JPH0688537B2 - 電動式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等に使用さ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） 電動式パワーステアリング装置は、電動機を補助トルク
発生用駆動源として備え、トルク検出部で操舵トルクを
検出して電動機を作動し、ハンドル操作力を軽減する。
操舵トルクを検出するトルク検出部は一般に操舵トルク
が加わる入力軸と、前輪側のラック・ピニオンにつなが
る出力軸との間に介設される。このトルク検出部におい
て入力軸と出力軸の相対的角度差に基づき操舵トルクの
方向、負荷の大きさを検出し、この検出信号を基礎に電
動機の動作を制御する。

ところで、自動車の前輪は、ハンドルを切って進行方向
を変えた後に、前輪自体或いは前輪の取付構造によっ
て、自ら直進を保持しようとして元の状態に戻るという
特性を有する。従って電動式パワーステアリング装置
は、ハンドルを切った後、前記出力軸が、前輪が直進方
向に復帰する特性によって急速に戻ろうとする。このた
め出力軸に対する入力軸の相対的角度差がなくなる前
に、逆に出力軸が入力軸に対して捩れ状態を生じ、再び
電動機を上記と同方向に作動させるということが起こり
得る。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の前記電動式パワーステアリング装置では、操舵ト
ルクが付与される入力軸を成す第１軸と、前輪側のラッ
ク・ピニオンにつながる出力軸を成す第２軸との間に介
設されたトルク検出部で、操舵トルクの方向とトルクの
大きさを一緒に検出するようにした。このため、ハンド
ル操作後ハンドルを解放し操舵車輪の直進性に基づくハ
ンドル戻りでハンドルを戻す場合に、上記トルク検出部
がその戻りトルクを検出して電動機を駆動しハンドルの
戻りが遅くなるといる不具合を有する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ステアリングシャフトを３本のシャフトに分
割し、第１と第２のステアリングシャフトの間に操舵ト
ルクの方向を検出する手段を設け、第２と第３のステア
リングシャフトの間に操舵トルクの大きさを検出する手
段を設け、上記の各検出手段からの信号に基づいて電動
機の作動を制御し、この電動機が出力する回転トルクを
第２ステアリングシャフトに伝達するように構成した。

（実施例） 以下に本発明の好適一実施例を添付図面について説明す
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の
斜視図である。（１）は第１ステアリングシャフトであ
り、第１ステアリングシャフトの上端にはステアリング
ホイール（２）が固設される。（３）は第２ステアリン
グシャフトであり、第１ステアリングシャフト（１）と
第２ステアリングシャフト（３）の間はトーションバー
で連結されると共にこの連結部に後述するトルク方向検
出部（４）が設けられる。また第２ステアリングシャフ
ト（３）には、電動機（５）の回転軸に固定されたギヤ
（６）と噛み合うギヤ（７）が固設される。ギヤ
（６），（７）の回転比に基づき電動機（５）の回転ト
ルクが減速されて第２ステアリングシャフト（３）に伝
達される。（８）は第２ステアリングシャフトであり、
第２ステアリングシャフト（３）との間にトルク量を検
出するトルク量検出部（９）が介設される。また第３ス
テアリングシャフト（８）はユニバーサルジョイント
（10）を介し中間シャフト（11）に連結され、更に中間
シャフト（11）はユニバーサルジョイント（12）を介し
てステアリングギヤボックス（13）内のラック・ピニオ
ンのピニオンに連結される。

（14）は制御回路ボックスで、この内部に制御回路が収
納される。トルク方向検出部（４）及びトルク量検出部
（９）から出力された検出信号は制御回路へ送られ、こ
こで信号処理された結果得られた制御信号で電動機
（５）の作動を制御する。

第２図はトルク方向検出部（４）を拡大して示した斜視
図である。（15）は第１ステアリングシャフト（１）と
第２ステアリングシャフト（３）を連結する前記トーシ
ョンバーである。第３図の縦断面図で示す如く、不図示
の軸受で回転自在に支持された第１、第２のステアリン
グシャフト（１），（３）は、第２ステアリングシャフ
ト（３）の端部開口部内にニードル状軸受（16）を介し
て第１ステアリングシャフト（１）の端部が挿入され、
且つ第２ステアリングシャフト（３）の切欠部（3a），
（3a）に第１ステアリングシャフト（１）のアーム部
（1a），（1a）が嵌合する如き係合関係にある。第１、
第２のステアリングシャフト（１），（３）の嵌合部の
周囲には絶縁性を有する筒体（17）が嵌挿され、この筒
体（17）は軸方向に移動自在である。筒体（17）には長
孔が穿設され、第２図及び第４図中両側の長孔（17a）
は軸方向に対し斜めになる如く形成され、上下側の長孔
（17b）は軸方向と平行になる如く形成される。長孔（1
7a），（17a）には第１ステアリングシャフト（１）に
固設されたピン（18），（18）が挿通され、長孔（17
b），（17b）には第２ステアリングシャフト（３）に固
設されたピン（19），（19）が挿通される。

上記構成によれば、第１ステアリングシャフト（１）が
（Ａ）又は（Ｂ）の方向に回転し、第１ステアリングシ
ャフト（１）と第２ステアリングシャフト（３）の間に
相対的角度差が生じると筒体（17）は（Ｃ）又は（Ｄ）
の方向に移動する。筒体（17）の軸方向の両側にはスイ
ッチ（20），（21）を配設し、スイッチ可動片（20
a），（21a）を筒体（17）の移動に伴わせて動くように
した。このようにすると、筒体（17）の移動方向に対応
してスイッチ（20）又は（21）が閉じ、これによって第
１ステアリングシャフト（１）に加わる操舵トルクの方
向を検出することができる。スイッチ（20），（21）の
開閉状態に係る信号は前記制御回路に入力される。

また、前記トルク量検出部（９）は、第２ステリングシ
ャフト（３）と第３ステアリングシャフト（８）との間
において、前記トルク方向検出部（４）と同様な構成を
適用する。この場合上記の移動自在な筒体としては磁性
体で形成したものを使用し、これを可動部として更に周
知の差動変圧器の構成を組付ける。この構成によれば、
第２、第３ステアリングシャフト（３），（８）の間に
相対的角度差が生じたとき、これを可動部の軸方向の変
位に変換して、差動変圧器から操舵トルクに対応するト
ルク量を検出することができる。

上記構成によって、制御回路において、スイッチ（2
0），（21）のいずれかが閉じることによって電動機
（５）に供給する電機子電流の通電方向が決定され、且
つ差動変圧器から得られるトルク量に係る信号に基づい
て電機子電流の通電量が決定される。当該制御回路につ
いては、既に提案され、ここでは具体的な説明を省略す
る。

次に上記構成を有する電動式パワーステアリング装置の
動作について説明する。

例えば、ステアリングホイール（２）を右方向（Ａ）に
回転させると、先ず第１ステアリングシャフト（１）と
第２ステアリングシャフト（３）の間に捩れが生じ、筒
体（17）が（Ｃ）の方向へ移動することによってスイッ
チ（20）が閉じる。スイッチ（20）が閉じることによっ
て制御回路では最初に電動機（５）の回転方向が右方向
となるように電機子電流の通電方向を選択する切換回路
が中立位置から動作する。

ステアリングホイール（２）に加わる操舵トルクを更に
増大させると、前記アーム部（1a）と切欠部（3a）とが
当接して係合し、第１、第２のステアリングシャフト
（１），（３）は一体に回転する。そうすると、次には
第２ステアリングシャフト（３）と第３ステアリングシ
ャフト（８）の間で相対的角度差が生じ、これによって
トルク量検出部（９）から操舵トルクに係るトルク量が
検出され、このトルク量に比例した電圧信号が制御回路
に入力される。制御回路では、この信号に基づいて所要
の通電量の電機子電流を得、これを電動機（５）の供給
して電動機（５）を駆動する。こうして、電動機（５）
は負荷に応じた所要の補助トルクを発生し、このトルク
をギヤ（６），（７）から成る減速装置を介し第２ステ
アリングシャフト（３）に与えて大きな操舵トルクを生
じ、これは中間シャフト（11）に伝達される。

一方に運転者がステアリングホイール（２）から手を離
すと、トルク方向検出部（４）及びトルク量検出部
（９）の各トーションバーの作用によって、第３ステア
リングシャフト（８）が第２ステアリングシャフト
（３）に対して捩れのない位置となる以前に、第１ステ
アリングシャフト（１）の方が先に第２ステアリングシ
ャフト（３）に対して捩れのない位置となる。このた
め、トルク量検出部（９）でトルク量が検出されたとし
ても、先にスイッチ（20），（21）が開いて電機子電流
の通電方向を選択する切換回路を非動作の状態とするの
で、電動機（５）が再び同方向に作動することはない。

上記の作用は、ステアリングホイール（２）を左方向
（Ｂ）に回転させた場合にも同様に生じる。

（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、操舵トル
クを検出する検出器を、ステアリングシャフトを３本に
分割し、第１、第２シャフト間に介設された操舵トルク
の方向を検出する部分と、第２、第３シャフト間に介設
された操舵トルク量を検出する部分とによって構成した
ため、ハンドル切った後に手を離してハンドル捩りを行
っても電動機が再度作動することはなくハンドルの捩り
が迅速、良好であり、滑らかな操舵を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
全体斜視図、第２図はトルク方向検出部の要部拡大斜視
図、第３図は第４図中のＩ−Ｉ線断面図、第４図は第３
図中のII−II線断面及び筒体の側面、平面を示した図で
ある。 図面中、（１）は第１ステアリングシャフト、（２）は
ステアリングホイール、（３）は第２ステアリングシャ
フト、（４）はトルク方向検出部、（５）は電動機、
（８）は第３ステアリングシャフト、（９）はトルク量
検出部、（14）は制御回路ボックス、（15）はトーショ
ンバー、（17）は筒体、（20），（21）は方向検出スイ
ッチである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングシャフトに電動機を付設し、
   ステアリングシャフトに生じるトルクをトルク検出器で
   検出し、この検出信号に基づいて上記電動機を作動させ
   補助トルクを発生するようにした電動式パワーステアリ
   ング装置において、上記ステアリングシャフトをステア
   リングホイール側より順に第１、第２、第３のステアリ
   ングシャフトで形成し、第１ステアリングシャフトと第
   ２ステアリングシャフトの間に操舵トルクの方向を検出
   する手段を設け、第２ステアリングシャフトと第３ステ
   アリングシャフトの間に両シャフト間のトルク量を検出
   する手段を設け、上記各検出手段からの信号に基づいて
   上記電動機の作動を制御し、この電動機の回転トルクを
   第２ステアリングシャフトに伝達するようにしたことを
   特徴とする電動式パワーステアリング装置。