JPS6181865A

JPS6181865A - 電磁型倍力装置

Info

Publication number: JPS6181865A
Application number: JP59170812A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimizu; 康夫清水
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1986-04-25
Also published as: US4629952A; FR2569284B1; DE3529475C2; JPH038990B2; GB2163110A; FR2569284A1; GB2163110B; DE3529475A1; GB8520554D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（］産業上の利用分野）未発明は、車両の電動式パワーステアリング装置に好適
な電磁型倍力装置に関する。

（″従来の技術）電動式のパワーステアリング装置′置は、内部に電動機
を備え、入力軸に外部、から与えられたトルクは、屯勃
様によって発生したトルクを付加され、出力軸にイ＆力
したトルクが伝達される。

上記パワーステアリング装置では、入力軸と出力軸の間
に生しるトルク差を検出し１入力軸に加えられたトルク
の方向と出力軸に要するトルクの大きさを検出する。検
出したトルクの大きさ、方向に係る情報は電動機駆動回
路に給与され、所要の通電方向及び通゛屯量の電機子電
流を出力せしめる。

：ｉＳ７図、’ｊｓ　８　Ｕｉ４に基づいて電動機を作
動させる従来の特性を説明する。第７図において、横軸
は入力軸と出力軸のトルク差を示し、（右）はステアリ
ングホイールが右回りをし、（左）は同ホイールが左回
りをしたことを意味し、縦軸は電圧を意味する。第７Ｕ
Ａ中、　（，８ｏ＋）はトルクの大きさによ、１応した
゛Ｉｔ機子電僚の通電量を定める信号の変化特性を示し
、　（８０２）はトルクの方向に対応した毛は千′；［
流の通電方向を定める信号の変化特性を示す、これらの
信号（８，０１）、（８０２）は電動機駆動回路に！１
えられる。信号（ｓｏ２）は（右）、（左）でヒ／テリ
ンス特性（１７０３）を右する。これは入力軸の回転力
向を１４別する比較器の動作を安定にするために設けら
れる。

また、信号（８０１）　、（６０２）はそれぞれ不感帯
（８０１ａ）　、　（６０２ａ）が設定される。これは
電動機が入力軸の動きに対して過度に動作するのを防止
するためである。斯くして従来は信号（１１Ｇ＋）を比
較器に人力しその出力として（６０２）を得るために必
ず、不感帯（８０１Ａ）の方が不感帯（８０２ａ）より
も小さくなるように設定されている。

第８図は入力軸と出力軸の間のトルク差（横軸）に対す
る電機子電流の変化特性（７０１）を示す、第８１４に
示す如く゛電機子電流は、上記信号（８０１）、（［２
）の不感帯（８０１ａ）　、　（ＧＯ２ａ）及び信号（
ｆｉ０２）のヒシテリシス特性によって、ヒシテリシス
特性（７０２）を有する。このために、電機子７ｉ：Ｆ
ｉ。

は、トルク差の小さい領域においてＯＮの点（７０３）
とＯＦＦの点（７００を有する。ＯＮのときには急激に
大きな電機子電流が流れ、ＯＦＦのときには４２電機子
電流急に消失する。

上記の従来の電動機の作動特性によれば５　電動機は０
Ｎ−ＯＦＦ制御される。ＯＮしたときには゛電動機は出
力軸に補助トルクを与えすぎることになり、これにより
入力軸と出力軸の相対的回転角を小さくしてトルク検出
器の出力を減じる。そうすると電動機の電機子電流はＯ
ＦＦの状態に至り、今度は入出力軸間のと記相対的回転
角が大きくなって再びＯＮ状態となる。斯くしてステア
リングホイールを回転したとき、電動機は、入力軸に加
わる外部トルクが小さい範囲において０Ｎ−ＯＦＦを反
復し、ハンチング状態を生じる。

（発明が解決しようとする問題点）と記の如き従来の電動機をＷ動させる制御回路では、Ｔ
Ｌ５！ＩＩ機の作動においてハンチングが生じ。

電動式パワーステ７リノグ装置において滑らか且つ安定
したステアリング操作を行うことができないという問題
を提起する。

（問題点を解決するための手段）本発明は、入力軸と出力軸の間に生じるトルクの太ささ
と方向を検出し、当該トルクに対応させて電機子電流の
ｉｎ屯量及び通電方向を決定する（３号を出力する制御
回路を有して成る１［磁型イ８力装置において、電機子
電流の通？１星を定める信号に設けられた不感帯を、電
機子゛電流の通電方向を定める信じに設けられた不感帯
よりも幅広に形成したものである。

（実施例）以下に未発ｌＪＩの好適一実施例を添付図面に基づいて
説１１する。

第１１４４を参考に電磁型倍力装置の全体的構成を説明
する。（Ｉ）は軸受（２）、　（３）で回転Ｉ」在に支
承され１つ外端にステアリングホイール（不し；！１示
）を備えた入力軸であり、（４）は軸受（５）、（８）
、（７）で回転自在に支承された出力軸である。入力軸
″　　（１）と出力軸（４）は、同軸土に配置され、各
内端は中心軸部分に位置するトーションバー（８）で連
結される０入力軸（１）と出力４ｍ（４）の対向する各
内端は、入力軸（１）の内端を前記軸受（３）を介１゜
出力軸１（５）の拡径開ｒ：１端部に嵌合している。

上記トーンヨンパー（８）は、入力軸（１）が出力軸（
４）に対して所定の中間的角度になる如く調整してネジ
（３）で仮止めし、その後にトーンヨンパー（８）と入
力軸（１）を同時に孔開加工することによってスプリン
グピン（１０）を圧入する。またトーションバー（８）
と出力軸（４）もスプリングビン（１１）で固定される
。

上記において、入力軸（Ｏに加えられた外部からの回転
トルクは、トーク１ンバー（８）によって捩れを生じつ
つ出力軸（４）に伝達される。

なお、　（１２）は入力軸（１）を収納し、囲繞するス
テアリングコラムである。

入力軸（＋）と出力軸（４）の対向するｇ：８部が嵌合
する部分の周囲には、入力軸（１）と出力軸（４）の間
に生じるトルク差を検出するトルク検出部（１３）が設
けられる。トルク検出部（１３）は、ステアリングコラ
ム（１２）の内周面に固定された差動変圧＝（１４）と
、前記嵌合関係にある部分の周囲にＮ４された軸方向に
ついて移動自在な筒状の可動部（１５）とから構成され
る。差動変圧器（１４）の出力端子はトルクを電気的に
検出する後述する如き回路に接わＣされ、この回路はト
ルクの大きさ及びその作用力向に応し重機−ｆ′屯流の
通゛屯賃及び通屯力向を決定する制ｔＪｌｆｉ上をｔｌ
する。

上記可動部（１５）は、第２図に示される如くピン（＋
６）、（＋８）によって入力軸（１）と係合し、且つピ
ン（＋７）、（＋７）によって出力軸（４）と係合して
いる。ピン（１８）　、　（＋８）とピン（＋７）　、
　（＋７）の取付位置は、３０°の位相差が設けられて
いる。そしてこの場合、ピン（１７）　、　（ＩＴ）と
係合する長孔（１５ａ）はトーションバー（８）の軸線
と平行に形成され、ピン（＋８）　、　（＋６）と係合
する長孔（＋５ａ’）は当該軸線と所定角度でねじれの
位置となるように形成される。また可ｔｒ！（＋５）は
コイルスプリング（１８）によって第１ＵＡ中左方向に
弾発付勢されている。

上記構成において、ピン（１Ｂ）と長孔（１５ｂ）の間
には間隙（ｊｌ）が生じる。このオフセット懺は上記コ
イルスプリング（１８）で解消され、ピン（１Ｂ）は而
（＋５ｂ−１）に名接し、面（＋５ｂ−２）は遊んでい
る。

Ｅ記構成によれば、入力軸（１）が回転するトーション
バー（８）を介して出力軸（４）に回転トルクが伝達さ
れるが、このとき入力軸（１）と出力軸（４）との間に
相対的な角度差が生じ、入力軸（’ｌ　）の回転力向及
び上記角度差に対応して、　Ｉｌｒ動部（１５）が第１
図中左右方向へ移動する。１１ｒ動部（１５）の移動量
は入力軸（１）と出力軸（４）の間で生じるトルク差に
比例するものであり、５該移動量を差動変圧器（１４）
で電気的に検出することによって」上記トルクを検出す
ることが可能となる。

出力軸（４）の周囲には、ケース（１３）内に収納され
た心動ａ　（２０）の構成が配設される。ケース（１９
）の内周面には、例えば磁極をなす一対の磁石（２１）
が固設される。また出力軸（４）の周囲には、軸受（８
）　、　（７）　、（２２）で回転自在に設けられた筒
袖（２３）に鉄芯（２４）、巻線（２５）を備えて成る
回転子（２６）が備わる。上記巻線（２５）は、磁石（
２１）　、　（２１）が形成する磁束を直角に切る如く
回転移動する。また（２７）は整流子で、整流子（２７
）には巻線（２５）の端子（２５ａ）が、巻線（２５）
に対し所要の方向の電機子電流が流れる如く結線される
。整流子（２７）にはコイルスプリング（２８）によっ
て付勢されたブラシ（２９）が圧接せしめられ、このブ
ラシ（２９）によって１源から重機イ゛屯流が供給され
る。

入力軸（１）　に対し外部からトルクが加えられ、入力
軸（１）と出力軸（４）との間においてトルク検出部（
１３）によりトルクが検出されると、制御回路の作用に
ノ＆づきａ　ｌ’ａ　（２５）の電機子電流が供給され
る。そうすると電動ａ　（２０）が作動し、回転子（２
６）か入力軸（１）の回転方向と同方向に回転する。

１析かる回転子（２６）の回転は、筒軸（２３）の左端
部に形成された歯車（３０）、及びケース（１９）の内
周面に設けられた内歯車（３１）と２段の遊星歯車機構
（３２）　、　（３３）によって減速され且つトルクア
ップされることによって出力軸（４）に伝達される。出
力軸（喀）は図中左端部に他軸と結合するスプライン（
４ａ）を形成している。

上記の如く１人力＠（１）に加えられた回転トルクは、
出力軸（４）の周囲に配設された電動機（２０）の動作
によってその回転トルクを付加されて出力軸（４）に伝
達される。これにより入力軸（１）のトルクは倍増され
て出力軸（４）に発生し、重心的倍力装置、すなわち心
動式パワーステγリノグ装置が構成される。

次に電動機（２０）の動作を制御する制御回路の構成５
作用を説明する。

第３図において、前記差動変圧器（１４）の−次コイル
（＋４ａ）には発振回路（３５）により一定周波数の交
流信号が供給され、一方差動変圧器（１４）の二次コイ
ル（１４ｂ）、（ＩＣ）の出力は整流回路（３６）、ロ
ーパスフィルタ（３７）を通し、整流され且つリプル電
圧を除去された後に電圧（Ｖａｎ）　、（Ｖｂ＋）とし
て加算回路（３Ｂ）　、　（３９）にそれぞれ供給され
る。

差動変圧器（１４）において、可動部（１５）が図中と
動すると、移動量に比例して電圧（Ｖａ　＋）が上昇し
且つ１［圧（Ｖｂ＋）が低下する０反対に可動部（１５
）が図中下動すると移動量に比例して電圧（Ｖｂ＋）が
上′ｊ１．　Ｌ且つ電圧（Ｖａ　＋）が低下する。

加算回路（３日）では電圧（Ｖａｎ）と定電圧回路（４
０）から供給される電圧（Ｖｏ）が加算される。また加
算回路（３９）テｉｆ、　ｆＥ　（Ｖｂ＋）　ト、零点
調９（４１）ｋｍよって調整された可変電圧回路（４２
）から供給される°・Ｌ圧（Ｖ！＋）が加算される。加
算回路（３８）　、　（３９）の出力・ｈｌｌ：　（Ｖ
ａｚ）　、（ＶＤ２）は減算回路（４３１、（４４）ニ
人力される。

減ｒ１回路（ａ３）ノ出力電圧（Ｖａｚ）はＶａ）＝Ａ
１（”ｔ　−ＶＤ２　）　　（りだＬ　Ｖａ２　＜　Ｖ
ｂｉ　（７）　トきＶａ３　中Ｏ）として与えられ、一
方減算回路　（４４）の出力電圧（ＶＤ３１ｆＶＪ　＝
Ａ１　　（ＶＤ２−Ｖａ２）　　（りだしＶｂ、　＜　
Ｖａ２のときｖｂゴ中０）として与えられる。

以上−において、加算回路（３３）で電圧（ｖｂ、）に
電圧（Ｖ！＋）を加えるのは、入力軸（１）にトルクが
加わっていない状！ミで、加算回路（３９）の出力電圧
（ＶＤ２）が加算回路（３８）の出力電圧（Ｖａ２）と
等しくなるようにするためである。この目的を達成すべ
く零点調整（４１）で調整が行われる。而して入力軸（
＋）にトルクが加わっていない状態では減算回路（４３
）　、　（４４）＋７）出力電圧（Ｖａｎ）　、（ＶＪ
）　カホぼＯに保持される。

電磁型倍力装置のトルク検出部（１３）の機械的取付誤
差、加工誤７：等により、可動部（１５）は必ずしも差
動変圧器（１４）の磁気的中間位置に配置することがで
きない、そこで前記の如く加ｐ回路（３８）　。

（３９）及び定電圧回路（４０）とｕｆ変電圧回路〔４
２）を、漠けることにより零点の調整を行うものである
。なお、零点ｍ整回路は減算回路と定電圧回路とＩＩ（
変電圧回路を用いても構成することもできる。

また上記定電圧回路（４０）は定電圧電源の出力′「電
圧を分圧抵抗で分圧することにより、可変電圧回路（４
２）は同電源の出力電圧を定抵抗　可変抵抗で分圧する
ことにより構成する。

次に減算回路（４３）の出力電圧（Ｖａｚ）は減算回路
（４５）及び比較回路（４Ｂ）に入力され、減算回路（
４４）の出力電圧（Ｖｂｘ）は減′ｎｒｇ１路（４７）
及び比較回路（４８）に入力される。

減算回路（４５）　、　（４７）には、更に不感帯？Ａ
笈（４３）によって設定された可変電圧回路（５０）の
出力電圧（Ｖ１２）が入力される。この結果、減算回路
（４５）　。

（４７）（７）出力電圧（ＶａＪ　、　　（ＶＤ４）は
電圧（Ｖａ３）。

（Ｖ、ｔＮ）に対し電圧（Ｖ冨ｚ）の分だけ低減せしめ
られる。斯くすれば電圧（Ｖａ４）、（ＶＤ４）の不感
帯が拡大す６−　？Ｉｉ圧（Ｖａ４）、（ｖｂ、）　ｉ
ｔ　ＯＲ回路（５１）１．：入力され、その結果出力電
圧（ｖｌ）が出力される。

第４図に出力電ＩＥ（Ｖ＋）の変化特性を小す、電Ｉｆ
（Ｖ＋）の変化特性は右側の電圧（Ｖａ４）と左側の電
圧（ＶｂＪを合成して形成される。第４図中、（Ｎ＋）
は＋ｉｉ＋述した拡大された不感帯である。

一方、比４！１２回路（４８）の出力（ｖ２）は、電圧
（Ｖａｎ：が設定舶用とのとぎにはｒＨＪ　レベルとな
り、設定値以下のときには「Ｌ」レベルとなる。そして
、Ｌ−Ｈ９Ｈ４Ｌの変化においてヒシテリシス特性を有
している。これは（Ｖａ７）、　　（Ｖｂｚ）の微小変
化に対し発振するのを抑えるためである。上記の出力特
性は、比較回路（４８）の出力（ｖ３）についても同様
である。

第４１４において比較器（４Ｂ）　、（４８）の出方（
Ｖ２）。

（ｖ３）をボす。

＋ｆｔ記の電圧（Ｖ＋）　、（Ｖ２＞、、（ＶＪ）ハ？
ｔｅｆｉａ駆動回路（５２）に入力される。この結果、
電動機駆動回路（５２）を介して電動機＜ｉｏ）は次の
ように制す１される。

、、ｉｒ　　Ｖ２　＝　ｒ　ＬＪ　、　ＶＪ　＝　’Ｌ
Ｊのとき非回転状ｉム・２＋　　ｖ２４　ｒＨＪ　、ＶＪ　→ｒＬＪ　の、＝
、ｙ右方向回転３）　　Ｖ２−　ｒＬＪ　、Ｖ、　→ｒＨＪのと３左方
向回転そして、電動機（２０）に供給される電機子電流は゛自
電圧（ＶＤに比例して流れる。

以上において、第４図に示す如く電圧（Ｖ＋）のＫ”Ｆ
Ｂ、ｉＦ　（Ｎ　＋）　４ｔ、電圧（Ｖ２）　、　　（
ＶＪ）ニＪ−ッＹ−形成される不感帯（Ｎ、）よりも広
くなるように設定される。これによって入力軸（１）に
トルクが加わったときには、先ず騒初に比較回路（４Ｂ
）　（又は（４８））の作用で電動機（２０）の回転方
向が決定され、その後に電圧（ｖｌ）に比例した電機子
電流が筐れ始める。従って電機子電流が流れるときには
ハンチングすることなく確実にａ電を行うと共に、電機
子電流はほぼＯの状態から連続的に流れる。斯くして滑
らかな且つ安定した１に動機（２０）の作動を得ること
ができ、以って滑らかなステアリングを行うことができ
る。

次に：ｊＳ５図に基づいて本発明の別実施例を説明する
。；）５１Ｋにおいて第３図で説明した同一の要、（、
には同一の符号を付している。

本実施例では、比較回路（４Ｂ）　、　（４８）の次段
にＲ・Ｓフリップフロップ（Ｒ・Ｓ　Ｆ／　Ｆ）　（５
３）　。

（５４）を設ケ、ソノ出力電圧（Ｖ２）　、　　（Ｖｌ
）をＲ−５Ｆ　／　Ｆ　（５３）　、　（５４）に組合
せて人力させている。

そしてＲ−３Ｆ／Ｆ（５３）、（５４）の出力電圧（Ｖ
ｉ）。

（Ｖ　；）が電動機駆動回路（５２）に入力される。

本実施例によれば、比較回路（４８）の出力（ｖ２）が
Ｌ４ＨになるときＲ−Ｓ　Ｆ／Ｆ（５３）の出力（Ｖ；
）ヲＬ−Ｈ，Ｒ−ＳＦ’／Ｆ（５４）＋７）出力（Ｖ；
）をＨ４Ｌに変化させ、比較回路（４８）の中力（■３
）がＬ→ＨになるときＲ−Ｓ　Ｆ／Ｆ（５３）の出力（
Ｖｉ）ヲＨ，Ｌ、Ｒ−Ｓ　Ｆ／Ｆ（５４）（Ｆ）出力（
Ｖ（）をＬ４Ｈに変化させる。従って第６図の（Ｖｉ）
。

（Ｖ　；）に示すように各ヒシテリシス特性における幅
を（’／２）、　　（Ｖｌ）に比し広げることができる
。

これにより入力軸（１）を成る方向に回転しているとき
　運転者が入力軸（１）を反対方向に回転しようとしな
い限りい〜）又は（Ｖ　ｉ）がＨ→Ｌに変化することは
ない。

１、記において、可変電圧回路（５０）の出力による減
算回路（４５）　、　（４？）の不感帯のｊ：１ｆｆｉ
は−の不感帯調整装置によって同時に行うことができる
。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように本発明によれば、電磁型倍
力装置において電機子電流のＪ１１電量を制御する信号
の不感帯を、電機子電流を通電方向を決める信号の不感
帯よりも広くするようにしたため、低トルク作動領域に
おいてハンチングを防１ヒし電動機を安定してｖＪ炸さ
せることができると共に、電機子電流をほぼ０よりトル
クに比例して供給することができるため滑らかにトルク
補助を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電ｍ型倍力装置の第２図中のＡ−
Ａ　ｌｉｌ断面図、第２図はｔｊＳＩ図中のＢ−Ｂ線断
面図及び可動部を説明するための側面図、第３図は本発
明に係る制御回路の第１実施例のブロック回路図　：Ｊ
ｉ、４図は上記制御回路における電機子電流の通゛屯是
及び通゛心方向を定める信号の特性図。第５図は本発明に係る。ｔＪ制御回路の第２実施例のブ
ロック回路図、第６図は第２実施例の制御回路に係る第
４図と同様な特性図、第７図は従来の制御回路における
：ｊＳ４図と同様な図、第８ＵＡは従来の１に磁型倍力
装置ばおける電機子電流の変化特性の図である。［４面中、（１）は入力軸、（４）は出力軸、（８）は
トーションバー、　（＋３）はトルク検出部、（１４）
は差動変圧器、　（２０）は＋［動機、　（２６）は回
転子、（５２）は上動４１１駆動回路、（ｖｌ）は電機
子電流の通電賃を定める’ｉｌｌ：　ＥＥ　４Ａ号、（
Ｖ２）　、　　（Ｖｌ）　、　　（Ｖｉ）　。（Ｖ　：ｉ）は電機子電流の通電方向を定める電圧信号
、　（Ｎ＋）、（Ｎ２）は不感４１）である。特　許　出　願　人　　木［口技研工業株式会社代理人
　　弁理士　　　下　　１）　容一部間　　　弁理士　
　　大　　橋　　邦　　彦Ｍ　　　　　　ｊｆ　Ｊ！ｌ
！士　　　　　小　　　山　　　　　　　右第４図ｔＪ′Ｌ λカ軸ヒ巴カ軸の間のトルク差第２図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

入力軸と出力軸の間に生じるトルクの大きさと方向をト
ルク検出器及びトルク検出器の出力信号を信号処理する
電気回路によって検出し、電動機に供給される電機子電
流の通電量と通電方向を制御する如く構成した電磁型倍
力装置において、上記電機子電流の通電量を定める信号
の不感帯を、上記電機子電流の通電方向を定める信号の
不感帯よりも幅広に形成したことを特徴とする電磁型倍
力装置。