JP2003137112A - Wheel steering gear - Google Patents

Wheel steering gear

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JP2003137112A
JP2003137112A JP2001337521A JP2001337521A JP2003137112A JP 2003137112 A JP2003137112 A JP 2003137112A JP 2001337521 A JP2001337521 A JP 2001337521A JP 2001337521 A JP2001337521 A JP 2001337521A JP 2003137112 A JP2003137112 A JP 2003137112A
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JP
Japan
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steering
nut
wheel
thread groove
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001337521A
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Japanese (ja)
Inventor
Isamu Yoshida
勇 吉田
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high operation efficiency during direction operation, low operation efficiency and steering stability during reverse operation, and restoration to a neutral position by thrust from a tire during a motor failure in a screw mechanism. SOLUTION: In a vehicular steering gear A, a reciprocating steering shaft 3 is used as a screw shaft 5a of a ball screw 5, and the steering shaft 3 is reciprocated for steering by rotating a nut 5b by a motor. Contact angles α1 and α2 between a ball 8 and a thread groove 6 of the steering shaft 3 are provided larger than contact angles θ1 and θ2 between the ball 8 and a thread groove 7 of the nut 5b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のARS
システム等に応用される車輪操舵装置に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ARS for an automobile.
The present invention relates to a wheel steering device applied to a system or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】前輪で操舵する自動車において、両側の
前輪の車輪速を監視し、車体が常に目標車体スリップ角
となるように、後輪角度の操舵を電子制御するシステム
(ARSシステム(Active Rear Stear と呼ばれる)が
用いられている。このシステムに用いられる後輪の車輪
操舵装置は、車輪の支持部材に連結されて進退動作によ
って操舵する操舵軸を、電子制御されるモータの回転駆
動により、ねじ機構を介して直線運動に変換して進退さ
せるように構成される。上記ねじ機構には、通常は台形
ねじ等の滑りねじが使用される。
2. Description of the Related Art In a vehicle steered by front wheels, a system that monitors the wheel speeds of front wheels on both sides and electronically controls steering of rear wheel angles so that the vehicle body always has a target vehicle body slip angle (ARS system (Active Rear The steering wheel for the rear wheels used in this system is a steering wheel that is connected to the supporting member of the wheel and steered by forward and backward movements by rotating the electronically controlled motor. The screw mechanism is configured to be converted into a linear motion and moved back and forth through the screw mechanism, which is usually a sliding screw such as a trapezoidal screw.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】台形ねじ等の滑りねじ
は、モータから与えられるナット回転トルクを軸方向推
力に変換する作動(正作動)の効率が、一般に50%以
下であるため、損失が大きい。そのため、モータを大型
にするなどの対策を必要とする。
A slip screw such as a trapezoidal screw has a loss (loss) of 50% or less because the efficiency of the operation (normal operation) of converting a nut rotation torque applied from a motor into an axial thrust is generally less than that. large. Therefore, it is necessary to take measures such as increasing the size of the motor.

【0004】上記ねじ機構として、ボールねじを使用す
ると、ナットを回転させようとするモータトルクが小さ
くなり、モータ容量を小さくでき、周辺部品を含め、コ
ンパクト化が図れる。しかし、後輪操舵用に求められる
ねじ特性としては、モータよりボールねじのナットを回
転させるとき(正作動のとき)には軽く、タイヤから車
軸を介してねじ軸に推力が加わるとき(逆作動のとき)
には重たくなることが求められる。逆作動のときにも軽
いと、車両が横風を受けるなどして後輪の車輪操舵装置
が外力を受けたときに、モータのロータに発生するトル
クが大きくなり、車両の操舵性が悪化することが懸念さ
れる。このため、従来はボールねじを用いず、滑りねじ
が用いられてきた。
If a ball screw is used as the screw mechanism, the motor torque for rotating the nut is reduced, the motor capacity can be reduced, and the peripheral components and the like can be made compact. However, the screw characteristics required for steering the rear wheels are light when the nut of the ball screw is rotated by the motor (during normal operation), and when thrust is applied from the tire to the screw shaft via the axle (reverse operation). When)
Is required to be heavy. If it is light even in reverse operation, the torque generated in the rotor of the motor increases when the wheel steering device for the rear wheels receives an external force such as when the vehicle receives a side wind, and the steerability of the vehicle deteriorates. Is concerned. Therefore, conventionally, a sliding screw has been used instead of a ball screw.

【0005】なお、ボールねじは、次の点でも有利であ
る。すなわち、万一、モータが故障してナットを回転さ
せることができなくなった場合に、タイヤからの推力に
より中立位置に戻す必要があるが、滑りねじでは逆効率
が0%であるため、別の手段で強制的に復帰させる機構
が必要になる。ボールねじを用いた場合は、逆作動効率
が高いため、タイヤからの推力により中立位置に復帰さ
せる動作に、別の機構を必要としない。このように、ボ
ールねじは、車輪操舵装置への適用において、種々の優
れた性質を有するが、逆効率が高いことによるハンドル
操舵性確保の面から、ARSシステム等における車輪操
舵装置への実用化に至っていない。
The ball screw is also advantageous in the following points. That is, in the unlikely event that the motor fails and the nut cannot be rotated, it is necessary to return it to the neutral position by the thrust from the tire. A mechanism for forcibly returning by means is required. When a ball screw is used, the reverse operation efficiency is high, and therefore a separate mechanism is not required for the operation of returning to the neutral position by the thrust from the tire. As described above, the ball screw has various excellent properties when applied to a wheel steering device, but is practically applied to a wheel steering device in an ARS system or the like from the viewpoint of ensuring handleability due to its high reverse efficiency. Has not reached.

【0006】ボールねじを車輪操舵装置に適用すること
は、パワーステアリング等の主操舵のための車輪操舵装
置においては採用されている。このような主操舵用の車
輪操舵装置において、ボールとウォーム軸のねじ溝との
接触角と、ボールとナットのねじ溝とに角度の差を設け
たものが提案されている(特開昭53−105668号
公報)。この提案例で、パワーステアリングのような動
力式の操舵装置では、ボールとナットのねじ溝との接触
角を、ボールとウォーム軸のねじ溝との接触角よりも大
きくし、逆効率を向上させるように、つまり摩擦抵抗を
小さくするようにしている。これは、ハンドルの戻し操
作性を向上させるように、上記の接触角としたものであ
る。
The application of a ball screw to a wheel steering device is adopted in a wheel steering device for main steering such as power steering. In such a wheel steering device for main steering, there has been proposed one in which a contact angle between a ball and a thread groove of a worm shaft and an angle difference between a ball and a thread groove of a nut are provided (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 53-53). -105668 gazette). In this proposed example, in a power steering system such as a power steering, the contact angle between the ball and the thread groove of the nut is made larger than the contact angle between the ball and the thread groove of the worm shaft, thereby improving the reverse efficiency. That is, the frictional resistance is reduced. This is the above contact angle so as to improve the returning operability of the handle.

【0007】しかし、主操舵用の車輪操舵装置は、ハン
ドルと車輪が連動して動く必要があって、ハンドルと車
輪が機械的に連結されていないARSシステムにおける
後輪の車輪操舵装置とは、求められている性能が異な
る。上記提案例のものは、正効率よりも逆効率を低くす
るだけでよいが、ARSシステムの場合、逆作動時には
ボールねじが回転しないよう保持する必要がある。この
場合、接触角の角度差をつけるだけの対策では難しく、
ボールねじのリード角を、通常採用されるリード角より
も小さく設計する必要がある。逆効率の低下の要望は、
結局は滑りねじの採用となる。
However, in the wheel steering device for main steering, the steering wheel and the wheels need to move in conjunction with each other, and the wheel steering device for the rear wheels in the ARS system in which the steering wheel and the wheels are not mechanically connected is: The required performance is different. The above-mentioned proposal requires only lowering the reverse efficiency than the normal efficiency, but in the case of the ARS system, it is necessary to keep the ball screw from rotating during reverse operation. In this case, it is difficult to take measures to make the contact angle difference.
It is necessary to design the lead angle of the ball screw to be smaller than the lead angle normally adopted. Request for reduction of reverse efficiency is
Eventually, a sliding screw will be adopted.

【0008】この発明の目的は、ねじ機構において、正
作動時には高い作動効率が得られ、かつ逆作動時には操
舵安定性が得られる程度に低い作動効率となりながら、
モータ故障時にはタイヤからの推力により中立位置に復
帰できることもできる車輪操舵装置を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a screw mechanism with high operating efficiency at the time of normal operation and low operating efficiency at the time of reverse operation so that steering stability is obtained.
It is an object of the present invention to provide a wheel steering device that can return to a neutral position by thrust from a tire when a motor fails.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明の車両操舵装置
は、車輪を操舵する操舵軸と、この操舵軸の外周に設け
たねじ溝に対向するねじ溝を内周に設けたナットと、前
記操舵軸とナットとの間に形成された転動路に配置され
た複数のボールとを備え、前記ナットをモータで回転さ
せて前記操舵軸を進退させることで車輪を操舵する車輪
操舵装置であって、前記ボールと操舵軸のねじ溝との接
触角をボールとナットのねじ溝との接触角よりも大きく
したことを特徴とする。通常、ボールねじのねじ溝は、
ナットのねじ溝接触角と軸のねじ溝接触角とが等しく作
られ、このような設計をすることにより、正作動効率も
逆作動効率も高く得られる。この発明は、軸とナットの
接触角に角度差を設け、操舵軸のねじ溝の接触角を、ナ
ットのねじ溝の接触角よりも大きくすることにより、ボ
ールねじの正作動効率は高く、逆作動効率は低くなるよ
うにしたものである。このため、次の3つの特長を同時
に得ることができる。すなわち、.正作動時の作動効
率が良くて損失が少なく、モータが小型のもので済む。
.逆作動時の効率を一般のボールねじよりも小さくす
ることができ、そのため、車両が横風を受けるなどして
車両操舵装置が外力を受けたときでも、その外力でモー
タのロータが回転し難く、安定した車両操舵性を確保す
ることができる。.逆作動効率を低下させても、ボー
ルねじであるため、滑りねじに比べて高い逆作動効率が
得られ、万一モータが故障してナットを回転させること
ができなくなった場合でも、車輪からの推力により、ナ
ットを中立位置に復帰させることができる。そのため、
別の強制復帰用の機構を設ける必要がない。
A vehicle steering system according to the present invention comprises a steering shaft for steering a wheel, a nut having a thread groove on the inner circumference facing a thread groove provided on the outer circumference of the steering shaft, and A wheel steering system comprising a plurality of balls arranged in a rolling path formed between a steering shaft and a nut, and steering the wheel by rotating the nut by a motor to advance and retract the steering shaft. The contact angle between the ball and the thread groove of the steering shaft is larger than the contact angle between the ball and the thread groove of the nut. Normally, the thread groove of a ball screw is
The thread groove contact angle of the nut and the thread groove contact angle of the shaft are made equal, and by such a design, both the normal operation efficiency and the reverse operation efficiency are high. According to the present invention, by providing an angle difference between the contact angle between the shaft and the nut and making the contact angle of the thread groove of the steering shaft larger than the contact angle of the thread groove of the nut, the normal operation efficiency of the ball screw is high and The operating efficiency is low. Therefore, the following three features can be obtained at the same time. That is ,. The operation efficiency at the time of normal operation is good, the loss is small, and the motor can be small.
. The efficiency at the time of reverse operation can be made smaller than that of a general ball screw, and therefore even when the vehicle steering device receives an external force such as a side wind, it is difficult for the rotor of the motor to rotate due to the external force. It is possible to ensure stable vehicle steering. . Even if the reverse operation efficiency is reduced, since it is a ball screw, higher reverse operation efficiency can be obtained compared to a sliding screw, and even if the motor fails and the nut cannot be rotated, The thrust can return the nut to the neutral position. for that reason,
There is no need to provide another mechanism for forced recovery.

【0010】上記転動路のリード角は5°以下とするの
が好ましい。ボールねじにおいて、リード角を小さくす
ると効率が小さくなるが、リード角が5°以下となる
と、顕著に効率が小さくなる。このため、接触角につい
て、上記のようにねじ溝の接触角をナットのねじ溝の接
触角よりも大きくすると共に、リード角は5°以下とす
ることで、さらに逆効率を低下させることができ、車輪
からモータロータへの逆入力を低減することができる。
The lead angle of the rolling path is preferably 5 ° or less. In the ball screw, the efficiency is reduced when the lead angle is reduced, but the efficiency is remarkably reduced when the lead angle is 5 ° or less. For this reason, regarding the contact angle, the reverse angle can be further reduced by making the contact angle of the thread groove larger than the contact angle of the thread groove of the nut as described above and setting the lead angle to 5 ° or less. The reverse input from the wheels to the motor rotor can be reduced.

【0011】上記各構成の車輪操舵装置は、主操舵を前
輪で行う車両の前輪両側車輪速および操舵量を監視し、
監視結果に応じて、車両の走行安定性が向上するように
後輪の操舵を電子制御するシステムにおいて、後輪を操
舵する装置に用いられるものとしても良い。このような
システムの後輪の車輪操舵装置に適用することで、上記
各作用が効果的となり、コンパクトな構成の車輪操舵装
置で、後輪の操舵性を改善することができ、モータ故障
時の対処も簡単になる。
The wheel steering system having each of the above-mentioned configurations monitors the wheel speeds and steering amounts on both front wheels of the vehicle in which the main steering is performed by the front wheels,
It may be used as a device for steering the rear wheels in a system that electronically controls the steering of the rear wheels so as to improve the running stability of the vehicle according to the monitoring result. By applying the above-mentioned system to the wheel steering device for the rear wheels, each of the above-described actions becomes effective, and the steering property of the rear wheels can be improved by the wheel steering device having a compact structure, and when the motor fails, Coping is also easy.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1ない
し図4と共に説明する。この車輪操舵装置Aは、車輪1
を操舵する操舵軸3と、モータ4の回転により操舵軸3
を進退させるボールねじ5とを備えたものである。操舵
軸3は、車輪1を操舵自在に支持する支持部材2に連結
され、車体に設けられた支持手段(図示せず)に進退自
在に支持されている。モータ4とボールねじ5とは、こ
の実施形態では同軸に並べて設けられている。支持部材
2はナックルアーム等からなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This wheel steering device A is equipped with a wheel 1
The steering shaft 3 for steering the
And a ball screw 5 for moving back and forth. The steering shaft 3 is connected to a support member 2 that supports the wheel 1 so as to be steerable, and is supported by a support means (not shown) provided on the vehicle body so as to be able to move back and forth. In this embodiment, the motor 4 and the ball screw 5 are coaxially arranged side by side. The support member 2 is composed of a knuckle arm or the like.

【0013】ボールねじ5は、図2に示すように操舵軸
3の外周に設けられたねじ溝6と、操舵軸3に遊嵌する
ナット5bの内周に設けられ操舵軸3の前記ねじ溝6に
対向するねじ溝7との間に複数のボール8を介在させた
ものであり、操舵軸3の一部または全体がねじ軸5aと
なる。ボールねじ5は、ねじ溝6,7間に介在させたボ
ール8を循環させる循環路(図示せず)を有している。
この循環路は、ねじ溝6,7間で形成される螺旋状の転
動路9を、その両端を連結して周回経路とするものであ
り、ナット5aに設けられた駒やリターンチューブ等の
循環用部材(図示せず)により構成される。
As shown in FIG. 2, the ball screw 5 has a thread groove 6 provided on the outer periphery of the steering shaft 3 and a thread groove of the steering shaft 3 provided on the inner periphery of a nut 5b loosely fitted to the steering shaft 3. A plurality of balls 8 are interposed between the screw shaft 7 and the screw groove 7 facing the screw shaft 6, and the steering shaft 3 partially or wholly serves as the screw shaft 5a. The ball screw 5 has a circulation path (not shown) for circulating the ball 8 interposed between the screw grooves 6 and 7.
This circulation path connects the both ends of the spiral rolling path 9 formed between the screw grooves 6 and 7 to form a circular path, and is a piece provided on the nut 5a, a return tube, or the like. It is composed of a circulation member (not shown).

【0014】モータ4は、減速機付きのものとされ、モ
ータ部4aと減速機部4bとで構成される。モータ部4
aは、ロータ10とステータ11とからなり、ステータ
11はモータハウジング12に設置されている。ロータ
10は円筒状に形成されており、内部に操舵軸3が遊嵌
状態に貫通している。減速機部4bは、ロータ10の回
転を減速してモータ出力軸等となるナット5bに伝達す
るものである。減速機部4bには、例えば遊星歯車式減
速機が用いられる。なお、モータ4は減速機部4bを有
しないものであっても良い。その場合、ナット5bはロ
ータ10と直結される。
The motor 4 is provided with a speed reducer and is composed of a motor section 4a and a speed reducer section 4b. Motor part 4
Reference numeral a denotes a rotor 10 and a stator 11, and the stator 11 is installed in the motor housing 12. The rotor 10 is formed in a cylindrical shape, and the steering shaft 3 penetrates therethrough in a loosely fitted state. The speed reducer unit 4b reduces the speed of rotation of the rotor 10 and transmits it to the nut 5b that serves as a motor output shaft and the like. For the speed reducer unit 4b, for example, a planetary gear type speed reducer is used. The motor 4 may not have the speed reducer section 4b. In that case, the nut 5b is directly connected to the rotor 10.

【0015】ボールねじ5のねじ溝6,7の断面形状
は、図3に拡大して示すように、例えばゴシックアーチ
形状(2つの円弧を溝底で組み合わせた形状)とされて
いる。これらねじ溝6,7は、次に説明するように、接
触角およびリード角が設定されている。ボール8と操舵
軸3のねじ溝6との接触角α1 ,α2 (α1 =α2
は、ボール8とナット5aのねじ溝7との接触角θ1
θ2 (θ1 =θ2 )よりも大きくしてある。どの程度大
きくするかは、求められる性能に応じて適宜設計され
る。接触角の大きさは、ねじ溝6,7の断面を構成する
円弧の曲率を異ならせることにより、または2つの円弧
の互いの開き角度を変えることなどで、適宜行える。軸
側のねじ溝6の接触角α1 ,α2 の範囲は、例えば35
°〜40°とされる。ナット側のねじ溝7の接触角
θ1 ,θ2 は、例えば50°〜55°とされる。また、
ねじ溝6の接触角α1 ,α2 を30°〜45°に設定し
た場合、これよりも10°〜20°程度大きい範囲に、
ねじ溝7の接触角θ1 ,θ2 が設定される。なお、上記
の接触角α1 ,α2 ,θ1 ,θ2 は、狙いの角度のこと
である。
The sectional shapes of the thread grooves 6 and 7 of the ball screw 5 are, for example, a Gothic arch shape (a shape in which two arcs are combined at the groove bottom), as shown in an enlarged view in FIG. A contact angle and a lead angle are set for these thread grooves 6 and 7, as described below. Contact angles α 1 , α 21 = α 2 ) between the ball 8 and the thread groove 6 of the steering shaft 3
Is the contact angle θ 1 between the ball 8 and the thread groove 7 of the nut 5a,
It is larger than θ 21 = θ 2 ). The degree of increase is appropriately designed according to the required performance. The size of the contact angle can be appropriately set by changing the curvatures of the arcs forming the cross sections of the screw grooves 6 and 7, or by changing the opening angles of the two arcs. The range of the contact angles α 1 and α 2 of the thread groove 6 on the shaft side is, for example, 35
It is set to ° to 40 °. The contact angles θ 1 and θ 2 of the thread groove 7 on the nut side are, for example, 50 ° to 55 °. Also,
When the contact angles α 1 and α 2 of the thread groove 6 are set to 30 ° to 45 °, the contact angle α 1 and α 2 are set to a range larger than this by about 10 ° to 20 °.
The contact angles θ 1 and θ 2 of the thread groove 7 are set. The contact angles α 1 , α 2 , θ 1 , and θ 2 described above are target angles.

【0016】図2に示すように、転動路9のリード角β
は、一般に採用される角度よりも小さくすることが好ま
しく、例えば5°以下に設定される。具体例を挙げる
と、軸径がφ25、転動路9のリードが6mmの場合、転
動路9のリード角は4°12′となる。軸径がφ25、
転動路9のリードが4mmの場合に、転動路9のリード角
は2°48′となる。
As shown in FIG. 2, the lead angle β of the rolling path 9
Is preferably smaller than an angle generally adopted, and is set to, for example, 5 ° or less. As a specific example, when the shaft diameter is 25 and the lead of the rolling passage 9 is 6 mm, the lead angle of the rolling passage 9 is 4 ° 12 '. Shaft diameter is φ25,
When the lead of the rolling passage 9 is 4 mm, the lead angle of the rolling passage 9 is 2 ° 48 '.

【0017】上記構成の作用を説明する。図1,図2に
おいて、モータ4のロータ10の回転はボールねじ5の
ナット5bに伝えられ、ナット5aの回転によって、ね
じ軸5aを成す操舵軸3が軸方向に移動する。この軸方
向移動により、支持部材2を介して車輪1の方向が操舵
される。モータ4の回転は、ボールねじ5を介して操舵
軸3に伝えられるため、滑りねじに比べて作動効率が良
くて損失が少なく、モータ4が小型のもので済む。ボー
ルねじ5を用いているが、軸側のねじ溝6の接触角
α1 ,α2 をナット側のねじ溝7の接触角θ1 ,θ2
りも大きくしてあるため、逆効率が低く、車両が横風を
受けるなどして車両操舵装置Aが外力を受けたときとき
でも、その外力でモータ4のロータ11が回転し難く、
安定した車両操舵性を確保することができる。
The operation of the above configuration will be described. 1 and 2, the rotation of the rotor 10 of the motor 4 is transmitted to the nut 5b of the ball screw 5, and the rotation of the nut 5a causes the steering shaft 3 forming the screw shaft 5a to move in the axial direction. By this axial movement, the direction of the wheel 1 is steered via the support member 2. Since the rotation of the motor 4 is transmitted to the steering shaft 3 via the ball screw 5, the operating efficiency is higher and the loss is smaller than that of the slide screw, and the motor 4 can be small in size. Although the ball screw 5 is used, the contact angles α 1 and α 2 of the thread groove 6 on the shaft side are larger than the contact angles θ 1 and θ 2 of the thread groove 7 on the nut side, so that the reverse efficiency is low. Even when the vehicle steering device A receives an external force such as when the vehicle receives a side wind, it is difficult for the rotor 11 of the motor 4 to rotate due to the external force.
It is possible to ensure stable vehicle steering.

【0018】軸側のねじ溝接触角α1 ,α2 をナット5
aのねじ溝接触角θ1 ,θ2 よりも大きくすることによ
り、逆効率は、一般のボールねじ(α1 =α2 =θ1
θ2)に比べて例えば10〜20%程度低下させること
ができる。ハンドル操舵改善のためには、さらに逆効率
を低下させることが好ましく、リード角β(図2)を小
さく設定している。リード角βは、5°以下とすると、
図5,図6に示すように、正効率,逆効率とも顕著に小
さくなる。図5,図6は、一般のボールねじの場合のカ
タログ値(NTN株式会社の「精密ボールねじ」)であ
る。リード角βを上記具体例のように、4°12′から
2°48′と小さくすると、図6から、逆効率が10%
程度低下することがわかる。この接触角とリード角との
2つの対策をとることにより、一般のボールねじに比べ
て、逆効率を例えば20〜30%低下させることが可能
となる。このように逆効率を低下させることで、操舵安
定性が満足できる程度に確保される。
The shaft side screw groove contact angles α 1 and α 2 are set to the nut 5
By making it larger than the contact angles θ 1 and θ 2 of the screw groove of a, the reverse efficiency can be improved by using a general ball screw (α 1 = α 2 = θ 1 =
It can be reduced by, for example, about 10 to 20% compared to θ 2 ). In order to improve the steering of the steering wheel, it is preferable to further reduce the reverse efficiency, and the lead angle β (Fig. 2) is set small. If the lead angle β is 5 ° or less,
As shown in FIGS. 5 and 6, both the normal efficiency and the reverse efficiency are significantly reduced. FIG. 5 and FIG. 6 are catalog values (“precision ball screw” manufactured by NTN Corporation) for general ball screws. When the lead angle β is reduced from 4 ° 12 'to 2 ° 48' as in the above specific example, the reverse efficiency is 10% from FIG.
It can be seen that it decreases to some extent. By taking the two measures of the contact angle and the lead angle, it becomes possible to reduce the reverse efficiency by, for example, 20 to 30% as compared with a general ball screw. By reducing the reverse efficiency in this way, the steering stability is ensured to a satisfactory level.

【0019】なお、リード角βを小さくすることによ
り、正効率も低下するが、上記接触角α1 ,α2
θ1 ,θ2 の関係とすることにより、正効率は例えば1
0〜20%程度向上するため、リード角βを小さくして
も、一般のボールねじに比べて正効率の大きな低下はな
い。
Although reducing the lead angle β reduces the positive efficiency, the contact angles α 1 , α 2 ,
By setting the relationship between θ 1 and θ 2 , the positive efficiency is, for example, 1
Since it is improved by about 0 to 20%, even if the lead angle β is reduced, the positive efficiency is not significantly reduced as compared with a general ball screw.

【0020】また、ボールねじ5の場合、逆効率もある
程度高い値となるので、万一、モータ4が故障してナッ
ト5aを回転させることができなくなった場合でも、車
輪1からの推力により、ナット5aを中立位置に復帰さ
せることができる。そのため強制的にナット5aを中立
位置に復帰させる機構を設けることが不要となる。
Further, in the case of the ball screw 5, the reverse efficiency also has a high value to some extent, so even if the motor 4 fails and the nut 5a cannot be rotated, the thrust force from the wheel 1 causes The nut 5a can be returned to the neutral position. Therefore, it is not necessary to provide a mechanism for forcibly returning the nut 5a to the neutral position.

【0021】図4は、上記構成の車両操舵装置Aを採用
した自動車のARSシステムの概念構成を示すブロック
図である。このARSシステムを搭載した自動車は、主
操舵を前輪1F,1Fで行うものであって、後輪1R,
1Rを操舵する装置として上記構成の車両操舵装置Aが
用いられている。このARSシステムにおいて、制御ユ
ニット13は、車輪速センサ14および舵角センサ15
を介して前輪1F,1Fの車輪速および操舵量を監視
し、監視結果に応じて、車両操舵装置Aのモータ4を駆
動する。これにより、車両の走行安定性が向上するよう
に、例えば常に目標車体スリップ角となるように、後輪
1R,1Rの操舵を電子制御する。なお、制御ユニット
13は、後輪操舵量の制御のための入力として、上記車
輪速等の他に、ヨーイングレートなど、さらに他の検出
値を用いるものであっても良い。
FIG. 4 is a block diagram showing a conceptual configuration of an ARS system for an automobile which employs the vehicle steering system A having the above configuration. An automobile equipped with this ARS system is one in which main steering is performed by the front wheels 1F, 1F, and the rear wheels 1R,
The vehicle steering system A having the above configuration is used as a device for steering the 1R. In this ARS system, the control unit 13 includes a wheel speed sensor 14 and a steering angle sensor 15
The wheel speeds and steering amounts of the front wheels 1F, 1F are monitored via the, and the motor 4 of the vehicle steering system A is driven according to the monitoring result. As a result, the steering of the rear wheels 1R, 1R is electronically controlled so that the running stability of the vehicle is improved, for example, the target vehicle body slip angle is always maintained. It should be noted that the control unit 13 may use, as an input for controlling the rear wheel steering amount, other detected values such as yaw rate in addition to the wheel speed and the like.

【0022】このように、上記構成の車両操舵装置Aを
自動車のARSシステムに採用した場合、モータ4が小
型のコンパクトな構成の車輪操舵装置Aで、後輪1R,
1Rの操舵性を改善することができ、モータ4の故障に
より車輪操舵装置Aのナット5bを回転させられなくな
ったときの対処も可能になる。
As described above, when the vehicle steering system A having the above-mentioned structure is adopted in the ARS system of an automobile, the motor 4 is a small-sized wheel steering system A having a compact structure and the rear wheels 1R,
The steerability of 1R can be improved, and it becomes possible to deal with the case where the nut 5b of the wheel steering device A cannot be rotated due to the failure of the motor 4.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明の車両操舵装置は、車輪を操舵
する操舵軸と、この操舵軸の外周に設けたねじ溝に対向
するねじ溝を内周に設けたナットと、前記操舵軸とナッ
トとの間に形成された転動路に配置された複数のボール
とを備え、前記ナットをモータで回転させて前記操舵軸
を進退させることで車輪を操舵する車輪操舵装置であっ
て、前記ボールと操舵軸のねじ溝との接触角をボールと
ナットのねじ溝との接触角よりも大きくしたため、ねじ
機構部において、正作動時には高い作動効率が得られて
モータの小型化が図れ、かつ逆作動時には低い作動効率
となって操舵安定正が得れる。また、モータ故障時に
は、タイヤからの推力により中立位置に復帰できること
ができて、強制的に復帰させる別の機構を設ける必要が
ない。転動路のリード角を5°以下とした場合は、作動
効率が顕著に小さくなり、ねじ溝の接触角をナットのね
じ溝の接触角よりも大きくした構成と相まって、さらに
逆効率が小さくなり、操舵安定正が改善される。この発
明の車輪操舵装置主操舵を、前輪で行う車両の前輪両側
車輪速および操舵量を監視し、監視結果に応じて、車両
の走行安定性が向上するように後輪の操舵を電子制御す
るシステムにおいて、後輪を操舵する装置として用いた
場合は、モータが小型のコンパクトな構成の車輪操舵装
置で、後輪の操舵性を改善することができ、モータ故障
時の対処も可能になる。
According to the vehicle steering system of the present invention, a steering shaft for steering a wheel, a nut having a thread groove on the inner circumference facing a thread groove provided on the outer circumference of the steering shaft, the steering shaft and the nut. And a plurality of balls arranged in a rolling path formed between the ball and the ball, wherein the wheel is steered by rotating the nut by a motor to advance and retreat the steering shaft. The contact angle between the screw groove of the steering shaft and the steering shaft is larger than the contact angle between the ball groove and the screw groove of the nut.Therefore, in the screw mechanism section, high operation efficiency is obtained during normal operation, and the motor can be downsized, and At the time of operation, the operation efficiency is low and the steering stability is stable. Further, in the event of a motor failure, it is possible to return to the neutral position by the thrust from the tires, and there is no need to provide another mechanism for forcibly returning. If the lead angle of the rolling path is 5 ° or less, the operating efficiency will be significantly reduced, and the reverse efficiency will be further reduced in combination with the configuration in which the contact angle of the thread groove is larger than the contact angle of the thread groove of the nut. The steering stability is improved. The wheel steering device of the present invention performs main steering by monitoring front and rear wheel speeds and steering amount of a vehicle performed by front wheels, and electronically controls rear wheel steering so as to improve traveling stability of the vehicle according to the monitoring result. When used as a device for steering the rear wheels in the system, the motor is a small-sized and compact wheel steering device, which can improve the steerability of the rear wheels and can cope with a motor failure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施形態にかかる車両操舵装置の
構成説明図である。
FIG. 1 is a configuration explanatory view of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention.

【図2】同車両操舵装置の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of the vehicle steering system.

【図3】同車両操舵装置におけるボールねじ転動路の拡
大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a ball screw rolling path in the vehicle steering system.

【図4】同車両操舵装置を用いたARSシステムの一例
の構成説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of an ARS system using the vehicle steering system.

【図5】ボールねじのリード角と正効率の関係を示すグ
ラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the lead angle of a ball screw and the positive efficiency.

【図6】ボールねじのリード角と逆効率の関係を示すグ
ラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the lead angle of a ball screw and the reverse efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1F,1R…車輪 3…操舵軸 4…モータ 5…ボールねじ 5a…ねじ軸 5b…ナット 6…ねじ軸のねじ溝 7…ナットのねじ溝 8…ボール 9…転動路 A…車輪操舵装置 α1 ,α2 ,θ1 ,θ2 …接触角 β:リード角1, 1F, 1R ... Wheels 3 ... Steering shaft 4 ... Motor 5 ... Ball screw 5a ... Screw shaft 5b ... Nut 6 ... Screw shaft thread groove 7 ... Nut thread groove 8 ... Ball 9 ... Rolling path A ... Wheel steering Device α 1 , α 2 , θ 1 , θ 2 … Contact angle β: Lead angle

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車輪を操舵する操舵軸と、この操舵軸の
外周に設けたねじ溝に対向するねじ溝を内周に設けたナ
ットと、前記操舵軸とナットとの間に形成された転動路
に配置された複数のボールとを備え、前記ナットをモー
タで回転させて前記操舵軸を進退させることで車輪を操
舵する車輪操舵装置であって、 前記ボールと操舵軸のねじ溝との接触角をボールとナッ
トのねじ溝との接触角よりも大きくしたことを特徴とす
る車輪操舵装置。
1. A steering shaft for steering a wheel, a nut having a thread groove formed on the inner circumference thereof, the thread groove facing the thread groove provided on the outer periphery of the steering shaft, and a rolling shaft formed between the steering shaft and the nut. A wheel steering device, comprising: a plurality of balls arranged in a moving path, for steering a wheel by rotating the nut with a motor to advance and retreat the steering shaft, wherein: A wheel steering device characterized in that a contact angle is made larger than a contact angle between a ball and a thread groove of a nut.
【請求項2】 前記転動路のリード角を5°以下とした
請求項1に記載の車輪操舵装置。
2. The wheel steering system according to claim 1, wherein the lead angle of the rolling path is 5 ° or less.
【請求項3】 主操舵を前輪で行う車両の前輪両側車輪
速および操舵量を監視し、監視結果に応じて、車両の走
行安定性が向上するように後輪の操舵を電子制御するシ
ステムにおいて、後輪を操舵する装置に用いられる請求
項1または請求項2に記載の車輪操舵装置。
3. A system for electronically controlling steering of rear wheels so as to improve the running stability of the vehicle according to a result of monitoring, by monitoring front and rear wheel speeds and steering amounts of a vehicle in which main steering is performed by front wheels. The wheel steering device according to claim 1 or 2, which is used in a device that steers rear wheels.
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