JPH01172058A - 電動パワーステアリング装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は車両のステアリングホイールの操舵力を軽減す
るために、動力源として電動モータを用いる車両用の電
動パワーステアリングに関し、更に詳細には電動モータ
の故障等の異常時のフエールセイフを確保するためのク
ラッチ装置を備えた電動パワーステアリング装置に関す
る。

（従来の技術） 上記した従来の装置としては、例えば特開昭６０−２５
８５３号に示されるものがあった。

この装置は、入力軸及び出力軸間に生じる操舵トルクを
検出するトルク検出器からの信号もしくは車速検出器か
らの信号に応じて制御回路により電動モータを駆動させ
、該電動モータの駆動力をクラッチ及び減速機を介して
出力軸に伝達し、入力軸に連結されているステアリング
ホイールの操舵力を軽減している。また、この装置は電
動モータと減速機の間に介装されているクラッチに同制
御回路により制御される電磁クラッチを採用しており、
同電磁りラツヂを車速に応じて制御回路によって、０Ｎ
−ＯＦＦ制御することにより操舵フィーリングの向上を
図ると共に、異常発生時にＯＦＦすることにより手動操
舵を可能としフエールセイフを確保している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記した従来の装置においては電動モー
タと減速機の間に介装されるクラッチとして、制ＪＭｎ
回路により０Ｎ−ＯＦＦ制御される電磁クラッチを採用
しているため、制御回路の誤動作等によるクラッチ自体
以外の要因により、電磁クラッチが作動不能をきたし操
舵フィーリングが著しく悪化する恐れがある。つまり、
例えば電動モータが異常をきたし回転不能となった時に
おいて、上記したような電磁クラッチ自体以外の要因に
より電磁クラッチがＯＦＦされずに、操舵が不能となっ
てしまったり、また上記した要因により電動モータが入
力軸に入力された回転方向とは逆方向に回転されても、
クラッチはＯＦＦされずに操舵が不能となってしまうこ
とが起こり得る。

また、上記した従来の装置においては電動モータが異物
の噛み込み等により回転不能となった時において、即座
にその異常を検出することができないため、電磁クラッ
チがＯＦＦされずに操舵が不能となっていまう。以上の
ように、従来の装置においては電動パワーステアリング
装置の安全性及び信頼性が充分に確保できないといった
問題がある。

そこで本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、電動モ
ータの異常時等における電動パワーステアリング装置の
安全性及び信頼性を向上させることを、その技術的課題
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するために講じだ手段は、車
両のステアリングホイールに接続される入力軸とステア
リングギヤに接続される出力軸との間に加わる操舵トル
クを検出する操舵１−ルク検出器と、該操舵トルク検出
器からの検出信号に応じた制御手段からの制御信号によ
り回転制御され、前記出力軸にその回転が伝達される電
動モータと、該電動モータと前記出力軸の間に介装され
前記電動モータの回転の前記出力軸への伝達を断続制御
するクラッチとを備えた電動パワーステアリング装置に
おいて、前記操舵トルク検出器を前記入力軸と前記出力
軸とを連結する弾性体の弾性変形に応じて操舵トルクを
検出させると共に前記クラッチの断続を前記弾性体の前
記弾性変形とにより制御させることである。

（作用） 上記した構成によれば、制御手段の誤動作等により、電
動モータが操舵トルク検出器により検出された操舵トル
クに応じた回転とは逆方向に回転されたとしても、クラ
ッチは弾性体の弾性変形によりその断続を制御され、電
動モータの回転方向と弾性体の弾性変形の方向が一致し
た時のみ係合し、両者が一致しない時には常にクラッチ
は離脱されているため、手動操舵が可能となり操舵作動
が不能となることはない。

（実施例） 以下、本考案に従った電動パワーステアリング装置の一
実施例を図面に基づき説明する。

第１図、第２図において、一端をステアリングホイール
１０に連結された入力軸１１は、中空の段付筒状を呈し
、その他端がピン１５ｂにより出力軸１２に連結された
トーションバー１３の一端ｌｃピンＩ５ａにより連結さ
れている。これにより入力軸１１は車両の図示せぬステ
アリングギヤに連結されている出力軸１２とトーション
バー１３を介して連結されると共に出力軸１２の一端が
入力軸１１の大径部１１ｂ内に遊嵌されており、入力軸
１に加わる操舵力はトーションバー１３を介して出力軸
１２に伝達されるようになっている。

入力軸１は、ステアリングホイールｌｏ側をアッパーハ
ウジング１４ａに圧入固定された軸受１６で回転可能に
支持されており、また、出力軸１２はロワーハウジング
１４ｂに圧入固定された軸受１７により回転可能に支持
されている。

入力軸１１の小径部１１ａの外周には、アッパーハウジ
ング１４ａ外にてダストカバー３６が嵌着されていると
共に、アッパーハウジング１４ａ内にて第５図に示すよ
うな円筒状のスライダ１８の指状部１８ｂが遊嵌されて
おり、該スライダ１８の出力軸１２側には出力軸１２の
外周面に形成されたらせん状の溝１２ａに係合されるボ
ール１８が嵌入されている径方向の孔１８ａが設けられ
ている。指状部１８ｂは等間隔に３個形成されており、
各指状部１８ｂは入力軸１１の段部に形成された貫通孔
ｌｉｅに遊嵌されている。

スライダ１８の指状部１８ｂの外周には、両端にフラン
ジ部を有し該両フランジ部間に環状溝２０ａを形成する
リング２０がスライダ１８と一体となるように固設され
ている。また、スライダ１８の指状部１８ｂの一つの外
周には入力軸１１に固設されたピン２１が嵌入される軸
方向の長孔１８ｃが形成されており、これによりスライ
ダ１８は入力軸１１と一体となり回転可能とされている
と共に軸方向へは自在に移動可能となっている。

出力軸１２の外周面には、前述したらせん状の溝１２ａ
が刻設されていると共に、６角形状の６角部１２ｂは形
成されている。入力軸１１の大径部１１ｂは出力軸１２
の６角部１２ｂまで延在されており、該大径部１１ｂの
６角部１２ｂとの嵌合面には６角部１２ｂに対応する６
角形状を呈する角部１１ｃが形成されていて、該角部１
１ｃと６角部１２ｂとの間には所定の隙間が形成されて
いる。

入力軸１１の大径部１１ｂに形成された角部１１Ｃには
等間隔な位置に孔１１ｄが３個設けられている。各孔１
１ｄ内には、夫々第３ａ図にその１つの部分を拡大して
示すように一対の円柱状のコロ２２がその軸芯が人、出
力軸１１．１２の軸方向と一致するように嵌入されてお
り、各一対のコロ２２の間にはプレート状のスプリング
３３が介装されている。これにより各コロ２２は孔１１
ｄの円周方向端面に押圧されていると共に６角部１２ｂ
の一端面に当接しており、角部１１Ｃ，６角部１２ｂ、
コロ２２及びアウタースリーブ２３は本考案におけるク
ラッチを構成している。

また入力軸１１の大径部１１ｂの外方には、コ（ｌノ ロ２２との間に所定の隙間βが形成されるようにアウタ
ースリーブ２３がアッパーハウジング１４ａに圧入固定
された軸受３５及び出力軸１２上に固設された軸受３２
により回転可能に支持されている。アウタースリーブ２
３の外周面には電動モータ２４の出力軸２４ａに固設さ
れたウオームギヤ２５に噛合するギヤ２３ａが形成され
ており、該ウオームギヤ２５とギヤ２３ａとは本考案の
減速機を構成している。なお、第１図において３０゜３
１は夫々入力軸１１の大径部１１ｂ及びアウタースリー
ブ２３を支持する軸受である。

また、アッパーハウジング１４ａには、ケース２６が取
付けられており、該ケース２６内には一端にボール２７
が保持された板バネ状の金属プレートから成るレバー２
８の他端が固定されている。

レバー２８の一端に保持されたボール２７はリング２０
の環状溝２Ｏａ内に嵌入されており、またレバー２８の
側面には抵抗ブリッジを構成した図示せぬ歪ゲージが絶
縁層をコーティングされた表面に貼付けられている。な
お、歪ゲージはブリッ（８ノ ジ回路から成る周知の歪検出回路を構成していて、該歪
ゲージからの電気信号は制御回路２９に入力され、制御
回路２９は該電気信号に応じて電動モータ２４への供給
電流を制御する。

以上の構成から成る本実施例の作用を説明する。

ステアリングホイール１０が回転されると、入力軸１１
が回転し路面反力等の負荷が作用しているステリングギ
ヤに連結されている出力軸１２に対して、トーションバ
ー１３が捩じられ、出力軸１２と入力軸１１間に相対回
転が生じる。

これにより、この入力軸１１の相対回転即ち、出力軸１
２との回転差分だけ、らせん状の溝１２ａに対しスライ
ダ１８の回転を伴い、この回転により、ボール１９を介
してスライダ１８に入力軸１１の軸方向の推力を与え、
スライダ１８を入力軸１１の回転方向及び、入力軸１１
の相対回転に応じて軸方向に変位させる。スライダ１８
の軸方向変位はリング２０の環状溝２０ａに係合するボ
ール２７を介して、これを保持するレバー２８を撓ませ
て、歪ゲージに入力軸１１と出力軸１２の相対回転量に
応じた電気信号を発生させる。この電気信号は制御回路
２９に入力されて、制御回路２９はこの電気信号に応し
た供給電流を電動モータ２４に送り、電動モータ２４を
入力軸１１の回転方向に応じた方向に回転させ、電動モ
ータ２４の回転はウオームギヤ２５及びギヤ２３ａによ
り減速され、アウタースリーブ２３に伝達される。

この時、入力軸１１の相対回転がコロ２２とアウタース
リーブ２３との隙間ｌを消滅する。ある設定値以上であ
る時には、角部１１ｃ、６角部１２ｂ、コロ２２及びア
ウタースリーブ２３から成るクラッチは、第３ｂ図に示
すように、入力軸１１の相対回転により回転方向側のコ
ロ２２がアウタ−スリーブ２３内周面と６角部１２ｂ端
面に圧着され、アウタースリーブ２３に伝達された電動
モータ２４の回転がコロ２２を介して出力軸１２に伝達
されてステアリングホイール１０に印加される操舵力を
助勢する。ここで、アウタスリーブ２３の回転方向は、
制御回路２９により入力軸１１の相対回転に応じた回転
数１回転方向に電動モータ２４がその回転を制御卸され
ることにより、トーションバー１３の弾性変形の方向と
一致した入力軸１１の相対回転の方向と一致するように
されており、これによりコロ２２をその摩擦力により６
角部１２ｂに強く圧着させるようになり、確実に回転力
の伝達を行う。

このようにクラッチは、第５図に相対回転方向に対する
アウタースリーブ２３の回転方向と操舵状況に対するそ
の作動特性図を示すように、入力軸１１の相対回転量が
ある設定値以上で且つ、その相対回転方向とアウタース
リーブ２３の回転方向が一致した時のみ作動する。した
がって、制御回路２９の誤作動等により電動モータ２４
が入力軸１１の相対回転に応じた回転方向とは逆方向に
回転されたとしても、第３ｂ図においてアウタ−スリー
ブ２３内周面と６角部１２ｂ端面に当接した状態におい
て、アウタースリーブ２３との摩擦力により回転方向側
のコロ２２が孔ｌｉｄ内で振動及び自転し、アウタース
リーブ２３の回転が入力軸１１に伝達されることはなく
、手動操舵は可能である。また電動モータ２４が異物等
を噛み込み回転が不能となり、それによりアウタースリ
ーブ２３が回転不能となったとしても、第３ｂ図におい
て回転方向側のコロ２２がアウタースリーブ２３との摩
擦力によりスプリング３３に抗して振動したり、もしく
は自転する等して入力軸１１の回転がコロ２２を介して
出力軸１２に伝達され、手動にて操舵がなされる。なお
、第５図においてステアリングホイール１０が保持状態
でアウタースリーブ２３がロック状態である時（＊１）
には、ステアリングホイール１０の保持状態を保つよう
にクラッチは作動し、ステアリングホイール１０がフリ
ー状態（切込んで手を放した時）でアウタースリーブ２
３が正回転及び逆回転時である時（＊２）には、ステア
リングホイール１０に急激なトルクが出力軸１２側から
入力軸１１を介して伝達されるのを阻止するようにクラ
ッチは作動する。

以上のように本実施例によれば、入力軸１１の相対回転
を検出するためのトーションバ−１３の弾性変形を利用
して電動モータ２４と減速機との間の回転伝達を断続す
るクラッチの作動を制御することにより、電動パワース
テアリングの安全性及び信頼性を向上させることができ
ると共に、装置を小型化できる。

第６図は、本発明における電動パワーステアリング装置
の変形例を示し、本実施例では第２図に示す実施例にお
いては入力軸と出力軸との間に生しる相対回転を、軸方
向の変位に変換する軸方向変換機構を備えているのに対
し、直接相対回転を検出している点のみが異なり、他の
構成２作用は第２図に示す実施例と同一であるので、こ
こでの詳細な説明は省略する。

第６図において、入力軸１１１の大径部１１１ｂの端部
にはフランジ部１１１ｅが形成されており、出力軸１１
２の外周面上にはフランジ部１１２Ｃが形成されている
。両フランジ１ｌｌｅ、１１２Ｃの端面間にはブラシ１
３４を挟んでスリップリングが構成されており、これに
より両者の相対回転に応した電気信号が検出されるよう
になつている。本実施例においては相対回転を検出する
ための構成が簡単であり、部品点数が少ないため各部材
間のガタが少なく、高精度の検出が可能である。なお、
第６図において第２図に示す実施例と同じ構成には第２
図に付した番号符号に１００を加えた番号符号が付しで
ある。

以上、２つの実施例では入力軸の相対回転を電気信号と
して取り出す検出器として、歪ゲージを用いたカンチレ
バー式とスリップリング式を用いた例を説明したが、ポ
テンショメータ、光電式検出器、磁歪式検出器等を用い
て本発明を採用することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操舵トルク検出器を入力軸と前記出力
軸とを連結する弾性体の弾性変形に応じて操舵トルクを
検出させると共にクラッチの断続作動を操舵トルク検出
器の検出した操舵トルクに応じた電動モータの回転と同
弾性体の弾性変形とにより制御される。

そのため、制御手段の誤動作等により、電動モータが操
舵トルク検出器により検出された操舵トルクに応じた回
転とは逆方向に回転されたとしても、クラッチは操舵ト
ルク検出器により検出された操舵トルクに応じた回転と
弾性体の弾性変形によりその断続を制御され、電動モー
タによる減速機の回転方向と弾性体の弾性変形の方向が
一致した時のみ係合し、両者が一致しない時には常にク
ラッチは離脱されているため、手動操舵が可能となり操
舵作動が不能となることはない。それゆえ電動パワース
テアリング装置の安全性を向上させることができる。

また、本発明における操舵トルク検出器とクラッチは大
きなスペースを必要とする弾性体を共有しているため、
電動パワーステアリングをコンパクト化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った電気式パワーステアリング装置
の一実施例の概略構成を示すブロック図、第２図は第１
図に示す実施例の詳細を示す縦断面図、第３ａ図及び第
３ｂ図は第２図に示す実施例におけるクラッチの作動説
明図、第４図は第１図におけるスライダを示す図、第５
図は本発明に於けるクラッチの作動特性図、第６図は本
発明の変形実施例を示す縦断面図である。 １０・・・ステアリングホイール、１１，１１１・・・
入力軸、ＩＩＣ，ｌｌＩＣ・・・角部、ｌｉｄ、１ｌｌ
ｄ・・・孔、１１１ｅ・・・フランジ部、１２，１１２
・・・出力軸、１２ａ、１１２ａ・・・溝、１２ｂ、１
１２ｂ・・・６角部、１１２ｃ・・・フランジ部、１３
，１１３・・・トーションバー、１８・・・スライダ、
１９・・・ボール、２０・・・リング、２２，１２２・
・・コロ、２３，１２３・・・アウタースリーブ、２３
ａ、１２３ａ・・・ギヤ、２４，１２４・・・電動モー
タ、２５，１２５・・・ウオームギヤ、２７・・・ボー
ル、２８・・・レバー、２９・・・制御回路、１３４・
・・ブラシ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両のステアリングホィールに接続される入力軸とステ
   アリングギヤに接続される出力軸との間に加わる操舵ト
   ルクを検出する操舵トルク検出器と、該操舵トルク検出
   器からの検出信号に応じた制御手段からの制御信号によ
   り回転制御され、前記出力軸にその回転が伝達される電
   動モータと、該電動モータと前記出力軸の間に介装され
   前記電動モータの回転の前記出力軸への伝達を断続制御
   するクラッチとを備えた電動パワーステアリング装置に
   おいて、前記操舵トルク検出器が前記入力軸と前記出力
   軸とを連結する弾性体の弾性変形に応じて操舵トルクを
   検出すると共に前記クラッチが前記弾性体の前記弾性変
   形により前記出力軸と前記電動モータの断続を制御する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。