(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトの一端に接続されたステアリングホイールと、前記ステアリングシャフトの他端に接続されたステアリングリンクとを含む電気パワーステアリング装置において、
ステアリングモータと、
前記ステアリングモータにより、それぞれ反対方向に回転する２つの伝達部を有する伝達手段と、
上記２つの伝達部の一つを前記ステアリングシャフトに結合する結合手段と、
前記ステアリングホイールが回転するとき前記ステアリングモータに駆動信号を適用し、前記ステアリングホイールの操舵方向に対応する前記結合手段に選択結合信号を適用するスイッチ手段と、
を備えるとともに、
前記伝達手段はステアリングモータに接続される駆動ギア、従動ギア及びこれらのギアを収容するギアハウジングを有し、
突出部と、２つのソレノイドと、弾性部材とを備え、前記突出部は前記ギアハウジングと一体的に形成され、前記２つのソレノイドは前記突出部の前記揺動ストロークの各端で設置され、ステアリングホイールが回転しないときには、前記突出部と前記ギアハウジングは前記結合信号が前記スイッチ手段により適用されたとき前記２つのソレノイドの一つに向かって揺動し、
前記弾性部材は前記突出部と本体フレーム間に設置され、前記突出部が前記２つのソレノイドのいずれとも接触しない位置に前記突出部及び前記ギアハウジングを維持させる、
電気パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記伝達手段は駆動ギア及びギアハウシングを備え、
前記駆動ギアは、前記ステアリングモータに接続され、
前記２つの伝達部の一つは、一つが前記駆動ギアに接続された偶数の従動ギアを有し、前記２つの伝達部の他の一つは、一つが前記駆動ギアに接続された奇数の従動ギアを有し、
前記ギアハウジングは、回転自在に前記駆動ギアおよび前記従動ギアを収容し、所定の揺動ストローク内で前記駆動ギアの軸回りに揺動する、請求項１記載の電気パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ステアリングシャフトが、
下端が前記ステアリングリンクに接続されシャフトハウジング内に配置された中空円筒外軸と、
前記外軸内に回転自在に配置された円筒内軸と、
を備え、
前記スイッチ手段が、
前記内軸上に形成され、前記外軸上に形成された開口に沿って移動し、もって、その移動ストロークが前記開口の長さに制限される、突出部と、
前記開口の各端に設置され、前記突出部に接触したときには、駆動信号を前記ステアリングモータに適用し、選択結合信号を前記ステアリングホイールの操舵方向に対応した前記２つのソレノイドの一つに適用する、２つのスイッチと、
を備える、請求項１又は２に記載の電気パワーステアリング装置。
【請求項４】
一端が前記内軸に固定され、他端が前記外軸に固定され、もって、前記突出部を前記スイッチから等しい距離にある位置にとどまらせ、その位置まで戻す弾性部材を更に備える、請求項３記載の電気パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記内軸の回りに巻き付くトーションコイルスプリングであって、前記トーションコイルスプリングの中間部は前記内軸に固定され、前記トーションコイルスプリングの下部は前記シャフトハウジングに固定され、もって、ステアリング終了時には前記ステアリングホイールを直線方向へと戻す、トーションコイルスプリングを更に備える、請求項３記載の電気パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記２つのスイッチの各々に設置され、前記２つのスイッチに適用された圧力を検知する２つの圧力センサーと、
車の走行スピードを検知するスピードセンサーと、
前記圧力センサーで検知された圧力が、前記スピードセンサーで検知された現在の走行スピードにより決定され車の走行スピードに比例する実効圧力を超える場合のみ、駆動信号を前記ステアリングモータに適用する制御ユニットと、
を更に備える請求項３記載の電気パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、自動車用パワーステアリング装置に関し、特に、ステアリングリンク又はステアリングシャフトの一つに接続されたステアリングモータと、ステアリングシャフト又はステアリングホイールの一つに装着され駆動信号をステアリングモータに適用するスイッチ手段とを有する電気パワーステアリングに関する。
発明の背景
現在使用されている従来の自動車用パワーステアリング装置は、主に、オイルーハイドロリック型である。これらの型のパワーステアリングは、液圧パワーユニットとしてオイルポンプ、オイルポンプからの油圧を機械力に変換しステアリング力を発生させるオイルーハイハイドロリックアクチュエータ、オイルポンプとアクチュエータ間の流路の開閉によりステアリング操作を制御する制御ユニット、および操作精度を確実にするための多くの付随的部品を有する。
それ故、これらのパワーステアリング装置は比較的複雑な機械構造、大きな搭載面積、重量の増加、および高い生産コストを必要とする。さらに、その最善の性能を維持するためには定期的なオイルの補給が必要である。
そのため、オイルポンプとアクチュエータをステアリングモータで置き換える様々な電気パワーステアリングが知られている。日本特許公報第83ー202803号及び第84ー70257号は、これらの型の典型的なものを開示している。これらのパワーステアリング装置は、一般的に、ステアリングリンクまたはステアリングシャフトに接続されたステアリングモータ、ステアリングホイールのトルクを検知するトルクセンサー、車の走行スピードを検知するスピードセンサー、およびステアリングモータのトルクを各センサーからの出力に応じて変更する制御ユニットを有する。
しかし、これらの電気パワーステアリングのほとんどは、通常、幾つかの致命的な欠点を有する。第１に、例えば、ドライバーの意図に反した意図せぬステアリングのような誤動作の可能性が高いことである。これらのほとんどは回路の電圧変動によるものであり、電源及び／又はトルクセンサーから生成される。第２に、ステアリングモータのトルクを変更するために使用される抵抗の為に回路損傷の可能性が高く、そのような損傷がある場合には、ステアリング能力が失われるかもしれず、ほぼ極めて危険な状態になる。第３に、ステアリングモータはステアリングホイールと共に回転することから、付随的な回路はこの目的の為に提供されない限り、ステアリングが上方にある場合、ステアリングホイールとステアリングシャフトを直線方向に戻すことは構造上困難である。
まだ解決されていない欠点のため、これらの簡単な構造及び軽量にも拘わらず、電気パワーステアリング装置は広く使われていなかった。
発明者は、米国特許第08/097709及び第08/117239号により電気パワーステアリングを開示した。この電気パワーステアリング装置は、上述した問題のほとんどを解決する点で成功したかのように思われたが、ステアリングレスポンスの遅れがステアリングモータの惰性回転の為に生じた。
したがって、その発明者は電気パワーステアリング装置における即座のステアリングレスポンスを獲得するために研究し、その結果、常にステアリングモータを一方向に回転させること、およびステアリングモータとステアリングシャフト間のトランスミッション構造を変更することにより、この即座のステアリングレスポンスが得られることが分かった。
発明の概要
それ故に、本発明の本質的な目的は、上述した欠点がなく、即座のパワーステアリングレスポンスを有する、電気パワーステアリング装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ステアリングモードを切り替える能力、すなわち、マニュアルステアリングモードからパワーステアリングモードへとドライバーの意思または車の走行スピードに応じて切り替える能力のある、電気パワーステアリング装置を提供することである。
本発明によると、ステアリングモータと、ステアリングモータにより、それぞれ反対方向に回転する２つの伝達部を有する伝達手段と、上記２つの伝達部の一つをステアリングシャフトに結合する結合手段と、およびステアリングホイールが回転している時には駆動信号をステアリングモータに適用し、ステアリングホイールの操舵方向に対応する結合手段に選択信号を適用するスイッチ手段と、を備える自動車用パワーステアリング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の目的および利点は、添付図面と共に以下の説明から明白になるであろう。
図１は、本発明の概略図である。
図２乃至図４は、本発明による伝達手段及び結合手段の一実施例を示す概略図である。
図５は、本発明によるスイッチ手段の一実施例を示す斜視図である。
図６は、図５の縦断面図である。
図７は、図６の横断面図である。
図８は、車の走行スピードに比例してステアリングの適当に重くする機能を備えた回路の一例を示すブロックダイアグラムである。
発明の詳細な説明
図１には、本発明によるパワーステアリング装置が示されている。ステアリングホイール101は、ステアリングシャフト102に接続され、ステアリングシャフト102はステアリングリンク103に接続されている。本発明では、ステアリングホイール101が回転すると回転するように駆動されるステアリングモータ１、ステアリングモータ１によりそれぞれ反対方向に回転する２つの伝達部２、３を有する伝達手段４、上記二つの伝達部２、３の一つをステアリングシャフト102に結合する結合手段５、および駆動信号をステアリングモータ１に適用し選択結合信号をステアリングホイール101の操舵方向に対応する結合手段５に適用するスイッチ手段とが備えられている。
図２から図４は、本発明による伝達手段と結合手段の第１実施例を示す。
伝達手段は、ステアリングモータに接続された駆動ギア11、およびその駆動ギア11によりそれぞれ反対方向に回転するように回転駆動される２つの伝達部２、３を有する。
伝達部２は、駆動ギア11に接続された偶数個の従動ギア12、13を有し、一方、伝達部３は駆動ギア11に接続された奇数個の従動ギア14を有する。そのため、伝達部２の従動ギア13は、駆動ギア11と同一方向に回転し、一方、伝達部３の従動ギア14は駆動ギア11と異なる方向に回転する。
駆動ギア11及び従動ギア12、13、14はギアハウジング15内に設置され、このハウジング15は図３、図４に示すように、所定ストロークの範囲内で、駆動ギア11の軸の回りを揺動できる。
ギアハウジング15の揺動方向により、従動ギア13、14の一つは当該揺動ストロークの各端でステアリングシャフト102に接続し、そのため、ステアリングシャフト102は正又は逆方向に回転するように駆動される。
突出部16はギアハウジング15と一体的に形成され、２つのソレノイド17、18は突出部16の揺動ストロークの各端で設置されている。スイッチ手段６はステアリングホイールの操舵方向に対応した、これら２つのソレノイド17、18の一つに電流を印加する。そのため、突出部16及びギアハウジング15はソレノイド17、18の一つに向かって揺動する。
その結果、ステアリングホイールの操舵方向により、従動ギア13、14の一つはステアリングシャフト102と結合し、ステアリングシャフト102は正又は逆方向に回転するように駆動される。
突出部16及び本体の間には弾性部材19が設置されていることが好ましい。この弾性部材19は、ステアリングホイールが回転しないときには、ギアハウジング15にそのニュートラルポジション（図２のポジション）を維持させる。
上記伝達手段及び結合手段は、ステアリング方向に拘わらず、常にステアリングモータを一方向に回転させることができ、ステアリングレスポンスタイムの遅れのようなステアリングモータの惰性回転に関する問題の全ては、解決される。
図５から図７は本発明によるスイッチ手段の一実施例を示す。ここで、図５は斜視図であり、図６は図５のＡ−Ａ′線での縦断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ′線の断面図である。
この実施例では、中空シリンダ外軸31は回転自在にシャフトハウジング33内に配置され、円筒内軸32は回転自在に外軸31内に配置されている。内軸32は上端でステアリングホイール34に接続され、外軸31は下端でステアリングリンク（図示せず）に接続されている。内軸32は突出部36を有し、外軸31は突出部36がそれに沿って移動するようにガイドする為の開口37を有する。そのため、内軸32の移動ストロークは開口37の長さに限定される。
２つのスイッチ38、39が開口37の各端に配置され、突出部36は移動時にこれら２つのスイッチの一つに接触することができる。スイッチ38、39は同一構造を有し、これらのいずれかが、突出部36により接触された時にはステアリングモータ（図示せず）を一方向に回転するように駆動する。また、これら２つのスイッチ38、39の一つが、ステアリングホイールの操舵方向に対応して、突出部36により接触されたとき、接触されたスイッチ38または39は２つのソレノイド17、18の一つに電流を印加し、そのため、従動ギア13、14の一つがステアリングシャフト102と結合する。その結果、ステアリングシャフト102はステアリングホイールの操舵方向に対応した方向に回転することができる。
弾性部材40は外軸31および内軸32の間に設置され、内軸32はとどまり、これら２つのスイッチ38、39の各々から等しい距離にある初期位置″P1″に戻ることができる。
符号43、44、45、46はベアリングである。
本発明の他の特徴によると、トーションコイルスプリング41が備えられている。このトーションコイルスプリング41は内軸32の上部の回りを巻き付け、内軸32の穴42を貫通している。トーションコイルスプリング41の上端及び下端はシャフトハウジング33に固定されている。それ故、ステアリングホイール101および内軸32が回転するとき、トーションコイルスプリング41は回転角度に対応した捻れ応力を蓄積する。
したがって、ステアリングホイール101が開放されるとき、突出部36はスイッチ38、39の他の一つに向かって移動し続け、ステアリングホイール101は捻れ応力がなくなるまで、直線方向へと戻る。
特に明白に予期できる点は、車が丁度、コーナーから移動するときの状態は言うまでもなく、たとえ車が完全に静止したままであっても、この蓄積運動が行われる点である。
図８は、車の走行スピードに比例して適当にステアリングを重くする機能を備えた回路の一例を示すブロックダイアグラムである。この回路は、スイッチ38、39の各々に設置され、２つのスイッチ38、39に適用された圧力を検知する２つの圧力センサーと、車の走行スピードを検知するスピードセンサーと、２つの圧力センサーの一つにより検知された圧力値がスピードセンサーで検知された現在の走行スピードにより決定された実効圧力値（effective pressure value）を超える場合のみ、ステアリングモータに駆動信号を印加する制御ユニットとを有する。
実効圧力値は車の走行スピードに比例して増加する。そのため、車が速く走行する程、ステアリングを得る為にはより大きなパワーが必要である。すなわち、ステアリングは、車のスピードが高くなるにつれて適当に重くなり、もって、より強化された安全を獲得する。
様々な変更、変形は発明概念の範囲内で可能である。
【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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