JP2015145210A - Electrically-driven type power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動式パワーステアリング装置、特に、ラック・アンド・ピニオン式操舵機構を備え、ピニオンをモータによってパワーアシストする方式の電動式パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, to an electric power steering apparatus having a rack-and-pinion type steering mechanism and power assisting a pinion by a motor.
特許文献1には、電動式パワーステアリング装置をフォークリフトに組み込んだ従来例が記載されている。
この電動式パワーステアリング装置は、ラック・アンド・ピニオン式操舵機構を備えている。ラック・アンド・ピニオン式操舵機構は、車体のメインフレームの後部に突設された水平な中央旋回軸に取り付けられて、上下方向に旋回可能とされたアクスルフレームを有している。
This electric power steering apparatus includes a rack and pinion type steering mechanism. The rack-and-pinion type steering mechanism has an axle frame that is attached to a horizontal central turning shaft that protrudes from the rear part of the main frame of the vehicle body and that can turn in the vertical direction.
アクスルフレームの左右両側には、操舵輪を支持するナックルが取り付けられ、また、アクスルフレームには、円筒状のハウジングが取り付けられて、アクスルフレームの長手方向にのびている。そして、ハウジングにラックシャフトが挿通されて、軸方向にスライド運動可能に案内されている。 Knuckles that support the steered wheels are attached to the left and right sides of the axle frame, and a cylindrical housing is attached to the axle frame and extends in the longitudinal direction of the axle frame. A rack shaft is inserted into the housing and guided so as to be slidable in the axial direction.
ラックシャフトの両端はそれぞれタイロッドによって対応するナックルに連結されている。また、アクスルフレームの中央部に、ラックシャフトの歯部分に係合するピニオンが取り付けられている。ピニオンの回転軸は連結機構によってハンドルシャフトの一端に伝動連結されている。ハンドルシャフトの他端にはハンドルが固定されている。 Both ends of the rack shaft are connected to corresponding knuckles by tie rods. In addition, a pinion that engages with a tooth portion of the rack shaft is attached to a central portion of the axle frame. The rotation shaft of the pinion is transmission-coupled to one end of the handle shaft by a coupling mechanism. A handle is fixed to the other end of the handle shaft.
そして、ラックシャフトの歯部分の中央がピニオンに係合するとき操舵輪が平行位置にあり、この位置からハンドルの正逆回転に応じてラックシャフトがスライド運動することによって、操舵輪が左右に切られるようになっている。
また、ナックルおよびアクスルフレームの一方に衝突部が設けられ、他方には衝突部と対をなすストッパが設けられていて、操舵輪が最大切れ角まで切られたときに、対応する衝突部がストッパに当接するようになっている。
When the center of the tooth portion of the rack shaft engages with the pinion, the steering wheel is in a parallel position.From this position, the rack shaft slides according to the forward / reverse rotation of the steering wheel, thereby turning the steering wheel left and right. It is supposed to be.
In addition, a collision part is provided on one of the knuckle and the axle frame, and a stopper that is paired with the collision part is provided on the other. When the steering wheel is cut to the maximum turning angle, the corresponding collision part is a stopper. It comes to contact with.
電動式パワーステアリング装置は、さらに、ラック・アンド・ピニオン式操舵機構をパワーアシストする手段を備えている。これは、アクスルフレームに取り付けられてピニオンを回転駆動する、モータを駆動源として含むアクチュエータと、アクチュエータのモータを制御する制御ユニットと、ハンドルの回転トルクを検出するトルクセンサとから構成され、制御ユニットが、トルクセンサの検出信号に基づいてモータへの供給電圧を制御するようになっている。 The electric power steering device further includes means for power assisting the rack and pinion type steering mechanism. This is composed of an actuator including a motor as a drive source, which is attached to an axle frame and rotationally drives the pinion, a control unit for controlling the motor of the actuator, and a torque sensor for detecting the rotational torque of the handle. However, the supply voltage to the motor is controlled based on the detection signal of the torque sensor.
こうして、ハンドルからの駆動力とモータからの駆動力との合成駆動力によってピニオンが回転駆動され、それによってラックシャフトがスライド運動し、それに応じて操舵輪が左右に操舵される。 In this way, the pinion is rotationally driven by the combined driving force of the driving force from the steering wheel and the driving force from the motor, whereby the rack shaft slides and the steered wheels are steered left and right accordingly.
ところで、この構成においては、操舵輪の位置情報(切れ角)は不明なままで、モータによるアシストが専らトルクセンサの検出信号に基づいて行われるので、トルクセンサの検出信号の信号強度が同じであれば、操舵輪の現在位置とは無関係に、モータは同じ回転速度で回転する。 By the way, in this configuration, the position information (cutting angle) of the steered wheels remains unknown, and the assist by the motor is performed exclusively based on the detection signal of the torque sensor, so the signal intensity of the detection signal of the torque sensor is the same. If there is, the motor rotates at the same rotational speed regardless of the current position of the steered wheels.
そのため、操舵輪が、最大切れ角の付近まで切られた位置から、モータの回転速度が落ちることなく、さらに最大切れ角まで切られる向きにアシストされる場合がある。このような場合には、ナックルおよびアクスルフレームの一方に設けられた衝突部が、ナックルおよびアクスルフレームの他方に設けられたそれと対をなすストッパに勢いよく衝突し、それによってストッパの摩耗が助長され、また、この衝突による衝撃がハンドル側に伝わるという問題があった。
また、ストッパの摩耗が著しくなってくると、走行中に操舵輪に外力が加わること等により操舵輪が最大切れ角を超えて旋回し、その結果、ピニオンの歯がラックシャフトの歯部分の端に衝突して、ピニオンの歯が損傷するおそれがあった。
For this reason, the steering wheel may be assisted from the position where the steered wheel is cut to the vicinity of the maximum turning angle in the direction of turning to the maximum turning angle without decreasing the rotational speed of the motor. In such a case, the collision part provided on one of the knuckle and the axle frame vigorously collides with a stopper paired with that provided on the other of the knuckle and the axle frame, thereby promoting the wear of the stopper. Also, there is a problem that the impact due to this collision is transmitted to the handle side.
In addition, when the stopper becomes extremely worn, the steering wheel turns beyond the maximum turning angle due to an external force applied to the steering wheel during traveling, and as a result, the pinion teeth end up at the end of the rack shaft teeth. Could cause damage to the pinion teeth.
また、従来のフォークリフトの電動式パワーステアリング装置においては、操舵輪が左右に最大切れ角の付近まで切られた場合に、ラックシャフトの歯部分の端部がハウジングからむき出しになっていた。そのため、操舵輪によって跳ね上げられた泥や水等が歯部分の端部に付着した後、ラックシャフトのスライド運動とともにハウジング内に侵入し、さらにはピニオンまで達し、関係する部材の錆や損傷の原因となっていた。 Further, in the conventional electric power steering device for a forklift, when the steered wheel is cut to the left and right to the vicinity of the maximum turning angle, the end portion of the tooth portion of the rack shaft is exposed from the housing. Therefore, after mud or water splashed by the steering wheel adheres to the end of the tooth part, it enters the housing with the sliding movement of the rack shaft, and further reaches the pinion, causing rust and damage of related members. It was the cause.
したがって、本発明の課題は、操舵輪が左右に最大切れ角まで切られる際にナックルの衝突部がストッパに及ぼす衝撃力を軽減することにある。
本発明の別の課題は、ストッパが著しく摩耗した場合等において、操舵輪が最大切れ角を超えて旋回していることを運転手に警告することにある。
本発明のさらに別の課題は、操舵輪が操舵される間に、ラックシャフトの歯部分に泥や水等が付着するのを防止することにある。
Therefore, the subject of this invention is reducing the impact force which the collision part of a knuckle exerts on a stopper when a steered wheel is turned to the maximum turning angle from side to side.
Another object of the present invention is to warn the driver that the steered wheel is turning beyond the maximum turning angle, for example, when the stopper is significantly worn.
Still another object of the present invention is to prevent mud, water and the like from adhering to the tooth portion of the rack shaft while the steered wheel is being steered.
上記課題を解決するため、本発明は、車体に設けられたハンドルおよびハンドルシャフトと、前記車体の幅方向にのびるとともに、前記車体のメインフレームの前部または後部に突設された水平な中央旋回軸に取り付けられて、上下方向に旋回可能とされたアクスルフレームと、前記アクスルフレームの左右両側に取り付けられ、操舵輪を回転自在に支持するナックルと、前記アクスルフレームに取り付けられ、前記アクスルフレームの長手方向にのびる円筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿通され、軸方向にスライド運動可能に案内されたラックシャフトと、前記ラックシャフトの両端をそれぞれ対応するナックルに連結するタイロッドと、前記ハウジングの中央部に取り付けられて、前記ハウジングの側壁に形成された開口部を通じて前記ラックシャフトの歯部分に係合するピニオンと、前記車体のメインフレームに設けられ、前記ピニオンの回転軸を前記ハンドルシャフトに伝動連結する伝動連結機構と、を備え、前記ラックシャフトの歯部分の中心が前記ピニオンと係合するとき前記操舵輪が平行位置にあり、この位置から前記ハンドルの正逆回転に応じて前記ラックシャフトがスライド運動することによって前記操舵輪が左右に切られ、前記ナックルに衝突部が設けられ、前記アクスルフレームには前記衝突部と対をなすストッパが設けられ、前記操舵輪が最大切れ角まで切られたときに、対応する前記衝突部が前記ストッパに当接することによって、前記操舵輪の最大切れ角以上の旋回が規制されるようになっており、さらに、前記アクスルフレームに取り付けられ、前記ピニオンを回転駆動させる、モータを駆動源として含むアクチュエータと、前記アクチュエータの前記モータを制御する制御ユニットと、前記ハンドルシャフトに設けられたトルクセンサと、を備え、前記制御ユニットが、前記トルクセンサの検出信号に基づいて前記モータに対する供給電圧を制御する電動式パワーステアリング装置において、前記モータの回転軸または前記ピニオンの回転軸の回転の向きおよび回転角度を検出する検出器を備え、前記制御ユニットは、前記検出器の検出信号に基づき、前記ラックシャフトの歯部分の中心が前記ピニオンと係合する位置を基準点として、前記基準点から左右両側への前記ラックシャフトの移動距離を測定し、前記移動距離が、前記操舵輪が前記平行位置から前記最大切れ角の手前まで切られたときの所定移動距離から、前記操舵輪が前記平行位置から前記最大切れ角まで切られたときの最大移動距離まで増加する間に、前記モータに対する最大供給電圧を徐々にゼロまで減少させるものであることを特徴とする電動式パワーステアリング装置を構成したものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a handle and a handle shaft provided on a vehicle body, and a horizontal central swing that extends in the width direction of the vehicle body and protrudes from a front portion or a rear portion of a main frame of the vehicle body. An axle frame attached to a shaft and capable of turning in the vertical direction; a knuckle attached to the left and right sides of the axle frame for rotatably supporting a steering wheel; and an axle frame attached to the axle frame. A cylindrical housing extending in the longitudinal direction, a rack shaft inserted through the housing and guided so as to be slidable in the axial direction, tie rods that connect both ends of the rack shaft to corresponding knuckles, and a center of the housing Attached to the housing and through the opening formed in the side wall of the housing. A pinion that engages with a tooth portion of the rack shaft, and a transmission coupling mechanism that is provided on the main frame of the vehicle body and that transmits and connects the rotation shaft of the pinion to the handle shaft. When the center of the steering wheel engages with the pinion, the steering wheel is in a parallel position, and the steering wheel is cut to the left and right by sliding movement of the rack shaft according to the forward and reverse rotation of the handle from this position, The knuckle is provided with a collision part, and the axle frame is provided with a stopper that makes a pair with the collision part, and when the steering wheel is cut to the maximum turning angle, the corresponding collision part comes into contact with the stopper. Therefore, turning beyond the maximum turning angle of the steered wheel is regulated, and further, it is attached to the axle frame. An actuator including a motor as a drive source for rotating the pinion, a control unit for controlling the motor of the actuator, and a torque sensor provided on the handle shaft, the control unit comprising: In the electric power steering apparatus that controls a supply voltage to the motor based on a detection signal of a torque sensor, the electric power steering apparatus includes a detector that detects a rotation direction and a rotation angle of the rotation shaft of the motor or the rotation shaft of the pinion, The control unit measures the movement distance of the rack shaft from the reference point to the left and right sides based on the position at which the center of the tooth portion of the rack shaft engages with the pinion based on the detection signal of the detector. The moving distance is such that the steered wheel is before the maximum turning angle from the parallel position. The maximum supply voltage to the motor is gradually reduced to zero while the steering wheel increases from the predetermined travel distance when turned to the maximum travel distance when the steered wheel is turned from the parallel position to the maximum turning angle. The electric power steering apparatus is characterized in that the electric power steering apparatus is characterized.
上記構成において、好ましくは、前記制御ユニットは、前記ラックシャフトの移動距離が前記所定移動距離から前記最大移動距離まで増加する間に、前記モータに対する最大供給電圧を前記ラックシャフトの移動距離に比例して減少させる。
また好ましくは、前記制御ユニットは、前記検出器の検出信号に基づき、前記ラックシャフトの移動距離が前記最大移動距離を超えて第2の所定移動距離に達したと判定したとき、警告を発するようになっている。
In the above configuration, preferably, the control unit is configured such that the maximum supply voltage to the motor is proportional to the movement distance of the rack shaft while the movement distance of the rack shaft increases from the predetermined movement distance to the maximum movement distance. Decrease.
Further preferably, the control unit issues a warning when it is determined that the movement distance of the rack shaft exceeds the maximum movement distance and reaches a second predetermined movement distance based on a detection signal of the detector. It has become.
また、前記ラックシャフトの歯部分は、前記操舵輪が左右の前記最大切れ角まで切られたときに、前記歯部分の端が前記ハウジングの外側に突出しないような長さに設定されていることが好ましい。 Further, the tooth portion of the rack shaft is set to a length such that an end of the tooth portion does not protrude outside the housing when the steering wheel is cut to the left and right maximum cutting angles. Is preferred.
本発明によれば、操舵輪の平行位置からの旋回角を、操舵輪が平行位置にあるときを基準点として、ラックシャフトの基準点からの移動距離を測定することで間接的に検出し、ラックシャフトの移動距離が、操舵輪が平行位置から最大切れ角の手前まで切られたときの所定移動距離から、操舵輪が最大切れ角まで切られたときの最大移動距離まで増加する間にモータに対する最大供給電圧を徐々にゼロまで減少させるようにしている。 According to the present invention, the turning angle from the parallel position of the steered wheel is indirectly detected by measuring the movement distance from the reference point of the rack shaft, with the reference point when the steered wheel is in the parallel position, While the travel distance of the rack shaft increases from the predetermined travel distance when the steered wheel is cut from the parallel position to the front of the maximum turning angle, the motor travels from the predetermined travel distance when the steered wheel is turned to the maximum turning angle. The maximum supply voltage is gradually reduced to zero.
そのため、操舵輪が前記の最大切れ角の手前まで切られた位置から、さらに最大切れ角まで切られる時にモータによるアシストがなされる場合には、操舵輪の切りはじめの位置が最大切れ角の位置に近いほど、モータの最大回転速度が低下し、それに伴いアシスト時のモータの回転速度は小さくなる。
その結果、ナックルに設けられた衝突部が、アクスルフレームに設けられたストッパに衝突する際の衝撃が緩和され、それによって、ストッパの摩耗が最小限に抑制され、またハンドル側に伝わる衝撃力も弱められる。
For this reason, if the motor assists when the steered wheel is cut to the maximum turning angle before the maximum turning angle, the position at which the steering wheel starts to be turned is the position of the maximum turning angle. The closer to, the lower the maximum rotation speed of the motor, and the lower the rotation speed of the motor during assist.
As a result, the impact when the collision part provided on the knuckle collides with the stopper provided on the axle frame is mitigated, thereby reducing the wear of the stopper to a minimum and reducing the impact force transmitted to the handle side. It is done.
また、制御ユニットが、ラックシャフトの移動距離が最大移動距離を超えて第2の所定移動距離に達したと判定したときに警告を発する構成とした場合には、ストッパが著しく摩耗する等して、操舵輪が最大切れ角を超えて旋回していることを運転者に警告することによって、運転者にストッパの交換等を促し、ラックシャフトの歯部分の端とピニオンの歯との衝突によるピニオンの歯の損傷を未然防止することができる。 In addition, if the control unit is configured to issue a warning when it is determined that the rack shaft travel distance exceeds the maximum travel distance and has reached the second predetermined travel distance, the stopper may be significantly worn. By warning the driver that the steered wheel is turning beyond the maximum turning angle, the driver is encouraged to replace the stopper, etc., and the pinion due to the collision between the end of the rack shaft teeth and the pinion teeth It is possible to prevent damage to the teeth.
さらに、ラックシャフトの歯部分が、操舵輪が左右の最大切れ角まで切られたときに、歯部分の端がハウジングの外側に突出しないような長さに設定された構成とした場合には、操舵輪が操舵される間に、ラックシャフトの歯部分に泥や水等が付着してハウジング内に侵入することが防止される。 Furthermore, when the tooth portion of the rack shaft is configured to have such a length that the end of the tooth portion does not protrude to the outside of the housing when the steering wheel is cut to the left and right maximum cutting angles, While the steered wheels are being steered, mud, water or the like adheres to the teeth of the rack shaft and is prevented from entering the housing.
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。図1は、本発明の1実施例による電動式パワーステアリング装置が組み込まれたフォークリフトの概略的な側断面図である。図2は、図1の電動式パワーステアリング装置において操舵輪が平行位置にあるときのアクスルフレーム付近の構成を示す図であり、(A)は車体後方から見た斜視図であり、(B)は上面図である。図3は、図1に示した電動式パワーステアリング装置において操舵輪が左側に最大切れ角まで切られたときのアクスルフレーム付近の構成を示す図2に類似の図である。また、図4は、図1に示した電動式パワーステアリング装置の操舵輪が操舵されるときのラックシャフトおよびピニオンの位置関係を示す平面図であり、(A)は操舵輪が平行位置にあるときの位置関係を、(B)は操舵輪が右に最大切れ角まで切られたときの位置関係を、(C)は操舵輪が左に最大切れ角まで切られたときの位置関係をそれぞれ示している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic sectional side view of a forklift incorporating an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration in the vicinity of the axle frame when the steered wheels are in a parallel position in the electric power steering apparatus of FIG. 1, (A) is a perspective view seen from the rear of the vehicle body, and (B) Is a top view. FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 showing the configuration in the vicinity of the axle frame when the steered wheel is turned to the left by the maximum turning angle in the electric power steering apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing the positional relationship between the rack shaft and the pinion when the steered wheels of the electric power steering apparatus shown in FIG. 1 are steered, and FIG. 4A shows the steered wheels in parallel positions. (B) shows the positional relationship when the steered wheel is turned to the maximum turning angle to the right, and (C) shows the positional relationship when the steered wheel is turned to the maximum turning angle on the left. Show.
図1〜図3に示すように、本発明によれば、フォークリフトの車体の運転席に、ハンドル2およびハンドルシャフト3が配置され、また、車体のメインフレーム1の後部に突設された水平な中央旋回軸4には、車体の幅方向にのびるアクスルフレーム5が取り付けられて、上下方向に旋回し得るようになっている。また、メインフレーム1の前部には、駆動輪19が取り付けられている。
なお、この実施例では、アクスルフレーム5がメインフレーム1の後部に取り付けられるが、電動式パワーステアリング装置がフォークリフト以外の作業車に適用される場合に、アクスルフレーム5がメインフレーム1の前部に取り付けられ、駆動輪がメインフレーム1の後部に備えられることもある。
As shown in FIGS. 1 to 3, according to the present invention, the
In this embodiment, the
アクスルフレーム5の左右両側には、それぞれ、操舵輪10を回転自在に支持するナックル6が取り付けられ、また、アクスルフレーム5には、アクスルフレーム5の長手方向にのびる円筒状のハウジング7が取り付けられている。ハウジング7には、ラックシャフト8が挿通されて、軸方向にスライド運動可能に案内されている。そして、ラックシャフト8の両端が、それぞれ、タイロッド9を介して対応するナックル6に連結されている。
A
ハウジング7の中央部には、ピニオン13が取り付けられている。ピニオン13は、ハウジング7の側壁に形成された開口部を通じてラックシャフト8の歯部分8aに係合する。また、ピニオン13の回転軸をハンドルシャフト3に伝動連結する伝動連結機構16が備えられる。
A
そして、ラックシャフト8の歯部分8aの中心がピニオン13と係合するとき操舵輪10が平行位置にあり(図4A参照)、この位置からハンドル2の正逆回転に応じてラックシャフト8がスライド運動することによって操舵輪10が左右に切られるようになっている。
When the center of the
この場合、ナックル6に衝突部11が設けられるとともに、アクスルフレーム5には衝突部11と対をなすストッパ12が設けられ、図3に示すように、操舵輪10が最大切れ角まで切られたときに、対応する衝突部11がストッパ12に当接することによって、操舵輪10の最大切れ角以上の旋回が規制されるようになっている。
それに対応して、ラックシャフト8は、ラックシャフト8の中心がピニオン13と係合する位置を基準点として(図4A参照)、基準点の左右両側に、操舵輪10が最大切れ角まで切られたときの最大移動距離まで移動可能になっている(図4B、C参照)。
In this case, the
Correspondingly, in the
また、この実施例では、図4Bおよび図4Cから明らかなように、ラックシャフト8の歯部分8aは、操舵輪10が左右の最大切れ角まで切られたときに、歯部分8aの端がハウジング7の端縁7a、7bから外側に突出しないような長さに設定されている。
それによって、操舵輪10が操舵される間に、ラックシャフト8の歯部分8aに泥や水等が付着してハウジング7内に侵入することが防止される。
4B and 4C, in this embodiment, the
This prevents mud, water, etc. from adhering to the
さらに、アクスルフレーム5に、ピニオン13を回転駆動させるアクチュエータ14が取り付けられている。アクチュエータ14は、モータ15を駆動源として含んでいる。アクチュエータ14のモータ15は、制御ユニット18によって制御される。
また、車体のメインフレーム1に、ハンドル2の回転トルクを検出するトルクセンサ17が設けられている。
Further, an
Further, a
そして、制御ユニット18は、トルクセンサ17の検出信号に基づいてモータ15に対する供給電圧を制御する。
こうして、ハンドル2からの駆動力とモータ15からの駆動力の合成駆動力によって操舵輪10が左右に操舵される。
The
Thus, the
さらに、本発明によれば、モータ15の回転軸に、この回転軸の回転の向きおよび回転角度を検出するポテンショメータ(図示しない)が取り付けられる。
なお、この実施例では、ポテンショメータをモータ15の回転軸に配置しているが、その代わりに、ポテンショメータをピニオン13の回転軸に配置することもできる。
また、ポテンショメータの代わりに、モータ15またはピニオン13の回転軸の回転の向きおよび回転角度が検出可能な公知の別の検出器(例えば、ロータリーエンコーダ等)を用いることもできる。
Furthermore, according to the present invention, a potentiometer (not shown) for detecting the direction and angle of rotation of the rotating shaft is attached to the rotating shaft of the
In this embodiment, the potentiometer is arranged on the rotating shaft of the
Instead of the potentiometer, another known detector (for example, a rotary encoder) that can detect the rotation direction and the rotation angle of the rotation shaft of the
制御ユニット18は、ポテンショメータの検出信号に基づき、ラックシャフト8の、基準点から左右両側への移動距離を測定する。
そして、制御ユニット18は、このラックシャフト8の移動距離が、操舵輪10が平行位置から最大切れ角の手前まで切られたときの所定移動距離から最大移動距離まで増加する間に、モータ15に対する最大供給電圧を、徐々に(この実施例では、ラックシャフト8の移動距離に比例して)ゼロまで減少させる。
The
The
こうして、操舵輪10が最大切れ角の手間まで切られた位置から、さらに最大切れ角まで切られる時にモータ15によるアシストがなされる場合には、操舵輪10の切りはじめの位置が最大切れ角の位置に接近するほど、モータ15の最大回転速度が低下し、それに伴いアシスト時のモータ15の回転速度は小さくなる。
その結果、ナックル6に設けられた衝突部11が、アクスルフレーム5に設けられたストッパ12に衝突する際の衝撃が緩和され、そして、ストッパ12の摩耗が最小限に抑制され、ハンドル2側に伝わる衝撃力も弱められる。
Thus, when the
As a result, the impact when the
制御ユニット18は、さらに、ラックシャフト8の移動距離が最大移動距離を超えて第2の所定移動距離に達したと判定したとき、警告を発するようになっている。
この場合、第2の所定移動距離は、ラックシャフト8の歯部分8aの端がピニオン13の歯に衝突する手前の位置に達するまでの移動距離に設定される。また、警告は、音によって、または運転席のディスプレイ上に警告表示をすることによって、またはその両方によって行われる。
Further, the
In this case, the second predetermined movement distance is set to a movement distance until the end of the
それによって、ストッパ12が著しく摩耗する等して、操舵輪10が最大切れ角を超えて旋回していることを運転者に警告することにより、運転者にストッパ12の交換または補修・再調整を促し、ラックシャフト8の歯部分8aの端とピニオン13の歯との衝突によるピニオン13の歯の損傷を未然防止することができる。
As a result, the
図5は、制御ユニット18によるモータ15に対する供給電圧の制御、並びに警告のタイミングを具体的に説明するグラフであり、縦軸はモータに対する最大供給電圧を表し(通常運転時の最大供給電圧値を1としたときの百分率で表している)、横軸は基準点から左右両側へのラックシャフト8の移動距離を表している(グラフの原点に基準点をとり、右側への移動距離を横軸の正方向に、左側への移動距離を横軸の負方向にとっている)。
FIG. 5 is a graph for specifically explaining the control of the supply voltage to the
この例では、操舵輪10が平行位置から最大切れ角まで切られたときのラックシャフト8の最大移動距離は、X2mmに設定され(グラフの点B、B’参照)、また、ラックシャフト8の歯部分8aがピニオン13の歯と衝突するまでのラックシャフト8の移動距離はX4mmとなっている(グラフの点D、D’参照)。
In this example, the maximum movement distance of the
そして、ラックシャフト8の移動距離がX1mm(グラフの点A、A’参照)に達した後、最大移動距離X2mm(グラフの点B、B’参照)まで増加する間に、モータ15に対する最大供給電圧が100%から0%までリニアに減少せしめられる。
さらに、ラックシャフト8の移動距離が、最大移動距離を超えてX3mm(グラフの点C、C’参照)に達すると、制御ユニット18によって警告が発せられる。
Then, after the travel distance of the
Further, when the movement distance of the
なお、操舵輪10が、最大切れ角まで切られた位置から平行位置まで戻される間は、モータ15に対して、常時、通常運転時の最大供給電圧が供給されることは言うまでもない。
Needless to say, the maximum supply voltage during normal operation is always supplied to the
1 車体のメインフレーム
2 ハンドル
3 ハンドルシャフト
4 中央旋回軸
5 アクスルフレーム
6 ナックル
7 ハウジング
7a、7b ハウジングの端縁
8 ラックシャフト
8a 歯部分
9 タイロッド
10 操舵輪
11 衝突部
12 ストッパ
13 ピニオン
14 アクチュエータ
15 モータ
16 伝動連結機構
17 トルクセンサ
18 制御ユニット
19 駆動輪
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記車体の幅方向にのびるとともに、前記車体のメインフレームの前部または後部に突設された水平な中央旋回軸に取り付けられて、上下方向に旋回可能とされたアクスルフレームと、
前記アクスルフレームの左右両側に取り付けられ、操舵輪を回転自在に支持するナックルと、
前記アクスルフレームに取り付けられ、前記アクスルフレームの長手方向にのびる円筒状のハウジングと、
前記ハウジングに挿通され、軸方向にスライド運動可能に案内されたラックシャフトと、
前記ラックシャフトの両端をそれぞれ対応するナックルに連結するタイロッドと、
前記ハウジングの中央部に取り付けられて、前記ハウジングの側壁に形成された開口部を通じて前記ラックシャフトの歯部分に係合するピニオンと、
前記車体のメインフレームに設けられ、前記ピニオンの回転軸を前記ハンドルシャフトに伝動連結する伝動連結機構と、を備え、
前記ラックシャフトの歯部分の中心が前記ピニオンと係合するとき前記操舵輪が平行位置にあり、この位置から前記ハンドルの正逆回転に応じて前記ラックシャフトがスライド運動することによって前記操舵輪が左右に切られ、
前記ナックルに衝突部が設けられ、前記アクスルフレームには前記衝突部と対をなすストッパが設けられ、前記操舵輪が最大切れ角まで切られたときに、対応する前記衝突部が前記ストッパに当接することによって、前記操舵輪の最大切れ角以上の旋回が規制されるようになっており、さらに、
前記アクスルフレームに取り付けられ、前記ピニオンを回転駆動させる、モータを駆動源として含むアクチュエータと、
前記アクチュエータの前記モータを制御する制御ユニットと、
前記ハンドルの回転トルクを検出するトルクセンサと、を備え、
前記制御ユニットが、前記トルクセンサの検出信号に基づいて前記モータに対する供給電圧を制御する電動式パワーステアリング装置において、
前記モータの回転軸または前記ピニオンの回転軸の回転の向きおよび回転角度を検出する検出器を備え、
前記制御ユニットは、前記検出器の検出信号に基づき、前記ラックシャフトの歯部分の中心が前記ピニオンと係合する位置を基準点として、前記基準点から左右両側への前記ラックシャフトの移動距離を測定し、前記移動距離が、前記操舵輪が前記平行位置から前記最大切れ角の手前まで切られたときの所定移動距離から、前記操舵輪が前記平行位置から前記最大切れ角まで切られたときの最大移動距離まで増加する間に、前記モータに対する最大供給電圧を徐々にゼロまで減少させるものであることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 A handle and a handle shaft provided on the vehicle body,
An axle frame that extends in the width direction of the vehicle body, is attached to a horizontal central pivot that protrudes from the front or rear of the main frame of the vehicle body, and is pivotable in the vertical direction;
A knuckle attached to the left and right sides of the axle frame and rotatably supporting the steering wheel;
A cylindrical housing attached to the axle frame and extending in the longitudinal direction of the axle frame;
A rack shaft inserted through the housing and guided so as to be slidable in the axial direction;
Tie rods that connect both ends of the rack shaft to the corresponding knuckles,
A pinion attached to a central portion of the housing and engaged with a tooth portion of the rack shaft through an opening formed in a side wall of the housing;
A transmission coupling mechanism that is provided on the main frame of the vehicle body and that transmissionally couples the rotation shaft of the pinion to the handle shaft;
When the center of the tooth portion of the rack shaft engages with the pinion, the steering wheel is in a parallel position. From this position, the rack shaft slides in accordance with forward / reverse rotation of the handle, whereby the steering wheel is moved. Cut to the left and right,
The knuckle is provided with a collision part, and the axle frame is provided with a stopper that is paired with the collision part. When the steering wheel is cut to the maximum turning angle, the corresponding collision part is brought into contact with the stopper. By contacting, turning beyond the maximum turning angle of the steered wheel is regulated,
An actuator that is attached to the axle frame and rotationally drives the pinion and includes a motor as a drive source;
A control unit for controlling the motor of the actuator;
A torque sensor for detecting the rotational torque of the handle,
In the electric power steering apparatus in which the control unit controls a supply voltage to the motor based on a detection signal of the torque sensor.
A detector for detecting a rotation direction and a rotation angle of the rotation shaft of the motor or the rotation shaft of the pinion;
The control unit is configured to determine a movement distance of the rack shaft from the reference point to the left and right sides based on a position where the center of the tooth portion of the rack shaft is engaged with the pinion based on a detection signal of the detector. When the steering wheel is cut from the parallel position to the maximum turning angle from a predetermined moving distance when the steering wheel is cut from the parallel position to the front of the maximum turning angle. An electric power steering apparatus characterized in that the maximum supply voltage to the motor is gradually reduced to zero while the maximum movement distance is increased.
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