JPH02189271A - 自動車用ステアリングギア装置 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、操舵歯車を駆動させる駆動源がリニアモータ
である自動車用操舵歯車及び制御機構に関する。

〈従来の技術〉 パワステ機構は長年にわたり広く自動車に用いられて来
た。パワステの１つの共通なタイプは、自動車のエンジ
ンのクランク軸により駆動される流体ポンプを利用する
もので、ポンプは操舵歯車に作動連結されており、運転
手の操舵力に流体圧を提供するものである。また電気式
に駆動されるパワステも知られている。この例は米国特
許第４゜７８５．９０１号に示されている。電気式に駆
動されるパワステ機構は、入力として操舵駆動軸トルク
及び車速を有する制御アルゴリズムを共通して備えてい
る。トルクセンサは操舵負荷に応答し、車速センサは車
速に応答するようになっている。

電気式のパワステ機構は電気モータを作動させる制御モ
ジュールを共通して有している。電気モータは共通して
ギア回転式のモータである。そのようなギア機構は高価
で、時としてかなり複雑なものである。

〈発明の目的〉 このようなギア機構及び回転式モータを１つの主移動要
素を有するリニアモータで置換することで本発明は利点
を有する。

本発明の目的は、４輪操舵を備えた自動車の後輪を操舵
するのに好適なりニアモータ付操舵歯車機構を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、自動車の後方のみでまたは自動車
の前方及び後方でリニアモータを用いた４輪操舵機構を
提供することである。

〈発明の効果〉 自動車の後方のみでまたは自動車の前方及び後方でリニ
アモータ式操舵歯車を用いた４輪操舵機構がフロントス
テアリングギアからリアステアリングギアまで延びた駆
動車を必要としないことは本発明の利点である。

く問題点を解決するための手段〉 本発明によると、自動車用のステアリングギアは自動車
の後輪の車軸に連結されたプランジャを有するリニアモ
ータとりニアモータを動作させるコントローラとを備え
ている。好ましくはコントローラは自動車の運転手によ
り動作されるハンドルに取付けたステアリング軸にかか
るトルクを検出する手段と検出されたトルクに基いてリ
ニアモータの制御信号を発生する手段とを備えている。

コントローラは自動車の前進車速を検出し、車速に基づ
いてリニアモータに制御信号を発生する手段を備えてい
る。

本発明によるステアリングギアがリアステアリングギア
として用いられると、コントローラは好ましくは自動車
の運転手により制御されるフロントステアリングギアの
動作位置を検出する手段と運転手により制御されるステ
アリングギアの位置に基づいてリアステアリングギアの
リニアモータの位置信号を発生する手段とを有している
。

本発明のステアリングギアを備えたりニアモータは運転
手により制御されるステアリングギアとしても用いられ
る。この場合、リニアモータのプランジャはラックを有
している。この場合のコントローラは、運転手により作
動されるハンドルに取付けられラックに係合するステア
リング軸にかかるトルクを検出する手段を有している。

この場合、制御手段は、検出トルクに基づいた制御信号
を発生する。

本発明によると、自動車のステアリングシステムは車輪
の第１の車軸に接続され自動車の運転手により動作され
る第１のステアリングギアと車輪の第２の車軸に連結さ
れリニアモータにより駆動される第２のステアリングギ
アとを有している。

このステアリングシステムはりニアモータを動作するコ
ントローラを備えている。コントローラは運転手により
制御されるステアリングギアの動作位置を検出する手段
と、第１のステアリングギアの検出位置に少なくとも基
づいたりニアモータの位置信号を発生する手段とを有し
ている。第１のステアリングギアが原動機としてリニア
モータを有している場合、コントローラは好ましくは自
動車の運転手により制御されるハンドルと第１のステア
リングギアとの間のステアリング軸にかかるトルクを検
出する手段と、車速センサとを備えている。コントロー
ラは第１のギアのりニアモータの制御信号を発生する手
段を有している。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の実施例を述べる。

第１図に示されるように、自動車１０は前輪１２と後輪
１４とを備えている。前輪１２はフロントステアリング
ギア２０により、後輪１４はリアステアリングギア３０
により操舵される。フロントステアリングギア２０は、
図示しないタイロッドを介してフロントスピンドル２２
に操舵入力を提供することにより、前輪１２を作動する
。これに対し、リアステアリングギア３０はタイロッド
３２によりリアスピンドル３４に操舵入力を提供する。

第２図においてタイロッド３２はステアリングギア３０
から延びている。ステアリングギア３０は、タイロッド
内端３６を有しており、タイロッド内端は残りのステア
リングギア３０部をタイロッド３２に枢着している。さ
らにステアリングギア３０はプランジャ３８を有するリ
ニアモータ３７を備えている。プランジャ３８はステー
タ４０内に往復移動可能に取付けられている。

リニアモータ３７はプランジャ３８だけがコイルで巻回
されたインダクションモータである。中空ステータ４０
は誘起電流が流れる導電性金属構造を有している。イン
ダクションモータの起電力は一方の部材（この場合プラ
ンジャ）にかけられた磁界と分離エアギャップの他側の
他の部材（この場合ステータ）の導電体に誘起された電
流との内部作用により誘発される。プランジャ３８は両
端においてタイロッド３６の内端に取付けられている。

プランジャ３８は、通常、積層パック、スチールコイル
、磁石コイル、エンドキャップ及びコイルワイヤをシス
テム制御モジュール５６に導通する中実軸を有している
。上述のように、プランジャ３８は、自動車１０の車体
に固定されたステータ４０内に摺動可能に支持されてい
る。ステータ４０はアルミニウムの内面とスチールの外
面とを有するバイメタル中部を有している。２つのスリ
ーブが組立てられ内孔がまっすぐに仕上げられる。

システム制御モジュール５６からの信号に応答してプラ
ンジャ３８はステータ４０内を往復運動し、その結果タ
イロッド３２により操作されるスピンドルに取付けられ
た車輪は操舵されることになる。リニアモータ３７は、
制御モジュール５６と関連して２つの機能を果たすリゾ
ルバ４４を有している。リゾルバ４４と制御モジュール
５６との結合で達成される第１の機能はりニアモータ３
７の電気的整流である。すなわちリゾルバ４４によりシ
ステム制御モジュール５６はステータ４０内のプランジ
ャ３８の位置を検出し所定の電流がプランジャのコイル
に供給される。リゾルバ４４と制御モジュール５６との
第２の機能は第１の機能に由来する。第２の機能は、リ
ゾルバ４４により制御モジュール５６が常にプランジャ
３８の位置を正確に検出し本発明のステアリングギアに
より操縦される車輪の操舵状態が制御モジュールにより
検出されるという概念を含んでいる。その結果制御モジ
ュール５６はシステムを作動させるのに必要な情報を有
することになる。より具体的にはリゾルバ４４は、任意
の中間位置にプランジャの位置の正確なトラックを維持
しつつプランジャがいずれかの方向の端部に位置すると
き制御モジュール５６を補助する。

制御モジュール５６は、ステアリングギアを制御する制
御プログラムと様々な定数が記憶されているＲＯＭを有
するマイクロコンピュータを備えている。マイクロコン
ピュータは、必要な動作を実行するようにＲＯＭからの
制御プログラムを読取るＣＰＵと、ＣＰＵ内で実行され
る動作に関連した様々なデータを一時的に記憶し、ＣＰ
Ｕが記憶されたデータを読取り可能にするＲＡＭを備え
ている。

本発明によるリニアモータを用いたステアリングギアの
第２の実施例が第３図に示されている。

プランジャ３８は、ステアリング軸５４の端部に取付け
られたピニオン５２と係合するラック５０を備えている
。このようにステアリング軸５４が自動車の運転手によ
り回転されるとピニオン５２は力を１ランジヤ３８に伝
える。この力は、運転手からステアリング軸５４にかけ
られるトルクに直接起因している。このトルクはフロン
トステアリングギアトルクセンサ６０（第４図）により
検出される。検出されたトルクの値は、制御モジュール
５６によりフロントリニアモータ６４を作動させるのに
用いられるパラメータの１つである。

第３図のステアリングギアはステアリ、ング軸５４によ
り直接作動されるので、ステアリングギアは自動車１０
の前方におけるステアリングギア２０として用いること
ができる。

原動機としてリニアモータを有するステアリングギアが
従来のフロントステアリングギアに関連して本発明の自
動車の後輪を操舵するのに用いられる場合、システム制
御モジュール５６はフロントステアリングギア位置セン
サ５８からの入力のみを受ける。位置センサ５８は前輪
及びリゾルバ４４の操舵位置を検出する。、しかしなが
ら前後のステアリングギアがリニアモータを備えている
場合、システム制御モジュール５６はフロントステアリ
ングギアトルクセンサ６０及び車速センサ６２の入力を
さらに受ける。フロントステアリングギアトルクセンサ
６０及び車速センサ６２の入力により制御モジュール５
６が運転手のトルク入力によるモータ制御信号をステア
リング軸及び車速に提供することによりフロントステア
リングギアリニアモータ６４を動作する。

周知の様々な制御アルゴリズムを用いて本発明によるリ
ニアモータを用いた自動車の前後のステアリングギアを
関連させることは当業者にとって自明である。例えばリ
アステアリングギアを動作させより速い車速において前
輪に関連して中速、低速外で後輪を制御させてもよい。

フロントステアリングギア用の制御システムはその自動
車の個個の特性に依存している。同様に本発明を実施す
るりニアモータの具体的な形態は個々の自動車の要求に
従って変更できる。例えばステータ及びプランジャは両
方巻回されるかまたはステータだけ巻回されプランジャ
が永久磁石を有するようにしてもよい。本発明は図示実
施例に限定されるものではなく多くの変更が当業者にと
っては可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステアリングギアシステムを備え
た自動車の斜視図、第２図は本発明のりニアモータを有
するステアリングギアの概略図、第３図は本発明のりニ
アモータを有する運転者により制御されるステアリング
ギアの概略図、及び第４図は本発明によるリニアモータ
を用いた４輪操舵システムの各要素を示すブロック図で
ある。 １０・・・自動車、１２・・・前輪、１４・・・後輪、
２０・・・フロントステアリングギア、２２・・・フロ
ントスピンドル、３０・・・リアステアリングギア、３
２・・・タイロッド、３４・・・リアスピンドル、３６
・・・タイロッド内端、３８・・・プランジャ、３７・
・・リニアモータ、４０・・・ステータ、４４・・・リ
ゾルバ、５６・・・制御モジュール、５８・・・フロン
トステアリングギア位置センサ、６０・・・フロン−ト
ステアリングギアトルクセンサ、６２・・・車速センサ
、６４・・・フロントリニアモータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車の車輪の車軸に接続されたプランジャを有
   するリニアモータと前記リニアモータを動作する制御装
   置とを具えたことを特徴とする自動車用ステアリングギ
   ア装置。
2. （２）自動車の一対の車輪に接続されリニアモータのプ
   ランジャを有するラックと前記リニアモータを動作する
   制御装置とを具えたことを特徴とする自動車用ステアリ
   ングギア装置。
3. （３）車輪の第１の車軸に接続されるとともに自動車の
   運転手により動作される第１のステアリングギアと、 車輪の第２の車軸に接続されるとともにリニアモータに
   より駆動される第２のステアリングギアと、 前記リニアモータを動作する制御装置とを備えており、
   前記制御装置が、 前記第１のステアリングギアの動作位置を検出する検出
   装置と、 前記第１のステアリングギアの検出位置に少なくとも基
   づいて前記リニアモータの位置信号を発生する信号発生
   装置とを有していることを特徴とする自動車用ステアリ
   ングギア装置。