JPH029986B2 - - Google Patents
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- JPH029986B2 JPH029986B2 JP12054682A JP12054682A JPH029986B2 JP H029986 B2 JPH029986 B2 JP H029986B2 JP 12054682 A JP12054682 A JP 12054682A JP 12054682 A JP12054682 A JP 12054682A JP H029986 B2 JPH029986 B2 JP H029986B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は車両のハンドル操舵力を軽減するため
に、動力源として電動機を用いる車両用の電気式
動力舵取装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electric power steering system for a vehicle that uses an electric motor as a power source in order to reduce the steering force of the vehicle's steering wheel.
電気式動力舵取装置は油圧式動力舵取装置と比
較して、常時エンジン直結で駆動する動力源とし
ての油ポンプが必要ないので、エンジン馬力の損
失がないこと。油圧作動油を使用しないから作動
油の洩れ、汚れ等の心配がなくメンテナンスがや
りやすいこと。油圧配管の必要がなく電気配線で
すむから組付けが容易であること。油圧制御弁の
ような高精度でデリケートな装置が必要でないの
で、安価なシステムが期待できる。 Compared to hydraulic power steering devices, electric power steering devices do not require an oil pump as a power source that is constantly connected directly to the engine, so there is no loss of engine horsepower. Since no hydraulic fluid is used, there is no need to worry about hydraulic fluid leakage or dirt, and maintenance is easy. Easy to assemble as there is no need for hydraulic piping and only electrical wiring is required. Since a highly precise and delicate device such as a hydraulic control valve is not required, an inexpensive system can be expected.
部品点数、重量も減り、エンジン廻りがすつき
りし整備性が良くなること。手動舵取装置と主要
部品を共用できること等の諸点においてメリツト
があり、かつ多数の提案がなされているにもかゝ
わらず、実用化が進まない理由は、1駆動源とし
て一般に使用されるに充分な出力を有する電動機
は、操舵装置部品としては寸法的にかなり大きな
ものとなり、最近のFF乗用車にはスペースがな
く、取付けが困難である。2電動機には、乗用車
用電源が直流12Vであるところから、12Vの直流
小型電動機を使用するのが一般的であるが、これ
らの電動機の発生トルクは数Kg・cmの小さなもの
であり、軸受抵抗、摺動子抵抗などの影響も大き
く、効率は電動機単体で50〜65%である。不用意
に軸受径や摺動子径を大きくしたり、一段目の減
速機に損失の大きいウオームギヤなどを使用すれ
ば、ステアリングギヤを含めた効率は30%以下に
なり、これが電動機の小型化、軽量化を阻害し、
大電流を必要とし、乗用車への取付けを困難にし
ている。3電気式動力舵取装置では、ステアリン
グギヤの入力軸側に、電動機および大減速比の減
速装置が接続されるため、必然的にステアリング
ギヤ単体の場合に比較し、入力軸側の摩擦が増加
する。これは乗用車のハンドル戻りを阻害し、操
舵力と保舵力の間のトルク差を大とし、また高速
走行中の微小操舵領域においてダイレクト感のな
い、あいまいな操舵フイーリングを与え、最終的
な油圧式との比較において劣り、実用化を阻んで
いる。4電気式動力舵取装置の電気制御回路は信
頼性に実績がなく、重要保安部品としての安全性
に対する配慮に問題がある。等である。 The number of parts and weight are reduced, and the engine area is streamlined, making maintenance easier. Although it has many advantages such as being able to share the main parts with the manual steering device, and many proposals have been made, the reason why it has not been put into practical use is because it is not commonly used as a single drive source. An electric motor with sufficient output would be quite large in size as a steering system component, and modern front-wheel drive passenger cars lack space and are difficult to install. 2.Since the power supply for passenger cars is 12V DC, it is common to use small 12V DC motors, but the torque generated by these motors is small, only a few kg/cm, and the bearings The influence of resistance, slider resistance, etc. is also significant, and the efficiency of the electric motor alone is 50 to 65%. If you carelessly increase the bearing diameter or slider diameter, or use a worm gear with high loss in the first stage reducer, the efficiency including the steering gear will drop to 30% or less, and this will lead to smaller electric motors, Obstructs weight reduction,
It requires a large current, making it difficult to install in passenger cars. 3 In an electric power steering system, an electric motor and a reduction gear with a large reduction ratio are connected to the input shaft side of the steering gear, so friction on the input shaft side inevitably increases compared to when the steering gear is used alone. do. This obstructs the return of the steering wheel in a passenger car, increases the torque difference between the steering force and the steering force, and also gives an ambiguous steering feel without a direct feeling in the minute steering area during high-speed driving, and the final hydraulic pressure It is inferior in comparison to the formula, and is hindering its practical application. The electrical control circuit of the 4-electric power steering system has no track record of reliability, and there are problems with consideration of safety as an important safety component. etc.
本発明はこれらの問題を解決すべく、特に安全
性の高い信頼性に富んだ電気制御回路を有する電
気式動力舵取装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve these problems, it is an object of the present invention to provide an electric power steering system having a particularly safe and reliable electric control circuit.
以下に本発明の実施例を示す図面について説明
する。 Below, drawings showing embodiments of the present invention will be described.
車体に装着されたステアリングギヤ組立1は両
端に十字軸継手5を有する中間軸7を介して出力
軸11に接続している。車体にブラケツト6で装
着されたステアリングコラム組立8は、ステアリ
ングホイール9を上端に装着した入力軸10およ
び出力軸11を回転自在に支承している。ステア
リングコラム組立8には伝導装置2が付設されて
おり、伝導装置2はトルクケーブル4により電動
機3の回転を受け入れている。伝導装置2は入力
軸10と出力軸11を2個の玉軸受26,27お
よび1個の玉軸受29で回転自在に支承する入力
軸側のハウジング30と出力軸側のカバー31を
備えており、ハウジング30とカバー31はイン
ローで芯合わせして嵌合し図示しないボルトによ
り結合されている。入力軸10と出力軸11はト
ーシヨンバー12と2本のピン13により接続さ
れており、トーシヨンバー12に捩れを与えるこ
とにより相対的にも回転することができ、相互に
トーシヨンバー12の大径部に嵌合した針状ころ
軸受28で支承され、滑らかな相対的回転が保証
されている。この入出力軸の相対的な回転は、両
軸の衝合部に設けられたストツパ部14により、
トーシヨンバー12に過大なトルクがかゝらない
ように制限されている。第3図にストツパ部14
の構造を示す。すなわち、入力軸10の端部には
2個の突起32が設けられ、出力軸11の端部に
設けた2個の切欠き33に所定のすきまをもつて
嵌合し、すきま分の相対的回転を許容された後、
突起32と切欠き33が係合するようになつてい
る。入出力軸10,11は互に向き合つたフラン
ジ部15,16を有し、入力軸のフランジ部15
には2本のピン17が圧入固定され、ピン17に
は遊星歯車19が回転可能に嵌合し、出力軸のフ
ランジ部16にも同様2本のピン18がフランジ
部16の両側に突き出して圧入固定され、ピン1
8の入力軸10側に突き出た部分に遊星歯車20
が回転可能に嵌合しており、双方の遊星歯車1
9,20は共通するサンギヤ21に噛み合つてい
る。サンギヤ21は入力軸10および出力軸11
のフランジ部の間の軸部において出力軸11に回
転可能に支承されている。また、入力軸10の遊
星歯車19はハウジング30に回転可能に嵌合し
たリングギヤ22に噛み合い、出力軸の遊星歯車
20はハウジング30に回転できぬように嵌合し
たリングギヤ23に噛み合つている。入力軸側の
リングギヤ22の外周面には切欠き34が設けら
れており、こゝにピン24の球状の頭部が嵌合し
ている。ピン24の他端はスプール25の中央部
に設けた穴37に嵌合固定されており、スプール
25はハウジング30に設けた入力軸10と直交
する方向の穴39に摺動可能に嵌合している。穴
39は第4図に示すように両端を蓋83で閉ぢら
れており、蓋83とスプール25の間にはばね3
5がそれぞれ介装されており、ばね35は適当な
セツト荷重をもつてスプール25を中立位置に保
持する。また、一方の蓋83には、ポテンシヨメ
ータ、差動トランス、パルスエンコーダ等スプー
ル25の位置を検出し、電気信号に変換するハン
ドルトルク検出装置36が固定されており、スプ
ール25の一端に固定されたピン85が蓋83に
設けられた穴を通つてハンドルトルク検出装置3
6の内部に出入りする。なお、第4図中符号38
はピン24の移動を可能にするためハウジング3
0に設けた穴である。 A steering gear assembly 1 mounted on a vehicle body is connected to an output shaft 11 via an intermediate shaft 7 having cross joints 5 at both ends. A steering column assembly 8 attached to the vehicle body with a bracket 6 rotatably supports an input shaft 10 and an output shaft 11, each having a steering wheel 9 attached to its upper end. A transmission device 2 is attached to the steering column assembly 8 and receives rotation of an electric motor 3 via a torque cable 4. The transmission device 2 includes a housing 30 on the input shaft side and a cover 31 on the output shaft side, which rotatably support the input shaft 10 and the output shaft 11 with two ball bearings 26, 27 and one ball bearing 29. , the housing 30 and the cover 31 are aligned and fitted with a spigot, and are connected by bolts (not shown). The input shaft 10 and the output shaft 11 are connected to a torsion bar 12 by two pins 13, and can be rotated relative to each other by twisting the torsion bar 12. It is supported by matched needle roller bearings 28 to ensure smooth relative rotation. This relative rotation of the input and output shafts is controlled by a stopper section 14 provided at the abutting section of both shafts.
The torsion bar 12 is restricted from being subjected to excessive torque. Fig. 3 shows the stopper part 14.
shows the structure of That is, two protrusions 32 are provided at the end of the input shaft 10 and fit into two notches 33 provided at the end of the output shaft 11 with a predetermined gap. After being allowed to rotate,
The protrusion 32 and the notch 33 are adapted to engage with each other. The input and output shafts 10 and 11 have flange portions 15 and 16 facing each other, and the flange portion 15 of the input shaft
Two pins 17 are press-fitted into the pin 17, a planetary gear 19 is rotatably fitted to the pin 17, and two pins 18 are similarly protruded from both sides of the flange 16 of the output shaft. Press-fitted and fixed, pin 1
A planetary gear 20 is attached to the part protruding toward the input shaft 10 side of 8.
are rotatably fitted, and both planetary gears 1
9 and 20 mesh with a common sun gear 21. Sun gear 21 includes input shaft 10 and output shaft 11
The output shaft 11 is rotatably supported at the shaft portion between the flange portions of the output shaft 11 . Further, the planetary gear 19 of the input shaft 10 meshes with a ring gear 22 rotatably fitted into the housing 30, and the planetary gear 20 of the output shaft meshes with a ring gear 23 fitted non-rotatably with the housing 30. A notch 34 is provided on the outer peripheral surface of the ring gear 22 on the input shaft side, into which the spherical head of the pin 24 fits. The other end of the pin 24 is fitted and fixed into a hole 37 provided in the center of the spool 25, and the spool 25 is slidably fitted into a hole 39 provided in the housing 30 in a direction perpendicular to the input shaft 10. ing. The hole 39 is closed at both ends with a lid 83 as shown in FIG.
5 are interposed respectively, and the spring 35 holds the spool 25 in the neutral position with an appropriate set load. Furthermore, a handle torque detection device 36 such as a potentiometer, differential transformer, pulse encoder, etc. that detects the position of the spool 25 and converts it into an electric signal is fixed to one end of the spool 25. The pin 85 is inserted through the hole provided in the lid 83 to the handle torque detection device 3.
Go in and out of 6. In addition, the reference numeral 38 in Fig. 4
housing 3 to allow movement of pin 24.
This is a hole made at 0.
また、出力軸のフランジ部16に圧入されたピ
ン18の出力軸側に突き出た部分には、遊星歯車
41が回転可能に嵌合し、これに噛み合うリング
ギヤ40がハウジング30に回転不能に固定さ
れ、サンギヤ42は出力軸11の外周で回転可能
に支承されて遊星歯車41と噛み合つている。ま
た、サンギヤ42にはキヤリヤ43の内周のスプ
ラインが噛み合つており、キヤリヤ43には2本
のピン44が圧入されていて、ピン44にはそれ
ぞれ遊星歯車45が回転可能に嵌合し、遊星歯車
45にはサンギヤ46およびリングギヤ47が噛
み合つている。サンギヤ46は出力軸11の外周
に回転可能に支承されており、リングギヤ47は
ハウジング30に回転可能に嵌合している。リン
グギヤ47の外周には第5図に示すような斜面を
持つた凹部52が多数設けられている。ハウジン
グ30の外面に固定されたソレノイド53によつ
て駆動されるピン54がハウジング30とリング
ギヤ47の嵌合面に突出可能になつており、ソレ
ノイド53がオンとなつて、図示のようにピン5
4が凹部52に係合すると、リングギヤ47はハ
ウジング30に対し回転不能となり、ソレノイド
53がオフになると、ピン54はばね55の力で
凹部52から抜け出し、リングギヤ47は回転可
能となる。ソレノイド53がオフになつてピン5
4が凹部52から離脱したとき、ピン54の反リ
ングギヤ側の端部は、ソレノイド53と電源を結
ぶ電源ライン上に設けた接点77をオフとする。
一方、サンギヤ46は出力軸11上に針状ころ軸
受69で回転自在に支承された減速歯車48の内
面のスプラインと噛み合い、一体となつて回転す
る。減速歯車48は減速入力軸84上に設けた小
歯車49に噛み合つており、減速歯車48および
小歯車49はウオームとウオームホイール以外の
高効率で正逆回転可能な平歯車、はすば歯車、傘
歯車等であればよい。減速入力軸84はハウジン
グ30およびカバー31に2個の小径の玉軸受5
0で回転自在に支承され、トルクケーブル4で電
動機3に連結し、電動機の回転を少い摩擦で減速
歯車48に伝達する。トルクケーブル4は屈曲が
大きいと摩擦を増すので、必要によりはすば歯
車、傘歯車を使つて減速入力軸84の方向を調整
するとよい。 Further, a planetary gear 41 is rotatably fitted into a portion of the pin 18 that is press-fitted into the flange portion 16 of the output shaft and protrudes toward the output shaft side, and a ring gear 40 that meshes with this is fixed to the housing 30 in a non-rotatable manner. , the sun gear 42 is rotatably supported on the outer periphery of the output shaft 11 and meshes with the planetary gear 41. Further, a spline on the inner circumference of a carrier 43 is engaged with the sun gear 42, and two pins 44 are press-fitted into the carrier 43, and a planetary gear 45 is rotatably fitted into each of the pins 44. A sun gear 46 and a ring gear 47 are meshed with the planetary gear 45. The sun gear 46 is rotatably supported on the outer periphery of the output shaft 11, and the ring gear 47 is rotatably fitted into the housing 30. A large number of recesses 52 having slopes as shown in FIG. 5 are provided on the outer periphery of the ring gear 47. As shown in FIG. A pin 54 driven by a solenoid 53 fixed to the outer surface of the housing 30 can protrude to the fitting surface of the housing 30 and the ring gear 47, and when the solenoid 53 is turned on, the pin 54 is driven by a solenoid 53 fixed to the outer surface of the housing 30.
4 engages with the recess 52, the ring gear 47 cannot rotate with respect to the housing 30, and when the solenoid 53 is turned off, the pin 54 comes out of the recess 52 by the force of the spring 55, and the ring gear 47 becomes rotatable. Solenoid 53 turns off and pin 5
4 is removed from the recess 52, the end of the pin 54 on the side opposite to the ring gear turns off the contact 77 provided on the power line connecting the solenoid 53 and the power source.
On the other hand, the sun gear 46 meshes with a spline on the inner surface of a reduction gear 48 rotatably supported on the output shaft 11 by a needle roller bearing 69, and rotates as a unit. The reduction gear 48 meshes with a small gear 49 provided on the reduction input shaft 84, and the reduction gear 48 and the small gear 49 are spur gears or helical gears that are highly efficient and capable of forward and reverse rotation other than a worm and a worm wheel. , bevel gears, etc. The deceleration input shaft 84 has two small diameter ball bearings 5 mounted on the housing 30 and the cover 31.
0, and is connected to the electric motor 3 by a torque cable 4, and the rotation of the electric motor is transmitted to the reduction gear 48 with little friction. If the torque cable 4 is bent to a large extent, friction will increase, so if necessary, it is preferable to adjust the direction of the deceleration input shaft 84 using a helical gear or a bevel gear.
次に伝導装置の作用について説明する。 Next, the operation of the transmission device will be explained.
出力軸11側に負荷トルクがないとき、入力軸
10に回転を与えると、第1の2組の遊星歯車組
の出力軸側のリングギヤ23は固定であり、入力
軸側のリングギヤ22はばね35のセツト荷重に
より回転を押えられているので共に回転せず、出
力軸11、2組の遊星歯車19,20およびサン
ギヤ21が回転し、出力軸11は入力軸10と相
対的な回転を生ずることなく、入力軸10と同方
向に同速度で回転する。出力軸11側に負荷トル
クがあると、入力軸10に加えられるトルクが負
荷トルクに打ち勝つまでは、トーシヨンバー12
は捩られるが出力軸11は回転しない。入力軸1
0の入力トルクによつて生ずるリングギヤ22の
回転トルクがばね35のセツト荷重によりリング
ギヤ22の回転を押えているトルク以上になる
と、ばね35とトーシヨンバー12はたわみ、リ
ングギヤ22が回転し、スプール25は中立位置
に対し変位を生ずる。入力トルクが出力軸11の
負荷トルクに釣合えば、それ以上の入力トルクに
対しては出力軸11が回転し、共通のサンギヤ2
1が回転するから、ばね35、トーシヨンバー1
2およびスプール25は変位を保つたまゝで、入
力軸10、出力軸11は同方向に同速度で回転す
る。従つて、入力トルクの大きさおよび方向をば
ね35およびトーシヨンバー12の変位にともな
うスプール25の変位に変換し、スプール位置を
電気信号に変換してハンドルトルク検出装置を形
成したものである。また、電動機の回転はトルク
ケーブル4により減速入力軸84に伝達され、小
歯車49、減速歯車48、サンギヤ46に噛み合
う遊星歯車45、遊星歯車45に噛み合うリング
ギヤ47に伝えられるが、リングギヤ47がソレ
ノイド53により固定されているときは、遊星歯
車45はリングギヤ47の内周に沿つて自転・公
転し、キヤリヤ43を回転させる。キヤリヤ43
の回転はサンギヤ42に伝えられ、サンギヤ42
の回転は遊星歯車41に伝えられるが、リングギ
ヤ40がハウジング30に固定されているので、
遊星歯車41はリングギヤ40の内周に沿つて自
転・公転し、出力軸のフランジ部16にその回転
を伝え、出力軸11を回転させる。リングギヤ4
7がソレノイド53により固定されていないとき
は、リングギヤ47が遊星歯車45により回転さ
せられるので、遊星歯車45の公転すなわちキヤ
リヤ43の回転が生ぜず、電動機の回転は出力軸
11に伝えられない。すなわち、リングギヤ47
とソレノイド53等は電動クラツチとして機能す
る。次に第6図に示す電気制御系の構成について
説明する。 When the input shaft 10 is rotated when there is no load torque on the output shaft 11 side, the ring gear 23 on the output shaft side of the first two sets of planetary gear sets is fixed, and the ring gear 22 on the input shaft side is moved by the spring 35. The output shaft 11, two sets of planetary gears 19, 20, and the sun gear 21 rotate, and the output shaft 11 rotates relative to the input shaft 10. Instead, it rotates in the same direction and at the same speed as the input shaft 10. When there is a load torque on the output shaft 11 side, the torsion bar 12 remains until the torque applied to the input shaft 10 overcomes the load torque.
is twisted, but the output shaft 11 does not rotate. Input shaft 1
When the rotational torque of the ring gear 22 caused by the zero input torque exceeds the torque that suppresses the rotation of the ring gear 22 due to the set load of the spring 35, the spring 35 and torsion bar 12 are deflected, the ring gear 22 rotates, and the spool 25 is rotated. Generates a displacement relative to the neutral position. If the input torque balances the load torque of the output shaft 11, the output shaft 11 will rotate for more input torque, and the common sun gear 2 will rotate.
1 rotates, so spring 35 and torsion bar 1
2 and the spool 25 remain displaced, and the input shaft 10 and output shaft 11 rotate in the same direction and at the same speed. Therefore, a handle torque detection device is formed by converting the magnitude and direction of the input torque into the displacement of the spool 25 due to the displacement of the spring 35 and the torsion bar 12, and converting the spool position into an electric signal. Further, the rotation of the electric motor is transmitted to the reduction input shaft 84 by the torque cable 4, and then to the pinion gear 49, the reduction gear 48, the planetary gear 45 meshing with the sun gear 46, and the ring gear 47 meshing with the planetary gear 45. 53, the planetary gear 45 rotates and revolves along the inner periphery of the ring gear 47, causing the carrier 43 to rotate. carrier 43
The rotation of is transmitted to the sun gear 42,
The rotation of is transmitted to the planetary gear 41, but since the ring gear 40 is fixed to the housing 30,
The planetary gear 41 rotates and revolves along the inner periphery of the ring gear 40, transmits its rotation to the flange portion 16 of the output shaft, and rotates the output shaft 11. ring gear 4
7 is not fixed by the solenoid 53, the ring gear 47 is rotated by the planetary gear 45, so that the planetary gear 45 does not revolve, that is, the carrier 43 does not rotate, and the rotation of the electric motor is not transmitted to the output shaft 11. That is, ring gear 47
The solenoid 53 and the like function as an electric clutch. Next, the configuration of the electrical control system shown in FIG. 6 will be explained.
ハンドルトルクの方向および大きさを示す電気
信号は前記のハンドルトルク検出装置36から電
源制御回路80、クラツチ制御回路79および電
動機制御回路70に入力される。また、車速セン
サーまたは伝達するエンジン回転数を変える変速
機の操作用シフトレバーの位置を検出して電気信
号に変える検出器等の情報入力装置81の信号は
電源制御回路80および電動機制御回路70に入
力される。また、電動クラツチのソレノイド53
への入力を検出するクラツチ入力検出装置82か
らの信号は電源制御回路80に入る。さらに駆動
回路を含む電動機74への入力を検出する電動機
入力検出装置78からの信号は電源制御回路80
およびクラツチ制御回路79に入力する。電動機
入力検出装置78および駆動回路を含む電動機7
4と電源71を結ぶ電源ラインには自動電源スイ
ツチ73と、自動電源スイツチ73の電源側に手
動電源スイツチ72が設けられている。また、ク
ラツチ入力検出装置82および電動クラツチのソ
レノイド53を自動電源スイツチ73に結ぶ電源
ラインには、前記ソレノイドのピン54でオフに
される接点77とソレノイド駆動スイツチ76が
あり、両者の中間からタイマスイツチ75を接点
77と並列に配置する回路が設けられている。タ
イマスイツチ75は、タイマスイツチ75とソレ
ノイド駆動スイツチ76が同時にオンしてソレノ
イド53が働き、ピン54がリングギヤ47の凹
部52に係合すべくハウジング30の内方に飛び
出し、押されていた接続77がオンの状態になる
までの時間だけオンの状態にあり、通常はオフの
状態を保つ。そして一度命令がリセツトされない
かぎり、オンの状態に入らないような機能を持つ
ている。電源制御回路80、クラツチ制御回路7
9および電動機制御回路70は自動電源スイツチ
73と手動電源スイツチ72の間から分流する電
源ラインに並列に接続されている。電源制御回路
80は電動機および電動クラツチが作動状態に入
る条件を記憶していて常時自動電源スイツチ73
をオンの状態におき、ハンドルトルク検出装置3
6、情報入力装置81、電動機入力検出装置78
およびクラツチ入力検出装置82から入力する信
号を記憶した条件と比較・監視し、記憶した条件
と一致しない信号が入つた場合には、自動電源ス
イツチ73をオフにし、手動舵取装置に切り替え
る。例えば、車速30キロ以下、またはシフトレバ
ーの位置が前進の1段目、2段目および後進など
の情報入力装置81からの信号に対応する記憶さ
れた作動条件、およびハンドルトルク何Kg・cm以
上というハンドルトルク検出装置36からの信号
に対応する記憶された作動条件に対し、車速60キ
ロ走行、前進4段目でハンドルトルクが零という
ような作動条件外でなお電動機入力検出装置78
やクラツチ入力検出装置82からの信号が入りつ
づけるようなときには、自動電源スイツチ73を
オフにするのである。クラツチ制御回路79は電
動機74が電動機制御回路70により作動状態に
入る条件を記憶しており、常時は電動クラツチの
ソレノイド53をオフの状態にしておき、電動機
入力検出装置82からの信号とハンドルトルク検
出装置36からの信号を比較し、記憶された条件
に一致した場合のみ、タイマスイツチ75とソレ
ノイド駆動スイツチ76に信号を送り電動スイツ
チのソレノイド53を作動させ、電動クラツチを
接続した状態とする。これにより電動機が回転す
るときは電動機の回転は出力軸11に伝達され
る。また、電動機が回転すべき条件下にないのに
もかゝわらず回転した場合には、電動クラツチは
接続されず、電動機の回転は出力軸11に伝達さ
れない。電動機制御回路70は電動機が作動状態
に入る条件を記憶しており、ハンドルトルク検出
装置36および情報入力装置81からの信号がそ
の条件に一致したならば電動機74を作動させ
る。なお、情報入力装置81はかならずしも必要
ではなく、前記実施例のように情報入力装置81
を設けた場合には、ハンドルトルク以外の車速と
かシフトレバーの位置などによつても、操舵を電
動式から手動式への切替を行うことができ、使用
領域の選択が広範囲に行える。また、情報入力装
置81が車速センサーの場合には、電動機制御回
路70のゲインを変更し、車速に対応して電動機
を駆動し、高い車速に対しては重く、低い車速に
対しては軽く、車速に応じた操舵感覚を得ること
ができる。また自動電源スイツチ73を警報装置
にしてもよい。 An electrical signal indicating the direction and magnitude of the steering wheel torque is input from the steering wheel torque detection device 36 to the power supply control circuit 80, the clutch control circuit 79, and the motor control circuit 70. Further, signals from an information input device 81 such as a vehicle speed sensor or a detector that detects the position of a shift lever for operating a transmission that changes the number of engine rotations to be transmitted and converts it into an electrical signal are sent to a power supply control circuit 80 and a motor control circuit 70. is input. In addition, the solenoid 53 of the electric clutch
A signal from a clutch input detection device 82 that detects the input to the power supply control circuit 80 enters the power supply control circuit 80. Furthermore, a signal from a motor input detection device 78 that detects an input to a motor 74 including a drive circuit is transmitted to a power supply control circuit 80.
and is input to the clutch control circuit 79. Electric motor 7 including motor input detection device 78 and drive circuit
An automatic power switch 73 and a manual power switch 72 are provided on the power line connecting the automatic power switch 73 and the power source 71, respectively. In addition, the power line connecting the clutch input detection device 82 and the solenoid 53 of the electric clutch to the automatic power switch 73 has a contact 77 that is turned off by the pin 54 of the solenoid and a solenoid drive switch 76. A circuit is provided which places the switch 75 in parallel with the contact 77. In the timer switch 75, the timer switch 75 and the solenoid drive switch 76 are turned on at the same time, the solenoid 53 is activated, and the pin 54 pops out inward of the housing 30 to engage with the recess 52 of the ring gear 47, thereby closing the pressed connection 77. It stays on for a period of time until it turns on, and normally stays off. It also has a function that prevents it from entering the on state unless the command is reset. Power supply control circuit 80, clutch control circuit 7
9 and the motor control circuit 70 are connected in parallel to a power line branched from between the automatic power switch 73 and the manual power switch 72. The power supply control circuit 80 memorizes the conditions under which the electric motor and electric clutch enter the operating state, and always switches on the automatic power switch 73.
Turn on the handle torque detection device 3.
6. Information input device 81, motor input detection device 78
The signal input from the clutch input detection device 82 is compared and monitored with the stored conditions, and if a signal that does not match the stored conditions is received, the automatic power switch 73 is turned off and the system is switched to the manual steering device. For example, a stored operating condition corresponding to a signal from the information input device 81 such as a vehicle speed of 30 km or less or a shift lever position in the first or second forward gear or reverse, and a steering wheel torque of more than Kg/cm. With respect to the stored operating condition corresponding to the signal from the steering wheel torque detecting device 36, the electric motor input detecting device 78 still detects the electric motor input detecting device 78 even outside the operating condition such as when the vehicle speed is 60 km and the steering wheel torque is zero in the fourth forward gear.
When the signal from the clutch input detection device 82 continues to be received, the automatic power switch 73 is turned off. The clutch control circuit 79 stores the conditions under which the electric motor 74 is put into operation by the electric motor control circuit 70, and normally keeps the electric clutch solenoid 53 in the OFF state and receives the signal from the electric motor input detection device 82 and the steering wheel torque. The signals from the detection device 36 are compared, and only when they match the stored conditions, signals are sent to the timer switch 75 and the solenoid drive switch 76 to operate the solenoid 53 of the electric switch and connect the electric clutch. Thereby, when the electric motor rotates, the rotation of the electric motor is transmitted to the output shaft 11. Further, if the electric motor rotates even though the condition is not such that it should rotate, the electric clutch is not connected and the rotation of the electric motor is not transmitted to the output shaft 11. The electric motor control circuit 70 stores the conditions for the electric motor to enter the operating state, and operates the electric motor 74 when the signals from the steering wheel torque detection device 36 and the information input device 81 match the conditions. Note that the information input device 81 is not always necessary, and as in the above embodiment, the information input device 81
If this is provided, the steering can be switched from electric to manual based on factors other than the steering wheel torque, such as vehicle speed or the position of the shift lever, allowing a wide range of ranges of use to be selected. In addition, when the information input device 81 is a vehicle speed sensor, the gain of the motor control circuit 70 is changed to drive the motor in accordance with the vehicle speed, so that the motor is driven heavy for high vehicle speeds and light for low vehicle speeds. You can get a steering feeling that corresponds to the vehicle speed. Further, the automatic power switch 73 may be used as an alarm device.
第7図は伝導装置2をラツクピニオン式舵取装
置のステアリングギヤ組立1に設置した他の実施
例を示し、伝導装置2の構造は第2図と同様であ
り、ラツク軸5のラツクに噛み合うピニオン(図
示せず)は出力軸11に設けられ、ピニオン軸は
上部において入力軸10となり、下部で出力軸1
1となつている。電動機3はギヤボツクスに装着
されていてトルクケーブル4で伝導装置2に連結
されているが、作用効果は第1の実施例と同様で
ある。 FIG. 7 shows another embodiment in which the transmission device 2 is installed in the steering gear assembly 1 of a rack and pinion type steering device, and the structure of the transmission device 2 is the same as that in FIG. 2, and meshes with the rack of the rack shaft 5. A pinion (not shown) is provided on the output shaft 11, and the pinion shaft becomes the input shaft 10 at the upper part and the output shaft 1 at the lower part.
1. The electric motor 3 is mounted on the gearbox and connected to the transmission device 2 by a torque cable 4, but the operation and effect are the same as in the first embodiment.
本発明の電気式動力舵取装置は、電動機制御回
路、クラツチ制御回路および電源制御回路を併列
に電源に接続し、かつクラツチ制御回路には電動
機入力検出装置からの信号が入り、電源制御回路
には電動機入力検出装置およびクラツチ入力検出
装置からの信号が入るので、電源制御回路は電動
機と電気クラツチの作動条件を記憶し、記憶とこ
となる信号が入力すれば電源スイツチを切り、あ
るいは警報を発して運転者に手動電源スイツチを
切らせることにより電動機および電動クラツチの
作動を停止する。クラツチ制御回路は電動機の作
動条件を記憶し、記憶とことなる信号が入力する
と電動クラツチを接続せず、電動機の回転を機械
的操舵系に伝達しない。また、電動機制御回路は
他の2回路がどのような状態にあつても、独自に
入力トルクからの入力に応じて電動機を制御する
から、その様な場合でも電動または手動により操
舵は可能である。このように個々の制御回路が故
障しても、1個の制御回路さえ無事であれば、す
くなくとも手動による操舵が可能であつて、致命
的な危険を回避でき、安全性を十分に確保した電
気式舵取装置を提供できる効果がある。また、情
報入力装置を備えた実施例にあつてはその信号を
電源制御回路に送り、車速またはシフトレバーの
位置に応じて電源制御回路により電源スイツチを
操作することにより、動力舵取装置と手動舵取装
置としての使用領域を自動的に選択し得る効果が
ある。なお、情報入力装置を車速センサーとした
場合には、上記効果の他に、電動機制御回路に送
られた信号により電動機制御回路のゲインを変更
し車速に対応する操舵感覚を得ることができる。
また、自動電源スイツチまたは警報装置と手動電
源スイツチを直列に接続した実施例においては、
動力舵取装置と手動舵取装置としての使用領域を
任意に選択し得る効果がある。さらに、電動クラ
ツチを機械的操舵系内に設けた遊星ギヤ減速装置
のリングギヤ外周面に設けた斜面を有する凹部に
ソレノイドで駆動するピンを係合離脱させるよう
にした実施例においては、クラツチ制御回路が故
障して電動クラツチが接続されたまゝとなり、電
源制御回路が故障して自動電源スイツチがオンの
まゝかまたは警報装置が働かず手動電源スイツチ
が切れず、電動機制御回路も故障して電動機が一
方向へ回転しつづけるか、ロツクして回転不能と
なつた最悪の場合でも、過大なトルクによりリン
グギヤが回転しようとすると、凹部の斜面がカム
の作用をしてピンをソレノイドの電磁力に打ち勝
つて押し戻し、電源ライン上の接点をオフにして
電動クラツチを切り、機械系操舵系を手動にする
ので、3個の制御回路全部が故障しても操舵不能
になるようなことはない。電源オフ、電動クラツ
チオフ、および電動クラツチオンで電動機の回転
自由等の故障状態ではなおさら操舵不能は生じな
い。 In the electric power steering device of the present invention, a motor control circuit, a clutch control circuit, and a power supply control circuit are connected in parallel to a power supply, and a signal from a motor input detection device is input to the clutch control circuit, and a signal is input to the power supply control circuit. Since signals from the motor input detection device and clutch input detection device are input, the power supply control circuit memorizes the operating conditions of the motor and electric clutch, and if a signal different from the memory is input, it will turn off the power switch or issue an alarm. The operation of the electric motor and electric clutch is stopped by having the driver turn off the manual power switch. The clutch control circuit stores the operating conditions of the electric motor, and when a signal different from the stored signal is input, the electric clutch is not connected and the rotation of the electric motor is not transmitted to the mechanical steering system. In addition, the motor control circuit independently controls the motor according to the input torque regardless of the state of the other two circuits, so even in such cases, steering can be done electrically or manually. . In this way, even if individual control circuits fail, as long as one control circuit is intact, at least manual steering will be possible, and fatal dangers can be avoided. This has the effect of providing a type steering device. In addition, in embodiments equipped with an information input device, the signal is sent to the power supply control circuit, and the power supply control circuit operates the power switch according to the vehicle speed or the position of the shift lever. This has the effect of automatically selecting the area to be used as a steering device. When the information input device is a vehicle speed sensor, in addition to the above effects, the gain of the motor control circuit can be changed by a signal sent to the motor control circuit to obtain a steering feeling corresponding to the vehicle speed.
In addition, in an embodiment in which an automatic power switch or alarm device and a manual power switch are connected in series,
There is an advantage that the area of use as the power steering device and the manual steering device can be arbitrarily selected. Furthermore, in an embodiment in which a pin driven by a solenoid is engaged and disengaged from a recess having an inclined surface provided on the outer peripheral surface of a ring gear of a planetary gear reduction device in which an electric clutch is provided in a mechanical steering system, the clutch control circuit If the power control circuit fails and the automatic power switch remains on, or if the alarm device does not work and the manual power switch cannot be turned off, the motor control circuit also fails and the motor stops. Even in the worst case, where the ring gear continues to rotate in one direction or locks up and becomes unable to rotate, if the ring gear attempts to rotate due to excessive torque, the slope of the recess acts as a cam and the pin is subjected to the electromagnetic force of the solenoid. The vehicle is overcome and pushed back, the contacts on the power line are turned off, the electric clutch is disengaged, and the mechanical steering system is set to manual, so even if all three control circuits fail, there will be no loss of steering ability. Even in failure states such as power off, electric clutch off, and electric motor rotating freely with electric clutch on, no steering failure occurs.
図面は本発明の実施例を示し、第1図は電気式
動力舵取装置の概念的な側面図、第2図は伝導装
置の拡大縦断面図、第3図は第2図の−線に
おける拡大横断面図、第4図は第2図の−線
における拡大横断面図、第5図は第2図の−
線における拡大横断面図、第6図は電気回路のブ
ロツク線図、第7図は伝導装置の設置個所のこと
なる他の実施例を示す電気動力舵取装置の要部の
概念的な側面図である。
符号の説明、1:ステアリングギヤ組立、2:
伝導装置、3:電動機、4:トルクケーブル、
8:ステアリングコラム組立、9:ステアリング
ホイール、10:入力軸、11:出力軸、12:
トーシヨンバー、17,20,41,45:遊星
歯車、21,42,46:サンギヤ、22,2
3,40,47:リングギヤ、24:ピン、2
5:スプール、26,27,29,50:玉軸
受、30:ハウジング、31:カバー、34:切
欠き、35:ばね、36:ハンドルトルク検出装
置、43:キヤリヤ、48:減速歯車、49:小
歯車、52:凹部、53:ソレノイド、54:ピ
ン、55:ばね、70:電動機制御回路、71:
電源、72:手動電源スイツチ、73:自動電源
スイツチ、74:駆動回路を含む電動機、75:
タイマースイツチ、76:ソレノイド駆動スイツ
チ、77:接点、78:電動機入力検出装置、7
9:クラツチ制御回路、80:電源制御回路、8
1:情報入力装置、82:クラツチ入力検出装
置、84:減速入力軸。
The drawings show an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a conceptual side view of an electric power steering device, FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of a transmission device, and FIG. 3 is a view taken along the - line in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view along the - line in FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view along the - line in FIG.
6 is a block diagram of the electric circuit, and FIG. 7 is a conceptual side view of the main parts of the electric power steering system showing another embodiment in which the transmission device is installed at a different location. It is. Explanation of symbols, 1: Steering gear assembly, 2:
Transmission device, 3: electric motor, 4: torque cable,
8: Steering column assembly, 9: Steering wheel, 10: Input shaft, 11: Output shaft, 12:
Torsion bar, 17, 20, 41, 45: Planetary gear, 21, 42, 46: Sun gear, 22, 2
3, 40, 47: Ring gear, 24: Pin, 2
5: Spool, 26, 27, 29, 50: Ball bearing, 30: Housing, 31: Cover, 34: Notch, 35: Spring, 36: Handle torque detection device, 43: Carrier, 48: Reduction gear, 49: Small gear, 52: recess, 53: solenoid, 54: pin, 55: spring, 70: motor control circuit, 71:
Power supply, 72: Manual power switch, 73: Automatic power switch, 74: Electric motor including drive circuit, 75:
Timer switch, 76: Solenoid drive switch, 77: Contact, 78: Motor input detection device, 7
9: Clutch control circuit, 80: Power supply control circuit, 8
1: Information input device, 82: Clutch input detection device, 84: Deceleration input shaft.
Claims (1)
クを操向車輪に伝えるステアリングギヤを含む機
械的操舵系と、人力による操舵トルクの方向およ
び大きさを検出するハンドルトルク検出装置と、
機械的操舵系に操舵トルクを供給する電動機と、
電動機への入力を検出する電動機入力検出装置
と、ハンドルトルク検出装置の信号に基いて電動
機の駆動を制御する電動機制御回路と、電動機の
回転を機械的操舵系に伝達・遮断する電動クラツ
チと、電動クラツチへの入力を検出するクラツチ
入力検出装置と、ハンドルトルク検出装置および
電動機入力検出装置からの信号に基き電動クラツ
チを駆動するクラツチ制御回路と、ハンドルトル
ク検出装置、電動機入力検出装置およびクラツチ
入力検出装置からの信号により電動機および電動
クラツチに通ずる電源からの電路中に設けられた
自動電源スイツチを操作する電源制御回路を有
し、電動機制御回路、クラツチ制御回路および電
源制御回路を自動電源スイツチと電源の間で並列
に電源に接続した電気式動力舵取装置。 2 前記電源制御回路および電動機制御回路に情
報入力装置からの信号を入力させたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の電気式動力舵取
装置。 3 前記電動クラツチは機械的操舵系内に設けた
遊星歯車装置のリングギヤ外周面に設けた斜面を
有する凹部にソレノイドで駆動するピンが係合・
離脱し、ピンが離脱したときに、ソレノイドの電
源ラインをオフの状態にする接点をピンが押して
いる構造としたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の電気式動力舵取装置。 4 前記情報入力装置を車速センサーとしたこと
を特徴とする特許請求の第2項記載の電気式動力
舵取装置。 5 ステアリングハンドルに加えられる操舵トル
クを操向車輪に伝えるステアリングギヤを含む機
械的操舵系と、人力による操舵トルクの方向およ
び大きさを検出するハンドルトルク検出装置と、
機械的操舵系に操舵トルクを供給する電動機と、
電動機への入力を検出する電動機入力検出装置
と、ハンドルトルク検出装置の信号に基いて電動
機の駆動を制御する電動機制御回路と、電動機の
回転を機械的操舵系に伝達・遮断する電動クラツ
チと、電動クラツチへの入力を検出するクラツチ
入力検出装置と、ハンドルトルク検出装置および
電動機入力検出装置からの信号に基き電動クラツ
チを駆動するクラツチ制御回路と、ハンドルトル
ク検出装置、電動機入力検出装置およびクラツチ
入力検出装置からの信号により電動機および電動
クラツチに通ずる電源からの電路中に設けられた
警報装置を操作する電源制御回路と、警報装置と
電源との間に設けられた手動電源スイツチを有
し、電動機制御回路、クラツチ制御回路および電
源制御回路を警報装置と手動電源スイツチの間で
並列に電源に接続した電気式動力舵取装置。 6 前記電源制御回路および電動機制御回路に情
報入力装置からの信号を入力させたことを特徴と
する特許請求の範囲第5項記載の電気式動力舵取
装置。 7 前記電動クラツチは機械的操舵系内に設けた
遊星歯車装置のリングギヤ外周面に設けた斜面を
有する凹部にソレノイドで駆動するピンが係合・
離脱し、ピンが離脱したときに、ソレノイドの電
源ラインをオフの状態にする接点をピンが押して
いる構造としたことを特徴とする特許請求の範囲
第5項記載の電気式動力舵取装置。 8 前記情報入力装置を車速センサーとしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の電気式
動力舵取装置。[Scope of Claims] 1. A mechanical steering system including a steering gear that transmits steering torque applied to a steering wheel to steering wheels; a steering wheel torque detection device that detects the direction and magnitude of steering torque applied by human power;
an electric motor that supplies steering torque to a mechanical steering system;
an electric motor input detection device that detects input to the electric motor; a motor control circuit that controls driving of the electric motor based on a signal from the steering wheel torque detection device; and an electric clutch that transmits and interrupts rotation of the electric motor to a mechanical steering system; A clutch input detection device that detects input to the electric clutch, a clutch control circuit that drives the electric clutch based on signals from the steering wheel torque detection device and the motor input detection device, the steering wheel torque detection device, the motor input detection device, and the clutch input. It has a power supply control circuit that operates an automatic power switch provided in the electrical circuit from the power supply leading to the electric motor and the electric clutch according to the signal from the detection device, and the electric motor control circuit, the clutch control circuit, and the power supply control circuit are connected to the automatic power switch. Electric power steering device connected to the power source in parallel between the power sources. 2. The electric power steering device according to claim 1, wherein a signal from an information input device is input to the power supply control circuit and the motor control circuit. 3. The electric clutch has a pin driven by a solenoid that engages with a recess having an inclined surface provided on the outer peripheral surface of a ring gear of a planetary gear set in a mechanical steering system.
The electric power steering device according to claim 1, characterized in that the pin pushes against a contact point that turns off the power line of the solenoid when the pin is detached. 4. The electric power steering device according to claim 2, wherein the information input device is a vehicle speed sensor. 5. A mechanical steering system including a steering gear that transmits the steering torque applied to the steering wheel to the steering wheels, and a steering wheel torque detection device that detects the direction and magnitude of the steering torque generated by human power.
an electric motor that supplies steering torque to a mechanical steering system;
an electric motor input detection device that detects input to the electric motor; a motor control circuit that controls driving of the electric motor based on a signal from the steering wheel torque detection device; and an electric clutch that transmits and interrupts rotation of the electric motor to a mechanical steering system; A clutch input detection device that detects input to the electric clutch, a clutch control circuit that drives the electric clutch based on signals from the steering wheel torque detection device and the motor input detection device, the steering wheel torque detection device, the motor input detection device, and the clutch input. It has a power supply control circuit that operates an alarm device installed in the electric line from the power source leading to the electric motor and the electric clutch in response to a signal from the detection device, and a manual power switch installed between the alarm device and the power source. An electric power steering system in which a control circuit, a clutch control circuit, and a power supply control circuit are connected to a power supply in parallel between an alarm device and a manual power switch. 6. The electric power steering device according to claim 5, wherein a signal from an information input device is input to the power supply control circuit and the motor control circuit. 7. The electric clutch has a pin driven by a solenoid that engages with a recess having an inclined surface provided on the outer peripheral surface of a ring gear of a planetary gear set in a mechanical steering system.
6. The electric power steering device according to claim 5, wherein the pin pushes against a contact point that turns off the power line of the solenoid when the pin separates. 8. The electric power steering system according to claim 6, wherein the information input device is a vehicle speed sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPS5911965A JPS5911965A (en) | 1984-01-21 |
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JP2506269B2 (en) * | 1994-10-20 | 1996-06-12 | 本田技研工業株式会社 | Electric power steering device |
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1982
- 1982-07-13 JP JP57120546A patent/JPS5911965A/en active Granted
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JPS5911965A (en) | 1984-01-21 |
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