(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルに連結した入力軸と、
操向輪に連結した出力軸と、
前記出力軸に補助操向力を提供できるように設置されたモータと、
前記入力軸と出力軸を連結し、操舵時にねじれ変位を形成するトーションバーと、
前記入力軸と出力軸に相互排他的に各々設置され、前記トーションバーのねじれ変位により通過する電気に対する抵抗が可変となるように構成されたスイッチ盤及び抵抗盤と、
前記回動するスイッチ盤に持続的に電気を供給するように備えられた入力手段と、
前記回動する抵抗盤を通過した電気を持続的に前記モータに出力するように備えられた出力手段と、
を含んで構成されることを特徴とする電動式パワーステアリングシステム。
【請求項２】
前記スイッチ盤は、
内部に前記トーションバーが貫通する中空円盤状で形成され、
前記中空円盤の一部分に前記中空円盤の半径方向に沿って二つのスイッチ電極が互いに絶縁された状態で配置され、
前記二つのスイッチ電極は前記中空円盤の両面にいずれも露出した状態で設置されること、
を特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリングシステム。
【請求項３】
前記抵抗盤は、
内部に前記トーションバーが貫通する中空円盤状で形成され、
前記スイッチ盤に対向する面に前記二つのスイッチ電極が中立状態から両側に各々回動しながら描く軌跡に各々一致するように互いに電気的に絶縁された状態で配置された左側抵抗体対と右側抵抗体対を備え、
前記左側抵抗体対及び右側抵抗体対が配置された反対面には前記左側抵抗体対及び右側抵抗体対と電気的に連結して表面に露出する円形の抵抗盤電気パターンが備わり、
前記抵抗盤電気パターンは同心円を描いて互いに電気的に絶縁された二つで形成され、
前記左側抵抗体対と右側抵抗体対のいずれか一つは、前記抵抗盤の外側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの外側に、前記抵抗盤の内側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの内側に連結し、残りの一つは、前記抵抗盤の外側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの内側に、前記抵抗盤の内側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの外側に連結すること、
を特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリングシステム。
【請求項４】
前記入力軸とトーションバー及び出力軸の外側を覆うように設置されたコラムシャフトと、
前記コラムシャフトに固定され、前記抵抗盤とスイッチ盤を覆うように設置されたケースと、
をさらに含んで構成され、
前記出力手段は前記ケースに固定され、前記抵抗盤の抵抗盤電気パターンの外側と内側に各々電気的に接触した状態を維持して前記モータに電気的に連結する二つの出力盤電極を備えた出力盤で構成されること、
を特徴とする請求項３に記載の電動式パワーステアリングシステム。
【請求項５】
前記入力手段は、
前記ケースに固定され、前記トーションバーが貫通する中空円盤状で形成され、
前記スイッチ盤の二つのスイッチ電極に各々電気的接触状態を維持するように同心円を描きながら、前記スイッチ盤の表面に露出するように形成された入力盤電気パターンを備えた入力盤を含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載の電動式パワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式パワーステアリングシステムに係り、より詳しくは、簡単な構成と安価な費用で電動式パワーステアリングを具現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のパワーステアリングシステムは、運転者の操向力を補助し、運転者がさらに便利に操向ができるようにするもので、従来は主に油圧式パワーステアリングシステムが使われたが、最近では相対的に重量及び部品数が少なく、燃費の面で優れた電動式パワーステアリングシステムが注目されている。
電動式パワーステアリングシステムは、運転者の操舵角度が電気的に入力され、それによりモータを駆動して操向補助力を発生させるようになっているが、現在は油圧式パワーステアリングシステムに比べて単価が高く、車両に搭載し難い状況である。
【特許文献１】特開平０７−２３７５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、油圧式パワーステアリングシステムに比べて同等以下の安価な費用と簡単な構成で、運転者が操向時に電気的に操向補助力を発生できるようにした電動式パワーステアリングシステムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明に係る電動式パワーステアリングシステムは、ステアリングハンドルに連結した入力軸と、操向輪に連結した出力軸と、前記出力軸に補助操向力を提供できるように設置されたモータと、前記入力軸と出力軸を連結し、操舵時にねじれ変位を形成するトーションバーと、前記入力軸と出力軸に相互排他的に各々設置され、前記トーションバーのねじれ変位により通過する電気に対する抵抗が可変になるように構成されたスイッチ盤及び抵抗盤と、前記回動するスイッチ盤に持続的に電気を供給するように備えられた入力手段と、前記回動する抵抗盤を通過した電気を持続的に前記モータに出力するように備えられた出力手段と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００５】
前記スイッチ盤は、内部に前記トーションバーが貫通する中空円盤状で形成され、前記中空円盤の一部分に前記中空円盤の半径方向に沿って二つのスイッチ電極が互いに絶縁された状態で配置され、前記二つのスイッチ電極は前記中空円盤の両面にいずれも露出した状態で設置されること、を特徴とする。
【０００６】
前記抵抗盤は、内部に前記トーションバーが貫通する中空円盤状で形成され、前記スイッチ盤に対向する面に前記二つのスイッチ電極が中立状態から両側に各々回動しながら描く軌跡に各々一致するように互いに電気的に絶縁された状態で配置された左側抵抗体対と右側抵抗体対を備え、前記左側抵抗体対及び右側抵抗体対が配置された反対面には前記左側抵抗体対及び右側抵抗体対と電気的に連結して表面に露出する円形の抵抗盤電気パターンが備わり、前記抵抗盤電気パターンは同心円を描いて互いに電気的に絶縁された二つで形成され、前記左側抵抗体対と右側抵抗体対のいずれか一つは、前記抵抗盤の外側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの外側に、前記抵抗盤の内側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの内側に連結し、残りの一つは、前記抵抗盤の外側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの内側に、前記抵抗盤の内側に位置した抵抗体は前記抵抗盤電気パターンの外側に連結すること、を特徴とする。
【０００７】
前記入力軸とトーションバー及び出力軸の外側を覆うように設置されたコラムシャフトと、前記コラムシャフトに固定され、前記抵抗盤とスイッチ盤を覆うように設置されたケースと、をさらに含んで構成され、前記出力手段は前記ケースに固定され、前記抵抗盤の抵抗盤電気パターンの外側と内側に各々電気的に接触した状態を維持して前記モータに電気的に連結する二つの出力盤電極を備えた出力盤で構成されること、を特徴とする。
【０００８】
前記入力手段は、前記ケースに固定され、前記トーションバーが貫通する中空円盤状で形成され、前記スイッチ盤の二つのスイッチ電極に各々電気的接触状態を維持するように同心円を描きながら、前記スイッチ盤の表面に露出するように形成された入力盤電気パターンを備えた入力盤を含んで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の電動式パワーステアリングシステムとは異なり、トークセンサと電子式コントローラ等のような高価の部品を具備しなくても、運転者の操向操作によってモータを駆動させ、必要な操向補助力を適切に発生させて、安価な費用と簡単な構造で電動式パワーステアリングシステムを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜３に示す通り、本発明の実施例はステアリングハンドルに連結した入力軸１と、操向輪に連結した出力軸３と、出力軸３に補助操向力を提供できるように設置されたモータと、入力軸１と出力軸３を連結し、操舵時にねじれ変位を形成するトーションバー５と、入力軸１と出力軸３に相互排他的に各々設置され、トーションバー５のねじれ変位により通過する電気に対する抵抗が可変となるように構成されたスイッチ盤７及び抵抗盤９と、回動するスイッチ盤７に持続的に電気を供給するように備えられた入力手段と、回動する抵抗盤９を通過した電気を持続的にモータに出力するように備えられた出力手段を含んで構成される。
【００１１】
ここで、スイッチ盤７と抵抗盤９が入力軸１と出力軸３に相互排他的に各々設置されているということは、スイッチ盤７と抵抗盤９は入力軸１又は出力軸３に設置されてもよいが、一緒には設置されずに互いに対応して反対側に設置されるという意味である。
スイッチ盤７は内部にトーションバー５が貫通する中空円盤状で形成され、中空円盤の一部分に中空円盤の半径方向に沿って二つのスイッチ電極１１が互いに絶縁された状態で配置され、二つのスイッチ電極１１は中空円盤の両面にいずれも露出した状態で設置される。
【００１２】
抵抗盤９は内部にトーションバー５が貫通する中空円盤状で形成され、スイッチ盤７に対向する面に二つのスイッチ電極１１が中立状態から両側に各々回動しながら描く軌跡に各々一致するように互いに電気的に絶縁された状態に配置された左側抵抗体対１３と右側抵抗体対１５を備えている。左側抵抗体対１３及び右側抵抗体対１５が配置された反対面には左側抵抗体対１３及び右側抵抗体対１５と電気的に連結して表面に露出する円形の抵抗盤電気パターン１７が備わり、抵抗盤電気パターン１７は同心円を描いて互いに電気的に絶縁された２つからなっている。
【００１３】
左側抵抗体対１３と右側抵抗体対１５のいずれか一つは、抵抗盤９の外側に位置した抵抗体は抵抗盤電気パターン１７の外側に、抵抗盤９の内側に位置した抵抗体は抵抗盤電気パターン１７の内側に連結し、残りの一つは、抵抗盤９の外側に位置した抵抗体は抵抗盤電気パターン１７の内側に、抵抗盤９の内側に位置した抵抗体は抵抗盤電気パターン１７の外側に連結する。
上記のように左側抵抗体対１３と右側抵抗体対１５のいずれか一つは残りの一つと反対に抵抗盤電気パターン１７に連結するようにすることによって、操舵方向によりモータに提供される電気の極性が変わり、モータが提供する操向補助力の方向を反転させる。
【００１４】
図面に示していないが、入力軸１とトーションバー５及び出力軸３の外側を覆うように設置されたコラムシャフトが備わり、本実施例ではコラムシャフトに固定されて、抵抗盤９とスイッチ盤７を覆うように設置されたケース１９をさらに含んで構成される。
出力手段はケース１９に固定され、抵抗盤９の抵抗盤電気パターン１７の外側と内側に各々電気的に接触した状態を維持し、モータに電気的に連結する二つの出力盤電極２１を備えた出力盤２３で構成される。
したがって、運転者の操向操作により抵抗盤９が回動される間も持続的に出力盤２３の出力盤電極２１は抵抗盤９の抵抗盤電気パターン１７に電気的に連結した状態を維持するようになる。
【００１５】
また、入力手段はケース１９に固定され、トーションバー５が貫通する中空円盤状で形成されて、スイッチ盤７の二つのスイッチ電極１１に各々電気的接触状態を維持するように同心円を描きながら、スイッチ盤７の表面に露出するように形成された入力盤電気パターン２５を備えた入力盤２７を含んで構成される。
したがって、運転者の操向操作によりスイッチ盤７が回動される間に持続的に入力盤２７の入力盤電気パターン２５はスイッチ盤７の二つのスイッチ電極１１にバッテリーからの電気を供給できるようになる。
【００１６】
以下、図４〜６を参照し、本発明の実施例の作用について詳細に説明する。
図４は、運転者の操向操作がない状態を示すものであり、入力軸１と出力軸３の間のトーションバー５にはねじれがない。この状態でスイッチ盤７のスイッチ電極１１は図４に示すように抵抗盤９の左側抵抗体対１３及び右側抵抗体対１５の間の空間部に位置しており、電気的には入力盤２７からスイッチ盤７のスイッチ電極１１に供給された電気は遮断され、出力盤２３の出力盤電極２１ではモータに電気が供給されない状態である。
【００１７】
前記の状態から運転者が左側に操向操作を加える場合には、入力軸１と出力軸３の間のトーションバー５にはねじれ変形が発生し、入力軸１に設置されたスイッチ盤７と出力軸３に設置された抵抗盤９の間には相対的な回動が発生する。これによって、スイッチ盤７のスイッチ電極１１は図５に示すように抵抗盤９の左側抵抗体対１３に接触し、その接触位置はトーションバー５のねじれ変形量により変化する。
この時、左側抵抗体対１３はトーションバー５のねじれ変形量が少ない時、図５の上側に示したように抵抗値が大きい可変抵抗回路を形成し、トーションバー５のねじれ変形量が増加するのに伴ない図５の下側に示したように抵抗値がますます小さくなる可変抵抗回路を形成するようになっている。
【００１８】
したがって、トーションバー５のねじれ量が小さい場合には少ない量の電気が抵抗盤９を通過して出力盤２３の出力盤電極２１を通じてモータに供給され、ねじれ量が大きい場合には相対的に大きい電気がモータに供給され、トーションバー５のねじれ量によりモータが提供する補助操向力の大きさが自然に変化するようになっている。
【００１９】
図６は、反対に運転者が右側に操向操作を加える場合で、スイッチ電極１１は抵抗盤９の右側抵抗体対１５に接触して、可変抵抗回路を形成し、その抵抗値は前記の場合と同様にトーションバー５のねじれ変形量が大きくなるほど抵抗値が小さくなり、一層多くの電流をモータに供給することによって、トーションバー５のねじれ変形量によりモータが提供する補助操向力の大きさが自然に増減するようになっている。
【００２０】
ここで、右側抵抗体対１５が抵抗盤電気パターン１７に連結される構造は、上述の通り左側抵抗体対１３が連結されたのとは逆となる。即ち、連結されることによって、スイッチ電極１１が右側抵抗体対１５に接触した状態では、左側抵抗体対１３に接触した状態とは極性が反対の電気をモータに供給することによって、運転者の操向方向にその操向力を適切に補助するようモータを駆動する。
もちろん、上記のようにモータが提供する補助操向力によって、トーションバー５のねじれ変形が解消される状態になれば、当然スイッチ電極１１は左側抵抗体対１３及び右側抵抗体対１５の間で電気的に絶縁された状態である図４のような状態に復帰し、これ以上のモータによる補助操向力の発生が防止される。
【００２１】
以上のように本発明によれば、従来の電動式パワーステアリングシステムとは異なり、トークセンサと電子式コントローラ等のような高価の部品を装備しないでも、運転者の操向操作によりモータを駆動して必要な操向補助力を適切に発生させられるようにし、安価な費用と簡単な構造で電動式パワーステアリングシステムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリングシステムの構造を説明した分解斜視図である。
【図２】本発明に係る電動式パワーステアリングシステムを入力軸の軸方向に沿って切断した、組み立てられた状態の断面図である。
【図３】本発明の主要構成部品の構造及び特性を図表化して説明した図である。
【図４】本発明の実施例の作用を説明したもので、中立状態を説明する図である。
【図５】本発明の実施例の作用を説明したもので、左側方向操舵状態を説明する図である。
【図６】本発明の実施例の作用を説明したもので、右側方向操舵状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  入力軸
３  出力軸
５  トーションバー
７  スイッチ盤
９  抵抗盤
１１  スイッチ電極
１３  左側抵抗体対
１５  右側抵抗体対
１７  抵抗盤電気パターン
１９  ケース
２１  出力盤電極
２３  出力盤
２５  入力盤電気パターン
２７  入力盤
【図１】
0005294803.tif 000002
【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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