(57)【要約】本発明は、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムに使用し、力をパッシブなステアリングホイール（２）に伝える力伝達装置に関するものである。本発明に係る力伝達装置は、ステアリングホイール（４）に機械的に接続される可逆式減速ギア（１２）を備えている。また、この力伝達装置は、それぞれの弾性復帰組み立て部軸（４２ａ、４２ｂ）に沿って伸びており、かつ歯車輪（１６）に回転可能に取り付けられている第１の端部（２６）と力伝達装置の固定端部（４０）に回転可能に取り付けられている第２の端部（２８）とを有する２つの弾性復帰組み立て部（２０ａ、２０ｂ）を備えている。上記２つの弾性復帰組み立て部は、歯車輪（１６）の休止位置において、車輪軸（１８）に対して直角の投影平面に投影されるとき、上記２つの弾性復帰組み立て部軸（４２ａ、４２ｂ）は、軸対称である。
2009500219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システム（１）に使用し、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置（２）であって、
上記ステアリングホイールの回転時、車輪軸（１８）の回りに歯車輪（１６）を回転させるため、上記自動車操舵システムの上記ステアリングホイール（４）に機械的に接続される可逆式減速ギア（１２、１１２）と、
２つの弾性復帰組み立て部軸（４２ａ、４２ｂ）に沿って置かれ、同一のばね定数と予荷重とを有する２つの弾性復帰組み立て部（２０ａ、２０ｂ）とを備え、
上記弾性復帰組み立て部（２０ａ、２０ｂ）は、
上記歯車輪（１６）に回転可能に取り付けられている第１の端部（２６）と、
上記力伝達装置の固定端部（４０）に回転可能に取り付けられている第２の端部（２８）とを有し、
上記２つの弾性復帰組み立て部（２０ａ、２０ｂ）が、上記歯車輪（１６）の休止位置において、上記車輪軸（１８）に対して直角の投影平面（Ｐ）に投影されるとき、上記２つの弾性復帰組み立て部軸（４２ａ、４２ｂ）は、軸対称である
ことを特徴とする力伝達装置（２）。
【請求項２】
上記弾性復帰組み立て部（２０ａ、２０ｂ）は、
一方が他方の内部に挿入され、上記弾性復帰組み立て部の第１と第２の端部（２６、２８）をそれぞれ移動させる２つのスライド部（２２、２４）と、
上記２つのスライド部のそれぞれに支持されているばね（３０）とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の力伝達装置（２）。
【請求項３】
上記ばねは、圧縮ばねである
ことを特徴とする請求項２に記載の力伝達装置（２）。
【請求項４】
上記２つの第２の端部（２８）が上記力伝達装置の同一の上記固定端部（４０）に回転可能に取り付けられ、上記２つの第２の端部（２８）の回転中心線が上記車輪軸（１８）に対して平行である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の力伝達装置（２）。
【請求項５】
上記２つの弾性復帰組み立て部（２０ａ、２０ｂ）は、上記車輪軸（１８）の方向に対して斜めに置かれている
ことを特徴とする請求項４に記載の力伝達装置（２）。
【請求項６】
上記可逆式減速ギアは、上記歯車輪（１６）上の扇形歯輪（１４）とかみ合うウォーム（１２）を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の力伝達装置（２）。
【請求項７】
上記可逆式減速ギアは、上記歯車輪（１６）上の上記扇形歯輪（１４）とかみ合う遊星歯車（１１２）を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の力伝達装置（２）。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置（２）を有する
ことを特徴とするステアバイワイヤ形式の自動車操舵システム（１）。
【請求項９】
力をアクティブなステアリングホイールに伝える力伝達装置（１０）を有する
ことを特徴とする請求項８に記載のステアバイワイヤ形式の自動車操舵システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムに使用し、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置に関するものである。
【０００２】
本発明に係る力伝達装置の主な機能は、運転者が機械型の自動車操舵システムで体験する運転感覚に似たようなものを経験することができるように、ステアリングホイールに反力を伝えることである。
【背景技術】
【０００３】
機械型の自動車操舵システムにおいては、すなわちステアリングホイールと自動車の車輪との間の機械的な連結を合体させ、ステアリングホイールへの反力が自動車のフロントアクスルの構造によって提供される。この点において、運転者が支えることが難しい可能性があるこの反力を小さくするために、電動式補助装置が追加されることがある。
【０００４】
一方、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムにおいては、すなわちステアリングホイールと自動車の車輪との間の機械的な連結を合体させず、フロントアクスルは、運転者に対して反力の感覚を伝えない。しかしながら、運転者に対して反力の感覚を伝えることは、最低限の運転快適性を得るために必要なことである。
【０００５】
この必要性に応えるため、力をアクティブなステアリングホイールに伝える力伝達装置に頼ることは通常であり、たとえば一例として機械型の自動車操舵システムで使用される電動式補助装置に取って代わる歯車付電動機の形態があげられる。
【特許文献１】ＤＥ１０１５９３３０Ａ１
【特許文献２】ＦＲ２７４００９１Ａ
【特許文献３】ＦＲ２７５０３９２Ａ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した解決策には、歯車付電動機の電動機の損傷、停止時において、ステアリングホイールが抵抗なしに回転し、運転を極端に不快または危険にさせることが明白であるという大きな短所があることが示されている。
【０００７】
本発明は、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムにおいて力をパッシブなステアリングホイールに伝えることにより、電気エネルギーを必要とせずに動作する力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明においては、ステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムに使用し、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置であって、上記ステアリングホイールの回転時、車輪軸の回りに歯車輪を回転させるため、上記自動車操舵システムの上記ステアリングホイールに機械的に接続される可逆式減速ギアと、２つの弾性復帰組み立て部軸に沿って置かれ、同一のばね定数と予荷重とを有する２つの弾性復帰組み立て部とを備え、上記弾性復帰組み立て部は、上記歯車輪に回転可能に取り付けられている第１の端部と、上記力伝達装置の固定端部に回転可能に取り付けられている第２の端部とを有し、上記２つの弾性復帰組み立て部が、上記歯車輪の休止位置において、上記車輪軸に対して直角の投影平面に投影されるとき、上記２つの弾性復帰組み立て部軸は、軸対称であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るパッシブな装置には、簡単で安価なデザインを有し、また、力伝達装置が設けられた乗り物でいかなる電気的な損傷が発生したとしても、常に運転者に満足な運転感覚を与えることができるという長所がある。
【００１０】
このような優れた作用は、運転者がステアリングホイールを回転させるとき、ステアリングホイールの回転を提供する可逆式減速ギアを機械的に駆動することに起因する。ステアリングホイールの回転中、２つの弾性復帰組み立て部の１つが圧縮されることにより、力がステアリングホイールに伝えられ、一方他の弾性復帰組み立て部が伸長する。また、運転者がステアリングホイールを開放するときには、２つの弾性復帰組み立て部が自然につり合いを取り戻すまでこの自由に回転可能な歯車輪を回転させ、より圧縮された弾性復帰組み立て部を用いることにより、歯車輪は休止位置に戻る。もちろん、歯車輪が通常位置に戻ることは、使用された減速ギアの可逆性により認められるステアリングホイールの回転を引き起こしている。
【００１１】
また、上記弾性復帰組み立て部は、一方が他方の内部に挿入され、上記弾性復帰組み立て部の第１と第２の端部をそれぞれ移動させる２つのスライド部と、上記２つのスライド部のそれぞれに支持されているばねとを有することが望ましい。
【００１２】
また、上記２つの第２の端部が上記力伝達装置の同一の上記固定端部に回転可能に取り付けられ、上記２つの第２の端部の回転中心線が上記車輪軸に対して平行であることが望ましい。これは、２つの弾性復帰組み立て部がＶ字型の形になっていることを意味する。
【００１３】
また、上記可逆式減速ギアは、上記歯車輪上の扇形歯輪とかみ合うウォームまたは遊星歯車を有することが望ましい。
【００１４】
本発明の対象は、上述したように、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置を備えたステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムである。
【００１５】
たとえば、この自動車操舵システムは、力をアクティブなステアリングホイールに伝える力伝達装置を有するようにしてもよい。このような場合、パッシブな力伝達装置がアクティブな力伝達装置において損傷や停止が起こったときに限り、動作するようにしたり、２つの力伝達装置を同時に動作することができるように構成してもよい。
【００１６】
本発明の長所と特徴は、以下の詳細で非限定的な記述により、明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（図面の簡単な説明）
図１は、本発明の望ましい実施の形態１に係るステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムの構成図を示している。
【００１８】
図２は、歯車輪が休止位置にあるときにおける図１に示した自動車操舵システムの力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置の拡大した側面図を示している。
【００１９】
図３ａと図３ｂは、車輪軸に対して直角の投影平面に投影されることにより得られた図２に示した力伝達装置の部分的な概要図を示しており、また、本発明の操作原理を示している。
【００２０】
図４は、本発明の望ましい実施の形態２に係るステアバイワイヤ形式の自動車操舵システムの構成図を示している。
【００２１】
（望ましい実施の形態の詳細な説明）
図１は、本発明に係る自動車操舵システムを示しており、この自動車操舵システム１は、本発明の望ましい実施の形態１に基づいて力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置２を備えている。
【００２２】
この自動車操舵システム１は、ステアリングホイール４、ステアリングコラム６およびステアリングコラム６の前方端に装着されたモジュール８を備えており、「ステアバイワイヤ」の機能を提供している。
【００２３】
また、この自動車操舵システム１は、力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置２を有しており、必要であれば、力をアクティブなステアリングホイールに伝える力伝達装置１０をさらに有している。この自動車操舵システム１が力伝達装置２と力伝達装置１０とを有する場合、力伝達装置１０は、たとえば機械型の自動車操舵システムに使用される電動式補助装置に取って代わる歯車付電動機の形態を採用している。
【００２４】
したがって、本発明の特別な特徴の一つは、図１および図２を参照して詳細に記載されているパッシブな力伝達装置２と関係している。
【００２５】
実際、図２は、ステアリングホイールが中立位置、すなわち自動車の前車輪に対して傾きを一切生じさせていない位置にある状態における最良の力伝達装置２を示している。力伝達装置２は、とりわけ、ステアリングコラム６に機械的に接続されるウォーム１２の形態を採用している可逆式減速ギアを有している。また、このウォーム１２は、歯車輪１６の扇形歯輪１４とかみ合っている。
【００２６】
さらに正確には、力伝達装置２はウォーム１２によって実質的に車輪軸１８の回りに回転させることができる歯車輪１６を有している。また、車輪軸１８は自動車の垂直の縦方向中央平面に対して直角に置かれ、ウォーム１２自体は、運転者により働かされるステアリングホイールの回転運動によって操作されることが望ましい。
【００２７】
また、力伝達装置２は、同一のばね定数と予荷重とを有する２つの弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂを有する。この弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂは、一方が他方の内部に挿入され、第１の端部２６と第２の端部２８とをそれぞれ移動させる２つのスライド部２２、２４を有している。また、この弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂは、ばね３０を有している。このばね３０の一端は、スライド部２２の肩部３２に支持されており、他端は、スライド部２４の肩部３４に支持されている。なお、このばね３０は、圧縮ばねであることが望ましい。
【００２８】
図２に示すように、弾性復帰組み立て部２０ａの第１の端部２６は、歯車輪１６の位置Ｐ１で歯車輪１６に回転可能に取り付けられている。一方、弾性復帰組み立て部２０ａの第２の端部２８は、力伝達装置の固定位置Ｐ２たとえば枠部３６に回転可能に取り付けられている。同様に、弾性復帰組み立て部２０ｂの第１の端部２６は、位置Ｐ１と別個に、歯車輪１６の位置Ｐ３で歯車輪１６に回転可能に取り付けられている。一方、弾性復帰組み立て部２０ｂの第２の端部２８は、力伝達装置の固定位置Ｐ４たとえば枠部３６に回転可能に取り付けられている。
【００２９】
本発明の望ましい実施の形態１においては、弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂの２つの第２の端部２８が力伝達装置の同一の固定端部４０に回転可能に取り付けられ、２つの第２の端部２８の回転中心線が車輪軸１８に対して平行である。そのため、図１から明確にわかるように、弾性復帰組み立て部２０ａと弾性復帰組み立て部２０ｂとは、車輪軸１８の方向に対して互いに斜めに置かれている。さらに、図２の側面図においては、固定位置Ｐ２と固定位置Ｐ４とは区別することができない。
【００３０】
また、弾性復帰組み立て部軸４２ａ、４２ｂに沿った２つの弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂは、それぞれ垂直軸４４を基準にして対称的にＶ字型に置かれることが望ましい。
【００３１】
さらに正確には、図３ａに示すように、２つの弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂは、歯車輪１６の休止位置において、車輪軸１８に対して直角の投影平面Ｐに投影されるとき、一方では位置Ｐ１から固定位置Ｐ２までの長さがｄ１となり、他方では位置Ｐ３から固定位置Ｐ４までの長さがｄ１となる。また、２つの弾性復帰組み立て部軸４２ａ、４２ｂは、歯車輪１６の直径に重なっている垂直軸４４を基準にして、軸対称の関係にある。さらに、同一の投影において車輪軸１８は、歯車輪１６の上部に位置する位置Ｐ１と位置Ｐ３のグループと、固定位置Ｐ２と固定位置Ｐ４のグループとの間に置かれることが望ましい。
【００３２】
このようにして、図３ｂに示すように、運転者がステアリングホイール４を回転させると、歯車輪１６の回転を提供する可逆式のウォーム１２が機械的に操作される。歯車輪１６の回転中、弾性復帰組み立て部２０ｂが圧縮されることにより、力がステアリングホイールに伝えられ、一方他の弾性復帰組み立て部２０ａが伸長する。これは、位置Ｐ３から固定位置Ｐ４までの長さｄ２がｄ１より短く、また、伸長している弾性復帰組み立て部２０ａの位置Ｐ１から固定位置Ｐ２までの長さｄ３よりも短いという事実から示される。そのため、望まれる効果は、明らかに、自動車の運転者によるステアリングホイール４の回転時に上述したつり合いをなくすことである。
【００３３】
そして、運転者がステアリングホイール４を開放するときには、より圧縮された弾性復帰組み立て部２０ｂを用いることにより、歯車輪１６は休止位置に戻る。すなわち、弾性復帰組み立て部２０ｂは２つの弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂが自然につり合いを取り戻すまで、この自由に回転可能な歯車輪１６を回転させる。なお、つり合いの位置は、図３ａに示されている。
【００３４】
ステアリングホイールへの力の伝達を提供するため、自動車操舵システム１にパッシブな力伝達装置２とアクティブな力伝達装置１０とが効果的に提供されるときには、２つの解決策が生じる。
【００３５】
２つの解決策のうち１つ目の解決策は、パッシブな力伝達装置２が自動車操舵システム１の電気的な状態に関係なくステアリングホイール４に従うように、パッシブな力伝達装置２をステアリングコラム６とステアリングホイール４とに恒久的に接続させることにある。いい換えれば、力伝達装置２と力伝達装置１０とは同時に動く。これは特に、弾性復帰組み立て部２０ａ、２０ｂの動きに応じて供給される追加の力を考慮して、特大のアクティブな力伝達装置１０を設計することと、もちろんパッシブな力伝達装置２の存在を考慮した力伝達の制御設定とすることを意味する。この解決策は、比較的簡単なデザインからなるという長所がある。
【００３６】
２つ目の可能な解決策は、アクティブな力伝達装置１０の電動機の電気的な損傷、停止時に、パッシブな力伝達装置２がアクティブな力伝達装置１０に取って代わるように設計することである。
【００３７】
これを実行するため、力伝達装置２と力伝達装置１０との間に電気によって動作するクラッチを設けることができる。動作上の安全性の理由により、このクラッチは電力が供給されていないときに作動し、アクティブな力伝達装置１０に電力が供給されていないときにのみパッシブな力伝達装置２をステアリングホイール４に機械的に接続させることが望ましい。
【００３８】
図４は、本発明に係るステアバイワイヤ形式の自動車操舵システム１を示しているが、この自動車操舵システム１は、本発明の望ましい実施の形態２に係る力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置２を備えている。
【００３９】
本発明の望ましい実施の形態２において、本発明の望ましい実施の形態１との唯一の相違点は、可逆式減速ギアが力伝達装置２の歯車輪１６の扇形歯輪と協力している遊星歯車１１２の形態をとっているという点である。
【００４０】
もちろん、非限定的な例として上述した力をパッシブなステアリングホイールに伝える力伝達装置や自動車操舵システムに対する技術を熟練した者によって、さまざまな修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自動車操舵システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る力伝達装置の拡大した側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る力伝達装置の部分的な概要図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る自動車操舵システムの構成図である。
【図１】
2009500219.tif 000003
【図２】
2009500219.tif 000004
【図３ａ】
2009500219.tif 000005
【図３ｂ】
2009500219.tif 000006
【図４】
2009500219.tif 000007
【国際調査報告】
2009500219.tif 000008
2009500219.tif 000009
2009500219.tif 000010
2009500219.tif 000011