JP2010047158A - Vehicular steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
車両用操舵装置が、操舵部材の絶対回転角を検出するための回転角検出装置を有し、検出された絶対回転角を用いて、電動モータの駆動制御を行う場合がある(たとえば、特許文献1参照)。
また、特許文献1では、操舵部材の絶対回転角を求めるために、回転角検出装置が、操舵部材と連動する転舵軸を駆動する電動モータの出力軸の回転角を、減速機を介して検出することが提案されている。
Further, in
しかし、特許文献1では、電動モータの出力軸の多回転の回転角度を、回転角検出装置の測定範囲内の回転角度(1回転以内)に、減速機により縮小している。その結果、検出された操舵部材の絶対回転角の分解能が低下し、検出精度が悪くなる。また、回転角度検出用に専用の減速機を用いるので、構造が複雑になる。その結果、車両用操舵装置が高価になる。
However, in
そこで、本発明の目的は、操舵部材の絶対回転角を高精度に検出できて安価な車両用操舵装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive vehicle steering apparatus that can detect the absolute rotation angle of a steering member with high accuracy.
本発明の車両用操舵装置(1)は、電動モータ(23)によって減速機構(24,24A)を介して駆動されるボールナット(36)の回転を車両の左右方向(X)に延びる転舵軸(10)の軸方向移動に変換するボールねじ機構(25)と、上記電動モータの出力軸(29)の回転角度を検出する第1の角度検出器(41)と、第2の角度検出器(42)と、上記第1および第2の角度検出器の出力に基づいて、操舵部材(2)の絶対回転角を検出する絶対角検出装置(43)とを備え、上記減速機構は、上記電動モータの上記出力軸とは同軸に設けられた駆動体(26,60)と、上記ボールナットとは同軸に設けられた被動体(28,61)とを含み、上記第2の角度検出器は、上記被動体の回転角度を検出し、上記駆動体の歯数Zpおよび上記被動体の歯数Zrの最小公倍数をLCM(Zp,Zr)とし、上記転舵軸の両ストロークエンド間に対応する上記操舵部材の回転回数をNとし、上記操舵部材の1回転当たりの上記転舵軸のストローク量をLとし、上記ボールねじ機構のねじ軸(37)のリードをRとしたときに、下記式1を満たすことを特徴とする。
LCM(Zp,Zr)>(N×L×Zr/R)・・・(式1)
本発明によれば、上述の式1を満たすので、第1および第2の角度検出器により検出される回転角度の組み合わせと、転舵軸の両ストロークエンド間に対応する操舵部材の絶対回転角とが、一対一で対応する。その結果、第1および第2の角度検出器の出力の組み合わせに基づいて、操舵部材の絶対回転角を、高精度に検出することができる。しかも、操舵部材の絶対回転角の検出のために、もともと必要な動力伝達用の上述の減速機構およびボールねじ機構を利用するので、絶対回転角の検出専用の減速機を用いる従来の車両用操舵装置と比較して、構造を簡素化できる。その結果、車両用操舵装置を安価にできる。
The vehicle steering apparatus (1) according to the present invention is a steerer that extends the rotation of a ball nut (36) driven by an electric motor (23) via a speed reduction mechanism (24, 24A) in the left-right direction (X) of the vehicle. A ball screw mechanism (25) for converting the axial movement of the shaft (10), a first angle detector (41) for detecting the rotation angle of the output shaft (29) of the electric motor, and a second angle detection And an absolute angle detector (43) for detecting the absolute rotation angle of the steering member (2) based on the outputs of the first and second angle detectors, and the speed reduction mechanism comprises: The second angle detection includes a driving body (26, 60) provided coaxially with the output shaft of the electric motor and a driven body (28, 61) provided coaxially with the ball nut. The device detects the rotation angle of the driven body, and the number of teeth Zp of the driving body LCM (Zp, Zr) is the least common multiple of the number of teeth Zr of the driven body, N is the number of rotations of the steering member corresponding to both stroke ends of the steered shaft, and When the stroke amount of the steered shaft is L and the lead of the screw shaft (37) of the ball screw mechanism is R, the following
LCM (Zp, Zr)> (N × L × Zr / R) (Formula 1)
According to the present invention, since the
ここで、上述の駆動体および被動体としては、例えば、互いに噛み合わされるギヤを用いてもよいし、ベルトを介して連結される歯付きのプーリを用いてもよい。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
Here, as the above-mentioned driving body and driven body, for example, a gear meshed with each other may be used, or a toothed pulley connected via a belt may be used.
In addition, although the alphanumeric characters in the parentheses indicate reference signs of corresponding components in the embodiments described later, the scope of the claims is not limited by these reference signs.
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System)1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に第1の自在継手4を介して連結された中間シャフト5と、中間シャフト5に第2の自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ピニオンシャフト7の端部近傍に設けられたピニオン歯8に噛み合うラック歯9を有して自動車の左右方向Xに延びる転舵軸としてのラック軸10とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a schematic configuration of an electric power steering apparatus as a vehicle steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering system (EPS) 1 includes a steering shaft 3 connected to a
ピニオンシャフト7およびラック軸10によりラックアンドピニオン機構からなるステアリングギヤ11が構成されている。ラック軸10は、車体12に固定されるハウジング13内に、複数の軸受(図示せず)を介して直線往復可能に支持されている。ラック軸10には、一対のタイロッド14が結合されている。各タイロッド14は対応するナックルアーム15を介して対応する転舵輪16に連結されている。
The
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン歯8およびラック歯9によって、自動車の左右方向Xに沿ってのラック軸10の直線運動に変換される。これにより、転舵輪16の転舵が達成される。
ピニオンシャフト7は、操舵部材2に連なる入力軸17と、ピニオン歯8に連なる出力軸18とに分割されている。これら入力軸17および出力軸18はトーションバー19を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸17に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー19が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸17および出力軸18が相対回転するようになっている。
When the
The
トーションバー19を介する入力軸17および出力軸18の間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ20が設けられている。また、車速を検出するための車速センサ21が設けられている。また、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)22が設けられている。操舵補助力を発生させるための電動モータ23と、この電動モータ23の出力回転を伝達するとともに減速する減速機構24と、減速機構24の出力回転をラック軸10の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構25とが設けられている。
A
トルクセンサ20および車速センサ21からの検出信号が、ECU22に入力されるようになっている。ECU22は、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ23を制御する。電動モータ23の出力回転は、減速機構24により減速され、ボールねじ機構25により直線移動に変換される。この直線移動が、ラック軸10に伝達される。これにより、操舵が補助されるようになっている。
Detection signals from the
図2は、図1の電動パワーステアリング装置1の要部の拡大図である。図2を参照して、減速機構24は、電動モータ23により駆動される駆動体としての駆動ギヤ26と、この駆動ギヤ26に噛み合うアイドルギヤとしての中間ギヤ27と、この中間ギヤ27に噛み合う被動体としての従動ギヤ28とを有している。
駆動ギヤ26と、中間ギヤ27と、従動ギヤ28とは、順次に噛み合っており、平行軸歯車機構を構成している。また、減速機構24は、駆動ギヤ26を支持した第1の軸31と、中間ギヤ27を支持した第2の軸32とを有している。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the electric
The
駆動ギヤ26は、斜歯歯車からなり、金属、例えば鋼により略円柱形状に形成されている。駆動ギヤ26の外周に複数の動力伝達用ギヤ歯が形成されている。駆動ギヤ26と第1の軸31とは、互いに同行回転できるように、互いに固定されている。具体的には、駆動ギヤ26と第1の軸31とは単一部材により単一部品として一体に形成されている。
駆動ギヤ26は、両持ち状態でハウジング13に第1の軸31および一対の軸受を介して回動可能に支持されている。駆動ギヤ26は、第1の軸31および電動モータ23の出力軸29とは同軸に配置されている。第1の軸31は、電動モータ23の出力軸29に軸継手33を介して連結されている。
The
The
中間ギヤ27は、斜歯歯車からなり、例えば合成樹脂部材により略円柱形状に形成されている。中間ギヤ27の外周に複数の動力伝達用ギヤ歯が形成されている。中間ギヤ27と第2の軸32とは、互いに同行回転できるように、互いに固定されている。なお、中間ギヤ27が、金属、例えば、鋼により形成され、中間ギヤ27と第2の軸32とが単一部材により単一部品として一体に形成されてもよい。また、中間ギヤ27は、両持ち状態でハウジング13に第2の軸32および一対の軸受を介して回動可能に支持されている。
The
従動ギヤ28は、斜歯歯車からなり、金属、例えば鋼により環状に形成されている。従動ギヤ28の外周に複数の動力伝達用ギヤ歯が形成されている。
従動ギヤ28と、ボールねじ機構25の後述するボールナット36とは、互いに同行回転できるように、互いに固定されている。従動ギヤ28は、両持ち状態で、ハウジング13にボールナット36および一対の軸受を介して回動可能に支持されている。
The driven
The driven
ボールねじ機構25は、内周面に螺旋状のボール転動溝を有するボールナット36と、ラック軸10の一部に形成されており外周面に螺旋状のボール転動溝を有するねじ軸37と、このねじ軸37のボール転動溝およびボールナット36のボール転動溝が対向して形成される軌道内を転動する複数のボール38とを有している。各ボール38は、ボールナット36のボール転動溝の一端部と他端部とをつなぐ循環路により、無限循環するようになっている。
The
ボールナット36は、ハウジング13に一対の軸受を介して回転可能に支持されている。また、ボールナット36は、ラック軸10の軸方向S3に関してハウジング13に対する相対移動を規制されている。ボールナット36と従動ギヤ28とは、互いに同心に配置されており、互いに同行回転するように互いに固定されている。ボールナット36は、従動ギヤ28により駆動される。
The
ねじ軸37は、ボールナット36により複数のボール38を介して駆動され、直線移動部材として機能する。ねじ軸37は、ラック軸10に、単一材料により一体に形成されている。
ラック軸10、ねじ軸37、ボールナット36、および従動ギヤ28は、互いに同心に配置されている。ボールねじ機構25のボールナット36は、電動モータ23によって減速機構24を介して駆動され、これによりラック軸10の中心軸線の回りに回転する。これに伴って、ボールナット36の回転がラック軸10の軸方向に関するねじ軸37の直線移動に変換される。
The
The
このように、電動モータ23の出力軸29の回転中心軸線と、駆動ギヤ26の回転中心軸線とが互いに同心に配置されている。これとともに、駆動ギヤ26の回転中心軸線と、中間ギヤ27の回転中心軸線と、従動ギヤ28の回転中心軸線とが互いに平行に配置されている。また、電動モータ23の出力軸29は、ラック軸10の軸方向S3に平行に配置されている。電動モータ23の出力軸29とラック軸10との間に所定距離が隔てられている。この所定距離は、電動モータ23の外形に応じた最小値またはこの値に近似した値に設定されている。これにより、所要の減速比を実現しつつ、従動ギヤ28の大型化を抑制することができる。ひいては、ステアリングギヤ11、減速機構24、およびボールねじ機構25の外形を小型化することができる。
Thus, the rotation center axis of the
本実施形態の電動パワーステアリング装置1は、電動モータ23の出力軸29の回転角度を検出する第1の角度検出器としてのレゾルバ41と、被動体としての従動ギヤ28の回転角度を検出する第2の角度検出器としてのエンコーダ42と、レゾルバ41およびエンコーダ42の出力に基づいて操舵部材2の絶対回転角を検出する絶対角検出装置43とを有している。
The electric
ここで、操舵部材2の絶対回転角は、予め定める基準の回転角度位置、例えば操舵部材2が中立状態のときの操舵部材2の回転角度位置に対する回転角度位置である。操舵部材2の絶対回転角は、操舵部材2が多回転(360°以上)するときの操舵部材2の回転角度位置を含む。
出力軸29の回転角度は、予め定める基準の回転角度位置、例えば操舵部材2が中立状態のときの出力軸29の回転角度位置に対する回転角度位置である。出力軸29の回転角度は、出力軸29が1回転の範囲内(360°未満)で回転するときの出力軸29の回転角度位置を示す。出力軸29が多回転するときには、出力軸29が1回転するごとに、出力軸29の回転角度は周期的に変化する。
Here, the absolute rotation angle of the steering
The rotation angle of the
従動ギヤ28の回転角度は、予め定める基準の回転角度位置、例えば操舵部材2が中立状態のときの従動ギヤ28の回転角度位置に対する回転角度位置である。従動ギヤ28の回転角度は、従動ギヤ28が1回転の範囲内(360°未満)で回転するときの従動ギヤ28の回転角度位置を示す。従動ギヤ28が多回転するときには、従動ギヤ28が1回転するごとに、従動ギヤ28の回転角度は周期的に変化する。
The rotation angle of the driven
レゾルバ41は、電動モータ23の通電を制御するために、出力軸29の回転角度を検出する。
電動モータ23は、モータハウジング45と、このモータハウジング45に回動可能に支持された出力軸29と、この出力軸29に同行回転する永久磁石を含むロータ46と、複数のコイルを含みモータハウジング45に固定されたステータ47とを有している。ステータ47とロータ46とが、ブラシレスモータを構成している。このような電動モータ23では、ステータ47の励磁タイミングの制御を、ステータ47に対するロータ46の磁極の位置に応じてなしている。
The
The
レゾルバ41は、モータハウジング45の内部に配置されている。レゾルバ41は、固定部としての環状のレゾルバステータ49と、可動部であり且つ検出用ロータとしての環状のレゾルバロータ50とを有している。レゾルバ41は、レゾルバステータ49に対するレゾルバロータ50の回転角度を検出することができ、出力軸29の回転角度を出力する。レゾルバ41は、1回転以内の回転角を検出するアブソリュート形の変位センサである。
The
エンコーダ42は、1回転以内の回転角を検出するアブソリュート形の磁気式の変位センサである。エンコーダ42は、固定部52と、検出用ロータとしての環状の可動部53とを有している。固定部52は、例えば、磁気抵抗素子を含む。可動部53は、磁石を含む。固定部52と可動部53との相対位置に応じて、固定部52からの出力信号が異なるようになっている。可動部53は、従動ギヤ28に同行回転可能に従動ギヤ28に固定されている。固定部52は、ハウジング13に固定されている。エンコーダ42は、固定部52に対する可動部53の回転角度を検出でき、従動ギヤ28の回転角度を出力する。
The
本実施形態では、駆動ギヤ26の歯数Zpおよび従動ギヤ28の歯数Zrの最小公倍数をLCM(Zp,Zr)とし、ラック軸10の両ストロークエンド間に対応する操舵部材2の回転回数をNとし、操舵部材2の1回転当たりのラック軸10のストローク量をLとし、ボールねじ機構25のねじ軸37のリードをRとしたときに、式1:LCM(Zp,Zr)>(N×L×Zr/R)を満たしている。
In the present embodiment, the least common multiple of the number of teeth Zp of the
具体的な数値の一例としては、下記である。すなわち、駆動ギヤ26の歯数Zp=19(枚)。従動ギヤ28の歯数Zr=64(枚)。これらの最小公倍数LCM(Zp,Zr)=1216。ラック軸10の両ストロークエンド間に対応する操舵部材2の回転回数N=2.93(回転)。操舵部材2の1回転当たりのラック軸10のストローク量L=53.7(mm)。ボールねじ機構25のねじ軸37のリードR=8.5(mm)。上述の式1の右辺の値(N×L×Zr/R)=1184.6。従って、LCM(Zp,Zr)>(N×L×Zr/R)を満たしている。
An example of specific numerical values is as follows. That is, the number of teeth Zp of the
出力軸29および従動ギヤ28の回転角度の組み合わせと上述の式1との関係を具体的に説明する。駆動ギヤ26と従動ギヤ28とは互いに連動する。これに伴い、レゾルバ41により検出された駆動ギヤ26の回転角度と、エンコーダ42により検出された従動ギヤ28の回転角度との組み合わせは、例えば、従動ギヤ28が所定回転数で回転するのに応じて、周期的に変動する。
The relationship between the combination of the rotation angles of the
上述の従動ギヤ28の所定回転数(従動ギヤ28の回転に対して上述の値の組み合わせが変化するときの、その変化の周期に相当する値)は、例えば、上述の式1の左辺[最小公倍数LCM(Zp,Zr)]を値Zrで割った値に相当する。一方、上述の式1の右辺を値Zrで割った値は、ラック軸10の両ストロークエンド間(操舵部材2の全操作角度範囲に相当する)に対応する従動ギヤ28の回転数に相当する。
The predetermined rotation speed of the driven
従って、上述の式1を満たすときには、操舵部材2を全操作角度範囲で回動したときのレゾルバ41およびエンコーダ42の両出力の組み合わせに、同じ組み合わせは出現しない。絶対角検出装置43により、操舵部材2の絶対回転角を正確に検出できる。
絶対角検出装置43には、レゾルバ41およびエンコーダ42が接続され、レゾルバ41の出力およびエンコーダ42の出力が入力されている。絶対角検出装置43では、レゾルバ41により検出された出力軸29の回転角度およびエンコーダ42によって検出された従動ギヤ28の回転角度に基づいて、操舵部材2の絶対回転角を演算する。
Therefore, when satisfying the
A
絶対角検出装置43は、プログラムと、これを実行するためのCPUとにより実現されている。絶対角検出装置43は、具体的には、ECU22と一体的に構成されており、絶対角検出装置43のプログラムは、ECU22のROMにより記憶されている。また、絶対角検出装置43のCPUは、ECU22のCPUにより兼用されている。
図3は、図1に示すレゾルバ41およびエンコーダ42の出力としての従動ギヤ28および出力軸29の回転角度と操舵部材2の絶対回転角との関係を示すグラフである。図3のグラフの横軸には、操舵部材2の絶対回転角を示す。図3のグラフの縦軸には、従動ギヤ28および出力軸29の回転角度(0〜360°)を示す。図2および図3を参照して、例えば、出力軸29の回転角度が値A1をとり且つ従動ギヤ28の回転角度が値B1をとるときには、操舵部材2の絶対回転角は、値C1に決まる。また、出力軸29の回転角度が値A1をとり且つ従動ギヤ28の回転角度が値B2をとるときには、操舵部材2の絶対回転角は、値C2に決まる。
The absolute
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the driven
このように、出力軸29の回転角度の値と従動ギヤ28の回転角度の値との組み合わせは、多数ある。多数の組み合わせのそれぞれに、操舵部材2の絶対回転角が、一義的に対応して決まっている。出力軸29の回転角度の値と従動ギヤ28の回転角度の値との組み合わせ、および操舵部材2の絶対回転角の関係は、予め定められており、絶対角検出装置43にデータテーブルとして記憶されている。このデータテーブルに、出力軸29の回転角度の値と従動ギヤ28の回転角度の値との組み合わせを照らし合わせる。これにより、出力軸29の回転角度の値と従動ギヤ28の回転角度の値との組み合わせから、操舵部材2の絶対回転角を決めることができる。
Thus, there are many combinations of the rotation angle value of the
図2を参照して、ECU22は、マイクロコンピュータ等を含んでいる。このマイクロコンピュータは、CPU、RAM、ROM等を含んでいる。また、マイクロコンピュータは、計時するためのタイマを内蔵し、ROM等に記憶されたプログラムやデータ等に基づいて、例えば、電動モータ23の制御を行う。また、ECU22は、絶対角検出装置43と接続され、絶対角検出装置43の出力に基づいて、電動モータ23を制御する。
Referring to FIG. 2,
例えば、ECU22は、操舵部材2の戻り時の操舵性を向上させるための戻し制御機能を有する。または、ECU22は、操舵部材2の戻り時にハンドルが所定の中立位置を超えて回転することを防止する収斂制御機能(ダンピング制御)を有している。戻し制御機能または収斂制御機能のいずれの機能を有するかは、車両の特性に応じて決められる。
戻し制御は、車輪が直進方向に戻ろうとする力(「セルフアライニングトルク」と呼ばれる)が小さい車両、すなわちハンドルの戻りが悪い車両において行われる。例えば、絶対回転角が所定範囲内(例えば、中立位置から所定角度で離れた位置)にあるときであり、且つ操舵トルクが所定範囲内(例えば、操舵トルクが所定値以下)にあるときに、操舵部材2が中立位置に戻るように、電動モータ23が駆動される。
For example, the
The return control is performed in a vehicle having a small force (referred to as “self-aligning torque”) in which the wheel tries to return in the straight direction, that is, a vehicle in which the steering wheel returns poorly. For example, when the absolute rotation angle is within a predetermined range (for example, a position away from the neutral position by a predetermined angle), and when the steering torque is within the predetermined range (for example, the steering torque is not more than a predetermined value), The
戻し制御により、操舵部材2が速く中立位置に戻るため、ハンドルが中立位置に戻らないで止まった状態での舵角(残留舵角)が大きくなることを防止することができる。
また、収斂制御は、セルフアライニングトルクが大きい車両、すなわちハンドルの戻りがきつい車両において行われる。操舵部材2の絶対回転角に基づきハンドルが所定の中立位置を超えて回転しないように行われる。
Since the steering
In addition, the convergence control is performed in a vehicle having a large self-aligning torque, that is, a vehicle with a tight steering wheel return. Based on the absolute rotation angle of the steering
図2を参照して、以上説明したように、本実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置1は、電動モータ23によって減速機構24を介して駆動されるボールナット36の回転を車両の左右方向Xに延びる転舵軸としてのラック軸10の軸方向移動に変換するボールねじ機構25と、電動モータ23の出力軸29の回転角度を検出する第1の角度検出器としてのレゾルバ41と、第2の角度検出器としてのエンコーダ42と、レゾルバ41の出力およびエンコーダ42の出力に基づいて、操舵部材2の絶対回転角を検出する絶対角検出装置43とを備えている。減速機構24は、電動モータ23の出力軸29とは同軸に設けられた駆動体としての駆動ギヤ26と、ボールナット36とは同軸に設けられた被動体としての従動ギヤ28とを含んでいる。エンコーダ42は、従動ギヤ28の回転角度を検出する。
As described above with reference to FIG. 2, the electric
この構成において、駆動ギヤ26の歯数Zpおよび従動ギヤ28の歯数Zrの最小公倍数をLCM(Zp,Zr)とし、ラック軸10の両ストロークエンド間に対応する操舵部材2の回転回数をNとし、操舵部材2の1回転当たりのラック軸10のストローク量をLとし、ボールねじ機構25のねじ軸37のリードをRとしたときに、式1:LCM(Zp,Zr)>(N×L×Zr/R)を満たすようにしている。
In this configuration, the least common multiple of the number of teeth Zp of the
本実施形態によれば、上述の式1を満たすので、レゾルバ41およびエンコーダ42により検出される回転角度の組み合わせと、ラック軸10の両ストロークエンド間に対応する操舵部材2の絶対回転角とが、一対一で対応する。その結果、レゾルバ41の出力およびエンコーダ42の出力の組み合わせに基づいて、操舵部材2の絶対回転角を、高精度に検出することができる。しかも、操舵部材2の絶対回転角の検出のために、もともと必要な動力伝達用の上述の減速機構24およびボールねじ機構25を利用するので、絶対回転角の検出専用の減速機構を用いる従来の車両用操舵装置と比較して、構造を簡素化できる。その結果、車両用操舵装置1を安価にできる。
According to the present embodiment, since the
また、操舵部材2の絶対回転角の検出を、上述のレゾルバ41の出力およびエンコーダ42の出力に基づいてなすようにしているので、操舵部材2の絶対回転角を検出するために操舵部材2に設けられた従来の角度検出器を廃止したり簡素化したりできる。
また、レゾルバ41は、ブラシレスモータからなる電動モータ23への通電を制御するためのステータに対するロータの相対回転角度の検出用と、出力軸29の絶対回転角(絶対舵角)の検出用とを兼用している。これにより、構造を簡素化できる。
Further, since the absolute rotation angle of the steering
The
また、操舵部材2の絶対回転角を検出するためのレゾルバ41およびエンコーダ42がともに、ステアリングシャフト3および操舵部材2から離れているので、ステアリングシャフト3および操舵部材2の近傍において、衝撃吸収のためのスペースを確保し易い。
例えば、図1を参照して、ステアリングシャフト3を回動可能に支持するステアリングコラム55が、車両衝突時に衝撃エネルギーを吸収できるように構成されている。操舵部材2と、ステアリングシャフト3およびステアリングコラム55の少なくとも一部とが、所定の保持力で、ブラケット56を介して車体に保持されている。車両衝突時に、操舵部材2と、ステアリングシャフト3およびステアリングコラム55の少なくとも一部とが、所定の保持力以上の衝撃力を受けると、車体に対して車両前方に向けて相対移動できるようになっている。衝撃吸収するときの操舵部材2の移動量を長くできる。
Further, since both the
For example, referring to FIG. 1, a
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に図示して、この点を主に説明する。他の構成については、説明を省略するが、上述の実施形態と同様であり、同一符号を付してある。
例えば、図4は、本発明の第2の実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置1の概略構成の要部の拡大図である。第2の実施形態の電動パワーステアリング装置1は、図2に示す減速機構24に代えて、図4に示す減速機構24Aを有している。図2の減速機構24と、図4の減速機構24Aとは、以下の点で異なり、他の構成については同じとされている。
Moreover, the following modifications can be considered about this embodiment. In the following description, the difference from the above-described embodiment will be mainly illustrated, and this point will be mainly described. Although explanation is omitted about other composition, it is the same as that of the above-mentioned embodiment, and attaches the same numerals.
For example, FIG. 4 is an enlarged view of a main part of a schematic configuration of an electric
減速機構24Aは、図2の駆動ギヤ26および従動ギヤ28に代えて、図4の駆動体としての駆動プーリ60および被動体としての従動プーリ61を有している。減速機構24Aは、図2の中間ギヤ27に代えて、図4の動力伝達部材としての無端状の歯付きベルト62を有している。
駆動プーリ60は、第1の軸31と同行回転可能に固定されている。駆動プーリ60は、歯付きプーリからなる。駆動プーリ60の外周には、複数の動力伝達用の歯が形成されている。従動プーリ61は、ボールナット36と同行回転可能に固定されている。従動プーリ61は、歯付きプーリからなる。従動プーリ61の外周には、複数の動力伝達用の歯が形成されている。歯付きベルト62は、複数の動力伝達用の歯を有している。
The
The
歯付きベルト62は、駆動プーリ60および従動プーリ61に巻き掛けられている。駆動プーリ60の歯と、歯付きベルト62の歯とが、互いに噛み合っている。従動プーリ61の歯と、歯付きベルト62の歯とが、互いに噛み合っている。これにより、駆動プーリ60と従動プーリ61とは、連動可能且つ動力伝達可能に連結されている。その結果、駆動プーリ60の回転が、減速されて、従動プーリ61の回転として出力される。
The
エンコーダ42は、従動プーリ61の回転角度を検出する。エンコーダ42の可動部53が、従動プーリ61に同行回動するように固定されている。
本実施形態では、上述の式1において、駆動ギヤの歯数に代えて歯付きの駆動プーリ60の歯数を用い、従動ギヤの歯数に代えて歯付きの従動プーリ61の歯数を用いたときに、式1を満たしている。
The
In the present embodiment, the number of teeth of the
従って、第1の実施形態で説明した効果、すなわち、操舵部材2の絶対回転角が高精度に検出され、しかも、電動パワーステアリング装置1の製造コストを安価にできる。
また、上述の第1の実施形態において、中間ギヤ27が廃止される場合も考えられる。この場合、駆動ギヤ26と従動ギヤ28とが直接に噛み合う。また、各ギヤ26,27,28は、斜歯歯車であったが、これには限定されず、例えば、平歯車であってもよいし、かさ歯車、ハイポイドギヤを用いることも考えられる。また、上述の第2の実施形態において、動力伝達部材としての歯付きベルト62に代えてチェーン(図示せず)を用いることも考えられる。要は、上述の減速機構は、直接にまたはアイドルギヤを介して互いに噛み合う一対の歯車か、または動力伝達部材を介して連動する一対の歯付きプーリを含んでいればよい。また、上述の式1の歯数としては、歯車のギヤ歯の数または歯付きプーリの動力伝達用歯の数である。
Therefore, the effect described in the first embodiment, that is, the absolute rotation angle of the steering
In the first embodiment described above, the
また、上述の各実施形態では、電動モータ23がブラシレスモータである場合について説明したが、これに限らず、ブラシレスモータ以外のモータ、例えば、直流モータであってもよい。
また、第1の角度検出器として、電動モータ23の通電制御用の角度検出器とは別の角度検出器を用いることも考えられる。また、第1の角度検出器としては、レゾルバ41に限定されず、例えば、磁気式の変位センサ、ポテンショメータ、光電式の変位センサ等の公知の構成を利用できる。また、第2の角度検出器としては、磁気式のエンコーダ42に限定されず、例えば、レゾルバ、ポテンショメータ、光電式の変位センサ等の公知の構成を利用できる。
Moreover, although each above-mentioned embodiment demonstrated the case where the
Moreover, it is also conceivable to use an angle detector different from the angle detector for energization control of the
また、上述の実施形態では、本発明が、電動モータ23の出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置1に適用された例について説明したが、これに限らない。例えば、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置や、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除され、転舵輪を電動モータの出力で操向するステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置等に、本発明を適用してもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更を施すことができる。
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the electric
1…電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置)、2…操舵部材、10…ラック軸(転舵軸)、23…電動モータ、24,24A…減速機構、25…ボールねじ機構、26…駆動ギヤ(駆動体)、28…従動ギヤ(被動体)、29…電動モータの出力軸、36…ボールナット、37…ねじ軸、41…レゾルバ(第1の角度検出器)、42…エンコーダ(第2の角度検出器)、43…絶対角検出装置、60…駆動プーリ(駆動体)、61…従動プーリ(被動体)、L…操舵部材の1回転当たりのラック軸のストローク量、N…ラック軸の両ストロークエンド間に対応する操舵部材の回転回数、R…ねじ軸のリード。X…車両の左右方向、Zp…駆動体の歯数、Zr…被動体の歯数。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
上記電動モータの出力軸の回転角度を検出する第1の角度検出器と、
第2の角度検出器と、
上記第1および第2の角度検出器の出力に基づいて、操舵部材の絶対回転角を検出する絶対角検出装置とを備え、
上記減速機構は、上記電動モータの上記出力軸とは同軸に設けられた駆動体と、上記ボールナットとは同軸に設けられた被動体とを含み、
上記第2の角度検出器は、上記被動体の回転角度を検出し、
上記駆動体の歯数Zpおよび上記被動体の歯数Zrの最小公倍数をLCM(Zp,Zr)とし、上記転舵軸の両ストロークエンド間に対応する上記操舵部材の回転回数をNとし、上記操舵部材の1回転当たりの上記転舵軸のストローク量をLとし、上記ボールねじ機構のねじ軸のリードをRとしたときに、下記式1を満たすことを特徴とする車両用操舵装置。
LCM(Zp,Zr)>N×L×Zr/R・・・式1。 A ball screw mechanism that converts rotation of a ball nut driven by an electric motor through a speed reduction mechanism into axial movement of a steered shaft extending in the left-right direction of the vehicle;
A first angle detector for detecting a rotation angle of the output shaft of the electric motor;
A second angle detector;
An absolute angle detector that detects the absolute rotation angle of the steering member based on the outputs of the first and second angle detectors,
The speed reduction mechanism includes a driving body provided coaxially with the output shaft of the electric motor, and a driven body provided coaxially with the ball nut.
The second angle detector detects a rotation angle of the driven body,
The least common multiple of the number of teeth Zp of the driving body and the number of teeth Zr of the driven body is LCM (Zp, Zr), the number of rotations of the steering member corresponding to both stroke ends of the steered shaft is N, and A steering apparatus for a vehicle that satisfies the following formula 1 where L is a stroke amount of the steered shaft per rotation of the steering member and R is a lead of the screw shaft of the ball screw mechanism.
LCM (Zp, Zr)> N × L × Zr / R Formula 1
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