JPH0885465A

JPH0885465A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH0885465A
Application number: JP22383794A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Fukuyama; 雄一福山; Moritsune Nakada; 守恒中田; Masahiro Kubota; 正博久保田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】最適かつ安定したアシストトルクを付与可能な
電動パワーステアリング装置を提供することを目的とし
ている。【構成】ピニオンシャフト４に、環状の整流子１２が同
軸に固定される。整流子１２は、本体１２ａが絶縁部材
によって形成され、且つ、円周方向に沿って４個の電気
抵抗体が所定間隔をあけて配置されている。一対のブラ
シ１４は、ステアリングシャフト２側に固定されると共
に整流子１２側に付勢されている。その一対のブラシ１
４は、初期状態では、整流子１２の絶縁部分に摺接し、
また、相対回動変位に応じて電気抵抗体上をその延在方
向に沿って摺動可能となっている。電気抵抗体の延在方
向他端部に電気モータが接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気モータによってア
シストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置とし
ては、例えば、特公平５−１５５９２号（特開昭６１−
９３７１号）公報に記載されているものがある。これ
は、操舵入力軸と出力軸とが、撓み可能なトルク伝達手
段を介して同軸に連結している。

【０００３】出力軸の外周面には鉄心をなす筒体が同軸
に固定され、該筒体の外周面に通電線が巻回されて回転
子巻線が形成されている。さらに、その回転子巻線と径
方向で対向する位置に所定間隔をあけて複数対の磁石が
配設されて、その磁石及び回転子巻線によって電気モー
タが構成され、もって、上記出力軸に回転トルクを付与
可能となっている。

【０００４】また、上記出力軸の外周に円筒状の整流子
が同軸に固定されている。この整流子の本体は絶縁部材
で構成されると共に、その外周面における対称位置に一
対の抵抗体が設けられている。その抵抗体は、それぞれ
円周方向に沿って延設されることで円弧形状をしてい
て、その一対の抵抗体の端部の離隔距離が等しく設定さ
れている。即ち、整流子の外周面における一対の抵抗体
の端部間位置は絶縁状態となっている。

【０００５】また、上記整流子と径方向で対向する位置
に一対のブラシが配置されている。各ブラシは、それぞ
れ入力軸側に支持されていると共に、バネによって該整
流子に向けて付勢されていて、入力軸と出力軸との間の
相対回動変位に追従して該整流子外周面を円周方向に摺
動可能となっている。そして、入力軸と出力軸との間に
相対回動変位が生じていない初期状態では、該ブラシ
は、一対の抵抗体端部間の絶縁部分に摺接した状態に設
定されている。

【０００６】さらに、上記一対の抵抗体は上記回転子巻
線の端部に接続され、また、一つのブラシがバッテリ等
の電源の端子に接続されている。そして、車両が直進走
行状態等，ステアリングホィールが操舵されない状態で
は、ブラシは整流子における絶縁部分に摺接しているた
めに、電気モータを構成する回転子巻線にはモータ電流
が流れず、即ち、電気モータが駆動されずに出力軸にア
シストトルク（回転トルク）が付与されない。

【０００７】または、ステアリングホィールを操舵した
が、転舵輪の路面抵抗が小さく、入力軸と出力軸との間
に入力される捩じれトルクが小さいときにも、該入力軸
と出力軸との間の相対回動変位が小さいので、ブラシが
抵抗体に接触することなく、出力軸にアシストトルク
（回転トルク）が付与されない。一方、低速運転等の状
態でステアリングホィールを操舵するなど、転舵輪の路
面抵抗が大きい場合には、操舵トルクが大きくなるので
入力軸と出力軸との間の相対回転変位が大きくなる。こ
れによって、ブラシは抵抗体に摺接し、該ブラシ及び抵
抗体を介して、バッテリから該回転子巻線にモータ電流
が流れて電流トルクが生じる。これによって、出力軸に
所定のアシストトルク（回転トルク）が付与されて、操
舵トルクが軽減される。

【０００８】このとき、上記路面抵抗，即ち操舵トルク
の大きさに比例して入力軸と出力軸との間の相対回動変
位が大きくなると、その相対回動変位角の大きさに比例
してブラシと抵抗体との間の接触面積が増加し、該接触
面積に比例した電流を回転子巻線に供給可能となってい
る。これによって、操舵トルクの大きさにリニアに比例
したアシストトルクを出力軸に付与可能となっている。
即ち、操舵トルクが小さい状態ではアシストトルクが小
さく、該操舵トルクが大きくなるにつれてアシストトル
クが大きく付与されて、操舵力が軽減される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の電
動パワーステアリング装置では、操舵トルクが増加（減
少）すると、ブラシと抵抗体との接触面積が増加（減
少）し、接触抵抗が小（大）になることを利用して、電
気モータによるアシストトルクを増減するように設定さ
れている。

【００１０】しかしながら、接触抵抗は、温度，湿度，
接触圧力等の変化によって変化して安定したトルク特性
が得られにくいという問題がある。またこのことは、操
舵トルクとアシストトルクの関係に対して微妙なチュー
ニングが実施し難いという問題もある。本発明は、上記
のような問題点に着目してなされたもので、最適かつ安
定したアシストトルクを付与可能な電動パワーステアリ
ング装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵入力
軸と出力軸とがトーションバーを介して同軸に接続され
ると共に該出力軸に断続可能に電気モータが接続され
て、上記入力軸と出力軸との相対回動変位角に応じたア
シストトルクを、上記電気モータを介して出力軸に付与
する電動パワーステアリング装置において、入力軸また
は出力軸の一方に固定されたブラシと、該入力軸または
出力軸の他方に固定されて該円周方向に沿って延在する
電気抵抗体とを備えると共に、上記ブラシ若しくは電気
抵抗体の一方に電源を接続し、且つ、該ブラシ若しくは
電気抵抗体の他方に電気モータを接続して構成されて、
上記ブラシは、入力軸と出力軸との相対回動変位角が所
定の回動角以上となった時点で、電気抵抗体の延在方向
一端部と摺接し、上記相対回動変位角が大きくなるに追
従して該電気抵抗体上をその延在方向他端部に向けて摺
動可能に設定され、また、該電気抵抗体の延在方向他端
部位置に、上記電源若しくは電気モータが接続されてい
ることを特徴としている。

【００１２】このとき、請求項２に記載されているよう
に、上記電気抵抗体は、延在方向に沿った単位長さ当た
りの抵抗率を変えたことを特徴とする。電動パワーステ
アリング装置。または、請求項３に記載されているよう
に、上記トーションバーの捩じれ特性を、入力トルクに
対する捩じれ角を非線形に設定したことを特徴とする。

【００１３】また、上記請求項１から請求項３のいずれ
かに記載された構成に対して、請求項４に記載されてい
るように、ブラシが電気抵抗体に接触して電気モータに
通電が開始される際の初期電流値が、上記電気モータに
回転トルクが発生する最低電流値よりも小さい値となる
だけの抵抗値を上記電気抵抗体に設定したことを特徴と
する。

【００１４】

【作用】操舵トルクがゼロ又は小さい状態、即ち入力軸
と出力軸との間の相対回動変位角が小さい状態では、ブ
ラシが電気抵抗体に接触していないので、電気モータに
電流が供給されずにアシストトルクが発生しない。一
方、操舵輪の路面抵抗が大きく操舵トルクが大きくなる
につれて、上記相対回動変位角は大きくなる。そして、
該相対回動変位角が所定変位角となったときに、ブラシ
は、電気抵抗体における延在方向一端部に摺接する。さ
らに、相対回動変位角が大きくなるにつれて該ブラシ
は、電気抵抗体上を延在方向一端部から他端部に向けて
摺動する。

【００１５】上記のように、所定以上の相対回動変位が
入力軸と出力軸との間に発生してブラシと電気抵抗体と
が摺接している状態では、該ブラシと電気抵抗体を介し
て電気モータに電流が供給され、該電気モータが駆動さ
れることで出力軸に所定の回転トルク（アシストトル
ク）が付与される。このとき、電気抵抗体の延在方向他
端部位置に電気モータまたは電源が接続されているの
で、その接続部を第１接続部と仮に呼称すると、電気抵
抗体中を流れる電流は、ブラシの摺接部と該第１接続部
との間を流れる。

【００１６】上記ブラシの摺接位置は、上記相対回動変
位角が大きくなるにつれて電気抵抗体の延在方向一端部
位置から他端部位置に向けて移動するので、上記ブラシ
の摺接部と該第１接続部との間の距離は、相対回動変位
角が大きくなるにつれて小さくなる。このため、電源と
電気モータとの間の介装されている電気的抵抗値は、相
対回動変位角が大きくなるにつれて小さくなり、もっ
て、モータ電流が増加して電気モータから供給されるア
シストトルクが増加する。

【００１７】このとき、アシストトルク値は、上記のよ
うに、電気抵抗体の延在方向他端部とブラシ摺接位置と
の間の抵抗値によって決定されることに鑑み、請求項２
に記載した構成を採用すると、ブラシの移動量に対する
電気抵抗体による抵抗値が非線形に変化するように構成
されて、操舵トルクの対するアシストトルクの関係を任
意に設定可能となる。

【００１８】また、上記ブラシの移動量に対する抵抗値
が非線形になることは、電気抵抗体における消費電力
が、上記相対回動変位角の変化に対して非線形に変化す
るように設定可能となる。また、請求項３に記載された
ように設定すると、操舵トルクの変化に対するブラシの
移動量が非線形に設定され、請求項２に記載したように
電気抵抗体における単位長さ当たりの延在方向の抵抗率
を非線形に設定しなくても、即ち、従来と同様な電気抵
抗体を使用しても、操舵トルクの変化に対する電気抵抗
体による抵抗値の変化が非線形に設定され、もって操舵
トルクの対するアシストトルクの関係を任意に設定可能
となる。

【００１９】さらに、請求項４に記載した構成を採用す
ると、電気モータによる回転トルクがゼロの状態から徐
々に大きくなるように構成され、アシストトルクの付与
が開始される時に、所定回転トルク値を有したアシスト
トルクが急激に出力軸へ付与されることが回避される。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず構成を説明すると、図１に示すように、ステアリン
グホィール１に入力軸であるステアリングシャフト２の
上端部が連結され、該ステアリングシャフト２は下方に
延びている。そのステアリングシャフト２の下端部は、
アシスト量調整機構３を介して出力軸であるピニオンシ
ャフト４に連結している。ピニオンシャフト４の下端部
は、水平に延びるラック５に噛合し、該ラック５とピニ
オンシャフト４によってステアリングギアを構成してい
る。

【００２１】水平に延在するラック５の両端部は、それ
ぞれタイロッド６を介してナックル及び転舵輪７に接続
し、該ラック５が水平方向に移動することで左右の車輪
７が転舵するようになっている。また、上記ピニオンシ
ャフト４の上部には減速機８が固定され該減速機８に電
気モータ９の駆動軸が断続可能に連結している。

【００２２】上記ステアリングシャフト２とピニオンシ
ャフト４との連結部は、図２に示すように、該ステアリ
ングシャフト２の下端部とピニオンシャフト４の上端部
とが同軸に配置され、その両者の間にトーションバー１
１が介装されている。該ステアリングシャフト２及びピ
ニオンシャフト４と該トーションバー１１とは、例えば
ピン結合等によって連結している。

【００２３】上記ピニオンシャフト４の外周には、図３
に示すように、環状の整流子１２が同軸に固定されてい
る。その整流子１２は、本体１２ａが絶縁部材によって
形成され、その外周面側の円周方向に沿って４個の電気
抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂが所定間隔をあ
けて配置されている。この４個の電気抵抗体１７ａ，１
７ｂ，１８ａ，１８ｂは、それぞれ円周方向に延びる円
弧形状に成形され、また、隣合う２個づつが組となり、
かつ、対称位置に一対の電気抵抗体群をなしている。そ
して、組をなす電気抵抗体１７ａ，１７ｂ、及び１８
ａ，１８ｂの隣合う端部同士が導線１３で接続されてい
る。

【００２４】その整流子１２と径方向で対向する位置に
一対のブラシ１４が配置されている。その一対のブラシ
１４は、ステアリングシャフト２の本体からピニオンシ
ャフト４側に延びる筒部２ａの端部に固定されて図示し
ないスプリングやゴム等の弾性体によって整流子１２側
に付勢されている。この一対のブラシ１４は、ステアリ
ングシャフト２とピニオンシャフト４との間に相対回動
変位が発生していない初期状態では、整流子１２におけ
る導線１３で接続されていない電気抵抗体１７ａ，１７
ｂ、及び１８ａ，１８ｂの端部間（電気抵抗体群の端部
間）である絶縁部分に、所定の接触圧をもって摺接して
いる。

【００２５】上記一対のブラシ１４は、図示しないスリ
ップリングを介して電源であるバッテリ１０に接続され
ている。また、各電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，
１８ｂを接続する導線１３は、それぞれピニオンシャフ
ト４に固定された環状のスリップリング１５に接続さ
れ、該スリップリング１５を介して上記電気モータ９に
接続されている。

【００２６】なお、Ｒ₁は抵抗で電気モータ９に供給さ
れる電流の最大値を規制するものである。次に、上記構
成の電動パワーステアリング装置の動作について説明す
る。直進走行などのステアリングホィール１を操舵しな
いか、又はステアリングホィール１の操舵が小さい状態
などでは、ステアリングシャフト２とピニオンシャフト
４との間に介装されたトーションバー１１に付与される
捩じれトルクは、ゼロ若しくは小さい。

【００２７】この状態では、ステアリングシャフト２と
ピニオンシャフト４との間の相対回動変位角が小さいの
で、ブラシ１４は電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，
１８ｂに接触せず、電気モータ９に電流が付与されな
い。これにより、操舵トルクが所定値以上となるまで
は、ピニオンシャフト４にアシストトルクが付与される
ことはない。

【００２８】さらに、ステアリングホィール１を操舵し
たときに車輪の路面抵抗が大きく、所定値以上の操舵ト
ルクが生じたときに、その操舵トルクに比例した量だけ
ステアリングシャフト２とピニオンシャフト４との間に
相対回動変位が発生する。このとき、ブラシ１４は、電
気抵抗体１７ｂ，１８ｂの延在方向一端部に向けて摺動
して該延在方向一端部に摺接する（図３中、Ａの位
置）。これによって、該電気抵抗体１７ｂ，１８ｂを介
して電気モータ９に所定のモータ電流が供給され、該モ
ータ電流に応じたアシストトルクが減速機８を介してピ
ニオンシャフト４に付与され、運転者による操舵が軽減
する。

【００２９】このときには、電気抵抗体１７ｂ，１８ｂ
の延在方向一端部から他端部に向けて電流が流れるため
該電気抵抗体１７ｂ，１８ｂによる抵抗値が大きく、即
ち、電気モータ９に供給されるモータ電流が小さいの
で、アシストトルクが小さい。続いて、上記状態からさ
らに操舵トルクが大きくなると、ブラシ１４は、電気抵
抗体１７ｂ，１８ｂ上を延在方向一端部から他端部に向
けて移動する。

【００３０】これによって、上記ステアリングシャフト
２とピニオンシャフト４との間の相対回動変位の増加分
だけ、電気抵抗体１７ｂ，１８ｂにおける他端部とブラ
シ１４との位置が近づきバッテリ１０と電気モータ９と
の間の抵抗値が小さくなって、モータ電流、即ちアシス
トトルクが大きくなる。このように、本実施例では、操
舵トルクに比例したアシストトルクが付与される。な
お、上記操舵操作と反対側に操舵した場合には、ブラシ
１４は、電気抵抗体１７ａ，１８ａ上を摺動して上記と
同様な作用・効果を有する。

【００３１】このとき、電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１
８ａ，１８ｂにおける延在方向の他端部とブラシ１４と
の間の物理的な距離によって、電気抵抗体１７ａ，１７
ｂ，１８ａ，１８ｂの抵抗値を可変として電気モータ９
に供給する電流値を制御するので、温度や湿度等の変化
に対する影響を従来よりも小さく抑えることが可能とな
り、ステアリングホィール１に発生する操舵力に応じた
所望のアシストトルクを出力軸であるピニオンシャフト
４に付与可能となる。

【００３２】なお、上記実施例のように電気モータ９を
別体に設けることなく、特開昭６１−９３７１号公報に
記載されているように、ピニオンシャフト４と同軸に形
成して減速機８を省いてもよい。即ち、電気モータ９
は、上記構成に限定されず、モータ電流に応じた回転ト
ルクをピニオンシャフト４に付与可能であれば、他の公
知の構成を採用しても構わない。

【００３３】また、上記実施例では、ブラシ１４側を電
気モータ９に接続し、且つ、電気抵抗体１７ａ，１７
ｂ，１８ａ，１８ｂ側をバッテリ１０に接続している
が、ブラシ１４側をバッテリ１０に接続し、且つ、電気
抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ側を電気モータ
９に接続してもよい。次に、第２実施例について説明す
る。なお、上記実施例と同様な部材には同一の符号を附
して説明する。

【００３４】第２実施例の電動パワーステアリング装置
の基本構成は、上記第１実施例と同様であり、整流子１
２の構成が相違している。即ち、図４又は図５に示すよ
うに、整流子１２は、その本体１２ａが、内径がピニオ
ンシャフト４の外径よりも大径に設定されたリング状に
成形され、その本体１２ａに対して導線１３からなる電
気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを巻き付けて
構成されている。そして、該整流子１２の本体１２ａか
らピニオンシャフト４に向けて延びる足部２０によって
該ピニオンシャフト４に対して同軸に固定されている。

【００３５】また、上記電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１
８ａ，１８ｂは、その径が、その長さ方向に徐々に太く
なっている導線１３が使用されて、延在方向一端部から
他端部に向けて径が大きくなるように巻回されている。
また、ステアリングシャフト２側に固定されているブラ
シ１４は、上記整流子１２に側方から摺動可能に該整流
子１２上に接触するように設定されている。

【００３６】他の構成は、上記第１実施例と同様であ
る。この実施例では、電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８
ａ，１８ｂを構成する導線１３の径を延在方向一端部か
ら他端部に向けて大きくなるように設定したので、電気
抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂにおける単位体
積当たりの電力容量は、該延在方向一端部から他端部に
向けて増加するように設定されている。これによって、
各電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂの単位長
さ当たりの抵抗率が延在方向に沿って非線形に設定され
る。

【００３７】このとき、例えば、バッテリ１０の電圧を
１２Ｖとし、本実施例の電気モータ９の特性を図６に示
すように設定し、該電気モータ９の内部抵抗Ｒ_Mを０．
３Ω、最大電流を３０Ａとすると、電気抵抗体１７ａ，
１７ｂ，１８ａ，１８ｂによる抵抗値がゼロのときにモ
ータ９電流が最大電流３０Ａになればよいから、抵抗Ｒ
₁は０．１Ωに設定する。

【００３８】そして、上記第１実施例のように、相対回
動変位に対する抵抗値の変化が線形に設定した場合に
は、図７に示すように、相対回動変位が１０度付近でア
シストトルクの増分が急激に増える。このため、相対回
動変位角が１０度付近となるような操舵トルクが発生し
た場合に、操舵力が急変することとなり、操舵フィーリ
ングを悪化する。

【００３９】またこのとき、図７から分かるように電気
抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂの消費電力も急
激に上昇するので、電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８
ａ，１８ｂに対する熱設計も難しくなる。ここで、上記
消費電力が大きくなる理由を説明すると、まず、図８か
ら、下式で示される。

【００４０】Ｖ＝Ｉ×（Ｒ_V＋Ｒ₁＋Ｒ_M）これを変形すると、Ｉ＝Ｖ／（Ｒ_V＋Ｒ₀）・・・（１）但し，Ｒ₀＝Ｒ₁＋Ｒ_M また、Ｒ_Vの消費電力をＷとすると、Ｗ＝Ｉ²×Ｒ_V・・・（２）これに上記（１）式に代入して、Ｗ＝Ｖ²×Ｒ_V×（Ｒ_V＋Ｒ₀）^-2 これを微分すると、（ｄＷ／ｄＲ_V）＝（Ｖ²（Ｒ₀−Ｒ_V））／（Ｒ_V＋
Ｒ₀）³ 従って、Ｒ_V＝Ｒ₀のときにＷが最大となる。

【００４１】上記実施例ではＲ₀＝０．３＋０．１＝
０．４Ωのときに、Ｒ_Vの消費電力Ｗは最大となり、そ
の値は、（２）式から９０Ｗとなる。これに対して、第
２実施例では、上記相対変位角に対する電気抵抗体１７
ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂによる抵抗値を非線形に設
定できるので、例えば、図９に示すように、相対回動変
位角に対するアシストトルクの増分がほぼ線形になるよ
うに、上記相対変位角に対する電気抵抗体１７ａ，１７
ｂ，１８ａ，１８ｂによる抵抗値を設定する。

【００４２】このように設定した場合には、図９に示す
ように、運転者に対して急激な操舵力の変化の発生を防
止できると共に、電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，
１８ｂにおける消費電力の急変を抑えられて熱設計上有
利となる。また、ブラシ１４が電気抵抗体１７ａ，１７
ｂ，１８ａ，１８ｂにおける延在方向一端部に接触した
状態、即ち、電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８
ｂの初期抵抗値を、電気モータ９に供給されるモータ電
流値が該モータ９がアシストトルクを発生可能な電流値
よりも小さくなるように設定する。

【００４３】例えば、図６に示す特性を備えた電気モー
タ９では、モータ電流が１Ａ以下ではトルクが発生しな
いのでバッテリ１０を１２Ｖとすると電気抵抗体１７
ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂによる最大抵抗値が１２−
０．４＝１１．６Ωとなるように設定する。このように
設定すると、アシストトルクの付与開始の際に、運転者
が握っているステアリングホィール１に入力される衝撃
を低減することが可能となる。

【００４４】なお、上記実施例では、相対回動変位角に
対するアシストトルクの大きさが線形となるように、該
電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂの延在方向
における単位体積当たりの電力容量を非線形に設定して
いるが、相対回動変位角に対するアシストトルクの大き
さが線形となるように設定することに限定されず、なだ
らかな曲線を描いてアシストトルクが上昇するように設
定してもよい。要は、相対回動変位角の増加に伴って急
激なアシストトルクの上昇が発生しないように設定でき
ればよい。

【００４５】また、上記実施例では、電気抵抗体１７
ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを構成する導線１３の径を
変化させることで電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，
１８ｂの単位体積当たりの電力容量を非線形に設定して
いるが、延在方向に沿って導線１３巻き付けに疎密を設
けて非線形に設定してもよい。または、第１実施例のよ
うな円弧形状の電気抵抗体１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１
８ｂに対して、炭素等の含有量を延在方向に沿って徐々
に変更することで延在方向の単位体積当たりの電力容量
を非線形に設定してもよい。

【００４６】例えば、図１０に示すように、電気対向体
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに対して延在方向一端
部から他端部に向けて単位体積当たりの炭素含有量を線
形に増加するように設定すると、その電気抵抗体１７
ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、図１０に示すような非
線形の抵抗値を持つようになる。または、電気抵抗体に
おけるピニオンシャフト４軸方向の幅を、延在方向に沿
って変えることで、該延在方向の単位長さ当たりの抵抗
率を非線形状態に設定してもよい。

【００４７】次に、第３実施例について説明する。第３
実施例の構成は、上記第２実施例と同様な構成を備えて
いる。但し、上記のように単位長さ当たりの延在方向の
抵抗率が非線形となっている電気抵抗体を使用しない
で、電気抵抗体としては単位長さ当たりの延在方向の抵
抗率が線形となっている、第１実施例に記載されている
ような通常の電気抵抗体を採用している。

【００４８】また、ステアリングシャフトとピニオンシ
ャフトとの間に介装されるトーションバーとして、その
捩じれ特性が、入力トルクに対する捩じれ角が非線形に
設定されたものを採用している。他の構成は、上記第１
実施例と同様である。この実施例では、トーションバー
に入力される操舵トルクに対して、該トーションバーの
捩じれ角が非線形に設定されているので、操舵トルクの
変化量に対して、各電気抵抗体上を移動するブラシの移
動が非線形に設定され、これによって、操舵トルクに対
する電気モータへの電流値が非線形となり、上記第２実
施例と同様の作用・効果を有する。

【００４９】勿論、トーションバーとして上記のような
捩じれ特性を備えたものを採用すると共に、電気抵抗体
としても上記第２実施例で説明したような抵抗値が非線
形に設定されているものを採用しても構わない。なお、
上記全実施例では、電気抵抗体１７ａと１８ａ、又は、
１７ｂと１８ｂとが同時かつ直列に接続されるので、上
記一方，例えば１７ａと１７ｂだけを抵抗体とし他方１
８ａ，１８ｂを導体に設定してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の電動
パワーステアリング装置では、操舵トルクの増減に応じ
て変化する抵抗値が、従来に比べて温度や湿度の変化に
対する影響が小さくなり、安定したアシストトルクを発
生可能となる。このとき、請求項２又は請求項３に記載
したような構成を採用することで、操舵トルクに対する
アシストトルクの大きさを任意に設定可能となり、ま
た、抵抗体の局部的な加熱を防止することも可能とな
る。

【００５１】さらに、請求項４に記載した構成を採用す
ることで、アシストトルクの付与開始の際にステアリン
グホィールに入力される衝撃が低減可能となり、操舵フ
ィーリングが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の電動パワーステアリング
装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る実施例のステアリングシャフトと
ピニオンシャフトとの連結部位置の構造を示す図であ
る。

【図３】本発明に係る実施例の整流子とブラシとの関係
を示す図である。

【図４】本発明に係る第２実施例のステアリングシャフ
トとピニオンシャフトとの連結部位置の構造を示す図で
ある。

【図５】本発明に係る第２実施例の整流子とブラシとの
関係を示す図である。

【図６】本発明に係る実施例の電気モータの特性を示す
図である。

【図７】本発明に係る実施例の抵抗値が線形に変化する
場合のアシストトルクと消費電力の関係を示す図であ
る。

【図８】本発明に係る実施例の消費電力を求めるための
図である。

【図９】本発明に係る実施例の抵抗値が非線形に変化す
る場合のアシストトルクと消費電力の関係の一例を示す
図である。

【図１０】本発明に係る実施例の炭素含有量と抵抗値と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ステアリングホィール２ステアリングシャフト４ピニオンシャフト５ラック７車輪８減速機９電気モータ１０バッテリ１１トーションバー１２整流子１２ａ整流子の本体１３導線１４ブラシ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ電気抵抗体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵入力軸と出力軸とがトーションバー
を介して同軸に接続されると共に該出力軸に断続可能に
電気モータが接続されて、上記入力軸と出力軸との相対
回動変位角に応じたアシストトルクを、上記電気モータ
を介して出力軸に付与する電動パワーステアリング装置
において、入力軸または出力軸の一方に固定されたブラシと、該入
力軸または出力軸の他方に固定されて該円周方向に沿っ
て延在する電気抵抗体とを備えると共に、上記ブラシ若
しくは電気抵抗体の一方に電源を接続し、且つ、該ブラ
シ若しくは電気抵抗体の他方に電気モータを接続して構
成されて、上記ブラシは、入力軸と出力軸との相対回動
変位角が所定の回動角以上となった時点で、電気抵抗体
の延在方向一端部と摺接し、上記相対回動変位角が大き
くなるに追従して該電気抵抗体上をその延在方向他端部
に向けて摺動可能に設定され、また、該電気抵抗体の延
在方向他端部位置に、上記電源若しくは電気モータが接
続されている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】上記電気抵抗体は、延在方向に沿った単
位長さ当たりの抵抗率を変えたことを特徴とする請求項
１に記載された電動パワーステアリング装置。
【請求項３】上記トーションバーの捩じれ特性を、入
力トルクに対する捩じれ角を非線形に設定したことを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載された電動パワー
ステアリング装置。
【請求項４】ブラシが電気抵抗体に接触して電気モー
タに通電が開始される際の初期電流値が、上記電気モー
タに回転トルクが発生する最低電流値よりも小さい値と
なるだけの抵抗値を上記電気抵抗体に設定したことを特
徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載された
電動パワーステアリング装置。