JPS6192959A - 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、センタアーム式のステアリング装置を有する
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） 現在油圧式パワーステアリング装置に代わる電動式パワ
ーステアリング装置が提案される。電動式パワーステア
リング装置は、ステアリング装置の適切な筒所に操舵ト
ルクの情報を得るトルク検出器と補助トルクを発生する
電動機を備える。

運転者がハンドルを切ったときハンドルに加わるトルク
の大きさ、方向をトルク検出器で検出し、必要とする補
助トルクを電動機で発生させ、ハンドル操舵力を軽減す
ることができる。

ところで電動式パワーステアリング装置として、例えば
実開昭５９−６８２３４号及び特開昭５９−５０８６４
号等が存在する。これらの先行技術では、駆動力発生装
置である電動機がハンドルに近いステアリングシャフト
の近傍に配設されていたり（実開昭５９−６８２３４）
、又は回転トルクを伝達するシャフト上に直接に配設す
る構成を採用している（特開昭５９−５０８６４）。

上記の如き構成では、電動機の動作に伴って発生する振
動がハンドルに直接に伝達したり、或いは電動機の騒音
が車室内に入ってくる等の不具合を有する。

（発明が解決しようとする問題点） 電動式パワーステアリング装置では駆動力発生装置であ
る電動機の配設箇所をうまく選択しないと、電動機によ
る振動、騒音が悪い影響を与えるという不具合を有する
。

そこで、本発明は電動機の配設箇所を適当に設定して斯
かる不具合を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、センタアームのステアリング装置において、
ステアリング装置に補助トルクを与える電動機を車体に
固設し、電動機の回転軸でセンタアームを支持する如く
構成するものである。

（作用） 」１記構成によれば、電動機は車室から離れた位置にお
いてトルク伝達するセンタアームの近傍に電動機を配設
し該電動機の出力軸をセンタアームの支持軸としたため
に、電動機による振動、騒音がステアリングホイール及
び車室に悪い影響を与えるのを防ｌ卜することができる
。

（実施例） 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説明
する。

第１図において、（１）はステアリングホイールであり
、ステアリングホイール（１）に加わる操舵のための回
転トルクは、ステアリングコラム（２）内のステアリン
グシャフト、ユニバーサルジヨイント（３）、中間シャ
フト（０を介してビニオン・ラックを収納するギヤボッ
クス（５）まで伝達される。

（６）は前輪タイヤであり、（７）はタイヤを取り付け
るホイール、ホイール（７）はナックル（８）に回転自
在に設けられる。（８）は前輪を支持するサスペンショ
ンである。

図示例のステアリング装置はセンタアーム式のものであ
り、中央部を後述の電動機の出力軸（１ｏ）に固定され
たセンタアーム（１１）を備え、図中センタアーム（１
１）の前端はラックシャフト（１２）の端部に枢着され
、またセンタアーム（１１）の二股状の後端には左右に
配設されたタイロッド（１３）　、（１３）の各内端（
１３ａ）　、　（１３ａ）が枢着される。一方タイロッ
ド（１３）、（１３）の各外端（１３ｂ）、（１３ｂ）
は前記ナックル（８）のアーム（８ａ）の端部に枢着さ
れる。

前述の構成によればステアリングホイール（１）の右回
り又は左回りの回転に伴って、ギヤボックス（５）内の
ビニオン・ラック機構を介してラックシャツ）　（１２
）が（Ａ）の方向のいずれかに移動し、センタアーム（
１１）が中央部を中心に回転し、タイロッド（１３）、
（１３）を介して車輪に舵角を得ることができる。

本実施例に係る電動式パワーステアリング装置では、ギ
ヤボックス（５）に後述する如きトルク検出器（１４）
を付設し、且つセンタアーム（１１）の下側に車体に固
設される電動機（１５）を備え、電動機（１５）の出力
軸（ｌＯ）によって前記センタアーム（１１）を回転自
在に支持する如く構成している。そして（１Ｂ）は制御
回路であり、トルク検出器（１０から出力される信号は
、コード（５８）を介して制御回路（１６）に取り入れ
られ、ここで信号処理した後に電動機（！５）に動作制
御のための信号を送る機能を有する。

次に第２図乃至第５図に基づいてトルク検出器（１４）
の構成を説明する。

（５）はギヤボックスで、ビニオン（１７）を先部に備
えるビニオンシャフト（１８）が縦設される。ビニオン
シャフト（１８）は軸受（１８）を介してビニオンホル
ダ（２０）内に回転自在に設けられる。またピニオンホ
ルダ（２０）自体も軸受（２１）　、（２２）でギヤボ
ックス（５）内にて回転自在に支持される。斯かるビニ
オン（１７）に対してラック（１２ａ）が咬み合ってい
る。（２３）はラックシャフト（１２）を案内する筒体
である。

上記においてビニオン（１７）の中心とピニオンホルダ
（２０）の中心は偏心する如く構成されている。

従ってビニオンシャツ）　（１Ｂ）が回転してラック（
１２ａ）にトルクが伝達されるとラック（１２ａ）から
ビニオン（１７）に反力が与えられ、この結果中心のず
れの作用によりピニオンホルダ（２０）が反対方向に大
きく回転する。

そこでピニオンホルダ（２０）の上部にビニオン（２０
を立設し、このビン（２４）と差動変圧器（２５）の可
動鉄芯（２８ａ）を一端に形成する可動部（２６）とを
係合させる。

差動変圧器（２５）は、ギヤケース（５）に一体に形成
されたケース（２７）の内部にコイル部（２８）を配設
し、このコイル部（２８）内を可動鉄芯（２８ａ）が自
在に変位する如く構成される。可動鉄芯（２８ａ）を有
する可動部（２Ｂ）は両端面にコイルバネ（２９）　、
（３０）が当接し、通常、可動鉄芯（２Ｂａ）がコイル
部（２８）の中央に位置する如く支持されている。斯か
る構成によれば、ビニオンシャツ）　（１８）が回転し
てトルク伝達が行われる際に、前述の作用に基づいてビ
ン（２４）が所定の方向に移動し、可動鉄芯（２８ａ）
がコイル部（２８）内で移動する。斯くして、操舵トル
クの大きさ及び方向を差動変圧器（２５）によって検出
することができる。

また電動機（１５）の内部構造を第２図に示す。

（３１）は電動機（１５）のケースであり、このケース
（３１）は一体的に突設するアーム部（３１ｃ）にてゴ
ムを介してポルト・ナツトにより車体に固設される。こ
の電動機（１５）には軸方向に扁平なフラットモータ、
ディスク形プリントモータ等が使用される。図示例では
ディスク形プリントモータを示している。

ケース（３１）は、減速装置（３２）を収納するフレー
ム（３１ａ）の開口部に、ボルト（３３）テ、ブラシ（
３０と磁石（３５）を備えた蓋体（３１ｂ）を固設して
成る。

また（ｌＯ）は前記出力軸であり、出力軸（ｌＯ）はフ
レーム（３１ａ）に設けられた軸受（３８）　、蓋体（
３１ｂ）に設けられた軸受（３７）によって回転自在に
支持される。

前記磁石（３５）に対しては電機子板（３８）が近接し
て配設され、この電機子板（３８）は軸受（３９）を介
して出力軸（１０）に回転自在に設けられる。電機子板
（３８）の中心部には筒袖（４０）が設けられ、この筒
袖（４０）には太陽歯車（４０ａ）が形成される。

一方減速装置（３２）は、２段の遊星歯車機構（３２Ａ
）　、　（３２Ｂ）から成り、７１／−ム（３１ａ）　
（７）内面に固設された内歯車部材（４１）を共通にし
て、第１遊星歯車機構（３２Ａ）は太陽歯車（４０ａ）
　、遊星歯車（４２）・・・、遊星歯車（４２）を軸（
４３）で軸着する第１キヤリア（４４）から成り、他方
第２遊星歯車機構（３２Ｂ）は第１キヤリアの筒袖に形
成された太陽歯車（４５）、遊星歯車（４Ｂ）・・・、
遊星歯車（４Ｂ）を軸（４７）で軸着し且つ出力軸（ｌ
Ｏ）に固設された第２キヤリア（４８）から成る。

斯くの如く構成される電動機（１５）の出力軸（１０）
は図中上方に突出し、この上部のスプライン（１０ａ）
　、ネジ部（１０ｂ）によって前述のセンタアーム（１
１）が固設される。

一ヒ記構成によれば、ステアリングホイール（１）が操
作されると、その回転運動がステアリングシャフト、中
間シャフト（４）を介してギヤボックス（５）内のピニ
オン番ラック機構へ伝達され、ここでラックシャツ）　
（１２）の軸方向の直線運動に変換される。更にギヤボ
ックス（５）に付設したトルク検出器（１４）によって
回転トルクの方向及びトルク昂が検出され、制御回路（
１６）に伝送される。

一方うックシャフ）　（１２）の直線運動はセンタアー
ム（１１）によってタイロッド（１３）　、（１３）の
揺動運動に変換され、これにより舵角を得る。同時に制
御回路（１６）に伝送されたトルクの方向及び量に係る
情報に基づき信号処理が行われ、電動機（１５）に対し
て制御信号が送給され、ステアリングホイール（１）に
加えられたトルクの方向、大きさに対応して電動機（１
５）が補助トルクを発生し、センタアーム（１１）を助
勢する如く回転せしめる。斯くして電動式パワーステア
リング装置を構成することができる。

上記の如くセンタアーム式のステアリング装置において
、補助トルクを発生する電動機（１５）の出力軸（ｌＯ
）がセンタアーム（１１）を支持する出力軸（１０）を
となるように電動機（１５）を車両の車体に固設し、電
動式パワーステアリング装置を構成した。従って電動機
（１５）の配設箇所は車室外にあり、且つ電動機（１５
）が発生する補助用の回転トルクはセンタアーム（１１
）の揺動運動を補助するもとして加えられる。故に電動
機（１５）が発する騒音は車室にそれほど与えらす、ま
た電動機（１５）の動作に基づく振動は、電動機（１５
）がセンタアーム（１１）の揺動に関与し且つステアリ
ングホイール（１）から離れた箇所に配設されるため、
ステアリングホイール（１）の与えられない。

次いで第６図に基づいて制御回路（１Ｂ）の構成、動作
を説明する。

ステアリングホイール（１）の操舵に伴って、ビニオン
のラック機構を介し、差動変圧器（２５）におけるコイ
ル部（２８）内の可動鉄芯（２ｆｌａ）が所要の方向に
変位する０図中、例えばステアリングホイール（１）が
右方向に回転したときは可動鉄芯（２８ａ）は＋Ｘの方
向へ変位する如く対応づけられる。コイル部（２８）は
中央に１次コイル（２８ａ）を備え、この１次コイル（
２８ａ）には発振器（４θ）から所定の周波数の交流信
号が与えられる。一方１次コイル（２８ａ）の両側には
対称的な位置に２次コイル（２８ｂ）　、　（２８ｃ）
が配設される。斯かる差動変圧器（２８）によってトル
ク検出器（１４）が構成される。

ト記２次コイル（２８ｂ）　、　（２８ｃ）の各出力信
号は整流器（５０）、ローパスフィルタ（５１）によっ
て整流され且つ平滑され、その後各出力信号（Ｖα＋）
、（Ｖｂ＋）について互いに反対となる差を求める如く
減算回路（５２）　、（５３）に入力される。出力信号
（Ｖα１）。

（Ｖｂ、）は差動変圧器（２５）の作用によって差動的
に生じ、減算回路（５２）−ｔ’はＶａ２＝Ｖａｔ−Ｖ
ｂｔな６出力値号（Ｖへ２）を得、一方減算回路（５３
）ではＶ　ｂ２　”Ｖｂｌ　　ｖａｔなる出力信号（Ｖ
ｂ２）を得る。この場合制御回路（１６）の電力供給源
には車両搭載の正の単一電源が使用されるため、各減算
回路（５２）、（５３）において出力が負になる場合に
はゼロの状態に保持される。この結果、減算回路（５２
）の出力信号としてはステアリングホイール（１）が右
回りしたときの操舵トルクの大きさに比例した信号が出
力され、減算回路（５３）の出力信号としては反対にス
テアリングホイール（１）が左回りしたときの操舵トル
クの大きさに比例した信号が出力される。

信号（Ｖ（Ｌ２　）　、　（ＶＩｌ１２　）はＯＲ回路
（５０で合成された後に電動機（１５）の電機子電流量
を制御する信号として電動機駆動回路（５５）に入力さ
れる。また信号（ｖａｔ）　、　（Ｖｂ２）はそれぞれ
比較回路（５Ｅｌ）、（５？）に入力され、それぞれの
比較回路（５Ｂ）　、（５？）によって両信号の大小関
係が比較され、ステリングホイール（１）の操舵方向が
検出され得る。すなわち。

ｖａｔ〉Ｖｂ２となって比較回路（５Ｂ）の出力状態が
高レベルとなれば右回りの操舵トルクが発生しているも
のとし、Ｖｌ）２＞ＶＣｌ２となって比較回路（５７）
の出力状態が高レベルとなれば左回りの操舵トルクが発
生しているものとする。比較回路（５Ｂ）、（５７）の
１１力状態が共に低レベルのときにはステリングホイー
ル（１）は操作されていないことになる。このような比
較回路（５Ｂ）、（５７）の出力信号は電動機駆動回路
（５５）に入力され前述の電機子電流の通電方向を決定
する信号として働くものである。

斯くしてＯＲ回路（５０、比較回路（５８）　、　（５
７）の出力する信号によって電動機（１５）の発生する
補助トルクの大きさ、方向が、ステアリングホイール（
１）に加わる操舵トルクの大きさ、方向に対応して制御
されることになる。

前記の如く構成された電動式パワーステアリング装置は
、その他ボールナツト式のピットマンアームに対しても
適用することができる。

（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、車室外で
車体に軸着されたセンタアームに電動機を備えて電動式
パワーステアリング装置を構成するようにしたため、ス
テアリングシャフトに伝わる電動機の回転振動は極めて
少なくなり且つ車室に与えられる電動機の騒音も低下す
る。また軸方向の寸法が短いディスク形プリントモータ
等を使用することから、取付性の向上、小型化を図るこ
とができ、更に補助トルクの発生において応答性を良好
なものとすることができる。加えて電動機からセンタア
ームに対して特別の伝達部材を必要としないため部品点
数を少なくして、安価に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はステアリング装置の斜視図、第２図は電動機の
内部構造を示す断面図、第３図はトルク検出部の取付状
態を示す一部断面斜視図、第４図はトルク検出部、ギヤ
ボックスの縦断面図、第５図はビニオン・ラックの関係
を示す図、第６図は制御回路のブロック回路図である。 図面中、（１）はステアリングホイール、（２）はステ
アリングシャフト、（５）はギヤボックス、（８）はナ
ックル、（９）はサスペンション、（１θ）は回転軸、
（１１）はセンタアーム、（１２）はラックシャフト、
（１３）はタイロッド、（１４）はトルク検出器、（１
５）は電動機、（１Ｂ）は制御回路、（１７）はビニオ
ン、（２５）は差動変圧器、（２８）は可動部、（２Ｂ
ａ）は可動鉄芯、（２８）はコイル部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステアリングホイールに与えられる回転を中央部を車体
   側に枢支されたセンタアームを介してタイロッドに伝達
   し、タイロッドの揺動運動に変換して成るステアリング
   装置において、該ステアリング装置に補助トルクを与え
   る電動機を車体に固設し、該電動機の出力軸により上記
   センタアームを支持する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。