JP2004210066A

JP2004210066A - Electric power steering device

Info

Publication number: JP2004210066A
Application number: JP2002380826A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kuroumaru; 善和九郎丸; Takeshi Matsubara; 健松原
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device structured so that a transmission device from a motor for assisting the steering to a column shaft is arranged compactly around the column shaft, and capable of precluding hindrance of the driving operation by reducing interference with the foot working of the driver. <P>SOLUTION: The transmission device 4 of this electric power steering device transmits the torque of the motor M for assisting the steering to the column shaft 3 and is equipped with a rotary cylinder 41 rotating coaxially with the column shaft 3 with transmission from the motor M, a moving cylinder 40 to move in the longitudinal direction along the shaft between the rotary cylinder 41 and the column shaft 3, a first ball screw mechanism 42 formed on the counter-circumference of the moving cylinder 40 and the rotary cylinder 41, and a second ball screw mechanism 43 formed on the counter-circumference of the column shaft 3 and the moving cylinder 40, and this is arranged compactly around the column shaft 3. The rotary cylinder 41 is used as the rotor of the motor M for assisting the steering, and the motor M is constructed in a smaller size. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸の中途に操舵補助用のモータを備える電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて、より詳しくは、運転者により操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する電動パワーステアリング装置の一形式として、操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸の中途に前記モータの回転を伝達し、該コラム軸の回転を補助するようにしたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置の多くは、コラム軸を回転自在に支持するハウジングの外側に操舵補助用のモータを取り付け、該モータの回転を前記ハウジングの内部に構成された伝動装置を介してコラム軸に伝え、該コラム軸を回転させる構成となっている。前記伝動装置は、小型、小出力のモータにより十分な操舵補助力を得るべく減速装置として構成されており、更に、省スペースにて高減速比が得られることから、前記モータの出力端に連結されたウォームを前記コラム軸の中途に嵌着されたウォームホイールに噛合させてなるウォームギヤ減速装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９５１２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如く構成されたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置においては、コラム軸に伝動構成されるモータが車室の内部に位置するため、運転者の足回りへの干渉が避け難く、アクセル操作、ブレーキ操作等の運転操作を阻害するという不具合がある。
【０００６】
前述の如く、モータからコラム軸への伝動装置としてウォームギヤ減速装置を用いた場合、前記モータを小型化することができる反面、ウォームに連結されるモータの軸方向がウォームホイールを備えるコラム軸と直交し、該モータがコラム軸のハウジングの外側に接線方向に突出するように取付けられることから、前述した干渉を軽減するために、モータの取付け位置が制約されるという問題がある。
【０００７】
またコラム軸のハウジングの外側に、これと平行をなすように操舵補助用のモータを取付け、該モータの回転を平歯車伝動装置によりコラム軸に伝える構成とすることも可能であるが、この場合、前記ウォームギヤ減速装置と同等の減速比を得るために伝動装置が大型化し、また、減速比を小さくして伝動装置の小型化を図った場合、モータ自体が大型化するという問題があって、所望の干渉軽減効果は得られない。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用のモータ、及び該モータからコラム軸への伝動装置をコラム軸の周辺にコンパクトに構成することができ、運転者の足回りへの干渉程度を軽減して、運転操作を阻害することのない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力を、前記操舵部材と舵取機構とを連絡するコラム軸に伝え、該コラム軸の回転を前記舵取機構に伝えてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記モータからの伝動により前記コラム軸と同軸上にて回転する回転筒と、該回転筒と前記コラム軸との間に同軸的に介装され、軸長方向への移動自在に支持された移動筒と、該移動筒と前記回転筒との対向周上に構成され、前記回転筒の回転を前記移動筒の軸長方向移動に変換する第１のねじ機構と、前記コラム軸と前記移動筒との対向周上に構成され、前記移動筒の軸長方向移動を前記コラム軸の回転に変換する第２のねじ機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、操舵補助用のモータの回転力を回転筒に伝え、この伝動による回転筒の回転を第１のねじ機構の動作により移動筒の軸長方向移動に変換し、この移動筒の軸長方向移動を第２のねじ機構の動作によりコラム軸に伝えて、該コラム軸に操舵補助のための回転力を加える。回転筒、移動筒及び第１，第２のねじ機構を備える伝動装置は、コラム軸の外側に同軸をなしてコンパクトに構成され、運転者の足回りへの干渉程度を軽減し、運転操作の阻害を有効に防止することができる。
【００１１】
また本発明の第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明におけるモータが、前記回転筒を回転子とし、該回転筒、前記移動筒及びコラム軸と同軸をなして構成してあることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、コラム軸への伝動装置を構成する回転筒を回転子として操舵補助用のモータを一体に構成し、該モータをもコラム軸の外側に同軸をなしてコンパクトに構成し、運転者の足回りへの干渉を一層有効に軽減して、運転操作の阻害を防止する。
【００１３】
更に本発明の第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記移動筒の軸長方向の移動位置に基づいて操舵角度を検出する操舵角センサを備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、コラム軸の回転位置に対応する移動筒の軸長方向の移動位置を媒介として、コラム軸の複数回転に亘ってなされる操舵の角度を、簡易な構成により高精度に検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図であり、ラックピニオン式の舵取機構１と、操舵部材としてのステアリングホイール２とを連絡するコラム軸３の中途に操舵補助用のモータＭの回転力を伝え、コラム軸３の回転に応じた舵取機構１の動作を補助するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００１６】
舵取機構１は、図示しない車体の左右方向に延設された円筒形をなすラックハウジングＨ_１と、該ラックハウジングＨ_１の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１０とを備えている。ラックハウジングＨ_１の両側に突出するラック軸１０の両端は、操舵用の車輪としての左右の前輪１１，１１のナックルアーム１２，１２に各別のタイロッド１３，１３を介して連結されており、ラック軸１０の両方向の移動によりタイロッド１３，１３を介してナックルアーム１２，１２を押し引きし、左右の前輪１１，１１を操舵せしめる構成となっている。
【００１７】
ラックハウジングＨ_１の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングＨ_２が連設されており、該ピニオンハウジングＨ_２の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸１４が支持されている。ピニオン軸１４は、ピニオンハウジングＨ_２の上方への突出部のみが図示してあり、この突出部は、両端にユニバーサルジョイント１５，１５を備える中間軸１６を介して前記コラム軸３の下端に連結されている。
【００１８】
ピニオンハウジングＨ_２の内部に延設されたピニオン軸１４の下部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングＨ_１の内部に支持されたラック軸１０には、ピニオンハウジングＨ_２との交叉位置を含めた適長に亘ってラック歯が形成されており、このラック歯が、ピニオン軸１４下部の前記ピニオンに噛合させてある。
【００１９】
コラム軸３は、円筒形をなすコラムハウジングＨ_３の内部に同軸上での回転自在に支持され、図示しない車室の内部に後上方に傾斜して固定支持されており、ステアリングホイール２は、コラムハウジングＨ_３の上部に突出するコラム軸３の上端部に嵌着固定されている。
【００２０】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール２が回転操作された場合、該ステアリングホイール２が嵌着固定されたコラム軸３が軸回りに回転し、この回転が中間軸１６を介してピニオン軸１４に伝わり、このピニオン軸１４の回転が前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸１０の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪１１，１１が操舵される。
【００２１】
このような操舵を補助する操舵補助用のモータＭは、コラムハウジングＨ_３の下部に同軸的に連設された伝動ハウジングＨ_４の内部に、本発明の特徴たる伝動装置４（図２参照）、及びステアリングホイール２の操作に応じてコラム軸３に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサＴと共に構成されている。
【００２２】
トルクセンサＴは、例えば、本願出願人による特許第３１７３９０３号に開示されているように、コラム軸３の中途部をステアリングホイール２の側の第１軸と舵取機構１の側の第２軸とに分割し、これらを細径のトーションバーを介して連結して、ステアリングホイール２に加えられる操舵トルクの作用により前記トーションバーの捩れを伴って第１，第２軸間に生じる周方向の相対変位を検出する公知の構成を有しており、図１中に配設位置のみを示し、構成及び動作の詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２は、伝動ハウジングＨ_４の内部における操舵補助用のモータＭ及び伝動装置４の構成を略示する縦断面図である。本図に示す如く伝動ハウジングＨ_４の軸心部には、コラム軸３が回転自在に支持されており、また、コラム軸３の外側には、該コラム軸３と同軸をなして円筒形の移動筒４０が軸長方向への移動自在に支持され、更に移動筒４０の外側には、該移動筒４０と同軸をなして円筒形の回転筒４１が軸回りでの回転自在に支持されている。
【００２４】
以上の如き回転筒４１の内周面と、これの内側に対向する移動筒４０の外周面とには、半円形断面を有するねじ溝が形成され、これらのねじ溝を多数のボールを介して螺合させて第１のボールねじ機構（第１のねじ機構）４２が構成されている。同様に、移動筒４０の内周面と、これの内側に対向するコラム軸３の外周面とには、半円形断面を有するねじ溝が形成され、これらのねじ溝を多数のボールを介して螺合させて第２のボールねじ機構（第２のねじ機構）４３が構成されており、これら第１，第２のボールねじ機構４２，４３により伝動装置４が構成されている。
【００２５】
また回転筒４１の外周面には、周方向に等配をなして複数の磁石４４，４４…が固設され、操舵補助用のモータＭの回転子が構成されており、回転筒４１の外側を囲繞する伝動ハウジングＨ_４の内周面には、前記磁石４４，４４…の外面とわずかなギャップを介して対向するようにステータコイル４５が周設され、操舵補助用のモータＭの固定子が構成されている。
【００２６】
以上の如く構成された操舵補助用のモータＭにおいては、ステータコイル４５への通電により形成される磁界の作用により前記磁石４４，４４…を備える回転筒４１に回転力が加えられる。このような回転力の作用による回転筒４１の回転は、移動筒４０との対向部に構成された第１のボールねじ機構４２の動作により移動筒４０に伝えられ、該移動筒４０が軸長方向に移動する。このように生じる移動筒４０の移動は、更に、コラム軸３との対向部に構成された第２のボールねじ機構４３の動作によりコラム軸３に伝えられ、該コラム軸３が軸回りに回転する。
【００２７】
即ち、モータＭの回転は、第１，第２のボールねじ機構４２，４３を備える伝動装置４の動作によりコラム軸３に伝えられ、該コラム軸３が軸回りに回転することとなり、このようなコラム軸３の回転は、中間軸１６を介して舵取機構１に伝えられ、該舵取機構１の動作により前述の如く生じる操舵が補助される。
【００２８】
このときコラム軸３に加えられる回転力（操舵補助力）は、操舵補助用のモータＭの駆動制御により変更される。モータＭの駆動制御は、図１に示す操舵制御部５の動作によって行われる。操舵制御部５には、コラム軸３の中途に前述の如く構成されたトルクセンサＴから操舵トルクの検出結果が与えられており、また車両の各部に設けた走行状態センサ５０から、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果が与えられている。
【００２９】
更に操舵制御部５には、伝動ハウジングＨ_４に取付けられた操舵角センサ４６から操舵角の検出結果が与えられている。図２に示す如く操舵角センサ４６は、移動筒４０の端面に対向するように伝動ハウジングＨ_４に取付けられ、例えば、移動筒４０の端面に光を照射し、該端面からの反射光を捉えて、受光レベルに応じた出力を発する光センサにより構成されている。この出力は、前述の如く移動する移動筒４０の移動位置、及びこの移動に伴って生じるコラム軸３の回転位置に対応するから、ステアリングホイール２の回転操作量を示す操舵角の検出結果として用いることができる。
【００３０】
操舵のためのステアリングホイール２の回転操作は、一般に、直進走行時の中立位置を起点として左右両側に各複数回なされるが、この間に移動筒４０は、軸長方向に所定ストロークに亘って移動するのみであり、この移動位置を検出対象とする操舵角センサ４６によれば、簡素な構成により、ステアリングホイール２の複数回転分の操舵角を全域に亘って高精度に検出することが可能となる。なお操舵角センサ４６は、移動筒４０の位置に対応する出力が得られるものであればよく、前述した光センサに限らず、磁気センサ等の他のセンサを用いて構成することも可能である。
【００３１】
操舵制御部５は、トルクセンサＴから与えられる操舵トルクの検出結果に基づいて制御目標値を定め、この制御目標値を、走行状態センサ５０から与えられる走行状態の検出結果、及び操舵角センサ４６から与えられる操舵角の検出結果に基づいて補正し、補正された制御目標値を得るべく操舵補助用のモータＭに動作指令を発し、該モータＭの駆動電流を増減制御する公知の制御動作を行う。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がコラム軸３に加えられることとなり、ステアリングホイール２を操作する運転者に、軽快で良好な操舵感を体感させることができる。
【００３２】
本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、以上の如く駆動制御される操舵補助用のモータＭの回転力をコラム軸３に伝える伝動装置４が、コラム軸３と同軸をなして配された移動筒４０及び回転筒４１と、これらの間に構成された第１，第２のボールねじ機構４２，４３とを備え、コラムハウジングＨ_３の下部に連設された伝動ハウジングＨ_４の内部にコンパクトに構成されており、更に、操舵補助用のモータＭが、前記回転筒４１を回転子として同軸をなして構成されているから、コラムハウジングＨ_３の外側への突出部分が少なくなり、ステアリングホイール２を操作する運転者の足回りへの干渉程度を大幅に軽減することができ、アクセル操作、ブレーキ操作等の運転操作の阻害を有効に防止することが可能となる。
【００３３】
なお第１，第２のボールねじ機構４２，４３は、異なるねじピッチを有して構成することができる。図２に示す如く、第１のボールねじ機構４２のねじピッチを相対的に大とし、第２のボールねじ機構４３のねじピッチを相対的に小とした場合、モータＭの回転は、前記ねじピッチの比に対応する減速比にてコラム軸３に減速伝動されるから、操舵補助用のモータＭの小型化が図れ、前述した干渉の軽減効果を一層高めることが可能となる。
【００３４】
また操舵補助用のモータＭは、コラムハウジングＨ_３の外部に取付け、ギヤ伝動等の伝動手段により回転筒４１に伝動構成してもよい。この場合においても、伝動装置４のコンパクト化により運転者の足回りへの干渉を軽減する効果を得ることができる。
【００３５】
また以上の実施の形態においては、回転筒４１の回転を移動筒４０の軸長方向移動に変換するために第１のボールねじ機構４２を、また移動筒４０の軸長方向移動をコラム軸３の回転に変換するために第２のボールねじ機構４３を夫々用いているが、これらのボールねじ機構４２，４３に代えて、台形ねじ等の他のねじ機構を用いてもよく、更には、特開２００１−１８７９５５号公報等に開示されたベアリングを用いたねじ機構、所謂、ベアリングねじを用いてもよい。
【００３６】
更に以上の実施の形態においては、ラックピニオン式の舵取機構１を備える車両への適用例について述べたが、本発明は、ラックピニオン式以外の舵取機構を備える車両にも適用可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの回転力をコラム軸に伝える伝動装置をコラム軸の周辺にコンパクトに構成することができ、運転者の足回りへの干渉を軽減して、運転操作の阻害を有効に防止することが可能となる。
【００３８】
また、伝動装置と共に操舵補助用のモータをコラム軸の周辺にコンパクトに構成することができ、運転者の足回りへの干渉程度を一層軽減することが可能となり、更に、コラム軸の回転位置に対応する移動筒の移動位置を検出対象とすることにより、複数回のコラム軸の回転を伴う操舵角度を、簡素な構成により高精度に検出することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】伝動ハウジングの内部における操舵補助用のモータ及び伝動装置の構成を略示する縦断面図である。
【符号の説明】
１舵取機構
２ステアリングホイール（操舵部材）
３コラム軸
４伝動装置
４０移動筒
４１回転筒
４２第１のボールねじ機構（第１のねじ機構）
４３第２のボールねじ機構（第２のねじ機構）
４６操舵角センサ
Ｈ_３コラムハウジング
Ｈ_４伝動ハウジング
Ｍモータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus including a steering assist motor in a middle of a column shaft that connects a steering member such as a steering wheel to a steering mechanism.
[0002]
[Prior art]
In response to an operation of a steering member such as a steering wheel, more specifically, a steering assist motor is driven based on a result of detection of a steering torque applied to the steering member by a driver, and a rotational force of the motor is used as a steering mechanism. As one form of an electric power steering device that assists steering by transmitting the rotation of the motor to the middle of a column shaft that connects a steering member and a steering mechanism, the rotation of the column shaft is assisted. There is a column assist type electric power steering device.
[0003]
Many of these types of electric power steering devices have a steering assist motor mounted outside a housing that rotatably supports a column shaft, and the rotation of the motor is transmitted to a column via a transmission device configured inside the housing. The shaft is transmitted to the shaft to rotate the column shaft. The transmission is configured as a speed reducer to obtain a sufficient steering assist force by a small-sized, low-output motor. Further, since a high reduction ratio can be obtained in a small space, the transmission is connected to an output end of the motor. A worm gear reduction device in which a worm thus set is meshed with a worm wheel fitted in the middle of the column shaft is widely used (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-95120 A
[Problems to be solved by the invention]
Now, in the column assist type electric power steering device configured as described above, since the motor configured to be transmitted to the column shaft is located inside the vehicle compartment, it is difficult to avoid interference with the driver's undercarriage. There is a problem that a driving operation such as an operation and a brake operation is obstructed.
[0006]
As described above, when a worm gear reduction device is used as the transmission from the motor to the column shaft, the motor can be downsized, but the motor connected to the worm has an axial direction orthogonal to the column shaft having the worm wheel. However, since the motor is mounted so as to project tangentially outside the housing of the column shaft, there is a problem that the mounting position of the motor is restricted in order to reduce the above-mentioned interference.
[0007]
It is also possible to mount a steering assist motor on the outside of the housing of the column shaft so as to be parallel to the housing, and transmit the rotation of the motor to the column shaft by a spur gear transmission. In order to obtain a reduction ratio equivalent to that of the worm gear reduction device, the size of the transmission is increased, and when the reduction ratio is reduced to reduce the size of the transmission, there is a problem that the motor itself increases in size. The desired interference reduction effect cannot be obtained.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a motor for steering assist and a transmission device from the motor to the column shaft can be compactly configured around the column shaft, so that the driver's suspension It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that reduces the degree of interference with the vehicle and does not hinder the driving operation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering device according to a first aspect of the present invention transmits a rotational force of a motor driven in accordance with an operation of a steering member to a column shaft that connects the steering member and a steering mechanism, In an electric power steering apparatus for assisting steering performed by transmitting rotation to the steering mechanism, a rotating cylinder that rotates coaxially with the column shaft by transmission from the motor; A moving cylinder that is coaxially interposed therebetween and is movably supported in the axial direction, and is configured on an opposing circumference of the moving cylinder and the rotating cylinder, and rotates the rotating cylinder by rotating the moving cylinder. A first screw mechanism configured to convert the movement into an axial length direction; and a second screw mechanism configured on an opposing circumference of the column shaft and the movable barrel, configured to convert the axial movement of the movable barrel into rotation of the column shaft. And a screw mechanism.
[0010]
In the present invention, the rotational force of the steering assist motor is transmitted to the rotating cylinder, and the rotation of the rotating cylinder due to this transmission is converted into axial movement of the moving cylinder by the operation of the first screw mechanism. The movement in the axial direction is transmitted to the column shaft by the operation of the second screw mechanism, and a rotational force for assisting steering is applied to the column shaft. The transmission device including the rotating cylinder, the moving cylinder, and the first and second screw mechanisms is coaxially formed outside the column shaft, is compactly configured, reduces the degree of interference with the driver's undercarriage, and reduces driving operation. Inhibition can be effectively prevented.
[0011]
Also, in the electric power steering apparatus according to the second invention of the present invention, the motor according to the first invention is configured such that the rotating cylinder is a rotor and is coaxial with the rotating cylinder, the moving cylinder, and the column shaft. It is characterized.
[0012]
In the present invention, a steering assist motor is integrally formed by using a rotary cylinder constituting a transmission device to a column shaft as a rotor, and the motor is coaxially formed outside the column shaft to form a compact motor. Interference to the underbody's undercarriage is more effectively reduced, and obstruction of the driving operation is prevented.
[0013]
Further, an electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that the electric power steering apparatus further includes a steering angle sensor that detects a steering angle based on a moving position of the moving cylinder in an axial direction.
[0014]
According to the present invention, a steering angle made over a plurality of rotations of the column shaft is detected with a simple configuration with high accuracy by using the moving position of the moving cylinder in the axial direction corresponding to the rotation position of the column shaft as a medium. .
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention, in which a steering is performed in the middle of a column shaft 3 that connects a rack and pinion type steering mechanism 1 and a steering wheel 2 as a steering member. It is configured as a column-assist type electric power steering device that transmits the torque of the assisting motor M and assists the operation of the steering mechanism 1 according to the rotation of the column shaft 3.
[0016]
Steering mechanism 1 includes a rack housing H ₁ having a cylindrical shape that extends in the lateral direction of the vehicle body (not shown), a rack shaft 10 movably supported in the axial direction in the interior of the rack housing H ₁ It has. Both ends of the rack shaft 10 projecting on either side of the rack housing _{H 1} is connected via the tie rods 13, 13 individually to the knuckle arms 12, 12 of the left and right front wheels 11 and 11 as the wheels for steering, By moving the rack shaft 10 in both directions, the knuckle arms 12, 12 are pushed and pulled via the tie rods 13, 13, and the left and right front wheels 11, 11 are steered.
[0017]
In the vicinity one end of the rack housing H _1, to cross it and the shaft center and the pinion housing H ₂ is continuously provided, the inside of the pinion housing H _2, rotatably pinion in the axis around A shaft 14 is supported. The pinion shaft 14, only the projecting portion of the upper pinion housing H ₂ is Yes illustrated, the projecting portion is connected to a lower end of the column shaft 3 via an intermediate shaft 16 provided with universal joints 15, 15 at both ends Have been.
[0018]
At the bottom of the pinion shaft 14 which extends inside the pinion housing H _2, a pinion (not shown) is provided integrally. The rack on the rack shaft 10 supported inside the housing H _1, and the rack teeth are formed over a suitable length, including the intersecting position between the pinion housing H _2, the rack teeth, the pinion shaft 14 It is engaged with the lower pinion.
[0019]
The column shaft 3 is rotatably supported coaxially inside a cylindrical column housing H ₃ , and is fixedly supported in a vehicle interior (not shown) so as to be inclined upward and rearward in the rear. The column housing ₃ is fitted and fixed to the upper end of a column shaft 3 protruding above the column housing H3.
[0020]
With the above configuration, when the steering wheel 2 is rotated for steering, the column shaft 3 to which the steering wheel 2 is fixedly rotates around the axis, and this rotation is performed via the intermediate shaft 16 and the pinion shaft. The rotation of the pinion shaft 14 is converted into a movement in the axial direction of the rack shaft 10 at the meshing portion between the pinion and the rack teeth, and the left and right front wheels 11, 11 are steered as described above.
[0021]
Motor M for steering assist for assisting such a steering, the interior of the transmission housing H ₄ which is coaxially provided continuously at the bottom of the column housing H _3, characterized serving transmission device of the present invention 4 (see FIG. 2) , And a torque sensor T for detecting a steering torque applied to the column shaft 3 in accordance with an operation of the steering wheel 2.
[0022]
As disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3173903 by the present applicant, the torque sensor T includes a first shaft on the steering wheel 2 side and a second shaft on the steering mechanism 1 side in the middle of the column shaft 3. These are connected via a small-diameter torsion bar, and a circumferential torque generated between the first and second shafts due to the torsion of the torsion bar due to the action of the steering torque applied to the steering wheel 2. It has a known configuration for detecting the relative displacement, and only the arrangement position is shown in FIG. 1, and detailed description of the configuration and operation is omitted.
[0023]
Figure 2 is a longitudinal sectional view substantially simply showing the steering structure of the motor M and the transmission 4 for the auxiliary inside of the transmission housing H _4. The axial center portion of the transmission housing H ₄ as shown in the figure, the column shaft 3 is rotatably supported, also, on the outside of the column shaft 3, a cylindrical form the column shaft 3 coaxially A movable cylinder 40 is supported movably in the axial direction, and a cylindrical rotating cylinder 41 coaxial with the movable cylinder 40 is rotatably supported around the axis outside the movable cylinder 40. I have.
[0024]
Screw grooves having a semicircular cross section are formed on the inner peripheral surface of the rotating cylinder 41 and the outer peripheral surface of the moving cylinder 40 facing the inside of the rotating cylinder 41, and these screw grooves are formed through a large number of balls. A first ball screw mechanism (first screw mechanism) 42 is formed by screwing. Similarly, screw grooves having a semicircular cross section are formed on the inner peripheral surface of the moving cylinder 40 and the outer peripheral surface of the column shaft 3 facing the inside thereof, and these screw grooves are formed through a large number of balls. A second ball screw mechanism (second screw mechanism) 43 is configured by screwing, and the transmission device 4 is configured by the first and second ball screw mechanisms 42 and 43.
[0025]
Further, a plurality of magnets 44 are fixed on the outer peripheral surface of the rotary cylinder 41 at equal intervals in the circumferential direction, and a rotor of a motor M for assisting steering is formed. the inner peripheral surface of the transmission housing H ₄ which surrounds the said stator coil 45 as the magnet 44 ... through the outer surface and slight gaps facing is circumferentially provided, the stator of the motor M for steering assist Is configured.
[0026]
In the steering assist motor M configured as described above, a rotating force is applied to the rotating cylinder 41 having the magnets 44 by the action of a magnetic field formed by energizing the stator coil 45. The rotation of the rotary cylinder 41 due to the action of the rotational force is transmitted to the movable cylinder 40 by the operation of the first ball screw mechanism 42 provided at a portion facing the movable cylinder 40, and the movable cylinder 40 has an axial length. Move in the direction. The movement of the moving cylinder 40 generated as described above is further transmitted to the column shaft 3 by the operation of the second ball screw mechanism 43 formed at a portion facing the column shaft 3, and the column shaft 3 rotates around the axis. I do.
[0027]
That is, the rotation of the motor M is transmitted to the column shaft 3 by the operation of the transmission 4 including the first and second ball screw mechanisms 42 and 43, and the column shaft 3 rotates around the axis. The rotation of the column shaft 3 is transmitted to the steering mechanism 1 via the intermediate shaft 16, and the operation of the steering mechanism 1 assists the steering that occurs as described above.
[0028]
At this time, the rotational force (steering assist force) applied to the column shaft 3 is changed by driving control of the steering assist motor M. The drive control of the motor M is performed by the operation of the steering control unit 5 shown in FIG. The steering control unit 5 receives a steering torque detection result from the torque sensor T configured as described above in the middle of the column shaft 3, and obtains a vehicle speed, a yaw rate from a traveling state sensor 50 provided in each part of the vehicle. , Lateral acceleration, longitudinal acceleration, etc., the results of detection of running conditions that affect steering are given.
[0029]
More steering controller 5, the detection result of the steering angle is given from the steering angle sensor 46 attached to the transmission housing H _4. Steering angle sensor 46 as shown in FIG. 2 is mounted to the transmission housing H ₄ so as to face the end face of the moving cylinder 40, for example, light is irradiated to the end face of the moving cylinder 40, capture the reflected light from the end face And an optical sensor that emits an output according to the light receiving level. Since this output corresponds to the moving position of the moving barrel 40 that moves as described above, and the rotational position of the column shaft 3 that accompanies this movement, it is used as a detection result of the steering angle indicating the amount of rotational operation of the steering wheel 2. be able to.
[0030]
Rotational operation of the steering wheel 2 for steering is generally performed a plurality of times on each of the left and right sides starting from a neutral position during straight running, during which the moving cylinder 40 moves over a predetermined stroke in the axial direction. According to the steering angle sensor 46 whose movement position is to be detected, the steering angle for a plurality of rotations of the steering wheel 2 can be detected with high accuracy over the entire area with a simple configuration. Become. Note that the steering angle sensor 46 may be any sensor that can obtain an output corresponding to the position of the movable barrel 40, and is not limited to the optical sensor described above, and may be configured using another sensor such as a magnetic sensor. .
[0031]
The steering control unit 5 determines a control target value based on the detection result of the steering torque given from the torque sensor T, and uses this control target value as the detection result of the traveling state given from the traveling state sensor 50 and the steering angle sensor 46. A known control operation that corrects based on the detection result of the steering angle given from, issues an operation command to the steering assist motor M to obtain a corrected control target value, and controls the drive current of the motor M to increase or decrease. Do. As a result, a steering assist force corresponding to the steering situation is applied to the column shaft 3, and the driver operating the steering wheel 2 can feel a light and good steering feeling.
[0032]
In the electric power steering apparatus according to the present invention, the transmission 4 for transmitting the rotational force of the steering assist motor M, which is driven and controlled as described above, to the column shaft 3 is moved coaxially with the column shaft 3. a cylinder 40 and rotating cylinder 41, the first, and a second ball screw mechanism 42 and 43, compact interior of the transmission housing H ₄ provided continuously at the bottom of the column housing H ₃ constructed between these is configured to further motor M for steering assist is because the rotary cylinder 41 is configured to form a coaxially rotor, the less projecting portion of the outer column housing H _3, a steering wheel The degree of interference with the driver's undercarriage that operates the vehicle 2 can be greatly reduced, and it is possible to effectively prevent hindrance to driving operations such as an accelerator operation and a brake operation.
[0033]
The first and second ball screw mechanisms 42 and 43 can be configured to have different screw pitches. As shown in FIG. 2, when the screw pitch of the first ball screw mechanism 42 is relatively large and the screw pitch of the second ball screw mechanism 43 is relatively small, the rotation of the motor M Since the deceleration is transmitted to the column shaft 3 at a reduction ratio corresponding to the pitch ratio, the size of the steering assist motor M can be reduced, and the above-described interference reduction effect can be further enhanced.
[0034]
The motor M for steering assist is attached to the outside of the column housing H _3, may be transmission constructed rotating cylinder 41 by the transmission means of the gear transmission and the like. Also in this case, the effect of reducing interference with the driver's undercarriage can be obtained by making the transmission 4 compact.
[0035]
In the above embodiment, the first ball screw mechanism 42 is used to convert the rotation of the rotating cylinder 41 into the axial movement of the movable cylinder 40, and the column shaft 3 Although the second ball screw mechanism 43 is used to convert the rotation into the above-described rotation, another screw mechanism such as a trapezoidal screw may be used instead of the ball screw mechanisms 42 and 43. A screw mechanism using a bearing disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-187955 or the like, that is, a so-called bearing screw may be used.
[0036]
Further, in the above embodiment, an example of application to a vehicle having a rack-and-pinion type steering mechanism 1 has been described, but the present invention is also applicable to a vehicle having a steering mechanism other than the rack-and-pinion type. Needless to say, the same effect can be obtained.
[0037]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the transmission for transmitting the rotational force of the steering assist motor to the column shaft can be compactly formed around the column shaft, and the undercarriage of the driver It is possible to effectively prevent interference with the driving operation by reducing interference with the vehicle.
[0038]
In addition, the steering assist motor and the transmission device can be compactly configured around the column shaft, which makes it possible to further reduce the degree of interference with the driver's undercarriage. The present invention has excellent effects, for example, by detecting the moving position of the corresponding moving cylinder as a detection target, it is possible to detect a steering angle involving a plurality of rotations of the column shaft with high accuracy by a simple configuration. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electric power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a steering assist motor and a transmission device inside a transmission housing.
[Explanation of symbols]
1 steering mechanism 2 steering wheel (steering member)
3 Column shaft 4 Transmission 40 Moving cylinder 41 Rotating cylinder 42 First ball screw mechanism (first screw mechanism)
43 Second Ball Screw Mechanism (Second Screw Mechanism)
46 Steering angle sensor H ₃ Column housing H ₄ Transmission housing M Motor

Claims

The rotational force of the motor driven in accordance with the operation of the steering member is transmitted to a column shaft that connects the steering member and the steering mechanism, and the steering performed by transmitting the rotation of the column shaft to the steering mechanism is assisted. Electric power steering device,
A rotating cylinder that rotates coaxially with the column shaft by transmission from the motor,
A moving cylinder that is coaxially interposed between the rotating cylinder and the column shaft and that is supported movably in the axial direction;
A first screw mechanism configured on an opposing circumference of the moving cylinder and the rotating cylinder to convert rotation of the rotating cylinder into axial movement of the moving cylinder;
An electric power steering apparatus, comprising: a second screw mechanism configured on an opposing circumference of the column shaft and the movable cylinder, for converting axial movement of the movable cylinder into rotation of the column shaft. .

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the motor includes the rotating cylinder as a rotor, and is configured to be coaxial with the rotating cylinder, the moving cylinder, and a column axis.

The electric power steering device according to claim 1 or 2, further comprising a steering angle sensor that detects a steering angle based on a moving position of the movable cylinder in an axial direction.