JPH03276B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車等のパワーステアリング装置に
関する （従来の技術） 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。

（発明が解決しようとする課題） 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もあるが、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、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、しかも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。

また、電動モータの過負荷による損傷等を未然
に防止するようにしたパワーステアリング装置を
提供することも目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで本発明は、ハンドルに連結するステアリ
ングギヤに変速機及び電磁クラツチを介してパワ
ーアシスト用の電動モータを連動し、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電動モータ及び電磁クラツ
チの作動を制御するコントローラを設けたパワー
ステアリング装置において、前記変速機を軸方向
に連結した多段の遊星歯車機構で構成し、その第
１段目と第２段目とを、前記変速機に半径方向か
ら係合する前記電磁クラツチを介して断続可能に
なすとともに、前記電動モータの過負荷状態を検
出する手段を設け、モータ過負荷検出時に前記電
磁クラツチを切るように前記コントローラを構成
した。

（作用） ハンドルを回転操作すると電磁クラツチが継な
がり、同時に電動モータがハンドル操作方向に対
応して回転し、変速機によつてステアリングギヤ
の駆動トルクを高める。

一方、電動モータの過負荷状態を生じたとき
は、電磁クラツチが切られて回転の伝達を遮断す
るので、モータの焼付きなどを防ぐと共に、ハン
ドルの切れ過ぎも防止できる。

（実施例） 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ギヤを構成する。

ハンドル軸２にはさらに変速機（減速機）５の
出力軸５Ｂが連結し、この変速機５の入力軸５Ａ
には電動モータ６が連結される。

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には第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はハウジング１２に取り付け
られた電磁ソレノイド１１により選択的に固定さ
れるようになつている。すなわち、電磁ソレノイ
ド１１の作動ロツド１１Ａが変速機５の第１列の
リングギヤ１０Ａに半径方向外側から係合・離脱
する電磁クラツチ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、
これらにより入力軸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
車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（過負荷状態検出手
段）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に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１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リ
ンク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。

なお、このような高車速域では電動モータ６の
出力回転の伝達を電磁クラツチ７を切ることで停
止し、全てのマニアルステアリングとしてもよ
い。

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
の他の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。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ハンドルを回転
操作すると電磁クラツチが継ながり、同時に電動
モータがハンドル操作方向に対応して回転し、変
速機によつてステアリングギヤの駆動トルクを高
め、パワーアシストすることができ、また、ハン
ドル操作をパワーアシストする電動モータの過負
荷時には、電磁クラツチを切つてモータの損傷や
ハンドルの切り過ぎを防止することができ、安全
性の向上がはかれる。

また、本発明ではステアリングギヤと電動モー
タとをオンオフ作動する電磁クラツチにより確実
に断続するようにしたので、もし電動モータが焼
き付くようなことがあつても、電磁クラツチのオ
フ操作によりこれをステアリングから切り離して
ハンドル操作を可能にするというフエイルセイフ
機能が得られる。

さらに本発明では、変速機において比較的トル
クの小さい第１段目と第２段目との電磁クラツチ
を構成したので要求伝達トルクが小さく、それだ
け小型の電磁クラツチを用いることができ、しか
もこの電磁クラツチを半径方向から係脱動作する
ようにしたので当該クラツチ部分を除いて半径方
向の寸法を小さく抑えることができ、なおかつ軸
方向には全く寸法の増大を伴わないので全体とし
てコンパクトに構成することができ、それだけ車
載レイアウト上の自由度が高くなるという実用上
有益な効果が得られる。

【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、１７……モータ過大電流検出器。

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変速
   機及び電磁クラツチを介してパワーアシスト用の
   電動モータを連動し、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
   とづき電動モータ及び電磁クラツチの作動を制御
   するコントローラを設けたパワーステアリング装
   置において、前記変速機を軸方向に連結した多段
   の遊星歯車機構で構成し、その第１段目と第２段
   目とを、前記変速機に半径方向から係合する前記
   電磁クラツチを介して断続可能になすとともに、
   前記電動モータの過負荷状態を検出する手段を設
   け、モータ過負荷検出時に前記電磁クラツチを切
   るように前記コントローラを構成したことを特徴
   とするパワーステアリング装置。