JP3556811B2

JP3556811B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP3556811B2
Application number: JP21770697A
Authority: JP
Inventors: 俊則田中; 京平山本; 秀樹米賀多
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JPH1159443A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機により操舵補助トルクを発生させる電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置として、例えば特開平８−２８２５２２号公報に記載された電動パワーステアリング装置が知られている。
この電動パワーステアリング装置は、車両の車輪を転向する操舵力を補助する電動機のロータとステータとのギャップ幅を変更する可変ギャップ機構と、ハンドルの操舵状態または車両の走行状態に関する情報に基づいてギャップ幅を決定し、このギャップ幅に従って可変ギャップ機構を駆動させるギャップ幅制御手段とを備えたものである。
そして、このものでは、ハンドルの操舵力が大きくなる程、ギャップ幅を狭くし、大きな補助トルクを発生させ、またハンドルの転舵速度が高い程ギャップ幅を広くしてロータの回転速度を高めハンドルの操作に対して転舵速度追従性を高めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の電動パワーステアリング装置では、大きな補助トルクを発生させるためにロータとステータとの間のギャップ幅を狭くしており、また転舵速度追従性を高めるためにギャップ幅を大きくしているが、そのために構造が複雑な可変ギャップ機構を備えなければならないという問題点があった。
【０００４】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、そのような構造が複雑な可変ギャップ機構を必要とせずして、簡単な構造で大きな補助トルクを発生させることができるとともに転舵速度追従性が高い電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１の電動パワーステアリング装置は、ヨーク、このヨーク内に間隔をおいて複数個固定された磁石、この磁石の片側に隣接した補助極、ヨーク内を貫通しているとともに軸受により回転自在に支持されたシャフト、このシャフトに固定されたコア、及びこのコアに導線が巻回されコアとともにロータを構成したロータコイルを有する補助極付磁石式の電動機と、前記シャフトに連結されシャフトのトルクが伝達される入力歯車、この入力歯車に接続された第１のトルク伝達体、前記入力歯車に接続された第２のトルク伝達体、前記第１のトルク伝達体及び第２のトルク伝達体に接続され第１のトルク伝達体、第２のトルク伝達体から前記トルクが伝達される出力歯車、この出力歯車に固定された出力シャフト、前記第１のトルク伝達体に設けられ第１のトルク伝達体に伝達されたトルクを断続する第１のクラッチ、及び前記第２のトルク伝達体に設けられ第２のトルク伝達体に伝達された前記トルクを断続する第２のクラッチを有する回転方向切換体とを備え、前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチのいずれか一方を遮断し、他方を接続することにより、前記出力シャフトの回転方向は選択されるようになっており、また、前記第１のクラッチ、前記第２のクラッチはハンドルの戻し操作のときにはトルクの伝達を遮るようになっているものである。
【０００６】
また、請求項２の電動パワーステアリング装置は、ヨーク、このヨーク内に間隔をおいて複数個固定されたポール、このポールに巻回された界磁コイル、ヨーク内を貫通しているとともに軸受により回転自在に支持されたシャフト、このシャフトに固定されたコア、及びこのコアに導線が巻回されコアとともにロータを構成したロータコイルを有する直流直巻式の電動機と、前記シャフトに連結されシャフトのトルクが伝達される入力歯車、この入力歯車に接続された第１のトルク伝達体、前記入力歯車に接続された第２のトルク伝達体、前記第１のトルク伝達体及び第２のトルク伝達体に接続され第１のトルク伝達体、第２のトルク伝達体から前記トルクが伝達される出力歯車、この出力歯車に固定された出力シャフト、前記第１のトルク伝達体に設けられ第１のトルク伝達体に伝達されたトルクを断続する第１のクラッチ、及び前記第２のトルク伝達体に設けられ第２のトルク伝達体に伝達された前記トルクを断続する第２のクラッチを有する回転方向切換体とを備え、前記第１のクラッチ及び前記第２のクラッチのいずれか一方を遮断し、他方を接続することにより、前記出力シャフトの回転方向は選択されるようになっており、また、前記第１のクラッチ、前記第２のクラッチはハンドルの戻し操作のときにはトルクの伝達を遮るようになっているものである。
【０００８】
また、請求項３の電動パワーステアリング装置は、界磁コイル及び界磁コイルに直列に接続されたロータを有する直流直巻式の電動機と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいて界磁コイルに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備え、前記電流方向切換手段は、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、前記界磁コイルの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの信号で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備え、ハンドル操作時のトルクを検出する前記トルクセンサからの信号が入力される駆動回路には、車両の速度も入力され、この駆動回路により前記トルクの大きさ、前記速度に応じた電流が電動機に流れるようになっているものである。
【０００９】
また、請求項４の電動パワーステアリング装置は、界磁コイル及び界磁コイルに直列に接続されたロータを有する直流直巻式の電動機と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいてロータに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備え、この電流方向切換手段は、ハンドル操作時のハンドルのトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、前記ロータの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの信号で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備え、ハンドル操作時のトルクを検出する前記トルクセンサからの信号が入力される前記駆動回路には、車両の速度も入力され、この駆動回路により前記トルクの大きさ、前記速度に応じた電流が電動機に流れるようになっているものである。
【００１１】
また、請求項５の電動パワーステアリング装置は、界磁コイル及び界磁コイルに並列に接続されたロータを有する直流分巻式の電動機と、高トルクの出力が必要時には大電流を前記界磁コイルに流し高速度の回転が必要時には小電流を前記界磁コイルに流す電流制御手段と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいてロータに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備えたものである。
【００１２】
また、請求項６の電動パワーステアリング装置は、界磁コイル及び界磁コイルに並列に接続されたロータを有する直流分巻式の電動機と、高トルクの出力が必要時には大電流を前記界磁コイルに流し高速度の回転が必要時には小電流を前記界磁コイルに流す電流制御手段と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいて界磁コイルに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備えたものである。
【００１３】
また、請求項７の電動パワーステアリング装置は、導線が互いに反対方向に巻回された第１の界磁コイル部及び第２の界磁コイル部から構成された界磁コイル、この界磁コイルに並列に接続されたロータを有する直流分巻式の電動機と、高トルクの出力が必要時には大電流を前記界磁コイルに流し高速度の回転が必要時には小電流を前記界磁コイルに流す電流制御手段と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいて前記第１の界磁コイル部または前記第２の界磁コイル部に電流を流す切換手段とを備えたものである。
【００１４】
また、請求項８の電動パワーステアリング装置では、電流方向切換手段は、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、界磁コイルの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの信号で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備えたものである。
【００１５】
また、請求項９の電動パワーステアリング装置では、電流方向切換手段は、ハンドル操作時のハンドルのトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、ロータの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの信号で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備えたものである。
【００１６】
また、請求項１０の電動パワーステアリング装置では、切換手段は、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、この駆動回路と第１の界磁コイル部または第２の界磁コイル部と電気的に接続する接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの信号で前記接点を作動させ前記第１の界磁コイル部または前記第２の界磁コイル部に電流を流すリレーコイルとを備えたものである。
【００１７】
また、請求項１１の電動パワーステアリング装置では、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路には、車両の速度も入力され、この駆動回路により前記トルクの大きさ及び前記速度に応じた電流が電動機に流れるようになっているものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置について図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置の要部断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、補助極付磁石式の電動機１には回転方向切換体２が連結されている。
電動機１は、円筒形のヨーク３と、このヨーク３内に等分間隔をおいて複数個固定されたフェライト材からなる磁石４と、この磁石４の片側に隣接した補助極５と、ヨーク３内を貫通しているとともに軸受６により回転自在に支持されたシャフト７と、このシャフト７に固定されたコア８と、このコア８に導線が巻回されコア８とともにロータ９を構成したロータコイル１０と、シャフト７に固定された整流子１１と、この整流子１１の表面にスプリング１２の弾発力により当接したブラシ１３とを備えている。
【００１９】
図３は回転方向切換体２の構成図であり、シャフト７には入力歯車２０が連結されている。この入力歯車２０には第１の歯車２１及び第２の歯車２２が噛合している。第１の歯車２１には第１のクラッチ２３を介して出力歯車２４が連結されている。出力歯車２４の中心部では出力シャフト２７が固定されている。第２の歯車２２には第２のクラッチ２５を介して出力歯車２４と噛合した第４の歯車２６が連結されている。
なお、第１の歯車２１は第１のトルク伝達体を構成し、第２の歯車２２及び第４の歯車２６により第２のトルク伝達体を構成している。
【００２０】
次に、上記電動パワーステアリング装置の動作について説明する。今、運転者がハンドルを回転させたとき、ハンドルのシャフトに取り付けられたトルクセンサはそのときのハンドルの回転方向、トルクを検知する。この検知信号に基づいて、ロータコイル１０は通電され、ロータ９は回転する。このロータ９のトルクの大きさはロータコイル１０に流れる電流値により定められる。
【００２１】
そして、図３においてシャフト７が矢印Ａの方向に回転時、第２の歯車２２は矢印Ｂ、第１の歯車２１は矢印Ｃの方向に回転する。そして、第２の歯車２２と第４の歯車２６とが第２のクラッチ２５を介して連結されているときには、第４の歯車２６も第２の歯車２２と同方向に回転する。また、第１の歯車２１と第３の歯車２４とが第１のクラッチ２３を介して連結されているときには、第３の歯車２４も第１の歯車２１と同方向に回転する。従って、操舵補助トルクとして出力シャフト２７の矢印Ｄ方向の回転が必要のときには、第２のクラッチ２５を遮断し、第１のクラッチ２３を連結状態にすればよい。操舵補助トルクとして出力シャフト２７を矢印Ｄと反対方向の回転が必要のときには、第２のクラッチ２５を連結し、第１のクラッチ２３を遮断状態にすればよい。
【００２２】
引き続き、ハンドルを元に戻そうとしたときには、ハンドルには復元力が作用することでもあり、操舵補助トルクとしてのロータ９のトルクは不要であり、ロータコイル１０への通電は遮断される。ハンドルの戻し操作のとき、出力シャフト２７、回転方向切換体２、ロータ９も動作させなければならないが、その負荷が大きく、ハンドルを円滑に元に戻すことができない虞れがあるが、第１のクラッチ２３及び第２のクラッチ２５をともに遮断状態にすることで、ハンドルを円滑に元に戻すことができる。なお、第１のクラッチ２３、第２のクラッチ２５は完全に遮断することなく、ハンドルの戻し操作に支障が無い程度で連結されていてもよい。
【００２３】
上記の電動式パワーステアリング装置に用いられた補助極付磁石式の電動機１では、ロータコイル１０に流れる電流方向を切り換えることでシャフト７の回転方向を変えることができるが、そのときパワーステアリング装置に必要である大きな発生トルク、高速度回転を得ることが構造上できないが、一方向の回転のみの場合には大きな発生トルク、高速度回転を得ることができる。従って、この電動機１に回転方向切換体２を組み合わせることにより、大きな補助トルクを発生させることができるとともに転舵速度追従性が高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
なお、シャフト７から出力シャフト２７へのトルクの伝達は、出力シャフト２７を減速することで高トルクを出力シャフト２７から出力することができる。また、回転方向切換体２は電動機１と一体でなくてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の電動パワーステアリング装置の要部断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、直流直巻式の電動機３０には図３と同様の構成である回転方向切換体２が連結されている。
電動機３０は、円筒形のヨーク３１と、このヨーク３１内に等分間隔をおいて複数個固定されたポール３２と、このポール３２に巻回された界磁コイル３３と、ヨーク３１内を貫通しているとともに軸受６により回転自在に支持されたシャフト７と、このシャフト７に固定されたコア８と、このコア８に導線が巻回されコア８とともにロータ９を構成したロータコイル１０と、シャフト７に固定された整流子１１と、この整流子９の表面にスプリング１２の弾発力により当接したブラシ１３とを備えている。
電動機３０に連結された回転方向切換体２の構成は実施の形態１の電動パワーステアリング装置の場合と同一であり、その説明は省略する。
【００２５】
この電動パワーステアリング装置も、回転方向切換体２の第１のクラッチ２３及び第２のクラッチ２５の断続作動により出力シャフト２７の回転方向を簡単に変えることができ、また大きな補助トルクを発生させることができるとともに良好な転舵速度追従性を得ることができる。
【００２６】
なお、図６は各種の電動機の特性を示す図であり、この図から、各電動機ともロータコイルに流れる電流値が大きくなるに従って電動機の出力トルクが大きくなり、また電流値が小さくなるに従って電動機の回転速度が高くなることが分かる。また、電動パワーステアリング装置に用いられる電動機の場合、実施の形態２の直流直巻式の電動機３０の方が実施の形態１の補助極付磁石式の電動機１よりも、電流値が大きくなるに従って出力トルクが大きくなり、また電流値が小さくなるに従って電動機の回転速度が高くなる、即ち、大きな補助トルクを発生させることができるとともに転舵速度追従性が高い電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び実施の形態２では出力シャフト２７を両方向に回転させるのに回転方向切換体２を電動パワーステアリング装置に組み入れた、所謂機械方式の場合であったが、この実施の形態では、直流直巻式の電動機のシャフト方向を、所謂電気方式で変えたものである。
【００２８】
図７は直流直巻式の電動機を用いた実施の形態３の電動パワーステアリング装置の回路図であり、界磁コイル３３の極性を切り換えることでハンドルの操舵補助方向を切り換えることができるとともに、ロータ９及び界磁コイル３３に流れる電流値を変えることで、操舵補助トルク及びハンドルの転舵速度を変えることができるものである。なお、電動機は実施の形態２で用いた電動機３０と同じものを用いており、同一の構成要素については同一符号を付して説明する。
【００２９】
まず、ハンドルの操舵補助方向の切り換え手順について図に基づいて説明する。
今、運転者がハンドルを例えば右側方向に回転させたときには、ハンドルのシャフトに取り付けられたトルクセンサは、そのときの回転方向、トルクを検知し、そこからの信号は駆動回路４０に送られる。そして、駆動回路４０は端子イでプラスに、端子ロでマイナスに印加され、駆動回路４０に接続されたリレーコイル４１の作用により第１の接点４２がａ側に接続され、第２の接点４３がａ側に接続される。その結果、端子イ→第１の接点４２のａ側→界磁コイル３３→第２の接点４３のａ側→ブラシ１３→ロータ９→ブラシ１３→端子ロと流れ、ロータ９はハンドルの操舵補助方向である右側方向に回転する。
【００３０】
引き続き、ハンドルを元に戻そうとしたときには、ハンドルには復元力が作用することでもあり、操舵補助トルクとしてのロータ９のトルクは不要であり、ロータコイル１０への通電は遮断される。
なお、ハンドルの戻し操作のときは、操舵補助トルク伝達機構、電動機３０の作動は運転者には負荷となることから、操舵補助トルク伝達機構にクラッチ機構を介装し、ハンドルの戻し操作のときには、クラッチ機構を遮断することでハンドルを円滑に戻すようにすることができる。なお、ハンドルの戻し操作時、クラッチ機構は完全に遮断することなく、摺接状態で連結した状態でもよい。
【００３１】
次に、運転者がハンドルを左側方向に回転させたときには、トルクセンサはその回転方向、トルクを検知し、そこからの信号（トルク信号Ｔ）は駆動回路４０に送られる。そして、リレーコイル４１により第１の接点４２が点線で示すようにｂ側に接続され、第２の接点４３がｂ側に接続され、電流は、端子イ→第２の接点４３のｂ側→界磁コイル３３→第１の接点４１のｂ側→ブラシ１３→ロータ９→ブラシ１３→端子ロと流れ、界磁コイル３３に流れる電流の方向が変わり、ロータ９は反対方向に回転することになり、運転者の左側方向のハンドル操作を補助することになる。
【００３２】
また、駆動回路４０にはトルクセンサからハンドル操作時のトルクの値が入力され、そのときの値に応じて電流値の電流が駆動回路４０から界磁コイル３３、ロータ９に流される。例えば、車両の走行が停止した状態でハンドル操作を行う、所謂すえ切り時には大きな操舵補助トルクが必要であるが、そのときには、界磁コイル３３、ロータ９には大電流が流される。
なお、駆動回路４０には車両の速度信号Ｓも入力されており、界磁コイル３３、ロータ９に流れる電流は、ハンドルのトルク値、車両の速度から決定されている。つまり、車両速度が上昇するに従い、車両の操舵にかかる操舵力は小さくてよく、操舵補助トルクも小さくてよいので、車両の速度の上昇に伴い、操舵補助トルクの発生トルクは漸減制御されている。
なお、駆動回路４０、第１の接点４２、第２の接点４３及びリレー回路４１により、界磁コイルコイル３３に流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段を構成している。
【００３３】
実施の形態４．
実施の形態３では界磁コイル３３に流れる電流の方向を変えて、界磁コイル３３の極性を切り換えたが、ロータ９に流れる電流の方向を変えて、ロータ９の極性を変え、ロータ９の回転方向を変えるようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態５．
図８は直流直巻式の電動機を用いた実施の形態４の電動パワーステアリング装置の回路図であり、この実施の形態では、導線の巻回方向が異なる第１の界磁コイル部３３ａ、第２の界磁コイル部３３ｂを切り換えることで、シャフト７の回転方向を切り換えている。
【００３５】
この実施の形態では、今、駆動回路４０の端子イをプラス、端子ロをマイナスに印加し、また駆動回路４０からの通電でリレーコイル４４の作用により接点４５がａ側に接続されているときには、電流は、端子イ→接点４５のａ側→第１の界磁コイル３３ａ→ブラシ１３→ロータ９→ブラシ１３→端子ロと流れ、ロータ９は一方向に回転する。
次に、リレーコイル４４が通電されて接点４５が点線で示すようにｂ側に接続されたときには、電流は、端子イ→接点４５のｂ側→第２の界磁コイル３３ｂ→ブラシ１３→ロータ９→ブラシ１３→端子ロと流れ、導線の巻回方向が異なる第１の界磁コイル３３ａから第２の界磁コイル３３ｂに電流が流れ、ロータ９は反対方向に回転する。
なお、駆動回路４０、接点４５及びリレーコイル４４により切換手段を構成しており、この切換手段により、ハンドルのトルク信号に基づいて第１の界磁コイル部３３ａ、または第２の界磁コイル部３３ｂに電流が流れるようになっている。
【００３６】
実施の形態６．
図９は直流分巻式の電動機を用いた実施の形態５の電動パワーステアリング装置の回路図である。
直流分巻式の電動機は図６の特性図において永久磁石式の電動機の特性と類似しており、直流直巻式の電動機３０と比較して電流値が大きくなるに従って増大する出力トルクの割合が小さく、また電流値が小さくなるに従って高速になる電動機の回転速度の割合が小さい、即ち、大きな補助トルクを発生させることができるとともに転舵速度追従性が高い電動パワーステアリング装置を得るには、そのままの直流分巻式の電動機では利用できない。
そのため、直流分巻式の電動機も電動パワーステアリング装置に利用できるようにするため、この実施の形態では、直流直巻式の電動機と比較して高トルクの出力が必要時にはより大電流を界磁コイル５０に流し、高速度の回転が必要時にはより小電流を界磁コイル５０に流す電流制御手段が駆動回路６０に組み込まれている。
【００３７】
この実施の形態では、今、駆動回路６０の端子イをプラス、端子ロをマイナスに印加し、また駆動回路６０からの通電でリレーコイル５１の作用により第１の接点５２がａ側に接続され、第２の接点５３がａ側に接続されているときには、電流は、界磁コイル５０では端子イ→界磁コイル５０→端子ロに流れる。また、ロータ５４では端子イ→第１の接点５２のａ側→ブラシ５５→ロータ５４→ブラシ５５→第２の接点５３のａ側→端子ロと流れ、ロータ５４は一方向に回転する。
次に、リレーコイル５１が通電されて第１の接点５２が点線で示すようにｂ側に接続され、第２の接点５３が点線で示すようにｂ側に接続されたときには、ロータ５４では端子イ→第２の接点５３のｂ側→ブラシ５５→ロータ５４→ブラシ５５→第１の接点５２のｂ側→端子ロと電流が流れ、ロータ５４に流れる電流方向が変わり、ロータ５４は反対方向に回転する。
なお、駆動回路６０、リレーコイル５１、第１の接点５２及び第２の接点５３により電流方向切換手段を構成している。
【００３８】
実施の形態７．
図１０は直流分巻式の電動機を用いた実施の形態６の電動パワーステアリング装置の回路図であり、界磁コイル５０の極性を切り換えることで、ロータ５４の回転方向を切り換えたものである。
この実施の形態では、今、駆動回路６０の端子イをプラス、端子ロをマイナスに印加し、また駆動回路６０からの通電でリレーコイル５６の作用により第１の接点５７がａ側に接続され、第２の接点５８がａ側に接続されているときには、電流は、端子イ→第１の接点５７のａ側→界磁コイル５０→第２の接点５８のａ側→端子ロと流れ、ロータ５４は一方向に回転する。
次に、リレーコイル５６が通電されて第１の接点５７が点線で示すようにｂ側に接続され、第２の接点５８がｂ側に接続されたときには、電流は、端子イ→第２の接点５８のｂ側→界磁コイル５０→第２の接点５７のｂ側→端子ロと流れ、界磁コイル５０に流れる電流の方向が変わり、ロータ５４は反対方向に回転する。
なお、駆動回路６０、リレーコイル５６、第１の接点５７及び第２の接点５８によりハンドルのトルク信号に基づいて界磁コイル５０に流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段を構成している。
【００３９】
実施の形態８．
また、図示していないが、巻回方向が異なる界磁コイルを並設し、必要とするロータの回転方向に応じて駆動回路と必要とする界磁コイルとを電気的に接続することでも、簡単にロータの回転方向を切り換えることができる。
なお、上記各実施の形態ではリレーコイルの励磁力により接点を切り換えたが、勿論このものに限定されるものではなく、半導体装置で代用するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１の電動パワーステアリング装置によれば、補助極付磁石式の電動機に回転方向切換体を連結し、第１のクラッチ及び第２のクラッチのいずれか一方を遮断し、他方を接続することで、出力シャフトの回転方向は簡単に選択され、補助極付磁石式の電動機を一方向に回転させて電動パワーステアリング装置に使用することが可能となり、大きな補助トルクを発生させることができるとともに優れた転舵速度追従性を得ることができる。
また、第１のクラッチ、第２のクラッチはハンドルの戻し操作のときにはトルクの伝達を遮るようになっているので、ハンドルの戻し操作のとき運転者は余分な負荷を受けることなく円滑にハンドルの戻し操作を行うことができる。
【００４１】
また、請求項２の電動パワーステアリング装置によれば、直流直巻式の電動機に回転方向切換体を連結し、第１のクラッチ及び第２のクラッチのいずれか一方を遮断し、他方を接続することで、出力シャフトの回転方向は簡単に選択され、直流直巻式の電動機を一方向に回転させて電動パワーステアリング装置に使用することが可能となり、大きな補助トルクを発生させることができるとともに優れた転舵速度追従性を得ることができる。
また、第１のクラッチ、第２のクラッチはハンドルの戻し操作のときにはトルクの伝達を遮るようになっているので、ハンドルの戻し操作のとき運転者は余分な負荷を受けることなく円滑にハンドルの戻し操作を行うことができる。
【００４３】
また、請求項３の電動パワーステアリング装置によれば、界磁コイル及び界磁コイルに直列に接続されたロータを有する直流直巻式の電動機と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいて界磁コイルに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備えたので、簡単な構造で大きな補助トルクを発生させることができるとともに優れた転舵速度追従性を得ることができる。
また、コイルに流れる電流値が大きくなるに従って増大する出力トルクの割合が大きく、また電流値が小さくなるに従って高速になる電動機の回転速度の割合が大きい直流直巻式の電動機を用いており、電動機の特性を高めるために例えば界磁コイルに流す電流を制御しなければならないといったことは不要である。
また、電流方向切換手段は、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、界磁コイルの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの通電で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備えたので、簡単な構造で電流方向切換手段を得ることができる。
また、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路には、車両の速度も入力され、この駆動回路により前記トルクの大きさ及び前記速度に応じた電流が電動機に流れるようになってので、高速運転時でも良好な操縦性を得ることができる。
【００４４】
また、請求項４の電動パワーステアリング装置によれば、界磁コイル及び界磁コイルに直列に接続されたロータを有する直流直巻式の電動機と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいてロータに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備えたので、簡単な構造で大きな補助トルクを発生させることができるとともに優れた転舵速度追従性を得ることができる。
また、コイルに流れる電流値が大きくなるに従って増大する出力トルクの割合が大きく、また電流値が小さくなるに従って高速になる電動機の回転速度の割合が大きい直流直巻式の電動機を用いており、電動機の特性を高めるために例えば界磁コイルに流す電流を制御しなければならないといったことは不要である。
また、電流方向切換手段は、ハンドル操作時のハンドルのトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、ロータの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの通電で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備えたので、簡単な構造で電流方向切換手段を得ることができる。
また、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路には、車両の速度も入力され、この駆動回路により前記トルクの大きさ及び前記速度に応じた電流が電動機に流れるようになってので、高速運転時でも良好な操縦性を得ることができる。
【００４６】
また、請求項５の電動パワーステアリング装置によれば、界磁コイル及び界磁コイルに並列に接続されたロータを有する直流分巻式の電動機と、高トルクの出力が必要時には大電流を前記界磁コイルに流し高速度の回転が必要時には小電流を前記界磁コイルに流す電流制御手段と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいてロータに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備えたので、簡単な構造で大きな補助トルクを発生させることができるとともに優れた転舵速度追従性を得ることができる。
【００４７】
また、請求項６の電動パワーステアリング装置によれば、界磁コイル及び界磁コイルに並列に接続されたロータを有する直流分巻式の電動機と、高トルクの出力が必要時には大電流を前記界磁コイルに流し高速度の回転が必要時には小電流を前記界磁コイルに流す電流制御手段と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいて界磁コイルに流れる電流方向を切り換える電流方向切換手段とを備えたので、請求項５と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、請求項７の電動パワーステアリング装置によれば、導線が互いに反対方向に巻回された第１の界磁コイル部及び第２の界磁コイル部から構成された界磁コイル、この界磁コイルに並列に接続されたロータを有する直流分巻式の電動機と、高トルクの出力が必要時には大電流を前記界磁コイルに流し高速度の回転が必要時には小電流を前記界磁コイルに流す電流制御手段と、ハンドル操作時のハンドルのトルク信号に基づいて前記第１の界磁コイル部または前記第２の界磁コイル部に電流を流す切換手段とを備えたので、請求項５と同様の効果を得ることができる。また、界磁コイル部の切り換え構造が簡単であるという効果もある。
【００４９】
また、請求項８の電動パワーステアリング装置によれば、電流方向切換手段は、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、界磁コイルの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの通電で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備えたので、簡単な構造で電流方向切換手段を得ることができる。
【００５０】
また、請求項９の電動パワーステアリング装置によれば、電流方向切換手段は、ハンドル操作時のハンドルのトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、ロータの両端にそれぞれ接続された第１の接点及び第２の接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの通電で前記第１の接点、前記第２の接点を作動させるリレーコイルとを備えたので、簡単な構造で電流方向切換手段を得ることができる。
【００５１】
また、請求項１０の電動パワーステアリング装置によれば、切換手段は、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路と、この駆動回路と第１の界磁コイル部または第２の界磁コイル部と電気的に接続する接点と、前記駆動回路に接続され駆動回路からの通電で前記接点を作動させ前記第１の界磁コイル部または前記第２の界磁コイル部に電流を流すリレーコイルとを備えたので、簡単の構造で切換手段を得ることができる。
【００５２】
また、請求項１１の電動パワーステアリング装置によれば、ハンドル操作時のトルクを検出するトルクセンサからの信号が入力される駆動回路には、車両の速度も入力され、この駆動回路により前記トルクの大きさ及び前記速度に応じた電流が電動機に流れるようになってので、高速運転時でも良好な操縦性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング装置の要部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１の回転方向切換体の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング装置の要部断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】各種の電動機の特性を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３の電動パワーステアリング装置の回路図である。
【図８】この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング装置の回路図である。
【図９】この発明の実施の形態６の電動パワーステアリング装置の回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態７の電動パワーステアリング装置の回路図である。
【符号の説明】
１電動機、２回転方向切換体、３ヨーク、４磁石、５補助極、７シャフト、８コア、９ロータ、１０ロータコイル、２０入力歯車、２１第１の歯車、２２第２の歯車、２３第１のクラッチ、２４出力歯車、２５第２のクラッチ、２６第４の歯車、２７出力シャフト、３０電動機、３３ａ第１の界磁コイル部、３３ｂ第２の界磁コイル部、４０駆動回路、４１リレーコイル、４２第１の接点、４３第２の接点、４４リレーコイル、４５接点、５０界磁コイル、５１リレーコイル、５２第１の接点、５３第２の接点、５４ロータ、５６リレーコイル、５７第１の接点、５８第２の接点、６０駆動回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that generates a steering assist torque by an electric motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional electric power steering device, for example, an electric power steering device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-282522 is known.
This electric power steering device includes a variable gap mechanism that changes a gap width between a rotor and a stator of an electric motor that assists a steering force to turn a vehicle wheel, and a gap based on information about a steering state of a steering wheel or a traveling state of the vehicle. Gap width control means for determining the width and driving the variable gap mechanism according to the gap width.
In this device, the larger the steering force of the steering wheel, the narrower the gap width and the larger the assist torque, and the higher the steering speed of the steering wheel, the wider the gap width and the higher the rotation speed of the rotor. The steering speed followability is improved for the operation.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric power steering apparatus having the above configuration, the gap width between the rotor and the stator is reduced in order to generate a large auxiliary torque, and the gap width is increased in order to increase the steering speed following ability. Therefore, there is a problem that a variable gap mechanism having a complicated structure must be provided.
[0004]
The present invention has been made to solve such a problem. Such a structure does not require a complicated variable gap mechanism, and can generate a large auxiliary torque with a simple structure. An object of the present invention is to obtain an electric power steering device having high speed following ability.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes a yoke, a plurality of magnets fixed in the yoke at intervals, an auxiliary pole adjacent to one side of the magnet, a penetrating through the yoke, and a bearing. A rotatably supported shaft, a core fixed to the shaft, a magnet motor with an auxiliary pole having a rotor coil having a core wound with a conductor and a rotor together with the core, and a shaft connected to the shaft. Gear, a first torque transmitting member connected to the input gear, a second torque transmitting member connected to the input gear, the first torque transmitting member, and a second torque transmitting member. An output gear connected to the body, a first torque transmitting body, an output gear to which the torque is transmitted from the second torque transmitting body, an output shaft fixed to the output gear, the first gear; A first clutch provided on the torque transmitting body for intermittently transmitting the torque transmitted to the first torque transmitting body; and a first clutch provided on the second torque transmitting body for intermittently transmitting the torque transmitted to the second torque transmitting body. A rotation direction switching body having a second clutch that performs the operation, by disconnecting one of the first clutch and the second clutch and connecting the other, the rotation direction of the output shaft is selected. So thatFurther, the first clutch and the second clutch block transmission of torque when the steering wheel is returned.Things.
[0006]
Further, the electric power steering apparatus according to claim 2 includes a yoke, a plurality of poles fixed in the yoke at intervals, a field coil wound around the pole, a through-hole in the yoke, and a bearing. A DC series motor having a rotatably supported shaft, a core fixed to the shaft, and a rotor coil having a core wound with a conductor and constituting a rotor together with the core; and An input gear to which torque is transmitted, a first torque transmitting body connected to the input gear, a second torque transmitting body connected to the input gear, the first torque transmitting body, and a second torque transmitting body An output gear connected to the first torque transmitting body and the second torque transmitting body to transmit the torque, an output shaft fixed to the output gear, and the first torque A first clutch that is provided on the body and interrupts the torque transmitted to the first torque transmitting body, and that interrupts the torque that is provided on the second torque transmitting body and is transmitted to the second torque transmitting body; A rotation direction switching body having a second clutch, wherein one of the first clutch and the second clutch is disconnected and the other is connected, whereby the rotation direction of the output shaft is selected. LikeThe first clutch and the second clutch block transmission of torque when the steering wheel is returned.Things.
[0008]
Claims3An electric power steering device of the type described above has a DC series motor having a field coil and a rotor connected in series to the field coil, and a direction of current flowing through the field coil based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle. Current direction switching means for switching,A driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input; a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the field coil; A relay coil connected to the drive circuit for operating the first contact and the second contact by a signal from the drive circuit;,The speed of the vehicle is also input to a drive circuit to which a signal from the torque sensor for detecting the torque at the time of operating the steering wheel is input, and a current corresponding to the magnitude of the torque and the speed flows to the electric motor by the drive circuit. Is likeThings.
[0009]
The electric power steering apparatus according to claim 4 is a DC series motor having a field coil and a rotor connected in series to the field coil, and flows to the rotor based on a torque signal of the handle when the handle is operated. Current direction switching means for switching the current direction,The current direction switching means includes a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque of the handle at the time of operating the handle is input, a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the rotor, A relay coil that is connected to the drive circuit and activates the first contact and the second contact based on a signal from the drive circuit, and receives a signal from the torque sensor that detects torque when a steering wheel is operated. The speed of the vehicle is also input to the drive circuit, and a current corresponding to the magnitude of the torque and the speed flows to the electric motor by the drive circuit.Things.
[0011]
Claims5An electric power steering device of the type described above has a DC shunt motor having a field coil and a rotor connected in parallel to the field coil, and a high current flowing through the field coil when a high torque output is required. A current control means for passing a small current to the field coil when rotation is required, and a current direction switching means for switching a current direction flowing to the rotor based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle.
[0012]
Claims6An electric power steering device of the type described above has a DC shunt motor having a field coil and a rotor connected in parallel to the field coil, and a high current flowing through the field coil when a high torque output is required. A current control means for passing a small current to the field coil when rotation is required, and a current direction switching means for switching the direction of current flowing to the field coil based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle.
[0013]
Claims7In the electric power steering device, a field coil composed of a first field coil section and a second field coil section in which a conductive wire is wound in opposite directions, and the field coil is connected in parallel to the field coil A DC shunt type motor having a rotor, current control means for flowing a large current to the field coil when high torque output is required, and a small current to the field coil when high speed rotation is required, and handle operation Switching means for supplying a current to the first field coil section or the second field coil section based on a torque signal of the handle at the time.
[0014]
Claims8In the electric power steering apparatus, the current direction switching means includes a driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting torque at the time of operating the steering wheel is input, a first contact connected to both ends of the field coil, and a 2 contacts, and a relay coil that is connected to the drive circuit and activates the first contact and the second contact by a signal from the drive circuit.
[0015]
Claims9In the electric power steering apparatus, the current direction switching means includes a driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque of the steering wheel at the time of operating the steering wheel is input, a first contact connected to both ends of the rotor, and a 2 contacts, and a relay coil that is connected to the drive circuit and activates the first contact and the second contact by a signal from the drive circuit.
[0016]
Claims10In the electric power steering apparatus, the switching means includes a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input, and the drive circuit and the first field coil unit or the second field coil. A contact electrically connected to the drive unit, and a relay coil connected to the drive circuit and actuating the contact with a signal from the drive circuit to flow a current through the first field coil unit or the second field coil unit It is provided with.
[0017]
Claims11In the electric power steering device, the speed of the vehicle is also input to a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting torque at the time of operating the steering wheel is input, and the drive circuit responds to the magnitude of the torque and the speed. Current flows through the motor.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. The switching body 2 is connected.
The motor 1 includes a cylindrical yoke 3, a magnet 4 made of a ferrite material fixed at equal intervals within the yoke 3, an auxiliary pole 5 adjacent to one side of the magnet 4, and a yoke 3. A shaft 7 penetrating through the inside and rotatably supported by a bearing 6, a core 8 fixed to the shaft 7, and a rotor coil having a conductor wound around the core 8 and constituting a rotor 9 together with the core 8. 10 and a commutator fixed to the shaft 711And this commutator11And a brush 13 in contact with the surface of the brush 13 by the elastic force of the spring 12.
[0019]
FIG. 3 is a configuration diagram of the rotation direction switching body 2, and an input gear 20 is connected to the shaft 7. A first gear 21 and a second gear 22 mesh with the input gear 20. An output gear 24 is connected to the first gear 21 via a first clutch 23. An output shaft 27 is fixed at the center of the output gear 24. A fourth gear 26 meshed with the output gear 24 is connected to the second gear 22 via a second clutch 25.
Note that the first gear 21 constitutes a first torque transmitting member, and the second gear 22 and the fourth gear 26 constitute a second torque transmitting member.
[0020]
Next, the operation of the electric power steering device will be described. Now, when the driver turns the steering wheel, the torque sensor attached to the shaft of the steering wheel detects the rotation direction and torque of the steering wheel at that time. Based on this detection signal, the rotor coil 10 is energized and the rotor 9 rotates. The magnitude of the torque of the rotor 9 is determined by the value of the current flowing through the rotor coil 10.
[0021]
When the shaft 7 rotates in the direction of arrow A in FIG. 3, the second gear 22 rotates in the direction of arrow B and the first gear 21 rotates in the direction of arrow C. Then, when the second gear 22 and the fourth gear 26 are connected via the second clutch 25, the fourth gear 26 also rotates in the same direction as the second gear 22. Further, when the first gear 21 and the third gear 24 are connected via the first clutch 23, the third gear 24 also rotates in the same direction as the first gear 21. Therefore, when it is necessary to rotate the output shaft 27 in the direction of arrow D as the steering assist torque, the second clutch 25 may be disconnected and the first clutch 23 may be connected. When it is necessary to rotate the output shaft 27 in the direction opposite to the arrow D as the steering assist torque, the second clutch 25 may be connected, and the first clutch 23 may be in the disconnected state.
[0022]
Subsequently, when the steering wheel is to be returned to its original position, a restoring force acts on the steering wheel, so that the torque of the rotor 9 as the steering assist torque is unnecessary, and the energization to the rotor coil 10 is cut off. When the handle is returned, the output shaft 27, the rotation direction switching body 2, and the rotor 9 must also be operated. However, the load is large, and there is a possibility that the handle cannot be returned smoothly. By disengaging both the clutch 23 and the second clutch 25, the handle can be returned smoothly. Note that the first clutch 23 and the second clutch 25 may be connected to each other without completely interrupting them so as not to hinder the returning operation of the steering wheel.
[0023]
In the magnet-type electric motor 1 with the auxiliary pole used in the above-mentioned electric power steering device, the rotation direction of the shaft 7 can be changed by switching the direction of the current flowing through the rotor coil 10. Although it is structurally impossible to obtain the necessary large generated torque and high-speed rotation, a large generated torque and high-speed rotation can be obtained in the case of only one-way rotation. Therefore, by combining the electric motor 1 with the rotation direction switching body 2, a large assist torque can be generated and an electric power steering device having high steering speed following ability can be obtained.
In transmitting the torque from the shaft 7 to the output shaft 27, a high torque can be output from the output shaft 27 by decelerating the output shaft 27. Further, the rotation direction switching body 2 may not be integrated with the electric motor 1.
[0024]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of an electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. A rotation direction switching body 2 having a similar configuration is connected.
The electric motor 30 has a cylindrical yoke 31, a plurality of poles 32 fixed at equal intervals in the yoke 31, a field coil 33 wound around the pole 32, A shaft 7 rotatably supported by bearings 6, a core 8 fixed to the shaft 7, a rotor coil 10 having a conductor wound around the core 8 and constituting a rotor 9 together with the core 8; A commutator 11 fixed to the shaft 7 and a brush 13 abutting on the surface of the commutator 9 by the resilience of a spring 12 are provided.
The configuration of the rotation direction switching body 2 connected to the electric motor 30 is the same as that of the electric power steering apparatus of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0025]
This electric power steering device can also easily change the rotation direction of the output shaft 27 by the intermittent operation of the first clutch 23 and the second clutch 25 of the rotation direction switching body 2 and generate a large auxiliary torque. And good steering speed followability can be obtained.
[0026]
FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of various motors. From this figure, it can be seen that the output torque of the motor increases as the current flowing through the rotor coil increases, and that the motor decreases as the current decreases. It can be seen that the rotation speed increases. Further, in the case of the motor used in the electric power steering device, as the current value of the DC series motor 30 of the second embodiment becomes larger than that of the magnet motor 1 with the auxiliary pole of the first embodiment, as the current value increases. As the output torque increases and the current value decreases, the rotation speed of the electric motor increases, that is, an electric power steering device that can generate a large auxiliary torque and has high steering speed followability can be obtained.
[0027]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the rotation direction switching body 2 is incorporated in the electric power steering apparatus to rotate the output shaft 27 in both directions. In this embodiment, a so-called mechanical system is used. The shaft direction of a DC series motor is changed by a so-called electric system.
[0028]
FIG. 7 is a circuit diagram of an electric power steering apparatus according to a third embodiment using a DC series motor, in which the steering assisting direction of the steering wheel can be switched by switching the polarity of the field coil 33 and the rotor. 9 and the field coil 33, the steering assist torque and the steering wheel turning speed can be changed. Note that the same electric motor as the electric motor 30 used in the second embodiment is used, and the same components will be described with the same reference numerals.
[0029]
First, a procedure for switching the steering assist direction of the steering wheel will be described with reference to the drawings.
Now, when the driver turns the steering wheel, for example, to the right, a torque sensor mounted on the shaft of the steering wheel detects the rotation direction and torque at that time, and a signal from the torque sensor is sent to the drive circuit 40. The drive circuit 40 is applied with a positive voltage at the terminal A and a negative voltage at the terminal B. The first contact 42 is connected to the a side by the action of the relay coil 41 connected to the drive circuit 40, and the second contact 43 Is connected to the a side. As a result, the flow proceeds from terminal a → a side of the first contact 42 → field coil 33 → a side of the second contact 43 → brush 13 → rotor 9 → brush 13 → terminal b, and the rotor 9 assists the steering of the steering wheel. Rotate to the right, which is the direction.
[0030]
Subsequently, when the steering wheel is to be returned to its original position, a restoring force acts on the steering wheel, so that the torque of the rotor 9 as the steering assist torque is unnecessary, and the energization to the rotor coil 10 is cut off.
When the steering wheel is returned, the operation of the steering assist torque transmission mechanism and the electric motor 30 is a burden on the driver. Therefore, a clutch mechanism is interposed in the steering assist torque transmission mechanism, and when the steering wheel is returned, By disengaging the clutch mechanism, the handle can be returned smoothly. When the handle is returned, the clutch mechanism may be connected in a sliding state without completely shutting off.
[0031]
Next, when the driver turns the steering wheel in the left direction, the torque sensor detects the rotation direction and the torque, and a signal (torque signal T) therefrom is sent to the drive circuit 40. Then, the first contact 42 is connected to the b side as shown by the dotted line, the second contact 43 is connected to the b side by the relay coil 41, and the current flows from the terminal A → the b side of the second contact 43 → The direction of the current flowing through the field coil 33 changes from the field coil 33 → b side of the first contact point 41 → brush 13 → rotor 9 → brush 13 → terminal B, and the rotor 9 rotates in the opposite direction. This assists the driver to operate the steering wheel in the left direction.
[0032]
Further, a torque value at the time of operating the steering wheel is input from the torque sensor to the drive circuit 40, and a current having a current value flows from the drive circuit 40 to the field coil 33 and the rotor 9 according to the value at that time. For example, a large steering assist torque is required when the steering wheel is operated while the vehicle is stopped, that is, when the vehicle is stationary, so that a large current flows through the field coil 33 and the rotor 9.
The drive circuit 40 also receives the vehicle speed signal S, and the current flowing through the field coil 33 and the rotor 9 is determined based on the steering wheel torque value and the vehicle speed. That is, as the vehicle speed increases, the steering force applied to the steering of the vehicle may be small, and the steering assist torque may be small. Therefore, as the speed of the vehicle increases, the generated torque of the steering assist torque is controlled to decrease gradually. .
The drive circuit 40, the first contact 42, the second contact 43, and the relay circuit 41 constitute a current direction switching unit that switches the direction of the current flowing through the field coil 33.
[0033]
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, the polarity of the field coil 33 is switched by changing the direction of the current flowing through the field coil 33. However, the polarity of the rotor 9 is changed by changing the direction of the current flowing through the rotor 9 to change the polarity of the rotor 9. The rotation direction may be changed.
[0034]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram of an electric power steering apparatus according to a fourth embodiment using a DC series-wound motor. In this embodiment, the first field coil portion 33a in which the winding directions of the conductors are different from each other is the same. The rotation direction of the shaft 7 is switched by switching the two field coil portions 33b.
[0035]
In this embodiment, when the terminal A of the drive circuit 40 is applied to the positive side and the terminal B is applied to the negative side, and when the contact 45 is connected to the a side by the action of the relay coil 44 by the energization from the drive circuit 40, The current flows in the order of terminal a → a side of the contact 45 → first field coil 33a → brush 13 → rotor 9 → brush 13 → terminal b, and the rotor 9 rotates in one direction.
Next, when the relay coil 44 is energized and the contact 45 is connected to the b side as shown by the dotted line, the current is changed from the terminal a → the b side of the contact 45 → the second field coil 33b → the brush 13 → the rotor. The current flows from the first field coil 33a having a different winding direction of the conductor to the second field coil 33b, and the rotor 9 rotates in the opposite direction.
The drive circuit 40, the contact 45, and the relay coil 44 constitute switching means. The switching means allows the first field coil part 33a or the second field coil part 33a based on a steering wheel torque signal. A current flows through 33b.
[0036]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram of an electric power steering apparatus according to a fifth embodiment using a DC shunt motor.
The characteristics of the DC shunt motor are similar to those of the permanent magnet motor in the characteristic diagram of FIG. 6, and the ratio of the output torque that increases as the current value increases as compared with the DC series motor 30. In order to obtain an electric power steering device that is small and has a small ratio of the rotation speed of the electric motor that increases in speed as the current value decreases, that is, a large assist torque can be generated and the steering speed followability is high. It cannot be used with the DC shunt motor.
Therefore, in order to enable a DC shunt motor to be used for the electric power steering device, in this embodiment, a larger current is applied to the field when a high torque output is required as compared with a DC series motor. Current control means for flowing through the coil 50 and flowing a smaller current through the field coil 50 when high-speed rotation is required is incorporated in the drive circuit 60.
[0037]
In this embodiment, the terminal A of the drive circuit 60 is applied to the positive side, the terminal B is applied to the negative side, and the first contact 52 is connected to the a side by the action of the relay coil 51 by the energization from the drive circuit 60. When the second contact 53 is connected to the a side, the current flows from the terminal A to the field coil 50 to the terminal B in the field coil 50. Further, the rotor 54 flows in the following order: terminal a → a side of the first contact 52 → brush 55 → rotor 54 → brush 55 → a side of the second contact 53 → terminal b, and the rotor 54 rotates in one direction.
Next, when the relay coil 51 is energized and the first contact 52 is connected to the b-side as shown by the dotted line and the second contact 53 is connected to the b-side as shown by the dotted line, the terminal A → b side of the second contact 53 → brush 55 → rotor 54 → brush 55 → b side of the first contact 52 → terminal b and current flow, the direction of the current flowing through the rotor 54 changes, and the rotor 54 moves in the opposite direction. To rotate.
The driving circuit 60, the relay coil 51, the first contact 52, and the second contact 53 constitute a current direction switching unit.
[0038]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram of an electric power steering apparatus according to Embodiment 6 using a DC shunt motor, in which the rotation direction of a rotor 54 is switched by switching the polarity of a field coil 50.
In this embodiment, the terminal A of the drive circuit 60 is applied to the positive side, the terminal B is applied to the negative side, and the first contact 57 is connected to the a side by the action of the relay coil 56 by the energization from the drive circuit 60. When the second contact 58 is connected to the a side, the current flows from the terminal a → the a side of the first contact 57 → the field coil 50 → the a side of the second contact 58 → the terminal B, The rotor 54 rotates in one direction.
Next, when the relay coil 56 is energized and the first contact 57 is connected to the b-side as shown by the dotted line and the second contact 58 is connected to the b-side, the current flows from the terminal A to the second The current flows to the b side of the contact 58 → the field coil 50 → the b side of the second contact 57 → terminal B, the direction of the current flowing through the field coil 50 changes, and the rotor 54 rotates in the opposite direction.
The drive circuit 60, the relay coil 56, the first contact 57, and the second contact 58 constitute a current direction switching means for switching the direction of the current flowing through the field coil 50 based on the torque signal of the steering wheel.
[0039]
Embodiment 8 FIG.
Although not shown, a field coil having a different winding direction may be provided in parallel, and a drive circuit and a required field coil may be electrically connected according to a required rotation direction of the rotor. The rotation direction of the rotor can be easily switched.
In the above embodiments, the contacts are switched by the exciting force of the relay coil. However, the present invention is not limited to this, and a semiconductor device may be used instead.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric power steering apparatus of the first aspect of the present invention, the rotation direction switching body is connected to the magnet type electric motor with the auxiliary pole, and one of the first clutch and the second clutch is provided. By connecting the other, the rotation direction of the output shaft can be easily selected, and the magnet type electric motor with auxiliary pole can be rotated in one direction and used for the electric power steering device. It is possible to generate torque and to obtain excellent steering speed followability.
In addition, the first clutch and the second clutch block transmission of torque when the steering wheel is returned, so that the driver can smoothly handle the steering wheel without receiving an extra load when the steering wheel is returned. A return operation can be performed.
[0041]
According to the electric power steering apparatus of the second aspect, the rotation direction switching body is connected to the DC series motor, and one of the first clutch and the second clutch is disconnected and the other is connected. As a result, the rotation direction of the output shaft can be easily selected, and the DC series motor can be rotated in one direction to be used for the electric power steering device. It is possible to obtain the steered speed following ability.
In addition, the first clutch and the second clutch block transmission of torque when the steering wheel is returned, so that the driver can smoothly handle the steering wheel without receiving an extra load when the steering wheel is returned. A return operation can be performed.
[0043]
Claims3According to the electric power steering apparatus described above, a DC series motor having a field coil and a rotor connected in series to the field coil, and a current flowing through the field coil based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle. Since the current direction switching means for switching the direction is provided, a large auxiliary torque can be generated with a simple structure, and excellent steering speed followability can be obtained.
In addition, a DC series motor is used in which the proportion of the output torque that increases as the value of the current flowing through the coil increases and the rate of the rotation speed of the motor increases as the value of the current decreases decreases. It is not necessary to control the current flowing through the field coil, for example, in order to enhance the characteristics of the above.
Further, the current direction switching means includes a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input, a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the field coil, Since a relay coil which is connected to the drive circuit and operates the first contact and the second contact when energized from the drive circuit is provided, the current direction switching means can be obtained with a simple structure.
Further, the speed of the vehicle is also input to a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting the torque at the time of operating the steering wheel is input, and a current corresponding to the magnitude of the torque and the speed is supplied to the electric motor by the drive circuit. Because of the flow, good maneuverability can be obtained even during high-speed operation.
[0044]
Claims4According to the electric power steering apparatus, a DC series motor having a field coil and a rotor connected in series to the field coil, and a direction of a current flowing through the rotor based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle. And a current direction switching means for switching.A large assist torque can be generated with a simple structure, and excellent steering speed followability can be obtained.
In addition, a DC series motor is used in which the proportion of the output torque that increases as the value of the current flowing through the coil increases and the rate of the rotation speed of the motor increases as the value of the current decreases decreases. It is not necessary to control the current flowing through the field coil, for example, in order to enhance the characteristics of the above.
Further, the current direction switching means includes a driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque of the handle at the time of operating the handle is input, a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the rotor, Since a relay coil which is connected to the drive circuit and operates the first contact and the second contact when energized from the drive circuit is provided, the current direction switching means can be obtained with a simple structure.
Further, the speed of the vehicle is also input to a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting the torque at the time of operating the steering wheel is input, and a current corresponding to the magnitude of the torque and the speed is supplied to the electric motor by the drive circuit. Because of the flow, good maneuverability can be obtained even during high-speed operation.
[0046]
Claims5According to the electric power steering apparatus, a DC shunt motor having a field coil and a rotor connected in parallel to the field coil, and a high current flowing through the field coil when a high torque output is required. When the rotation of the speed is necessary, the current control means for passing a small current to the field coil and the current direction switching means for switching the direction of the current flowing to the rotor based on the torque signal of the handle at the time of operating the handle are provided. A large assist torque can be generated by the structure, and excellent steering speed followability can be obtained.
[0047]
Claims6According to the electric power steering apparatus, a DC shunt motor having a field coil and a rotor connected in parallel to the field coil, and a high current flowing through the field coil when a high torque output is required. When the rotation of the speed is necessary, the current control means for flowing a small current to the field coil and the current direction switching means for switching the direction of the current flowing to the field coil based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle, are provided. Claim5The same effect as described above can be obtained.
[0048]
Claims7According to the electric power steering device of the first aspect, a field coil composed of a first field coil section and a second field coil section in which a conductive wire is wound in opposite directions, and connected in parallel to the field coil A DC shunt motor having a rotor, and a current control means for flowing a large current to the field coil when a high torque output is required and a small current to the field coil when a high speed rotation is required, Switching means for supplying a current to the first field coil unit or the second field coil unit based on a torque signal of the steering wheel at the time of operating the steering wheel.5The same effect as described above can be obtained. Also, there is an effect that the switching structure of the field coil portion is simple.
[0049]
Claims8According to the electric power steering device of the above, the current direction switching means comprises a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is inputted, and first contact points respectively connected to both ends of the field coil. And a second contact, and a relay coil connected to the drive circuit and operating the first contact and the second contact when energized from the drive circuit, so that the current direction switching means can be provided with a simple structure. Obtainable.
[0050]
Claims9According to the electric power steering apparatus, the current direction switching means includes a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque of the steering wheel at the time of operating the steering wheel is input, and first contact points respectively connected to both ends of the rotor. And a second contact, and a relay coil connected to the drive circuit and operating the first contact and the second contact when energized from the drive circuit, so that the current direction switching means can be provided with a simple structure. Obtainable.
[0051]
Claims10According to the electric power steering device of the above, the switching means includes a driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input, the driving circuit and the first field coil unit or the second field coil. A contact electrically connected to the magnetic coil portion, and a contact connected to the drive circuit, the contact being operated by energization from the drive circuit to cause a current to flow through the first field coil portion or the second field coil portion. Since a relay coil is provided, switching means can be obtained with a simple structure.
[0052]
Claims11According to the electric power steering device, the speed of the vehicle is also input to the drive circuit to which the signal from the torque sensor for detecting the torque at the time of operating the steering wheel is input, and the magnitude of the torque and the speed Therefore, good maneuverability can be obtained even during high-speed operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a rotation direction switching body of FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view of a main part of an electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV of FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of various electric motors.
FIG. 7 is a circuit diagram of an electric power steering device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram of an electric power steering device according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram of an electric power steering device according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram of an electric power steering apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric motor, 2 rotation direction switching bodies, 3 yokes, 4 magnets, 5 auxiliary poles, 7 shafts, 8 cores, 9 rotors, 10 rotor coils, 20 input gears, 21 first gears, 22 second gears, 23rd 1 clutch, 24 output gear, 25 second clutch, 26 fourth gear, 27 output shaft, 30 electric motor, 33a first field coil unit, 33b second field coil unit, 40 drive circuit, 41 Relay coil, 42 first contact, 43 second contact, 44 relay coil, 45 contact, 50 field coil, 51 relay coil, 52 first contact, 53 second contact, 54 rotor, 56 relay coil, 57 first contact, 58 second contact, 60 drive circuit.

Claims

A yoke, a plurality of magnets fixed at intervals in the yoke, auxiliary poles adjacent to one side of the magnets, a shaft penetrating through the yoke and rotatably supported by bearings, fixed to the shaft A core, and a magnet motor with an auxiliary pole having a rotor coil having a rotor wound with a core around which a conductor is wound,
An input gear connected to the shaft and transmitting the torque of the shaft, a first torque transmitting body connected to the input gear, a second torque transmitting body connected to the input gear, and the first torque transmitting body A first torque transmitting body connected to a second torque transmitting body, an output gear to which the torque is transmitted from the second torque transmitting body, an output shaft fixed to the output gear, and the first torque transmitting body And a second clutch provided on the second torque transmitting body for interrupting the torque transmitted to the first torque transmitting body, and a second clutch provided on the second torque transmitting body for interrupting the torque transmitted to the second torque transmitting body. A rotation direction switching body having a clutch of the first type, the one of the first clutch and the second clutch is disconnected and the other is connected, the rotation direction of the output shaft is selected Has become way,
The electric power steering device , wherein the first clutch and the second clutch block transmission of torque when the steering wheel is returned .

A yoke, a plurality of poles fixed in the yoke at intervals, a field coil wound around the pole, a shaft penetrating through the yoke and rotatably supported by bearings, fixed to the shaft And a DC series motor having a rotor coil having a rotor coil that forms a rotor with a core wound with a conductive wire,
An input gear connected to the shaft and transmitting the torque of the shaft, a first torque transmitting body connected to the input gear, a second torque transmitting body connected to the input gear, and the first torque transmitting body A first torque transmitting body connected to a second torque transmitting body, an output gear to which the torque is transmitted from the second torque transmitting body, an output shaft fixed to the output gear, and the first torque transmitting body And a second clutch provided on the second torque transmitting body for interrupting the torque transmitted to the first torque transmitting body, and a second clutch provided on the second torque transmitting body for interrupting the torque transmitted to the second torque transmitting body. A rotation direction switching body having a clutch of the first type, the one of the first clutch and the second clutch is disconnected and the other is connected, the rotation direction of the output shaft is selected Contact Ri made as to,
The electric power steering device , wherein the first clutch and the second clutch block transmission of torque when the steering wheel is returned .

A DC series motor having a field coil and a rotor connected in series to the field coil; current direction switching means for switching a direction of a current flowing through the field coil based on a torque signal of the handle at the time of operating the handle. With
A driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input; a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the field coil; A relay coil that is connected to the drive circuit and activates the first contact and the second contact with a signal from the drive circuit ;
The speed of the vehicle is also input to a drive circuit to which a signal from the torque sensor for detecting the torque at the time of operating the steering wheel is input. and has <br/> electric power steering apparatus adapted.

A DC series motor having a field coil and a rotor connected in series to the field coil; and current direction switching means for switching a direction of a current flowing through the rotor based on a torque signal of the handle when the handle is operated. ,
The current direction switching means includes a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque of the handle at the time of operating the handle is input, a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the rotor, A relay coil that is connected to the drive circuit and activates the first contact and the second contact with a signal from the drive circuit ;
A speed of the vehicle is also input to the drive circuit to which a signal from the torque sensor for detecting the torque at the time of operating the steering wheel is input. An electric power steering device that is designed to flow .

A DC shunt motor having a field coil and a rotor connected in parallel to the field coil, and a large current flowing through the field coil when high torque output is required and a small current when high speed rotation is required. An electric power steering apparatus comprising: a current control unit that flows through the field coil; and a current direction switching unit that switches a direction of a current that flows through the rotor based on a torque signal of a handle when the handle is operated.

A DC shunt motor having a field coil and a rotor connected in parallel to the field coil, and a large current flowing through the field coil when high torque output is required and a small current when high speed rotation is required. An electric power steering apparatus comprising: a current control unit that flows through the field coil; and a current direction switching unit that switches a direction of a current that flows through the field coil based on a torque signal of a handle when the handle is operated.

A DC winding type having a field coil composed of a first field coil section and a second field coil section in which conductors are wound in opposite directions, and a rotor connected in parallel to the field coil Motor, a current control means for passing a large current to the field coil when high torque output is required and a small current to the field coil when high speed rotation is required, and a torque signal for the handle at the time of handle operation. An electric power steering apparatus comprising: a switching unit that supplies a current to the first field coil unit or the second field coil unit based on the current value.

The current direction switching means includes: a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input; a first contact and a second contact respectively connected to both ends of a field coil; 7. The electric power steering apparatus according to claim 6 , further comprising: a relay coil connected to a circuit to operate the first contact and the second contact according to a signal from a drive circuit.

The current direction switching means includes a driving circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque of the handle at the time of operating the handle is input, a first contact and a second contact respectively connected to both ends of the rotor, 6. The electric power steering apparatus according to claim 5 , further comprising: a relay coil connected to a circuit and operating the first contact and the second contact by a signal from a drive circuit.

The switching means is a drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting torque at the time of operating the steering wheel is input, and electrically connects the drive circuit to the first field coil unit or the second field coil unit. 8. A contact point, and a relay coil connected to the drive circuit and operating the contact point by a signal from the drive circuit to flow a current through the first field coil section or the second field coil section. 9. the electric power steering apparatus according to.

A drive circuit to which a signal from a torque sensor for detecting a torque at the time of operating the steering wheel is input also receives the speed of the vehicle. The electric power steering device according to any one of claims 8 to 10 , wherein: