JPH0347228B2 - - Google Patents

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JPH0347228B2
JPH0347228B2 JP22545684A JP22545684A JPH0347228B2 JP H0347228 B2 JPH0347228 B2 JP H0347228B2 JP 22545684 A JP22545684 A JP 22545684A JP 22545684 A JP22545684 A JP 22545684A JP H0347228 B2 JPH0347228 B2 JP H0347228B2
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JP
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torque
circuit
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electric motor
signal
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Yasuo Shimizu
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Honda Motor Co Ltd
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Priority to FR8515891A priority patent/FR2572559A1/fr
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Priority to US06/791,641 priority patent/US4639651A/en
Priority to DE19853538028 priority patent/DE3538028A1/de
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Publication of JPH0347228B2 publication Critical patent/JPH0347228B2/ja
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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
    • 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
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • 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
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B62D5/0412—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel
    • B62D5/0415—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel the axes being coaxial
    • 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
    • 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
    • B62D5/0475—Controlling other elements
    • B62D5/0478—Clutches

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車の電動式パワーステアリング装
置に適する電磁型倍力装置に関する。
（従来の技術） 電動式パワーステアリング装置は、自動車にお
いてハンドルで操舵を行うときハンドルが操作さ
れることを検知して電動機で補助トルクを発生
し、操舵を軽くするものである。電動式パワース
テアリング装置は、ステアリングシヤフト等に電
磁型倍力装置を備えて構成される。
上記電磁型倍力装置は、内部にトルク検出器と
電動機と減速装置と電磁クラツチを有し、入力軸
に加わる操舵トルクの方向及びトルク量を検出
し、該検出情報に基づいて電動機を作動させ且つ
電磁クラツチを接続状態として出力軸に倍増した
トルクを発生する。
ところで従来の電磁型倍力装置では、トルク検
出器によつて得られた信号は制御回路で信号処理
し、電動機と電磁クラツチを別々に制御するよう
構成するのが一般的であつた。
（発明が解決しようとする問題点） 上記構成によれば、電動機は入力軸と出力軸の
間に生じるトルク量に比例して補助トルクを発生
し、一方電磁クラツチは上記トルク量に比例して
トルクを伝達する。従つて電動機と電磁クラツチ
との間は無関係な状態にあり、例えば電動機の低
回転時において発生するトルクに変動が生じたり
又は温度変化によつてクラツチ伝達量に変動が生
じた場合には電動機が発生するトルクと電磁クラ
ツチで伝達されるトルク量との間で不整合な状態
が生じる。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、入力軸に加わるトルクを検出しこの
検出トルクに対応させて電動機を作動すると共
に、電動機が発生するトルクを電磁クラツチを介
して出力軸に伝達する如く構成した電磁型倍力装
置において、上記電磁クラツチが伝達するトルク
を、上記電動機の発生トルクに係る信号と上記検
出トルクに係る信号とによつて制御するように構
成したものである。
（作 用） 上記構成によれば、電動機の発生トルクを電磁
クラツチの伝達トルクに一致させることができ、
これによつて電動機が発生する補助トルクを円滑
且つ安定して出力軸に与えることができる。
（実施例） 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。
第１図において、１は入力軸、２は出力軸であ
り、入力軸１はステアリングコラム３内に軸受４
で回転自在に設けられその外端をステアリングホ
イール（不図示）に接続し、出力軸２はケース５
内の軸線位置に軸受６で回転自在に設けられその
外端のスプライン２ａをピニオンラツク側の軸と
連結する。入力軸１と出力軸２の各内端はトルク
が伝達し得る嵌合関係にあり、且つ入出力軸は同
一軸線上に配置されたトーシヨンバー７で連結さ
れる。トーシヨンバー７の両端は入力軸１、出力
軸２に穿設された孔１ａ，２ｂの内部にて各軸と
結合される。
入力軸１の内端の先部は、出力軸２の内端に形
成された径の大きい孔内に挿入され軸受８を介し
て回転自在に支持される。また入力軸１には第２
図に示す如く半径方向へ対称的に形成されるアー
ム１ｂが設けられ、一方出力軸２の内端先部には
切欠部２ｃが形成され、アーム１ｂを切欠部２ｃ
に係止させて前記嵌合関係を形成している。
９はトルク検出器を成す差動変圧器であり、差
動変圧器９はステアリングコラム３の内面に固定
されたコイル部９ａと、コイル部９ａ内であつて
且つ入出力軸の前記嵌合部の周囲に嵌装された円
筒状の可動鉄芯９ｂとから構成される。コイル部
９ａの１次コイル９ａ−１には制御回路１０から
交流信号が与えられ、２次コイル９ａ−２，９ａ
−３からはその出力信号が制御回路１０へ与えら
れる。可動鉄芯９ｂは、入力軸１に固設されたピ
ン１１，１１及び出力軸２に固設されたピン１
２，１２と係合し、一方は軸線と平行な長孔９ｂ
−１で、他方は軸線とねじれの位置にある長孔９
ｂ−２でそれぞれ係合する関係となる。従つて入
力軸１と出力軸２との間で相対的角度差が生じた
とき、可動鉄芯９ｂは相対的角度差が生じた方向
に対応し且つ相対的角度差に比例して軸方向に変
位する。なお可動鉄芯９ｂはコイルスプリング１
３によつて図中左方向へ弾支されている。
出力軸２の周囲には電動機１４が設けられる。
１５はケース５の内面の対称的位置に設けられた
磁石であり、１６は回転子である。回転子１６
は、軸受１７，１８，１９で回転自在に支持され
た筒軸２０と、この筒軸２０の周囲に固定された
鉄芯２１及び巻線２２とから成る。筒軸２０の図
中左側部には整流子２３が設けられ、この整流子
２３には、ブラシホルダ２４にコイルスプリング
２５で弾支されて摺接されたブラシ２６が圧接さ
れると共に、上記巻線２１の端子が結線される。
ブラシ２６を介して回転子１６の巻線２２に電
機子電流が供給され、この電機子電流の通電量は
制御回路１０によつて制御されることになる。
２７は２段の遊星歯車機構２７Ａ，２７Ｂによ
つて構成される減速装置であり、共通の内歯車２
８をケース５の内面に固設している。内歯車２８
は右側壁に孔を形成し、この孔内に前記軸受１７
を固定している。前段の遊星歯車機構２７Ａは、
筒軸２０の左端に形成された太陽歯車２０ａと、
この太陽歯車２０ａと内歯車２８の間に介設され
た３個の遊星歯車２９とから成る。遊星歯車２９
は出力軸２の遊嵌された第１キヤリア３０に軸３
１で回転自在に支持される。次いで後段の遊星歯
車機構２７Ｂは、第１キヤリア３０の筒軸部に形
成された太陽歯車３０ａと、この太陽歯車３０ａ
と内歯車２８の間に介設された３個の遊星歯車３
２とから成る。遊星歯車３２は出力軸２に軸受３
３で回転自在に設けられた第２キヤリア３４に軸
３５で回転自在に支持される。この第２キヤリア
３４は、その周縁部に図中左方に延設された例え
ば３個の突片３４ａ…を有している。
一方出力軸２には、前記第２キヤリア３４の突
片３４ａ…に対して内側にて対向する環部３５ａ
を形成し、且つほぼケース５の内面に接する如く
半径方向に延設され図中左側に環状の空所S1を形
成する如き断面コ字型の環体３５ｂを備えた部材
３５が固設される。部材３５と出力軸２とは、出
力軸の円周方向について固定されるスプライン嵌
合によつて連結される。
上記環部３５ａの外周面には、一定の間隔をあ
けて例えば３個の突部３５ａ−１を形成し、環部
３５ａと第２キヤリア３４の突片３４ａ…との間
には例えば４枚のクラツチ板３６…が配設され
る。４枚のクラツチ板は重ね合せて配置し、この
うち２枚のクラツチ板は第２キヤリア３４の突片
３４ａに係止し、他の２枚のクラツチ板は環部３
５ａの突部３５ａ−１に係止する。
環体３５ａの空所S1にはコイル３７が配設され
る。このコイル３７は、ケース５の内周面に固設
され且つ磁性材で形成された断面コ字型をしたコ
イルケース３８の内部に固設される。このコイル
３７には入力軸１と出力軸２の間で相対的角度差
が生じたとき差動変圧器９、制御回路１０の作用
に基づき適宜なタイミングで角度差に比例した励
磁電流が供給される。
上記コイル３７とクラツチ板３６…等によつて
多板電磁クラツチ３９が構成され、コイル３７が
励磁されることによつてクラツチは接続状態とな
る。
上記構成によれば、入力軸１にトルクが加わる
と、出力軸２に加わる負荷との関係でトーシヨン
バー７が捩れ入力軸１と出力軸２との間で相対的
角度差が生じ、この状態を差動変圧器９で検出す
る。差動変圧器９では上記相対的角度差に応じて
可動鉄芯９ｂが軸方向に変位することによつて、
トルクに係る信号を制御回路１０に送る。制御回
路１０では、斯かる検出信号に基づいて信号処理
を行い、電動機１４に対して所要の電機子電流を
供給すると共に多板電磁クラツチ３９に対して所
要の励磁電流を供給する。斯くて電動機１４を作
動して補助トルクを発生させると共に、これを減
速装置２７、多板電磁クラツチ３９を介して出力
軸２に伝達し、増倍した出力トルクを生ぜしめ
る。
次に上記電磁型倍力装置の動作を制御する回路
の構成、作用について説明する。
第３図は制御回路の詳細図を示す。本図におい
て、差動変圧器９の１次コイル９ａ−１には発振
回路４０から所定周波数の交流信号が供給され、
一方２次コイル９ａ−２，９ａ−３の出力信号は
整流回路４１、ローパスフイルタ４２で整流され
且つ平滑された後に直流電圧として加算回路４
３，４４にそれぞれ入力される。加算回路４３で
は２次コイル９ａ−２からの出力電圧と定電圧回
路４５から与えられる定電圧とが加算され、一方
加算回路４４では２次コイル９ａ−３からの出力
電圧と可変電圧回路４６から与えられる電圧とが
加算される。可変電圧回路４６から出力される電
圧は零点調整４７によつて設定される電圧であ
る。
上記において、可動鉄芯９ｂが前述の作用に基
づき図中上下に変位すると、加算回路４３，４４
に入力する２次コイル９ｂ−２，９ｂ−３の出力
電圧は変位に応じて差動的に変化し、中央位置に
あると出力電圧は等しくなる。しかしながら、差
動変圧器の組付けにおいて誤差が生じる等して実
際には２次コイル９ｂ−２，９ｂ−３の出力電圧
の間には偏りが生じる。そこで、加算回路４３，
４４、定電圧回路４５、可変電圧回路４６及び零
点調整４７による前記構成によつて可動鉄芯９ｂ
が中央位置にあるときには加算回路４３，４４の
出力電圧が等しくなるように調整する。
加算回路４３，４４の出力電圧Va1，Vb1は減
算回路４８，４９に入力される。そして減算回路
４８の出力電圧Va2は、Va2＝A1（Va1−Vb1）（た
だし、Va1＜Vb1のときVa2≒０、A1は増幅度）と
して与えられ、一方減算回路４９の出力電圧Va2
はVb2＝A1（Vb1−Va1）（ただし、Vb1＜Va1のと
きVb2≒０、A1は増幅度）として与えられる。
上記において、入力軸１にトルクが加わつてい
ない状態では、可動鉄芯９ｂは中央位置に存し、
加算回路４３，４４の出力電圧Va1，Vb1は等し
くなり、減算回路４８，４９の出力電圧はほぼ０
に保持される。
減算回路４８，４９の出力電圧Va2，Vb2は、
出力電圧Va2が減算回路５０に、出力電圧Vb2が
減算回路５１にそれぞれ入力される。そして減算
回路５０，５１には不感帯調整５２によつて設定
された可変電圧回路５３の出力電圧が入力され、
この出力電圧を上記電圧Va2，Vb2から引く演算
が行われる。これによつて減算回路５０，５１の
出力電圧Va3，Vb3は、電圧Va2，Vb2を電圧VKの
分だけ低減して得られ、斯くて電圧Va3，Vb3の
不感帯は広いものとなる。このようにして得られ
た電圧信号Va3，Vb3はOR回路５４及び比較回路
５５，５６に入力される。
第５図にOR回路５４及び比較回路５５，５６
の出力信号V1，V2，V3の変化特性を示す。図中
横軸は操舵トルク、縦軸は電圧を意味する。信号
V1は右側の電圧信号Va3と左側の電圧信号Vb3を
合成して形成される。N1は不感帯である。一方、
比較回路５５の出力信号V2は、電圧Va3が設定値
以上のときには「Ｈ」レベルとなり、設定値以下
のときには「Ｌ」レベルとなる。斯かる出力特性
は、比較回路５６の出力信号V3についても同様
である。
上記において信号V1は入力軸１に加わるトル
クに対応した直流電圧信号であり、電動機１４の
電機子電流の通電量を制御する信号として用いら
れる。また信号V2，V3は入力軸１に加わるトル
クの作用方向を示す信号であり、例えば信号V2
が「Ｈ」レベルになると右方向の作用、信号V3
が「Ｈ」レベルになると左方向の如く判別され、
これによつて電動機１４の回転方向が制御され
る。
上記の如く構成される回路C1はトルク検出回
路であり、トルク検出回路C1は差動変圧器９、
すなわちトルク検出器からの２つの出力信号を入
力し、これを信号処理し、前述の信号V1及び信
号V2，V3を出力する。この出力信号V1は電動機
駆動回路C2及びクラツチ駆動回路C3に供給され、
一方信号V2，V3は電動機駆動回路C2のみに供給
される。
次に電動機駆動回路について説明する。信号
V1は加算回路５７に入力され、ここで定電圧回
路５８が出力する一定電圧V4を加えられる。そ
の結果加算回路５７の出力信号V5は第６図に示
す如き特性を有する。第６図において横軸は操舵
トルクを、縦軸は電圧を表わす。このようにして
一定電圧を加えることによつてフリクシヨンに対
する補正を行つている。加算回路５７の出力信号
V5は比較回路５９に入力され、ここにおいて三
角波発生回路６０から出力される三角波との比較
が行われる。比較回路５９は出力信号V5と三角
波を比較することにより、出力信号V5の値が三
角波の値よりも大きいときに限り「Ｈ」レベルの
出力信号を出力する。従つて、例えば第７図の
Ａ，Ｂに示す如く、パルス幅Ｗが加算回路の出力
に比例する一定周波数のパルス波形P1が、比較
回路５９から出力される。このようにして、三角
波発生回路６０と比較回路５９とによつて入力軸
１に加わるトルクに対応してパルス幅が変化する
パルス信号P1を得ている。この比較回路５９の
出力信号はAND回路６１，６２に供給される。
一方AND回路６１，６２において、AND回路
６１の他入力には前記信号V2が、またAND回路
６２の他入力には前記信号V3がそれぞれ入力さ
れる。
６３は電動機１４に供給する電機子電流の通電
方向及び通電量を制御する４個のトランジスタ６
４，６５，６６，６７から成るブリツジ回路であ
る。ブリツジ回路６３の上流側端子＋Ｖは電源に
接続されると共に、下流側端子は抵抗６８を介し
て接地される。またブリツジ回路６３の出力端子
ａ，ｂの間には前記電動機１４が接続される。更
にトランジスタ６４，６５，６６，６７のそれぞ
れのコレクターエミツタ間にはダイオード６９…
が並列に接続され、オン・オフ動作に伴う突発電
流の発生を防止するようにしている。
上記ブリツジ回路６３のトランジスタ６４，６
５，６６，６７に対して、前記AND回路６１の
出力信号はトランジスタ６５，６６のベースに付
与され、AND回路６２の出力信号はトランジス
タ６４，６７のベースに付与される。
上記構成によれば、信号V2が「Ｈ」レベルに
なるとAND回路６１が開状態となり比較回路５
９からのパルス信号がトランジスタ６５，６６の
ベースに付与され、トランジスタ６５，６６のオ
ン・オフ動作をパルス信号で制御して、入力トル
クに対応した電機子電流を、電動機１４の回転方
向が入力トルクの作用方向と一致する如く供給す
る。反対に信号V3が「Ｈ」レベルになるとAND
回路６２が開状態となり比較回路５９からのパル
ス信号がトランジスタ６４，６７のベースに付与
され、トランジスタ６４，６７のオン・オフ動作
をパルス信号で制御して、上記と同様の作用で電
動機１４を動作させる。
上記において電動機１４の端子電圧は検出トル
クの大きさに対応する如く比較回路５９の出力信
号によつて制御されるため回転数は電機子電流の
変化に拘らずほぼ一定の高速回転に保持される。
電動機１４に供給された電機子電流は抵抗６８
における端子電圧として検出される。そしてこの
抵抗６８の端子電圧は電動機１４の発生トルクに
係る信号として増幅回路７０、ローパスフイルタ
７１を介してクラツチ駆動回路C3に供給される。
また前記三角波発生回路６０が出力する三角波も
クラツチ駆動回路へ供給される。
次いでクラツチ駆動回路C3について説明する。
差動増幅回路７２においては、入力端子に前記
信号V1が入力し、入力端子に抵抗６８にて取
り出された電機子電流に比例した電圧が入力さ
れ、その差に比例した電圧が出力される。そして
比較回路７３では、増幅回路７２から出力される
電圧と三角波が比較され電圧信号V1と電機子電
流に比例した電圧との差に比例したパルス幅を有
するパルス信号が出力され、これでトランジスタ
７４をオン・オフ駆動し、クラツチ３９を駆動せ
しめる。この結果、クラツチ３９で伝達されるト
ルクは検出トルクと電動機１４の発生トルクとに
対応するごとく制御される。
上記制御回路の構成及び機械的構成を含めた全
システムにおける信号の流れ及びトルク等の作用
関係を示すと第４図の如くなる。本図において、
前記差動変圧器で構成されるトルク検出器９が出
力する信号は、トルク検出回路C1に入力される。
トルク検出回路C1では前記作用に基づいて入力
トルクに対応した信号及び入力トルクの作用方向
を判別し得る信号を発生し、これらが適宜に電動
機駆動回路C2及びクラツチ駆動回路C3に供給さ
れる。また電動機駆動回路C2からクラツチ駆動
回路C3に対しては電動機１４の発生トルクに係
る信号を給与し、これによつて電動機１４の発生
トルクを考慮してクラツチ３９の接続状態を制御
し、電動機１４が発生するトルクとクラツチ３９
が伝達するトルクを一致する如く制御を行う。図
中７５…はトルクの流れを示し、電動機駆動回路
C2の出力によつて駆動された電動機１４のトル
クは減速装置２７、クラツチ３９を介し出力軸２
に供給される。そうすると、入力軸１と出力軸２
の間の相対的角度差が変化し、これによつてトル
ク検出器９の出力信号が変化する如くフイードバ
ツクが形成されている。
以上において、電動機１４の回転は、差動変圧
器９の検出信号に依存することなく、通常ほぼ一
定回転数の高速回転を行わせるようにし、一方電
動機１４の起動時の低回転による発生トルク変動
を防止するため前記定電圧回路５８を設け、電機
子電流の通電量を制御する信号に加算するように
している。
また、多板電磁クラツチ３９の接続状態を、電
動機１４の発生トルクを考慮して制御するように
したため、半クラツチ状態を生じさせることによ
りそのすべりで電動機１４の高い回転数を吸収し
つつ電動機１４の発生トルクを円滑且つ安定して
出力軸２に与えることができる。
（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明によれば、
トルク検出器で入出力軸間のトルクを検出し、そ
の検出信号に基づいて補助トルクを発生する電動
機及び電動機の出力トルクを出力軸に伝達する電
磁クラツチの動作を制御する如くした電磁型倍力
装置において、検出トルクに係る信号と電動機の
発生トルクに係る信号とによつて電磁クラツチの
接続動作を制御するようにしたため、電磁クラツ
チの伝達トルクを電動機の発生トルクに一致させ
ることができ、これによつて入出力軸の低回転時
において滑らかに且つ安定して電動機の出力トル
クを出力軸に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る電磁倍力装置の断面を
90゜折曲させた断面図及び電気回路部を付加した
系統図、第２図は第１図中のＡ−Ａ線断面と可動
鉄芯の側面及び平面を示した図、第３図は制御回
路の詳細回路図、第４図は全体構成の概要を示す
系統図、第５図、第６図、第７図は回路各部の波
形図である。 図面中、１は入力軸、２は出力軸、５はケー
ス、７はトーシヨンバー、９は差動変圧器、９ｂ
は可動鉄芯、１０は制御回路、１４は電動機、１
６は回転子、２７は減速装置、３９は多板電磁ク
ラツチ、C1はトルク検出回路、C2は電動機駆動
回路、C3はクラツチ駆動回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 入出力軸間のトルクを検出し、この検出トル
    クに応じて電動機を作動し、電動機が発生するト
    ルクを電磁クラツチを介して出力軸に伝達するよ
    うにした電磁型倍力装置において、上記電磁クラ
    ツチの接続動作を、上記検出トルクに係る信号と
    上記電動機の発生トルクに係る信号とによつて制
    御するようにしたことを特徴とする電磁型倍力装
    置。 ２ 前記電動機は一定回転数の高速回転を行わせ
    るようにしたことを特徴とする前記特許請求の範
    囲第１項記載の電磁型倍力装置。 ３ 前記電磁クラツチを半クラツチ状態で接続動
    作させるよう制御したことを特徴とする前記特許
    請求の範囲第２項記載の電磁型倍力装置。
JP59225456A 1984-10-26 1984-10-26 電磁型倍力装置 Granted JPS61105272A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59225456A JPS61105272A (ja) 1984-10-26 1984-10-26 電磁型倍力装置
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