JP4658675B2 - 車両の電動式動力操向装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動力操向装置に関し、より詳しくは、モータを利用して操向補助力を生成する車両の電動式動力操向装置に関する。

一般に、動力を利用した操向装置は、オイルを利用した油圧式とモータを利用した電動式とがある。油圧式は、パワーポンプという油圧を発生させる動力装置がエンジンの力で流体をポンピングして油圧を形成してから運転者がハンドルを回す時、操向する方向に油圧を送ってハンドリングを軽くするものである。
一方、車両の電動式動力操向装置であるＭＤＰＳ（Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）は、電気モータを利用して操舵力（ハンドル操作能力）を向上させた操向倍力装置である。

即ち、低速では多くの量の電流をモータに流して操向補助力を大きくし、中速では中間量の電流をモータに流して操向補助力を中間とし、高速では電流を遮断してモータによる操向補助力を無くすものである。
しかし、このような車両の電動式動力操向装置は、中型車以上の車種で必要とする十分なラック推力を得るためのモータの開発と制御が容易でないという短所がある。 そして、既存のラックアンドピニオン方式によるモータの駆動力で操向がなされるため、エネルギーの損失が大きく発生する。
特開平８−１５６８１４号公報 特開２０００−２５５４４０号公報

本発明の目的は、モータの駆動力が直接車輪に伝達される構造を有する車両の電動式動力操向装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明による車両の電動式動力操向装置は、操向ホイールと連結されている操向コラムと、前記操向コラムに回転軸が連結されているモータと、前記モータの回転軸に連動して回転する減速機と、左右側車輪にそれぞれ設けられた固定部と、前記固定部と減速機に両端が回転可能にそれぞれ連結されたリンク部材と、
車両の状態を感知する感知部と、前記感知部で感知した車両の状態に基づいて決定した電流を、前記モータに供給して作動させることによって操向補助力を生成するモータ駆動手段と、を含んで構成され、前記固定部は、車輪の回転中心点を基準に前方及び後方にそれぞれ備えられており、前記減速機とリンク部材との連結点は、互いに対称になるように備えられていることを特徴とする。

この時、車両が直進する方向に車輪が位置した状態で前記減速機とリンク部材とが連結される点を連結した線は、左側及び右側車輪の回転中心点を互いに連結した線に対して傾いていることが好ましい。
また、前記感知部は、車速を感知する車速センサと操舵方向及び操舵トルクを感知する操舵センサとを含むことを特徴とする。

本発明により、車両の電動式動力操向装置においてモータで発生する駆動力が直接車輪に伝達されて、モータ性能の発揮が極大化されるだけでなく、ラックが除去されるため、原価及び重量が減少される利点がある。

以下、本発明の実施例を添付図によって詳述する。

図１は本発明による車両の電動式動力操向装置の構成図である。図１に示すように、本発明による車両の電動式動力操向装置は、操向ホイール１と連結されている操向コラム２と、操向コラム２に回転軸が連結されているモータ１５と、モータ１５の回転軸に連動して回転する減速機１６と、左右側車輪７、８にそれぞれ設けられた固定部１１、１２と、固定部１１、１２と減速機１６に両端が回転可能にそれぞれ連結されたリンク部材１３、１４と、車両の状態を感知する車速および操舵感知部３、４と、車速および操舵感知部３、４で感知した車両の状態に基づいて決定した電流を、モータに供給して作動させることにより操向補助力を生成する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５、電源供給部６などのモータ駆動手段とを含んで構成される。

モータ駆動手段は、電子制御ユニット５と電源供給部６とからなるが、電子制御ユニット５は感知部３、４で感知した車両の状態に基づいて決定した電流をモータ１５に供給するように電源供給部６を制御し、これによって電源供給部６がモータ１５に電流を供給する。
そして、減速機１６は、モータ１５の回転速度を減少させて大きいトルクを発生させる装置であり、リンク部材１３、１４が連結される減速機１６の端部は円形板の形状を有し、この円形板の直径上に互いに対称になるように両側リンク部材１３、１４が連結される。

本実施例において、固定部１１、１２は、左側車輪７の回転中心点９を基準として後方部と、右側車輪８の回転中心点１０を基準として前方部にそれぞれ設けられる。
そして、左側車輪７の後方部に設けられた固定部１１と右側車輪８の前方部に設けられた固定部１２とにそれぞれリンク部材１３、１４が回転可能に連結される。この時、車両が直進する方向に車輪７、８が位置した時、減速機１６の円形板でリンク部材１３、１４と連結される点を連結した線は、左側及び右側車輪７、８の回転中心点９、１０を連結した線を基準として所定角度をなすことによって、減速機１６の回転時に車輪７、８の前方領域または後方領域を効果的に引いて車を回転させることができる。

操向ホイール１を左回転または右回転させれば、モータ１５の駆動力が車輪７、８に伝達される。この時、モータ１５で発生する駆動力は、次の過程によって発生する。操向ホイール１の回転時に操向コラム２も共に回転するようになり、この時ＥＣＵ５にクラッチ内の速度計に取付けられた車速センサ３、操向コラム２に取付けられた操舵センサ４から車速、操舵方向、操舵トルクが入力されて、電流値を算出した後、電源供給部６を制御して算出された値の電流をモータ１５に印加する事によって、モータ１５の回転力及びこのモータ１５に連結された減速機１６の駆動力が制御される。

これによって、操向ホイール１の左回転または右回転によって減速機１６が回転すれば、リンク部材１３、１４が回転方向に移動するようになり、それによってリンク部材１３、１４に連結された左側車輪７の後方部と右側車輪８の前方部とが引張られたり押されたりして車輪７、８が左側または右側に傾くため、操向がなされる。

図２及び図３は本発明による車両の電動式動力操向装置の作動状態図である。図２に示すように、操向ホイール１を左側方向に回転させれば、車速センサ３、ステアリングコラム２に内臓されている操舵センサ４によって車速、操舵方向、操舵トルクをＥＣＵ５が感知し、ＥＣＵ５は感知された情報に基づいて電流値を算出した後、電源供給部６を制御して算出された値の電流を印加することによりモータ１５を左回転させる。モータ１５が左回転するようになれば方向転換用ギヤが備えられた減速機１６は右回転するようになり、それによってリンク部材１３、１４が引張される方向に移動しながら車輪７、８が左回転される。

これと反対に、図３に示すように、操向ホイール１を右側方向に回転させれば、車速センサ３、操向コラム２に内臓されている操舵センサ４によって車速、操舵方向、操舵トルクをＥＣＵ５が感知し、ＥＣＵ５は感知された情報に基づいて電流値を算出した後、電源供給部６を制御して算出された値の電流を印加することによってモータ１５を右回転させる。モータ１５が右回転すれば方向転換用ギヤが備えられた減速機１６は左回転し、それによってリンク部材１３、１４が外側方向に移動しながら車輪７、８を右回転させる。

車両の車輪７、８が車両の正面に向けて一直線に配置された状態である時は、減速機１６とリンク部材１３、１４との連結点とモータ１６の中心軸とを連結した線は左側及び右側車輪７、８の回転中心点９、１０を連結した線に対して傾いた状態である。しかし、操向ホイール１を左に回転させれば、図２に示すように、減速機１６とリンク部材１３、１４との連結点とモータ１５の中心軸とを連結した線は、左側及び右側車輪７、８の回転中心点９、１０を連結した線とほぼ垂直な状態になる。これと反対に、操向ホイール１を右側に回転させれば、図３に示すように、減速機１６とリンク部材１３、１４の連結点とモータ１５の中心軸とを連結した線は、左側及び右側車輪７、８の回転中心点９、１０を連結した線とほぼ平行な状態になる。

このような構成によれば、車両の操向ホイール１の回転方向に従ってモータ１５と減速機１６で生成された回転力を車輪７、８に直接伝達する構造によって、ラックを装着しなくとも車両の操向がなされるため、操向装置の構成が簡単になる。

本発明による車両の電動式動力操向装置の構成図である。 左折時の本発明による車両の電動式動力操向装置の作動状態図である。 右折時の本発明による車両の電動式動力操向装置の作動状態図である。

符号の説明

１ 操向ホイール
２ 操向コラム
３ 車速感知部（センサ）
４ 操舵感知部（センサ）
５ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６ 電源供給部
７、８ 車輪
９、１０ 回転中心点
１１、１２ 固定部
１３、１４ リンク部材
１５ モータ
１６ 減速機

Claims (3)

1. 操向ホイールと連結されている操向コラムと、
   前記操向コラムに回転軸が連結されているモータと、
   前記モータの回転軸に連動して回転する減速機と、
   左右側車輪にそれぞれ設けられた固定部と、
   前記固定部と減速機に両端が回転可能にそれぞれ連結されたリンク部材と、
   車両の状態を感知する感知部と、
   前記感知部で感知した車両の状態に基づいて決定した電流を、前記モータに供給して作動させることによって操向補助力を生成するモータ駆動手段と、
   を含んで構成され、
   前記固定部は、車輪の回転中心点を基準に前方及び後方にそれぞれ備えられており、前記減速機とリンク部材との連結点は、互いに対称になるように備えられていることを特徴とする車両の電動式動力操向装置。
2. 車両が直進する方向に車輪が位置した状態で前記減速機とリンク部材とが連結される点を連結した線は、左側及び右側車輪の回転中心点を互いに連結した線に対して傾いていることを特徴とする請求項１に記載の車両の電動式動力操向装置。
3. 前記感知部は、車速を感知する車速センサと、操舵方向及び操舵トルクを感知する操舵センサとを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の電動式動力操向装置。

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