JPH0154227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等のパワーステアリング装置に
関する。

通常のパワーステアリング装置は、油圧を利用
してハンドル操作力をパワースアシストする構造
のため、エンジンで駆動される油圧ポンプと、そ
の供給油圧でステアリングギヤを駆動する油圧シ
リンダなどのアクチユエータを備えている。

このため、自動車のエンジンルームのステアリ
ング回りには、これらを配置するかなりのスペー
スが必要となり、それでなくても狭いエンジンル
ームをなお一層狭くして保守、点検などの整備性
を著しく悪化させる原因となつている。

これに対して小型化とエネルギロスの低減を目
的としてアクチユエータとして電動モータを用い
直接的に駆動するものであり、実際には制御が困
難で実用化されるに至つていない。

そこで本発明は、アクチユエータとして電動モ
ータを設ける一方、これと同軸に連結した遊星歯
車式変速機及び電磁クラツチを介してステアリン
グギヤと連結し、電動モータ及び電磁クラツチを
運転状態に応じてコントロールすることにより、
コンパクトにしてエネルギ効率が高く応答性に優
れるうえ、操縦性及び安全性にすぐれたパワース
テアリング装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

図において、１はハンドル、２はハンドル軸、
３はハンドル軸２に取付けたピニオン、４はピニ
オン３に噛み合つて移動し、図示しないステアリ
ングを動かすラツクであり、これらピニオン３と
ラツク４によりステアリングを構成する。

ハンドル軸２にはさらに変速機（減速機）５の
出力軸５Ｂが、また、この変速機５の入力軸５Ａ
には電動モータ６が夫々同軸に連結される。

電動モータ６の回転を変速機５を介してハンド
ル軸２（ピニオン３）に伝達する途中には、電磁
クラツチ７が介装され、これによりモータ６の回
転を選択的にハンドル軸２側へと伝達する。

変速機５として、本実施例では３段につなげた
遊星歯車機構が用いてあり、それぞれ、サンギヤ
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、プラネタリギヤ９Ａ，９Ｂ，
９Ｃ及びリングギヤ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備
え、入力軸５Ａは第１列のサンギヤ８Ａに、出力
軸５Ｂは第３列のプラネタリギヤ９Ｃ（キヤリア）
に連結される。

そして、第２列と第３列のリングギヤ１０Ｂ，
１０Ｃはハウジング１２に固定されるが、第１列
のリングギヤ１０Ａは電磁ソレノイド１１により
選択的に固定されるようになつており、これによ
り電磁クラツチ７を構成している。

つまり、第１列のプラネタリギヤ９Ａは第２列
のサンギヤ８Ｂに連結し、さらに第２列のプラネ
タリギヤ９Ｂは第３列のサンギヤ８Ｃに連結し、
これらに入力軸５Ａの回転をギヤ比に応じて出力
軸５Ｂに減速して伝達するのである。そしてこの
ためには、リングギヤ１０Ａ〜１０Ｃを全て固定
（プラネタリギヤ９Ａ〜９Ｃの回りを公転しない
ようにする）する必要があるが、このように第１
列のリングギヤ１０Ａについて、電磁ソレノイド
１１を介して固定したり固定を解除したりするこ
とで、入力回転の出力側への伝達を遮断できる。

なお、電磁ソレノイド１１はその作動ロツド１
１Ａの伸長時にリングギヤ１０Ａの外周に係合し
たり摩擦力で固定したりする。

電動モータ６の回転を制御するためにモータコ
ントローラ１３が、また、電磁クラツチ７（電磁
ソレノイド１１）の係脱を制御するためにクラツ
チコントローラ１４が設けられる。

モータコントローラ１３には、ハンドル軸２に
取付けられ、その回転方向及び速度を検出する操
舵センサ１５からの信号が入力するとともに、車
速センサ（あるいは回転数センサ）１６から車速
信号が、またその他運転条件を代表する信号が入
力し、これにもとづいて電動モータ６の回転方向
や出力を制御つまりハンドル回転時にそれと同一
方向にモータ６を駆動する。

なお、低車速時にはモータトルクが増大し、高
速時には逆に減少させるように制御が行われる。

他方のクラツチコントローラ１４には、電動モ
ータ６の駆動電流が所定値を越えて過大となつた
ときにこれを検出する検出器１７の出力、上記操
舵センサ１５の出力、あるいは車速センサ１６の
出力が入力し、これにもとづいてハンドル回転時
に電磁クラツチ７を制御してリングギヤ１０Ａを
固定して変速機５を出力回転させる。

電動モータ６の過大電流が流れたときはフエイ
ルセーフとして、電磁クラツチ７を切つて回転の
伝達を遮断してハンドル１の切り過ぎやモータ過
熱を防止する。

電動モータ６は原則的にはハンドル中立時には
駆動されないが、ステアリング時の応答性をよく
するために、予め小電流で助走回転させておくこ
ともでき、このときはクラツチコントローラ１４
により電磁クラツチ７がリングギヤ１０Ａを解放
してモータ回転がハンドル軸２側に伝達されない
ようにする。

また、高車速時に電動モータ６によるパワーア
シストを解除するように、電磁クラツチ７を制御
してもよい。

以上の構成において、ハンドル１の非操作時、
すなわちハンドル中立（静止）時には、電動モー
タ６は原則的に停止しており、ハンドル軸２のピ
ニオン３と噛み合うラツク４はその位置に保持さ
れる。

ハンドル操作（ステアリング時）に伴つて操舵
センサ１５がハンドル回転を検出すると、即座に
モータコントローラ１３から電動モータ６にその
ときの接地抵抗に対応する電流が流れ、ハンドル
１と同一回転方向に変速機５を出力回転させる。

このとき同時にクラツチコントローラ１４を介
して電磁クラツチ７が作動してリングギヤ１０Ａ
を固定するので、変速機５の出力軸５Ｂが回転を
始めて、これによりハンドル軸２の回転をパワー
アシストする。

ハンドル軸２の回転によりピニオン３と噛み合
うラツク４が移動し、図示しないステアリングが
作動して車輪の転向が行われる。

この場合、車速が低いほど接地抵抗が大きくハ
ンドル１が重くなるが、電動モータ６の出力トル
クが、低車速時ほど大きくなるので、軽快なハン
ドル操作が行われるし、逆に高速走行時など換向
抵抗が小さく安全性の点からマニアルステアリン
グに近い状態が求められるときは、電動モータ６
の出力トルクが減少する。

また、電磁クラツチ７も通常の公知のものを用
いることができる。

また、ハンドル操作開始時の応答性を高めるた
めに、電磁クラツチ７を切つた状態で電動モータ
６を常に小電流で助走回転させておき、ハンドル
操作に伴い電動モータ６の供給電流を増加すると
ともに電磁クラツチ７を投入して立上り良くパワ
ーアシストすることもできる。

ところでステアリング負荷が大きく電動モータ
６に過大電流が流れたときは、モータ自体が損傷
することもあり、また逆にパワーアシストが過剰
となつてハンドル１の切れ過ぎを起こす危険も考
えられるが、このような異常時はクラツチコント
ローラ１４の信号で電磁クラツチ７が切られて回
転の伝達を遮断するので、このようなときはフエ
イルセーフの機能をも発揮する。

上記実施例では、ステアリングギヤとしてラツ
クピニオン式ステアリングギヤを例示したが、こ
の他ボールスクリユ式ステアリングギヤなども当
然用いることができる。

また、電磁クラツチ７も通常の公知のものを用
いることができる。

以上のように本発明によれば、運転条件に対応
した電動モータの出力によつてこれと同軸に連結
した遊星歯車式変速機及び電磁クラツチを介して
ステアリングギヤを駆動するようにしたので、ス
テアリングシステムの簡略化・コンパクト化を達
成することができる。また、本発明によれば操舵
時のイナーシヤを最小限に抑えて応答性を高めら
れるとともに動力伝達系のエネルギロスを低減で
き、さらに運転条件に応じたパワーアシストが全
車速域で得られ、操縦応答性や安全性の向上を図
れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す概略構成図である。 １…ハンドル、２…ハンドル軸、３…ピニオ
ン、４…ラツク、５…変速機、６…電動モータ、
７…電磁クラツチ、１３，１４…コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハンドルに連結するステアリングギヤに、パ
   ワーアシスト用の電動モータを該モータと同軸に
   連結した遊星歯車式変速機及び電磁クラツチを介
   して連動させ、ハンドルの回転を検出する手段及
   び運転状態を検出する手段からの信号にもとづき
   前記電動モータ及び電磁クラツチの作動を全車速
   域で制御するコントローラを設けたことを特徴と
   するパワーステアリング装置。