JPH0236782Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電動モータの出力を電磁クラツチを
介して操向車輪転舵機構部にステアリング補助動
力として伝達してハンドル操舵力を軽減する電動
ステアリング装置に関し、特には電磁クラツチの
滑らずに伝達可能な最大伝達トルク値を電動モー
タの出力トルクに常に略等しいかやや大きく設定
すようにした上記タイプの電動ステアリング装置
に関する。

従来、電動モータと操向車輪転舵機構部との間
に電磁クラツチを設けてステアリングの機能及び
安全性の向上をそれなりに計つたものは公知であ
る。

更に、可変動力伝達式の電磁クラツチの励磁電
流を制御することにより操舵トルクに応じた力を
操向車輪転舵機構部にステアリング補助動力とし
て伝えてハンドル操舵力を軽減することを目的と
するものも既に提案されている。

しかし、必要とされるハンドル操舵力が急激に
変化しないように、またハンドル保持にフラツキ
が起こらないように提案されたこうした電動ステ
アリング装置においても、ステアリング補助動力
を操舵トルクに応じたものにしようとするその方
式が、実質的に電磁クラツチで滑らせる事を前提
とした制御をしているものなので、制御に応じた
伝達動力の減少に起因する発熱が電磁クラツチで
発生する。従つて、電磁クラツチは発熱に耐える
構造でなければならず、必然的に大型且つ高価な
ものとなり、零トルク時の回転慣性や摩擦抵抗も
大きくなると共に、当然システム全体の効率が悪
いものとなる。

従つて、本考案の目的は、こうした欠点を克服
して、ステアリング補助動力を操舵トルクに応じ
たものにしながら上記発熱等の問題を解決した電
動ステアリング装置を提供することにある。

その為に、本考案による電動ステアリング装置
においては、トルク検出器から出力されるハンド
ル操舵トルクに応じたトルク信号を受けて操舵ト
ルクに応じた出力トルクを電動モータに出さしめ
るようにするモータ制御手段を設けると共に、電
磁クラツチの滑らずに伝達可能な最大伝達トルク
値が電動モータの出力するトルクに常に略等しく
なかんずく好適には該トルクよりやや高く設定さ
れるように電磁クラツチの励磁電流を制御する電
磁クラツチ制御手段を設けることにより、電磁ク
ラツチにおいて入力と出力との差による発熱が起
こらないようにしそれに伴なつて上記種々の問題
点を解決している。

以下、図面に拠つて本考案の実施例を説明す
る。

第１図のブロツク図において、制御回路１は、
ハンドル２に加える操舵トルクに応じたトルク信
号を出力するトルク検出器３からの該トルク信号
を受けて、これに応じて電動モータ４の回転方向
及び電動モータ４に流す電流値を決定しこれらに
関わる信号をモータ駆動回路５へ伝える。モータ
駆動回路５は電源６からの電流を、制御回路１か
らの上記信号に応じて電動モータ４へ流し、これ
によつてモータ４は上記トルク信号に対応した出
力トルクを発生する。そして、このモータ４の出
力は、例えば安価で小型軽量である乾式単板式ク
ラツチである電磁クラツチ７、ピニオンギヤ８と
ホイールギヤ９とから成る減速ギヤ機構、ボール
スクリユーナツト１１とボールスクリユーウオー
ム１２等から構成されるボールスクリユー式アク
チユエータを介してラツク棒１３に伝えられる。
この様にして、ラツク棒１３の端に接続される図
外のタイロツド、ナツクルアームを通して、操向
車輪を、ハンドル２の操舵を補助する方向に転舵
制御する。

同時に、モータ４の出力はラツクギヤ１４、ピ
ニオンギヤ１５、ステアリング軸１６を介してト
ルク検出器３へフイードバツクされ、ハンドル２
に加えられた操舵トルクに対応した一定の動力補
助がなされるようにモータ４の出力を制御する。

一方、上記制御回路１からの信号は、基本的に
は電磁クラツチ７を駆動制御する為にも使われ
る。すなわち、制御回路１からの信号は信号調整
回路１７で適当に調整されてクラツチ駆動回路１
８に伝えられ、そしてこれに基づいてクラツチ駆
動回路１８は、電磁クラツチ７の滑らずに伝達可
能な最大伝達トルク値が電動モータ４の出力トル
クに常に略等しくなかんずくこれよりやや高く設
定されるように電源６からの電流を調整して励磁
電流として電磁クラツチ７に流す。信号調整回路
１７による調整は、モータ４とモータ駆動回路
５、及びクラツチ７とクラツチ駆動回路１８の特
性に応じて行われるように設定してある。

更に、本実施例においては、車速センサー２１
からの車速信号も制御回路１に取込まれる。これ
により、一定の検出トルクに対する、モータ出力
による動力補助の割合いを、例えば車速零で最も
大きく高速になるに従つて次第に小さく、或いは
必要に応じて或る車速以上では動力補助を零にす
る様に、制御回路１の出力特性を変更している。
ここにおいて、動力補助零の時はモータ駆動信号
は出力されないので、同時にクラツチ駆動信号も
なくクラツチ７は開放されている。

異常判断回路２２は、トルク検出器３の出力レ
ベル、制御回路１の入出力特性、モータ駆動電流
とクラツチ駆動電流、トルク検出器３の出力信号
のノイズレベル、電源６の電圧等を監視する異常
検出センサー群２３からの信号に基づいて、制御
機能の異常を判断し、異常が発見されれば電源ス
イツチ２４を切る役目を担つている。この結果、
異常時にはクラツチ７は開放され、電動ステアリ
ング装置はマニアルステアリング装置として作動
する。こうしてフエイルセイフ機能が確保されて
いる。

次に、制御回路１、モータ駆動回路５、クラツ
チ駆動回路１８等の具体例を第２図以下を参照し
て説明する。

トルク検出器３の出力は増幅器３１で後段の処
理に都合の良い信号レベルに増幅されて特性回路
３２に取込まれる。特性回路３２は、動力補助と
してのモータ制御に最も適した、増幅器３１から
の入力トルク電圧に対する電圧を出力する回路で
あり、この出力はコンパレータOP１に送られる。

一方、発振器３３は常に三角波を発振してお
り、この出力もコンパレータOP１へ送られここ
で特性回路３２からの出力と比較されて矩形パル
スがコンパレータOP１から出力される。

以上のことを要すると、操舵トルクに応じて特
性回路３２からの出力が変化し、この出力に応じ
てコンパレータOP１からの出力パルスのデユー
テイが変化するようになつている。

さて、この出力パルスは次にNAND論理回路
NAND１〜３（以下NAND１〜３の如く記す）
へ送られる。

他方、増幅器３１からのトルク電圧はハンドル
回転方向の判別回路であるコンパレータOP２、
OP３へも送られ、ここで回転方向の判別レベル
vt^R（右方向レベル）とvt^L（左方向レベル）と比較
され、上記トルク電圧がvt^Rより高いときコンパ
レータOP２が、vt^Lより低いときコンパレータ
OP３が、夫々論理レベルＨを出力する。これら
の信号は上記NAND２，３へ送られ、またコン
パレータOP１，OP２のどちらが論理レベルＨを
出力してもその信号はNAND１へ送られる。

今仮に、コンパレータOP１とOP２から出力が
あるとすると、NAND２が成立しこれは論理レ
ベルＬを出力し、トランジスタTr₁とTr₄をONに
する。このとき電流は電源ラインからトランジス
タTr₁、モータ４、トランジスタTr₄、アースへ
と流れてモータ４をハンドル右方向回転をアシス
トする方向に回転させる。

コンパレータOP１とOP３に出力があれば今度
はNAND３が論理レベルＬを出力し、トランジ
スタTr₃とTr₂をONとして、電流はトランジスタ
Tr₂、モータ４、トランジスタTr₃へと流れて上
記回転に対してモータ４を逆転させる。

この際、コンパレータOP２或いはOP３と、コ
ンパレータOP１に出力があれば、NAND１が成
立しトランジスタTr₅がONしてクラツチ７が作
動する。すなわち、モータ４がいずれの方向に回
転してもクラツチ７は作動し、モータ４が回らな
ければクラツチ７は開放するようになつている。

以上の第２図の例では、第１図のものとは若干
異なつて信号調整回路１７がなく、モータ４を駆
動するパルスとクラツチ７を駆動するパルスは同
じデユーテイになつている。しかし、同じデユー
テイで駆動しても、モータ４の出力トルクよりク
ラツチ７の滑り始めるトルクが若干大きくなる様
にクラツチ容量、クラツチ駆動回路１８の定数を
決めておけばよい。

もちろん、第３図に示すように発振器３３側に
調整回路３５とコンパレータOP４を入れて基準
波形をモータ４とクラツチ７とで変えたり、又は
第４図に示すように特性回路３２からの出力電圧
側に調整回路３６とコンパレータOP４を入れて
該出力電圧の比較レベルをモータ４とクラツチ７
とで変えたりすれば、より適切に、そのときのモ
ータ出力より若干大きくクラツチ７の滑り出しト
ルクを設定できる。

以上の如く、本考案によれば、電動モータの出
力トルクに対して電磁クラツチの滑り始めるトル
クが略等しくなかんずく若干大きくなる様に設定
されるので、電磁クラツチにおいて動力伝達損失
がなく、従つて消費電流が少なくて省エネルギー
であると共に発熱がなく、ひいては電磁クラツチ
が小型軽量化できる上に耐久性も増し更には回転
慣性も小さくなる。

また、モータの最大トルク以上の伝達トルクを
有する電磁クラツチを、単にON、OFF制御する
ものに比較しても、消費電流を少なくすることが
できる。

また、モータの低トルク時、低電流でクラツチ
作動が行われるのでクラツチの作動音や作動時の
異和感のない電動ステアリング装置が得られる。
更に、零トルク時にはクラツチが開放されるので
低速時にもハンドル戻りがよくなる。

また、電磁クラツチのコントロールはラフでよ
いので設計も容易である。

さらに、ラフなコントロールを行なう結果、負
荷トルクの急激な変動等によつて極くまれにクラ
ツチの滑らずに伝達できる最大トルクがモータの
発生しているトルク以下となりクラツチが滑つた
としても、事実上発熱も起らず、耐久性にも影響
を与えない範囲であるとすれば、本発明の趣旨を
はずれるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例のブロツク図、第２図
は回路の一部の具体例を示す回路図、第３図と第
４図は夫々第２図の回路の一部の変形例を示す回
路図である。 主要部分の符号の説明、１，５……モータ制御
手段、２……ハンドル、３……トルク検出器、４
……電動モータ、７……電磁クラツチ、１，１
７，１８……電磁クラツチ励磁手段、１３……操
向車輪転舵機構部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電動モータの出力を電磁クラツチを介して操向
   車輪転舵機構部にステアリング補助動力として伝
   達してハンドル操舵力を軽減する電動ステアリン
   グ装置において、 ハンドルに加える操舵トルクに応じたトルク信
   号を出力するトルク検出器と、該トルク信号を受
   けて操舵トルクに応じた出力トルクを電動モータ
   に出さしめるモータ制御手段と、電磁クラツチの
   滑らずに伝達可能な最大伝達トルク値が電動モー
   タの出力するトルクに常に略等しいかやや大きく
   設定されるように電磁クラツチの励磁電流を制御
   する電磁クラツチ制御手段とを有することを特徴
   とする電動ステアリング装置。