JPH08504148A - 自動車用パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車用電気パワーステアリング装置が開示されている。その装置は、ステアリングモータ、上記ステアリングモータによりそれぞれ反対方向に回転する２つの伝達部を有する伝達手段、上記２つの伝達部をステアリングシャフト及びステアリングリンクの少なくとも一つに結合する結合手段と、ステアリングホイール回転時に駆動信号をステアリングモータに適用し、選択結合信号を上記ステアリングホイールの操舵方向に対応する結合手段に適用するスイッチ手段と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車用パワーステアリング装置 発明の分野 本発明は、自動車用パワーステアリング装置に関し、特に、ステアリングリン ク又はステアリングシャフトの一つに接続されたステアリングモータと、ステア リングシャフト又はステアリングホイールの一つに装着され駆動信号をステアリ ングモータに適用するスイッチ手段とを有する電気パワーステアリングに関する 。 発明の背景 現在使用されている従来の自動車用パワーステアリング装置は、主に、オイル ーハイドロリック型である。これらの型のパワーステアリングは、液圧パワーユ ニットとしてオイルポンプ、オイルポンプからの油圧を機械力に変換しステアリ ング力を発生させるオイルーハイハイドロリックアクチュエータ、オイルポンプ とアクチュエータ間の流路の開閉によりステアリング操作を制御する制御ユニッ ト、および操作精度を確実にするための多くの付随的部品を有する。 それ故、これらのパワーステアリング装置は比較的複雑な機械構造、大きな搭 載面積、重量の増加、および高い生産コストを必要とする。さらに、その最善の 性能を維持するためには定期的なオイルの補給が必要である。 そのため、オイルポンプとアクチュエータをステアリングモータで置き換える 様々な電気パワーステアリングが知られている。日本特許公報第８３−２０２８ ０３号及び第８４−７０２５７号は、これらの型の典型的なものを開示している 。これらのパワーステアリング装置は、一般的に、ステアリングリンクまたはス テアリングシャフトに接続されたステアリングモータ、ステアリングホイールの トルクを検知するトルクセンサー、車の走行スピードを検知するスピードセンサ ー、およびステアリングモータのトルクを各センサーからの出力に応じて変更す る制御ユニットを有する。 しかし、これらの電気パワーステアリングのほとんどは、通常、幾つかの致命 的な欠点を有する。第１に、例えば、ドライバーの意図に反した意図せぬステア リングのような誤動作の可能性が高いことである。これらのほとんどは回路の電 圧変動によるものであり、電源及び/又はトルクセンサーから生成される。第２ に、ステアリングモータのトルクを変更するために使用される抵抗の為に回路損 傷の可能性が高く、そのような損傷がある場合には、ステアリング能力が失われ るかもしれず、ほぼ極めて危険な状態になる。第３に、ステアリングモータはス テアリングホイールと共に回転することから、付随的な回路はこの目的の為に提 供されない限り、ステアリングが上方にある場合、ステアリングホイールとステ アリングシャフトを直線方向に戻すことは構造上困難である。 まだ解決されていない欠点のため、これらの簡単な構造および軽量にも拘わら ず、電気パワーステアリング装置は広く使われていなかった。 発明者は、米国特許第０８/０９７７０９及び第０８/１１７２３９号により電 気パワーステアリングを開示した。この電気パワーステアリング装置は、上述し た問題のほとんどを解決する点で成功したかのように思われたが、ステアリング レスポンスの遅れがステアリングモータの惰性回転の為に生じた。 したがって、その発明者は電気パワーステアリング装置における即座のステア リングレスポンスを獲得するために研究し、その結果、常にステアリングモータ を一方向に回転させること、およびステアリングモータとステアリングシャフト 間のトランスミッション構造を変更することにより、この即座のステアリングレ スポンスが得られることが分かった。 発明の概要 それ故に、本発明の本質的な目的は、上述した欠点がなく、即座のパワーステ アリングレスポンスを有する、電気パワーステアリング装置を提供することであ る。 本発明の他の目的は、ステアリングモードを切り替える能力、すなわち、マニ ュア ルステアリングモードからパワーステアリングモードへとドライバーの意思また は車の走行スピードに応じて切り替える能力のある、電気パワーステアリング装 置を提供することである。 本発明によると、ステアリングモータと、ステアリングモータにより、それぞ れ反対方向に回転する２つの伝達部を有する伝達手段と、上記２つの伝達部の一 つをステアリングシャフトに結合する結合手段と、およびステアリングホイール が回転している時には駆動信号をステアリングモータに適用し、ステアリングホ イールの操舵方向に対応する結合手段に選択信号を適用するスイッチ手段と、を 備える自動車用パワーステアリング装置が提供される。 図面の簡単な説明 本発明の他の目的および利点は、添付図面と共に以下の説明から明白になるであ ろう。 図１は、本発明の概略図である。 図２乃至図４は、本発明による伝達手段及び結合手段の一実施例を示す概略図で ある。 図５は、本発明によるスイッチ手段の一実施例を示す斜視図である。 図６は、図５の縦断面図である。 図７は、図６の横断面図である。 図８は、車の走行スピードに比例してステアリングの適当に重くする機能を備え た回路の一例を示すブロックダイアグラムである。 発明の詳細な説明 図１には、本発明によるパワーステアリング装置が示されている。ステアリング ホイール１０１は、ステアリングシャフト１０２に接続され、ステアリングシャ フト１０２はステアリングリンク１０３に接続されている。本発明では、ステア リングホイール１０１が回転すると回転するように駆動されるステアリングモー タ１、ステアリン グモータ１によりそれぞれ反対方向に回転する２つの伝達部２、３を有する伝達 手段４、上記２つの伝達部２、３の一つをステアリングシャフト１０２に結合す る結合手段５、および駆動信号をステアリングモータ１に適用し選択結合信号を ステアリングホイール１０１の操舵方向に対応する結合手段５に適用するスイッ チ手段とが備えられている。 図２から図４は、本発明による伝達手段と結合手段の第１実施例を示す。 伝達手段は、ステアリングモータに接続された駆動ギア１１、およびその駆動 ギア１１によりそれぞれ反対方向に回転するように回転駆動される２つの伝達部 ２、３を有する。 伝達部２は、駆動ギア１１に接続された偶数の従動ギア１２、１３を有し、一 方、伝達部３は駆動ギア１１に接続された奇数の従動ギア１４を有する。そのた め、伝達部２の従動ギア１３は、駆動ギア１１と同一方向に回転し、一方、伝達 部３の従動ギア１４は駆動ギア１１と異なる方向に回転する。 駆動ギア１１及び従動ギア１２、１３、１４はギアハウジング１５内に設置さ れ、このハウジング１５は図３、図４に示すように、所定ストロークの範囲内で 、駆動ギア１１の軸の回りを揺動できる。 ギアハウジング１５の揺動方向により、従動ギア１３、１４の一つは当該揺動 ストロークの各端でステアリングシャフト１０２に接続し、そのため、ステアリ ングシャフト１０２は正又は逆方向に回転するように駆動される。 突出部１６はギアハウジング１５と一体的に形成され、２つのソレノイド１７ 、１８は突出部１６の揺動ストロークの各端で設置されている。スイッチ手段６ はステアリングホイールの操舵方向に対応した、これら２つのソレノイド１７、 １８の一つに電流を印加する。そのため、突出部１６及びギアハウジング１５は ソレノイド１７、１８の一つに向かって揺動する。 その結果、ステアリングホイールの操舵方向により、従動ギア１３、１４の一 つはステアリングシャフト１０２と結合し、ステアリングシャフト１０２は正又 は逆方向に回転するように駆動される。 突出部１６及び本体の間には弾性部材１９が設置されていることが好ましい。 この弾性部材１９は、ステアリングホイールが回転しないときには、ギアハウジ ング１５にそのニュートラルポジション（図２のポジション）を維持させる。 上記伝達手段及び結合手段は、ステアリング方向に拘わらず、常にステアリン グモータを一方向に回転させることができ、ステアリングレスポンスタイムの遅 れのようなステアリングモータの惰性回転に関する問題の全ては、解決される。 図５から図７は本発明によるスイッチ手段の一実施例を示す。ここで、図５は 斜視図であり、図６は図５のA-A'線での縦断面図であり、図７は図６のB-B'線の 断面図である。 この実施例では、中空シリンダ外軸３１は回転自在にシャフトハウジング３３ 内に配置され、円筒内軸３２は回転自在に外軸３１内に配置されている。内軸３ ２は上端でステアリングホイール３４に接続され、外軸３１は下端でステアリン グリンク（図示せず）に接続されている。内軸３２は突出部３６を有し、外軸３ １は突出部３６がそれに沿って移動するようにガイドする為の開口３７を有する 。そのため、内軸３２の移動ストロークは開口３７の長さに限定される。 ２つのスイッチ３８、３９が開口３７の各端に設置され、突出部３６は移動時 にこれら２つのスイッチの一つに接触することができる。スイッチ３８、３９は 同一構造を有し、これらのいずれかが、突出部３６により接触された時にはステ アリングモータ（図示せず）を一方向に回転するように駆動する。また、これら ２つのスイッチ３８、３９の一つが、ステアリングホイールの操舵方向に対応し て、突出部３６により接触されたとき、接触されたスイッチ３８または３９は２ つのソレノイド１７、１８の一つに電流を印加し、そのため、従動ギア１３、１ ４の一つがステアリングシャフト１０２と結合する。その結果、ステアリングシ ャフト１０２はステアリングホイールの操舵方向に対応した方向に回転すること ができる。 弾性部材４０は外軸３１および内軸３２の間に設置され、内軸３２はとどまり 、これら２つのスイッチ３８、３９の各々から等しい距離にある初期位置"P1"に 戻ることができる。 符号４３、４４、４５、４６はベアリングである。 本発明の他の特徴によると、トーションコイルスプリング４１が備えられてい る。このトーションコイルスプリング４１は内軸３２の上部の回りを巻き付け、 内軸３２の穴４２を貫通している。トーションコイルスプリング４１の上端及び 下端はシャフトハウジング３３に固定されている。それ故、ステアリングホイー ル１０１および内軸３２が回転するとき、トーションコイルスプリング４１は回 転角度に対応した捻れ応力を蓄積する。 したがって、ステアリングホイール１０１が開放されるとき、突出部３６はス イッチ３８、３９の他の一つに向かって移動し続け、ステアリングホイール１０ １は捻れ応力がなくなるまで、直線方向へと戻る。 特に明白に予期できる点は、車が丁度、コーナーから移動するときの状態は言 うまでもなく、たとえ車が完全に静止したままであっても、この蓄積運動が行わ れる点である。 図８は、車の走行スピードに比例して適当にステアリングを重くする機能を備 えた回路の一例を示すブロックダイアグラムである。この回路は、スイッチ３８ 、３９の各々に設置され、２つのスイッチ３８、３９に適用された圧力を検知す る２つの圧力センサーと、車の走行スピードを検知するスピードセンサーと、２ つの圧力センサーの一つにより検知された圧力値がスピードセンサーで検知され た現在の走行スピードにより決定された実効圧力値（effective pressure value ）を超える場合のみ、ステアリングモータに駆動信号を印加する制御ユニットと を有する。 実効圧力値は車の走行スピードに比例して増加する。そのため、車が速く走行 する程、ステアリングを得る為にはより大きなパワーが必要である。すなわち、 ステアリングは、車のスピードが高くなるにつれて適当に重くなり、もって、よ り強化された安全を獲得する。 様々な変更、変形は発明概念の範囲内で可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングシャフトの一端に接続されたステアリングホイールと、前記ス テアリングシャフトの他端に接続されたステアリングリンクとを含む電気パワー ステアリング装置において、 ステアリングモータと、 前記ステアリングモータにより、それぞれ反対方向に回転する２つの伝達部を 有する伝達手段と、 上記２つの伝達部の一つを前記ステアリングシャフト及び前記ステアリングリ ンクの少なくとも一つに結合する結合手段と、 前記ステアリングホイールが回転するとき前記ステアリングモータに駆動信号 を適用し、前記ステアリングホイールの操舵方向に対応する前記結合手段に選択 結合信号を適用するスイッチ手段と、 を備える電気パワーステアリング装置。 ２ 前記伝達手段は駆動ギア及びギアハウシングを備え、 前記駆動ギアは、前記ステアリングモータに接続され、 前記２つの伝達部の一つは、一つが前記駆動ギアに接続された偶数の従動ギア を有し、 前記２つの伝達部の他の一つは、一つが前記駆動ギアに接続された奇数の従動 ギアを有し、 前記ギアハウジングは、回転自在に前記駆動ギアおよび前記従動ギアを収容し 、所定の揺動ストローク内で前記駆動ギアの軸回りに揺動する、 請求項１記載の電気パワーステアリング装置。 ３ 突出部と、２つのソレノイドと、弾性部材とを備え、 前記突出部は前記ギアハウジングと一体的に形成され、前記２つのソレノイドは 前記 突出部の前記揺動ストロークの各端で設置され、前記突出部と前記ギアハウジン グは前記結合信号が前記スイッチ手段により適用されたとき前記２つのソレノイ ドの一つに向かって揺動し、 前記弾性部材は前記突出部と本体フレーム間に設置され、前記突出部が前記２ つのソレノイドのいずれとも接触しない位置に前記突出部及び前記ギアハウジン グを維持させる、 請求項２記載の電気パワーステアリング装置。 ４ 前記ステアリングシャフトが、 下端が前記ステアリングリンクに接続されシャフトハウジング内に配置された中 空円筒外軸と、 前記外軸内に回転自在に配置された円筒内軸と、 を備え、 前記スイッチ手段が、 前記内軸上に形成され、前記外軸上に形成された開口に沿って移動し、もって、 その移動ストロークが前記開口の長さに制限される、突出部と、 前記開口の各端に設置され、前記突出部に接触したときには、駆動信号を前記ス テアリングモータに適用し、選択結合信号を前記ステアリングホイールの操舵方 向に対応した前記２つのソレノイドの一つに適用する、２つのスイッチと、 を備える、 請求項１乃至３のいずれかに記載の電気パワーステアリング装置。 ５ 一端が前記内軸に固定され、他端が前記外軸に固定され、もって、前記突出 部を前記スイッチから等しい距離にある位置にとどまらせ、その位置まで戻す弾 性部材を更に備える、請求項４記載の電気パワーステアリング装置。 ６ 前記内軸の回りに巻き付くトーションコイルスプリングであって、前記トー ショ ンコイルスプリングの中間部は前記内軸に固定され、前記トーションコイルスプ リングの下部は前記シャフトハウジングに固定され、もって、ステアリング終了 時には前記ステアリングホイールを直線方向へと戻す、トーションコイルスプリ ングを更に備える、前記請求項４記載の電気パワーステアリング装置。 ７ 前記２つのスイッチの各々に設置され、前記２つのスイッチに適用された圧 力を検知する２つの圧力センサーと、 車の走行スピードを検知するスピードセンサーと、 前記圧力センサーで検知された圧力が、前記スピードセンサーで検知された現 在の走行スピードにより決定され車の走行スピードに比例する実効圧力を超える 場合のみ、駆動信号を前記ステアリングモータに適用する制御ユニットと、 を更に備える請求項４記載の電気パワーステアリング装置。