JPH06321121A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサを一つだけ用いるのみで、操舵アシス
トトルク及び復元アシストトルクの制御を可能とした動
力舵取装置を提供することを目的とする。 【構成】 アクチュエータとしての電動モータ２１によ
る操舵アシストトルク付与部よりも車輪８側にある、ス
テアリングシャフト２とピニオンシャフト３の係合部に
配置されたトルクセンサ２２により操舵トルクを検出
し、その検出量が設定量よりも大きいときは、電動モー
タ２１がステアリングシャフト２に対して操舵アシスト
トルクを付与し、検出量がその設定量よりも小さいとき
は、電動モータ２１がステアリングシャフト２に対して
復元アシストトルクを付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等に用いられる動
力舵取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トルクセンサからの検出値に応じたアシ
ストトルクをアクチュエータにより出力する動力舵取装
置が例えば実開昭６２−９５０６９号公報により開示さ
れている。この従来技術によれば、ステアリングホイー
ルの操作により、ステアリングシャフトに回転が伝達さ
れ、ステアリングギヤによりその回転が車幅方向の動き
に変換され、車輪が操舵される。その時、その操舵トル
ク及び操舵角を、ステアリングシャフト上の、アクチュ
エータがアシストトルクを付与する部分よりもステアリ
ングホイール側に取りつけられたトルクセンサ及び操舵
角センサにて検出する。その検出値は制御機構に取り込
まれ、その値に基づいて制御機構がアクチュエータの出
力トルクを制御する。そして、アクチュエータがステア
リングシャフトに対してアシストトルクを付与する。

【０００３】その制御は次のように行われる。まず、ト
ルクセンサからの検出値が設定値よりも大きい場合は操
舵アシストトルクを発生させるようにアクチュエータを
作動させる。また、トルクセンサからの検出値が設定値
よりも小さい場合は、操舵角センサにより中立位置を定
めて、操舵角に比例した復元アシストトルクを発生させ
るようにアクチュエータを作動させる。また、この制御
機構は、復元アシストトルクを発生させた瞬間の操舵角
が小さい程、復元アシストトルクの比例定数が大きくな
るように制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ステアリングホイール
の戻し状態において、アクチュエータに復元アシストト
ルクを発生させる際には、その目標位置として車輪の中
立位置を判断する必要がある。この従来技術では、ステ
アリングホイールの戻し状態においてトルクセンサの検
出値はほとんど０となるため、トルクセンサのみでは車
輪の中立位置を判断することができない。従って、トル
クセンサ以外に、操舵角センサ等、別途センサを設ける
必要があった。本発明は、上記のような点に鑑みてなさ
れたもので、操舵力伝達経路上の、アシストトルクが付
与される部分よりも車輪側の操舵トルクを検出し、設定
量との比較によりアシストトルクを付与する大きさ及び
方向を決定することで、センサを一つだけ用いるのみ
で、操舵アシストトルク及び復元アシストトルクの制御
を可能とした動力舵取装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における動力舵取
装置は、ステアリングホイールと車輪との間の操舵力伝
達経路にアシストトルクを付与するアクチュエータと、
前記操舵力伝達経路の前記アクチュエータによるアシス
トトルク付与部より前記車輪側の前記操舵力伝達経路に
かかる操舵トルクを検出する検出手段と、前記検出手段
からの検出量に応じたアシストトルクを発生させるよう
前記アクチュエータの出力トルクを制御する制御機構と
を備えた動力舵取装置であって、前記制御機構が、前記
検出手段からの検出量が設定量より大きいとき、前記ア
クチュエータに操舵アシストトルクを発生させ、前記設
定量より小さいとき、前記アクチュエータに復元アシス
トトルクを発生させるよう、前記アクチュエータの出力
トルクを制御することを特徴とする。

【０００６】

【作用】ステアリングホイールが操作されると、その回
転が、ステアリングシャフトを介して、ステアリングギ
ヤ装置に伝達される。そこで、車幅方向の動きに変換さ
れ、車輪に舵角が与えられる。その時車輪には車輪を回
動させようとする力が働くとともに、その反作用の力、
即ち車輪を戻そうとする力（タイヤの復元力）が働く。
ステアリングホイールを操作する力及びタイヤの復元力
により、ステアリングギヤ装置には操舵トルクが加わ
り、その操舵トルクを、操舵力伝達経路上の、アクチュ
エータによるアシストトルク付与部より車輪側で検出
し、その検出量を制御機構に入力する。

【０００７】また、この操舵トルクは、アクチュエータ
によるアシストトルク付与部よりも車輪側の操舵力伝達
経路上で検出されているため、ステアリングホイールが
戻し状態にある時でも、車輪に舵角がある、即ちタイヤ
に復元力がある限り、極めて０に近くなるようなことは
ない。従って、この場合も検出量が制御機構に入力され
る。しかしながら、この検出量は上述の、ステアリング
ホイールが操作されている時よりも小さな値となる。

【０００８】さらに、車輪が中立位置にある時は、タイ
ヤには復元力が働かないため、操舵トルクが０になる。
従って、常に車輪の中立位置が、操舵トルクが０となる
位置として判断できることとなる。

【０００９】制御機構は入力された検出量を設定量と比
較し、検出量が設定量よりも大きいときは、アクチュエ
ータに操舵アシストトルクを発生させるようにその出力
トルクを制御し、検出量が設定量よりも小さいときは、
目標位置を操舵トルクが０となる位置として、アクチュ
エータに復元アシストトルクを発生させるようにその出
力トルクを制御する。従って上述の、ステアリングホイ
ール操作時にはアクチュエータに操舵アシストトルクを
発生させ、ステアリングホイール戻し時にはアクチュエ
ータに復元アシストトルクを発生させることになる。

【００１０】

【実施例】続いて、図面に基づいて本発明の一実施例に
ついて説明する。図１は本発明の第１実施例を示す図で
ある。ステアリングホイール１は入力軸であるステアリ
ングシャフト２と連結されており、ステアリングシャフ
ト２の端部には出力軸としてのピニオンシャフト３が係
合している。また、ステアリングシャフト２は、その途
中にフックスジョイント（図示せず）を含んでいる。ピ
ニオンシャフト３の下端部にはピニオン歯５が形成さ
れ、長手方向を車体の車幅方向とするラックバー４上の
ラック歯９と噛み合っている。ラックバー４の左右両側
端部に図示しないボールジョイントを介してタイロッド
６が連結され、タイロッド６にそれぞれ車輪８がナック
ルアーム７を介して取り付けられている。ステアリング
シャフト２とピニオンシャフト３の係合部分にはトルク
センサ２２が設けられ、その部分にかかる操舵トルクを
検出できるようになっている。また、ステアリングシャ
フト２には、アクチュエータとしての電動モータ２１に
より、図示しない減速機構を介してアシストトルクが付
与されるようになっている。即ち、トルクセンサ２２
は、電動モータ２１によるアシストトルク付与部よりも
車輪８側のステアリングギヤ装置にかかる操舵トルクを
検出できるように配置されている。トルクセンサ２２及
び電動モータ２１は制御機構２３に接続されている。制
御機構２３は、トルクセンサ２２の検出値に応じた出力
トルクを電動モータ２１に発生させるように、電動モー
タ２１に供給する電流を制御する。

【００１１】いま、ステアリングホイール１が操作され
ると、ステアリングシャフト２に回転が伝わり、ステア
リングシャフト２と連結されているピニオンシャフト３
が回転する。その回転にともなって、ピニオン歯５とラ
ック歯９との噛合いによりラックバー４が車幅方向へへ
動く。ラックバー４は両側端部がタイロッド６及びナッ
クルアーム７を介して左右の車輪と連結されているた
め、車輪が操舵される。その時、車輪８に取り付けられ
たタイヤには復元力が存在し、車輪８を中立方向へ戻そ
うとする力が働いているため、ラックバー４に車輪を戻
す方向の力が働く。従って、ラック歯９とピニオン歯５
との噛み合いにより、ピニオンシャフト３がその方向へ
回転しようとし、ステアリングシャフト２及びピニオン
シャフト３に操舵トルクがかかる。その操舵トルクをス
テアリングシャフト２とピニオンシャフト３との係合部
に設けられたトルクセンサ２２により検出する。検出量
は制御機構２３へ送り込まれ、制御機構２３が後述の制
御方法にしたがって、検出量に応じた出力トルクを電動
モータ２１に発生させるように、電動モータ２１に供給
する電流を制御する。

【００１２】また、ステアリングホイール１が操作され
た状態から中立位置に向かって戻される場合は、ステア
リングホイール１と、電動モータ２１により操舵アシス
トトルクが付与される部分との間のステアリングシャフ
ト２にかかるトルクはほとんど０となる。しかしなが
ら、タイヤの復元力は存在するので、ラックバー４に車
輪８を戻す方向の力が働く。そのため、ステアリングシ
ャフト２とピニオンシャフト３の係合部にはトルクがか
かっており、トルクセンサ２２により操舵トルクが検出
されるのだが、前述の、ステアリングホイール１が操作
されている時に比べてその検出量は少ない。検出量は、
前述と同様に制御機構２３へ送り込まれ、後述の制御方
法に従って、制御機構２３が電動モータ２１に供給する
電流を制御する。

【００１３】さらに、車輪８が中立位置に戻ったときに
は、タイヤの復元力は存在しなくなり、ラックバー４に
は力が働かない。従って、トルクセンサ２２の検出量は
０となる。

【００１４】電動モータ２１に供給される電流は、制御
機構２３により次のように制御される。まず、トルクセ
ンサ２２から送り込まれた検出量があらかじめ設定して
おいた設定量よりも大きいか否かを判断する。そして、
検出量がその設定量よりも大きいときは、ステアリング
シャフト２に対して操舵アシストトルクを付与し、検出
量がその設定量よりも小さいときは、ステアリングシャ
フト２に対して復元アシストトルクを付与する。この場
合、設定量は、前述のステアリングホイール１が操作さ
れているときに操舵アシストトルクが付与され、ステア
リングホイール１が中立位置に向かって戻されていると
きに復元アシストトルクが付与されるように設定すれば
よい。その際に電動モータ２１に供給される制御電流の
特性例を図４に示す。図面右側がトルクセンサ２２から
の検出値が正の値の場合に相当し、左側が負の値の場合
に相当する。従って、例えば、図面上側を右方向のアシ
ストトルクが電動モータ２１により付与されるような電
流の範囲、下側を左方向のアシストトルクが電動モータ
２１により付与されるような電流の範囲とし、右方向に
車輪８が操舵された際にトルクセンサ２２の検出値が正
の値となるようにした場合、図中（１）で表される範囲
が左方向の操舵アシストトルク付与時、（４）で表され
る範囲が右方向の操舵アシストトルク付与時に相当し、
（２）で表される範囲が右方向の復元アシストトルク付
与時、（３）で表される範囲が左方向の復元アシストト
ルク付与時に相当するものである。

【００１５】本実施例によれば、トルクセンサ２２は、
電動モータ２１による操舵アシストトルク付与部よりも
車輪８側にある、ステアリングシャフト２とピニオンシ
ャフト３の係合部にかかる操舵トルクを検出するため、
タイヤに復元力があるかぎり、操舵トルクがほとんど０
になってしまうようなことはない。従って、常に車輪の
中立位置を、トルクが０になる点として判断できる。よ
って、ステアリングシャフト２に復元アシストトルクを
付与する場合等において、目標位置としての車輪の中立
位置を定めるために、操舵角センサ等、別途センサを加
える必要がなくなる。

【００１６】図２は本発明の第二実施例の一部断面図で
あり、図３は図２中のＡ−Ａ断面図である。図２におい
て１１はギヤハウジングであり、そのブラケット部４０
が弾性部材４３を左右に介して車体４２のギヤハウジン
グ係止部４１に取り付けられ、ギヤハウジング１１と車
体４２とを連結している。このブラケット部４０は、図
示しない車輪が中立状態にあるときにギヤハウジング係
止部４１の中心にくるように取り付けられている。ギヤ
ハウジング１１の内部にはピニオンシャフト１６とラッ
クバー４が斜交する形で内挿され、その内部でピニオン
シャフト１６上のピニオン歯１７（図３参照）とラック
バー４上のラック歯９が噛合っており、ピニオンシャフ
ト１６の回転がラックバー４の往復運動へと変換され
る。図２にあるようにラックバー４はスプリング１３に
よりラックガイド１４を介してピニオンシャフト１６側
へ付勢されている。ピニオンシャフト１６の上端部は、
図示しないステアリングシャフト及びフックスジョイン
トを介して、図示しないステアリングホイールと連結さ
れている。ラックバー４は長手方向を車幅方向として配
設され、その両側端部が、ボールジョイント１０を介し
てタイロッド６と連結しており、タイロッド６はそれぞ
れ図示しないナックルアームを介して左右の車輪に連結
されている。

【００１７】ギヤハウジング１１にはブラケット３１を
介して、アクチュエータとしての電動モータ３２が回転
軸３３をラックバー４の軸と平行になるよう配設されて
いる。その回転軸３３端部に取り付けられた小傘歯車３
４がピニオンシャフト１６の下端部に取り付けられた大
傘歯車１２と噛合っており、電動モータ３２がピニオン
シャフト１６に適当なアシストトルクを付与するように
なっている。

【００１８】さらに、ギヤハウジング１１にはブラケッ
ト４９を介してロッド４８及びコア４５がラックバー４
の軸と平行になるよう取り付けられている。このロッド
４８及びコア４５は、車体に固定された差動一次コイル
５０と、差動一次コイル５０に対向するよう車体に固定
され、かつ車幅方向に並べられた２つの差動二次コイル
４４，４７との間に車幅方向に移動可能に嵌入されてお
り、ロッド４８、コア４５及び差動一次コイル５０、２
つの差動二次コイル４４，４７とで荷重センサとしての
差動トランス４６の一部を構成している。コア４５は、
車輪が中立位置にあるときに、差動コイル４４，４７の
中心位置（図２の位置）に来るように配設されていて、
ギヤハウジング１１の車体に対しての相対移動にともな
い、コア４５が差動一次コイル５０、差動二次コイル４
４，４７間を車幅方向へ移動する。差動一次コイル５０
には、図示しない発振回路等により交流電圧が供給され
ており、差動二次コイル４４，４７に励起される電圧或
いは流れる電流の変化により、コア４５の移動量を検出
する。この移動量でギヤハウジング１１にかかる荷重量
を検出している。

【００１９】差動トランス４６及び電動モータ３２は制
御機構３５に接続されている。制御機構３５は、差動ト
ランス４６からの検出値に応じた出力トルクを電動モー
タ３２に発生させるように、電動モータ３２に供給する
電流を制御する。

【００２０】いま、図示しないステアリングホイールが
右方向へ操作されると、ステアリングシャフト及びフッ
クスジョイントを介してステアリングホイールと連結さ
れているピニオンシャフト１６が右へ回転する。その回
転にともない、ピニオン歯１７とラック歯９との噛合い
によりラックバー４が左へ動く。ラックバー４は両側端
部がボールジョイント１０及びタイロッド６を介して図
示しない左右の車輪と連結されているため、車輪が右へ
操舵される。その時第一実施例と同様にタイヤには復元
力が存在し、車輪を中立方向へ戻そうとする力が働いて
いるため、ラックバー４に右方向の力が働く。その力に
よりピニオンシャフト１６が右方向へ押され、ベアリン
グ１５（図３参照）等を介して、ギヤハウジング１１が
右方向へ押される。従って、ブラケット４０により弾性
部材４３を介して車体に取りつけられたギヤハウジング
１１は、車体４２に対して相対移動する。即ち、ブラケ
ット４０が、弾性部材４３を押し縮めながらギヤハウジ
ング係止部４１の中心（図２の位置）から右方向へ移動
することとなる。

【００２１】ギヤハウジング１１が右方向に移動すると
ギヤハウジング１１にブラケット４９、ロッド４８を介
して固定されたコア４５がギヤハウジング１１と共に右
方向へ車体４２に対して相対移動する。差動一次コイル
５０及び差動二次コイル４４，４７は車体４２に固定さ
れているため、コア４５が差動一次コイル５０、差動二
次コイル４４，４７間を移動する。従って、差動二次コ
イル４４，４７に励起される電圧或いは流れる電流に変
化が起こるため、その変化を差動二次コイル４４，４７
間で比較することにより、コア４５の移動量、即ちギヤ
ハウジング１１にかかる荷重量を検出する。

【００２２】また、ステアリングホイールが右方向へ操
作された状態から中立位置に戻される場合は、ステアリ
ングホイールからピニオシャフト１６に伝達されるトル
クはほとんど０となる。しかしながら、タイヤの復元力
は存在するので、ラックバー４に右方向の力が働く。そ
のため、前述と同様にギヤハウジング１１が車体に対し
て右方向へ相対移動するのだが、前述の、ステアリング
ホイールが右方向へ操作されている時に比べてその移動
量は少ない。即ち、ギヤハウジング１１にかかる荷重量
も少ない。

【００２３】ステアリングホイールが中立位置に戻され
る場合も、前述と同様にして、差動トランス４６により
ギヤハウジング１１の荷重量を検出する。

【００２４】さらに、車輪が中立位置に戻ったときに
は、タイヤの復元力は存在しなくなり、ラックバー４に
は力が働かない。即ち、ピニオシャフト１６はラックバ
ー４に押されることがないため、ギヤハウジング１１に
荷重はかからない。ブラケット４０は、弾性部材４３に
挟まれるようにギヤハウジング係止部４１に取り付けら
れているため、弾性部材４３の復元力によりギヤハウジ
ング係止部４１の中心（図２の位置）へ戻る。

【００２５】従って、本実施例において検出されるギヤ
ハウジング１１の荷重量は、第一実施例のトルクセンサ
２２が検出する検出量と同等のものであるため、本実施
例ではギヤハウジング１１の荷重量という形で操舵トル
クを検出することとなる。

【００２６】制御機構が行う制御は、第一実施例のとき
と同様であり、第一実施例の場合のトルクセンサ２２の
検出量を第二実施例の場合ギヤハウジングにかかる荷重
量に置き換えればよい。

【００２７】さらに、ステアリングホイールが左方向へ
操作された場合も同様にギヤハウジング１１にかかる荷
重量によって、アシストトルクが付与される。

【００２８】本実施例によれば、第一実施例の効果に加
え、次のような効果が生まれる。第二実施例で用いられ
た荷重センサとしての差動トランス４６による移動量の
検出は、２つの差動二次コイル４４，４７に励起される
電圧あるいは流れる電流の変化を２つの差動二次コイル
４４，４７間で比較するため、トルクセンサと比して雑
音による検出量への影響が少ない。また、摺動部分がな
いため、耐久性にも優れている。さらに、本実施例では
トルクセンサをギヤハウジング内に配置する必要がな
く、ピニオンシャフト１６を短く出来るため、フックス
ジョイントの配置が容易になり、ステアリングシャフト
のトルク変動が小さくできるのに加えて、ギヤハウジン
グ１１がコンパクト化でき、車室内への侵入を少なくで
きる。従って、運転者の足元のスペースを確保できる。

【００２９】また、電動モータに供給される制御電流の
特性は図４のものに限ったものではなく、様々な変更が
可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、操舵力伝達経路上の、
アクチュエータによりアシストトルクが付与される部分
よりも車輪側にかかる操舵トルクを検出することで、常
にタイヤの復元力が反映された操舵トルクが検出でき
る。従って、ステアリング戻し状態においても、検出手
段の検出値は０にはならず、復元方向のアシストを行う
際の目標位置が判断でき、操舵角センサ等の他の機構を
加える必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例を示す図。

【図２】 本発明の第二実施例を示す一部断面図。

【図３】 図２中のＡ−Ａ断面図。

【図４】 電動モータに供給される制御電流の特性例を
示すグラフ図。

【符号の説明】

１ ・・・ ステアリングホイール ８ ・・・ 車輪 ２１、３２・・・ 電動モータ（アクチュエータ） ２２ ・・・ トルクセンサ（検出手段） ２３、３５・・・ 制御機構 ４６ ・・・ 差動トランス（検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールと車輪との間の操
   舵力伝達経路にアシストトルクを付与するアクチュエー
   タと、前記操舵力伝達経路の前記アクチュエータによる
   アシストトルク付与部より前記車輪側の前記操舵力伝達
   経路にかかる操舵トルクを検出する検出手段と、前記検
   出手段からの検出量に応じたアシストトルクを発生させ
   るよう前記アクチュエータの出力トルクを制御する制御
   機構とを備えた動力舵取装置であって、前記制御機構
   が、前記検出手段からの検出量が設定量より大きいと
   き、前記アクチュエータに操舵アシストトルクを発生さ
   せ、前記設定量より小さいとき、前記アクチュエータに
   復元アシストトルクを発生させるよう、前記アクチュエ
   ータの出力トルクを制御することを特徴とする動力舵取
   装置。