JPS62247974A

JPS62247974A - 自動車用パワ−ステアリング装置

Info

Publication number: JPS62247974A
Application number: JP62026195A
Authority: JP
Inventors: バーナード　ジョージ　ノース
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1986-02-07
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1987-10-29
Also published as: DE3761546D1; GB8603084D0; EP0237178A1; EP0237178B1; US4794997A

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】に）　産業上の利用分野本発明は自動車用の補助駆動装置付ステアリング装置、
即ちパワーステアリング装置、に係わり、特に、ステア
リング歯車組立体のステアリング構成部材の動きを補助
する動力が電動モーター端子置の作動によって与えられ
るようになされたパワーステアリング装置に関する。

峙　従来の技術上述したようなステアリング装置は一般的に米国特許第
４，４１５．０５４号により知られている。この米国特
許はラック・ピニオン歯車組立体を記載しており、この
ラック・ピニオン歯車組立体に於て、電動モーターの永
久磁石はラツク・バー・ハウジング内に組み込まれてお
り、モーターのローター・コイル即ちローター捲線はラ
ツク・バー・ハウジング内に回転可能に取付けられてボ
ール・ナツトと一緒に回転するようになされていて、こ
のボール・ナツトはラツク・バーに対して長手方向に拘
束されてラツク・バーのねじ部分と係合し、これにより
モーターに対して電流が与えられるとボール・ナツトが
回転を起こし、この与えられた電流の強さに関係した力
によって、且っ又この与えられた？ｆｆ流の極性に応じ
た方向へと長手方向にラツク・バーを駆動し、ラツク・
バーの移動に対して要求された駆動力の補助を行うよう
になっている。モーターに与えられた電流の強さ及び極
性は、ピニオンを介してラック・ピニオン［ｌ車に与え
られたステアリング・トルクの強さ及び方向に応じて１
ｉ１１１Ｉｌされる。

Ｑ）従来の技術の問題点このような知られた装置によれば、ステアリング操作の
間にかなりの運動エネルギがラツク・バーやローター／
ボール・ナツト及びステアリング歯車駆動力のその他の
運動部材の動きによって発生することは明らかである。

このような運動エネルギは、特定のステアリング操作に
対するトルク付与の終了時にステアリング装置から速や
かに消失しないならば、歯車組立体に於る可動ステアリ
ング構成部材にオーバーシュート即ち過度のステアリン
グ作Ｉ（オーバーステアリング）を生じることになり、
これにより当然のことながらステアリング装置に逆操作
を行う必要が生じる。この問題を解決できる方法は、例
えば歯車組立体に於る構成部材の運動に対する抵抗や７
１！擦を増大さ才てステアリング装置の作動を吸収させ
ることであるが、この方法は許容し難い。何故ならば、
適当な吸収を行うのに必要な摩擦レベルは高く、ステア
リング装置の操作力を強固にしてしまい、摩耗を高める
ことになり、又、より強力な電動モーターを必要にして
、これは装置を高価に且つ寸法を大きくなし、自動車の
出力の消費を大ぎくするからである。

（→　発明の目的本発明の目的は、上述したようなステアリング歯車組立
体の可動構成部材のオーバーステアリング即ちオーバー
シュートの問題を解決する効率の良い、小型で、経済的
な方法を達成する自ｌＪ車用の電気的なパワーステアリ
ング装置を提供することである。

■　発明のＩＩ要本発明によれば、自動車用の電気式のパワーステアリン
グ装置であって、このパワーステアリング装置に於るス
テアリング組立体のステアリング出力部材に対して電動
モーター装置が駆動力を補助するようになっており、前
記１ｉ１１モーター装置の作動はコントロール装置によ
ってｕＪ　ｍされ、このコントロール装置はステアリン
グ入力トルク及び車速に応答して補助駆動力のレベルを
決定するようになっていて、負荷抵抗装置がモーター端
子を横断して接続されて補助駆動力のレベルが予め定め
た値以下に低下したときにブレーキ効果を与えるように
なし、この負荷抵抗装置は補助駆動力のレベルが航記予
め定めた値以下に低下したときに入力トルク及び車速の
全ての状況に対して働くようになっており、前記電動モ
ーターは補助駆動力がゼロに低下したときに電動モータ
ーに於る運動エネルギを吸収するジェネレータ及び抵抗
装置として働くようになっているパワーステアリング装
置が提供される。

（へ）　作用ステアリング操作の開始に於ては、ステアリング歯車組
立体の入力部材（例えばラック・ごニオン・ステアリン
グ歯車に於るピニオン）に付与されているステアリング
・トルクがゼロであり、又、ステアリング・トルクは次
第に且つ操作される自動車が通過するカーブに従って適
当に増大する。

ステアリング・トルクの強さ及び方向はトルク検出装置
によって検知でき、このトルク検出装置は通常は前述し
たピニオンのようなステアリング歯車の入力部材、或い
はステアリング軸に取付けられる。ステアリング歯車組
立体の構成部材が十分に移動されて操作が行なわれると
、それ以上の入力トルクは組立体に付与されない。この
時点に於て、電動モーター装置の運動エネルギは構成部
材の移動を続けさせるような傾向を示す。特に歯車組立
体に於るステアリング出力部材を更に移動させ続けて成
る程度のオーバーシュートを生ぜしめる傾向を示すよう
になる。しかしながら、ステアリングが中立位置にされ
るとき、この運動エネルギは一層問題となり、過度のオ
ーバーシュートを生ぜしめるとともに入力トルクの進行
を進める傾向を示す。本発明によれば、このオーバーシ
ュートの状態は補助モーターの端子を横断させて配置し
た電気的負荷回路装置によってｉ、ｌＪ　ｍｌできる。

好ましくはこの電気的負荷回路部分はソリツド・ステー
ト・ソレノイド・スイツチ・デバイス或いは固定抵抗装
置とすることができる。この負荷回路部分は抵抗負荷を
含み、電動モーター装置がこれによりジェネレータとし
て働くとともにこれと組合う可動構成部材の運動エネル
ギが負荷回路部分によって消費される電気的エネルギに
変換されるようになされるのが好ましい。このようにし
てステアリング歯車組立体の運動エネルギは速やかに消
失され、オーバーシュートやオーバーステアリングの問
題を解消するのである。ステアリング入力トルクが低減
されると、コントロール装置は自動的に電動モーターと
して再度セットされ、次のステアリング入力トルクが与
えられた場合に駆動力の補助を行うように自動車の駆動
力補助装置として連結されるようになされる。

例え本発明はステアリング出力構成部材が電動モーター
装置によって補助駆動されるラック・ピニオン形式のも
の以外の自動車用ステアリング歯車組立体に対しても有
利に適用できることは明らかであっても、ステアリング
歯車組立体及び電動モーター装置は米国特許第４．４１
５．０５４＠に述べられている形式のものとされるのが
好ましい。

本発明の好ましい特徴は、この装置によって与えられる
補助駆動力は自動車の速度に応答し、自動車の速度が増
大するに連れてステアリング操作に関して電動モーター
により与えられる補助駆動力、よ減少するのであり、又
この逆も成り立つということである。このことはステア
リング装置のコントロニル装置に車速センサーを組み込
み、このセンサーで車速に応じた信号をコンピュータ装
置に与え、このコンピュータ装置が歯車装置に作用され
たステアリング入力トルク及びこのトルクの方向に応じ
た信号をも入力するようにして達成できる。このコンピ
ュータ装置は電動モーターを作動させるために送られる
電流の強さ即ち電気的供給信号の強さ並びにこれらの信
号の極性を決定し、これにより個々のステアリング操作
に対して与える補助駆動力を決定するのである。実際に
は、このコンピュータ装置は、最も好ましい補助駆動力
の特性が車速及びステアリング入力トルクの評価に基づ
いて得られるように予めプログラムされるのである。

本発明により構成された自動車用の電気的なパワーステ
アリング装置の１つの実施例が単なる例として添付図面
を参照して以下に説明される。

（））　　実施例第１図に概略的に示した装置はラック・ピニオン歯車組
立体１を組み込んでおり、この組立体１は好ましくは米
国特許第４，４１５，０５４号に示されている組立体と
実質的に同じ組立体とされる。従ってこの組立体１はピ
ニオン２を有し、このピニオン２の軸はピニオン・ハウ
ジング３から突出されており、又ラツク・バー・ハウジ
ング４を有し、このハウジング４内にてラツク・バーが
ピニオン２の回転に応じて長手方向に移動できるように
なっている。電動モーター・ハウジング６がラツク・バ
ー・ハウジング４の一部として形成されており、電動モ
ータ（図示せず）を包囲している。この電動モーターは
ステーターである永久磁石がハウジング６内に固定され
ており、一方、ローター捲線即ちコイルはボール・ナツ
トに担持されて一緒に回転でき、るようになされていて
、ボール・ナラ］〜はラツク・バーのねじ部分に係合さ
れている。このボール・ナツトはハウジング４及び６に
対して長手方向に拘束されていて、ローター／ボール・
ナツトがローター捲線のエネルギにより回転することに
よってラツク・バーに作用する力が長手方向へ移動させ
るようになっている。

電動モーターの捲線即ちコイルに付与された電流の強さ
及び極性は駆動カニニット７で与えられる。このユニッ
ト７は第２図に示すように大体ソレノイド・スイッチの
形状をしており、基本的に４つの大電流トランスミッシ
ョン８を有し、これらの大電流トランスミッション８は
モーター・ハウジング６内の電動モーター（第２図に符
号９で示される）に対する供給電力を調整できるもので
、このような電力は自動車の電気系統から導かれるので
ある。

駆動カニニット７は電動モーターのための電気的なコン
トロール装置の一部を形成しており、コントロール装置
に於るコンピュータ即ちマイクロプロセッサ装置１１か
ら伝達される信号に応答して作動される。同時に、駆動
力補助モーターに与えられるｌｉ流の強さ及び極性（及
びこれにより与えられる補助駆動力）はコンピュータ装
置１１の制御の下でユニット７によって調整される。

コンピュータ装置１１は通常は電気的コントロール装置
のロジック・ユニットとして考えるのが好ましいが、車
速センサー１２及びステアリング・トルク・センサー１
３からの電気的信号を入力している。トルク・センサー
１３はピニオン２に連結されており、ステアリング操作
の際にピニオンに作用する全てのステアリングトルクの
強さ及び方向を検出する。コンピュータ装置１１はユニ
ット１２及び１３から導びかれた入力信号に応答した演
算を予めプログラムすることのできるものとされ、特定
のステアリング操作（手動操作やこの操作を行うために
付与された入力トルク及び車速で示される）に関して電
動モーターにより与えるべき最適な即ち最も好ましい補
助駆動力を演算し、又、これにより補助駆動モーターを
調整してｖｌｍするように駆動カニニット７に対して出
力信号を与える。コンピュータ装２１１は又、補助駆動
力の瞬間値を予め定めた値と比較し、この補助が予め定
めたレベルに対して大きいか小さいかを評価する。この
レベルに達すると電気的負荷が解除される。この電気的
負荷はＥ、Ｍ、Ｆブレーキ・ロジック・コントロール部
分１４を含み、これは作動されると電動モーターの０−
ター・コイルを効果的にショートさせる。電動モーター
に対する電流の供給が遮断されると、駆動力補助の電動
モーターはこれにより電気的ジェネレータとして働くよ
うに切り換えられ、ステアリング操作の間にローター／
ナツトが得た運動エネルギは装置部分１４の抵抗負荷装
置を介して電気的エネルギに変換されることですみやか
に消失されるのである。

Ｅ、Ｍ、Ｆブレーキ・ロジック装置部分１４は補助駆動
力レベルが予め定めた値以下に於てのみ作動する。

好ましい実施態様において、コンピュータ装置１１即ち
コントロール装置ロジック・ユニットは、ステアリング
入力トルクが一定又は増大する間に於て一連の変調パル
ス即ち信号を発生し、これらの信号は電動モーターのた
めの駆動カニニット７を調整して適当な補助駆動力を発
揮させるようになすのであり、又、これらの信号はパル
ス幅変調をイ１してステアリング操作の間の車速及び入
力１ヘルクに応じて百分率で変化する。この結果、電動
モーターによって与えられた補助駆動力は百分率パルス
幅変調が増大するにとらなって増大される。

これをＰ；慮して、又、第３図を参照すれば、コンピュ
ータ装置は百分率パルス幅変調（％Ｐ、Ｗ、Ｍ、・・・
第３図のグラフに於る縦座標を示す）及びステアリング
入力トルクくステアリング・ホイール・トルク・・・第
３図で横座標を示す）を示す一連の計算図表を予めプロ
グラムできる。第３図のグラフに於る曲線は好ましい或
いは最も望ましい状態を示し、これに於て電動モーター
の要求される補助駆動力（％Ｐ、Ｗ、Ｍ、で示すように
）は車速によって変化し、又、ステアリング・ホイール
・トルクに応じて変化する。３本の曲線が与えられてお
り、これらは最低速度曲線、最大速度曲線及びｎｉ達が
２０ｔ　ｐ、ｈの場合の想像上の曲線を示している。例
えば駐車のための車両操作と考えることのできる最低車
速曲線では、ステアリング・ホイール・トルクの増大は
比較的小さくても、％Ｐ、Ｗ、Ｍ、及びこれにより補助
駆動力が速やかに１００％即ち最大駆動力の補助を受け
るまでに増大することが明白である。しかしながら、最
大車速曲線によれば、即ち高速走行に於ては、ステアリ
ング・ホイール・トルクが小さい間は％Ｐ。

Ｗ、Ｍ、はゼロに維持されるのであり、ステアリング・
ホイール・トルクが大きくなって例え高速での補助駆動
力が得られるようになっても補助駆動力は与えられず、
又、緊急のステアリング操作を行う必要が生じても補助
駆動力は与えられないことが明らかである。従って、こ
のような事前のプログラムによればコンピュータ装置１
１は車両の特定の速度、例えば想像上の２０１１．　ｌ
）、　ｈ、曲線に圓してそのステアリング・ホイール・
トルクＸが適当な％Ｐ、Ｗ、Ｍ、信号ｙを決定し、この
信号を伝達して駆動カニニット７を１１整し、電動モー
ターにより適当な駆動力の補助を与えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はステアリング装置の概略図。第２図は第１図のステアリング装置に組み込まれたパワ
ー駆動ユニットの概略図。第３図はステアリング装置により与えられる補助駆動力
が車速に応答する状態を示すグラフ。１・・・・ラック・ピニオン歯車組立体２・・・・ピニ
オン３・・・・ピニオン・ハウジング４・・・・ラツク・バー・ハウジング６・・・・電動モーター・ハウジング７・・・・駆動カニニット１１・・・・コンピュータ装置１２・・・・車速センサー１３・・・・トルク・センサー

Claims

【特許請求の範囲】

（１）自動車用の電気式のパワーステアリング装置であ
つて、このパワーステアリング装置に於るステアリング
組立体のステアリング出力部材に対して電動モーター装
置が駆動力を補助するようになつており、この補助駆動
力の強さ及び方向は付与されたステアリング・トルクと
車速とに応答するコントロール装置の発生する制御信号
によつて決定され、この制御信号が予め定めた値以下に
低下したことに応答して前記コントロール装置により制
御されるリレー・スイツチによつて負荷抵抗装置が前記
電動モーターに連結できるようになつている自動車用パ
ワーステアリング装置。
（２）前記予め設定された制御信号値より小さいと前記
電動モーター装置から動力供給が遮断され、前記予め設
定された制御信号値より大きいと前記電動モーター装置
に対して動力供給を行わせるように、前記リレーが制御
される特許請求の範囲第１項記載の自動車用パワーステ
アリング装置。
（３）前記制御信号がパルス幅変調信号である特許請求
の範囲第１項又は第２項に記載の自動車用パワーステア
リング装置。
（４）前記リレーがソリツド・ステート・デバイスを含
んで構成された特許請求の範囲第１項から第３項までの
何れか一項に記載の自動車用パワーステアリング装置。
（５）前記負荷抵抗装置がソリツド・ステート・ソレノ
イド・スイツチ・デバイスを含んで構成された特許請求
の範囲第１項から第４項までの何れか一項に記載の自動
車用パワーステアリング装置。
（６）前記コントロール装置が予めプログラムすること
のできる電子デバイスである特許請求の範囲第１項から
第５項までの何れか一項に記載の自動車用パワーステア
リング装置。
（７）付与されたステアリング・トルクが前記組立体の
入力部材に取付けられたトルク・センサーによつて検出
されるようになされた特許請求の範囲第１項から第６項
までの何れか一項に記載の自動車用パワーステアリング
装置。
（８）前記組立体がラツク・ピニオン・ステアリング歯
車、出力部材を構成するラツク・バー、及び入力部材を
形成するピニオンを含んで構成されており、電動モータ
ー装置は前記ラツク・バーに連結されてその移動を補助
するようになつている特許請求の範囲第１項から第７項
までの何れか一項に記載の自動車用パワーステアリング
装置。
（９）電気式のパワーステアリング装置であつて、この
パワーステアリング装置に於るステアリング組立体のス
テアリング出力部材に対して電動モーター装置が駆動力
を補助するようになつており、前記電動モーター装置の
作動はコントロール装置によつて制御され、このコント
ロール装置はステアリング入力トルク及び車速に応答し
て補助駆動力のレベルを決定するようになつていて、負
荷抵抗装置がモーター端子を横断して接続されて補助駆
動力のレベルが予め定めた値以下に低下したときにブレ
ーキ効果を与えるようになし、この負荷抵抗装置は補助
駆動力のレベルが前記予め定めた値以下に低下したとき
に入力トルク及び車速の全ての状況に対して働くように
なつており、前記電動モーターは補助駆動力がゼロに低
下したときに電動モーターに於る運動エネルギを吸収す
るジエネレータ及び抵抗装置として働くようになつてい
るパワーステアリング装置。