JPS61119468A - 電動式パワ−ステアリング装置 - 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） 本発明は、自動車等に適する電動式パワーステアリング
装置に関する。

（従来の技術） 従来、電動式パワーステアリング装置ではハンドルによ
って与えられる操舵トルクをトルク検出器で検出し、ト
ルク検出器の出力信号を基礎に補助トルクを発生する電
動機を制御する。従って補助トルクは操舵トルクに対応
する如く発生せしめられる。

ところで従来ではハンドルの回転速度の速い。

遅いに関係なく操舵、トルクに対応した補助トルクを発
生するように構成されていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記構成によればハンドルを急回転したときにも、操舵
トルクに比例した補助トルクが発生しハンドル自体は軽
いためハンドルを切り過ぎるおそれがある６本発明は斯
かる不具合を解消する電動式パワーステアリング装置を
提供するものである。

（ＩＷＩＨ点を解決するための手段） 補助トルクを発生する前記電動機の動作を領御する信号
に対して当該電ｌ！＆橡に生ずる電機子電圧信号をフィ
ードバックさせる如く構成するようにした。

（作用） 上記構成によれば、ハンドルの一作回転が速いと、電動
機の回転数が高くなり、電機子に大きな逆起電力が生ず
る。その結果、電機子電流が抑制されて電動機の出力ト
ルクが小さくなり、ハンドルが重くなる。而してハンド
ルが切れ過ぎるのを抑えることができ、ハンドルの操作
回転速度に応じて適切なパワーアシストを行うことがで
きる。

（実施例） 以下に本発明の好適−実・施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図は本発明に係る電動式パワーステアリング装置に
用いられる電磁型倍力装２の第２図中のＩ−Ｉ線の断面
図、第２図は第１図中の■−■線断面図である。

Ｍ１図において（１）は入力軸、（２）は出力軸であり
、入力軸（１）、出力軸（２）は同一軸線上に配設され
、各内端の間はトーションバー（３）によって連結され
ている。出力軸（２）は円筒形ケース（４）の軸線部に
軸受（５）で回転自在に支持され。

入力軸（＋）はケース（０の右端面に固設したステアリ
ングコラム（８）の内部に軸受（７）で回転自在に支持
される。

上記人力軸（＋）の外端には自動車用ハンドルたるステ
アリングホイールが設けられ、−に記出力軸（２）の外
端にはスプライン（２ａ）が形成されている。このスプ
ライン（２ａ）で負荷側の他軸と結合する。

入力軸（１）の内端先部は小径部（ｌａ）となり、出力
軸（２）の内端部に形成された拡径孔（２ｂ）内に挿入
されて、軸受（８）で軸支される一方、更に第２図に示
す如く、入力軸（１）にアーム（ｌｂ）、出力軸（２）
に突片（２ｃ）を形成し、これらを８００位相をずらせ
て嵌合させ、円周方向に係止される如く構成する。

上記入出力軸間の嵌合部の周囲に差動変圧器によって成
るトルク検出器（９）が設けられる。トルク検出器（９
）はステアリングコラム（６）内部に固設されたコイル
部（８ａ）と、入出力軸の嵌合部周囲に軸方向に自在に
変位する如く設けられる環体状の可動鉄心（９ｂ）とか
ら成る。可動鉄心（９ｂ）は。

アーム（１ｂ）に固定されたピン（１０）、（１０）及
び突片（２ｃ）、（２ｃ）に固定されたピン（ＩＩ）、
（ｔ＋）と長孔（９ｂ−１）　、（８ｂ−２）で係合す
る。長孔（９ｂ−１）、（９ｂ−２）は位相を８０６ず
らせて可動鉄心（９ｂ）にそれぞれ対称的位置に穿設さ
れ、且つ一方の長孔（９ｂ−１）は軸方向に平行に且つ
他方の長孔（ｌｌｂ−２）は軸方向に傾斜させて形成す
る。

また可動鉄心（９ｂ）は第１図中右側に配設されたコイ
ルスプリング（１２）で左方へ弾支されている。

上記構成によれば、入力軸（１）に操舵トルクが加わる
と、出力軸（２）に加わる負荷との関係でトーシ電ンバ
ー（３）に捩れが生じ、入出力軸間に相対的角度差が生
じる。斯かる相対的角度差が生じると、入力軸（１）が
回転する方向に対応し且つ相対的角度差に比例して可動
鉄心（３ｂ）が軸方向に変位する。可動鉄心（８ｂ）の
変位はコイル部（９ａ）にて電気信号に変換され、この
電気信号は制御回路（１３）に入力される。

出力軸（２）の周囲には、ケース（４）内面に固設され
た少なくとも２個の磁石（１４）と、出力軸（２）に対
し軸受（＋５ａ）　、　（＋５ｂ）及び軸受（１５ｃ）
で回転自在に設けられた回転子（１５）とから成る電動
ａ　（＋８）が配、没される０回転子（１５）は鉄心（
１７）と巻線（１日）を備え、筒軸（１８）に設けられ
た整流子（２ｏ）に巻線（１８）の端子を結線している
。更に整流子（２ｏ）には内歯車（２１）に取り付けた
ブラシホルダ（２２）内の給電用ブラシ（２３）を圧接
している。

ケース（４）の左側部には、遊星歯車式減速ＦＣ置（２
４）を内蔵する。減速装″Ｒ（２４）は２段の遊星１＃
市機構（２４Ａ）、（２４Ｂ）から成り、ネジ（２５）
でケース（４）に固定した内歯車（２１）を共通とし、
太陽ｔＩｉＩ車（２Ｂ）、（２７）　、遊星歯車（２８
）・・・、（２９）・・・、キャリヤ部材（３０）、（
３１）で構成される。最終段のキャリア部材（３１）は
ポル）　（３２）で出力軸（２）に固定される。

上記によれば、トルク検出器（１１）が所定の検出動作
を行い、制御回路（１３）が信号処理を行ってブラシ（
２３）に電機子電流が供給されると、電動機（１６）が
動作する。斯くして得られる電動機（１Ｂ）の出力トル
クは減速装！ｔ、（２４）を介して出力軸（２）に伝達
される。

次に第３図に基づき上記制御回路（１３）について説明
する。

先ずトルク検出回路（３３）について説明する。上記ト
ルク検出器（８）のコイル部（３ａ）は、発振器（３４
）から交流信号を与えられる１次コイル（９ａ−１）と
、可動鉄心（９ｂ）の変位によってこれに比例しその交
魔出力信号が差動的に変化する２次コイル（９ａ−２）
、（９ａ−３）とから構成される。２次コイル（９ａ−
２）　、　（８ａ−３）の出力信号は整流回路（３５）
、　　ローパスフィルタ（３８）で整流され且つ平滑化
される。

このように直流化された信号（Ｖａｔ）、（Ｖｂｐ）は
いずれも減算回路（３７）　、（３８）に入力される。

減算回路（３７）テはＶａｔ　＝Ｖａ＋　−Ｖｂｐ　（
タだし、　Ｖａｔ　（Ｖｂｐ　ｆ）　＋！：きにはＶａ
ｙ申Ｏ）が演算され、減算回路（３８）ではＶｂｒ　＝
ｖｂＩ　−Ｖａｔ　（ｆ＝だり、　　Ｖｂｐ＜　Ｖａ＋
１７）トきにはＶｂｔ参Ｏ）が演算される。

減算回路（３７）の出力信号（Ｖａｔ）は比較回路（３
１１）及びＯＲ回路（４０）に入力され、一方減算回路
（３８）の出力信号（Ｖｂｔ）は比較回路（４１）及び
ＯＲ回路（４０）に入力され！、ＯＲ回路（４０）は信
号（Ｖａｔ）。

（Ｖｂｙ）で合成される入力軸（１）に加わるトルクに
比例した信号（ｖｔ）を出力し、信号（Ｖα、）は例え
ば右回りの操舵トルクに比例した信号、信号（Ｖｂ−）
は例えば左回りの操舵トルクに比例した信号とな６、　
ｔり比較口１１１Ｇ（３９）、（４１）　＋を信号ＣＶ
ａｔ　）　、　（Ｖｂｐ　）が設定値以上になると１″
、それ以下であると“Ｏ”となるディジタル信号（ｌｌ
＋＋）　、　（ＶＬ）を出力する。これによって信号（
Ｖ費）が“１”になると入力軸（１）は右回りし、信号
（ＶＬ）が′ｌ″になると入力軸（１）は左回りしたも
のと判別することができる。

（４２）は電動機駆動回路である。内部にＮＰＮ型トラ
ンジスタ（４３）、（４４）、（４５）、（４Ｂ）から
成るブリッジ回路（４７）を有し、端子（４？ａ）は電
源（◆Ｖ）の陽極に接続され、端子（４？ｂ）は接地さ
れる。中間の端子（４７ｅ）　、　（４７ｄ）は出力端
子を成し、この端子間に前記電動機（ＩＢ）を接続する
。各トランジスタ（４３）〜（４６）のベースはトラン
ジスタ選択回路（４Ｂ）の各出力端子に接続され、トラ
ンジスタ（４３）〜（４８）のオン・オフ動作はトラン
ジスタ選択回路（４８）の出力信号によって制御される
。

上記ＯＲ回路（４０）の出力信号（ＶＴ）は差動増幅器
（４３）の０端子に入力される。一方差動増輻器（４８
）のＯ端子には、電動機（ＩＢ）の各端子の電圧を取り
出し、並設された減算回路（５０）、（５１）及びＯＲ
回路（５２）によって電動機（１Ｂ）の端子間電圧（電
機子電圧）を求め、これをローパスフィルタ（５３）で
平滑化し、電圧信号（Ｖｃ）としてフィードパー７りし
て入力させている。差動増幅器（４９）は信号（ＶＴ）
とフィードバックされた信号（Ｖｔ）との差をとり、こ
れを増幅して得た出力信号（Ｖｉ）を比較回路（５４）
の■端子に入力する。比較回路（５４）では三角波発生
口路（５５）からＯ端子に入力される三角波と上記信号
（Ｖｉ）との大小関係が比較される。比較回路（５４）
の出力信号（Ｖｐ）は信号（Ｖｉ）が三角波よりも大き
いときに“１″レベルとなる、パルス幅が信号（Ｖｉ）
の電圧値に比例するパルス信号である。比較回路（５４
）の出力信号（ＶＰ）はトランジスタ選択回路（４８）
に供給される。

マタ比較回路（３９）、（４１）　ノ出力信号（Ｖ責）
　、　（ＶＬ）は直接にトランジスタ選択回路（４８）
に入力され以上において、入力軸（１）に右方向の操舵
トルクが加わると入出力ｆｄ＋ＦＩＪｌに相対的角度差
が生じ、トルク検出器（８）、トルク検出回路（３３）
によって信号（Ｖ寅）が“ｌ”となり、信号（Ｖｔ）が
相対的角度差に比例した電圧値となる。＠号（ＶＴ）は
差動増幅器（４９）で増幅された後比較回路（５４）に
よって対応した所要のパルス幅を有するパルス信号（Ｖ
Ｆ）に変換される。そしてトランジスタ選択回路（４８
）を介して、信号（Ｖ費）によって選択されたトランジ
スタ（４３）、（４Ｂ）のベースに対してパルス信号（
ＶＦ）が与えられ、斯くてトランジスタ（４３）、（４
Ｂ）はパルス駆動される。この結果、電動機（１Ｂ）に
はパルス信号（ＶＦ）によって制御される右回転のため
の電機子電流が供給され、この電機子電流の電流看はパ
ルス信号（ＶＰ）のパルス幅に比例する。従って電動機
（１６）が出力するトルクは基本的に入力軸（１）に加
わる操舵トルクに比例し、こうして生じた電動機（１６
）による補助トルクは前記減速型２１（２４）を介し出
力軸（２）に４えられる。

またＭ１機予電流が電動機（１Ｂ）に与えら電動機（１
Ｂ）が回転すると、端子（４７ｃ）　−（４７ｄ）間に
電機子電圧が銹起される。この電機子電圧は、減算回路
（５Ｇ）、（５１）　、　ＯＲ回路（５２）　、　ロー
パスフィルタ（５３）を介して平滑された状態で取り出
され、差動増幅器（４Ｂ）のｅ端子に入力される。差動
増幅器（４９）＋７）出力信号（Ｖｉ）は、入力信号（
ＶＴ）　、　（Ｖｔ）　ｆ）差を増幅した信号であり、
この差信号に基づいてブリフジ回路（４７）のトランジ
スタのオン・オフ動作が制御され、延いては電動機（１
６）の出力トルクが關Ｗされる。

上記において、電機子電圧は電動機（１８）の回転数に
比例した誘導電圧を含んでいるので、電動機（１Ｂ）の
回転数が高くなると電機子電圧は高くなる。電機子電圧
が高くなると差動増幅器（４８）の出力信号は小さくな
るため、電動ａｌｌ（１８）に供給される電機子電流が
少なくなる。このような作用によれば、ステアリングホ
イールを速く回転すると、これに伴って電動機（１８）
の回転殻も高くなるため、反対に電機子電流が少なくな
って電動機の出力トルクが小さくなる。故にステリング
ホイールを速く回転すると、電動機（１Ｂ）の出力する
トルクは小さく、ステアリングホイールは重たくなる。

ステアリングホイールをゆっくりと回転させるときには
、電動機（１Ｂ）における誘導電圧は小さいので、電動
機（１Ｂ）による補助トルクも十分に得られる。

また入力軸（１）に左方向の操舵トルクが加わると、信
号（ＶＬ）及び信号（ＶＴ）によってトランジスタ（４
４）　、（４５）のオン・オフ動作が制御され、前記と
同様な作用が生じる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明によれば。

電動式パワーステアリング装置において電動機を制御す
る操舵トルクに係る信号に対して電機子電圧信号をフィ
ードバックする如く構成したため。

ハンドルを速く回すと電動機の出力する補助トルクが抑
制されてハンドルが重くなり、ｌ＼ンドルの切り過ぎを
防ｌ卜することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁型倍力装置の第２図１−Ｉ線
断面図及び制御回路を加えた構成図、第２図は第１図中
の■−■線断面図及び可動鉄心の側面及び平面図、第３
図は制御回路の詳細口路図である。 図面中、（１）は入力軸、（２）は出力軸、（３）はト
ーションバー、（４）はケース、（８）はステアリング
コラム、（８）はトルク検出器、　（１３）は制御回路
、　（１５）は回転子、（１Ｂ）は電動機、　（２４）
は減速装２２、　（３３）はトルク検出回路、（４２）
は電動機駆動回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵トルクを検出し、該操舵トルクに対応した補助トル
   クを発生する電動機を備えた電動式パワーステアリング
   装置において、上記電動機の動作を制御する信号に電動
   機の電機子電圧信号をフィードバックさせて電動機制御
   を行うように構成したことを特徴とする電動式パワース
   テアリング装置。