JPH0822674B2 - Electric power steering - Google Patents

Electric power steering

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JPH0822674B2
JPH0822674B2 JP8592287A JP8592287A JPH0822674B2 JP H0822674 B2 JPH0822674 B2 JP H0822674B2 JP 8592287 A JP8592287 A JP 8592287A JP 8592287 A JP8592287 A JP 8592287A JP H0822674 B2 JPH0822674 B2 JP H0822674B2
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steering
electric power
shaft
power unit
output
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冨士男 籾山
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Hino Motors Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はステアリング操作力を軽減するパワーステア
リングに係り、詳しくは、空圧パワーユニットと電動パ
ワーユニットを組み合わせて構成した電動式パワーステ
アリングに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering system that reduces steering operation force, and more particularly, to an electric power steering system that is configured by combining a pneumatic power unit and an electric power unit. .

〈従来の技術〉 バスあるいは大型トラックなどで代表される大型自動
車においては、パワーステアリングを設けてステアリン
グ操作力を軽減することが多い。また、このようなパワ
ーステアリングとしては、油圧式パワーステアリングと
電動式パワーステアリングがある。
<Prior Art> In a large vehicle represented by a bus or a large truck, a power steering is often provided to reduce steering operation force. In addition, such power steering includes hydraulic power steering and electric power steering.

ここに、油圧式パワーステアリングは出力が大きいた
めに大型自動車にも適用できる。しかしながら、油圧式
パワーステアリングにおいては動力源として用いる油圧
を蓄積することは実質的に不可能であるために、油圧ポ
ンプを常にエンジンで駆動するようにしている。従っ
て、例えば高速走行時のようにステアリング操作力が小
さい場合は油圧が低くてもよいにも拘らず油圧ポンプが
高回転で駆動されるために動力のロスが大きくなってし
まう。
Here, since the hydraulic power steering has a large output, it can be applied to a large vehicle. However, in the hydraulic power steering, it is practically impossible to store the hydraulic pressure used as a power source, so that the hydraulic pump is always driven by the engine. Therefore, when the steering operation force is small, for example, during high-speed traveling, the hydraulic pump is driven at a high rotation speed even though the hydraulic pressure may be low, resulting in a large power loss.

また、据え切りあるいはこれに近い低速走行時におい
てはステアリング操作力が大きくなる。従って、この場
合はエンジンの回転数を走行に要する回転数よりも高く
して油圧ポンプの出力を増大させる必要性がある。な
お、油圧式パワーステアリングにおいては油圧ポンプ、
制御バルブ、油圧シリンダおよびこれらを接続する油圧
配管などを用いる必要性があるために構成が複雑になる
とともに重量が大きくなり、しかも、圧力流体の漏れを
厳密に予防する必要性から取付および配管処理も面倒で
ある。
Further, the steering operation force becomes large when the vehicle is stationary or at a low speed running close to this. Therefore, in this case, it is necessary to increase the output speed of the hydraulic pump by making the engine speed higher than that required for traveling. For hydraulic power steering, a hydraulic pump,
Due to the need to use control valves, hydraulic cylinders, and hydraulic pipes that connect these, the structure becomes complicated and the weight becomes heavy. Moreover, since it is necessary to strictly prevent pressure fluid leakage, mounting and piping treatment Is also troublesome.

これに対して、動力源として電動モータを用いた電動
式パワーステアリングにおいては、柔軟な電気配線を用
いて給電するだけでステアリング操作力を軽減すること
ができるとともに、各種制御も容易であるという利点が
ある。
On the other hand, in an electric power steering system that uses an electric motor as a power source, the steering operation force can be reduced by simply supplying power using flexible electric wiring, and various controls are easy. There is.

このような電動式パワーステアリングは、例えば第4
図に示したように構成されており、ステアリングホイー
ル1にステアリングシャフト2を結合し、このステアリ
ングシャフト2にステアリングギア3のウォーム4を結
合している。そして、ウォーム4に噛み合うウォームホ
イール5の回転軸に取り付けたピットマンアーム6と前
輪8のナックルアーム9をドラッグリンク7を介して連
結することにより、ステアリングホイール1を回動操作
すればステアリングギア3、ピットマンアーム6、ドラ
ッグリンク7およびナックルアーム9を介して前輪8が
操向操作されるようにしている。
Such an electric power steering is, for example, the fourth
As shown in the figure, the steering wheel 1 is connected to the steering shaft 2, and the steering shaft 2 is connected to the worm 4 of the steering gear 3. Then, by connecting the pitman arm 6 attached to the rotary shaft of the worm wheel 5 meshing with the worm 4 and the knuckle arm 9 of the front wheel 8 via the drag link 7, if the steering wheel 1 is rotated, the steering gear 3, The front wheel 8 is steered through the pitman arm 6, the drag link 7 and the knuckle arm 9.

また、電動モータ10の出力軸11に設けたピニオンギア
12をウォームホイール5に噛み合わせることにより、電
動モータ10によってもウォームホイール5を回転させる
ことができるようにしている。そして、ステアリングシ
ャフト2の途中に取り付けたトルクセンサ13から出力さ
れた信号を電動モータ10のコントローラ14に供給するこ
とにより、バッテリ15から電動モータ10に供給される電
力をトルクセンサ13の出力に基づいて制御して電動モー
タ10の出力を増減制御してステアリングホイール1に加
えるステアリング操作力が所定の値になるようにするも
のである。
In addition, a pinion gear provided on the output shaft 11 of the electric motor 10
By engaging 12 with the worm wheel 5, the worm wheel 5 can be rotated by the electric motor 10. Then, by supplying the signal output from the torque sensor 13 mounted in the middle of the steering shaft 2 to the controller 14 of the electric motor 10, the electric power supplied from the battery 15 to the electric motor 10 is based on the output of the torque sensor 13. The steering operation force applied to the steering wheel 1 is controlled to a predetermined value by controlling the output of the electric motor 10 to be increased or decreased.

従って、運転者は実際に必要とされる操作力よりも小
さい力でステアリング操作をすることができる。なお、
電動式パワーステアリングは上記の他に、特開昭59-508
46号公報、特開昭60-53463号公報などに記載されたも
の、あるいは、実開昭56-4973号公報、実開昭56-4974号
公報に見られるようにステアリングシャフトと電動モー
タを同心的に設けて小型化を図るようにしたものもあ
る。
Therefore, the driver can perform the steering operation with a force smaller than the actually required operation force. In addition,
In addition to the above, the electric power steering is disclosed in JP-A-59-508.
No. 46, Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-53463, or the concentric steering shaft and electric motor as seen in Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-4973 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-4974. There is also a device that is provided in an attempt to reduce the size.

このように、電動式パワーステアリングは電動モータ
を用いてステアリング操作力を軽減するものであり、取
り扱いおよび制御が容易である。しかしながら、大型自
動車のようにステアリング操作力が大きな自動車に対応
させるためには、電動モータの出力を増大する必要性が
ある。しかしながら、これまでに小型自動車において具
体化されている電動式パワーステアリングを大型自動車
に適用するためには、電動モータの駆動電流および出力
を例えば24V、250A、6Kwというように実現不可能な程に
増大させる必要性があるために、電動式パワーステアリ
ングを大型自動車に適用することは不可能であるとされ
ていた。
In this way, the electric power steering reduces the steering operation force by using the electric motor, and is easy to handle and control. However, it is necessary to increase the output of the electric motor in order to cope with an automobile having a large steering operation force such as a large automobile. However, in order to apply the electric power steering that has been embodied in small automobiles to large automobiles, the drive current and output of the electric motor are unrealizable such as 24V, 250A, 6Kw. Due to the need to increase it, it was considered impossible to apply electric power steering to large vehicles.

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、小出
力の電動モータを用いながらも大型自動車にも適用でき
る電動式パワーステアリングの構成を簡略化するととも
に省エネルギ化することを課題としている。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention has been made in view of the above circumstances, and simplifies the configuration of an electric power steering that can be applied to a large vehicle while using an electric motor with a small output and saves energy. The challenge is to turn it into energy.

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するために本発明は、ステアリングホ
イールに結合された上部シャフトにトルクセンサを介し
て下部シャフトを結合している。また、前記下部シャフ
トにユニバーサルジョイントを介して連結された入力軸
を有する空圧パワーユニットを設けるとともに、前記下
部シャフトを回転自在に支持するステアリングコラムに
該下部シャフトを回転駆動する電動パワーユニットを取
り付けている。そして、車速に応答する信号を出力する
車速センサおよび前記トルクセンサから出力された信号
に基づいて前記電動パワーユニットの出力を制御するコ
ントローラを設けたことを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, according to the present invention, a lower shaft is coupled to an upper shaft coupled to a steering wheel via a torque sensor. Further, a pneumatic power unit having an input shaft connected to the lower shaft through a universal joint is provided, and an electric power unit that rotationally drives the lower shaft is attached to a steering column that rotatably supports the lower shaft. . A controller for controlling the output of the electric power unit based on the signal output from the vehicle speed sensor that outputs a signal responsive to the vehicle speed and the torque sensor is provided.

〈作用〉 ステアリングホイールを回転操作して上部シャフトを
回転させると、トルクセンサを介して下部シャフトが回
転操作され、この下部シャフトによって空圧パワーユニ
ットの入力軸が回転制御される。トルクセンサは、上部
シャフトから下部シャフトに伝達されるトルクに応答し
た信号を出力する。
<Operation> When the steering wheel is rotated to rotate the upper shaft, the lower shaft is rotated via the torque sensor, and the lower shaft controls the rotation of the input shaft of the pneumatic power unit. The torque sensor outputs a signal in response to the torque transmitted from the upper shaft to the lower shaft.

コントローラは車速センサから出力された車速信号に
基づいてそのときの最適ステアリング操作力を算出し、
この算出された最適操作力とトルクセンサから出力され
た運転者の実際のステアリング操作力を比較してその偏
差を算出する。また、コントローラはこの偏差出力に基
づいて前記偏差がゼロとなるように電動パワーユニット
の出力を制御するために、運転者に要求される実際のス
テアリング操作力はその時々の車速に応答した最適値に
保持される。
The controller calculates the optimum steering operation force at that time based on the vehicle speed signal output from the vehicle speed sensor,
The calculated optimum operating force is compared with the actual steering operating force of the driver output from the torque sensor to calculate the deviation. Further, the controller controls the output of the electric power unit so that the deviation becomes zero based on the deviation output, so that the actual steering operation force required by the driver is set to the optimum value in response to the vehicle speed at that time. Retained.

一方、上記のようにして下部シャフトに伝達されたス
テアリング操作力は、空圧パワーユニットを介して前輪
に伝達される。従って、運転者のステアリング操作力が
電動パワーユニットの倍力作用および空圧パワーユニッ
トの倍力作用を受けた後に前輪に伝達されるために、実
用範囲内の小出力の電動パワーユニットを用いて大型自
動車の電動式パワーステアリングを構成することができ
る。
On the other hand, the steering operation force transmitted to the lower shaft as described above is transmitted to the front wheels via the pneumatic power unit. Therefore, since the steering operation force of the driver is transmitted to the front wheels after being subjected to the boosting action of the electric power unit and the boosting action of the pneumatic power unit, the electric power unit of the small output within the practical range is used for a large vehicle. An electric power steering can be configured.

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、第4図に示した従来例と同一機能を有する構
成部品には同一の符号を付している。
<Examples> Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The components having the same functions as those of the conventional example shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

第1図は本発明に係る電動式パワーステアリングの一
実施例を示す概略説明図、第2図は第1図のA−A断面
図であり、ステアリングホイール1で回動操作されるス
テアリングシャフト2は、ステアリングホイール1に固
定された上部シャフト16と、ステアリングコラム18に回
転自在に保持された中空の下部シャフト17で構成されて
おり、下部シャフト17に上部シャフト16の下部を回転自
在に挿入している。また、上部シャフト16と下部シャフ
ト17をトルクセンサ13を介して結合するとともに、下部
シャフト17を回転駆動する電動パワーユニット19をコラ
ム18に取り付けている。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of the electric power steering system according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. Is composed of an upper shaft 16 fixed to the steering wheel 1 and a hollow lower shaft 17 rotatably held by a steering column 18. The lower part of the upper shaft 16 is rotatably inserted into the lower shaft 17. ing. In addition, the upper shaft 16 and the lower shaft 17 are coupled via the torque sensor 13, and an electric power unit 19 that rotationally drives the lower shaft 17 is attached to the column 18.

トルクセンサ13は第2図に示したように構成されてお
り、接触子20を突出形成したカム21を上部シャフト16に
取り付けるとともに、、凹字状の圧電素子保持金具22を
下部シャフト17に取り付けている。そして、保持金具22
の内側面に取り付けた圧電素子23R、23Lの間に接触子20
を挟み込み保持させることにより、上部シャフト16から
下部シャフト17に伝達されるトルクの大きさおよび回転
方向に応答した信号を出力するようにしている。24は圧
電素子23R、23Lを保護すべく保持金具22と接触子20の間
に張圧保持させたスプリングである。
The torque sensor 13 is configured as shown in FIG. 2, and the cam 21 having the contactor 20 formed in a protruding manner is attached to the upper shaft 16, and the concave piezoelectric element holding metal fitting 22 is attached to the lower shaft 17. ing. And the holding metal fittings 22
Between the piezoelectric elements 23R and 23L mounted on the inner surface of the
By sandwiching and holding, the signal is output in response to the magnitude of the torque transmitted from the upper shaft 16 to the lower shaft 17 and the rotation direction. Reference numeral 24 is a spring that holds the piezoelectric element 23R, 23L under tension between the holding metal fitting 22 and the contactor 20.

そして、コラム18の下方に露出した下部シャフト17の
下端部に固定した被駆動ギア25とコラム18に取り付けた
電動モータ26の出力軸に取り付けた駆動ギア27を噛み合
わせることにより、電動モータ26が駆動されるとギア2
7、25を介して下部シャフト17が回転駆動される電動パ
ワーユニット19を構成している。
Then, the driven gear 25 fixed to the lower end of the lower shaft 17 exposed below the column 18 and the drive gear 27 attached to the output shaft of the electric motor 26 attached to the column 18 are meshed with each other, whereby the electric motor 26 is Gear 2 when driven
An electric power unit 19 in which a lower shaft 17 is rotationally driven via 7, 25 constitutes.

下部シャフト17の下端に空圧パワーユニット28の入力
軸29をユニバーサルジョイント30を介して結合してい
る。そして、空圧パワーユニット28の出力軸31にはピッ
トマンアーム6を取り付けることにより、下部シャフト
17が回転するとピットマンアーム6が揺動するようにし
ている。
An input shaft 29 of a pneumatic power unit 28 is connected to the lower end of the lower shaft 17 via a universal joint 30. Then, by attaching the pitman arm 6 to the output shaft 31 of the pneumatic power unit 28, the lower shaft
When the 17 rotates, the pitman arm 6 swings.

すなわち、空圧パワーユニット28はコントロールバル
ブ32とパワーシリンダ33によって構成されており、入力
軸29の回転にともなってコントロールバルブ32の弁体
(図示省略)が変位すると、この弁体の変位量に応答し
た量の圧縮空気が空圧タンク34からパワーシリンダ33に
供給されてピストン36が駆動される。そして、ピストン
36の動きがラックピニオン方式でセクタギア37に伝達さ
れ、セクタギア37の回転が出力軸31を介してピットマン
アーム6に伝達されるようにしている。なお、ピットマ
ンアーム6の動きはドラッグリンク7を介して前輪8の
ナックルアーム9に伝達される。
That is, the pneumatic power unit 28 is composed of the control valve 32 and the power cylinder 33, and when the valve body (not shown) of the control valve 32 is displaced due to the rotation of the input shaft 29, it responds to the displacement amount of this valve body. This amount of compressed air is supplied from the pneumatic tank 34 to the power cylinder 33 to drive the piston 36. And the piston
The movement of 36 is transmitted to the sector gear 37 by the rack and pinion method, and the rotation of the sector gear 37 is transmitted to the pitman arm 6 via the output shaft 31. The movement of the pitman arm 6 is transmitted to the knuckle arm 9 of the front wheel 8 via the drag link 7.

空圧タンク34にはエンジンによって駆動されるコンプ
レッサ35を接続している。なお、空圧タンク35に設けた
圧力センサ50は、空圧タンク35の圧力が所定の範囲内に
保持されるようにコンプレッサ35を制御する。
A compressor 35 driven by the engine is connected to the pneumatic tank 34. The pressure sensor 50 provided in the pneumatic tank 35 controls the compressor 35 so that the pressure of the pneumatic tank 35 is maintained within a predetermined range.

コントローラ14にはトルクセンサ13から出力された信
号および車速センサ45から出力された信号が供給され、
これらの信号に基づいて倍力値を演算して電動モータ26
に供給される駆動電流を制御する。
The signal output from the torque sensor 13 and the signal output from the vehicle speed sensor 45 are supplied to the controller 14,
The electric motor 26 is operated by calculating the boost value based on these signals.
Control the drive current supplied to the.

第3図はコントローラ14のブロック図であり、トルク
センサ13の圧電素子23R、23Lから出力された信号は増幅
器38、39およびA/D変換器40、41によって処理され、ス
イッチング回路42を介して比較増幅器43に供給されると
ともに、方向判別器44に供給される。車速センサ45から
出力された信号は、波形整形器46を経て増幅器47に供給
される。
FIG. 3 is a block diagram of the controller 14, in which the signals output from the piezoelectric elements 23R and 23L of the torque sensor 13 are processed by the amplifiers 38 and 39 and the A / D converters 40 and 41 and passed through the switching circuit 42. It is supplied to the comparison amplifier 43 and the direction discriminator 44. The signal output from the vehicle speed sensor 45 is supplied to the amplifier 47 via the waveform shaper 46.

増幅器47には車速に応じた増幅条件を予め設定してお
り、この条件に従って増幅された信号が前記比較増幅器
43に供給される。比較増幅器43から出力された信号はD/
A変換器48でアナログ信号に変換された後に駆動回路49
で増幅されて電動モータ26に供給される。
An amplification condition corresponding to the vehicle speed is preset in the amplifier 47, and the signal amplified according to this condition is used as the comparison amplifier.
Supplied to 43. The signal output from the comparison amplifier 43 is D /
After being converted into an analog signal by the A converter 48, the drive circuit 49
Is amplified by and is supplied to the electric motor 26.

方向判別器44は、圧電素子23R、23Lから出力された信
号に基づいてステアリングホイール1の回転方向を判別
する。また、この方向判別器44の出力信号はスイッチン
グ回路42に切換信号として供給されるとともに、駆動回
路49に正逆切換の指令信号として供給される。
The direction discriminator 44 determines the rotation direction of the steering wheel 1 based on the signals output from the piezoelectric elements 23R and 23L. The output signal of the direction discriminator 44 is supplied to the switching circuit 42 as a switching signal and to the drive circuit 49 as a command signal for forward / reverse switching.

空圧タンク34に設けた圧力センサ50から出力された信
号は比較増幅器51に供給される。比較増幅器51は、供給
された信号に基づいて空圧タンク34の圧力が上下限内に
あるか否かを判断し、判断結果を増幅駆動回路52に出力
する。増幅駆動回路52は、比較増幅器51から供給された
信号に基づいてコンプレッサ35の駆動系路に設けたクラ
ッチをON-OFF制御し、空圧タンク34の圧力を上下限内に
保持させる。
The signal output from the pressure sensor 50 provided in the pneumatic tank 34 is supplied to the comparison amplifier 51. The comparison amplifier 51 determines whether the pressure of the pneumatic tank 34 is within the upper and lower limits based on the supplied signal, and outputs the determination result to the amplification drive circuit 52. The amplification drive circuit 52 performs ON-OFF control of the clutch provided in the drive system path of the compressor 35 based on the signal supplied from the comparison amplifier 51, and keeps the pressure of the pneumatic tank 34 within the upper and lower limits.

以上のように構成された電動式パワーステアリングに
おいて、運転者がステアリングホイール1を例えば右方
向に回動操作すると、ステアリングホイール1に固定さ
れた上部シャフト16が同方向に回転する。上部シャフト
16の回転はカム21、圧電素子23Rスプリング24および保
持金具22を介して下部シャフト17に伝達される。下部シ
ャフト17の回転はユニバーサルジョイント30を介して空
圧パワーユニット28の入力軸29に伝達される。
In the electric power steering system configured as described above, when the driver turns the steering wheel 1 to the right, for example, the upper shaft 16 fixed to the steering wheel 1 rotates in the same direction. Upper shaft
The rotation of 16 is transmitted to the lower shaft 17 via the cam 21, the piezoelectric element 23R spring 24, and the holding metal 22. The rotation of the lower shaft 17 is transmitted to the input shaft 29 of the pneumatic power unit 28 via the universal joint 30.

また、入力軸29の回転にともなってコントロールバル
ブ32に設けた図示しない弁体が変位すると、この弁体の
変位量に応答した量の圧縮空気が空圧タンク34からパワ
ーシリンダ33に供給されてピストン36が駆動される。そ
して、ピストン36の動きがラックピニオン方式でセクタ
ギア37に伝達され、セクタギア37の動き(回動)が出力
軸31を介してピットマンアーム6に伝達される。なお、
ピットマンアーム6の動きがドラッグリンク7を介して
ナックルアーム9に伝達されるために、前輪8が操向作
動される。
Further, when a valve body (not shown) provided in the control valve 32 is displaced along with the rotation of the input shaft 29, compressed air of an amount corresponding to the displacement amount of the valve body is supplied from the pneumatic tank 34 to the power cylinder 33. The piston 36 is driven. Then, the movement of the piston 36 is transmitted to the sector gear 37 by the rack and pinion method, and the movement (rotation) of the sector gear 37 is transmitted to the pitman arm 6 via the output shaft 31. In addition,
Since the movement of the pitman arm 6 is transmitted to the knuckle arm 9 via the drag link 7, the front wheel 8 is steered.

このような一連の操向作動の過程において、ステアリ
ングホイール1が右方向に回動操作されている。従っ
て、トルクセンサ13に設けた一対の圧電素子34R、34Lの
うちの一方の圧電素子34Rには上部シャフト16から下部
シャフト17に伝達されるトルクが圧縮力として作用する
ために、この圧電素子34Rからは上部シャフト16から下
部シャフト17に伝達されるステアリング操作力(トル
ク)の大きさに対応した信号を出力する。なお、他方の
圧電素子34Lにはトルクが圧縮力として作用しないため
に信号は出力されない。
In the course of such a series of steering operations, the steering wheel 1 is rotated rightward. Therefore, since the torque transmitted from the upper shaft 16 to the lower shaft 17 acts as a compressive force on one of the pair of piezoelectric elements 34R, 34L provided in the torque sensor 13, the piezoelectric element 34R is compressed. Outputs a signal corresponding to the magnitude of the steering operation force (torque) transmitted from the upper shaft 16 to the lower shaft 17. A signal is not output to the other piezoelectric element 34L because the torque does not act as a compressive force.

圧電素子34Rから出力された信号は、増幅器38およびA
/D変換器40で処理された後に方向判別器44に供給され
る。方向判別器44はA/D変換器40から信号が供給されて
いることを検出して右方向への回転であると判別し、ス
イッチング回路42を図示の状態に切換保持させる。従っ
て、スイッチング回路42はその時々における実際のステ
アリング操作力に対応する信号を比較増幅器43に供給す
る。
The signal output from the piezoelectric element 34R is supplied to the amplifier 38 and A
It is supplied to the direction discriminator 44 after being processed by the / D converter 40. The direction discriminator 44 detects that a signal is being supplied from the A / D converter 40 and discriminates that the rotation is to the right, and causes the switching circuit 42 to be switched and held in the illustrated state. Therefore, the switching circuit 42 supplies the comparison amplifier 43 with a signal corresponding to the actual steering operation force at each time.

一方、車速センサ45から出力された信号は波形整形器
46を介して増幅器47に供給される。また、増幅器47には
車速に応じた増幅条件を予め設定しているために、その
時々の車速に応答した最適なステアリング操作力に対応
する信号が比較増幅器43に供給される。
On the other hand, the signal output from the vehicle speed sensor 45 is a waveform shaper.
It is supplied to the amplifier 47 via 46. Further, since the amplifier 47 is preset with an amplification condition according to the vehicle speed, a signal corresponding to the optimum steering operation force in response to the vehicle speed at that time is supplied to the comparison amplifier 43.

比較増幅器43は、増幅器47から供給された最適操作力
に対応する信号とスイッチング回路42を介して供給され
た実際の操作力に対応する信号を比較し、その偏差を増
幅してD/A変換器48を介して駆動回路49に供給する。駆
動回路49においては、D/A変換器48から供給された信号
と方向判別器44から供給された信号に基づいて電動モー
タ26に供給する駆動電流を制御して電動モータ26の回転
方向および出力を最適制御する。
The comparison amplifier 43 compares the signal corresponding to the optimum operating force supplied from the amplifier 47 with the signal corresponding to the actual operating force supplied via the switching circuit 42, amplifies the deviation, and performs D / A conversion. It is supplied to the drive circuit 49 via the device 48. In the drive circuit 49, the drive current supplied to the electric motor 26 is controlled based on the signal supplied from the D / A converter 48 and the signal supplied from the direction discriminator 44 to control the rotation direction and output of the electric motor 26. Optimally control.

また、電動モータ26の回転力は駆動ギア27および被駆
動ギア25を介して下部シャフト17に伝達されるために、
空圧パワーユニット28の倍力作用に電動モータ26の回転
力が加算されることになり、しかも、電動モータ26の回
転力はステアリングホイール1に加える操作力がその時
々の車速に対応した最適値となるように制御されるため
に、ステアリング操作力は常に最適な状態に保持され
る。
Further, since the rotational force of the electric motor 26 is transmitted to the lower shaft 17 via the driving gear 27 and the driven gear 25,
The rotational force of the electric motor 26 is added to the boosting action of the pneumatic power unit 28, and the rotational force of the electric motor 26 is an optimum value corresponding to the vehicle speed at which the operating force applied to the steering wheel 1 corresponds to the vehicle speed at that time. Therefore, the steering operation force is always kept in an optimum state.

一方、ステアリングホイール1を左方向に回動操作し
た場合は、前記の場合とは逆に別の圧電素子23Lから操
作力に応答した信号が出力される。また、このように圧
電素子23Lから信号が出力されると方向判別器44の出力
が右方向への回動操作の場合と反転してスイッチング回
路42を反転作動させるために、圧電素子23Lから出力さ
れた信号はスイッチング回路42を経て比較増幅器43に供
給される。
On the other hand, when the steering wheel 1 is rotated leftward, a signal in response to the operating force is output from another piezoelectric element 23L contrary to the above case. Further, when the signal is output from the piezoelectric element 23L in this manner, the output of the direction discriminator 44 is reversed from that in the case of the turning operation to the right and is output from the piezoelectric element 23L in order to invert the switching circuit 42. The generated signal is supplied to the comparison amplifier 43 via the switching circuit 42.

従って、駆動回路49は比較増幅器43から供給された偏
差信号および方向判別器44から供給された方向判別信号
に基づいて電動モータ26を逆方向に所定の出力で回転駆
動する。なお、その他の作用についてはステアリングホ
イール1を右方向に回動操作した前記の場合と同様であ
るのでその説明を省略する。
Therefore, the drive circuit 49 rotationally drives the electric motor 26 in the reverse direction with a predetermined output based on the deviation signal supplied from the comparison amplifier 43 and the direction determination signal supplied from the direction discriminator 44. The other operations are the same as those in the case where the steering wheel 1 is rotated rightward, and the description thereof will be omitted.

なお、空圧パワーユニット28の倍力作用にともなって
空圧タンク34の圧縮空気が消費されるが、タンク34の圧
力は圧力センサ50によって監視されている。そして、空
圧タンク34の圧力が予め定めた下限値より低くなると比
較増幅器51から駆動信号が出力されて駆動回路52がクラ
ッチをONさせるためにコンプレッサ35が駆動される。な
お、コンプレッサ35の駆動により空圧タンク34の圧力が
上限値まで上昇した場合は、比較増幅器51から停止信号
が出力されて駆動回路52がクラッチをOFFさせるため
に、コンプレッサ35が停止されてエンジンの動力の浪費
が予防される。
Although the compressed air in the pneumatic tank 34 is consumed due to the boosting action of the pneumatic power unit 28, the pressure in the tank 34 is monitored by the pressure sensor 50. When the pressure in the pneumatic tank 34 becomes lower than a predetermined lower limit value, a drive signal is output from the comparison amplifier 51 and the drive circuit 52 turns on the clutch to drive the compressor 35. When the pressure in the pneumatic tank 34 rises to the upper limit value due to the driving of the compressor 35, the stop signal is output from the comparison amplifier 51 and the drive circuit 52 turns off the clutch. The waste of power is prevented.

ところで、ステアリングシャフト2を上部シャフト16
と下部シャフト17で構成し、ステアリングコラム18に回
転自在に支持された下部シャフト17に上部シャフト16を
回転自在に取り付けるとともに、両シャフト16、17をト
ルクセンサ13を介して連結し、かつ、下部シャフト17と
空圧パワーユニット28の入力軸29をユニバーサルジョイ
ント30を介して結合している。このために、ステアリン
グホイール1の支持安定性およびステアリング操作力の
検出精度を悪化させることなくドラッグリンク7あるい
は空圧パワーユニット28などの振動にともなう上部シャ
フト16の振動を抑制することができる。さらに、電動パ
ワーユニット19をステアリングコラム18に取り付けて路
面からの振動あるいは跳上水などによる電動パワーユニ
ット19の損傷を予防するようにしている。従って、振動
あるいは跳上水などによるトラブルを回避する特別な保
護装置を電動パワーユニット19に設ける必要性もない。
By the way, the steering shaft 2 and the upper shaft 16
And the lower shaft 17, the upper shaft 16 is rotatably attached to the lower shaft 17 which is rotatably supported by the steering column 18, and both shafts 16 and 17 are connected via the torque sensor 13, and The shaft 17 and the input shaft 29 of the pneumatic power unit 28 are connected via a universal joint 30. Therefore, the vibration of the upper shaft 16 due to the vibration of the drag link 7 or the pneumatic power unit 28 can be suppressed without deteriorating the support stability of the steering wheel 1 and the detection accuracy of the steering operation force. Further, the electric power unit 19 is attached to the steering column 18 to prevent the electric power unit 19 from being damaged due to vibration from the road surface or jumping water. Therefore, it is not necessary to provide the electric power unit 19 with a special protection device for avoiding troubles caused by vibration or jumping water.

さらにまた、電動パワーユニット19の動力源である電
力および空圧パワーユニット28の動力源である圧縮空気
はいずれも蓄積可能である。従って、例えば油圧式パワ
ーステアリングの油圧ポンプのように常に駆動してステ
アリング操作を待機する必要性がなく、エンジンの動力
の浪費を回避することができる。
Furthermore, both the electric power that is the power source of the electric power unit 19 and the compressed air that is the power source of the pneumatic power unit 28 can be stored. Therefore, it is not necessary to constantly drive and wait for the steering operation like a hydraulic pump of a hydraulic power steering, and it is possible to avoid waste of engine power.

なお、実施例では一対の圧電素子23R、23Lを用いたト
ルクセンサ13でステアリング操作力を検出するようにし
ているが、トルクセンサ13の具体的な構造は実施例に限
定されない。
In the embodiment, the torque sensor 13 using the pair of piezoelectric elements 23R and 23L detects the steering operation force, but the specific structure of the torque sensor 13 is not limited to the embodiment.

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように本発明に係る電動式パ
ワーステアリングにおいては、出力の制御が容易で特性
設定の自由度が高い電動パワーユニットを用い、この電
動パワーユニットの出力の不足分を空圧パワーユニット
で補うようにしているために、電動パワーユニットの出
力を実用範囲内の小出力に設定した場合にも大型自動車
のパワーステアリングを容易に構成することができる。
また、ステアリングシャフトを上部シャフトと下部シャ
フトで構成し、ステアリングコラムに回転自在に支持さ
れた下部シャフトに上部シャフトを回転自在に取り付け
るとともに、トルクセンサを介して両シャフトを連結す
るとともに、下部シャフトと空圧パワーユニットの入力
軸をユニバーサルジョイントを介して結合しているため
に、ステアリングホイールの支持安定性およびステアリ
ング操作力の検出精度を悪化させることなくドラッグリ
ンクあるいは空圧パワーユニットなどの振動にともなう
上部シャフトの振動を抑制することができる。さらに、
電動パワーユニットをステアリングコラムに取り付けて
いるために格別な保護装置を設けることなく電動パワー
ユニットを路面からの振動あるいは跳上水などから保護
することができる。さらにまた、空圧パワーユニットの
動力源である圧縮空気は電動パワーユニットの動力源で
ある電力と同様に蓄積可能であり、しかも大型自動車に
搭載されているエアタンクの圧縮空気を空圧パワーユニ
ットの動力源として有効利用できるために大型自動車に
適用可能な電動式パワーユニットの構成を簡略化できる
とともに省エネルギ化することができる。
<Effects of the Invention> As is apparent from the above description, in the electric power steering according to the present invention, an electric power unit that is easy to control the output and has a high degree of freedom in setting characteristics is used. Is supplemented by the pneumatic power unit, the power steering of a large vehicle can be easily configured even when the output of the electric power unit is set to a small output within a practical range.
In addition, the steering shaft is composed of an upper shaft and a lower shaft, the upper shaft is rotatably attached to the lower shaft rotatably supported by the steering column, and both shafts are connected via a torque sensor. Since the input shaft of the pneumatic power unit is connected via a universal joint, the upper shaft that accompanies the vibration of the drag link or the pneumatic power unit does not deteriorate the stability of steering wheel support and the detection accuracy of steering operation force. Vibration can be suppressed. further,
Since the electric power unit is attached to the steering column, the electric power unit can be protected from vibration from the road surface or jumping water without providing a special protection device. Furthermore, compressed air, which is the power source of the pneumatic power unit, can be stored in the same way as electric power, which is the power source of the electric power unit, and the compressed air of the air tank installed in a large vehicle is used as the power source of the pneumatic power unit. Since it can be effectively used, the structure of the electric power unit applicable to a large automobile can be simplified and energy can be saved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る電動式パワーステアリングの一実
施例を示す概略説明図、第2図は第1図のA−A断面
図、第3図はコントローラ14のブロック図、第4図は従
来例の説明図である。 1……ステアリングホイール、2……ステアリングシャ
フト、6……ピットマンアーム、7……ドラッグリン
ク、8……前輪、9……ナックルアーム、13……トルク
センサ、14……コントローラ、16……上部シャフト、17
……下部シャフト、18……ステアリングコラム、19……
電動パワーユニット、20……接触子、21……カム、22…
…保持金具、23R、23L……圧電素子、24……スプリン
グ、25……被駆動ギア、26……電動モータ、27……駆動
ギア、28……空圧パワーユニット、29……入力軸、30…
…ユニバーサルジョイント、31……出力軸、32……コン
トロールバルブ、33……パワーシリンダ、34……空圧タ
ンク、35……コンプレッサ、36……ピストン、37……セ
ンタギア、38、39、47……増幅器、40、41……A/D変換
器、42……スイッチング回路、43、51……比較増幅器、
44……方向判別器、45……車速センサ、46……波形整形
器、48……D/A変換器、49……駆動回路、50……圧力セ
ンサ、52……増幅駆動回路
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of the electric power steering according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram of a controller 14, and FIG. It is explanatory drawing of a prior art example. 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 6 ... Pitman arm, 7 ... Drag link, 8 ... Front wheel, 9 ... Knuckle arm, 13 ... Torque sensor, 14 ... Controller, 16 ... Top Shaft, 17
...... Lower shaft, 18 …… Steering column, 19 ……
Electric power unit, 20 …… contactor, 21 …… cam, 22…
… Holders, 23R, 23L …… Piezoelectric element, 24 …… Spring, 25 …… Driven gear, 26 …… Electric motor, 27 …… Drive gear, 28 …… Pneumatic power unit, 29 …… Input shaft, 30 …
… Universal joint, 31 …… Output shaft, 32 …… Control valve, 33 …… Power cylinder, 34 …… Pneumatic tank, 35 …… Compressor, 36 …… Piston, 37 …… Center gear, 38,39,47… … Amplifier, 40, 41 …… A / D converter, 42 …… Switching circuit, 43,51 …… Comparison amplifier,
44 …… direction discriminator, 45 …… vehicle speed sensor, 46 …… waveform shaper, 48 …… D / A converter, 49 …… drive circuit, 50 …… pressure sensor, 52 …… amplification drive circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ステアリングホイールに結合された上部シ
ャフトと、該上部シャフトにトルクセンサを介して結合
された下部シャフトと、該下部シャフトを回転自在に支
持するステアリングコラムと、前記下部シャフトにユニ
バーサルジョイントを介して結合された入力軸を有する
空圧パワーユニットと、前記ステアリングコラムに取り
付けられて下部シャフトを回転駆動する電動パワーユニ
ットと、車速に応答する信号を出力する車速センサおよ
び前記トルクセンサから出力された信号に基づいて前記
電動パワーユニットの出力を制御するコントローラを備
えてなる電動式パワーステアリング。
1. An upper shaft coupled to a steering wheel, a lower shaft coupled to the upper shaft via a torque sensor, a steering column rotatably supporting the lower shaft, and a universal joint to the lower shaft. Pneumatic power unit having an input shaft coupled via, an electric power unit mounted on the steering column to drive the lower shaft to rotate, a vehicle speed sensor for outputting a signal in response to a vehicle speed and the torque sensor. An electric power steering system comprising a controller that controls the output of the electric power unit based on a signal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008534339A (en) * 2005-03-22 2008-08-28 クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Powertrain for compressors and hydraulic pumps
CN102923182A (en) * 2012-10-26 2013-02-13 湖南大学 Manual/automatic switching connector for electric steering system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4422386C1 (en) * 1994-06-27 1995-09-28 Daimler Benz Ag Parameter-dependent resistance force control for hydraulic servo steering
DE4437613A1 (en) * 1994-10-21 1996-04-25 Zahnradfabrik Friedrichshafen Power steering for motor vehicles
DE10358228A1 (en) * 2003-12-12 2005-07-14 Audi Ag Arrangement for the controllable adjustment of the central position of a part of a suspension forming the handlebar
JP2018158692A (en) * 2017-03-23 2018-10-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 Actuator for steering device
JP2020001580A (en) * 2018-06-29 2020-01-09 いすゞ自動車株式会社 Steering device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60252071A (en) * 1984-05-30 1985-12-12 Nippon Seiko Kk Torque controller for power steering gear

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008534339A (en) * 2005-03-22 2008-08-28 クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Powertrain for compressors and hydraulic pumps
JP4881371B2 (en) * 2005-03-22 2012-02-22 クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Powertrain for compressors and hydraulic pumps
CN102923182A (en) * 2012-10-26 2013-02-13 湖南大学 Manual/automatic switching connector for electric steering system
CN102923182B (en) * 2012-10-26 2015-04-15 湖南大学 Manual/automatic switching connector for electric steering system

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