JPS62218267A - モ−タ駆動式パワ−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〕 この発明は、自動車の舵取シ装置をモータの回転力で補
助付勢するモータ電動式ノぞワーステアリング装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置としてモータの駆動力を減速機を介
してギヤまたはベルトでステアリングシャフトに補助付
勢するものであり、レイアウト上の制約からモータが車
室内に設置されるか、フレキシブルワイヤかユニバーサ
ルジヨイント等で連結して例えばエンジンルール等の車
室外へ設置する方式が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のステアリング装置は以上のように構成されている
ので、モータを車室内へ設置するとモータ騒音が直接運
転者に聞えて不快感を受ける欠点がちる。また、フレキ
シブルワイヤも騒音が太きいものが殆んどである。さら
にユニバーサルジヨイントは騒音は生じないがトルクむ
らを生じて低速操舵速続の補助付勢にむらを生じて滑ら
かなパワーステアリングとはならない。また、従来のス
テアリング装置では、ラック軸をハンドル側駆動ピニオ
ン軸とは別にピニオンを設け、モータで駆動する方式も
提案されているが、モータから減速機を介して直接、補
助付勢用ピニオンｌあ動する方式であるが、この方式は
ハンドルの回転力に対してモータのトルク制御が必要と
ナシ、大電流チョッパー制御時の電波ノイズが発生する
。また、自動車が中速走行以上でハンドルが軽くモータ
の駆動を必要としないときや、電気回路の故障等でモー
タが廻らなくなったとき、ハンドル側からではモータは
増速機付きの負荷となってモータのアマチュア慣性で操
舵特性の追従性が悪くなる欠点を有していた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、車室内へのモータ騒音の伝達を防止すると共
に電波ノイズの発生を少なくでき、かつマニュアルステ
アリングの良さを維持できて安全性を確保することので
きるモータ駆動式パワーステアリング装置を得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパワーステアリング装置は、ハンドルの
回転力をラック軸に伝える第１のピニオン軸とは別に第
２のピニオン軸を設け、このピニオン軸にモータから電
磁式すべ９クラツチ、ウオーム軸、ウオームホイール軸
および電磁クラッチを介して上記ラック軸に補助付勢力
を伝えるようにしたものである。

〔作　用〕

この発明におけるパワーステアリング装置ハ、電磁式す
べりクラッチの電流を徐々に増加することで、ウオーム
軸への出力トルクが除去に増加することになり、ハンド
ルに加える力に応じた補助トルクをウオームホイール軸
、１Ｊｔ磁クラツチ、第２のピニオン軸を介して第２の
ラック歯部に伝えられてハンドルは軽くなる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はモータ駆動式パワーステアリング装置の概要図
であって、図において、１はハンドルで、３はハンドル
１に加えられた回転力に応じて′電気信号を出力するト
ルクセンサ、４ａは第１のユニバーサルジョイン）、４
ｂは第２のユニバーサルジヨイント、２ａはハンドル１
とトルクセンサ３間を連結する第１のステアリングシャ
フト、２ｂハトルクセンサ３．！：ｇｌのユニバーサル
ジョイン）４ａ間を連結する第２のステアリングシャフ
ト、２Ｃは第１のユニバーサルジョイン）４ａと第２の
ユニバーサルジョイン）４ｂ間を連結する第３のステア
リングシャフトである。５は第２のユニバーサルジヨイ
ント４ｂに連結された第１のピニオン軸、６は第１のピ
ニオン軸５と噛み合う第１のラック歯部６ａと第２のラ
ック歯部６ｂを有するラック軸、７ａは一方のタイロッ
ド８ａとラック軸６の一端を連結したゴールジヨイント
、７ｂは他方のタイロッド８ｂとラック軸の他端を連結
したボールジヨイントである。９はコントロールユニッ
ト、１０は車速を検出する車速センサ、１１は車載用の
バッテリー、１２はキースイッチ、１３は分巻ま几は磁
石界磁を有する直流モータで、上記ハツチＩＪ　−１１
からコントロールユニツ）９ｔ−介して駆動される。１
４はモータ１３の出力軸と直結して駆動される電磁式す
べりクラッチで、例えばパウダクラッチかヒステリシス
クラッチである。１５はすべりクラッチ１４の出力軸に
連結され減速機を形成するウオーム軸、１６はウオーム
軸１５と噛み合って駆動されるウオームホイール軸、１
７はウオームホイール軸１６とラック軸６の第２の歯部
６ｂと噛み合う第２のビニオン軸１８間の機械的な連結
をコントロールユニット９の指示に従って結合、離脱す
る電磁クラッチである。

次に動作について説明する。まず、エンジンの始動に際
してキースイッチ１２をＯＮすると電磁クラッチ１７が
ＯＮＬ、ウオームホイール軸１６と第２のピニオン軸１
８が連結される。この状態でハンドル１に運転者が回転
力を与えると、コントロールユニット９は第３図に示す
ようにモータ１３およびすべりクラッチ１４を制御する
。つまシ、操舵トルクを右方向へ増加するとａ点でモー
タをＯＮＬ、モータに１００％電圧を印加する（ｂ点）
。さらにトルクを増加すると０点にな）すべ９クラツチ
１４の電流が流れ始めトルクの増加に対して略対数的に
増加し、１００％電流（ｄ点）となる。逆にトルクを減
少していくと、ｄ点からすべりクラッチ１４の電流は諷
少し、０点で０チとなる。さらにトルクが減少しｅ点と
なると、モータは０ＦＦＬ印加電圧は０％（Ｆ点）とな
る。

このことは左方向でも略同様になるよう制御される。一
方、すべりクラッチ１４の特性は第２図に示すようにク
ラッチ電流に対して伝達トルフナなわち、すべりトルク
が略比例的に増加する範囲が用いられる。したがって第
３図の操舵トルク対モータ印加電圧およびすベククラッ
チ′醒流特性図でトルクが増加し、ａ点に達するとモー
タには１００チ電圧が印加されるのでモータは回転を始
め、さらにトルクを増加した０点からすべりクラッチ１
４の電流を徐々に増加するため、ウオーム軸１５への出
力トルクは徐々に増加することになり１．ノ・ンドル１
に加える力に応じた補助トルクをウオームホイール軸１
６．電磁クラッチ１７．第２のピニオン軸１８を介して
第２のラック歯部６ｂＫ伝えるのでハンドルは軽くなる
。

次に自動車が走行状態となった場合、第４図の車速とす
べりクラッチ電流および電磁クラッチ印加電圧特性図に
示すようにすべりクラッチ１４の電流は車速の増加に反
比例して減少するように制御し、ｆ点で０チすなわちハ
ンドル１に回玩力が発生してもすべりクラッチ１４には
′電流が流れなくなる。さらに車速が上昇しｇ点に達す
ると電磁クラッチ１７もＯＦＦ　Ｌ、ウオームホイール
軸１６と第２のピニオン軸１８は離脱するので、ハンド
ル１を廻すと運転者にとっては第２のラック歯部６ｂで
第２のピニオン軸１８を廻す力が負荷となるのみ、すな
わち補助付勢のないステアリングとなる。逆に車速が減
少した時は、まずｇ点で電磁クラッチ１７をＯＮＬＮ２
Ｏ２ニオン軸１８とウオームホイール軸１６を連結した
上でｆ点からすべりクラッチ１４の電流を徐々に増やす
制御をする。

なお、ステアリング装置が電気的に故障したとき、例え
ば車速センサ１０やトルクセンサ３の配線の断線のとき
や、バッテリー１１からの配線が断線したとき、および
すべりクラッチ１４やモータ１３がロックしたときはコ
ントロールユニット９が電磁クラッチ１７をＯＦＦ　Ｌ
、補助付勢なしのステアリングに戻し安全性を確保でき
るようになっている。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ハンドルの回転
力を第２のピニオン軸にモータがら電磁弐丁ベシクラッ
チ、ウオーム軸、ウオームホイー軸、電磁クラッチを介
して補助付勢力をラック軸に伝えるようにし友ので、 （ａ）　　モータがＴＬ室外となるのでモータの騒音が
運転者に聞こえることもなく快適な走行が行なえる。

（ｂ）　　モータを廻してから電磁式子ベシクラッチで
徐々に連結するため、モータ低速回転時のトルクむらが
生じにくい。

（ｅ）　　モータの大′ｔｊｔ流は方向切換のみで佛助
付勢トルクは丁べｐクラッチの電流で制御するので、電
流ノイズの発生が少なくなる。

（ｄ）　　自動車が中速以上では電磁クラッチ金ＯＦＦ
し、第２のピニオン軸のみの負荷の普通のマニュアルス
テアリングとなる友め、モータやすべりクラッチおよび
減速機は負荷とならないので応答性は従来のマニュアル
ステアリングの艮でを維持できる゛。

（ｅ）　　車速センサ、トルクセンサ、バッテリーの目
己巌がＷｒ勝し几ときやモータ、すべりクラッチのロッ
ク故障等に対し電磁クラッチをＯＦＦすることによりマ
ニュアルステアリング並の安全性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるモータ駆動式パワー
ステアリング装置の概要Ｎ％第２図電磁式すべりクラッ
チの電流特性図、第３図は操舵トルク対モータ印加寛圧
およびすべりクラッチの電流特性図、第４図は車速とす
べりクラッチ電流および電磁クラッチ印加電圧の特性図
である。 １・・・ハンドル、３・・・トルクセンサ、５・・・第
１のピニオン軸、６・・・ラック軸、６ａ・・・第１の
ラック歯部、６ｂ・・・第２のラック歯部、９・・・コ
ントロールユニット、１０・・・車速センサ、１１・・
・バッテリー、１３・・・モータ、１４・・・電磁式す
べりクラッチ、１５・・・ウオーム軸、１６・・・ウオ
ームホイール軸、１７・・・電磁クラッチ、１８・・・
第２のピニオン軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車のステアリング装置において、車速を検出
   する車速センサと、ステアリングシャフトの途中に設け
   られたハンドルの回転力を検出するトルクセンサと、ハ
   ンドルによりステアリングシャフトおよびユニバーサル
   ジョイントを介して、駆動される第１のピニオン軸と、
   このピニオン軸と噛合駆動されるラック軸の第１のラッ
   ク歯部と、この歯部と連続または別個に切られた第２の
   ラック歯部と、上記車速センサとトルクセンサの信号を
   入力とするコントロールユニットと、車載バッテリーか
   らコントロールユニットを介して駆動される直流モータ
   と、このモータの出力軸に直結されコントロールユニッ
   トの出力電流によつて略比例的に伝達トルクを上昇する
   電磁式すべりクラッチと、このクラッチの出力軸に直結
   された減速機を構成するウォーム軸とウォームホィール
   軸と、ウォームホィール軸と第２のピニオン軸間の回転
   力をコントロールユニットによつて結合、離脱する電磁
   クラッチを備え、上記第２のピニオン軸とラック軸の第
   ２の歯部を噛合させて駆動することを特徴とするモータ
   駆動式パワーステアリング装置。
2. （２）電磁式すべりクラッチをパウタクラッチまたはヒ
   ステリシスクラッチとしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のモータ駆動式パワーステアリング装置
   。