JPH08133106A

JPH08133106A - 電動パワーステアリング制御装置

Info

Publication number: JPH08133106A
Application number: JP29553594A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ogiso; 好典小木曽
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】電動モータの回転数を検知し、設定値以上に
回転数が大きくならないように印可電圧を制御する電動
パワーステアリング装置において、設定値をできるだけ
小さくすることで、電動モータや減速機の騒音を抑え、
それらの寿命を長くするといった効果を生かすととも
に、急操舵時にもハンドル操舵が重くなることのない電
動パワーステアリング装置を提供することである。【構成】電動モータ７の回転数を回転センサ１６で検
知し、制御装置１５にフィードバックすることで、制御
装置１５はバッテリ５から電動モータ７に印可される電
圧を制御して、設定した回転数より電動モータ７の回転
数が大きくならないように制御する一方、アシスト力伝
達機構２と、減速機６を連結する軸２２に、電動モータ
７側からの駆動力のみを伝えるワンウェイクラッチ２０
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ラックアンドピニオ
ン式の電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２〜５に示すように、従来の電動パワ
ーステアリング装置は、ハンドルＨにスタブシャフト１
を連結するとともに、スタブシャフト１は、アシスト力
伝達機構２を介してピニオンシャフト３に連結してい
る。ピニオンシャフト３には、ピニオン３ａを形成する
とともに、このピニオン３ａをラック軸４に形成したラ
ック４ａにかみ合わせている。なお、これらスタブシャ
フト１あるいは、ピニオンシャフト３及びラック軸４に
より操舵系が構成されている。また上記アシスト力伝達
機構２には、減速機６を介して一方向一定回転の電動モ
ータ７と連係している一方、この電動モータ７は、制御
装置１５を介してバッテリー５と接続している。さら
に、電動モータ７には回転センサ１６を接続する一方、
この回転センサ１６は、検知した電動モータ７の回転数
を、上記制御装置１５にフィードバックしている。

【０００３】アシスト力伝達機構２を詳しく述べたのが
図３であり、スタブシャフト１とピニオンシャフト３と
は、トーションバー８を介して連結し、それら両シャフ
ト１、３が、トーションバー８をねじりながら相対回転
できるようにしている。また、上記スタブシャフト１と
ピニオンシャフト３のそれぞれには、従動かさ歯車９、
１０を回転自在に設けるとともに、これら一対の従動か
さ歯車９、１０には、その軸線に対して９０度ずらした
駆動かさ歯車１１をかみ合わせている。したがって、駆
動かさ歯車１１が回転すると、両従動かさ歯車９、１０
は、互いに反対方向に回転することになる。そして、上
記駆動かさ歯車１１の軸２２は、減速機６を介して電動
モータ７に接続している。

【０００４】上記一対の従動かさ歯車９、１０間におい
て、筒状の可動体１２が、スタブシャフト１とピニオン
シャフト３の両者をまたぐようにして配置されている。
この可動体１２は、スタブシャフト１に対してはストレ
ートスプライン結合させ、ピニオンシャフト３に対して
はヘリカルスプライン結合させている。すなわち、上記
スタブシャフト１の先端部分をストレートスプライン軸
部１７とし、このストレートスプライン軸部１７に、可
動体１２の一方の側に形成したストレートスプライン部
１８をかみ合わせている。また、ピニオンシャフト３の
先端部分をヘリカルスプライン軸部１９とし、このヘリ
カルスプライン軸部１９に、可動体１２の他方の側には
形成したヘリカルスプライン部２０をかみ合わせてい
る。なお、可動体１２は、スタブシャフト１に対してヘ
リカルスプライン結合を、ピニオンシャフト３に対して
はストレートスプライン結合させてもよい。このように
した可動体１２と一方の従動かさ歯車９とに第１クラッ
チ機構１３を設け、可動体１２と他方の従動かさ歯車１
０との間に第２クラッチ機構１４を設けている。

【０００５】次に、この従来例の作用を説明する。い
ま、ハンドルＨを回してスタブシャフト１を回転する
と、その回転力がトーションバー８を介して、ピニオン
シャフト３に伝達される。しかし、タイヤ側の抵抗によ
り、ピニオンシャフト３は回転しにくいため、スタブシ
ャフト１はトーションバー８をねじりながらピニオンシ
ャフト３と相対回転する。このようにスタブシャフト１
が回転すると、可動体１２もそれと一体に回転する。し
かし、上記のように両シャフト１、３は相対回転するの
で、可動体１２がヘリカルスプライン軸部１９のリード
に応じて軸方向に移動する。このとき、タイヤ側の抵抗
が大きいほど、両シャフト１、３の相対回転量が大きく
なり、可動体１２の軸方向への移動量も大きくなる。た
だし、この可動体１２の移動方向は、スタブシャフト１
の回転方向に応じて異なる。例えば、ハンドルＨを右に
きると、スタブシャフト１は矢印Ａ1 方向に回転すると
ともに、可動体１２が図３上側に移動し、第１クラッチ
機構１３を接続する。逆に、ハンドルＨを左にきると、
スタブシャフト１は矢印Ａ2 方向に回転するとともに、
可動体１２が図３下側に移動し、第２クラッチ機構１４
を接続する。

【０００６】第１クラッチ機構１３が接続しているとき
に、電動モータ７に連係した駆動かさ歯車１１が矢印Ａ
方向に回転していれば、可動体１２が従動かさ歯車９と
ともにＡ1 方向に回転する。このように第１クラッチ機
構１３が接続した状態で、可動体１２が矢印Ａ1 方向に
回転すると、スタブシャフト１とピニオンシャフト３と
が、可動体１２を介して矢印Ａ1 方向に一体回転する。
つまり、電動モータ７の駆動力によってピニオンシャフ
ト３が回転し、ラック軸４を移動させ、操舵力をパワー
アシストするものである。また、上記とは反対に、第２
クラッチ機構１４が接続しているときには、可動体１２
が従動かさ歯車１０とともに矢印Ａ2 方向に回転する。
このように第２クラッチ機構１４が接続した状態で、可
動体１２が矢印Ａ2 方向に回転すると、スタブシャフト
１とピニオンシャフト３とが、可動体１２を介して矢印
Ａ2 方向に一体回転する。この場合にも、電動モータ７
の駆動力によってピニオンシャフト３が回転し、ラック
軸４を移動させ、操舵力をアシストするものである。

【０００７】以上述べた電動パワーステアリング装置で
は、電動モータ７の回転数を、回転数センサ１６で検知
するとともに、その検出結果を制御装置１５にフィード
バックしている。ここで、電動モータ７は、当該パワー
ステアリング装置が必要とする最大出力トルクＴを基準
として選ばれている。必要とする最大出力トルクとは、
車両低速時や大きくハンドルをきった時等、電動モータ
７にかかる負荷が最大のときに、その操舵に必要なアシ
スト力を付与することができる電動モータ７の出力トル
クＴのことである。このように電動モータ７を選ぶと、
通常は印可電圧一定のバッテリ５が使用されるので、負
荷が小さくなるにつれて、図４に示す特性線ａのよう
に、電動モータの出力トルクが小さくなると、それに比
例して電動モータ７の回転数は大きくなる。つまり、ハ
ンドルＨが中立位置にある時や、車両高速時などのよう
に、負荷が小さな時は、電動モータ７は高回転している
ことになる。そこで、Ｎ1を設定するとともに、上記の
ようにフィードバックした電動モータ７の回転数が、設
定回転数Ｎ1よりも大きくならないように、制御装置１
５によって、電動モータ７への印可電圧を変化させるよ
うにした。この様子を図４の特性線ｂに示した。なお、
制御装置１５の制御動作を示したのが図５のフローチャ
ートである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の電動パワーステ
アリング装置では、回転設定値Ｎ1は、次のようにして
設定される。電動モータ７の回転数を制御する目的は、
電動モータ７や減速機６の不必要な高回転をできるだけ
抑えることで、電動モータ７や減速機６の騒音を抑えた
り、寿命を長くすることである。当然、設定値Ｎ1を低
くすれば、その効果は大きくなる。しかしながら低く設
定した場合、例えば高速走行時などに、危険回避等のた
め急操舵を行った場合には、一瞬ハンドル操舵がマニュ
アルステアリング時以上に重くなってしまうといった可
能性があった。詳しく述べると、電動モータ７の回転数
をＮ1に一定制御している時の、従動かさ歯車９あるい
は１０の回転数をｎ1とする。そして、危険回避等のた
め、急操舵をして、ハンドルＨから入力される回転数
が、急に回転数ｎよりも大きくなると、引きずり現象が
生じてしまい、ハンドル操舵がマニュアルステアリング
時以上に重くなってしまう。そこで、従来は、ドライバ
ーが入力可能と思われるハンドルの最大回転数を考慮し
て、電動モータ７の設定回転数Ｎ1を設定していたが、
このようにドライバーがハンドルを急操舵することなど
は、まれである。そして、このまれに起こりうるハンド
ル回転数のために設定値を高くしなければならず、電動
モータ７や減速機６の騒音を抑えたり、寿命を長くする
といった効果が半減していた。この発明の目的は、回転
設定値をできるだけ小さくすることで、電動モータや減
速機の騒音を抑え、寿命を長くするといった効果を生か
すとともに、急操舵時にもハンドル操舵が重くなること
のない電動パワーステアリング装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ラックア
ンドピニオン式の操舵系と、電動モータと、電動モータ
に連結する減速機と、電動モータに電圧を印可する電力
供給源と、電動モータの回転数を検知する回転センサ
と、回転センサに接続されるとともに、電動モータの回
転数が設定値以上にならないように、電動モータへの印
可電圧を制御する制御装置と、減速機を介して得られる
電動モータの駆動力を、上記操舵系に伝達するアシスト
力伝達機構とを備えた電動パワーステアリング装置にお
いて、上記アシスト力伝達機構と、減速機を連結する軸
に、電動モータ側からの駆動力のみを伝えるワンウェイ
クラッチを設けた点に特徴を有する。第２の発明は、第
１の発明において、上記アシスト力伝達機構は、ハンド
ルに連結しているスタブシャフトと、ラックとかみ合う
ピニオンが形成されたピニオンシャフトとを、トーショ
ンバーで連結する一方、駆動かさ歯車と、この駆動かさ
歯車とは軸線の向きを９０度ずらしてかみ合いつつ、互
いに対向している一対の従動かさ歯車とを備えるととも
に、上記スタブシャフトおよびピニオンシャフトのそれ
ぞれを、この一対の従動かさ歯車の対向部間に突出さ
せ、かつ、一対の従動かさ歯車に対して、両シャフトを
回転自在にし、しかも、この一対の従動かさ歯車間に、
スタブシャフトとピニオンシャフトとをまたがせた可動
体を設け、この可動体は一方のシャフトとはストレート
スプライン結合を、他方のシャフトとはヘリカルスプラ
イン結合をさせる一方、可動体と一方の従動かさ歯車と
の間に第１クラッチ機構を、可動体と他方の従動かさ歯
車との間に第２クラッチ機構からなる点に特徴を有す
る。

【００１０】

【作用】電動モータ７の回転数を一定Ｎ2に制御してい
る時に、危険回避等のため急操舵を行い、ハンドルから
入力される回転数が、従動かさ歯車の回転数よりも大き
くなったとする。このときは、このハンドルの入力トル
クが、従動かさ歯車９あるいは１０、駆動かさ歯車１１
を介して、軸２２に伝達されるので、ワンウェイクラッ
チ２１は電動モータ７とアシスト力伝達機構２との接続
を解除する。したがって、ハンドル操舵はマニュアルス
テアリングとなる。

【００１１】

【実施例】図１に示したこの発明の電動パワーステアリ
ング装置においては、ハンドルＨに、スタブシャフト１
を連係するとともに、このスタブシャフト１は、アシス
ト力伝達機構２を介してピニオンシャフト３に連係して
いる。上記ピニオンシャフト３には、ピニオン３ａを形
成するとともに、このピニオン３ａをラック軸４に形成
したラック４ａにかみ合わせている。なお、アシスト力
伝達機構２の具体的な構造は従来例と同一であり、その
説明は省略する。そして、減速機６とを連結しているア
シスト力伝達機構２内の駆動かさ歯車１１の軸２２に、
ワンウェイクラッチ２１を設けた。電動モータ７には回
転センサ１６を接続する一方、この回転センサ１６は、
検知した電動モータ７の回転数を、上記制御装置１５に
フィードバックしていることは従来と同様である。ここ
で上記ワンウェイクラッチ２１は、通常は電動モータ７
及び減速機６側からの駆動力を伝え、反対にアシスト力
伝達機構２側から駆動力が発生した場合は、その駆動力
を遮断するものである。

【００１２】次に、この電動パワーステアリング装置の
作用を説明する。図４に示すように従来の設定回転数Ｎ
1よりも小さな設定回転数Ｎ2を設定する。このときの電
動モータ７のモータ出力トルク−回転数特性を、図４に
特性線ｃとして示す。なお、この回転数Ｎ2は通常の車
両走行時には何等問題の無いように設定することはいう
までもない。つまり、通常は、電動モータ７の回転数を
設定値Ｎ2に制御している場合であっても、ハンドル側
から入力される回転数が、電動モータの設定回転数Ｎ2
のときの従動かさ歯車９、１０の回転数ｎ2より大きく
なることはないので、ワンウェイクラッチ２１がつなが
っている状態を保っている。そして、例えば高速走行時
などに、危険回避等のため急操舵を行って、ハンドルか
ら入力される回転数が、上記回転数ｎ2よりも大きくな
ったとする。このときは、このハンドルの入力トルク
が、従動かさ歯車９あるいは１０、駆動かさ歯車１１を
介して、軸２２に伝達されるので、ワンウェイクラッチ
２１は電動モータ７とアシスト力伝達機構２とを遮断す
る。したがって、ハンドル操舵はマニュアルステアリン
グとなる。

【００１３】以上のように、この発明の電動パワーステ
アリング装置によれば、電動モータの設定回転数を低く
設定することが可能となるので、電動モータや減速機の
騒音を抑えるとともに、寿命を長くするといった効果を
生かすことができる。そして、万が一ハンドルから入力
された回転数が、従動かさ歯車の回転数よりも大きくな
った時であっても、ワンウェイクラッチ２１が電動モー
タ７の駆動力を伝えなくなるので、操舵力が重くなるこ
とない。

【００１４】

【発明の効果】この発明によれば、電動モータや減速機
の騒音を抑えるとともに、寿命を長くするといった効果
を生かすとともに、まれに起きうる急操舵時にもハンド
ル操舵が重くなることなく、マニュアルステアリングと
して良好な操舵ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の機構図である。

【図２】従来例の機構図である。

【図３】アシスト力伝達機構を具体的に示した図であ
る。

【図４】バッテリー電圧が一定の場合の、電動モータの
モータ出力トルク−回転数特性を示す図である。

【図５】制御装置１５の制御動作を示したフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

２アシスト力伝達機構６減速機７電動モータ１５制御装置１６回転センサ２１ワンウェイクラッチ２２軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラックアンドピニオン式の操舵系と、電
動モータと、電動モータに連結する減速機と、電動モー
タに電圧を印可する電力供給源と、電動モータの回転数
を検知する回転センサと、回転センサに接続されるとと
もに、電動モータの回転数が設定値以上にならないよう
に、電動モータへの印可電圧を制御する制御装置と、減
速機を介して得られる電動モータの駆動力を、上記操舵
系に伝達するアシスト力伝達機構とを備えた電動パワー
ステアリング装置において、上記アシスト力伝達機構
と、減速機を連結する軸に、電動モータ側からの駆動力
のみを伝えるワンウェイクラッチを設けたことを特徴と
する電動パワーステアリング装置。
【請求項２】アシスト力伝達機構は、ハンドルに連結
しているスタブシャフトと、ラックとかみ合うピニオン
が形成されたピニオンシャフトとを、トーションバーで
連結する一方、駆動かさ歯車と、この駆動かさ歯車とは
軸線の向きを９０度ずらしてかみ合いつつ、互いに対向
している一対の従動かさ歯車とを備えるとともに、上記
スタブシャフトおよびピニオンシャフトのそれぞれを、
この一対の従動かさ歯車の対向部間に突出させ、かつ、
一対の従動かさ歯車に対して、両シャフトを回転自在に
し、しかも、この一対の従動かさ歯車間に、スタブシャ
フトとピニオンシャフトとをまたがせた可動体を設け、
この可動体は一方のシャフトとはストレートスプライン
結合を、他方のシャフトとはヘリカルスプライン結合を
させる一方、可動体と一方の従動かさ歯車との間に第１
クラッチ機構を、可動体と他方の従動かさ歯車との間に
第２クラッチ機構からなることを特徴とする請求項１記
載の電動パワーステアリング装置。