摩擦連結的および／またはかみ合い連結的にロック可能なフリーホイール機構を備えている。
その際、ロック装置の作動は好ましくは切り換えて行われ、そして摩擦連結的なロックとかみ合い連結的なロックのために同時に行われると特に有利である。
他の実施形では、摩擦連結的なロックが少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第１の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングに摩擦連結的に接触し、かみ合い連結的なロックが少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第２の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングにかみ合い連結的に接触する。
更に、かみ合い連結用の第１の操作リングと、摩擦連結用の第２の操作リングがフリーホイール機構に付設され、この操作リングが挟持体の半径方向操作の際に挟持体と一緒に移動し、それによってフリーホイール機構の外側リングの挟持輪郭部によって、内側リングの回転運動が阻止される。その際、かみ合い連結が生じる前に、摩擦連結によって、所定の角度、すなわちねじれ角度が許容されると有利である。
課題は、上記種類のオーバーライド装置のためのロック装置において、摩擦連結的および／またはかみ合い連結的にロック可能なフリーホイール機構を備えていることによって解決される。
その際、ロック装置の作動は好ましくは切り換えて行われ、そして摩擦連結的なロックとかみ合い連結的なロックのために同時に行われると特に有利である。
摩擦連結的なロックが、少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第１の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングに摩擦連結的に接触し、かみ合い連結的なロックが少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第２の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングにかみ合い連結的に接触すると有利である。
好ましくは第１の挟持体が弾性的に配置され、所定の角度、すなわちねじれ角度を許容する。
本発明では、作用連結または摩擦連結のための第１の操作リングと、かみ合い連結用の第２の操作リングがフリーホイール機構に付設され、この操作リングが挟持体の半径方向操作の際に挟持体と一緒に移動し、それによってフリーホイール機構の外側リングの挟持輪郭部によって、内側リングの回転運動が阻止される。
ロックが電気機械式トランスデューサによって行われ、この電気機械式トランスデューサが作用連結または摩擦連結のための第１の操作要素と、かみ合い連結用の第２の操作要素を備え、フリーホイール機構のロックまたはロック解除のために、この操作要素が挟持体に作用し、かつ電磁操作可能なアーマチュアによってばね力に抗して動かされると有利である。本発明のこの構成によって、きわめて小さな調節力または保持力で、ひいては少ない（電気的）エネルギーで、ロックすべき要素を確実に固定またはロックすることができる。それによって、必要スペースが狭くて済む。
本発明では、フリーホイール機構が段差付き輪郭部を備え、それによって内側リングが先ず最初に摩擦連結部によって保持される。
本発明の実施の形態が図に示してある。次に、この実施の形態を詳しく説明する。
図１に示したオーバーライド操舵装置は手動ステアリグホイール５０を備えている。この手動ステアリングホイールは、オーバーライドギヤ６を挿置したステアリングコラム５１と、ステアリングギヤ５２とを介して、ステアリングロッド５３に連結されている。ステアリングロッド５３を摺動させることにより、車輪５４，５５が揺動可能である。車輪５４，５５の揺動は油圧ユニット５６と、弁ユニット５７による油圧の制御によって補助される。圧力はポンプ５８によって発生させられる。
図１に示したオーバーライド操舵装置のオーバーライドギヤ６の機能は、運転者に依存しないで、例えばドライビングダイナミクスシステム（ＥＳＰコントローラ）によって発生し得る補正係数による制御を介して、オーバーライド角度１２を調節することにある。そのために、好ましくは独国特許出願公開第１０１５９８００号明細書または独国特許出願公開第１０１５９７００号明細書に記載されているような２個の太陽歯車と３個の段付き遊星歯車を備えた遊星歯車装置が使用される。この段付き遊星歯車は１個の遊星キャリヤ（保持器）に支承されている。しかし、本発明はオーバーライドギヤ６として遊星歯車装置に限定されない。すべての他の公知のピックオフギヤが使用可能である。
車両操舵装置の変速比は、ステアリングギヤの変速比とオーバーライドギヤの変速比からなっている。車両操舵装置の変速比を所定の変速比に変更するときには、オーバーライドギヤの一部を付加的に駆動しなければならない。この駆動は電動機（Ｅモータ）８を介して行われる。それによって、広い範囲内で変速比を変更することができる。
オーバーライドギヤ６（遊星歯車装置の場合には遊星キャリヤ）に対するモータ８の連結は、セルフロッキング式伝動装置（ウォームギヤまたははすば歯車）によってあるいは非セルフロッキング式伝動装置（索具式伝動装置または歯車式伝動装置）によって行われる。好ましくは索具式伝動装置、特にベルト伝動装置が使用される。
モータ８が停止している運転状態で、一定の変速比を達成するために、オーバーライドギヤ６を固定する必要がある。そのために、遊星歯車装置の場合には、遊星キャリヤが回転を阻止される。これは、ロック可能な伝動装置部品（遊星歯車の場合には遊星キャリヤ）を、例えば定置されたケーシングに対してロックによって可能である。この場合、第１の伝動装置軸（伝動装置入力軸）７は伝達手段、特に伝動装置の遊星歯車を介して、第２の伝動装置軸（伝動装置出力軸）９に直接連結される。本発明では、遊星歯車装置の遊星キャリヤは運転状態に依存して、かみ合い連結的におよび摩擦連結的にロック可能である。
図２には、フリーホイール機構（ワンウェイクラッチ）と、オーバーライドギヤとしての遊星歯車装置とを備えたロック装置が詳しく示してある。
ロックユニット１は電気機械式操作ユニット３と、かみ合い連結的および摩擦連結的なフリーホイール機構２を備えている。ロックユニット１はクラッチ１３を介してギヤケーシング５に連結されている。ここで、ロックユニット１は好ましくは自動車用電気機械式オーバーライド操舵装置（ＥＳＡＳ）４内で使用される。このロックユニット１は、安全に関して類似の要求がなされる他の用途で使用可能である。
上記の用途では、オーバーライドギヤ６のギヤケーシング５は、非作動状態でまたは故障状態で、ロックユニット１によってロックされる。従って、両ギヤ軸７，９は遊星歯車装置１０を介して完全にかみ合う。この遊星歯車装置は約１：１．０〜１：１．２、特に１：１．１または１：１．２の変速比ｉＧ１１を有する。その際、オーバーライド操舵角１２はロックされている。
フリーホイール機構２と、ロックユニット１の隣接する部品は、図３〜８に詳しく示してある。本発明によるロックユニット１は機能に関連した部品である。電気機械式操作ユニット３の非通電状態では、フリーホイール２は摩擦連結的なフリーホイール１４とかみ合い連結的なフリーホイール１５とを介してロックされている。
フリーホイール機構２は実質的に、外側リング１６と、操作貫通部１７と、固定軸受１８と、浮動軸受１９と、摩擦連結用の挟持体２０と、かみ合い連結用の挟持体２１と、摩擦連結用の操作リング２２と、かみ合い連結用の操作リング２３と、ばね要素２４と、内側リング２５を備えている。
挟持体２０，２１が操作力２６によって、ばね要素２４によって生じるばね力２７に抗して半径方向に操作されると、挟持体２０，２１は回転または静止する内側リング２５と摩擦連結的およびかみ合い連結的に接触する（図６，７参照）。摩擦連結およびかみ合い連結により、両操作リング２２，２３はばね力２７とかみ合い連結部２８および摩擦連結部によって挟持体２０，２１と一緒に移動させられる。これによって、挟持体２０，２１は外側リング１６に穿設された挟持輪郭部２９によって、外側リング１６と内側リング２５の間に挟持され、両側で内側リング２５のそれ以上の回転運動３０を阻止する。
操作力２６が再び解除されると、ばね力２７の作用によって、戻しトルク３１が操作リング２１，２２に発生し、回転運動３０の逆転の際挟持体２０，２１が零位置３２に戻される。ばね要素２４によって発生した操作リング２２，２３の戻しトルクは、挟持輪郭部２９の特別な輪郭３３によって零位置３２で増大させられる。図２〜８に示した実施の形態により、フリーホイール機構２の高い機能性が達成され、非操作状態での確実なロック解除が保証される。ロックユニット１の操作ユニット３は図９，１０に詳しく示してある。この操作ユニットはかみ合い連結と摩擦連結によるフリーホイール機構２の確実なロックを保証する。操作ユニット３は実質的に、電気機械式トランスデューサ３４と、アーマチュア３５と、摩擦連結用の操作要素３６と、かみ合い連結用の操作要素３７と、圧縮ばね３８と、アーマチュアばね３９とからなっている。
通電状態で（図１０参照）、アーマチュア３５は一体化されたばね要素３９に抗して電気機械式トランスデューサ３４によって引きつけられ、一体化されたストッパー４０によって両操作要素３６，３７をロック解除位置４１に保持する。両フリーホイール機構１４，１５はロック解除位置にある。従って、内側リング２５は自由に回転可能である。アーマチュア３５は電気機械式トランスデューサ３４にかみ合い連結的に連結されておらず、電磁的な空隙力４２だけによって引きつけられて保持される。電気機械式トランスデューサが機械的な理由によりケーシングから分離されると、アーマチュア３５との非機械的な連結により、アーマチュアはアーマチュアばね３９によってフリーホイール機構２を直ちにロックする。
電気機械式トランスデューサ３４の電流が低下すると、アーマチュア３５に一体化されたアーマチュアばね３９はアーマチュア３５を下方へロック位置４４（図９参照）に押圧する。作用する操作力２６によって、両フリーホイール機構１４，１５が作動し、フリーホイール機構２の内側リング２５をロックする。フリーホイール機構２はかみ合い連結部１５および摩擦連結部１４の段差付き直径４５によって、摩擦連結部１４が先ず最初に内側リング２５をロックするように形成されている。摩擦連結部のクリープの際、圧縮ばね３８によって付勢されたかみ合い連結部３７の操作要素は挟持体２１を押し、かみ合い連結的なフリーホイール機構１５を確実にロックする。電気機械式トランスデューサ３４とアーマチュア３５が機械的に連結されないことにより、安全性が最適化される。
従って、かみ合い連結的なフリーホイール機構１５と摩擦連結的なフリーホイール機構１４の本発明による統合により、あらゆる状況で確実なロックが保証され、電気機械式操作ユニット３の高い機能信頼性が生じる。この場合、遊星キャリヤが摩擦連結によって“制動される”と有利である。
本発明によるオーバーライド操舵装置の概要を示す図である。 本発明によるロック装置とフリーホイール機構を備えた遊星歯車装置の概略図である。 ロック装置を備えたフリーホイール機構を示す図である。 フリーホイール機構の斜視図である。 ロック装置を備えたフリーホイール機構の一部の平面図である。 ロック装置を備えたフリーホイール機構の第１の部分を示す図である。 ロック装置を備えたフリーホイール機構の第２の部分を示す図である。 フリーホイール機構の一部の側面図である。 ロック装置を備えたフリーホイール機構の一部の、通電されていない状態を示す図である。 ロック装置を備えたフリーホイール機構の一部の、通電された状態を示す図である。
符号の説明
１ ロックユニット
２ フリーホイール機構
３ 操作ユニット
４ オーバーライド操舵システム
５ ギヤケーシング
６ オーバーライドドライブ
７ 第１のギヤ軸
８ 電動機
９ 第２のギヤ軸
１０ 遊星歯車装置
１１ 変速比
１２ オーバーライド操舵角
１３ クラッチ
１４ 摩擦連結的なフリーホイール機構
１５ かみ合い連結的なフリーホイール機構
１６ 外側リング
１７ 操作貫通部
１８ 固定軸受
１９ 浮動軸受
２０ 挟持体、摩擦連結部
２１ 挟持体、かみ合い連結部
２２ 操作リング、摩擦連結部
２３ 操作リング、かみ合い連結部
２４ ばね要素
２５ 内側リング
２６ 操作力
２７ ばね力
２８ かみ合い連結部
２９ 挟持輪郭部
３０ 回転運動
３１ 戻しトルク
３２ 零位置
３３ 輪郭部
３４ 電気機械式トランスデューサ
３５ アーマチュア
３６ 第１の操作要素
３７ 第２の操作要素
３８ 圧縮ばね
３９ アーマチュアばね
４０ ストッパー
４１ ロック解除位置
４２ 空隙力
４３ ケーシング
４４ ロック位置
４５ 段差付き直径
５０ 手動ステアリングホイール
５１ ステアリングコラム
５２ ステアリングギヤ
５３ ステアリングロッド
５４ 車輪
５５ 車輪
５６ 油圧ユニット
５７ 弁ユニット
５８ ポンプ

Claims (10)

  1. 運転者によって入力された操舵角に、補正値に応じて制御によって他の角度をオーバーライドすることができる、オーバライド操舵システムのためのオーバーライド装置において、車両の運転状態を示す他の補正値に依存して、オーバーライド装置が電気機械式にロックされることを特徴とするオーバーライド装置。
  2. 車両の運転状態を検出するために、エンジンが停止しているかどうかあるいはエネルギー供給が保証されているかどうかを示す値が監視および分析されることを特徴とする、請求項１記載のオーバーライド装置。
  3. オーバーライド装置が摩擦連結的および／またはかみ合い連結的にロック可能なフリーホイール機構を備えていることを特徴とする、請求項１または２記載のオーバーライド装置。
  4. 摩擦連結的なロックが少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第１の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングに摩擦連結的に接触し、かみ合い連結的なロックが少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第２の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングにかみ合い連結的に接触することを特徴とする、請求項３記載のオーバーライド装置。
  5. かみ合い連結用の第１の操作リングと、摩擦連結用の第２の操作リングがフリーホイール機構に付設され、この操作リングが挟持体の半径方向操作の際に挟持体と一緒に移動し、それによってフリーホイール機構の外側リングの挟持輪郭部によって、内側リングの回転運動が阻止されることを特徴とする、請求項３または４記載のオーバーライド装置。
  6. 好ましくは請求項１〜４のいずれか一つに記載のオーバーライド操舵システムのオーバーライド装置のためのロック装置において、摩擦連結的および／またはかみ合い連結的にロック可能なフリーホイール機構を備えていることを特徴とするロック装置。
  7. 摩擦連結的なロックが、少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第１の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングに摩擦連結的に接触し、かみ合い連結的なロックが少なくとも１個、好ましくは３〜９個の第２の挟持体によって行われ、この挟持体が半径方向の操作によってフリーホイール機構の内側リングにかみ合い連結的に接触することを特徴とする、請求項６記載のロック装置。
  8. 作用連結または摩擦連結のための第１の操作リングと、かみ合い連結用の第２の操作リングがフリーホイール機構に付設され、この操作リングが挟持体の半径方向操作の際に挟持体と一緒に移動し、それによってフリーホイール機構の外側リングの挟持輪郭部によって、内側リングの回転運動が阻止されることを特徴とする、請求項６または７記載のロック装置。
  9. ロックが電気機械式トランスデューサによって行われ、この電気機械式トランスデューサが作用連結または摩擦連結のための第１の操作要素と、かみ合い連結用の第２の操作要素を備え、フリーホイール機構のロックまたはロック解除のために、この操作要素が挟持体に作用し、かつ電磁操作可能なアーマチュアによってばね力に抗して動かされることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一つに記載のロック装置。
  10. フリーホイール機構が段差付き輪郭部を備え、それによって内側リングが先ず最初に摩擦連結部によって保持されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一つに記載のロック装置。
JP2004507127A 2002-05-24 2003-05-20 オーバーライド操舵システム用オーバーライド装置 Pending JP2005526661A (ja)

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