JPS62273165A - 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〉 この発明は自動車等に用いられ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としては第７図に
示すようなものがある（特開昭５７−９９４６７号）。

このパワーステアリング装置は、ラブクピニオンステア
リングＲと回転補助機構Ａ°とから構成され、この回転
補助機構Ａ°はモータ３と、モータ３の出力軸３ａ上の
クラッチＥｌ、Ｅ、と、減速手段４と逆転手段ＩＯとか
らなる。上記減速手段４は、駆動部材ｌに一体に固定さ
れた大径の歯車５と、アイドル歯車９．７と、モータ３
の出力軸３ａに回転自在に嵌合したビニオン６とのギヤ
トレインからなる。上記ビニオン６はクラッチＥ１によ
りモータ３の出力軸３ａに接続される。このビニオン６
は減速手段４の中間軸８に固定した歯車７と噛み合い、
この歯車７は同軸に設けたアイドル歯車９と一体化して
おり、歯車５と噛み合う。

一方、駆動部材ｌの逆転を補助するための逆転手段ｌＯ
は出力軸３ａに回動自在に装着された歯車１２と、この
歯車１２と噛み合う逆転歯車１１とビニオン１３を含む
。上記歯車１１とビニオンＩ３は軸３ａおよび中間軸８
に平行な逆転軸１４に固定されて一体化している。この
ビニオン１３は上記アイドル歯車７と噛み合う。逆転手
段ｌＯの歯車１２は第２クラッチＥ、により出力軸３ａ
に断接される。

しかして、上記従来の電動式パワーステアリング装置で
は、駆動トルクが軸２を介して駆動部材ｌに作用してい
ないときには、駆動部材Ｉに取り付けたプレー）１９は
バネ１７．１８の／　（ネｊ）０’）均衡により、中立
位置に存し、二つのクラッチＥ　＋　。

Ｅ２は断の位置にある。そのため、モータ３の出力軸３
ａに対して回転不可、かつ軸方向に移動自在に設けられ
たスライダ１５の回転は、ビニオン６および歯車１２に
伝えられｒ１シたがって、モータ３の回転は駆動部材１
に伝えられない。

一方、駆動トルクが軸２に作用すると、駆動部材ｌの回
転をひき起こし、プレート１９もバネ１７．１８の作用
により駆動部材１に対して並進運動をし、この動きがス
ライダ１５に伝達される。

軸２に加えられるトルクが所定値以下の場合はスライダ
１５の動きはクラッチＥ、、Ｅｆの片方を係合させるた
めには不充分である。軸２上に加えられる駆動トルクが
所定値以上の場合には、スライダ１５の動きはクラッチ
Ｅ　１．　Ｅ　２の片方を係合するのに充分となり、袖
２に加えられたトルクと同一方向に歯車５は減速手段４
または逆転手段１０を介して駆動される。たとえば、プ
レート１９およびスライダ１５が第１図の右側に滑動し
、クラッチＥ１が係合すると、モータ３の出力が出力軸
３ａからクラッチＥ７、ビニオン６、歯車７、歯車９お
よび歯車５を通って駆動部材ｌに伝達され、駆動部材１
を正転方向に回転させる。上記トルクの向きが反対の場
合はプレート１９、スライダ１５ＪｓＪＦＪｊ＋ｒｐ、
−ｔ：白１−に与ｍηｌ／７−”１．、、＄ＩＩ；’−
！＋＜ｌ”！−イｈｌモータ３の出力が逆転手段１０の
歯車１２および１１を通り減速手段４に伝達され、駆動
部材ｌを前記と逆の方向に回転させる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来の電動式パワーステアリング装置で
は駆動部材ｌに常時連結されたギヤトレインからなる減
速手段４と逆転手段ｌＯを、クラッチＥ　４．　Ｅ　ｔ
によって電動モータ３の出力軸３ａに断接することによ
って、操舵補助力を得るようにしているため次のような
問題がある。すなわち、クラッチＥ、、Ｅ、か切れた状
態でも駆動部材１には減速手段４および逆転手段！０の
歯車が結合しているため、慣性負荷が大きくなり、ハン
ドルの戻りが悪いという問題がある。また、ハンドルの
操舵方向を急に反転させた場合、減速手段４の歯車の慣
性力に打ち勝って減速手段４の歯車を反転させねばなら
ないため、操舵の応答性が悪く、操舵速度が遅くなると
いう問題がある。

また、操舵補助力の方向を切り換えろために、ギヤトレ
インからなる減速手段４の池に、ギヤトレインからなる
逆転手段ＩＯを使用しているため、正転側と逆転側とで
使用している歯車の数が異なることになり、正転側と逆
転側で歯車の伝達効率により補助力が異なるという問題
がある。

また、人力される操舵トルクに対して操舵補助力が一定
であるため、負荷の変動に対する最適な操舵補助力が得
られないという問題らある。

そこで、この発明の目的は、ハンドル軸にギヤトレイン
による慣性力が作用しないようにして、操舵補助力の方
向を切り換えた際に慣性力の影響をなくして、ハンドル
の戻りを良好にし、また、ハンドルの切り換えの際の操
舵補助力の応答性およびつながりを良好にすることにあ
る。また、ギヤトレインを対称構造とすることによって
、正転側と逆転側との操舵補助力を同等にすることにあ
る。

さらに、この発明の目的は操舵トルクおよび車速に応じ
て操舵補助力を最適に制御するようにすることにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するため、第１の発明は、ハンドル軸
の回りに設けられた正転用かさ歯車および逆転用かさ歯
車と、上記ハンドル軸と正転用かさ歯車とを断接する正
転用クラッチと、上記ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを
断接する逆転用クラッチと、上記正転用かさ歯車および
逆転用かさ歯車と噛合する駆動用かさ歯車と、上記駆動
用かさ歯車にウオームホイールが連結されたウオーム歯
車装置と、上記ウオーム歯車装置のウオームを駆動する
電動モータとを備えたことを特徴としている。

また、第２の発明は、ハンドル軸の回りに設けられた正
転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と、上記ハンドル軸
と正転用かさ歯車とを断接する正転用クラッチと、上記
ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを断接する逆転用クラッ
チと、上記正転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と噛合
する駆動用かさ歯車と、上記駆動用かさ歯車にウオーム
ホイールが連結されたウオーム歯車装置と、上記ウオー
ム歯車装置のウオームを駆動する電動モータと、操舵ト
ルクを検出するトルクセンサおよび車速センサと、上記
トルクセンサおよび車速センサの出力を受けて、操舵ト
ルクおよび車速に応じて、電動モータ、正転用クラッチ
および逆転用クラッチへの通電を制御すると共に、操舵
トルクの大きさが操舵補助を行なわない一定値以下の場
合、あるいは車速の大きさが操舵補助を行なわない一定
値以上の場合においてでも、上記電動モータを停止さ仕
ずに所定の回転速度で回転させる制御装置とを備えたこ
とを特徴としている。

〈作用〉 第１の発明においては、正転用かさ歯車と逆転用かさ歯
車とは電動モータによってウオーム歯車装置および駆動
用かさ歯車を介して互いに逆方向に回転させられている
。そして、ハンドル軸は正転方向の操舵補助力を必要と
する場合には正転用クラッチによって正転用かさ歯車に
連結され、逆転方向の操舵補助力を必要とする場合には
逆転用クラッチによって逆転用かさ歯車に連結されろ。

このように、操舵補助力の方向を切り換える際には、ハ
ンドル軸は正転用クラッチまたは逆転用クラッチによっ
て正転用かさ歯車または逆転用かさ歯車に連結されるた
め、正転用かさ歯車、逆転円かさ歯車、駆動用かさ歯車
、つ十−ム歯車装置の慣性力の影響を受けず、ハンドル
軸の戻りが良くなり、ハンドルの切り換え時の補助力の
応答性か良く、つながりか良くなる。また、ハンドル軸
の回りに正転用かさ歯車と逆転用かさ歯車を設け、この
両かさ歯車を駆動用かさ歯車に噛合すると共に、この駆
動用かさ歯車をウオーム歯車装置によって駆動している
ため、この歯車系列か対称構造となり正転側の補助力と
逆転側の補助力が同等になり、操作性が良好になる。

また、第２の発明においては、トルクセンサおよび車速
センサからの信号を受ける制御装置によって操舵トルク
および車速に応じて、電動モータ、正転用クラッチおよ
び逆転用クラッチへの通電を制御するため、負荷の変動
に応じた最適な操舵補助力を得ることかできる。また、
制御装置は操舵トルクの大きさが操舵補助を行なわない
一定値以下の場合あるいは車速の大きさが操舵補助を行
なわない一定値以上の場合においてでも、電動モー夕に
電流を通じて電動モータを停止させずに所定の回転速度
で常時回転させる。したがって、正転用かさ歯車および
逆転用かさ歯車は操舵補助を行なわないときでも一定の
速度で逆方向に回転することになり、操舵補助力を急に
必要とする急操舵時において、正転用クラッチまたは逆
転用クラッチでハンドル軸を正転用かさ歯車または逆転
用かさ歯車に連結すると、操舵補助力を直ちに得ること
ができ、急操舵時の応答性がよい。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、Ａはハンドル軸２１に操舵補助力を与
える操舵力補助機構、Ｍは操舵補助力を発生するための
電動モータ、Ｗは電動モータＭの出力を操舵力補助機構
Ａに伝えるウオーム歯車装置である。

上記操舵力補助機構Ａは、ハンドル軸２１の回りに軸受
４８を介して逆転用かさ歯車２８を回動自在に設けると
共に、軸受４９を介して正転用かさ歯車２９を回動自在
に設けている。上記正転用かさ歯車２９と逆転用かさ歯
車２８は同一寸法をしており、歯の存する側を互いに対
向させている。

正転用かさ歯車２９の内側には正転用電磁クラッチ２３
を設ける一方、逆転用かさ歯車２８の内側には逆転用電
磁クラッチ２２を設けている。上記正転用かさ歯車２９
と逆転用かさ歯車２８との間のハンドル軸２１−の部分
にはスプラインスリーブ２７を溝機構により固定してい
る。上記スプラインスリーブ２７の外周のスプライン溝
には互いに対向するクラッチ板３０．３１を軸方向に若
干移動自在に設けている。上記正転用電磁クラッチ２３
はクラッチ板３０を吸引して、正転用かさ歯車２つにク
ラッチ板３０を連結することによって、正転用かさ歯車
２９とハンドル軸２Ｉを連結し、また逆転用電磁クラッ
チ２２はクラッチ板３Ｉを吸引して逆転用かさ歯車２８
にクラッチ板３Ｉを連結して、逆転用かさ歯車２８とハ
ンドル軸２１とを連結する。上記正転用かさ歯車２９と
逆転用かさ歯車２８は駆動用かさ歯車２４に噛合してい
る。上記駆動用かさ歯車２４はウオーム歯車装置Ｗのウ
オームホイール２６に固定している。上記ウオームホイ
ール２６は第２図に示す電動モータＭの出力軸に直結し
たウオーム２５に噛合している。したがって、電動モー
タＭの回転力はウオーム２５からウオームホイール２６
に伝えられて減速され、さらに駆動用かさ歯車２４と正
転用かさ歯車２９．逆転用かさ歯車２８との噛み合いに
よって減速して増力される。また、この正転用かさ歯車
２９と逆転用かさ歯車２８とは対称構造になっており、
互いに逆方向に回転する。

上記電動モータＭ、正転用電磁クラッチ２３および逆転
用電磁クラッチ２２は、第３図に示す制御装置としての
マイクロコンピュータ５５によって制御するようにして
いる。上記マイクロコンピュータ５５には、トルクセン
サ５２によって検出した操舵トルクを表わす信号が増巾
機５３．Ａ／Ｄ変換器５４を介して入力され、また車速
を表わす信号が車速センサ５１を介して人力されるよう
に）プ１１１　　　づ７６口１７し０−−々ζち汁ｍｔ
ｂ　Ｉ−１シクおよび車速に応じて電動モータＭをチョ
ッパ制御するデユーティおよび逆転用電磁クラッチ２２
゜正転用電磁クラッチ２３をチョッパ制御するデユーテ
ィを表わす出力データを予め記憶している。

すなわち、マイクロコンピュータ５５は操舵トルクおよ
び車速に応じて電動モータＭ、逆転用電磁クラッチ２２
および正転用電磁クラッチ２３をいわゆるマツプ制御す
るようにしている。第５図に一例として車速がＯｋｍ／
ｈにおける操舵トルクに対する電動モー＞Ｍをチョッパ
制御するデユーティを示している。また、第６図は車速
がＯｋｍ／ｈにおける操舵トルクに対する正転用電磁ク
ラッチ２３および逆転用電磁クラッチ２２をチョッパ制
御するデユーティを示している。このように、マイクロ
コンピュータ５５は操舵トルクに応じて電動モータＭ、
逆転用電磁クラッチ２２および正転用電磁クラッチ２３
を制御するようになっている。また、図示しないが車速
に応じてもこれらへの通電を制御するようになっている
。

第５図から分かるように、車速がＯｋＩＲ／ｈでは操舵
トルクが一定値未満すなわち操舵補助を行なわない場合
でも、電動モータＭに適宜なモータ電流を通電して、電
動モータＭを所定の回転速度で回転させるようにしてい
る。マイクロコンピュータ５５からの出力信号がモータ
駆動回路５７に入力されて、電動モータＭを所定の回転
速度で回転させる。さらに、第６図から分かるように、
車速がＯｋｘ／ｈにおいて操舵トルクが一定値以下の場
合にはクラッチ電流が零となってクラッチ用駆動回路５
８には信号が出力されず、正転用電磁クラッチ２３およ
び逆転用電磁クラッチ２２は励磁されず、ハンドル軸２
１と正転用かさ歯車２９および逆転用かさ歯車２８との
連結は遮断される。一方、このハンドル軸２１と逆転用
かさ歯車２８．正転用かさ歯車２９との接続が断たれた
操舵トルクが基準値以下の場合でも、マイクロコンピュ
ータ５５はモータ駆動回路５７に電動モータＭを回転さ
せるための信号を出力している。したがって、電動モー
タＭは操舵補助力を必要としない場合でら、一定の速度
で回転して正転用かさ歯車２９および逆転用かさ歯車２
８を一定の速度で空転させるようになっている。

なお、第３図において、６１は電動モータＭを保護する
ための保護回路、６２は電源回路である。

上記構成において、いま、たとえば車速がＯｋｘ／ｈで
ハンドル軸２Ｉを右方向つまり正転方向に操舵しており
、操舵トルクが第６図に示すように正転用電磁クラッチ
２３をオンにする値以上になったとする。そうすると、
マイクロコンピュータ５５は増巾機５３およびＡ／Ｄ変
換器５４を介して受けたトルクセンサ５２からの信号と
車速センサ５１からの車速を表わす信号に基づいて、正
転用電磁クラッチ２３をオンにして、クラッチ板３０と
正転用かさ歯車２９が連結される。この正転用かさ歯車
２９は駆動用かさ歯車２４、ウオーム歯車装置Ｗを介し
て電動モータＭに連結されており、電動モータＭは第５
図に示すように操舵補助力を必要としていないときでも
マイクロコンピュータ５５よりの信号で一定の回転速度
で回転しているため、正転用かさ歯車２９とハンドル軸
２１とが正転用電磁クラッチ２３およびクラッチ板３０
によって連結されると、直ちにハンドル軸２１に操舵補
助力が得られ、応答性が良好である。

次に、ハンドル軸２１を右方向から左方向に切り換えて
操舵すると、正転用電磁クラッチ２３がオフとなる一方
、逆転用電磁クラッチ２２がオンとなって、クラッチ板
３１と逆転用かさ歯車２８が連結され、ハンドル軸２１
に逆転方向の操舵補助力が与えられる。このとき、ハン
ドル軸２１と正転用かさ歯車２９との連結は正転用電磁
クラッチ２３によって遮断され、ハンドル軸２１には正
転用かさ歯車２３の慣性力が全く作用しないので、ハン
ドルの逆転方向の戻りが極めて良好であり、ハンドルの
切り換え指示の応答性およびつながりがｒ好である。す
なわち、ウオーム歯車装置Ｗ１駆動用かさ歯車２４、正
転用かさ歯車２９、逆転用かさ歯車２８からなるギヤト
レインの最終段階において、ハンドル軸２１を正転用電
磁クラッチ２３または逆転用電磁クラッチ２２によって
正転用かさ歯車２９または逆転用かさ歯車２８に連結す
るようにしているため、ハンドル軸２１には慣性力が作
用せず、ハンドルの切り換えの応答性やつながりが極め
て良好になるのである。また、この操舵補助力を得る構
造においては、正転方向の操舵補助力を得ろ際のウオー
ム歯車装置Ｗ、駆動用かさ歯車装置２４、正転用かさ歯
車２９と逆転方向の操舵補助力を得るためのウオーム歯
車装置Ｗ、駆動用かさ歯車２４、逆転用かさ歯車２８と
は歯車の数が全く同一で対称構造になっているため、正
転方向の操舵補助力と逆転方向の操舵補助力が全く同一
になり、操作性が極めて良好である。

また、マイクロコンピュータ５５はトルクセンサ５２か
らの操舵トルクを表わす信号を受けると共に、車速セン
サ５１からの車速を表わす信号を受けて、操舵トルクお
よび車速に応じて電動モータＭ、正転用電磁クラッチ２
３および逆転用電磁クラッチ２２を制御しているので、
負荷の変動に対する最適な操舵補助力が得られろ。また
、このマイクロコンピュータ５５は操舵補助を必要とし
ない場合においてら、電動モータＭを適宜な回転速度で
回転させて、正転用かさ歯車２９および逆転用かさ歯車
２８を常時回転させるような制御を行なうので、急操舵
時に、正転用かさ歯車２９または逆転用かさ歯車２８と
ハンドル軸２Ｉとを連結することによって、直ちに操舵
補助力を得ることができ、急操舵時の応答性が極めて良
好である。

上記マイクロコンピュータ５５はこれらの制御を行なう
ために第４図に示すようなフローに従って処理を行なう
。まず、ステップＳ、において初期化を行ない、ステッ
プＳ、においてトルクセンサ５２からのトルクデータを
読み込み、ステップＳ。

で車速センサ５１からの車速データを読み込み、ステッ
プＳ４で操舵トルクおよび車速に応じて操舵速度を決定
し、ステップＳ５では操舵方向を決定し、ステップＳ、
では車速センサ５１からの車速によってマツプ制御をす
る際の車速域を決定し、・　　ステップＳ７では車速域
、操舵方向、操舵速度、操舵トルクによって出力データ
を決定し、ステップＳ８ではこの出力データをモータ用
駆動回路５７およびクラッチ用駆動回路５８に出力して
、電動モータＭ、逆転用電磁クラッチ２２および正転用
電磁クラッチ２３を制御する。

上記実施例では制御装置としてマイクロコンピュータ５
５を用い、制御をソフトウェアにより構成したが、制御
装置は関数発生器などを組み合わけたハードウェアによ
り構成してもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この第１の発明の電動式パワ
ーステアリング装置は、電動モータによって、ウオーム
歯車装置、駆動用かさ歯車を介して回転駆動される正転
用かさ歯車と逆転用かさ歯車をハンドル軸の回りに設け
、この正転用かさ歯車を正転用クラッチでハンドル軸に
断接すると共に、逆転用かさ歯車を逆転用クラッチによ
ってハンドル軸に断接するようにして、ギヤトレインの
最終段階において正転用かさ歯車または逆転用かさ歯車
にハンドル軸を正転用クラッチまたは逆転用クラッチで
断接するようにしているので、ハンドル軸にギヤトレイ
ンの慣性力の影響を与えないようにでき、したがって、
ハンドルの戻りがよく、また切り換えの応答性やつなが
りが極めて良好であるという利点を有する。

また、この第１の発明のパワーステアリング装置は、逆
転時の歯車系列と正転時の歯車系列との歯車の数が同一
で対称構造になっているため、正転側と逆転側の操舵補
助力が同等になり、操作性が極めて良好であるという利
点を育する。

また、この第１の発明の電動式パワーステアリング装置
は、操舵補助力の方向を切り換えるためには単に正転用
または逆転用クラッチを切り換えればよいようにしてい
るので、たとえば従来のリレーやパワートランジスタを
４辺使用するものに比べて構造が簡単であり、信頼性が
高いという利点を有する。

また、この第２の発明のパワーステアリング装置は、第
１の発明の構成に加えて、トルクセンサと車速センサと
操舵トルクおよび車速に応じて電動モータ、正転用クラ
ッチおよび逆転用クラッチを制御すると共に、操舵補助
力を必要としない状態においてら電動モータを一定速度
で回転させる制御装置を備えているので、第１の発明の
効果に加えて、負荷の変動に応じて最適な操舵補助力を
得ることができ、かつ正転用かさ歯車および逆転用かさ
歯車を常時回転させているため、急操舵時の応答性が極
めて良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のパワーステアリング装置の操舵力補
助機構を示し、第２図のＩ−Ｉ線断面図、第２図は上記
電動式パワーステアリング装置の平面図、第３図は上記
電動式パワーステアリング装置の制御系のブロック図、
第４図は上記実施例の制御のフローチャート、第５図は
操舵トルクとモータ電流の関係を示す特性図、第６図は
操舵トルクとクラッチ電流の関係を示す特性図、第７図
は従来の電動式パワーステアリング装置の断面図である
。 Ａ・・操舵力補助機構、Ｍ・・・電動モータ、Ｗ・・・
ウオーム歯車装置、２１・・ハンドル軸、２２・・・逆
転用電磁クラッチ、２３・・・正転用電磁クラッチ、２
４・・・駆動用かさ歯車、２５・・・ウオーム、２６・
・・ウオームホイール、２７・・・スプラインスリーブ
、２８・・・逆転用かさ歯車、２９・・・正転用かさ歯
車。 特許出願人　光洋精工株式会社　外１名代　理　人　弁
理士　青白　葆　外２８第５１！２１ 笛６ｙ！Ｊ 手続補正書（自制 昭和６１年　６月２７日。 昭和６１年特許願第　　１１７９２８　　　号２、発明
の名称 電動式パワーステアリング装置 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　大阪府大阪市南区鰻谷西之町二番地名称（１２４
）光洋精工株式会社 代表者森田俊夫 （ほか１名） ４、代理人 明　　　　細　　　　書 １、発明の名称 電動式パワーステアリング装置 ２、特許請求の範囲 （１）ハンドル軸の回りに設けられた正転用かさ歯車お
よび逆転用かさ歯車と、 上記ハンドル軸と正転用かさ歯車とを断接する正転用ク
ラッチと、 上記ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを断接する逆転用ク
ラッチと、 上記正転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と噛合する駆
動用かさ歯車と、 上記駆動用かさ歯車に連結された減速歯車装置と、 上記線表歯車装置−を駆動する電動モータとを備えたこ
とを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 （２）ハンドル軸の回りに設けられた正転用かさ歯車お
よび逆転用かさ歯車と、 上記ハンドル軸と正転用かさ歯車とを断接する正転用ク
ラッチと、 上記ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを断接する逆転用ク
ラッチと、 上記正転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と噛合する駆
動用かさ歯車と、 上記駆動用かさ歯車に一連結されたｄａ歯車装置と、 上記線表歯車装置−を駆動する電動モータと、操舵トル
クを検出するトルクセンサおよび車速センサと、 上記トルクセンサおよび車速センサの出力を受けて、操
舵トルクおよび車速に応じて、電動モータ、正転用クラ
ッチおよび逆転用クラッチへの通電を制御すると共に、
操舵トルクの大きさが操舵補助を行なわない一定値以下
の場合、あるいは車速の大きさが操舵補助を行なわない
一定値以上の場合においてでも、上記電動モータを停止
させずに所定の回転速度で回転させる制御装置とを備え
たことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 ３、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に用いられ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としては第７図に
示すようなものがある（特開昭５７−９９４６７号）。 このパワースヂアリング装置は、ラブクピニオンステア
リングＲと回転補助機構Ａ゛とから構成され、この回転
補助機構Ａ゛はモータ３と、モータ３の出力軸３ａ上の
クラッチＥ、、Ｅ、と、減速手段４と逆転手段ＩＯとか
らなる。上記減速手段４は、駆動部材ｌに一体に固定さ
れた大径の歯車５と、アイドル歯車９．７と、モータ３
の出力軸３ａに回転自在に嵌合したビニオン６とのギヤ
トレインからなる。上記ビニオン６はクラッチＥｌによ
りモータ３の出力軸３ａに接続される。このビニオン６
は減速手段４の中間軸８に固定した歯車７と噛み合い、
この歯車７は同軸に設けたアイドル歯車９と一体化して
おり、歯車５と噛み合う。 一方、駆動部材ｌの逆転を補助するための逆転手段１０
は出力軸３ａに回動自在に装着された歯車１２と、この
歯車１２と噛み合う逆転歯車１１とビニオン１３を含む
。上記歯車１１とビニオン１３は軸３ａおよび中間軸８
に平行な逆転軸１４に固定されて一体化している。この
ビニオン１３は上記アイドル歯車７と噛み合う。逆転手
段ＩＯの歯車１２は第２クラツチＥ２により出力軸３ａ
に断接される。 しかして、上記従来の電動式パワーステアリング装置で
は、駆動トルクが軸２を介して駆動部材ｌに作用してい
ないときには、駆動部材１に取り付けたプレート１９は
バネ１７．１８のバネ力の均衡により、中立位置に存し
、二つのクラッチＥ１゜Ｅ、は断の位置にある。そのた
め、モータ３の出力軸３ａに対して回転不可、かつ軸方
向に移動自在に設けられたスライダ１５の回転は、ビニ
オン６および歯車１２に伝えられず、したがって、モー
タ３の回転は駆動部材ｌに伝えられない。 一方、駆動トルクが軸２に作用すると、駆動部材１の回
転をひき起こし、プレート１９もバネ１７．１８の作用
により駆動部材ｌに対して並進運動をし、この動きがス
ライダ１５に伝達される。 軸２に加えられるトルクが所定値以下の場合はスライダ
１５の動きはクラッチＥ、、Ｅ、の片方を係合させるた
めには不充分である。軸２上に加えられる駆動トルクが
所定値以上の場合には、スライダ１５の動きはクラッチ
Ｅ　、、Ｅえの片方を係合するのに充分となり、軸２に
加えられたトルクと同一方向に歯車５は減速手段４また
は逆転手段１０を介して駆動される。たとえば、プレー
ト１９およびスライダＩ５が第１図の右側に滑動し、ク
ラッチＥ、が係合すると、モータ３の出力が出力軸３ａ
からクラッチＥ１、ビニオン６、歯車７、歯車９および
歯車５を通って駆動部材ｌに伝達され、駆動部材１を正
転方向に回転させる。上記トルクの向きが反対の場合は
プレート１９、スライダ１５が反対の方向に滑動し、ク
ラッチＥ、が係合し、モータ３の出力が逆転手段ＩＯの
歯車１２および１１を通り減速手段４に伝達され、駆動
部材１を前記と逆の方向に回転させる。 〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来の電動式パワーステアリング装置で
は駆動部材ｌに常時連結されたギヤトレインからなる減
速手段４と逆転手段１０を、クラッチＥ、、Ｅ、によっ
て電動モータ３の出力軸３ａに断接することによって、
操舵補助力を得るようにしているため次のような問題が
ある。すなわち、クラッチＥ　ｌ、　Ｅ　ｔが切れた状
態でも駆動部材ｌには減速手段４および逆転手段１０の
歯車が結合しているため、慣性負荷が大きくなり、ハン
ドルの戻りが悪いという問題がある。また、ハンドルの
操舵方向を急に反転させた場合、減速手段４の歯車の慣
性力に打ち勝って減速手段４の歯車を反転させねばなら
ないため、操舵の応答性が悪く、操舵速度が遅くなると
いう問題がある。 また、操舵補助力の方向を切り換えるために、ギヤトレ
インからなる減速手段４の他に、ギヤトレインからなる
逆転手段１０を使用しているため、正転側と逆転側とで
使用している歯車の数が異なることになり、正転側と逆
転側で歯車の伝達効率により補助力が異なるという問題
がある。 また、人力される操舵トルクに対して操舵補助力が一定
であるため、負荷の変動に対する最適な操舵補助力が得
られないという問題もある。 そこで、この発明の目的は、ハンドル軸にギヤトレイン
による慣性力が作用しないようにして、操舵補助力の方
向を切り換えた際に慣性力の影響をなくして、ハンドル
の戻りを良好にし、また、ハンドルの切り換えの際の操
舵補助力の応答性およびつながりを良好にすることにあ
る。また、ギヤトレインを対称構造とすることによって
、正転側と逆転側との操舵補助力を同等にすることにあ
る。 さらに、この発明の目的は操舵トルクおよび車速に応じ
て操舵補助力を最適に制御するようにすることにある。 く問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するため、第１の発明は、ハンドル軸
の回りに設けられた正転用かさ歯車および逆転用かさ歯
車と、上記ハンドノＬ軸と正転用かさ歯車とを断接する
正転用クラッチと、上記ハンドル軸と逆転用かさ歯車と
を断接する逆転用クララｔと、上記正転側かさ歯車およ
び逆転用かさ歯車と噛合する駆動用かさ歯車と、上記駆
動用かさ歯車に連結された減速歯車装置と、上記減速歯
車装置を駆動する電動モータとを備えたことを特徴とし
ている。 また、第２の発明は、ハンドル軸の回りに設けられた正
転側かさ歯車および逆転用かさ歯車と、上記ハンドル軸
と正転用かさ歯車とを断接する正転用クラッチと、上記
ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを断接する逆転用クラッ
チと、上記正転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と噛合
する駆動用かさ歯車と、上記駆動用かさ歯車に連結され
た減速歯車装置と、上記減速歯車装置を駆動する電動モ
ータと、操舵トルクを検出するトルクセンサおよび車速
センサと、上記トルクセンサおよび車速センサの出力を
受けて、操舵トルクおよび車速に応じて、電動モータ、
正転用クラッチおよび逆転用クラ”７千への涌雷ＪＩＰ
湘制御オ乙ン廿に一撞蛇トルクの大きさが操舵補助を行
なわない−・定値以下の場合、あるいは車速の大きさが
操舵補助を行なわない一定値以上の場合においてでも、
上記電動モータを停止させずに所定の回転速度で回転さ
せる制御装置とを備えたことを特徴としている。 く作用〉 第１の発明においては、正転用かさ歯車と逆転用かさ歯
車とは電動モータによって減速歯車装置および駆動用か
さ歯車を介して互いに逆方向に回転させられている。そ
して、ハンドル軸は正転方向の操舵補助力を必要とする
場合には正転用クラッチによって正転用かさ歯車に連結
され、逆転方向の操舵補助力を必要とする場合には逆転
用クラッチによって逆転用かさ歯車に連結される。 このように、操舵補助力の方向を切り換える際には、ハ
ンドル軸は正転用クラッチまたは逆転用クラッチによっ
て正転用かさ歯車または逆転用かさ歯車に連結されるた
め、正転側かさ歯車、逆転用かさ歯車、駆動用かさ歯車
、減速歯車装置の慣性力の影響を受けず、ハンドル軸の
戻りが良くなリ、ハンドルの切り換え時の補助力の応答
性が良く、つながりが良くなる。また、ハンドル軸の回
りに正転用かさ歯車と逆転用かさ歯車を設け、この両か
さ歯車を駆動用かさ歯車に噛合すると共に、この駆動用
かさ歯車を減速歯車装置によって駆動しているため、こ
の歯車系列が対称構造となり正転側の補助力と逆転側の
補助力が同等になり、操作性が良好になる。 また、第２の発明においては、トルクセンサおよび車速
センサからの信号を受ける制御装置によって操舵トルク
および車速に応じて、電動モータ、正転用クラッチおよ
び逆転用クラッチへの通電を制御するため、負荷の変動
に応じた最適な操舵補助力を得ることができる。また、
制御装置は操舵トルクの大きさが操舵補助を行なわない
一定値以下の場合あるいは車速の大きさが操舵補助を行
なわない一定値以上の場合においてでも、電動モータに
電流を通じて電動モータを停止させずに所定の回転速度
で常時回転させる。したがって、正転用かさ歯車および
逆転用かさ歯車は操舵補助を行なわないときでも一定の
速度でそれぞれ逆方向に回転していることになり、操舵
補助力を急に必要とする急操舵時において、正転用クラ
ッチまたは逆転用クラッチでハンドル軸を正転用かさ歯
車または逆転用かさ歯車に連結すると、操舵補助力を直
ちに得ることができ、急操舵時の応答性がよい。 〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図及び第２図において、Ａはハンドル軸２１に操舵
補助力を与える操舵力補助機構、Ｍは操舵補助力を発生
するための電動モータ、Ｗは電動モータＭの出力を操舵
力補助機構Ａに伝えるウオーム歯車装置である。 上記操舵力補助機構Ａは、ハンドル軸２１の回りに軸受
４８を介して逆転用かさ歯車２８を回動自在に設けると
共に、軸受４９を介して正転用かさ歯車２９を回動自在
に設けている。上記正転用かさ歯車２９と逆転用かさ歯
車２８は同一寸法を有しており、歯の存する側を互いに
対向させている。正転用かさ歯車２９の内側には正転用
電磁クラッチ２３を設ける一方、逆転用かさ歯車２８の
内側には逆転用電磁クラッチ２２を設けている。 上記正転用電磁クラッチ２３と逆転用電磁クラッチ２２
は、図示しない保持手段によってケースに固定して、ハ
ンドル軸２１と共回りしないようにしている。上記正転
用かさ歯車２９と逆転用かさ歯車２８との間のハンドル
軸２１の部分にはスプラインスリーブ２７をキーにより
固定している。 上記スプラインスリーブ２７の外周のスプライン溝には
互いに対向するクラッチ板３０．３１を軸方向に若干移
動自在に設けている。上記正転用電磁クラッチ２３はク
ラッチ板３０を吸引して、正転用かさ歯車２９にクラッ
チ板３０を連結することによって、正転用かさ歯車２９
とハンドル軸２１を連結し、また逆転用電磁クラッチ２
２はクラッチ板３１を吸引して逆転用かさ歯車２８にク
ラッチ板３１を連結して、逆転用かさ歯車２８とハンド
ル軸２Ｉとを連結する。上記正転用かさ歯車２９と逆転
用かさ１ｉｌｊｌ屯２８は駆ｉＭｌ＋用かさ歯車２４に
噛合している。上記駆動用かさ歯車２４はウオーム歯車
装置Ｗのウオームホイール２６に固定している。上記ウ
オームホイール２６は第２図に示す電動モータＭの出力
軸に直結したウオーム２５に噛合している。したがって
、電動モータＭの回転力はウオーム２５からウオームホ
イール２６に伝えられて減速され、さらに駆動用かさ歯
車２４と正転用かさ歯車２９．逆転用かさ歯車２８との
噛み合いによって減速して増力される。また、この正転
用かさ歯車２９と逆転用かさ歯車２８とは対称構造にな
っており、互いに逆方向に回転する。 上記電動モータＭ、正転用電磁クラッチ２３および逆転
用電磁クラッチ２２は、第３図に示す制御装置としての
マイクロコンピュータ５５によって制御するようにして
いる。上記マイクロコンピュータ５５には、トルクセン
サ５２によって検出した操舵トルクを表わす信号が増巾
機５３．Ａ／Ｄ変換器５４を介して入力され、また車速
を表わす信号が車速センサ５１を介して人力されるよう
にしている。マイクロコンピュータ５５は操舵トルりお
よび車速に応じて電動モータＭをチョッパ制御するデユ
ーティおよび逆転用電磁クラッチ２２゜正転用電磁クラ
ッチ２３をチョッパ制御するデユーティを表わす出力デ
ータを予め記憶している。 すなわち、マイクロコンピュータ５５は操舵トルクおよ
び車速に応じて電動モータル１．逆転用電磁クラッチ２
２および正転用電磁クラッチ２３をいわゆるマツプ制御
するようにしている。第５図に一例として車速がＯｋｎ
／ｈにおける操舵トルクに対する電動モータＭをチョッ
パ制御するデユーティを示している。また、第６図は車
速がＯｋｍ／ｈにおける操舵トルクに対する正転用電磁
クラッチ２３および逆転用電磁クラッチ２２をチョッパ
制御するデユーティを示している。このように、マイク
ロコンピュータ５５は操舵トルクに応じて電動モータＭ
、逆転用電磁クラッチ２２および正転用電磁クラッチ２
３を制御するようになっている。また、図示しないが車
速に応じてもこれらへの通電を制御するようになってい
る。 第５図から分かるように、車速がＯｋｍ／ｈでは操゛舵
トルクが一定値未満すなわち操舵補助を行なわない場合
でも、電動モータＭに適宜なモータ電流を通電して、電
動モータＭを所定の回転速度で回転させるようにしてい
る。マイクロコンピュータ５５からの出力信号がモータ
駆動回路５７に入力されて、電動モータＭを所定の回転
速度で回転させる。さらに、第６図から分かるように、
車速がＯｋｘ／ｈにおいて操舵トルクが一定値以下の場
合にはクラッチ電流が零となってクラッチ用駆動回路５
８には信号が出力されず、正転用電磁クラッチ２３およ
び逆転用電磁クラッチ２２は励磁されず、ハンドル軸２
１と正転用かさ歯車２９および逆転用かさ歯車２８との
連結は遮断される。一方、このハンドル軸２１と逆転用
かさ歯車２８．正転用かさ歯車２９との接続が断たれた
操舵トルクが基準値以下の場合でも、マイクロコンピュ
ータ５５はモータ駆動回路５７に電動モータＭを回転さ
せるための信号を出力している。したがって、電動モー
タＭは操舵補助力を必要としない場合でも、一定の速度
で回転して正転用かさ歯車２９および逆転用かさ歯車２
８を一定の速度で空転させるようになっている。 なお、第３図において、６１は電動モータＭを保護する
ための保護回路、６２は電源回路である。 上記構成において、いま、たとえば車速がＯｋｘ／ｈで
ハンドル軸２１を右方向つまり正転方向に操舵しており
、操舵トルクが第６図に示すように正転用電磁クラッチ
２３をオンにする値以上になったとする。そうすると、
マイクロコンピュータ５５は増巾機５３およびＡ／Ｄ変
換器５４を介して受けたトルクセンサ５２からの信号と
車速センサ５１からの車速を表わす信号に基づいて、正
転用電磁クラッチ２３をオンにして、クラッチ板３０と
正転用かさ歯車２９が連結される。この正転用かさ歯車
２９は駆動用かさ歯車２４、ウオーム歯車装置Ｗを介し
て電動モータＭに連結されており、電動モータＭは第５
図に示すように操舵補助力を必要としていないときでも
マイクロコンピュータ５５よりの信号で一定の回転速度
で回転しているため、正転用かさ歯車２９とハンドル軸
２１とが正転用電磁クラッチ２３およびクラッチ板３０
によって連結されると、直ちにハンドル軸２１に操舵補
助力が得られ、応答性が良好である。 次に、ハンドル軸２１を右方向から左方向に切り換えて
操舵すると、正転用電磁クラッチ２３がオフとなる一方
、逆転用電磁クラッチ２２がオンとなって、クラッチ板
３１と逆転用かさ歯車２８か連結され、ハンドル軸２１
に逆転方向の操舵補助力が与えられる。このとき、ハン
ドル軸２１と正転用かさ歯車２９との連結は正転用電磁
クラッチ２３によって遮断され、ハンドル軸２１には正
転用かさ歯車２３の慣性力が全く作用しないので、ハン
ドルの逆転方向の戻りが極めて良好であり、ハンドルの
切り換え指示の応答性およびつながりが良好である。す
なわち、ウオーム歯車装置Ｗ、駆動用かさ歯車２４、正
転用かさ歯車２９、逆転用かさ歯車２８からなるギヤト
レインの最終段階において、ハンドル軸２１を正転用電
磁クラッチ２３または逆転用電磁クラッチ２２によって
正転用かさ歯車２９または逆転用かさ歯車２８に連結す
るようにしているため、ハンドル軸２１には慣性力が作
用仕ず、ハンドルの切り換えの応答性やつながりが極め
て良好になるのである。また、この操舵補助力を得る構
造においては、正転方向の操舵補助力を得る際のウオー
ム歯車装置Ｗ１駆動用かさ歯車装置２４、正転用かさ歯
車２９と逆転方向の操舵補助力を得るためのウオーム歯
車装置Ｗ、駆動用かさ歯車２４、逆転用かさ歯車２８と
は歯車の数が全く同一で対称構造になっているため、正
転方向の操舵補助力と逆転方向の操舵補助力が全く同一
になり、操作性が極めて良好である。 また、マイクロコンピュータ５５はトルクセンサ５２か
らの操舵トルクを表わす信号を受けると共に、車速セン
サ５１からの車速を表わす信号を受けて、操舵トルクお
よび車速に応じて電動モータＭ、正転用電磁クラッチ２
３および逆転用電磁クラッチ２２を制御しているので、
負荷の変動に対する最適な操舵補助力が得られる。また
、このマイクロコンピュータ５５は操舵補助を必要とし
ない場合においても、電動モータＭを適宜な回転速度で
回転させて、正転用かさ歯車２９および逆転用かさ歯車
２８を常時回転させるような制御を行なうので、急操舵
時に、正転用かさ歯車２９または逆転用かさ歯車２８と
ハンドル軸２１とを連結することによって、直ちに操舵
補助力を得ることができ、急操舵時の応答性が極めて良
好である。 上記マイクロコンピュータ５５はこれらの制御を行なう
ために第４図に示すようなフローに従って処理を行なう
。まず、ステップＳ１において初期化を行ない、ステッ
プＳ、においてトルクセンサ５２からのトルクデータを
読み込み、ステップＳ。 で車速センサ５１からの車速データを読み込み、ステッ
プＳ、で操舵トルクおよび車速に応じて操舵速度を決定
し、ステップＳ５では操舵方向を決定し、ステップＳ、
では車速センサ５１からの車速によってマツプ制御をす
る際の車速域を決定し、ステップＳ７では車速域、操舵
方向、操舵速度、操舵トルクによって出力データを決定
し、ステップＳ６ではこの出力データをモータ用駆動回
路５７およびクラッチ用駆動回路５８に出力して、電動
モータＭ、逆転用電磁クラッチ２２および正転用電磁ク
ラッチ２３を制御する。 上記実施例では制御装置としてマイクロコンピュータ５
５を用い、制御をソフトウェアにより構成したが、制御
装置は関数発生器などを組み合わせたハードウェアによ
り構成してもよい。 〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この第１の発明の電動式パワ
ーステアリング装置は、電動モータによって、減速歯車
装置、駆動用かさ歯車を介して回転駆動される正転用か
さ歯車と逆転用かさ歯車をハンドル軸の回りに設け、こ
の正転用かさ歯車を正転用クラッチでハンドル軸に断接
すると共に、逆転用かさ歯車を逆転用クラッチによって
ハンドル軸に断接するようにして、ギヤトレインの最終
段階において正転用かさ歯車または逆転用かさ歯車にハ
ンドル軸を正転用クラッチまたは逆転用クラッチで断接
するようにしているので、ハンドル軸にギヤトレインの
慣性力の影響を与えないようにでき、したがって、ハン
ドルの戻りがよく、また切り換えの応答性やつながりが
極めて良好であるという利点を有する。 また、この第１の発明のパワーステアリング装置は、逆
転時の歯車系列と正転時の歯車系列との歯車の数が同一
で対称構造になっているため、正転側と逆転側の操舵補
助力が同等になり、操作性が極めて良好であるという利
点を有する。 また、この第１の発明の電動式パワーステアリング装置
は、操舵補助力の方向を切り換えろためには単に正転用
または逆転用クラッチを切り換えればよいようにしてい
るので、たとえば従来のリレーやパワートランジスタを
４個使用するものに比べて構造が簡単であり、信頼性が
高いという利点を有する。 また、この第２の発明のパワーステアリング装置は、第
１の発明の構成に加えて、トルクセンサと車速センサと
操舵トルクおよび車速に応じて電動モータ、正転用クラ
ッチおよび逆転用クラッチを制御すると共に、操舵補助
力を必要としない状態においても電動モータを一定速度
で回転させる制御装置を備えているので、第１の発明の
効果に加えて、負荷の変動に応じて最適な操舵補助力を
得ることができ、かつ正転用かさ歯車および逆転用かさ
歯車を常時回転させているため、急操舵時の応答性が極
めて良好である。 ４、図面の簡単な説明 第１図はこの発明のパワーステアリング装置の操舵力補
助機構を示し、第２図の１−１線断面図、第２図は上記
電動式パワーステアリング装置の平面図、第３図は上記
電動式パワーステアリング装置の制御系のブロック図、
第４図は上記実施例の制御のフローチャート、第５図は
操舵トルクとモータ電流の関係を示す特性図、第６図は
操舵トルクとクラッチ電流の関係を示す特性図、第７図
は従来の電動式パワーステアリング装置の断面図である
。 Ａ・・・操舵力補助機構、Ｍ・・・電動モータ、Ｗ・・
ウオーム歯車装置、２１・・・ハンドル軸、２２・・・
逆転用電磁クラッチ、２３・・・正転用電磁クラッチ、
２４・・・駆動用かさ歯車、２５・・ウオーム、２６・
・・ウオームホイール、２７・・スプラインスリーブ、
２８・・・逆転用かさ歯車、２９・・正転用かさ歯車。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハンドル軸の回りに設けられた正転用かさ歯車お
   よび逆転用かさ歯車と、 上記ハンドル軸と正転用かさ歯車とを断接する正転用ク
   ラッチと、 上記ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを断接する逆転用ク
   ラッチと、 上記正転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と噛合する駆
   動用かさ歯車と、 上記駆動用かさ歯車にウォームホィールが連結されたウ
   ォーム歯車装置と、 上記ウォーム歯車装置のウォームを駆動する電動モータ
   とを備えたことを特徴とする電動式パワーステアリング
   装置。
2. （２）ハンドル軸の回りに設けられた正転用かさ歯車お
   よび逆転用かさ歯車と、 上記ハンドル軸と正転用かさ歯車とを断接する正転用ク
   ラッチと、 上記ハンドル軸と逆転用かさ歯車とを断接する逆転用ク
   ラッチと、 上記正転用かさ歯車および逆転用かさ歯車と噛合する駆
   動用かさ歯車と、 上記駆動用かさ歯車にウォームホィールが連結されたウ
   ォーム歯車装置と、 上記ウォーム歯車装置のウォームを駆動する電動モータ
   と、 操舵トルクを検出するトルクセンサおよび車速センサと
   、 上記トルクセンサおよび車速センサの出力を受けて、操
   舵トルクおよび車速に応じて、電動モータ、正転用クラ
   ッチおよび逆転用クラッチへの通電を制御すると共に、
   操舵トルクの大きさが操舵補助を行なわない一定値以下
   の場合、あるいは車速の大きさが操舵補助を行なわない
   一定値以上の場合においてでも、上記電動モータを停止
   させずに所定の回転速度で回転させる制御装置とを備え
   たことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。