JPH0228061A - 電動式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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、モータにより操舵補助力の供給可能な電動
式パワーステアリング装置における装置の組付および装
着性の容易化と耐熱性の向上を図った電動式パワーステ
アリング装置に関するものである。

〔従来の技術］ 従来、この種電動式パワーステアリング装置においては
、その組付性および装着性の容易化を図るべく、装置の
ユニット化の手段がたとえば、特開昭６０−２３４０６
９号公報により開示されている。

第５図の上記公報に示された従来の電動式パワーステア
リング装置の全体のレイアウト図を示したもので、図に
おいて、ｌは操舵ハンドル、２゜４は２分割されたステ
アリングシャフト、３は電動式パワーステアリング装［
Ａの前記ステアリングシャフトへの連結軸を示すもので
、図示のごとく、電動式パワーステアリング装置Ａはユ
ニット化されて１個のハウジング６内に収容された後、
その連結軸３を２分割されたステアリングシャフト２．
４間に装着可能に構成されている。

次にユニット化された電動式パワーステアリング装置の
従来例についてその一例を述べる。第６図はその構成を
示す横断面図であり、図中の呈は電動機・−Ｃ−はクラ
ッチ機構、旦は減速機構、−に−はトルク検出機構を各
々示している。

さらに、ステアリングシャフト３は２個のステアリング
シャフト３Ａ、３Ｂに分割され、トルク検出機構基を介
して相互に結合されており、これによりハンドル側のス
テアリングシャフト２からギアボックス側のステアリン
グシャフト４に伝達されるトルクの検出が行えるように
なっている。

また、電動機の制御部の一部または全体を含んだ回路基
板２６がステアリングシャフト３Ａの外周空間部に配置
されて、全体的にユニット化されて構成されている。

上記電動機Ｍはその軸５がステアリングシャフト５と並
行になるように配置されている。この軸５にはクラッチ
機構Ｃのトルク入力側６が取り付けられている。

クラッチ機構Ｃのトルク出力側７は回転軸８に取り付け
られており、この回転軸８の他方には、ビニオン９があ
り、ビニオン９が平歯車１０と噛合している。

平歯車ｌＯの回転軸１１に取り付けられているプーリ部
１２と、ステアリングシャフト３Ｂに取り付けられたプ
ーリ１３との間には、ベルト１４が掛は渡しである。

これにより、ビニオン９と平歯車１０との間での減速と
プーリ部１２とプーリ１３との間での減速により、減速
機構Ｇとしての減速比が決まる。

また、クラッチ機構Ｃはいわゆるワンウェイクラッチ機
能を与えるためのもので、電動機Ｍの軸５からのトルク
は回転軸８に伝達されるが、反転に回転軸８からのトル
クは電動ｆｉＭの軸５には伝達されないようにしている
。

一方、ステアリングシャフト３Ａ、３Ｂは結合部１５の
弾性部材１６を介して結合され、ステアリングシャフト
３Ａ、３Ｂ間の伝達トルクの大きさに比例して相互ねじ
れ変位が可能なように構成されており、このねじれ変位
を円板１７と１８の変位として検出器１９が検出し、ト
ルク検出機構にとしての機能が得られるようになってい
る。

ステアリングシャフト３Ａの軸受２０は電動機Ｍの軸受
ブラケット２１に対して、この電動機Ｍの軸受２２と共
通に取り付けられている。

同様に、ステアリングシャフト３Ｂの軸受？４゜２５も
減速機構Ｇのフレームやブラケット２３に取り付けられ
、全体がステアリングシャフト３を含めてユニット化さ
れるようになっている。

なお、Ｓはステアリングシャフト３Ａの側方に形成され
るスペースである。

次にパワーステアリング動作について説明する。

電動機Ｍはトルク検出機構Ｋによるトルク検出信号に応
じて制御され、クラッチ機ｍｃ、減速機横Ｇを介してス
テアリングシャフト３Ｂに所定のトルクを与え、ステア
リングシャフト３Ａからステアリングシャフト３Ｂに加
えられている操舵用のトルクが零に収束するようなフィ
ードバック動作を行い、これにより、ハンドル１から加
えられる操舵力に対するトルクアシスト作用が得られ、
パワーステアリング動作が行なわれる。

したがって、この従来例によれば、ステアリングシャフ
ト３も含めた形でパワーステアリング装置がユニット化
されているため、第５図で示したごとく、ハンドル側の
ステアリングシャフト２とギアボックス側のステアリン
グシャフト４０間に設置するだけで容易にパワーステア
リング化が可能となり、−充分な汎用性が得られるわけ
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電動式パワーステアリング装置は以上のように構
成されているので、以下に列挙するごとき問題点があっ
た。

（１）　　電動機Ｍがステアリングシャフト３の外周空
間部に密封状態でユニット化されるために、電動機Ｍの
耐熱性をそこなうおそれがある。

（２）　　回路基板２６に実装した電動機Ｍの制御部が
同じくステアリングシャフト３の外周部に密封状態でユ
ニットされているため、この制御部の耐熱性をそこなう
おそれがある。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、パワーステアリング本体部が電動機制御部を
含めてユニット化され、ステアリングシャフトの延長上
に装着が容易に行え、かつ耐熱性の向上を期することが
できる電動式パワーステアリング装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段］ この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、減速
機部とトルク検出部とを一体的にユニット化して結合し
て収納するハウジングと、このハウジングの外部に電動
機部と電動機制御部とを設けたものである。

〔作　用］ この発明における電動機部はステアリングシャフト上に
発生する操舵トルクに比例して補助トルクをステアリン
グシャフト上に供給し、操舵トルクのパワーアシストが
なされるとともに、共通のハウジングにより減速機部と
トルク検出部を一体的にユニット化するから、ステアリ
ングシャフトの延長上に装着を容易に行え、かつ内包す
る減速機部とトルク検出部に対して電動機部と電動機制
御部を外部に配置して隔絶することから耐熱性を向上す
るように作用する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１００は操舵ハンドルで、これに連結され
るステアリングシャフト１０１とビニオン１０６．ラッ
ク１０７に結合されるユニバーサルジヨイント１０５間
に電動機部１０３゜減速機部１０４．）ルク検出部１０
２およびモーフ制御部１０９などが同一のハウジング部
１０Ｂに一体的にユニット化され、結合装着されて、こ
の発明の電動式パワーステアリング装置が構成される。

上記ステアリングシャフト１０１には、出力軸１１０の
入力段１１０Ａがセレーシッン結合されており、出力段
１１０Ｂはユニバーサルジヨイント１０５に固定装着さ
れ、出力軸１１０の入力段１１０Ａと出力段１１０Ｂ間
には、トーションバー１１１が介装されている。

トーションバ−１１１は操舵ハンドル１００に加えられ
る操舵力と、ピニオン軸１０６．ラック軸１０７からの
負荷トルクの差に比例してねじられ、ねじれ変形を生じ
るようになっている。このねじれ変形をトルク検出部１
０２で光学的または電気的に検知するようになっている
。

このトーションバー１１１を介した人力段１１０Ａと出
力段１１０Ｂには、上記トルク検出部１０２が支持され
ている。このトルク検出部１０２に対応して、ハウジン
グ１０８の外側には電動機制御部１０９が取り付けられ
ている。

また、ハウジング１０８の外側において、トルク検出部
１０２と並行して電動機部１０３が取り付けられており
、この電動機部１０３のシャフト１０３Ａ（出力軸）が
ハウジング１０Ｂ内に貫通して回転自在に支承されてい
る。

ハウジング１０日内において、電動機部１０３のシャツ
）１０３Ａに減速機部１０４の第１段ギア１０４Ａが取
り付けられている。この第１段ギア１０４Ａと第１中間
ギア１０４Ｂが噛合している。

第１中間ギア１０４Ｂと第２中間ギア１０４Ｃが同軸に
取り付けられ、第２中間ギア１０４Ｃに出力ギア１０４
Ｄが噛合している。この出力ギア１０４Ｄは出力軸１１
０の出力段１１０Ｂに取り付けられている。かくして、
減速機部１０４は第１段ギア１０４Ａ、第１．第２中間
ギア１０４　Ｂ。

１０４Ｃおよび出力ギア１０４Ｄとから構成されている
。

第２図はこの発明による電動式パワーステアリング装置
の電動機制御部１０９のブロック図を示したものである
。この第２図において、１０２はトルク検出器、１０９
は電動機制御部、２１５Ａ。

２１５Ｂはトルク検出部１０２の出力を入力する入力端
子１．２００はトルク検出部１０２のインタフェース回
路で、これを経由してトルク検出部１０２の出力がマイ
クロコンピュータ（以下ＣＰＵという）２０３に入力さ
れている。

２０４は電動機部１０３の右方向駆動インタフェース回
路で、これを経由してＣＰＵ２０３の右方向駆動信号が
電動機駆動回路２１０に入力されるようになっている。

同様に２０５は電動機部１０３の左方向駆動インタフェ
ース回路で、これを経由してＣＰＵ２０３の左方向駆動
信号が電動機駆動回路２１０に入力されるようになって
いる。

２１３Ａ、２１３Ｂは電動機駆動回路２１０の出力端子
で、これを経由して電動機部１０３が駆動制御される。

２０７は電動機制御のための誤差増幅器であり、その−
入力端子にはＣＰＵ２０３のトルク信号がディジタル／
アナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換回路２０６でＤ／
Ａ変換され、アナログ信号として入力されるようになっ
ている。

また、誤差増幅器２０７の他端には、電動機電流検出回
路２１１の出力信号が入力されて、次段のコンパレーク
２０８を駆動して電動機部１０２のＰＷＭ　（パルス幅
変調）信号を発生させている。

２０９はこのｐ　Ｗ　Ｍ　＠ｍのための基準発振器であ
る。

また、２１２は電動機駆動回路２１０とアース間に接続
され、電動機部１０３に流れる電流検出のだめの検出抵
抗である。

次に動作について説明する。まず、電動機制御の一例を
述べる。第３図はトルク検出部１０２の出力特性の一例
を示したもので、横軸に（左／右）操舵トルクを、縦軸
にトルク信号出力を示したもので、Ｔａが操舵トルクの
中立点（零トルク点）を示し、この点より右方向に右回
転操舵トルクを、左方向に左回転操舵トルクを示す。

Ｔ！は右方向の制御開始点操舵トルクを、Ｔ１は左方向
の制御開始点操舵トルクをそれぞれ示したもので、縦軸
が操舵トルクに対応したトルク出力を示したもので、■
。は中立点出力、■２は右方向制御間、始点出力、ｖＩ
は左方向制御開始点出力を示しており、トルク出力特性
は制御範囲内ではほぼリニアとする。

また、操舵トルクの中立点Ｔ０の両側Ｔ、〜Ｔ２間は制
御の不感帯である。

第４図は電動機部１０３の制御出力特性の一例を示した
もので、横軸にトルク信号出力を、縦軸に電動機部１０
３の出力をそれぞれ示したもので、Ｖ、はトルク検出器
の中立点出力、■２は右方向制御開始点出力、■、は右
方向飽和点トルク出力で、トルク出力信号がｖ２〜■１
間で電動機部１０３の出力はトルク出力に対してほぼ直
線的な制御がなされる。

また、トルク出力■。〜■２間は電動機部１０３の出力
はゼロとされるとともに、トルク出力が■コをこえると
電動機部１０３の出力は一定［！（Ｐｍａｘ）に制御さ
れる。

同様にｖｌは左方向制御開始点トルクで、ｖ４は左方向
飽和点トルクを示し、操舵トルクがｖ１〜■４間では電
動機部１０３の出力は右回転時とほぼ対象的に直線的な
制御がなされるとともに、ｖ０〜■１間は電動機部１０
３の出力はゼロ、■４をこえると電動機部１０３の出力
は一定値（Ｐ　ｗａｘ）に制御が行なわれる。

次に電動機部１０３のトルク制御の全体的なフローを第
２図により述べる。操舵トルクに比例したトルク信号が
トルク検出部１０２より出力され、トルク信号インタフ
ェース回路２００を経由してＣＰＵ２０３に入力される
。

ＣＰＵ２０３は前記トルク信号をディジタル信号として
出力し、次段のＤ／Ａ変換回路２０６により再びアナロ
グ信号に変換される。

また、トルク信号出力はＣＰＵ２０３の内部でレベル判
定されて、右回転駆動信号は電動機右方向駆動インタフ
ェース回路２０４に入力されるとともに、左回転駆動信
号は電動機左方向駆動インタフェース回路２０５に入力
される。

電動機駆動回路２１０には、左／右の回転駆動信号が各
々人力され、回転方向が指示されるとともに、Ｄ／Ａ変
換回路２０６によりトルク信号がアナログ化・されて誤
差増幅器２０７に入力される。

この誤差増幅器２０７の出力はさらに次段のコンパレー
タ２０８に入力され、ＰＷＭ基準発振器２０９の出力に
より変調されて、前記トルク検出部１０２の出力に比例
したパルス巾の制御信号として次段の電動機駆動回路２
１０に出力されて、その出力回路に接続された電動機部
１０３のトルク制御がなされる。

また、電動機電流は検出抵抗２１２により検知され電動
機電流検出回路２１１により、そのレベル制限またはカ
ットＯＦＦがなされる。

以上のように、電動機制御部１０９は、ステアリングシ
ャフト上に発生する操舵トルクをトルク検出部で検出し
、その検出出力に比例して電動機部を制御するようにし
ているから、電動機部より補助トルクがステアリングシ
ャフト上に供給されて操舵トルクのパワーアシストがな
される。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、パワーステアリング
本体部が電動機制御部を含めてユニット化されるように
構成したので、ステアリングシャフトの延長上に装着を
容易に行えるとともに、電動機部より電動機制御部がユ
ニット化のためのハウジングの外部に装着されるように
構成したので、その耐熱性も向上しその実用上の価値は
大きいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電動式パワーステア
リング装置の断面図、第２図は同上実施例における電動
機制御部のブロック図、第３図は同上実施例におけるト
ルク検出部の出力特性図、第４図は同上実施例における
電動機制御部の出力特性図、第５図は従来の電動式パワ
ーステアリング装置の基本原理を示す説明図、第６図は
従来の電動式パワーステアリング装置の断面図である。 １００・・・操舵ハンドル、１０１・・・ステアリング
シャフト、１０２・・・トルク検出部、１０３・・・電
動機部、１０４・・・減速機部、１０８・・・ハウジン
グ、１０９・・・電動機制御部、１１０・・・出力軸。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第１図 第 第 友田転トルク出力→ 図 図 ドーりもω転トルり出力 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングシャフトに取り付けられかつハウジング内
   に収納されて操舵ハンドルの操舵トルクを検出するトル
   ク検出部と、上記ハウジングの外側に取り付けられ上記
   ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動機部
   と、上記ハウジング内に上記トルク検出部とユニット化
   するためにこれと一体的に設けられ上記電動機部の回転
   出力を減速して上記ステアリングシャフトに伝達する減
   速機部と、上記ハウジングの外側に取り付けられ上記ト
   ルク検出部で検出された上記操舵トルクに応じて上記電
   動機部の回転方向と回転力を制御する電動機制御部とを
   備えた電動式パワーステアリング装置。