JP3572465B2

JP3572465B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3572465B2
Application number: JP06828395A
Authority: JP
Inventors: 哲也村上; 修佐野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH08258728A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電動モータの回転力を操舵補助力として利用する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来電動パワーステアリング装置は油圧式のものに比較して出力が小さいため、軽自動車において広く用いられてきた。ところが近年走行条件に応じたきめの細かい制御が可能な電動パワーステアリング装置の特性を生かすべく中，大型の自動車にも適用域が拡大されつつある。ただ中，大型の自動車への適用には電動モータとして高出力が必要となるが、これに応えるべく単純に電動モータを大型化してゆくことは設置スペースの面で限りがある外、組立工程での取扱いの作業性、コスト面での問題があった。この対策として小型電動モータを複数基、通常は２基併設することが行われている。
【０００３】
図５は本出願人の出願（特願平６−５１７００号）に係る従来のコラム式電動パワーステアリング装置の部分破断斜視図、図６は部分破断拡大図、図７は図６のＶＩＩ −ＶＩＩ線による拡大断面図である。図中１は舵輪、２はステアリングシャフト、４はピニオン軸、６はラック軸を示している。ステアリングシャフト２はステアリングコラム３によって回転自在に保持されており、その上端部に舵輪１が装着され、またその下端部は図７に示す如く同軸に連結されたトーションバー７及び上部軸８、下部軸９を介在させてユニバーサルジョイント１０の一端部に連結され、前記舵輪１の回転はステアリングシャフト２，トーションバー７，上部軸８，下部軸９を経てユニバーサルジョイント１０に伝達される。
【０００４】
ユニバーサルジョイント１０の他端部はピニオン軸ケース１２内に軸支されたピニオン軸４の一端部に連結され、その他端部に形成したピニオン歯はラック軸ケース１３内に摺嵌せしめられたラック軸６のラック歯と噛合せしめられ、ユニバーサルジョイント１０を介してピニオン軸４へ伝達された回転力はピニオン軸４を経てラック軸６に伝達され、これをその軸方向へ移動させ、操向輪が操向される。
【０００５】
２１，２２は操舵補助用の２個の電動モータであり、ステアリングコラム３のコラムブラケット２３に装着され、夫々の出力軸には図７に示す如く電磁クラッチ２４，２５を介在させてウォームギア２６，２７が連結してある。
各ウォームギア２６，２７は前記下部軸９の外周に上，下に並設した一対のウォームホイール２８，２９に夫々下部軸９の周方向に１８０°隔てた反対側位置で噛合せしめられている。
【０００６】
各電動モータ２１，２２の規格は通常同じであり、またその出力軸に装着した減速機構を構成するウォームギア２６，２７とウォームホイール２８，２９との間の減速比も同じである。更に電磁クラッチ２４，２５は常時は継状態に維持され、電動モータ２１，２２がロック状態となる等の異常時に断状態となるよう制御される。
【０００７】
図６において３０はトルクセンサであり、前記トーションバー７の捩れに伴って周方向に相対回転する上部軸８と下部軸９との相対回転量に基づいて操舵トルクを検出するよう構成され、その検出トルクは図５に示す制御部３１へ取り込まれる。制御部３１は検出トルクに相応した電動モータ２１，２２に対するモータ電流目標値を演算し、これに対応した制御信号を電動モータ２１，２２へ与え、これらを駆動させる。これによって両電動モータ２１，２２にて下部軸９が回転駆動せしめられ、ユニバーサルジョイント１０を介してピニオン軸４を回転させ、ラック軸６をその軸方向に移動せしめて、舵輪１による操舵力を補助する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述した如き従来の電動パワーステアリング装置における如く小型の電動モータ２１，２２を２台使用する構成にあっても、大型の自動車等では据切時等のアシスト力が不足する場合がままある。しかし、電動モータ台数を増してゆくことは搭載性の面で小型電動モータを使用する意義が薄れ、しかも電動モータの慣性モーメントが大きくなって操舵感覚も悪化する等の問題もあった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、第１の目的は複数の小型電動モータを使用するが、電動モータと操舵機構との間に介装する減速機構は減速比の大きいものと小さいものとを組合せることで、同じ定格の電動モータを使用した場合はアシスト力を増大し、また同じアシスト力を得る場合は電動モータの定格を小さいものとすることを可能とする。
また第２の目的は車速に応じて減速比の大きい減速機構に連なるクラッチを継，断制御することで高速走行時における電動モータの慣性モーメントに起因する操舵感覚の悪化を防止する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る電動パワーステアリング装置は、複数の電動モータの回転力を、各電動モータ毎にクラッチ及び減速機構を介して操舵機構に与えて操舵補助をする電動パワーステアリング装置において、前記各減速機構の減速比を相互に異ならせたことを特徴とする。
第２の発明に係る電動パワーステアリング装置は、減速比が相対的に大きい前記減速機構に連繋されているクラッチを車速に対応させて継，断操作することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
第１の発明にあってはアシスト力の増大により据切時等においても十分な操舵補助力を得ることが可能となる。
第２の発明にあっては減速比の大きい減速機構に連なる電動モータのクラッチを車速に応じて継，断操作することで、車速が大きい状況下では減速比の小さい減速機構に連なる電動モータにて操舵補助力を得ることとなって慣性モーメントの低減が図れ、操舵感覚が改善される。
【００１１】
【実施例】
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置のステアリングシャフトと電動モータとの結合構造を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線による拡大断面図である。図１，図２において、２はステアリングシャフト、２１，２２は操舵補助用の電動モータを示している。ステアリングシャフト２はステアリングコラム３内に玉軸受３ａを用いて軸支されており、その上端はステアリングコラム３から上方に突き出され、ここには図示しない舵輪が装着されている。
【００１２】
またステアリングシャフト２の下端にはトーションバー７及び上部軸８がピン７ａにて同心に連結され、また前記トーションバー７の下端には下部軸９が同じくピン７ｂにて同心に連結され、前記舵輪を回転させるとステアリングシャフト２，トーションバー７，上部軸８を介して下部軸９が回転せしめられるようになっている。
下部軸９の下端はユニバーサルジョイント１０の一端部に連結されており、ユニバーサルジョイント１０の他端は従来と同様に（図５参照）ピニオン軸４の上端に連結されている。ピニオン軸４はピニオン軸ケース１２内に軸支されており、その下端部にはピニオン歯が形成され、ラック軸ケース１３内のラック軸６に形成したラック歯と噛合せしめられ、前記ユニバーサルジョイント１０の回転によりピニオン軸４が回転駆動され、ラック軸６がその軸方向に移動せしめられて操向輪に対する操向操作がなされる。
【００１３】
電動モータ２１，２２は前記ステアリングコラム３の下端部に設けたコラムブラケット２３に夫々下部軸９と直交する方向に出力軸２１ｃ，２２ｃを向けて固定されている。電動モータ２１にあっては図２に示す如くその出力軸２１ｃの途中に電磁クラッチ２４を介在させて第１の減速機構を構成するウォームギア２６が装着され、また電動モータ２２にあってはその出力軸２２ｃの途中に同じく電磁クラッチ２５を介在させると共に、平型ギアを組合せて構成された第２の減速機構を介在させて第１の減速機構を構成するウォームギア２７が装着されている。
【００１４】
各ウォームギア２６，２７は下部軸９の両側にこれを挟む態様で平行に延在され、夫々下部軸９の外周に固定したウォームホイール２８，２９に下部軸９の周方向に１８０°隔てた反対側にて夫々噛合せしめられている。
電動モータ２１，２２はその定格を同じにしてもよいし、異ならせてもよい。また第１の減速機構の減速比は同じにしてもよいし、異ならせてもよいが、全体として電動モータ２１と下部軸９との間の第１の減速機構による減速比と、電動モータ２２と下部軸９との間の第１，第２減速機構による減速比とは異ならせてある。通常は電動モータ２１と下部軸９との間の減速機構による減速比は小さく、電動モータ２２と下部軸９との間の減速機構による減速比は大きく設定される。
【００１５】
図１において３０はトルクセンサであって、舵輪の操作に伴うトーションバー７の捩れがもたらす上部軸８と下部軸９との周方向の相対回動量に基づいて操舵トルクを検出し、この検出トルクを図示しない制御部へ出力する。制御部は取り込んだ時系列データである検出トルクのデータ及び減速比を考慮して各電動モータ２１，２２に対する制御信号を演算し、これを電動モータ２１，２２へ与える。
電磁クラッチ２４，２５は自動車の停止時及び低速走行時には継状態に設定されており、電動モータ２１が駆動するとその回転力は電磁クラッチ２４を介して第１の減速機構を構成するウォームギア２６に伝達され、これと噛合するウォームホイール２８及び下部軸９が回動せしめられる。また電動モータ２２が駆動するとその回転力は電磁クラッチ２５を介して第２の減速機構を経、第１の減速機構を構成するウォームギア２７に伝達され、これと噛合するウォームホイール２９及び下部軸９が回動せしめられる。
【００１６】
電磁クラッチ２４，２５は車速が零から所定値の範囲内で常に継位置に設定されるが、車速が所定速度を越えると電磁クラッチ２４は継状態のままに保持される一方、電磁クラッチ２５は制御部によって断状態に切換えられる。これによって裾切り時、又は低速走行中の如く大きい操舵トルクを必要とする車速域では両電磁クラッチ２４，２５が共に継状態に維持されて両電動モータ２１，２２の出力により十分な操舵補助力を得る一方、中，高速走行時の如く操舵トルクが比較的小さくて済む車速域では小さい減速比の減速機構に連なる電動モータ２１によってのみ操舵補助力を得ることとなり、大きい減速比の減速機構に連なる電動モータ２２と下部軸９とは電磁クラッチ２５が断状態となることにより、舵輪を戻す際の電動モータの慣性モーメントが小さくなり、慣性モーメントに起因する操舵感覚の低下が改善される。
【００１７】
なお、図３，図４は本発明の電動モータの他の配置を示す模式図であり、上記電動モータ２１，２２、電磁クラッチ２４，２５及び減速機構は図３に示すように下部軸９に対して互いに反対方向からこれと直交するように配設し、また図４に示す如くピニオン軸ケース１２に並設し、ピニオン軸４に設けたウォームホイールに夫々ウォームギアにて噛合連結させてもよい。なお電磁クラッチ、第１，第２の減速機構については図１，図２に示すものと実質的に同じである。
【００１８】
本発明の電動パワーステアリング装置は、上記実施例に限定されるものでなく、モータ及び減速機構をさらに増設することもできる。Ｎ個のモータ及び減速機構（ウォームギヤ及びウォームホイール）を設けたとき、ウォームホイールの最大偏心部位（バックラッシ周期）をコラム軸の回転各３６０°／Ｎずらす事により、実効バックラッシを最小にできる。
【００１９】
【発明の効果】
第１の発明にあっては、複数の電動モータの回転力を夫々減速比を異ならせた減速機構を介在させて操舵機構に伝達せしめることとしたから、同じ操舵補助力を得るのにより小さい定格の電動モータで済み、また同じ定格の電動モータを用いてより大きな操舵補助力を操舵機構に与えることが可能となる。
第２の発明にあっては、減速比の大きい減速機構に連なるクラッチを車速に対応して継，断操作することで、減速比の小さい減速機構に連なる電動モータのみにて操舵補助力を得られることとなって慣性モーメントが小さくなり、高速走行時における電動モータの慣性モーメントに起因する操舵感覚の低下を改善し得る等本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトと電動モータとの結合構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による拡大断面図である。
【図３】電動モータの他の配置を示す模式図である。
【図４】電動モータの更に他の配置を示す模式図である。
【図５】従来装置の部分破断斜視図である。
【図６】部分破断拡大図である。
【図７】図６のＶＩＩ −ＶＩＩ線による拡大断面図である。
【符号の説明】
１舵輪
２ステアリングシャフト
３ステアリングコラム
４ピニオン軸
６ラック軸
７トーションバー
８上部軸
９下部軸
１０ユニバーサルジョイント
２１，２２電動モータ
２４，２５電磁クラッチ
２６，２７ウォームギア
２８，２９ウォームホイール
３０トルクセンサ

Claims

複数の電動モータの回転力を、各電動モータ毎にクラッチ及び減速機構を介して操舵機構に与えて操舵補助をする電動パワーステアリング装置において、前記各減速機構の減速比を相互に異ならせたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
減速比が相対的に大きい前記減速機構に連繋されているクラッチを車速に対応させて継，断操作する請求項１記載の電動パワーステアリング装置。