JP2000159128A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置Info
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- rack
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D3/00—Steering gears
- B62D3/02—Steering gears mechanical
- B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
- B62D3/123—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
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- F16H55/28—Special devices for taking up backlash
- F16H55/283—Special devices for taking up backlash using pressure yokes
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/19642—Directly cooperating gears
- Y10T74/1967—Rack and pinion
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラック・ピニオン運動変換機構に過大な荷重
が発生することを防ぐことができ、ラトル音の発生を抑
え、モータの摩擦力の影響を軽減することができる電動
式パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 ピニオン軸６とラック軸１３の噛合によ
り舵輪３１の回転運動を直線運動に変換するラック・ピ
ニオン式運動変換機構４と、運転者による舵輪３１の操
舵力を補助するモータ４１とを備える電動式パワーステ
アリング装置において、ピニオン軸６からモータ４１の
出力軸までの機構経路中に弾性体であるゴム４０を挿入
した。
が発生することを防ぐことができ、ラトル音の発生を抑
え、モータの摩擦力の影響を軽減することができる電動
式パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】 ピニオン軸６とラック軸１３の噛合によ
り舵輪３１の回転運動を直線運動に変換するラック・ピ
ニオン式運動変換機構４と、運転者による舵輪３１の操
舵力を補助するモータ４１とを備える電動式パワーステ
アリング装置において、ピニオン軸６からモータ４１の
出力軸までの機構経路中に弾性体であるゴム４０を挿入
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車輌の舵輪操作に
要する力を電動モータの回転力により補助する電動式パ
ワーステアリング装置の性能向上に関する。
要する力を電動モータの回転力により補助する電動式パ
ワーステアリング装置の性能向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】操舵力を補助するために用いられる車輌
のパワーステアリング装置として、電動モータ（以下、
「モータ」という。）の回転力を利用して、運転者によ
る舵輪の操舵力を補助するように構成した電動式パワー
ステアリング装置が知られている。
のパワーステアリング装置として、電動モータ（以下、
「モータ」という。）の回転力を利用して、運転者によ
る舵輪の操舵力を補助するように構成した電動式パワー
ステアリング装置が知られている。
【０００３】この種の電動式パワーステアリング装置の
一例として、運動を直線運動に変換するラック・ピニオ
ン式運動変換機構を採用したパワーステアリング装置が
特公平７−２５３１１号公報に示されている。
一例として、運動を直線運動に変換するラック・ピニオ
ン式運動変換機構を採用したパワーステアリング装置が
特公平７−２５３１１号公報に示されている。
【０００４】図８は、従来のラック・ピニオン式運動変
換機構の拡大断面図である。この機構においてピニオン
軸８６はその端部の外周面にピニオン歯８６ａが形成さ
れ、ラック軸８１には、その一端部近傍において、軸長
方向に偏平部が形成され、偏平部はその全長に亘りラッ
ク歯８１ａが形成されている。ピニオン歯８６ａとラッ
ク歯８１ａは噛合し回転運動を直線運動に変換する。ラ
ック歯８１ａは、ピニオン歯８６ａに対するギヤ比を車
輌が直進する方向の位置で小さくなるように、そして舵
角が大きい位置でギヤ比が大きくなるように螺刻される
ことによって回転出力の比較的小さい電動モータにも拘
わらず操舵力を一定に保つような工夫がなされている。
換機構の拡大断面図である。この機構においてピニオン
軸８６はその端部の外周面にピニオン歯８６ａが形成さ
れ、ラック軸８１には、その一端部近傍において、軸長
方向に偏平部が形成され、偏平部はその全長に亘りラッ
ク歯８１ａが形成されている。ピニオン歯８６ａとラッ
ク歯８１ａは噛合し回転運動を直線運動に変換する。ラ
ック歯８１ａは、ピニオン歯８６ａに対するギヤ比を車
輌が直進する方向の位置で小さくなるように、そして舵
角が大きい位置でギヤ比が大きくなるように螺刻される
ことによって回転出力の比較的小さい電動モータにも拘
わらず操舵力を一定に保つような工夫がなされている。
【０００５】このラック・ピニオン式運動変換機構にお
いてほぼ筒形の部材内で押圧部材８０の一端に当接する
コイルスプリング８９の付勢力によりラック軸８１を押
圧しラック歯８１ａとピニオン歯８６ａとの噛合を維持
している。この噛合によりピニオン軸８６の回動をラッ
ク軸８１の軸長方向への直線運動に変換するとともに、
押圧部材８０はラック軸８１の外周面を摺動する。従っ
て、この構造では摺動面の摩耗が著しく、コイルスプリ
ング８９による押圧力（付勢力）が制限される。そのた
め、ピニオン軸に比較的大きなトルクが加わるピニオン
・アシスト式電動式パワーステアリングのような電動式
パワーステアリング機構においては、必要な押圧力が得
られずピニオン歯８６ａ及びラック歯８１ａの噛合面周
辺からラトル音などの異音が発生してしまうといった欠
点を有している。
いてほぼ筒形の部材内で押圧部材８０の一端に当接する
コイルスプリング８９の付勢力によりラック軸８１を押
圧しラック歯８１ａとピニオン歯８６ａとの噛合を維持
している。この噛合によりピニオン軸８６の回動をラッ
ク軸８１の軸長方向への直線運動に変換するとともに、
押圧部材８０はラック軸８１の外周面を摺動する。従っ
て、この構造では摺動面の摩耗が著しく、コイルスプリ
ング８９による押圧力（付勢力）が制限される。そのた
め、ピニオン軸に比較的大きなトルクが加わるピニオン
・アシスト式電動式パワーステアリングのような電動式
パワーステアリング機構においては、必要な押圧力が得
られずピニオン歯８６ａ及びラック歯８１ａの噛合面周
辺からラトル音などの異音が発生してしまうといった欠
点を有している。
【０００６】電動式パワーステアリング装置は、一般
に、舵輪の回転軸とラック・ピニオン式運動変換機構の
ピニオン軸とをジョイントによって接続している。電動
式パワーステアリング装置には、モータ及びそのモータ
の減速機構が前記ジョイントよりも舵輪側にあるコラム
タイプの電動式パワーステアリング装置と、モータ及び
そのモータの減速機構が前記ジョイントよりもラック・
ピニオン機構側にあるピニオンタイプの電動式パワース
テアリング装置とがある。
に、舵輪の回転軸とラック・ピニオン式運動変換機構の
ピニオン軸とをジョイントによって接続している。電動
式パワーステアリング装置には、モータ及びそのモータ
の減速機構が前記ジョイントよりも舵輪側にあるコラム
タイプの電動式パワーステアリング装置と、モータ及び
そのモータの減速機構が前記ジョイントよりもラック・
ピニオン機構側にあるピニオンタイプの電動式パワース
テアリング装置とがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】電動式パワーステアリ
ング装置を高出力化するときにおいて、レイアウト性な
どによりモータのサイズが限定され、そのモータの出力
も限定されるという問題点が生じる。この問題点を解決
すべく、機械系、特にラック・ピニオン式運動変換機構
の効率を上げてモータの効率を有効に使う方法が提案さ
れている。この方法としては、ラック・ピニオン式運動
変換機構において、ラック軸をピニオン軸に対して押圧
するプレッシャーパッド部として回転可能なローラを用
いる技術（以下、「転がり式ラック・ピニオン運動変換
機構」という。）が考えだされている。この転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構によれば、ラック軸及びピ
ニオン軸間に高い負荷が掛かる場合に機械効率を大幅に
向上させることができる。
ング装置を高出力化するときにおいて、レイアウト性な
どによりモータのサイズが限定され、そのモータの出力
も限定されるという問題点が生じる。この問題点を解決
すべく、機械系、特にラック・ピニオン式運動変換機構
の効率を上げてモータの効率を有効に使う方法が提案さ
れている。この方法としては、ラック・ピニオン式運動
変換機構において、ラック軸をピニオン軸に対して押圧
するプレッシャーパッド部として回転可能なローラを用
いる技術（以下、「転がり式ラック・ピニオン運動変換
機構」という。）が考えだされている。この転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構によれば、ラック軸及びピ
ニオン軸間に高い負荷が掛かる場合に機械効率を大幅に
向上させることができる。
【０００８】しかしながら、転がり式ラック・ピニオン
運動変換機構とコラムタイプ電動式パワーステアリング
装置又はピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置
とを組み合わせた場合は、路面からのキックバックに対
してモータが応答しないため、他の従来の電動式パワー
ステアリング装置に比べてラック・ピニオン機構に過大
な負荷がかかってしまう。
運動変換機構とコラムタイプ電動式パワーステアリング
装置又はピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置
とを組み合わせた場合は、路面からのキックバックに対
してモータが応答しないため、他の従来の電動式パワー
ステアリング装置に比べてラック・ピニオン機構に過大
な負荷がかかってしまう。
【０００９】さらに、この場合は、摺動面が転がりであ
るためキックバック力の減衰が従来のすべり式に比べて
悪いので、ラトル音が発生し易くなるという問題があ
る。
るためキックバック力の減衰が従来のすべり式に比べて
悪いので、ラトル音が発生し易くなるという問題があ
る。
【００１０】さらにまた、この場合は、転がり式ラック
・ピニオン運動変換機構を導入する他の目的に摩擦力低
減によるハンドル戻り特性及びオンセンター感の向上が
あるが、モータの摩擦力の影響が転がり式ラック・ピニ
オン運動変換機構による改善分よりも大きいので、その
目的を達成するほどの効果は得られていないという問題
がある。
・ピニオン運動変換機構を導入する他の目的に摩擦力低
減によるハンドル戻り特性及びオンセンター感の向上が
あるが、モータの摩擦力の影響が転がり式ラック・ピニ
オン運動変換機構による改善分よりも大きいので、その
目的を達成するほどの効果は得られていないという問題
がある。
【００１１】本発明は上述のような事情によりなされた
ものであり、本発明の目的は、ラック・ピニオン運動変
換機構に過大な荷重が発生することを防ぐことができ、
ラトル音の発生を抑え、モータの摩擦力の影響を軽減す
ることができる電動式パワーステアリング装置を提供す
ることにある。
ものであり、本発明の目的は、ラック・ピニオン運動変
換機構に過大な荷重が発生することを防ぐことができ、
ラトル音の発生を抑え、モータの摩擦力の影響を軽減す
ることができる電動式パワーステアリング装置を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピニオン軸と
ラック軸の噛合により舵輪の回転運動を直線運動に変換
するラック・ピニオン式運動変換機構と、運転者による
舵輪の操舵力を補助するモータとを備える電動式パワー
ステアリング装置に関するもので、前記ラック・ピニオ
ン式運動変換機構が転がり式ラック・ピニオン運動変換
機構であって、前記ピニオン軸から前記モータの出力軸
までの機構経路中に弾性体を挿入したことによって達成
される。
ラック軸の噛合により舵輪の回転運動を直線運動に変換
するラック・ピニオン式運動変換機構と、運転者による
舵輪の操舵力を補助するモータとを備える電動式パワー
ステアリング装置に関するもので、前記ラック・ピニオ
ン式運動変換機構が転がり式ラック・ピニオン運動変換
機構であって、前記ピニオン軸から前記モータの出力軸
までの機構経路中に弾性体を挿入したことによって達成
される。
【００１３】また、本発明の上記目的は、前記舵輪の回
転軸と前記ラック・ピニオン式運動変換機構のピニオン
軸とを連結するジョイントを備え、前記モータ及び当該
モータの減速機構が前記ジョイントと前記舵輪との間に
配置されているコラムタイプのパワーステアリングであ
ることによってより効果的に達成される。
転軸と前記ラック・ピニオン式運動変換機構のピニオン
軸とを連結するジョイントを備え、前記モータ及び当該
モータの減速機構が前記ジョイントと前記舵輪との間に
配置されているコラムタイプのパワーステアリングであ
ることによってより効果的に達成される。
【００１４】また、本発明の上記目的は、前記舵輪の回
転軸と前記ラック・ピニオン式運動変換機構のピニオン
軸とを連結するジョイントを備え、前記モータ及び当該
モータの減速機構が前記ジョイントと前記ラック・ピニ
オン式運動変換機構のピニオン軸との間に配置されてい
るピニオンタイプのパワーステアリングであることによ
ってより効果的に達成される。
転軸と前記ラック・ピニオン式運動変換機構のピニオン
軸とを連結するジョイントを備え、前記モータ及び当該
モータの減速機構が前記ジョイントと前記ラック・ピニ
オン式運動変換機構のピニオン軸との間に配置されてい
るピニオンタイプのパワーステアリングであることによ
ってより効果的に達成される。
【００１５】また、本発明の上記目的は、前記弾性体
は、前記モータの出力軸から当該モータの減速機構まで
の機構経路中に挿入されていることによってより効果的
に達成される。
は、前記モータの出力軸から当該モータの減速機構まで
の機構経路中に挿入されていることによってより効果的
に達成される。
【００１６】また、本発明の上記目的は、前記弾性体
は、前記ジョイントの機構中に挿入されていることによ
ってより効果的に達成される。
は、前記ジョイントの機構中に挿入されていることによ
ってより効果的に達成される。
【００１７】また、本発明の上記目的は、舵輪の回転軸
に発生する操舵トルクに基づいて演算手段で演算された
操舵補助指令値と、前記モータの電流値とから演算した
電流制御値に基づいて当該モータを制御する制御手段
と、前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令
値に加算する補助演算手段とを備えることによってより
効果的に達成される。
に発生する操舵トルクに基づいて演算手段で演算された
操舵補助指令値と、前記モータの電流値とから演算した
電流制御値に基づいて当該モータを制御する制御手段
と、前記操舵トルクの信号を微分して前記操舵補助指令
値に加算する補助演算手段とを備えることによってより
効果的に達成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明によると、図７に示すよう
なコラムタイプ電動式パワーステアリング装置又は図６
に示すようなに、転がり式ラック・ピニオン運動変換機
構４を用いた場合に、ラック・ピニオン運動変換機構４
のピニオン軸６からパワーステアリングの駆動源となる
モータ４１までの経路に吸振性のある弾性体を挿入して
いるので、ピニオン軸６がモータ４１に対して相対運動
することができることにより、転がり式ラック・ピニオ
ン運動変換機構４に過大な荷重が発生することを防ぐこ
とができる。
なコラムタイプ電動式パワーステアリング装置又は図６
に示すようなに、転がり式ラック・ピニオン運動変換機
構４を用いた場合に、ラック・ピニオン運動変換機構４
のピニオン軸６からパワーステアリングの駆動源となる
モータ４１までの経路に吸振性のある弾性体を挿入して
いるので、ピニオン軸６がモータ４１に対して相対運動
することができることにより、転がり式ラック・ピニオ
ン運動変換機構４に過大な荷重が発生することを防ぐこ
とができる。
【００１９】図７に示すようなコラムタイプ電動式パワ
ーステアリング装置及び図６に示すようなピニオンタイ
プ電動式パワーステアリング装置の両タイプともに、モ
ータ４１とそのモータ４１の減速機構であるウォームホ
イール３との間に吸振性のある弾性体を挿入すること
で、本発明の効果を得ることができる。図７に示すよう
なコラムタイプ電動式パワーステアリング装置では、ウ
ォームホイール３の回転軸と転がり式ラック・ピニオン
運動変換機構４のピニオン軸６との間に配置されたジョ
イント５１に、吸振性のある弾性体を挿入することで、
本発明の効果を得ることができる。
ーステアリング装置及び図６に示すようなピニオンタイ
プ電動式パワーステアリング装置の両タイプともに、モ
ータ４１とそのモータ４１の減速機構であるウォームホ
イール３との間に吸振性のある弾性体を挿入すること
で、本発明の効果を得ることができる。図７に示すよう
なコラムタイプ電動式パワーステアリング装置では、ウ
ォームホイール３の回転軸と転がり式ラック・ピニオン
運動変換機構４のピニオン軸６との間に配置されたジョ
イント５１に、吸振性のある弾性体を挿入することで、
本発明の効果を得ることができる。
【００２０】また、本発明によると、前記吸振性のある
弾性体がもつ減衰作用により、転がり式ラック・ピニオ
ン運動変換機構４がもつキックバック力の減衰作用の不
足分を補うので、ラトル音の発生を防ぐことができる。
弾性体がもつ減衰作用により、転がり式ラック・ピニオ
ン運動変換機構４がもつキックバック力の減衰作用の不
足分を補うので、ラトル音の発生を防ぐことができる。
【００２１】さらにまた、本発明によると、吸振性のあ
る弾性体をモータ４１とそのモータ４１の減速機構との
間に介在させることにより、その弾性体の弾性領域にお
いてモータ４１の回転軸とピニオン軸６とを連結する舵
輪軸の相対回転を可能にしているので、例えば、モータ
４１がその摩擦力によって停止している状況において
も、ピニオン軸６に連動して舵輪軸３１が回転可能とな
り、モータ４１の摩擦力の影響を軽減でき、転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構４とコラムタイプ電動式パ
ワーステアリング装置又はピニオンタイプ電動式パワー
ステアリング装置とを組み合わせた技術の効果を生かす
ことができる。
る弾性体をモータ４１とそのモータ４１の減速機構との
間に介在させることにより、その弾性体の弾性領域にお
いてモータ４１の回転軸とピニオン軸６とを連結する舵
輪軸の相対回転を可能にしているので、例えば、モータ
４１がその摩擦力によって停止している状況において
も、ピニオン軸６に連動して舵輪軸３１が回転可能とな
り、モータ４１の摩擦力の影響を軽減でき、転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構４とコラムタイプ電動式パ
ワーステアリング装置又はピニオンタイプ電動式パワー
ステアリング装置とを組み合わせた技術の効果を生かす
ことができる。
【００２２】さらにまた、本発明によると、トルクセン
サ信号を用いた摩擦補償制御は、従来の構成ではラック
・ピニオン運動変換機構４又はモータ４１によって路面
情報がブロックされてしまいその路面情報がトルクセン
サまで伝わらないためその摩擦補償制御の効果が得られ
なかったものが、本発明の構成によれば、路面情報がト
ルクセンサまで伝わるので、トルクセンサ信号を用いた
摩擦補償制御によってモータの摩擦を補償することが可
能となり、モータがふんばることによるラトル音の発生
を効果的に抑制することができる。
サ信号を用いた摩擦補償制御は、従来の構成ではラック
・ピニオン運動変換機構４又はモータ４１によって路面
情報がブロックされてしまいその路面情報がトルクセン
サまで伝わらないためその摩擦補償制御の効果が得られ
なかったものが、本発明の構成によれば、路面情報がト
ルクセンサまで伝わるので、トルクセンサ信号を用いた
摩擦補償制御によってモータの摩擦を補償することが可
能となり、モータがふんばることによるラトル音の発生
を効果的に抑制することができる。
【００２３】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２４】図１は本発明の実施形態に係る電動式パワ
ーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す
正面図である。
ーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す
正面図である。
【００２５】図１において、舵輪軸３１は、車室内部の
所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定さ
れ、円筒形のハウジング３２内に、軸心回りに回動自在
に支承されている。ハウジング３２の上部から所定の長
さ突出した舵輪軸３１の上端部には、舵輪（図示せず）
が固着されている。
所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定さ
れ、円筒形のハウジング３２内に、軸心回りに回動自在
に支承されている。ハウジング３２の上部から所定の長
さ突出した舵輪軸３１の上端部には、舵輪（図示せず）
が固着されている。
【００２６】ラック・ピニオン式運動変換機構４は、長
手方向を車輌の左右方向とし、車輌前部のエンジンルー
ム内にほぼ水平に装設された筒状をなすラック軸ケース
３６と、このラック軸ケース３６にこれと軸心をほぼ一
致させ軸長方向に移動自在に内挿されたラック軸１３
と、ラック軸ケース３６内部にラック軸１３の軸心に対
して斜めに支承され、ラック軸１３と係合させたピニオ
ン軸６等とで構成されている。
手方向を車輌の左右方向とし、車輌前部のエンジンルー
ム内にほぼ水平に装設された筒状をなすラック軸ケース
３６と、このラック軸ケース３６にこれと軸心をほぼ一
致させ軸長方向に移動自在に内挿されたラック軸１３
と、ラック軸ケース３６内部にラック軸１３の軸心に対
して斜めに支承され、ラック軸１３と係合させたピニオ
ン軸６等とで構成されている。
【００２７】図２は、本発明の実施形態に係る電動式パ
ワーステアリング装置における転がり式ラック・ピニオ
ン式運動変換機構を示す断面図である。
ワーステアリング装置における転がり式ラック・ピニオ
ン式運動変換機構を示す断面図である。
【００２８】図２において上部は舵輪の回転が舵輪軸３
１側からユニバーサルジョイント１９（図１参照）を介
して伝えられる入力軸１８であり、入力軸１８の下部に
は回動可能にピニオン軸６が同軸的に装着されている。
また、入力軸１８にはトルクセンサ部１が配設されてい
て、ステアリング系の負荷を検出してＥＣＵ（電気制御
部、図示せず）にそのトルク信号を伝達する役目を担っ
ている。
１側からユニバーサルジョイント１９（図１参照）を介
して伝えられる入力軸１８であり、入力軸１８の下部に
は回動可能にピニオン軸６が同軸的に装着されている。
また、入力軸１８にはトルクセンサ部１が配設されてい
て、ステアリング系の負荷を検出してＥＣＵ（電気制御
部、図示せず）にそのトルク信号を伝達する役目を担っ
ている。
【００２９】ＥＣＵより車速信号とトルク信号に基づい
て演算され出力された電流が印加されると電動モータ
（不図示）は回転し、その回転はウォーム２に伝達され
る。ウォーム２は操舵力を補助する電動モータと同軸上
に配設されている。更に、ウォーム２の回転力をピニオ
ン軸１８上に嵌合しているウォームホイール３（図３参
照）で減速させトルクを拡大させてピニオン軸６の回転
運動を補助する。
て演算され出力された電流が印加されると電動モータ
（不図示）は回転し、その回転はウォーム２に伝達され
る。ウォーム２は操舵力を補助する電動モータと同軸上
に配設されている。更に、ウォーム２の回転力をピニオ
ン軸１８上に嵌合しているウォームホイール３（図３参
照）で減速させトルクを拡大させてピニオン軸６の回転
運動を補助する。
【００３０】ピニオン軸６は、ギヤボックス内部に軸受
５、 １５を介して軸承されている。ピニオン軸６の外周
にはピニオン歯６ａが形成され、ピニオン歯６ａに操向
機構であるラック軸１３のラック歯１３ａが噛合し、ラ
ック軸１３を軸長方向（図２の表裏方向）に変位させて
タイロッド２１（図１参照）を介して最終的に操舵輪
（図示せず）に所望の舵角を付与する構成である。
５、 １５を介して軸承されている。ピニオン軸６の外周
にはピニオン歯６ａが形成され、ピニオン歯６ａに操向
機構であるラック軸１３のラック歯１３ａが噛合し、ラ
ック軸１３を軸長方向（図２の表裏方向）に変位させて
タイロッド２１（図１参照）を介して最終的に操舵輪
（図示せず）に所望の舵角を付与する構成である。
【００３１】ラック軸１３はその端部の一部が断面で半
円筒形となっており、その偏平部１３ｂにラック歯１３
ａがラック軸１３の軸線方向に螺刻されている。ラック
歯１３ａとピニオン歯６ａが噛合することにより、ピニ
オン軸６の回転運動がラック軸１３の直線運動に変換さ
れる。この噛合関係を保つためにプレッシャーパッド部
２０がラック軸１３を介して噛合部に押圧力を付与して
いる。また、噛合部に押庄力を付与するための機構が、
ギヤボックス４からピニオン軸６の軸線方向と直交する
方向に突出するほぼ円筒形のハウジング１６内に設けら
れている。
円筒形となっており、その偏平部１３ｂにラック歯１３
ａがラック軸１３の軸線方向に螺刻されている。ラック
歯１３ａとピニオン歯６ａが噛合することにより、ピニ
オン軸６の回転運動がラック軸１３の直線運動に変換さ
れる。この噛合関係を保つためにプレッシャーパッド部
２０がラック軸１３を介して噛合部に押圧力を付与して
いる。また、噛合部に押庄力を付与するための機構が、
ギヤボックス４からピニオン軸６の軸線方向と直交する
方向に突出するほぼ円筒形のハウジング１６内に設けら
れている。
【００３２】プレッシャーパッド部２０は、ローラ１
０、ニードル軸受１１、ピン軸１２、及び軸受ホルダ１
４を具備し、ピニオン歯６ａとラック歯１３ａとの噛合
を維持するように所定の押圧力でピニオン軸６に対して
ラック軸１３を押圧している。プレッシャーパッド部２
０は、軸受ホルダ１４によりピン軸１２を所定の場所に
位置決めし、ラック軸１３の軸線方向の移動に伴いピン
軸１２の周りにローラ１０が回動可能となる構成となっ
ている。尚、本実施例では、ローラ１０のみがラック軸
１３の外周面１３ｃと摺擦する。即ち、ローラ１０がラ
ック軸１３に対し転がりとなる構成である。
０、ニードル軸受１１、ピン軸１２、及び軸受ホルダ１
４を具備し、ピニオン歯６ａとラック歯１３ａとの噛合
を維持するように所定の押圧力でピニオン軸６に対して
ラック軸１３を押圧している。プレッシャーパッド部２
０は、軸受ホルダ１４によりピン軸１２を所定の場所に
位置決めし、ラック軸１３の軸線方向の移動に伴いピン
軸１２の周りにローラ１０が回動可能となる構成となっ
ている。尚、本実施例では、ローラ１０のみがラック軸
１３の外周面１３ｃと摺擦する。即ち、ローラ１０がラ
ック軸１３に対し転がりとなる構成である。
【００３３】プレッシャーパッド部２０をハウジング１
６内部に収容した状態において、軸受ホルダ１４、ピン
軸１２、ニードル軸受１１、及びローラ１０から構成さ
れるプレッシャーパッド部２０は、ハウジング１６内を
その軸線方向に一体的に移動可能である。
６内部に収容した状態において、軸受ホルダ１４、ピン
軸１２、ニードル軸受１１、及びローラ１０から構成さ
れるプレッシャーパッド部２０は、ハウジング１６内を
その軸線方向に一体的に移動可能である。
【００３４】さらに、プレッシャーバッド部２０のラッ
ク軸１３と反対側には弾性部材であるコイルスプリング
９がハウジング１６内に配置されている。プレッシャー
パッド部２０に押圧力を付与するコイルスプリング９の
一端はプレッシャーパッド部２０（軸受ホルダ１４の
面）に当接し、他端はロックナット７によりハウジング
１６の端部に螺合されているアジャストスクリュウ８に
当接している。
ク軸１３と反対側には弾性部材であるコイルスプリング
９がハウジング１６内に配置されている。プレッシャー
パッド部２０に押圧力を付与するコイルスプリング９の
一端はプレッシャーパッド部２０（軸受ホルダ１４の
面）に当接し、他端はロックナット７によりハウジング
１６の端部に螺合されているアジャストスクリュウ８に
当接している。
【００３５】従って、アジャストスクリュウ８を調整し
軸方向に移動させることにより、ハウジング１６内部に
延在するコイルスプリング９によるプレッシャーパッド
部２０に与える押圧力を調整することができる。
軸方向に移動させることにより、ハウジング１６内部に
延在するコイルスプリング９によるプレッシャーパッド
部２０に与える押圧力を調整することができる。
【００３６】このよな転がり式ラック・ピニオン式運動
変換機構によれば、ラック軸及びピニオン軸間に高い負
荷が掛かる場合に機械効率を大幅に向上させることがで
きる。
変換機構によれば、ラック軸及びピニオン軸間に高い負
荷が掛かる場合に機械効率を大幅に向上させることがで
きる。
【００３７】図3は、本発明の実施形態に係る電動式パ
ワーステアリング装置におけるパワーステアリングの駆
動源となるモータとそのモータの減速機構を示す部分断
面図である。この実施形態の特徴は、モータ４１の減速
機構におけるウォーム２がそのウォーム軸方向に移動可
能となるように、そのウォーム２の両端部位とウォーム
軸受３５との間に弾性体であるゴム４０を配置している
点である。
ワーステアリング装置におけるパワーステアリングの駆
動源となるモータとそのモータの減速機構を示す部分断
面図である。この実施形態の特徴は、モータ４１の減速
機構におけるウォーム２がそのウォーム軸方向に移動可
能となるように、そのウォーム２の両端部位とウォーム
軸受３５との間に弾性体であるゴム４０を配置している
点である。
【００３８】ゴム４０の弾性域（移動可能範囲）では、
ウォームホイール３の回転はウォーム２に発生するトル
クがモータ４１の摩擦力及びイナーシャに打ち勝つまで
はウォームの軸方向の変位となり、モータ４１の回転と
ピニオン軸６に連動したウォームホイール３の回転とは
連動しない。すなわち、路面からのキックバックをウォ
ームホイール３が受けた場合は、ウォーム２をスライド
させ、ゴム４０によりキックバックの衝撃を吸収する構
造となっている。
ウォームホイール３の回転はウォーム２に発生するトル
クがモータ４１の摩擦力及びイナーシャに打ち勝つまで
はウォームの軸方向の変位となり、モータ４１の回転と
ピニオン軸６に連動したウォームホイール３の回転とは
連動しない。すなわち、路面からのキックバックをウォ
ームホイール３が受けた場合は、ウォーム２をスライド
させ、ゴム４０によりキックバックの衝撃を吸収する構
造となっている。
【００３９】このような構造によれば、ゴム４０による
ウォーム２の移動可能範囲では、キックバック力をモー
タ４１に集束させることなくピニオン軸６の回転方向に
逃がすことができるので、ラック・ピニオン機構に負荷
が集中することを防ぐことができる。また、このような
構造によれば、ゴム４０の制振作用により、転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構の欠点である制振作用の不
足を補うので、ラトル音の発生を防ぐことができる。
ウォーム２の移動可能範囲では、キックバック力をモー
タ４１に集束させることなくピニオン軸６の回転方向に
逃がすことができるので、ラック・ピニオン機構に負荷
が集中することを防ぐことができる。また、このような
構造によれば、ゴム４０の制振作用により、転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構の欠点である制振作用の不
足を補うので、ラトル音の発生を防ぐことができる。
【００４０】図４は、本発明の他の実施形態であって、
電動式パワーステアリング装置においてモータの摩擦補
償制御をするコントロールユニット４０を示すブロック
図である。
電動式パワーステアリング装置においてモータの摩擦補
償制御をするコントロールユニット４０を示すブロック
図である。
【００４１】コントロールユニット４０は、アシストト
ルクの応答性向上とトルク制御系の安定性向上を目的と
して、アシスト量（操舵補助指令値）に対して操舵トル
ク信号の微分に比例した値を、制御系の応答性を高める
ために加算している。このようにトルク量を微分した信
号をアシスト量に加算している。また、操舵トルクが大
きくかつハンドルが戻る時、つまり操舵角θが減少する
ときの負のゲインを適用することになり、アシスト量
（操舵補助指令値）の急激な減少を防ぎ、結果として高
トルク域では大きなヒステリシス特性を、中立点近傍の
低トルク域では小さなヒステリシス特性を与えることに
なる。
ルクの応答性向上とトルク制御系の安定性向上を目的と
して、アシスト量（操舵補助指令値）に対して操舵トル
ク信号の微分に比例した値を、制御系の応答性を高める
ために加算している。このようにトルク量を微分した信
号をアシスト量に加算している。また、操舵トルクが大
きくかつハンドルが戻る時、つまり操舵角θが減少する
ときの負のゲインを適用することになり、アシスト量
（操舵補助指令値）の急激な減少を防ぎ、結果として高
トルク域では大きなヒステリシス特性を、中立点近傍の
低トルク域では小さなヒステリシス特性を与えることに
なる。
【００４２】すなわち、コントロールユニット４０は、
モータ４１の摩擦の影響を補償する目的でトルク検出値
であるトルク信号Ｔｒに基づいた摩擦補償制御を行な
う。この摩擦補償制御は、操舵トルクの小さいセンター
付近のトルク制御の応答性を速くするものであり、トル
クを検出しているトーションバーのねじれを少なく抑え
る方向に作用する。一方、モータ４１の摩擦は、トーシ
ョンバーのねじれを増す方向に作用する。したがって、
モータ４１の摩擦をトーションバーのねじれとして検出
できれば、コントロールユニット４０による摩擦補償制
御で摩擦補償することが可能となる。
モータ４１の摩擦の影響を補償する目的でトルク検出値
であるトルク信号Ｔｒに基づいた摩擦補償制御を行な
う。この摩擦補償制御は、操舵トルクの小さいセンター
付近のトルク制御の応答性を速くするものであり、トル
クを検出しているトーションバーのねじれを少なく抑え
る方向に作用する。一方、モータ４１の摩擦は、トーシ
ョンバーのねじれを増す方向に作用する。したがって、
モータ４１の摩擦をトーションバーのねじれとして検出
できれば、コントロールユニット４０による摩擦補償制
御で摩擦補償することが可能となる。
【００４３】しかし、トーションバーは、モータ４１よ
りハンドル側に配置されているため、ハンドル側からの
入力に対しては摩擦補償することができるが、キックバ
ック等の路面からの入力に対しては補償が困難であり、
摩擦補償制御によりラック・ピニオン式運動変換機構４
のラトル音を低減することはできなかった。
りハンドル側に配置されているため、ハンドル側からの
入力に対しては摩擦補償することができるが、キックバ
ック等の路面からの入力に対しては補償が困難であり、
摩擦補償制御によりラック・ピニオン式運動変換機構４
のラトル音を低減することはできなかった。
【００４４】ところが、図3に示すような弾性体である
ゴム４０の弾性領域では、路面からの入力をトルクセン
サで検出することができ、摩擦補償制御が路面からの入
力に対しても有効になる。一旦、コントロールユニット
４０による摩擦補償制御が働くとモータ４１の摩擦が補
償され路面からの入力をトルクセンサで検出することが
可能になる。すなわち、ゴム４０と摩擦補償制御によ
り、ゴム４０の弾性域を越えてキックバック力をラック
・ピニオン式運動変換機構４からハンドル側に逃がすこ
とが可能になる。さらに、コントロールユニット４０に
よる摩擦補償制御をチューニングすることにより、ラッ
ク・ピニオン式運動変換機構４のラトル音を抑え、適度
に路面情報を舵輪に伝えるチューニングが可能になる。
ゴム４０の弾性領域では、路面からの入力をトルクセン
サで検出することができ、摩擦補償制御が路面からの入
力に対しても有効になる。一旦、コントロールユニット
４０による摩擦補償制御が働くとモータ４１の摩擦が補
償され路面からの入力をトルクセンサで検出することが
可能になる。すなわち、ゴム４０と摩擦補償制御によ
り、ゴム４０の弾性域を越えてキックバック力をラック
・ピニオン式運動変換機構４からハンドル側に逃がすこ
とが可能になる。さらに、コントロールユニット４０に
よる摩擦補償制御をチューニングすることにより、ラッ
ク・ピニオン式運動変換機構４のラトル音を抑え、適度
に路面情報を舵輪に伝えるチューニングが可能になる。
【００４５】図3に示すような弾性体であるゴム４０
は、モータ４１の減速機構からモータ４１の摩擦あるい
は慣性をもたらしている機構までの位置のどこに配置し
ても、上述した転がり式ラック・ピニオン運動変換機構
に過大な荷重が発生することを防ぐ効果、転がり式ラッ
ク・ピニオン運動変換機構がもつキックバック力の減衰
作用の不足分を補いラトル音の発生を防ぐ効果、及びモ
ータの摩擦力の影響を軽減する効果を得ることができ
る。
は、モータ４１の減速機構からモータ４１の摩擦あるい
は慣性をもたらしている機構までの位置のどこに配置し
ても、上述した転がり式ラック・ピニオン運動変換機構
に過大な荷重が発生することを防ぐ効果、転がり式ラッ
ク・ピニオン運動変換機構がもつキックバック力の減衰
作用の不足分を補いラトル音の発生を防ぐ効果、及びモ
ータの摩擦力の影響を軽減する効果を得ることができ
る。
【００４６】図５は、本発明の他の実施形態であって、
電動式パワーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主
要部を示す正面図である。この実施形態では、図3に示
すような弾性体であるゴム４０を、ラック・ピニオン運
動変換機構４のピニオン軸６とモータ４１の減速機構の
出力軸５０とを結合するジョイント５１に配置したもの
である。
電動式パワーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主
要部を示す正面図である。この実施形態では、図3に示
すような弾性体であるゴム４０を、ラック・ピニオン運
動変換機構４のピニオン軸６とモータ４１の減速機構の
出力軸５０とを結合するジョイント５１に配置したもの
である。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、転がり式ラック・ピニ
オン運動変換機構を用いた電動式パワーステアリング装
置において、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構の
ピニオン軸からモータの出力軸までの経路に弾性体を挿
入したので、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構に
過大な荷重が発生することを防ぐことができ、ラトル音
の発生を抑え、モータの摩擦力の影響を軽減することが
できる電動式パワーステアリング装置を提供することが
できる。
オン運動変換機構を用いた電動式パワーステアリング装
置において、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構の
ピニオン軸からモータの出力軸までの経路に弾性体を挿
入したので、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構に
過大な荷重が発生することを防ぐことができ、ラトル音
の発生を抑え、モータの摩擦力の影響を軽減することが
できる電動式パワーステアリング装置を提供することが
できる。
【図１】本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリ
ング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図であ
る。
ング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図であ
る。
【図２】本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリ
ング装置における転がり式ラック・ピニオン式運動変換
機構を示す断面図である。
ング装置における転がり式ラック・ピニオン式運動変換
機構を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリ
ング装置におけるパワーステアリングの駆動源となるモ
ータとそのモータの減速機構を示す部分断面図である。
ング装置におけるパワーステアリングの駆動源となるモ
ータとそのモータの減速機構を示す部分断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態である電動式パワーステ
アリング装置におけるモータの摩擦補償制御をするコン
トロールユニットを示すブロック図である。
アリング装置におけるモータの摩擦補償制御をするコン
トロールユニットを示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施形態である電動式パワーステ
アリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図
である。
アリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図
である。
【図６】本発明の他の実施形態であるピニオンタイプ電
動式パワーステアリング装置示す正面図である。
動式パワーステアリング装置示す正面図である。
【図７】本発明の他の実施形態であるコラムタイプ電動
式パワーステアリング装置示す正面図である。
式パワーステアリング装置示す正面図である。
【図８】従来の電動式パワーステアリング装置のラック
・ピニオン式運動変換機構を示す断面図である。
・ピニオン式運動変換機構を示す断面図である。
２ ウォーム ３ ウォームホイール ４ ラック・ピニオン運動変換機構 ６ ピニオン軸 １０ ローラ １３ ラック軸 １８ 入力軸 １９ ユニバーサルジョイント ２０ プレッシャーパッド部 ３１ 舵輪軸 ３６ ラック軸ケース ４０ ゴム ４１ モータ ４２ スプライン ４３ ブッシュ ５１ ジョイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC10 CC12 CC46 CC50 DA15 DA23 DA82 DB14 DC03 DD05 DE10 EA01 EB11 EC23 GG01 3D033 CA02 CA05 CA13 CA16 CA21 CA31
Claims (6)
- 【請求項１】 ピニオン軸とラック軸の噛合により舵輪
の回転運動を直線運動に変換するラック・ピニオン式運
動変換機構と、運転者による舵輪の操舵力を補助するモ
ータとを備える電動式パワーステアリング装置におい
て、前記ラック・ピニオン式運動変換機構が転がり式ラ
ック・ピニオン運動変換機構であって、前記ピニオン軸
から前記モータの出力軸までの機構経路中に弾性体を挿
入したことを特徴とする電動式パワーステアリング装
置。 - 【請求項２】 前記舵輪の回転軸と前記ラック・ピニオ
ン式運動変換機構のピニオン軸とを連結するジョイント
を備え、前記モータ及び当該モータの減速機構が前記ジ
ョイントと前記舵輪との間に配置されているコラムタイ
プのパワーステアリングであ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装置。 - 【請求項３】 前記舵輪の回転軸と前記ラック・ピニオ
ン式運動変換機構のピニオン軸とを連結するジョイント
を備え、前記モータ及び当該モータの減速機構が前記ジ
ョイントと前記ラック・ピニオン式運動変換機構のピニ
オン軸との間に配置されているピニオンタイプのパワー
ステアリングであ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装置。 - 【請求項４】 前記弾性体は、前記モータの出力軸から
当該モータの減速機構までの機構経路中に挿入されてい
ることを特徴とする請求項１乃至３に記載の電動式パワ
ーステアリング装置。 - 【請求項５】 前記弾性体は、前記ジョイントの機構中
に挿入されてい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装置。 - 【請求項６】 舵輪の回転軸に発生する操舵トルクに基
づいて演算手段で演算された操舵補助指令値と、前記モ
ータの電流値とから演算した電流制御値に基づいて当該
モータを制御する制御手段と、前記操舵トルクの信号を
微分して前記操舵補助指令値に加算する補助演算手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至５に記載の電動
式パワーステアリング装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10335218A JP2000159128A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 電動式パワーステアリング装置 |
| US09/448,503 US6412591B1 (en) | 1998-11-26 | 1999-11-24 | Electric power steering apparatus |
| DE19956713.1A DE19956713B4 (de) | 1998-11-26 | 1999-11-25 | Elektrische Servolenkvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10335218A JP2000159128A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 電動式パワーステアリング装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005178619A Division JP4349334B2 (ja) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | 電動式パワーステアリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000159128A true JP2000159128A (ja) | 2000-06-13 |
Family
ID=18286091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10335218A Pending JP2000159128A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 電動式パワーステアリング装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6412591B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000159128A (ja) |
| DE (1) | DE19956713B4 (ja) |
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| JP2009166715A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
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| US6550568B2 (en) * | 2001-05-29 | 2003-04-22 | Delphi Technologies, Inc. | Column assist isolation system |
| DE10161715A1 (de) * | 2001-12-15 | 2003-06-18 | Zf Lenksysteme Gmbh | Elektrische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge |
| DE10208947A1 (de) * | 2002-02-28 | 2003-09-18 | Zf Lenksysteme Gmbh | Druckstückeinheit für elektro-mechanische Lenkungen |
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| JP4801816B2 (ja) * | 2006-11-01 | 2011-10-26 | 本田技研工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
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| DE102009002940A1 (de) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Zf Lenksysteme Gmbh | Lagerung einer Schnecke in einem Lenkgetriebe |
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| US10053109B2 (en) | 2016-02-26 | 2018-08-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Systems and methods for controlling a vehicle including friction control device |
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