JPH05105103A

JPH05105103A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH05105103A
Application number: JP3293694A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】舵角比の変化に影響を受けることなく操舵系
の伝達トルクを検出し、操舵補助力の制御を容易、かつ
簡単な構成で行える電動パワーステアリング装置を提供
する。【構成】操向ハンドル１１と操向車輪２０との間の操
舵系に電動機１６を付設するとともに、前記操向ハンド
ル１１に加えられる操舵力を検出するトルク検出手段１
５を設け、このトルク検出手段１５により検出された操
舵力に基づき前記電動機１６への通電を制御し、この電
動機１６の出力を操舵補助力として前記操舵系に加える
電動パワーステアリング装置において、前記操舵系に前
記トルク検出手段１５と前記電動機１６との間で前記操
向ハンドル１１の回転角と前記操向車輪２０の転舵角と
の割合を変更可能な舵角比可変手段２１を介設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動機の出力を操舵系
に加えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置で
あって、特に、操向ハンドルの回転角（操舵角）に対す
る操向車輪の転舵角の割合である舵角比を変更可能に構
成した電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置とし
ては、図６に示すように、ラックアンドピニオン式のス
テアリングギア機構１２を有し、このステアリングギア
機構１２のピニオン１２ａと操向ハンドル１１とをステ
アリングシャフト１３等で連結し、ステアリング機構１
２のラック１２ｂをタイロッド１４等を介し左右の操向
車輪２０に連結するものが知られる。

【０００３】一般に、このような電動パワーステアリン
グ装置では、ステアリングシャフト１３に操舵トルクを
検出するトルクセンサ１５を設け、また、ラック１２ｂ
と同軸状に電動モータ１６を設け、この電動モータ１６
の回転軸をボールスクリュ機構１７等でラック１２ｂと
連結する。そして、トルクセンサ１５および車速センサ
１８の検知信号に基づきコントローラ１９で電動モータ
１６を制御し、この電動モータ１６の出力をラック１２
ｂから操向車輪２０に加えて運転者の操舵を補助するよ
うにしている。

【０００４】ところで、車両にあっては、舵角比が車両
の取り廻し性、直進安定性および操舵フィーリング等に
影響を与えることが知られ、本出願人は舵角比を変更で
きる舵角比可変機構が組み付けられた操舵装置を特願平
３−２５５５３号において提案している。そして、この
ような舵角比可変機構を有する操舵装置も、トルクセン
サおよび電動モータ等を付設することで、上述のような
電動パワーステアリング装置、すなわち舵角比可変型の
電動パワーステアリング装置として構成できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た舵角比可変型の電動パワーステアリング装置にあって
は、図７ａ，ｂに示すように、舵角比Ｒθが変化するこ
とで舵角比可変機構２１の前後の操舵系の伝達トルクも
変化し、例えば、図７ａに示すように舵角比Ｒθを変え
ると同図ｂに示すようにトルク比Ｒtも相似的な特性で
変化する。なお、Ｒθ＝θo／θi、Ｒt＝Ｔo／Ｔiであ
り、θ，Ｔに付した添字はｏが舵角比可変機構２１より
操向ハンドル１１側の値、同様に、ｉは操向車輪２０側
の値である。

【０００６】このため、舵角比可変機構２１よりも操向
ハンドル１１側の操舵トルクＴiが一定の場合でも、ト
ルクセンサ１５の配設位置によっては舵角比が変化する
と操向車輪２０側の伝達トルクＴo、すなわち検出トル
クも異なることがあった。この結果、トルクセンサ１５
の検知信号に基づき制御される電動モータ１６の出力が
舵角比Ｒθによる影響を受け、その影響の排除等の対策
が不可欠で、制御方法が複雑化するという問題があっ
た。この発明は、上記問題、また、運転者負担の軽減と
いう電動パワーステアリング装置の本来的目的を鑑みて
なされたもので、舵角比の影響を受けにくく制御が簡素
かつ容易で、さらに、操舵フィーリングを低下させるこ
となく運転者負担を軽減できる舵角比可変型電動パワー
ステアリング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、操向ハンドルと操向車輪との間の操舵
系に電動機を付設するとともに、前記操向ハンドルに加
えられる操舵力を検出するトルク検出手段を設け、この
トルク検出手段により検出された操舵力に基づき前記電
動機への通電を制御し、この電動機の出力を操舵補助力
として前記操舵系に加える電動パワーステアリング装置
において、前記操舵系に前記トルク検出手段と前記電動
機との間で前記操向ハンドルの回転角と前記操向車輪の
転舵角との割合を変更可能な舵角比可変手段を介設し
た。

【０００８】

【作用】この発明の電動パワーステアリング装置は、ト
ルク検出手段が舵角比可変手段より操向ハンドル側に位
置するため、操向ハンドルに加えられる操舵力を舵角比
の如何に関わらずトルク検出手段により検出できる。し
たがって、操舵フィーリング上最適な制御を容易に行な
える。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１から図４はこの発明の一実施例にかかる電
動パワーステアリング装置を示し、図１が全体模式図、
図２、図３および図４がそれぞれ要部を拡大して示す図
である。なお、以下、前述した従来の電動パワーステア
リング装置と同一の部分には同一の番号を付して説明す
る。

【００１０】図１において、１１は操向ハンドルであ
り、上述したように、操向ハンドル１１はステアリング
シャフト１３および図示しないジョイント等を有する伝
達系を介しステアリングギア機構１２と連結する。ステ
アリングシャフト１２には、操向ハンドル１１に近接し
てトルクセンサ（操舵力検出手段）１５が設けられ、ま
た、このトルクセンサ１５よりステアリングギア機構１
２側に舵角比可変機構２１が介設される。後述するよう
に、ステアリングシャフト１３は、舵角比可変機構２１
で分割される２軸３１，３２から構成される。

【００１１】トルクセンサ１５は、例えば、ステアリン
グシャフト１３をトーションバー等で相対変位可能に連
結される２部材に分割し、この２部材の相対位置を差動
トランス等で検出するものが用いられる。このトルクセ
ンサ１５は、コントローラ１９に結線され、操舵トルク
を表す検知信号をコントローラ１９に出力する。なお、
図示しないが、舵角比可変機構２１は舵角比を検出する
舵角比センサを内蔵し、この舵角比センサもコントロー
ラ１９に結線されて舵角比を表す検知信号を出力する。

【００１２】ステアリングギア機構１２は、ピニオン１
２ａとラック１２ｂとを有する周知のラックアンドピニ
オン式のギア機構からなり、ピニオン１２ａがステアリ
ングシャフト１３によって操向ハンドル１１と、ラック
１２ｂの両端がタイロッド１４を介し左右の操向車輪２
０と連結する。なお、このステアリングギア機構１２は
ラック１２ｂの長手方向にギア比を異ならせた、いわゆ
るバリアブルレシオに構成することができる。

【００１３】また、ステアリングギア機構１２にはラッ
ク１２ｂに対し同軸的に電動モータ１６が設けられ、こ
の電動モータ１６がボールスクリュ機構１７を介しラッ
ク１２ｂと連結する。ボールスクリュ機構１７は、図示
しないギアケース等にスクリュシャフト２６が回転自在
に支持され、このスクリュシャフト２６に回転運動を禁
止されたボールナット２７が多数のボールを転動可能に
介し螺合する。スクリュシャフト２６は端部にギア２６
ａが固設され、このギア２６ａが電動モータ１６の回転
軸に固設されたドライブギア１６ａと噛合する。また、
ボールナット２７は締結部材５８によってラック１２ｂ
と軸方向一体運動可能に結合する。周知のように、この
ボールスクリュ機構１７は電動モータ１６の回転動力を
ラック１２ｂに可逆的に伝達、すなわち補助力を操向車
輪２０に伝達する。

【００１４】舵角比可変機構２１は、図２，３，４に示
すように、ステアリングシャフト１３を２つに分割して
平行配置された分割軸３１，３２間に設けられ、これら
分割軸３１，３２を動力伝達比を変更可能に連結する。
第１の分割軸３１は操向ハンドル１１と、第２の分割軸
３２はステアリングギア機構１２のピニオン１２ａと連
結し、第１の分割軸３１には第１のねじ部３１ａが、同
様に、第２の分割軸３２には第２のねじ部３２ａが形成
されている。

【００１５】第１の分割軸３１は第１のねじ部３１ａに
第１のボールナット３３が多数のボールを転動可能に介
し螺合して第１のボールスクリュ機構４１を構成し、ま
た同様に、第２の分割軸３２はねじ部３２ａに多数のボ
ールを転動可能に介しボールナット３４が螺合して第２
のボールスクリュ機構４２を構成し、これらボールナッ
ト３３，３４はそれぞれ軸方向の運動を許容し、かつ、
回転止する機構（図示しない）が設けられ、そして、こ
れらボールナット３３，３４の間にレバー部材３５が橋
架される。前にも述べたが、ボールスクリュ機構４１，
４２はねじ部３１ａ，３１ｂの回転運動とボールナット
３３，３４の直線運動とを変換して可逆的に伝達し、そ
の作用は周知である。

【００１６】レバー部材３５は、中央部をブラケット３
８によって回転自在に支持された帯板状を成し、ブラケ
ット３８の両側に長孔３５ａ，３５ｂが形成される。こ
のレバー部材３５は、長孔３５ａ，３５ｂにボールナッ
ト３３，３４に植設された伝達ピン３９，４０が摺動自
在に嵌合し、これら伝達ピン３９，４０を摺動させつつ
ボールナット３３，３４の軸方向移動でブラケット３８
を中心に揺動し、また、後述するモータにより駆動され
て軸３１，３２間を移動する。このレバー部材３５は、
後述するように、ブラケット３８、すなわち回転中心と
各伝達ピン３９，４０との間の距離（腕の長さ）の比
（レバー比）に応じ各ボールナット３３，３４の運動を
互いに伝達する。

【００１７】ブラケット３８には、図中下部にセクタギ
ア４８が固設され、また、図中上部に略鈎状のガイドロ
ッド３６が固設されている。セクタギア４８は、舵角比
可変モータ４５の回転軸に固設されたドライブギア４６
と噛合し、舵角比可変モータ４５により駆動されてブラ
ケット３８と一体に分割軸３１，３２と直角な方向に移
動する。ガイドロッド３６は、舵角比センサ３７に分割
軸３１，３２と直交する方向に摺動自在に挿通し、この
舵角比センサ３７によりブラケット３８、すなわちレバ
ー部材３５の移動量とその方向とが検知される。

【００１８】舵角比可変モータ４５は、図示しないケー
ス等に支持され、コントローラ１９に結線されてコント
ローラ１９から給電される。この舵角比可変モータ４５
の回転によるブラケット３８の移動位置等は前述したよ
うに舵角比センサ３７で検出され、この舵角比センサ３
７がコントローラ１９に接続されることにより信号化さ
れる。この舵角比可変機構２１は、舵角比可変モータ４
５でレバー部材３５を移動させ、レバー部材３５のレバ
ー比を変えてボールナット３３，３４の一方の運動を他
方にレバー比に応じた伝達比、すなわち舵角比で伝達す
る。

【００１９】コントローラ１９は、マイクロコンピュー
タ等を有し、前述した舵角比センサ３７およびトルクセ
ンサ１５が接続し、また、車速を検出する車速センサ５
１が接続する。このコントローラ１９は、各センサ１
５，３７，５１の出力信号を演算処理し、電動モータ１
６の出力を制御して操舵補助を行い、また、舵角比可変
モータ４５を駆動して舵角比を制御する。なお、この実
施例では説明を割愛するが、一例として、舵角比は高車
速域で小さく、低車速域で大きくなるように車速感応特
性に制御されるものとして説明する。

【００２０】この実施例の可変舵角比操舵装置にあって
は、電動モータ１６を操舵トルクおよび車速に応じ制御
し、この電動モータ１６の出力をボールスクリュ機構１
７からステアリングギア機構１２のラック１２ｂに加え
る。したがって、周知のように、操向車輪２０には操向
ハンドル１１に加えられた手動操舵力とともに電動モー
タ１６の出力が操舵補助力として作用し、軽快な操舵が
達成される。

【００２１】また、この操舵装置は、舵角比可変モータ
４５でレバー部材３５を移動させて車速に対応したレバ
ー比に設定し、第１のボールスクリュ機構４１で操向ハ
ンドル１１の操舵にともなう第１の分割軸３１の回転運
動をボールナット３３の直線運動に変換する。そして、
この第１のボールスクリュ機構４１のボールナット３３
の直線運動がレバー部材３５で第２のボールスクリュ機
構４２のボールナット３４に伝達され、第２のボールス
クリュ機構４２で第２の分割軸の回転運動に変換してス
テアリングギア機構１２に伝達する。

【００２２】ここで、レバー部材３５は舵角比可変モー
タ４５により各軸に対し直交する方向に移動され、レバ
ー比が車速に対応して高車速時に小さく、低車速時に大
きな値に設定され、図３に示すように、低車速時におい
ては第１のボールスクリュ機構４１のボールナット３３
の直線運動（変位）ａは拡大されて第２のボールスクリ
ュ機構４２のボールナット３４により大きな変位ｂを生
じさせ、また、図４に示すように、高車速時においては
ボールナット３３の直線運動ａは縮小されてボールナッ
ト３４に小さな変位ｂを生じさせる。すなわち、舵角比
が低車速時には大きく、高車速時には小さくなる。この
ため、低車速時の取り廻し性を向上させ、しかも、高車
速時の操縦安定性を改善できる。

【００２３】そして、この操舵装置は、操舵力伝達の操
舵系における位置関係として、舵角比可変機構２１をス
テアリングギア機構１２よりも操向ハンドル１１側に、
トルクセンサ１５を舵角比可変機構２１よりも操向ハン
ドル１１側に、操舵補助力を発生する電動モータ１６を
ステアリングギア機構１２よりも操向車輪２０側に配置
する。このため、舵角比の如何にかかわらず操向ハンド
ル１１に加えられる手動操舵力を検出でき、舵角比の変
化に影響を受けることなく操舵フィーリング上適正な制
御を行うことができ、制御方法、装置の簡素化、また、
容易化が図れる。

【００２４】図５にはこの発明の他の実施例にかかる可
変舵角比操舵装置を示す。なお、この実施例の説明にお
いては、上述の実施例と同一の部分には同一の番号を付
して説明を省略する。この実施例は、ステアリングギア
機構として２つのクラウンギア９０ａ，９０ｂを有する
傘歯車機構９０を採用し、クラウンギア９０ａが操向ハ
ンドル１１とステアリングシャフト１３で連結し、ま
た、クラウンギア９０ｂが電動モータ１６の回転軸に設
けられる。

【００２５】電動モータ１６は回転軸がボールスクリュ
機構１７を介し連結軸９２と連結し、また、前述した実
施例と同様に、連結軸９２は両端がタイロッド１４等を
介し左右の操向車輪２０に連結する。

【００２６】この実施例にあっても、操向ハンドル１１
に加えられる手動操舵力は傘歯車機構９０、電動モータ
１６の出力軸および連結軸９２を経て操向車輪２０に、
また、電動モータ１６の出力はボールスクリュ機構１７
および連結軸９２を経て操向車輪２０に伝達される。そ
して、トルクセンサ１５は舵角比可変機構２１と操向ハ
ンドル１１との間に配置されるため、上述の実施例と同
様に、電動モータ１６の制御が容易である。

【００２７】なお、述べるまでもないが、舵角比可変機
構２１は上述した態様に限られるものではなく、前述し
た特願平３−２５５５３号に記載された構造、また、各
種の構造を用いることができ、しかも、ステアリングギ
ア機構を含んでも用いることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、舵角比を変更可能な舵角比可変機構よりも操向ハン
ドル側に操舵力を検出するトルク検出手段を設け、この
トルク検出手段の出力信号に基づいて電動モータを制御
して操舵補助を行うようにしたため、電動モータの制
御、すなわち操舵補助力の制御を舵角比の変化に影響を
受けることなく容易、かつ簡単な構成で行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる電動パワーステア
リング装置の模式構成図

【図２】同電動パワーステアリング装置の要部の拡大図

【図３】同要部の図２と異なる状態の拡大図

【図４】同要部の図２および図３と異なる状態の拡大図

【図５】この発明の他の実施例にかかる電動パワーステ
アリング装置の模式構成図

【図６】従来の電動パワーステアリング装置の模式構成
図

【図７】従来の電動パワーステアリング装置の特性を示
し、ａが車速−舵角比特性図、ｂが車速−トルク比特性
図

【符号の説明】

１１・・・操向ハンドル、１２・・・ステアリングギア
機構、１３・・・ステアリングシャフト、１５・・・
トルクセンサ（トルク検出手段）、１６・・・電動モー
タ、１７，４１，４２・・・ボールスクリュ機構、１
８・・・車速センサ、２０・・・操向車輪、２１・・・
舵角比可変機構、３７・・・舵角比センサ、４５・・・
舵角比可変モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操向ハンドルと操向車輪との間の操舵系
に電動機を付設するとともに、前記操向ハンドルに加え
られる操舵力を検出するトルク検出手段を設け、このト
ルク検出手段により検出された操舵力に基づき前記電動
機への通電を制御し、この電動機の出力を操舵補助力と
して前記操舵系に加える電動パワーステアリング装置に
おいて、前記操舵系に前記トルク検出手段と前記電動機との間で
前記操向ハンドルの回転角と前記操向車輪の転舵角との
割合を変更可能な舵角比可変手段を介設したことを特徴
とする電動パワーステアリング装置。