JP2589314Y2 - Electric power steering system - Google Patents

Electric power steering system

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JP2589314Y2
JP2589314Y2 JP1992056033U JP5603392U JP2589314Y2 JP 2589314 Y2 JP2589314 Y2 JP 2589314Y2 JP 1992056033 U JP1992056033 U JP 1992056033U JP 5603392 U JP5603392 U JP 5603392U JP 2589314 Y2 JP2589314 Y2 JP 2589314Y2
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この考案は、自動車などの電動式
動力舵取装置、さらに詳しくは、ステアリングシャフト
に連結されたピニオン軸のピニオンと噛み合うラックが
形成されているラック軸を備えており、運転者の操舵力
とこの操舵力に応じた電動機の補助操舵力によりラック
軸を移動させるようになっている動力舵取装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electric power steering apparatus for an automobile or the like, and more particularly, to a power steering apparatus having a rack shaft formed with a rack engaged with a pinion of a pinion shaft connected to a steering shaft. The present invention relates to a power steering device that moves a rack shaft by a driver's steering force and an auxiliary steering force of an electric motor corresponding to the steering force.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種電動式動力舵取装置とし
て、ハウジングに、ハウジングと平行なボールねじ軸が
ハウジングに対して回転はしうるが軸方向に移動しない
ように取付けられ、ボールねじ軸の周囲に、ラック軸と
平行な軸線を有するボールナットが循環ボールを介して
ねじ嵌められ、ラック軸とボールナットが連結されてボ
ールナットが軸方向に移動しうるが回転しないようにな
され、電動機の回転力によりボールねじ軸が回転するよ
うになされ、ボールねじ軸の回転によりボールナットが
ラック軸の軸方向と平行な方向に移動し、これによりラ
ック軸が軸方向に移動するようになされているものが知
られている(たとえば実開昭62−146678号、実
開昭63−195974号、特開昭62−137269
号参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of electric power steering apparatus, a ball screw shaft parallel to the housing is mounted on a housing so as to rotate with respect to the housing but not move in the axial direction. A ball nut having an axis parallel to the rack shaft is screwed around the circulation shaft through the circulation ball, and the rack shaft and the ball nut are connected so that the ball nut can move in the axial direction but does not rotate. The rotation of the ball screw shaft is caused by the rotation force of the ball screw shaft, and the rotation of the ball screw shaft causes the ball nut to move in a direction parallel to the axial direction of the rack shaft, thereby moving the rack shaft in the axial direction. Are known (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-146678, Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-195974,
No.).

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動式動力舵取装置では、車輪側から外力が加わってラ
ック軸に曲げが生じた場合に、次のような問題が発生す
る。すなわち、ラック軸に曲げが生じると、ラック軸に
連結されているボールナットもボールねじ軸に対して傾
く。そして、ラック軸とボールナットとが連結されてい
ると、この連結部分においては、傾いたボールナットの
軸線とボールねじ軸の軸線とのボールねじ軸と直交する
方向の距離は、その部分でのラック軸のたわみ量と等し
くなって比較的に大きくなる。したがって、ボールナッ
トおよびボールねじ軸と循環ボールとの間に隙間が存在
していたとしても、電動機によるボールねじ軸の回転が
ボールナットにスムーズに伝わらず、その結果補助操舵
力がラック軸に確実に伝わらない。
However, in the conventional electric power steering apparatus, when an external force is applied from the wheel side and the rack shaft is bent, the following problem occurs. That is, when bending occurs in the rack shaft, the ball nut connected to the rack shaft also tilts with respect to the ball screw shaft. When the rack shaft and the ball nut are connected to each other, in this connection portion, the distance between the axis of the inclined ball nut and the axis of the ball screw shaft in the direction orthogonal to the ball screw axis is equal to that portion. It becomes equal to the amount of deflection of the rack shaft and becomes relatively large. Therefore, even if there is a gap between the ball nut and the ball screw shaft and the circulating ball, the rotation of the ball screw shaft by the electric motor is not smoothly transmitted to the ball nut, and as a result, the auxiliary steering force is reliably transmitted to the rack shaft. Does not reach.

【0004】この考案の目的は、上記問題を解決した電
動式動力舵取装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus which solves the above problem.

【0005】この考案による電動式動力舵取装置は、ハ
ウジングに支持され、かつステアリングシャフトに連結
されたピニオン軸のピニオンと噛み合うラックが形成さ
れたラック軸と、ラック軸に補助操舵力を付与するブラ
シレス電動機とを備えており、ラック軸と平行なボール
ねじ軸が、軸方向に移動しうるが回転しないようにハウ
ジングに取付けられ、ボールねじ軸の一端部がラック軸
連結され、ボールねじ軸における他端側の部分の周囲
に循環ボールを介してボールナットがねじ嵌められ、ボ
ールナットが回転はしうるが軸方向に移動しないように
ハウジングに取付られ、ブラシレス電動機のステータが
ハウジングに取付けられるとともにロータがボールナッ
トの外周に固定されているものである。
[0005] The electric power steering apparatus according to the present invention provides a rack shaft formed with a rack supported by the housing and engaged with a pinion of a pinion shaft connected to a steering shaft, and applies an auxiliary steering force to the rack shaft. A ball screw axis parallel to the rack axis is attached to the housing so that it can move in the axial direction but does not rotate, and one end of the ball screw axis is connected to the rack axis.
, A ball nut is screw-fitted around a portion on the other end side of the ball screw shaft via a circulating ball, and the ball nut is attached to the housing so that it can rotate but does not move in the axial direction. Is mounted on the housing and the rotor is fixed to the outer periphery of the ball nut.

【0006】[0006]

【作用】ブラシレス電動機の起動時にその回転力がロー
タを介してボールナットに伝えられてボールナットが回
転させられ、これによりボールねじ軸が軸方向に移動さ
せられ、その結果ボールねじ軸に連結されたラック軸
が、ボールねじ軸とともに同方向に移動させられること
により補助操舵力が与えられる。
[Function] When the brushless motor is started, its rotational force is low.
The ball screw is transmitted to the ball nut via the rotor and the ball nut is rotated, thereby moving the ball screw shaft in the axial direction. As a result, the rack shaft connected to the ball screw shaft moves in the same direction as the ball screw shaft. The auxiliary steering force is given by being moved.

【0007】ラック軸に車輪からの外力が加わって曲げ
が発生した場合、ラック軸に連結されているボールねじ
軸にも曲げが生じるが、ボールねじ軸の一端部がラック
軸に連結され、ボールねじ軸における他端側の部分の周
囲に循環ボールを介してボールナットがねじ嵌められて
いるので、ボールナットは、ボールねじ軸とラック軸
の連結部分から比較的大きく離れた位置で循環ボールを
介してボールねじ軸にねじ嵌められていることになり、
ボールナットがねじ嵌められた部分におけるボールねじ
軸のたわみ量が、ラック軸との連結部分におけるボール
ねじ軸のたわみ量よりも小さくなる。
[0007] If the bending when an external force is applied from the wheel to the rack shaft occurs, but also bending the ball screw shaft connected to the rack shaft occurs, one end of the ball screw shaft rack
Around the other end of the ball screw shaft.
The ball nut is screwed into the enclosure via the circulation ball
Therefore, the ball nut is screwed into the ball screw shaft via the circulating ball at a position relatively far away from the connection between the ball screw shaft and the rack shaft ,
The amount of deflection of the ball screw shaft at the portion where the ball nut is screwed is smaller than the amount of deflection of the ball screw shaft at the portion connected to the rack shaft .

【0008】[0008]

【実施例】以下、この考案の実施例を、図面を参照して
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は自動車の電動式動力舵取装置の部分
を示し、図2はその主要部の詳細を示す。なお、以下の
説明において、図面の左右を左右というものとする。
FIG. 1 shows a portion of an electric power steering apparatus for an automobile, and FIG. 2 shows details of a main portion thereof. In the following description, the left and right of the drawing are referred to as left and right.

【0010】図1および図2において、自動車の車体に
左右方向に長いハウジング(1) が固定されており、この
ハウジング(1) 内に左右方向にのびるラック軸(2) が回
転はしないが左右方向(軸方向)に移動しうるように支
持されている。ハウジング(1) の右端寄りの部分におい
て、ステアリングホイールに連結されたピニオン軸(3)
のピニオン(4) が、ラック軸(2) のラック(2a)と噛み合
っている。ハウジング(1) から突出したラック軸(2) の
左右両端部に、ボール継手(5)(6)を介してタイロッド
(7)(8)が連結されている。
In FIG. 1 and FIG. 2, a housing 1 long in the left-right direction is fixed to the body of an automobile. A rack shaft 2 extending in the left-right direction in this housing 1 does not rotate, but is rotated left and right. It is supported so that it can move in the direction (axial direction). Near the right end of the housing (1), a pinion shaft (3) connected to the steering wheel
Pinion (4) meshes with the rack (2a) of the rack shaft (2). At the left and right ends of the rack shaft (2) protruding from the housing (1), tie rods are inserted via ball joints (5) and (6).
(7) and (8) are linked.

【0011】ハウジング(1) の左側部分に径方向外方に
膨出した膨出部分(1a)が形成されており、膨出部分(1a)
内にラック軸(2) と平行なボールねじ軸(9) が左右方向
に移動しうるように配置されている。ボールねじ軸(9)
の左端部はハウジング(1) から突出しており、その端部
がブラケット(10)を介してラック軸(2) の左端に連結さ
れている。ボールねじ軸(9) の左端部は、回転しないよ
うにブラケット(10)に固定されている。
A bulging portion (1a) bulging radially outward is formed on the left side portion of the housing (1), and the bulging portion (1a)
Inside, a ball screw shaft (9) parallel to the rack shaft (2) is arranged so as to be movable in the left-right direction. Ball screw shaft (9)
Has a left end protruding from the housing (1), and is connected to the left end of the rack shaft (2) via a bracket (10). The left end of the ball screw shaft (9) is fixed to the bracket (10) so as not to rotate.

【0012】ボールねじ軸(9) の右側部分に、ボールナ
ット(11)が多数の循環ボール(12)を介してねじ嵌められ
ている。ボールナット(11)は、回転はしうるが左右方向
に移動しないように左右1対の軸受(13)(14)を介してハ
ウジング(1) に支持されている。
A ball nut (11) is screwed on the right side of the ball screw shaft (9) via a number of circulating balls (12). Ball nut (11) is rotated left and right pair of bearings (13) as it can not move in the lateral direction through the (14) that is supported on the housing (1).

【0013】ハウジング(1) の膨出部分(1a)内にブラシ
レス電動機(20)が内蔵されている。すなわち、ボールナ
ット(11)の外周にブラシレス電動機(20)のロータ(21)が
固定され、ハウジング(1) にブラシレス電動機(20)のス
テータ(22)が取付けられている。また、ハウジング(1)
の適当な位置にロータリエンコーダなどを使用した回転
位置センサ(23)が取付けられており、このセンサ(23)の
入力軸(23a) に一体に形成された歯車(24)とボールナッ
ト(11)の左端部外周に一体に形成された歯車(25)とが噛
み合っている。そして、ボールナット(11)の回転が歯車
(25)(24)により減速または増速されてセンサ(23)に伝え
られ、センサ(23)によってボールナット(11)すなわちロ
ータ(21)の回転位置が検出される。そして、ブラシレス
電動機(20)の回転力はロータ(21)を介してボールナット
(11)に伝えられてボールナット(11)が回転させられ、ボ
ールナット(11)の回転によりボールねじ軸(9) が左右方
向に移動し、これによりラック軸(2) が左右方向に移動
するようになっている。
A brush is provided in the bulging portion (1a) of the housing (1).
An electric motor (20) is built in. That is, Bourna
The rotor (21) of the brushless motor (20) is
The brushless motor (20) is fixed to the housing (1).
The data (22) is attached. In addition, housing (1)
Rotation using a rotary encoder etc. at an appropriate position
A position sensor (23) is installed, and this sensor (23)
The gear (24) and ball nut formed integrally with the input shaft (23a)
Gear (25) formed integrally with the outer periphery of the left end of the gear (11).
I'm right. The rotation of the ball nut (11)
(25) Decelerated or accelerated by (24) and transmitted to sensor (23)
The ball nut (11), i.e.
The rotational position of the motor (21) is detected. And brushless
The rotational force of the motor (20) is transmitted to the ball nut via the rotor (21).
(11) to rotate the ball nut (11). It is supposed to.

【0014】このような構成において、運転者がステア
リングホイールを回してステアリングシャフトが回転さ
せられると、この回転がピニオン(4) に伝えられ、ピニ
オン(4) の回転によりラック軸(2) が左右方向に移動さ
せられて車輪が操舵される。このとき、図示しないトル
クセンサにより検出された操舵トルクの方向および大き
さに基いてブラシレス電動機(20)が駆動され、これによ
ブラシレス電動機(2 0)の回転力がボールナット(11)お
よびボールねじ軸(9) を介してラック軸(2) に伝えられ
る。その結果、ラック軸(2) がピニオン(4) によるのと
同じ方向に移動させられる。
In such a configuration, when the driver turns the steering wheel to rotate the steering shaft, the rotation is transmitted to the pinion (4), and the rotation of the pinion (4) causes the rack shaft (2) to move left and right. Direction and the wheels are steered. At this time, the brushless electric motor (20) is driven based on the direction and magnitude of the steering torque detected by a torque sensor (not shown ) , whereby the rotational force of the brushless electric motor (20) is reduced by the ball nut (11) and the ball screw (20). It is transmitted to the rack shaft (2) via the shaft (9). As a result, the rack shaft (2) is moved in the same direction as by the pinion (4).

【0015】ラック軸(2) に車輪側から外力が加わって
曲げが生じた場合、ラック軸(2) に連結されているボー
ルねじ軸(9) にも曲げが生じる。ところが、ラック軸
(2) とボールねじ軸(9) とは左端部で相互に連結されて
おり、ボールナット(11)はボールねじ軸(9) の右側部分
に循環ボール(12)を介してボールねじ軸(9) にねじ嵌め
られているので、ボールナット(11)の部分におけるボー
ルねじ軸(9) のたわみ量は、ボールねじ軸(9) のラック
軸(2) との連結部分である左端部でのたわみ量よりも小
さくなる。したがって、ボールナット(11)およびボール
ねじ軸(9) と循環ボール(12)との間に存在する隙間によ
りこの曲げが吸収され、ブラシレス電動機(20)によるボ
ールナット(11)の回転がボールねじ軸(9) にスムーズに
伝わり、その結果電動機(20)の補助操舵力がラック軸
(2) に確実に伝わる。
When an external force is applied to the rack shaft (2) from the wheel side and the bending occurs, the ball screw shaft (9) connected to the rack shaft (2) also bends. However, the rack shaft
(2) and the ball screw shaft (9) are connected to each other at the left end, and the ball nut (11) is connected to the right side of the ball screw shaft (9) via the circulating ball (12). 9), the amount of deflection of the ball screw shaft (9) at the ball nut (11) is at the left end, which is the connection between the ball screw shaft (9) and the rack shaft (2). Is smaller than the deflection amount. Therefore, this bending is absorbed by the gap between the ball nut (11) and the ball screw shaft (9) and the circulating ball (12), and the rotation of the ball nut (11) by the brushless electric motor (20) causes the ball screw (11) to rotate. Smoothly transmitted to the shaft (9), the auxiliary steering force of the electric motor (20) is transferred to the rack shaft.
(2) Reliable transmission.

【0016】[0016]

【考案の効果】この考案の動力舵取装置によれば、上述
のように、ボールナットが循環ボールを介してねじ嵌め
られている部分におけるボールねじ軸のたわみ量が、ラ
ック軸との連結部分におけるボールねじ軸のたわみ量よ
りも小さくなる。したがって、ボールナットおよびボー
ルねじ軸と循環ボールとの間に存在する隙間によりこの
曲げが吸収され、電動機の回転力によるボールナットの
回転がボールねじ軸にスムーズに伝わり、これにより電
動機の補助操舵力がラック軸に確実に伝わる。
According Effect of invention] The power steering apparatus of this invention, as described above, deflection of the ball screw shaft at a portion where the ball nut is I Flip fitted through the circulation ball, La
The amount of deflection of the ball screw shaft at the connection with the lock shaft is smaller than that of the ball screw shaft. Therefore, this bending is absorbed by the gap existing between the ball nut and the ball screw shaft and the circulating ball, and the rotation of the ball nut due to the rotating force of the motor is smoothly transmitted to the ball screw shaft. Is reliably transmitted to the rack shaft.

【0017】また、ブラシレス電動機を用いることによ
り、ブラシの摩耗による故障をなくすことができる。し
かも、ブラシレス電動機はブラシ付き電動機に比べてロ
ータの慣性モーメントが小さいので、起動時の応答性が
良く、操舵補助の遅れがない。
Also, by using a brushless motor,
Therefore, a failure due to abrasion of the brush can be eliminated. I
In fact, brushless motors are less expensive than brushed motors.
The moment of inertia of the motor
Good, no delay in steering assistance.

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

【図1】この考案の実施例を示す電動式動力舵取装置の
一部を切断した縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a part of an electric power steering apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】図2の要部を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 2 ラック軸 3 ピニオン軸 4 ピニオン 9 ボールねじ軸 11 ボールナット 12 循環ボール 20 ブラシレス電動機21 ロータ 22 ステータ Reference Signs List 1 housing 2 rack shaft 3 pinion shaft 4 pinion 9 ball screw shaft 11 ball nut 12 circulation ball 20 brushless electric motor 21 rotor 22 stator

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 ハウジングに支持され、かつステアリン
グシャフトに連結されたピニオン軸のピニオンと噛み合
うラックが形成されたラック軸と、ラック軸に補助操舵
力を付与するブラシレス電動機とを備えており、ラック
軸と平行なボールねじ軸が、軸方向に移動しうるが回転
しないようにハウジングに取付けられ、ボールねじ軸の
一端部がラック軸に連結され、ボールねじ軸における他
端側の部分の周囲に循環ボールを介してボールナットが
ねじ嵌められ、ボールナットが回転はしうるが軸方向に
移動しないようにハウジングに取付られ、ブラシレス電
動機のステータがハウジングに取付けられるとともにロ
ータがボールナットの外周に固定されている電動式動力
舵取装置。
1. A rack shaft having a rack supported by a housing and having a rack meshing with a pinion of a pinion shaft connected to a steering shaft, and a brushless electric motor for applying an auxiliary steering force to the rack shaft. A ball screw shaft parallel to the shaft is mounted on the housing so that it can move in the axial direction but does not rotate .
One end is connected to the rack shaft, and the other
A ball nut is screwed around the end portion through a circulating ball, the ball nut is mounted on the housing so that the ball nut can rotate but does not move in the axial direction, and the stator of the brushless motor is mounted on the housing and the rotor is mounted on the rotor. Is an electric power steering device fixed to the outer periphery of the ball nut.
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