JP2617736B2

JP2617736B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2617736B2
Application number: JP24227987A
Authority: JP
Inventors: 良一郎宮; 学山田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPS6483457A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、微妙な操舵角で運転可能な車両に用いる
のに最適な電動パワーステアリング装置に関する。

（従来の技術）第５図に示した従来の装置は、一端にハンドル１を設
けた入力軸２の先端にピニオン３を設けるとともに、こ
のピニオン３は、車輪４に連結したラック５にかみ合わ
せている。そして、上記入力軸２にはトルクセンサー６
をギヤ７とを設けるとともに、このギヤ７を介して入力
軸２と電動モータ８とを連係している。

上記のようにして電動モータ８は、コントローラ９で
制御されるが、このコントローラ９には上記トルクセン
サー６と車速センサー10とを接続している。

したがって、トルクセンサー６で検出された操舵トル
クと、車速センサー10で検出された車速とに応じて、当
該電動モータ９の出力が制御されるものである。換言す
れば、ハンドル操作に対するパワーアシスト力は、操舵
トルクと車速に応じて決まるものである。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置では、トルクセンサーを
特別に設けなければならないので、その取り付けスペー
スが余計に必要となるという問題があった。

また、この装置で電動モータの減速比を大きくしよう
とすると、それだけ部品点数を多くしなければならない
という問題もあった。

この発明の目的は、トルクセンサーの取り付けスペー
スが最少で、しかも電動モータの減速比を大きくできる
装置を提供することである。

（問題点を解決する手段）この発明は、ハンドルに連係した入力軸と、ピニオン
に連係した出力軸とをトーションバーを介して連結する
とともに、このピニオンを車輪に連係したラックにかみ
合わせ、しかも、この出力軸を電動モータの駆動力で回
転させるとともに、当該電動モータの出力を、操舵トル
クに応じて制御する構成にした電動パワーステアリング
装置を前提にするものである。

そして、上記の装置を前提にしつつ、この発明は、上
記入力軸と出力軸との相対回転量に応じて操舵トルクを
検出するトルクセンサーと、このトルクセンサーの検出
信号に応じて出力を制御される電動モータと、この電動
モータに連係した減速機と、この減速機にかみ合わせる
とともに出力軸と一体回転するセクタギヤと、このセク
タギヤの最大回動位置でその回動を停止するストッパー
とを備えた点に特徴を有する。

（本発明の作用）この発明は、上記のように構成したので、トルクセン
サーで検出した操舵トルクに応じて当該電動モータの出
力が制御される。しかも、このトルクセンサーは、入力
軸と出力軸との相対回転量を検出するようにしたので、
両軸に沿って設けることができる。

また、上記電動モータが駆動すると、減速機を介して
セクタギヤが回動するとともに、このセクターギヤに連
結した出力軸も回転する。

このように出力軸が回転すれば、この出力軸に設けた
ピニオンが回転し、ラックを所定の方向に移動して車輪
を転蛇する。

（本発明の効果）この発明の電動パワーステアリング装置によれば、ト
ルクセンサーは入力軸と出力軸との相対回転量に応じて
操蛇ルクを検出するようにしたので、当該トルクセンサ
ーをそれら両軸に沿って設けることができる。このよう
に両軸に沿ってトルクセンサーを設けることができるの
で、それだけ取り付けスペースも少なくてすむ。

また、減速機と出力軸とをセクタギヤを介して連係し
たので、当該セクタギヤのピッチ円直径を大きくして
も、当該装置全体が大型化しない。このようにセクタギ
ヤのピッチ円直径を大きくできるので、それだけ減速比
も大きくできるが、そのために部品点数を多くしなくて
もよい。

さらに、ストッパーでセクターギヤの最大回動位置を
規制したので、セクターギヤのオーバーシュートを確実
に防止できる。

第１〜４図に示した実施例は、ギヤケース11に嵌着し
た補助ケース12には、ベアリング13を設けるとともに、
このベアリング13で入力軸14を回転自在に支持してい
る。このようにした入力軸14は、その先端を上記補助ケ
ース12の外方に突出させるとともに、その突出端側を図
示していないハンドル側に連係し、その突出端とは反対
側である内端側には中空部15を形成している。

そして、上記ギヤケース11にもベアリング16、17を設
け、この両ベアリング16,17で出力軸18を回転自在に支
持するとともに、この出力軸18の先端をギヤケース11の
外方に突出させている。しかも、この出力軸18の突出端
には、前記従来と同様にしたピニオンに連係し、このピ
ニオンをラックにかみ合わせている。

上記のようにした出力軸18にも中空部19を形成すると
ともに、この中空部19の開口部分に、入力軸14の内端を
相対回転自在に挿入している。

そして、この入力軸14と出力軸18との中空部15、19に
はトーションバー20を挿入するとともに、このトーショ
ンバー20を介して両軸14、18を連結している。

上記トーションバー20には、歪ゲージからなるトルク
センサー21、22を設けるとともに、このトルクセンサー
21のコード23、24は、トーションバー20に形成したガイ
ド溝25、26（第３図参照）及び入力軸14に形成した通し
孔27を経由して、外方に導出し、それをコントローラ22
に接続している。そして、このコントローラ22は、その
出力信号に応じて電動モータ28の出力を制御するもので
ある。

上記のようにしたギヤケース11には、上記入出力軸1
4、18とほぼ平行にした電動モータ28を嵌着するととも
に、この電動モータ28の駆動軸29を、このギヤケース11
に形成したギヤ室30内に突出させている。そして、この
ギヤ室30の周囲にはリングギヤ31を固定するとともに、
このリングギヤ31と上記駆動軸29に嵌着した第１サンギ
ヤ32とのそれぞれには、遊星ギヤ33をかみ合わせてい
る。

上記のようにした遊星ギヤ33は、キャリヤ34に設けた
ピン35に回転自在に装着しているが、このキャリヤ34は
その軸部36をベアリング37で支持されるとともに、その
軸部36には第２サンギヤ38を嵌着している。

上記サンギヤ38には、セクタギヤ39かみ合わせている
が、このセクタギヤ39の基端は上記出力軸18に嵌合する
とともに、その嵌合部分にキー40を圧入して、両者が一
体的に回転する構成にしている。

上記リングギヤ31、第１、第２サンギヤ32、38、遊星
ギヤ33及びキャリヤ34で、この発明の減速機を構成する
ものである。

そして、上記ギヤケース11の天井部には、ストッパー
41、42を設けているが、このストッパー41、42はセクタ
ギヤ39の最大回転角を規制するためのものである。

なお、図中符号43は車速センサーで、その検出信号を
コントローラ22に入力する。

しかして、ハンドルを回せば入力軸14が回転するが、
このときの換向抵抗によって出力軸18は回転しない。そ
のために両軸14、18はトーションバー20をねじりながら
相対回転する。

上記のようにトーションバー20がねじれられると、そ
のときの操蛇トルクを歪センサーからなるトルクセンサ
ー21で検出するとともに、そのトルク信号をコントロー
ラ22に伝達する。

このコントローラ22は、トルク信号処理部44、関数発
生部45、車速感応部46及び車速センサー43に接続した車
速信号処理部48とからなり、上記トルクセンサー21の出
力信号は、上記トルク信号処理部44に入力する。

このトルク信号処理部44では、当該トルクに比例した
信号電圧V₁を出力し、当該信号V₁を関数発生部45に入力
する。この関数発生部45は、信号電圧V₁を図示の特性に
沿った電圧V₃に変換して出力する。このように関数発生
部45を設けたのは、電動モータ28によるパワーアシスト
量を、操蛇トルクとの関係で最も理想的な特性、すなわ
ち図示の特性に合わせるためである。

さらに、車速信号処理部47は、車速に比例した信号電
圧V₂を出力する。

したがって、車速感応部46には、操蛇トルクに応じた
信号電圧V₃と、車速に比例した信号電圧V₂とが入力する
とともに、この車速感応部46からは、これら両信号V₂、
V₃に応じた信号電圧V₄を出力し、それをモータ駆動回路
48に入力する。

したがって、この電動モータ28は、操蛇トルク及び車
速に応じて、その回転数が制御されるが、このようにし
て制御されながら当該電動モータ28が駆動すると、その
駆動軸29に嵌着した第１サンギヤ32が回転する。

第１サンギヤ32が回転すると、遊星ギヤ33が自転しな
がら、第１サンギヤ32の回りを公転する。この遊星ギヤ
33の公転により、キャリヤ34及びその軸部36に嵌着した
第２サンギヤ38の両者が回転する。

この第２サンギヤ38の回転にともなって、セクタギヤ
39が回転するとともに、出力軸18も回転し、この出力軸
18の先端に設けたピニオンを回転させる。

そして、上記のようにセクタギヤ39が回転して、その
回転方向先端がストッパー41あるいは42に当接すると、
それ以上の回転が阻止される。

上記のようにこの実施例の装置によれば、電動モータ
28の出力を、セクタギヤ39を介して出力軸18に伝達する
ようにしたので、セクタギヤ39のピッチ円直径を大きく
し、その減速比を大きくしても、小型化が可能になる。

また、上記のようにセクタギヤの最大回転位置にスト
ッパー41、42を設けたので、当該電動モータ28のオーバ
ーシュートを防止できる。

さらに、トーションバー20に歪ゲージを貼りけるだけ
で、トルクセンサー21を構成できるので、省スペース化
が可能で、しかもコストを低減することもできる。

なお、上記トルクセンサー20としては、歪ゲージ以外
に、磁気式、ポテンショ式あるいは光式等、入力軸14と
出力軸18との相対変位量を検出できるものであればいず
れであってもよい。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜４図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は断面図、第２図は第１図のII−II線断面図、第３図
は第１図のIII−III線拡大断面図、第４図は電動モータ
の制御回路のブロック図、第５図は従来の装置を示す機
構図である。１……ハンドル、３……ピニオン、４……車輪、５……
ラック、14……入力軸、18……出力軸、20……トーショ
ンバー、21……トルクセンサー、28……電動モータ、39
……セクタギヤ、41、42……ストッパー。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ハンドルに連係した入力軸と、ピニオンに
連係した出力軸とをトーションバーを介して連結すると
ともに、このピニオンを車輪に連係したラックにかみ合
わせ、しかも、この出力軸を電動モータの駆動力で回転
させるとともに、当該電動モータの出力を、操舵トルク
に応じて制御する構成にした電動パワーステアリング装
置において、上記入力軸と出力軸との相対回転量に応じ
て操舵トルクを検出するトルクセンサーと、このトルク
センサーの検出信号に応じて出力を制御される電動モー
タと、この電動モータに連係した減速機と、この減速機
にかみ合わせるとともに出力軸と一体回転するセクタギ
ヤと、このセクタギヤの最大回転位置でその回動を停止
するストッパーとを備えた電動パワーステアリング装
置。