JP2524004Y2

JP2524004Y2 - 電動パワ−ステアリング装置

Info

Publication number: JP2524004Y2
Application number: JP1986164687U
Authority: JP
Inventors: 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2001-10-27
Also published as: JPS6369672U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は電動パワーステアリング装置、詳しくは、
電動機の駆動回路への給電用の配線と制御回路への給電
用の配線とをバッテリの近傍で分岐し、電動機の給電時
に制御回路への供給電圧の降下を防止する電動パワース
テアリング装置に関する。

（従来の技術）操舵力の伝達系に操舵補助力を発生する電動機を備え
た電動パワーステアリング装置は、一般に、操舵トルク
等を検出するセンサの出力信号を制御回路で処理し、こ
の制御回路が出力する制御信号に基づいて駆動回路から
電動機を給電する。このような電動パワーステアリング
装置では、本出願人が特願昭59-241958号明細書（昭和5
9年11月16日付提出）で提案したように、制御回路およ
び駆動回路をそれぞれギアケース内に収納して、小型化
を図り、そして、ギアケースとバッテリとの間に給電用
の配線を配索し、この配線をギアケース内で分岐して各
回路へ電力を供給する。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上述したような電動パワーステアリン
グ装置にあっては、駆動回路と制御回路とにこれら回路
の近傍で分岐する配線によって給電するため、電動機へ
の給電時に配線を流れる電流が大きくなると配線の抵抗
によって制御回路の印加電圧が降下するという問題点が
あった。ワンチップのマイクロコンピュータ等から構成
される近年の制御回路は、定電圧回路等によってマイク
ロコンピュータへの印加電圧を一定に維持するが、駆動
回路から電動機へ通電する電流が大きいため給電時の電
圧降下も著しく、特異な状態下では一定電圧の維持が困
難となるおそれがあった。

特に、電動機への通電電流をチョッパ制御する電動パ
ワーステアリング装置にあっては、電動機に所定周波数
の断続電流が通電されて制御回路への印加電圧も継続電
流と同一の周波数で変化するため、制御回路に安定した
動作を維持させることが困難であった。したがって、制
御回路の安定動作を確保するには、駆動回路に大容量コ
ンデンサを設ける等の対策が不可欠で、装置全体が大型
化する等の不都合が生じていた。

この考案は、上述した問題点を鑑みてなされたもの
で、電動機の駆動回路および制御回路へ別個の配線によ
って給電する電動パワーステアリング装置を提供し、電
動機の通電時の制御回路の印加電圧の電圧降下の低減を
図り、誤動作をなくすと共に装置全体を小型化すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）この考案は、第１図の構成図に示すように、操舵力の
伝達系に設けられ通電される電流に応じた操舵補助力を
付与する電動機（44）と、操舵状態に応じた制御信号を
出力する制御回路（29）と、該制御回路（29）が出力す
る制御信号に応じて前記電動機へ給電する駆動回路（3
6）と、前記制御回路（29）および前記駆動回路（36）
へ電力を供給するバッテリ（41）と、を備えた電動パワ
ーステアリング装置において、前記バッテリ（41）から前記制御回路へ電力を供給す
る配線（90）と、前記バッテリ（41）から前記駆動回路
（36）へ電力を供給する配線（91）とを、前記バッテリ
（41）の近傍で分岐するとともに、この分岐点と前記制
御回路（36）との間にキースイッチ回路（39）を介設し
たことを要旨とする。

なお、第１図において、（28），（27），（47）は操
舵状態（操舵トルク，速度，車速）を検知する検知器を
表す。

（作用）この考案にかかる電動パワーステアリング装置によれ
ば、駆動回路（36）と制御回路（29）とがそれぞれバッ
テリ（41）の近傍で分岐する配線（90），（91）によっ
てバッテリ（41）と独立的に接続されている。このた
め、駆動回路（36）から電動機（44）へ大きな電流が通
電された場合でも、制御回路（29）とバッテリ（41）と
を接続する配線（90）を流れる電流が増大することはな
い。したがって、制御回路（29）への印加電圧が大きく
降下することは無く、制御回路（29）を安定に動作させ
ることが可能となり、またバッテリ（41）がコンデンサ
としての機能を発揮して駆動回路（36）に大容量のコン
デンサを設ける必要が無く全体の小型化が図れる。

また、分岐点と制御回路（36）との間にキースイッチ
回路（39）を介設しているので、駆動回路（36）側へ大
電流が供給された場合でも、キースイッチ回路（39）に
は大電流が流れない。したがって、キースイッチ回路
（39）の耐久性ならびに信頼性を向上させることができ
る。

（実施例）以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図から第７図は本考案の一実施例にかかるラック
アンドピニオン式の電動パワーステアリング装置を表
し、第２図が全体の縦断面図、第３図が第２図のIII-II
I矢視断面図、第４図が第２図のIV-IV矢視断面図、第５
図が第２図のV-V矢視断面図、第６図が要部の斜視図、
第７図が電気回路図である。

同図において、（11）はエンジンルーム内において図
示しない車体に取り付けられたギアケースであり、ギア
ケース（11）は、円筒状のセンタケース（12）、該セン
タケース（12）の両端開口にそれぞれ嵌着されたサイド
ケース（13），（14）および第２図中右方のサイドケー
ス（14）に付設されたピニオンケース（15）から構成さ
れている。図中右方のサイドケース（14）内には軸受
（16），（17）により略円筒状のピニオンホルダ（18）
が回転自在に支持され、このピニオンホルダ（18）にピ
ニオン軸（19）が軸受（20），（21）を介し回転自在に
挿通している。ピニオン軸（19）は、ピニオンケース
（15）をシール部材（22）を介し回転自在に貫通し、図
外の操向ハンドルと一体回転するよう連結されている。
これらピニオンホルダ（18）とピニオン軸（19）とは回
転中心が偏心し、ピニオンホルダ（18）はピニオン軸
（19）の揺動にともない回動する。なお、このピニオン
ホルダ（18）は、第３図に示すように、中立位置付勢機
構（26）によって中立位置へ付勢されている。

また、ギアケース（11）のセンタケース（12）および
サイドケース（13），（14）には、リンケージ等を介し
て左右の操向車輪に連結されたラック軸（23）がサイド
ケース（13）との間でメタル軸受（24）を介し、また、
ピニオン軸（19）の付近でラックガイド機構（25）（第
３図参照）により案内されて軸方向の摺動自在に支持さ
れている。このラック軸（23）には図中背面側に所定の
範囲にわたってラック歯（23a）が形成され、このラッ
ク歯（23a）がピニオン軸（19）に形成されたピニオン
ギア（19a）と噛合している。

さらに、ギアケース（11）のピニオンケース（15）内
には、第３図および第４図に示すように、操舵回転セン
サ（27）、操舵トルクセンサ（28）および制御回路（2
9）がピニオン軸（19）の周囲でラック軸（23）の上方
に配設されている。これら操舵回転センサ（27）および
操舵トルクセンサ（28）は、第６図に示すように、それ
ぞれがプリント配線（30），（31）によって、制御回路
（29）に結線されている。操舵回転センサ（27）は、回
転軸が歯車機構（32）を介してピニオン軸（19）に連結
された直流発電機（27）（操舵回転センサと同一符号を
付す）から構成され、この発電機（27）がピニオン軸
（19）の回転方向に応じた極性で回転速度に応じた電位
の信号を出力する。操舵トルクセンサ（28）は、ピニオ
ンホルダ（18）の上面に突設された可動鉄芯（33）と、
制御回路（29）に結線された差動変圧器（34）と、を備
えている。差動変圧器（34）は、制御回路（29）から交
流パルス信号が入力し、ピニオンホルダ（18）の回動変
位すなわち操舵トルクを表す信号を制御回路（29）へ出
力する。なお、上述した操舵回転センサ（27）および操
舵トルクセンサ（28）の詳細は、本出願人が昭和62年５
月23日付で提出した特願昭61-93950号明細書等に詳細に
記載されているため、以下の説明は省略する。

制御回路（29）は、第６図および第７図に示すよう
に、ラック軸（23）の下方でサイドケース（14）の下端
に固定されたユニットケース（35）内の電動機駆動回路
（36）とプリント配線（37）によって接続され、また、
このプリント配線（37）およびユニットケース（35）か
ら配索された組み配線（38）内の一部配線によってキー
スイッチ回路（39）およびヒューズ回路（40）を介しバ
ッテリ（41）に接続されている。すなわち、この制御回
路（29）は、プリント配線（37）および組み配線（38）
に包含された電力供給用の一対の配線（90）によりバッ
テリ（41）に接続され、この配線（90）によって電力が
供給される。また、電動機駆動回路（36）は、ユニット
ケース（35）にビス（42）で締結された一対の配線（4
3）により後述する電動機（44）と接続され、組み配線
（38）内の電力供給用の一対の配線（91）によってリレ
ー回路（45）およびヒューズ回路（40）を介しバッテリ
（41）に接続されて配線（91）によりバッテリ（41）か
ら給電される。上述した電力供給用の配線（90），（9
1）は、第７図から明らかなように、バッテリ（41）の
近傍のヒューズ回路（40）から分岐し、それぞれが独立
してバッテリ（41）と制御回路（29）およびバッテリ
（41）と電動機駆動回路（36）とを接続する。また、後
述するように、組み配線（38）には警報ランプ（46）お
よび車速センサ（47）にそれぞれ接続する配線が包含さ
れ、これら警報ランプ（46）および車速センサ（47）が
組み配線（38）とプリント配線（37）とによって制御回
路（29）に接続されている。なお、制御回路（29）およ
び電動機駆動回路（36）については、後に詳細に説明す
る。

ギアケース（11）のセンタケース（12）内には、通電
される電流値に応じた操舵補助力を発生する電動機（4
4）がラック軸（23）とカラー（48）により隔てられて
同軸的に設けられている。電動機（44）は、センタケー
ス（12）の内周面に固着された界磁石（49）と、界磁石
（49）とカラー（48）との間に回転自在に配置されたロ
ータ（50）と、を備えている。ロータ（50）は軸受（5
1），（52）により回転自在に支持されて出力軸として
機能する筒軸（53）を有し、筒軸（53）の外周にスキュ
ー溝を有する積層鉄芯（54）および多重巻きされた電機
子巻線（55）が同軸かつ一体的に固定されている。電機
子巻線（55）は、筒軸（53）に固定された整流子（56）
およびホルダ（57）内に収納されて整流子（56）に弾接
するブラシ（58）を介して電動機駆動回路（36）に結線
されている。

また、サイドケース（13）内には、電動機（44）の図
中左方にボールねじ機構（59）が配設され、このボール
ねじ機構（59）を介して電動機（44）がラック軸（23）
に動力伝達可能に連結している。ボールねじ機構（59）
は、サイドケース（13）に軸受（61），（62）により回
転自在かつラック軸（23）と平行に支持され螺旋溝（60
a）が形成されたねじ軸（60）と、該ねじ軸（60）の螺
旋溝（60a）と螺合する螺旋溝（63a）が形成されたナッ
ト部材（63）と、螺旋溝（60a），（63a）間に転動可能
に配置された多数のボール（図示せず）と、を有してい
る。ねじ軸（60）は、その図中右端に筒軸（53）の左端
外周に形成されたギア（53a）と噛合するギア（60b）が
固設され、電動機（44）により駆動されて回転する。ナ
ット部材（63）は、第５図に示すように、ボルト（64）
によりラック軸（23）と締結されたラックホルダ（65）
に一対のボルト（66）を介して固定され、ラック軸（2
3）と一体の軸方向運動のみが許容されている。

なお、（67），（68）はラック軸（23）とサイドケー
ス（13）との間に介設されたシール部材であり、これら
のシール部材（67），（68）はサイドケース（13）内の
ボールねじ機構（59）が配置された空間を封止してい
る。

制御回路（29）には、また、第７図に示すように、車
速センサ（47）と警報ランプ（46）とが前述のプリント
配線（37）および組み配線（38）を介し接続されてい
る。車速センサ（47）は、磁極（Ｓ），（Ｎ）が一定間
隔に形成された回転板（47a）と、磁極（Ｓ），（Ｎ）
の接近で作動するリードスイッチ（47b）とを有してい
る。この車速センサ（47）は、回転板（47a）が変速機
の出力軸等に固設され、リードスイッチ（47b）から車
速に対応した周波数のパルス信号を制御回路（29）へ出
力する。また、警報ランプ（46）は、運転席近傍の運転
者の視認が容易な部位に取り付けられている。

制御回路（29）は第７図に示すように、操舵トルクセ
ンサ（28）用のインターフェース回路（69）、操舵回転
センサ（27）用のインターフェース回路（70）、車速セ
ンサ（47）用のインターフェース回路（71）、警報ラン
プ（46）用の駆動回路（72）、電動機駆動回路（36）の
リレー回路（73）用の駆動回路（74）、電動機駆動回路
（36）の電流検出回路（75）用の増幅回路（76）、定電
圧電源回路（77）、水晶発振回路（78）、マイクロコン
ピュータ回路（79）、昇圧回路（80）および出力回路
（81）等を混成化して構成されている。操舵トルクセン
サ（28）用のインターフェース回路（69）は、発振回
路、交流ドライブ回路、整流回路およびローパスフィル
タ回路等から構成され、差動変圧器（34）へ交流パルス
信号を出力し、また、変動変圧器（34）の出力信号を操
舵トルクの作用方向と大きさとを表す信号に変換してマ
イクロコンピュータ回路（79）へ出力する。同様に、操
舵回転センサ（27）用のインターフェース回路（70）
は、操舵方向と操舵速度とを表す信号をマイクロコンピ
ュータ回路（79）へ出力し、車速センサ（47）用のイン
ターフェース回路（71）は、車速を表すデジタル信号を
マイクロコンピュータ回路（79）へ出力する。また、増
幅回路（76）は、電流検出回路（75）と前述のプリント
配線（37）によって接続され、電動機（44）に通電され
ている電流値を表す信号をマイクロコンピュータ回路
（79）へ出力する。

定電圧電源回路（77）は、プリント配線（37）および
組み配線（38）によってキースイッチ回路（39）に接続
され、このキースイッチ回路（39）およびフューズ回路
（40）を介してバッテリ（41）に接続されている。この
定電圧電源回路（77）は、一定電圧の電力を制御回路
（29）の各回路へ供給する。

マイクロコンピュータ回路（79）は、ROM、RAM、A/D
コンバーターおよびCPU等から構成され、ROMに記憶され
た制御処理のプログラムに従い前述した各センサ（2
7），（28），（47）および電流検出回路（75）の出力
信号を処理して出力回路（81）および駆動回路（72），
（74）へ信号を出力する。

出力回路（81）は、昇圧回路（80）から高圧電力を供
給され、マイクロコンピュータ回路（79）から入力する
信号に基づいてパルス幅変調駆動信号（PWM信号）
（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ）を出力する。この出力
回路（81）は、４つの出力端子がプリント配線（37）を
介して電動機駆動回路（36）のブリッジ回路（83）へ接
続されている。駆動回路（72）は、プリント配線（37）
および組み配線（38）によって警報ランプ（46）に接続
され、マイクロコンピュータ回路（79）から入力する信
号に応じて警報ランプ（46）を通電する。同様に、駆動
回路（74）は、プリント配線（37）を介しリレー回路
（73）に、さらに組み配線（38）を介しリレー回路（4
5）に接続され、マイクロコンピュータ回路（79）から
入力する信号に応じて各リレー回路（73），（45）のソ
レノイドを通電する。

電動機駆動回路（36）は、４つの電界効果型トランジ
スタ（FET）（Q₁），（Q₂），（Q₃），（Q₄）を有する
ブリッジ回路（83）、フューズ回路（82）、リレー回路
（73）および電流検出回路（75）を混成化して構成され
ている。ブリッジ回路（83）は、FET（Q₁），（Q₄）の
ドレインがフューズ回路（82）を介してリレー回路（4
5）にソースがFET（Q₂），（Q₃）のドレインにそれぞれ
接続され、FET（Q₂），（Q₃）のソースが接地され、こ
れらFET（Q₁），（Q₂）のソース・ドレインとFET
（Q₃），（Q₄）のソース・ドレインとの間に前記電動機
（44）が接続されている。このブリッジ回路（83）は、
各FET（Q1），（Q₂），（Q₃），（Q₄）のゲートに出力
回路（81）からPWM信号（ｇ），（ｈ），（ｉ），
（ｊ）が入力し、FET（Q₁），（Q₃）またはFET（Q₂），
（Q₄）が一体かつ選択的にON駆動されて電動機（44）へ
通電する電流の方向と値とを制御する。なお、PWM信号
（ｇ）はFET（Q₁）のゲートに入力し、以下同様に、PWM
信号（ｈ）がFET（Q₂）、PWM信号（ｉ）がFET（Q₃）、P
WM信号（ｊ）がFET（Q₄）のゲートに入力する。リレー
回路（73）は制御回路（29）の出力信号に応じて電動機
（44）とブリッジ回路（83）との間を接続・遮断し、ま
た、電流検出回路（75）は電動機（44）に通電される電
流値を検出して該電流値を表す信号を制御回路（29）へ
出力する。

次に、本実施例の作用を説明する。

このラックアンドピニオン式の電動パワーステアリン
グ装置は、操舵回転センサ（27）、操舵トルクセンサ
（28）および車速センサ（47）の出力信号を制御回路
（29）が所定のプログラムに従い処理し、この処理結果
に基づき電動機駆動回路（36）が配線（91）を介しバッ
テリ（41）から電動機（44）へ給電する。そして、この
給電された電動機（44）が操舵補助力を発生してラック
軸（23）へ付与し、運転者の操舵負担を軽減する。な
お、この電動パワーステアリング装置の一般的な動作に
ついては、本出願人の既提出の明細書等において詳細に
説明されているため以下の説明を省略する。

一方、電動機（44）への給電時にあっては、配線（9
1）を経て駆動回路（36）によりバッテリ（41）から電
動機（44）に大電流が通電されるが、制御回路（29）へ
の給電は配線（91）とバッテリ（41）の近傍で分岐した
配線（90）により行われる。このため、電動機（44）へ
の給電時にあっても配線（90）を流れる電流は一定に保
たれて配線（90）の抵抗による電圧降下が大きくなるこ
とは無く、また、バッテリ（41）がコンデンサとしても
機能し、制御回路（29）の印加電圧の変動を防いで安定
して動作させることができるようになる。したがって、
電動機駆動回路（36）に設ける安定化用のコンデンサの
低容量化を図ることができ、装置全体の小型化が可能と
なる。

（考案の効果）以上説明したように、この考案にかかる電動パワース
テアリング装置によれば、駆動回路へ給電する配線と制
御回路へ給電する配線とをバッテリの近傍で分岐させて
独立に配索したため、電動機への給電時の制御回路への
印加電圧の降下を小さくすることができ、制御回路を安
定に動作させることが可能になるとともに、駆動回路に
おける安定化用のコンデンサを小容量化して全体の小型
化を図ることが可能となる。

また、分岐点と制御回路との間にキースイッチ回路を
介設して、キースイッチ回路に大きな電流が流れない回
路構成としているので、キースイッチ回路の耐久性にな
らびに信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】第１図はこの考案にかかる電動パワーステアリング装置
の構成図である。第２図から第７図はこの考案の一実施
例にかかる電動パワーステアリング装置を示し、第２図
が全体の縦断面図、第３図が第２図のIII-III矢視断面
図、第４図が第２図のIV-IV矢視断面図、第５図が第２
図のV-V矢視断面図、第６図が要部を取り出して示す斜
視図、第７図が電気回路図である。 11……ギアケース、19……ピニオン軸 23……ラック軸 27……操舵回転センサ 28……操舵トルクセンサ、29……制御回路 36……電動機駆動回路、37……プリント配線 38……組み配線、41……バッテリ 44……電動機、47……車速センサ 90,91……配線

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】操舵力の伝達系に設けられ通電される電流
に応じた操舵補助力を付与する電動機と、操舵状態に応
じた制御信号を出力する制御回路と、該制御回路が出力
する制御信号に応じて前記電動機へ給電する駆動回路
と、前記制御回路および前記駆動回路へ電力を供給する
バッテリとを備えた電動パワーステアリング装置におい
て、前記バッテリから前記制御回路へ電力を供給する配線
と、前記バッテリから前記駆動回路へ電力を供給する配
線とを前記バッテリの近傍で分岐するとともに、この分
岐点と前記制御回路との間にキースイッチ回路を介設し
たことを特徴とする電動パワーステアリング装置。