JPH0535906Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、車両の操舵力を電動モータでパワ
ーアシストする電動式パワーステアリング装置に
関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to an electric power steering device that uses an electric motor to power assist the steering force of a vehicle.

（従来の技術） 第６図に示した従来の電動式パワーステアリン
グ装置は、ハンドル１に入力軸２を連結するとと
もに、この入力軸２にピニオン３を連結してい
る。このピニオン３はラツク４にかみ合わせてい
るが、このラツク４の両端を、サイドロツト５及
びナツクルアーム６を介して車輪７に連繋してい
る。(Prior Art) In the conventional electric power steering device shown in FIG. 6, an input shaft 2 is connected to a handle 1, and a pinion 3 is connected to the input shaft 2. This pinion 3 is engaged with a rack 4, and both ends of this rack 4 are connected to a wheel 7 via a side rod 5 and a knuckle arm 6.

そして、上記入力軸２にはトルクセンサー８を
設け、このトルクセンサー８の出力信号を制御装
置９に入力させるが、この制御装置には車速セン
サー１０からの車速信号も入力する。 A torque sensor 8 is provided on the input shaft 2, and an output signal from the torque sensor 8 is input to a control device 9, which also receives a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor 10.

上記制御装置９は電動モータ１１と電気的に接
続しているが、この電動モータ１１は、クラツチ
を兼ねた減速機１２を介してピニオン１３に連繋
している。このようにして電動モータ１１に連繋
したピニオン１３は、上記ラツク４にかみ合わせ
ている。 The control device 9 is electrically connected to an electric motor 11, which is linked to a pinion 13 via a speed reducer 12 which also serves as a clutch. The pinion 13 connected to the electric motor 11 in this manner is meshed with the rack 4.

しかして、当該車両を走行させると、トルクセ
ンサー８及び車速センサー１０の信号が制御装置
９に入力するとともに、その入力信号に応じて電
動モータ１１が制御される。 When the vehicle is driven, signals from the torque sensor 8 and vehicle speed sensor 10 are input to the control device 9, and the electric motor 11 is controlled in accordance with the input signals.

例えば、当該車両のスピードがある一定速度以
下のときには、ハンドル１を左右いずれかに切る
と、そのときのハンドルのトルクをトルクセンサ
ー８が検出し、そのハンドル１の切換え方向に応
じて電動モータ１１が回転し、それにともなつて
ピニオン１３が回転する。このようにピニオン１
３が回転すれば、その回転力によつてラツク４が
移動し、車輪７を転舵させる。 For example, when the speed of the vehicle is below a certain speed, if you turn the steering wheel 1 to the left or right, the torque sensor 8 detects the torque of the steering wheel at that time, and the electric motor 11 detects the torque of the steering wheel at that time. rotates, and the pinion 13 rotates accordingly. Pinion 1 like this
When the wheel 3 rotates, the rack 4 moves due to its rotational force, and the wheel 7 is steered.

そして、この装置では、種々の条件に応じて、
制御装置９が動作し、減速機１２に内装したクラ
ツチを切つて、電動モータ１１のパワーアシスト
力をゼロにするが、それは次の場合である。 In this device, depending on various conditions,
The control device 9 operates to disengage the clutch installed in the speed reducer 12 to reduce the power assist force of the electric motor 11 to zero, in the following case.

(1) 車速が一定速度以上になつたときで、上記ク
ラツチを切つてマニユアルステアリングにする
場合。(1) When the vehicle speed exceeds a certain speed and the clutch is disengaged to use manual steering.

(2) ハンドル１を戻すときにクラツチを切り、そ
の戻りをよくする場合。(2) When releasing the clutch when returning handle 1 to improve its return.

(3) 電動モータをオフにしたときで、この電動モ
ータの慣性がハンドルに伝達されないようにす
る場合。(3) When the electric motor is turned off and you do not want the inertia of this electric motor to be transferred to the steering wheel.

(4) 電動モータに過電流が流れたときで、当該電
動モータの焼損を防止する場合。(4) To prevent burnout of the electric motor when an overcurrent flows through it.

（本考案が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来の装置では、減速機や電
動モータそのものが故障したとき、クラツチを自
動的に切るということが考慮されていなかつた。(Problems to be Solved by the Present Invention) In the conventional device as described above, no consideration was given to automatically disengaging the clutch when the reduction gear or the electric motor itself fails.

そのために減速機や電動モータ等が故障する
と、ステアリング操作ができなくなるので、非常
な危険を伴うという問題があつた。 Therefore, if the speed reducer, electric motor, etc. break down, steering operation becomes impossible, which is extremely dangerous.

この考案は、減速機や電動モータ等が故障した
場合に、その故障を感知してクラツチを自動的に
切りながらマニユアルステアリングに切換えるよ
うにした装置の提供を目的にする。 The purpose of this invention is to provide a device that detects a failure in a reduction gear, an electric motor, etc. and switches to manual steering while automatically disengaging the clutch.

（問題点を解決する手段） この考案は、上記の目的を達成するために、ラ
ツクの両端をサイドロツドやナツクルアーム等を
介して車輪に連繋し、このラツクにかみ合うピニ
オンと、このピニオンの駆動源となる電動モータ
とを、減速機及びクラツチを介して連繋した電動
式パワーステアリング装置において、励磁電流に
応じて上記クラツチをオン・オフ制御するソレノ
イドと、上記ラツクの歪を検出する歪センサー
と、この歪センサーからの電圧と電動モータに流
れる電流とを比較し、それらの相関値が正常域を
逸脱したとき、上記ソレノイドの励磁電流を制御
してクラツチをオフにする制御装置とを備える構
成にしている。(Means for Solving Problems) In order to achieve the above object, this invention connects both ends of the rack to the wheel via side rods, knuckle arms, etc., and connects a pinion that engages with this rack and a drive source for this pinion. An electric power steering device in which an electric motor is connected via a speed reducer and a clutch, a solenoid for controlling on/off of the clutch in accordance with an excitation current, a strain sensor for detecting strain in the rack, and and a control device that compares the voltage from the strain sensor and the current flowing through the electric motor, and controls the excitation current of the solenoid to turn off the clutch when the correlation value between them deviates from a normal range. There is.

（本考案の作用） したがつて、減速機や電動モータが故障したと
きには、歪センサーからの電圧信号と、電動モー
タの電流との間の相関値が正常域から逸脱する
が、制御装置がその逸脱したことを感知して、ク
ラツチを自動的に切る。(Operation of the present invention) Therefore, when the reducer or electric motor fails, the correlation value between the voltage signal from the strain sensor and the electric motor current deviates from the normal range, but the control device Detects deviation and automatically disengages the clutch.

（本考案の効果） このように減速機や電動モータが故障したとし
ても、クラツチが即座に切られるので、マニユア
ルステアリングに切換えられる。したがつて、減
速機等が故障しても、ステアリング操作ができな
くなるという危険が一切なくなる。(Effects of the present invention) As described above, even if the reducer or electric motor fails, the clutch is immediately disengaged and the steering can be switched to manual steering. Therefore, even if the speed reducer or the like breaks down, there is no danger that the steering will become impossible.

（本考案の実施例） 第１〜３図は第１実施例を示すもので、第１図
は、当該装置の概略図で、前記第６図の従来の場
合とほぼ同一である。(Embodiment of the present invention) FIGS. 1 to 3 show a first embodiment, and FIG. 1 is a schematic diagram of the apparatus, which is almost the same as the conventional case shown in FIG. 6.

ただし、第６図の場合と相違するのは、ラツク
４に歪センサー１４を設けるとともに、この歪セ
ンサー１４を前記制御装置９に接続し、歪センサ
ー１４から出力される電圧信号が制御装置に入力
するようにしている。 However, the difference from the case shown in FIG. 6 is that a strain sensor 14 is provided in the rack 4, and this strain sensor 14 is connected to the control device 9, so that the voltage signal output from the strain sensor 14 is input to the control device. I try to do that.

そして、上記制御装置９は、電動モータ１１に
流れる電流を制御し、当該車両の走行条件に応じ
て電動モータ１１の出力トルクを制御するように
している。 The control device 9 controls the current flowing through the electric motor 11, and controls the output torque of the electric motor 11 according to the driving conditions of the vehicle.

また、この第１実施例における減速機１２とク
ラツチ１５との具体的な構成は第２図に示すとお
りである。 Further, the specific structure of the reduction gear 12 and the clutch 15 in this first embodiment is as shown in FIG.

すなわち、電動モータ１１の出力軸１６を減速
機１２のケーシング１７内に臨ませるとともに、
その突出端にサンギヤ１８を固定している。 That is, the output shaft 16 of the electric motor 11 is faced into the casing 17 of the reducer 12, and
A sun gear 18 is fixed to the protruding end.

そして、上記ケーシング１７の内側周囲にはリ
ングギヤ１９を回転自在に設けるとともに、この
リングギヤ１９と上記サンギヤ１８との間に遊星
ギヤ２０を介在させている。 A ring gear 19 is rotatably provided around the inside of the casing 17, and a planetary gear 20 is interposed between the ring gear 19 and the sun gear 18.

このようにした遊星ギヤ２０は、キヤリヤ２１
の支持軸２２で回転自在に支持されているが、こ
のキヤリヤ２１の中心部分に形成したキヤツプ部
２３が、ピニオン１３の先端に回転自在に支持さ
れている。 The planetary gear 20 constructed in this way is equipped with a carrier 21
A cap portion 23 formed at the center of the carrier 21 is rotatably supported at the tip of the pinion 13.

また、上記ピニオン１３には、それと一体回転
するキヤリヤ２４を設けるとともに、このキヤリ
ヤ２４の支持軸２５には、前記リングギヤ１９と
かみ合う遊星ギヤ２６を回転自在に設けている。
さらに、上記遊星ギヤ２６は、上記キヤツプ部２
３の周囲に形成のサンギヤ３６にもかみ合わせて
いる。 Further, the pinion 13 is provided with a carrier 24 that rotates integrally therewith, and a planetary gear 26 that meshes with the ring gear 19 is rotatably provided on the support shaft 25 of the carrier 24.
Further, the planetary gear 26 is connected to the cap portion 2
It also meshes with a sun gear 36 formed around 3.

そして、上記リングギヤ１９の外周所定箇所に
停止孔２７を形成し、通常はスプリング２８の作
用でソレノイド２９のプツシユロツド３０が、上
記停止孔２７に突入している状態を保つ。 A stop hole 27 is formed at a predetermined location on the outer circumference of the ring gear 19, and the push rod 30 of the solenoid 29 is normally maintained in the stop hole 27 by the action of a spring 28.

このように停止孔２７にプツシユロツド３０が
突入しているときには、上記リングギヤ１９のフ
リー回転が阻止されるが、ソレノイド２９が励磁
してプツシユロツド３０が停止孔２７から抜ける
と、リングギヤ１９がフリーに回転する。 When the push rod 30 is inserted into the stop hole 27 in this way, the ring gear 19 is prevented from rotating freely, but when the solenoid 29 is energized and the push rod 30 comes out of the stop hole 27, the ring gear 19 freely rotates. do.

そして、リングギヤのフリー回転が阻止されて
いるときには、電動モータ１１の駆動力が減速さ
れながらピニオン１３に伝達されるが、リングギ
ヤ１９がフリー回転するときには、電動モータ１
１の駆動力がピニオン１３に伝達されなくなる。
したがつて、リングギヤ１９に形成した停止孔２
７とプツシユロツド３０とが相まつてこの考案の
クラツチを構成するものである。 When the free rotation of the ring gear is prevented, the driving force of the electric motor 11 is transmitted to the pinion 13 while being decelerated, but when the ring gear 19 freely rotates, the driving force of the electric motor 11 is transmitted to the pinion 13 while being decelerated.
1 is no longer transmitted to the pinion 13.
Therefore, the stop hole 2 formed in the ring gear 19
7 and the push rod 30 together constitute the clutch of this invention.

上記のようにプツシユロツド３０を介してリン
グギヤ１９を停止状態にしたり、あるいはフリー
回転の状態にしたりするソレノイド２９は、前記
制御装置９に電気的に接続されている。 The solenoid 29, which causes the ring gear 19 to stop or freely rotate via the push rod 30 as described above, is electrically connected to the control device 9.

しかして、上記制御装置９は、歪センサー１４
から出力される電圧Ｖと、電動モータ１１に流れ
る電流Ｉとを比較するが、これら電圧Ｖ及び電流
Ｉの両者は、通常の場合、第３図に示すようにほ
ぼ比例する関係にある。 Therefore, the control device 9 controls the strain sensor 14.
The voltage V outputted from the electric motor 11 and the current I flowing through the electric motor 11 are compared, and both the voltage V and the current I are normally in a substantially proportional relationship as shown in FIG.

そして、上記電圧Ｖと電流Ｉとの相関値が第３
図に示す正常域Ｓにあるときには、ソレノイド２
９を非励磁の状態にして、上記プツシユロツド３
０を停止孔２７に突入させたままにする。 Then, the correlation value between the voltage V and the current I is the third
When in the normal range S shown in the figure, solenoid 2
9 is in a de-energized state, and the push rod 3 is
0 into the stop hole 27.

したがつて、このときには電動モータ１１の駆
動力が、減速機１２を介してピニオン１３に伝達
される。 Therefore, at this time, the driving force of the electric motor 11 is transmitted to the pinion 13 via the reduction gear 12.

また、上記電圧Ｖと電流Ｉとの相関値が上記正
常域Ｓから外れると、制御装置９が動作してソレ
ノイド２９を励磁させ、プツシユロツド３０を停
止孔２７から抜く。プツシユロツド３０が停止孔
２７から抜ければ、リングギヤ１９がフリー回転
するので、電動モータ１１の駆動力がピニオン１
３に伝達されない。 Further, when the correlation value between the voltage V and the current I deviates from the normal range S, the control device 9 operates to excite the solenoid 29 and remove the push rod 30 from the stop hole 27. When the push rod 30 comes out of the stop hole 27, the ring gear 19 rotates freely, so that the driving force of the electric motor 11 is transferred to the pinion 1.
Not transmitted to 3.

つまり、上記正常域Ｓを外れたときには、電動
モータ１１からピニオン１３までの動力伝達経路
に故障が発生したと考えられる。例えば、減速機
１２に故障が発生した場合には、電動モータ１１
に流れる電流が正常値としても、ラツク４の歪が
小さくなるはずであり、結局、上記正常域Ｓを外
れることになる。このように正常域Ｓを外れたと
きには、上記のようにリングギヤ１９をフリー回
転の状態にして電動モータ１１とピニオン１３と
の連動を遮断する。 In other words, when the normal range S is exceeded, it is considered that a failure has occurred in the power transmission path from the electric motor 11 to the pinion 13. For example, if a failure occurs in the reducer 12, the electric motor 11
Even if the current flowing through the rack 4 is a normal value, the strain in the rack 4 should be small, and it will eventually fall outside the normal range S. When the normal range S is exceeded in this way, the ring gear 19 is brought into a free rotation state to cut off the interlock between the electric motor 11 and the pinion 13, as described above.

この状態で、ハンドル１を回転させると、ピニ
オン３が直接に回転してラツク４を移動させるこ
とになる。 In this state, when the handle 1 is rotated, the pinion 3 directly rotates and the rack 4 is moved.

そして、第４図に示した第２実施例は、リング
ギヤを２つに分割したもので、一方のリングギヤ
３１を、電動モータ１１の駆動にともなつてサン
ギヤ１８の周囲を公転する遊星ギヤ２０にかみ合
わせ、他方のリングギヤ３２を、ピニオン１３と
一体回転するキヤリヤ２４に支持された遊星ギヤ
２６にかみ合わせている。 In the second embodiment shown in FIG. 4, the ring gear is divided into two parts, and one ring gear 31 is attached to a planetary gear 20 that revolves around the sun gear 18 as the electric motor 11 is driven. The other ring gear 32 is meshed with a planetary gear 26 supported by a carrier 24 that rotates integrally with the pinion 13.

しかも、上記ソレノイド２９のプツシユロツド
３０の先端を二又状にして、それぞれの先端部３
０ａ，３０ｂを、両リングギヤ３１，３２のそれ
ぞれに形成した停止孔３３，３４に対応するよう
にしている。 Moreover, the tip of the push rod 30 of the solenoid 29 is made into a forked shape, and each tip 3
0a and 30b correspond to stop holes 33 and 34 formed in both ring gears 31 and 32, respectively.

しかして、前記第１実施例と同様に、歪センサ
ー１４の出力信号である電圧Ｖと、電動モータ１
１に流れる電流Ｉとが、前記正常域Ｓにあるとき
には、プツシユロツド３０の上記先端部３０ａ，
３０ｂが停止孔３３，３４に突入し、両リングギ
ヤ３１，３２の回転を阻止する。このときの作用
は前記第１実施例の場合と全く同様である。 As in the first embodiment, the voltage V, which is the output signal of the strain sensor 14, and the electric motor 1
When the current I flowing through the push rod 30 is in the normal range S, the tip portion 30a of the push rod 30,
30b enters the stop holes 33, 34 and prevents both ring gears 31, 32 from rotating. The operation at this time is exactly the same as in the first embodiment.

また、上記正常域Ｓを逸脱したときには、ソレ
ノイド２９が励磁するので、上記先端部３０ａ，
３０ｂが停止孔２７から外れてリングギヤ３１，
３２がフリー回転の状態になる。 When the normal range S is exceeded, the solenoid 29 is excited, so that the tip 30a,
30b is disengaged from the stop hole 27 and the ring gear 31,
32 enters a free rotating state.

このときリングギヤを２つに分割したことによ
るメリツトが出てくる。 At this point, the advantage of dividing the ring gear into two comes into play.

すなわち、マニユアルステアリングであつても
ラツク４を移動させれば、そのラツク４にかみ合
うピニオン１３が回転するので、それにともなつ
てキヤリヤ２４も回転する。このとき前記第１実
施例のようにリングギヤを１つにしておくと、上
記キヤリヤ２４の回転力が電動モータ１１まで伝
達されるので、それらを回転させる力が損失とな
つてしまう。しかし、この第２実施例の場合に
は、２つのリングギヤ３１，３２を設けたので、
ラツク４の移動によつてピニオン１３が回転して
も、その力はリングギヤ３２のフリー回転で吸収
され、電動モータ１１まで伝達されない。 That is, even with manual steering, if the rack 4 is moved, the pinion 13 that meshes with the rack 4 rotates, and the carrier 24 also rotates accordingly. At this time, if only one ring gear is used as in the first embodiment, the rotational force of the carrier 24 will be transmitted to the electric motor 11, and the force for rotating them will be lost. However, in the case of this second embodiment, since two ring gears 31 and 32 are provided,
Even if the pinion 13 rotates due to the movement of the rack 4, the force is absorbed by the free rotation of the ring gear 32 and is not transmitted to the electric motor 11.

したがつて、この第２実施例では、電動モータ
１１や減速機１２が故障しても、ピニオン１３が
自由に回転しうるので、ラツク４の移動に支障を
来たすことがない。 Therefore, in this second embodiment, even if the electric motor 11 or the speed reducer 12 breaks down, the pinion 13 can rotate freely, so the movement of the rack 4 will not be hindered.

第５図に示した第３実施例は、減速機１２とは
別に電磁クラツチ３５を独立して設けたもので、
この電磁クラツチ３５も制御装置９によつて第１
実施例と同様に制御される。 In the third embodiment shown in FIG. 5, an electromagnetic clutch 35 is provided independently in addition to the reducer 12.
This electromagnetic clutch 35 is also controlled by the control device 9 to
Control is performed in the same manner as in the embodiment.

なお、上記各実施例では、入力軸２に連繋した
ピニオン３と、電動モータ１１に連繋したピニオ
ン１３とを別々に設けているが、電動モータの駆
動力を、減速機及びクラツチを介して入力軸２に
伝達し、第１，３実施例のピニオン１３を省略す
る形式を採用してもよいこと当然である。 In each of the above embodiments, the pinion 3 connected to the input shaft 2 and the pinion 13 connected to the electric motor 11 are provided separately, but the driving force of the electric motor is inputted via the reducer and clutch. Of course, it is also possible to adopt a format in which the power is transmitted to the shaft 2 and the pinion 13 of the first and third embodiments is omitted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面第１〜３図はこの考案の第１実施例を示す
もので、第１図は概略図、第２図は電動モータか
らラツクまでの動力伝達機構の断面図、第３図は
歪センサーの出力電圧と電動モータに流れる電流
との相関性を示すグラフ、第４図は第２実施例を
示す断面図、第５図は第３実施例の概略図、第６
図は従来の概略図である。 ３……ピニオン、４……ラツク、５……サイド
ロツド、６……ナツクルアーム、７……車輪、９
……制御装置、１１……電動モータ、１２……減
速機、１４……歪センサー、２９……ソレノイ
ド。 Figures 1 to 3 show the first embodiment of this invention. Figure 1 is a schematic diagram, Figure 2 is a sectional view of the power transmission mechanism from the electric motor to the rack, and Figure 3 is a diagram of the strain sensor. A graph showing the correlation between the output voltage and the current flowing through the electric motor, FIG. 4 is a sectional view showing the second embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram of the third embodiment, and FIG.
The figure is a conventional schematic diagram. 3...Pinion, 4...Rack, 5...Side rod, 6...Knuckle arm, 7...Wheel, 9
... Control device, 11 ... Electric motor, 12 ... Speed reducer, 14 ... Strain sensor, 29 ... Solenoid.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ラツクの両端をサイドロツドやナツクルアーム
等を介して車輪に連繋し、このラツクにかみ合う
ピニオンと、このピニオンの駆動源となる電動モ
ータとを、減速機及びクラツチを介して連繋した
電動式パワーステアリング装置において、励磁電
流に応じて上記クラツチをオン・オフ制御するソ
レノイドと、上記ラツクの歪を検出する歪センサ
ーと、この歪センサーからの出力信号である電圧
と電動モータに流れる電流とを比較し、それらの
相関値が正常域を逸脱したとき、上記ソレノイド
の励磁電流を制御してクラツチをオフにさせる制
御装置とを備えた電動式パワーステアリング装
置。 In an electric power steering device, both ends of a rack are connected to the wheels via side rods, nutcle arms, etc., and a pinion that engages with the rack and an electric motor that serves as a drive source for this pinion are connected via a reduction gear and a clutch. , a solenoid that controls on/off the clutch according to the excitation current, a strain sensor that detects strain in the rack, a voltage that is an output signal from this strain sensor, and a current that flows through the electric motor are compared. an electric power steering device, comprising: a control device that controls the excitation current of the solenoid to turn off the clutch when the correlation value of the solenoid deviates from a normal range.