JPS60154956A - 電動式動力舵取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等の車両の操舵力を電動機で助力す
る電動式動力舵取り装置に関する。

〔従来技術〕

従来の電動式動力舵取り装置としては、例えば特開昭５
７−４７２５１号公報に記載されているようなものがあ
る。その特徴は、操作抵抗に従い機械的に設けた変位発
生手段によって発生する変位をセンサ及びサーボ装置で
変換してなる電気信号によって回転するサーボモータ、
あるいはパルスモータを、回転駆動軸を操向ギヤ装置の
反ステアリングホイール側端部又は出力軸端部に連結さ
せて、その操向ギヤ装置の外周部に装着したことにある
。

これにより、ステアリングシャフトの増力すべき回転ト
ルクを電気信号に１変換し、それに応じて動作する電動
機の回転駆動力を操向ギヤ装置に伝えて、ステアリング
ホイールの操作力を軽減するようにしている。

〔従来技術の問題点〕

このような従来の電動式動力舵取り装置にあっては、ス
テアリングギヤボックスの外側に電動機を固定する構造
となっていた。そのため、電動機が外側に大きく突出す
るため、スペースの制約上から他の装置と干渉すること
が多くなり、例えばエンジンルームやタイロフドの形状
変更等を行う必要性が多くなる。従って、舵取り装置部
品の異なる車種における共用化が難しいばかりでなく、
現行の動力舵取り装置との交換ができないという問題が
あった。

・また、従来の電動式動力舵取り装置のなかには、電動
機からセクタギヤ又はラック軸への動力伝達にギヤを用
い、電動機の出力を増大させるようにした構造のものも
あるが、この場合には、ギヤの噛み合い摩擦力等により
ステアリングホイールの戻りが悪くなるという問題があ
る。

〔発明の目的〕

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、電動機の回転軸とステアリングシャフト
とを歯車伝動手段により連結すると共に、ステアリング
シャフトの周りを前記回転軸が回転する構造とすること
により、上記問題を解決することを目的としている。

〔発明の構成〕

而して、この発明は、電動機が筒状の回転軸を有し、こ
の回転軸の穴にステアリングシャフトを貫通し、このス
テアリングシャフトと前記回転軸とを歯車伝動手段を介
して連結し、前記回転軸の回動により前記ステアリング
シャフトを回転させる電動式動力舵取り装置に係わる。

〔実施例〕

以下、この発明を図示実施例に基づいて説明する。

第１図乃至第３図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明すると、第１図に示ず１がステアリン
グシャフトであり、このステアリングシャフト１の、同
図において右側にはステアリングホイール２が、また、
左側にはステアリングギヤ３がそれぞれ連結され、操舵
時には、ステアリングホイール２の回転により、ステア
リングシャフト１の回動を介してステアリングギヤ３の
ランク軸が、その軸方向で前記ステアリングホイール２
の回転方向に対応した側へ摺動される。

４は、操舵力検出器であり、例えばステアリングシャフ
ト１に貼着されたストレーンゲージと、このストレーン
ゲージを組み込んだホイートストンブリッジとから構成
され、ステアリングシャフト１の回転方向とその捩れ角
の大きさに応じた信号を制御回路２０に送出する。この
検出信号に基づいて、そのときの操舵力と操舵方向とを
検出するものとする。

前記ステアリングシャフト１の外側には、電動機である
ブラシレスモーフ５が、該ステアリングシャフト１と同
心に配置されている。このブラシレスモーフ５は、筒状
をなし且つその大向をこれよりも若干小径の前記ステア
リングシャフト１が貫通ずる回転軸６と、この回転軸６
の外側に固定され且つ円周方向にリング状に配置された
複数の永久磁石からなるアーマチュア７と、このアーマ
チュア７の外側に配置されたリング状をなすステークコ
イル８と、このステータコイル８が固定されたヨーク９
と、ザイリスタ整流子及び分配器からなる制御回路１０
とから構成される。

前記回転軸６は、２個のラジアル軸受１１を介してステ
アリングシャフト１に回転自在に支持されていて、軸方
向一端の外周にはサンギヤ１２を形成している。１３ば
、ステアリングシャフト１に設けたフランジ１ａに形成
されたリングギヤであり、このリングギヤ１３と前記サ
ンギヤ１２とに、第２図に断面して示すように、３個の
プラネタリギヤ１４が共通に噛合している。そして、プ
ラネタリギヤ１４は、前記ヨーク９に回転自在に軸支さ
れ、このヨーク９がキャリヤをなしており、このキャリ
ヤと、前記サンギヤ１２と、リングギヤ１３と、プラネ
タリギヤ１４とによって、歯車伝動手段の一興体例をな
す遊星曲事装置が構成される。

また、前記ヨーク９は、ボルト１５によって車体側部材
１６に固定されていて、軸方向両側の開口端部にはブラ
ケソ１−１７．１．８をそれぞれ固定している。そして
、ステアリングホイール２例のプラケット１７と前記フ
ランジ１ａとの間、フランジ１ａとヨーク９との間、及
びステアリングギヤ３側のブラケット１８と回転軸６と
の間には、それぞれスラスト軸受１９を介在させており
、これにより、ステアリングシャフト１の軸方向への移
動を制限している。

かくして、ブラシレスモーフ５を駆動させて回転軸６を
回転させると、回転軸６に設けたサンギヤ１２に噛み合
うプラネタリギヤ１４を介して、リングギヤ１３がサン
ギヤ１２とは反対側に回転される。これにより、リング
ギヤ１３が設けられたフランジ１ａと一体をなすステア
リングシャフト１が回転され、このようにしてステアリ
ングホイール２の操舵力に対する助力作用が行われる。

この場合、ステアリングホイール２の回転方向に対して
、予めブラシレスモーフ５の回転方向を対応させておき
、ステアリングホイール２を右側に回転したときには右
側への助力が、また、左側に回転したときには左側への
助力が、それぞれ得られるようにする。

前記ブラシレスモーフ５の駆動制御は、モータ駆動回路
２１及び制御回路１０を介してステータコイル８に供給
される制御装置２０からの制御信号によって行われる。

この制御装置２０には、前記操舵力検出器４からの操舵
力信号の他に、車速検出器２２からの車速に対応した車
速信号が入力される。

車速検出器２２は、例えば、変速機の出力軸に近接対向
された回転検出器と、この回転検出器からのパルス信号
を出力軸の回転数に対応したアナログ信号に変換する周
波数−電圧変換器とから構成される。

また、前記制御装置２０は、前記モータ駆動回路２１か
ら制御回路１０に向かう通電電流を採り込み、その電流
値を見ることでそのときの実際のモータトルク値を検出
する。

かかる制御装置２０は、例えばマイクロコンピュータ等
の処理装置で構成され、例えば第３図のフローチャート
に示すような制御を行う。すなわち、イグニッションキ
ースイッチをかけてエンジンを駆動することにより、こ
の制御装置２０の作動が開始される。

まず、ステップ１において車速を読み込み、次いで、ス
テップ２に移行して操舵力を読み込む。

そして、ステップ３に移行して、読み込んだ操舵力が予
め設定された基準値より大であるか否かを判定し、その
結果検出操舵力が基準値より大きいときには、ステップ
４に移行する。

ステップ４では、操舵力方向が右か否かを判定し、その
結果右側に操舵されているときには、ステップ５に移行
して、予め所定の記憶領域に記憶されている出力トルク
管理テーブルを参照し、さらに、ステップ６に移行して
、前記検出車速と検出操舵力とに基づいて出力トルクＴ
の適正値を算出する。この出力トルク管理テーブルは、
車速をパラメータとして操舵力とモータの出力トルクと
の関係を記憶させておくようにする。

次に、ステップ７に移行して、出力トルク算出値に対応
した制御信号である駆動電流を、モータ駆動回路２１及
び制御回路１０を介して、ステータコイル８に出力する
。次いで、ステップ８に移行して、ブラシレスモーフ８
の実際の出力トルクＴ１を読み込み、さらに、ステップ
９に移行して、モータの実出力トルクＴ１が前記適正出
力トルりＴに対して所定の範囲内にあるか否か（αは、
予め設定された所定の偏差値）を判定し、実出力トルク
Ｔ１が所定の範囲内にあるときには、ステップ１０に移
行して、制御が完了したか否かを判定する。この制御は
、イグニッションキースイッチが切−られてエンジンの
駆動が停止されたときに完了する。

前記ステップ４において、操舵方向が右側ではないもの
と判定されたときには、ステップ１１に移行して、予め
所定の記憶領域に記憶されている左操舵用の出力トルク
管理テｉプルを参照し、次いで、ステップ６に移行して
、前述したと同様に、ブラシレスモーフ５の出力トルク
の適正値を算出する。

また、ステップ９において、実出力トルクＴＩが所定の
範囲内にないときには、ステップ１２に移行して、出力
値を補正する。この場合、実出力トルクＴ１が所定範囲
を高い側に越えているときには、適正出力トルクＴの目
標値を減少させ、該実出力トルクＴの目標値を増加させ
るように補正する。

次に、作用について説明する。

イグニッションキースイッチをかけてエンジンを駆動さ
せると、これと同時に制御装置２０が作動を開始し、こ
の制御装置２０に車速検出器２２からの車速信号が供給
される。この状態から、ステアリングホイール２を右又
は左に回転させて何れかの方向へ操舵すると、そのとき
の操舵力及び操舵方向に対応した操舵力信号が操舵力検
出器４から制御装置２０に供給される。

制御装置２０では、操舵力が設定値以上であるときに車
速信号と操舵力信号とに基づいて、前記操舵力を助力す
るための、ブラシレスモーフ５の出力トルクの適正値を
算出し、その適正出力値に対応した駆動電流を、モータ
駆動回路２１及び制御回路１０を介してステータコイル
８に供給する。

この場合、制御装置２０は操舵力信号に基づいて操舵方
向を判定し、その操舵方向に応じてステータコイル８の
極性を変化させ、例えば右側への操舵時には、回転軸６
を正転し且つ左側への操舵時には、同軸を逆転させるよ
うにする。

ステータコイル８に駆動電流が供給されると、その駆動
電流の大きさに応じて回転軸６が操舵方向に対応した側
に回転し、その回転力により、プラネタリギヤ１４を介
してリングギヤ１３が回転駆動される。これにより、リ
ングギヤ１３を有するフランジ１ａと一体のステアリン
グシャフト１が、ステアリングホイール２の回転方向と
同方向に回転され、このようにしてステアリングホイー
ル２に加えられる操舵力に対する動力補助作用が行われ
る。

この場合、操舵補助力を発生させる電動機を、ステアリ
ングシャフト１の周りを回転軸６が回転する構造とした
ため、電動機が外側に大きく突出することがなく、エン
ジンルームやタイロフドの形状等、現行のステアリング
システムをあまり変更することなく、車速に応じた好適
な操舵感を得ることができる。しかも、コアレス構造に
よる電動機であるため、回転軸６の慣性モーメントを小
さくすることができ、操舵力に対する応答性を向上させ
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明では、ステアリング
シャフトの周りを電動機の回転軸が回転し、この回転軸
の回転力を歯車伝動手段を介してステアリングシャフト
に伝達するようにした。そのため、電動機の小さな回転
力でステアリングシャフトをスムースに回転させること
ができる。しかも、電動機が外側に大きく突出すること
がないため、エンジンの形状やタイロフドの形状等を変
更する必要性が少なく、ステアリングシステムを小型化
することができると共に、応答性が良好で操舵感覚のす
ぐれた動力舵取り装置を提供することができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す要部を断面した説
明図、第２図は、第１図のｎ−ｎ線断面図、第３図は、
この発明に係わる制御装置のフローチャートの一例を示
す図である。 １・・・・・・ステアリングシャフト、１ａ−・・・・
・フランジ、４・・・・・・操舵力検出器、５・・・・
・・ブラシレスモーフ（電動機）、６・・・・・・回転
軸、７・・・・・・アーマチュア、８・・・・・・ステ
ータコイル、９・・・・・・ヨーク、１０・・・・・・
制御回路、１２・・・・・・サンギヤ、１３・・・・・
・リングギヤ、１４・・・・・・プラネタリギヤ、２ｏ
・旧・・制御装置、２２・・・・・・車速検出器 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人　弁理士　森　哲也 代理人　弁理士　内層　嘉昭 代理人　弁理士　清水　正 代理人　弁理士　掘出　倍是

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機が筒状の回転軸を有し、この回転軸の穴にステア
   リングシャフトを貫通し、このステアリングシャフトと
   前記回転軸とを歯車伝動手段を介して連結し、前記回転
   軸の回動により前記ステアリングシャフトを回転させる
   ことを特徴とする伝動式動力舵取り装置。