JP3062852B2 - Electric power steering system - Google Patents

Electric power steering system

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JP3062852B2
JP3062852B2 JP6209292A JP6209292A JP3062852B2 JP 3062852 B2 JP3062852 B2 JP 3062852B2 JP 6209292 A JP6209292 A JP 6209292A JP 6209292 A JP6209292 A JP 6209292A JP 3062852 B2 JP3062852 B2 JP 3062852B2
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shaft
rack shaft
ball screw
rack
screw shaft
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修 佐野
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Koyo Seiko Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、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 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device for an automobile or the like, and more particularly, to a power steering device for a motor vehicle. 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、ラックから軸方向にずれた位置においてラック軸の
外周面にねじ部が形成され、このねじ部が、ハウジング
に回転はしうるが軸方向に移動しないように取付けられ
たボールナットに多数の循環ボールを介してねじ嵌めら
れ、ボールナットが減速歯車機構を介して電動機により
回転させられるようになっているものが知られている
(たとえば特公平3−15591号参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an electric power steering apparatus of this kind, a screw portion is formed on an outer peripheral surface of a rack shaft at a position shifted in an axial direction from a rack, and this screw portion can rotate in a housing. It is known that a ball nut mounted so as not to move in the axial direction is screwed through a number of circulating balls, and the ball nut is rotated by an electric motor via a reduction gear mechanism. For example, see Japanese Patent Publication No. 3-15591).

【0003】[0003]

【発明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、次の問題がある。すなわち、
電動機が故障によりロックした場合に、ステアリングホ
イールを回すことによるラック軸の軸方向の移動が妨げ
られ、その結果ステアリングホイールからの入力を操舵
輪に伝えることができなくなるので、電動機と減速歯車
機構とを切り離すために大きな断接機構を設ける必要が
ある。また、運転者がステアリングホイールを回すこと
による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ことによって操舵
輪を所定角度転舵した後、運転者がステアリングホイー
ルを離すと、操舵輪は自然に中立位置に戻ろうとする
が、このときラック軸からボールナットにこれを回転さ
せようとする力が加わり、これが減速歯車機構や電動機
に伝わる。したがって、ラック軸およびステアリングホ
イールの戻り性能が悪くなる。
However, the conventional electric power steering apparatus has the following problems. That is,
When the motor locks due to a failure, the axial movement of the rack shaft by turning the steering wheel is hindered, and as a result, it becomes impossible to transmit the input from the steering wheel to the steered wheels. It is necessary to provide a large connecting / disconnecting mechanism in order to cut off. Further, after the driver turns the steering wheel by a predetermined angle by moving the rack shaft by the driver's steering force by turning the steering wheel and the auxiliary steering force of the electric motor according to the steering force, the driver turns the steering wheel. When the wheel is released, the steered wheels naturally return to the neutral position. At this time, a force is applied to the ball nut to rotate the ball nut from the rack shaft, which is transmitted to the reduction gear mechanism and the electric motor. Therefore, the return performance of the rack shaft and the steering wheel deteriorates.

【0004】この発明の目的は、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】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明による電動式動
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
する電動機とを備えており、ハウジングに、ボールナッ
トがハウジングに対して回転はしうるが軸方向に移動し
ないように取付られるとともに、電動機とボールナット
との間に、電動機の回転をボールナットに伝えてこれを
回転させる伝動手段が設けられている電動式動力舵取装
置であって、ラックから軸方向にずれた位置において、
ラック軸の周囲に、円筒状ボールねじ軸がラック軸に対
して回転はしうるが軸方向に移動しないように嵌められ
るとともに、ボールねじ軸がボールナットに循環ボール
を介してねじ嵌められ、ラック軸とボールねじ軸との間
に、ボールねじ軸がラック軸の回りに回転する慣性力が
所定値以上である場合に両者をロックし、所定値未満で
ある場合に両者のロックを解除して相互に自由回転させ
るクラッチが設けられているものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An electric power steering apparatus according to the present invention comprises: a rack shaft formed with a rack supported by a housing and engaged with a pinion of a shaft connected to a steering shaft; A motor for applying a steering force, wherein the ball nut is mounted on the housing so that the ball nut can rotate with respect to the housing but does not move in the axial direction, and the rotation of the motor is provided between the motor and the ball nut. Is transmitted to a ball nut, and a power transmitting means for rotating the ball nut is provided, and at a position shifted in the axial direction from the rack,
Around the rack shaft, a cylindrical ball screw shaft is fitted so that it can rotate with respect to the rack shaft but does not move in the axial direction, and the ball screw shaft is screwed into a ball nut via a circulating ball. Between the shaft and the ball screw shaft, lock the two when the inertia force of the ball screw shaft rotating around the rack shaft is equal to or greater than a predetermined value, and release the lock when the inertial force is less than the predetermined value. A clutch for freely rotating with each other is provided.

【0006】[0006]

【作用】電動機が故障によりロックした場合、ステアリ
ングホイールをゆっくりと回すことによりラック軸およ
び円筒状ボールねじ軸を軸方向に移動させると、ボール
ナットにこれを回転させようとする力が作用し、この力
の反力により円筒状ボールねじ軸に、ラック軸の周りに
回転する慣性力が加わる。ところが、この慣性力は所定
値未満であるので、クラッチの働きによりボールねじ軸
とラック軸とが相互に自由回転する。したがって、ラッ
ク軸の軸方向の移動が妨げられることはなく、ステアリ
ングホイールを回すことによる入力を操舵輪に伝えるこ
とができる。
When the electric motor is locked due to a failure, the rack shaft and the cylindrical ball screw shaft are moved in the axial direction by slowly turning the steering wheel, and a force for rotating the ball nut acts on the ball nut. Due to the reaction force of this force, an inertial force rotating around the rack axis is applied to the cylindrical ball screw axis. However, since this inertial force is less than a predetermined value, the ball screw shaft and the rack shaft rotate freely with each other by the action of the clutch. Therefore, the movement of the rack shaft in the axial direction is not hindered, and the input by turning the steering wheel can be transmitted to the steered wheels.

【0007】補助操舵力を付与するために電動機の回転
が伝動手段によりボールナットに伝えられてボールナッ
トが回転させられた場合、ボールねじ軸がラック軸の回
りに回転する慣性力は所定値以上であるので、クラッチ
の働きにより円筒状ボールねじ軸とラック軸とがロック
されて両者の相互の自由回転が阻止される。したがっ
て、円筒状ボールねじ軸が回転することによりラック軸
がボールねじ軸とともに軸方向に移動させられ、その結
果ラック軸に補助操舵力が与えられる。
When the rotation of the electric motor is transmitted to the ball nut by the transmission means to apply the auxiliary steering force and the ball nut is rotated, the inertia force for rotating the ball screw shaft around the rack shaft is equal to or more than a predetermined value. Therefore, the cylindrical ball screw shaft and the rack shaft are locked by the operation of the clutch, and the mutual free rotation of both is prevented. Therefore, the rotation of the cylindrical ball screw shaft causes the rack shaft to move in the axial direction together with the ball screw shaft, and as a result, an auxiliary steering force is applied to the rack shaft.

【0008】転舵された操舵輪が中立位置に戻る場合、
ラック軸および円筒状ボールねじ軸が軸方向に移動させ
られ、その結果ボールナットにこれを回転させようとす
る力が作用し、この力の反力により円筒状ボールねじ軸
に、ラック軸の回りに回転する慣性力が加わる。ところ
が、この慣性力は所定値未満であるので、クラッチの働
きによりボールねじ軸とラック軸とが相互に自由回転
し、ボールねじ軸がボールナットに対しても自由回転す
る。したがって、ボールナットは回転せず、伝動手段お
よび電動機に上記力は伝わらない。
When the steered wheel returns to the neutral position,
The rack shaft and the cylindrical ball screw shaft are moved in the axial direction. As a result, a force to rotate the ball nut acts on the ball nut, and the reaction force of this force causes the cylindrical ball screw shaft to rotate around the rack shaft. The rotating inertial force is applied to. However, since this inertial force is less than a predetermined value, the operation of the clutch causes the ball screw shaft and the rack shaft to rotate freely with each other, and the ball screw shaft also rotates freely with respect to the ball nut. Therefore, the ball nut does not rotate, and the force is not transmitted to the transmission means and the electric motor.

【0009】縁石に乗り上げた場合などのように、操舵
輪の戻り時にラック軸に操舵輪側から大きな入力が発生
した場合にも、上記と同様にして、ボールねじ軸にラッ
ク軸の回りに回転する慣性力が加わるが、この慣性力は
所定値以上となるので、ラック軸とボールねじ軸とがロ
ックされて両者の相互の自由回転が阻止される。したが
って、上記入力がボールナットを介して伝動手段および
電動機に伝わる。
In the same manner as described above, when a large input is generated from the steered wheel side to the rack shaft when the steered wheels return, such as when the vehicle rides on a curb, the ball screw shaft rotates about the rack shaft. However, since the inertial force is equal to or greater than a predetermined value, the rack shaft and the ball screw shaft are locked to prevent free rotation of the rack shaft and the ball screw shaft. Therefore, the input is transmitted to the transmission means and the electric motor via the ball nut.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の実施例を、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.

【0011】図1は自動車の電動式動力舵取装置の部分
を示し、図2〜図4はその主要部の詳細を示す。なお、
以下の説明において、図1および図2の左右を左右とい
うものとする。
FIG. 1 shows a part of an electric power steering apparatus for an automobile, and FIGS. 2 to 4 show details of a main part thereof. In addition,
In the following description, the left and right in FIGS . 1 and 2 are referred to as left and right.

【0012】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) の左端寄りの部分に形成されたギヤボックス(3) 内
に、トーションバー(図示略)によって連結された入力
軸(4) と出力軸(5) が回転自在に支持されている。出力
軸(5) にはラック軸(2) のラック(図示略)とかみ合う
ピニオン(6) が一体に形成され、入力軸(4) は図示しな
いステアリングホイールに連結されている。ギヤボック
ス(3) には、入力軸(4) と出力軸(5) の間のトーション
バーのねじれを検出することによってハンドルからの操
舵トルクを検出するトルクセンサ(7) が設けられてい
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(8)(9)を介してタイロッド(10)(11)
が連結されている。
A housing which is long in the left-right direction on the body of an automobile
(1) is fixed, and a rack shaft (2) extending left and right in the housing (1) is supported so as not to rotate but to be movable in the left and right direction (axial direction). housing
An input shaft (4) and an output shaft (5) connected by a torsion bar (not shown) are rotatably supported in a gear box (3) formed near the left end of (1). The output shaft (5) is integrally formed with a pinion (6) that meshes with a rack (not shown) of the rack shaft (2), and the input shaft (4) is connected to a steering wheel (not shown). The gearbox (3) is provided with a torque sensor (7) for detecting a steering torque from a steering wheel by detecting a torsion of a torsion bar between the input shaft (4) and the output shaft (5). Tie rods (10) (11) are attached to both left and right ends of the rack shaft (2) protruding from the housing (1) via ball joints (8) (9).
Are connected.

【0013】ハウジング(1) の中間部でかつラック軸
(2) のラックよりも右側の部分に上方に膨出した部分が
形成されており、この膨出部分(1a)の左側面に、電動機
(12)がラック軸(2) と平行になるように右向きに固定さ
れている。電動機軸は膨出部分(1a)の壁を貫通してその
内部に突出しており、この部分に小歯車(13)が固定され
ている。小歯車(13)は、膨出部分(1a)内に回転自在に支
持された大歯車(14)と噛み合っている。
An intermediate part of the housing (1) and a rack shaft
A portion swelling upward is formed on the right side of the rack of (2), and the motor is provided on the left side surface of the swelling portion (1a).
(12) is fixed to the right so that it is parallel to the rack axis (2). The motor shaft penetrates the wall of the bulging portion (1a) and protrudes into the bulging portion (1a), and the small gear (13) is fixed to this portion. The small gear (13) meshes with a large gear (14) rotatably supported in the bulging portion (1a).

【0014】電動機(12)は、次のように、ボールねじ(1
5)を介してラック軸(2) に連結されている。すなわち、
ラック軸(2) の周囲に、外周面にねじの形成された円筒
状ボールねじ軸(16)が、ラック軸(2) に対して回転はし
うるが軸方向に移動しないように嵌められている。この
ボールねじ軸(16)が、ハウジング(1) の中間部内に軸受
(17)を介して軸方向には移動しないように回転自在に支
持されているボールナット(18)に多数の循環ボール(19)
を介してねじ嵌められている。ボールナット(18)の外周
面には大歯車(14)の歯(14a) と噛み合う歯(18a) が形成
されている。そして、小歯車(13)、大歯車(14)およびボ
ールナット(18)に形成された歯(18a) によって、電動機
(12)の回転が減速されてボールナット(18)に伝えられ、
ボールねじ(15)を介してラック軸(2) に伝えられる。
The electric motor (12) has a ball screw (1) as follows.
It is connected to the rack shaft (2) via 5). That is,
Around the rack shaft (2), a cylindrical ball screw shaft (16) having a thread formed on the outer peripheral surface is fitted so that it can rotate with respect to the rack shaft (2) but does not move in the axial direction. I have. The ball screw shaft (16) fits in the middle part of the housing (1).
A number of circulating balls (19) are mounted on a ball nut (18) that is rotatably supported so as not to move in the axial direction via (17).
Is screwed through. Teeth (18a) meshing with the teeth (14a) of the large gear (14) are formed on the outer peripheral surface of the ball nut (18). Then, by the teeth (18a) formed on the small gear (13), the large gear (14) and the ball nut (18), the electric motor is
The rotation of (12) is reduced and transmitted to the ball nut (18),
It is transmitted to the rack shaft (2) via the ball screw (15).

【0015】円筒状ボールねじ軸(16)の右端部とラック
軸(2) との間に、ボールねじ軸(16)がラック軸(2) の回
りに回転する慣性力が所定値以上である場合に両者をロ
ックし、所定値未満である場合に両者のロックを解除し
て相互に自由回転させるクラッチ(21)が設けられてい
る。ボールねじ軸(16)の右端部の内周面に、同一直径上
に来るように、周方向にのびる2つの凹所(22)が形成さ
れており、これらの凹所(22)内に左右方向にのびるころ
(23)が配置されている。各凹所(22)の底(22a) の曲率は
ラック軸(2) の外周面の曲率よりも大きくなされてお
り、凹所(22)の底(22a) とラック軸(2) の外周面との間
隔は、周方向の中央部がころ(23)の直径よりも大きく、
かつ周方向の両端部に向かって漸減してその両端部では
ころ(23)の直径よりも小さくなっている。したがって、
ころ(23)が凹所(22)の中央部に位置する場合にはボール
ねじ軸(16)とラック軸(2) とが相互に自由回転し、両端
部に位置する場合には両軸(16)(2) がロックされて相互
の自由回転が阻止される。また、凹所(22)内におけるこ
ろ(23)の両側には、ころ(23)を凹所(22)の中央部のフリ
ー位置に保持するための圧縮コイルばね(24)が配置され
ている。ばね(24)の付勢力は、電動機(12)の定格トル
ク、すなわち電動機(12)によりラック軸(2) に補助操舵
力を与えたさいにボールねじ軸(16)がラック軸(2) の回
りに回転する慣性力よりも小さく、かつ後述するように
転舵された操舵輪が自然に中立位置に戻るさいにボール
ねじ軸(16)がラック軸(2) の回りに回転する慣性力以上
となっている。
The inertial force for rotating the ball screw shaft (16) around the rack shaft (2) between the right end of the cylindrical ball screw shaft (16) and the rack shaft (2) is equal to or greater than a predetermined value. In this case, a clutch (21) is provided which locks the two in a case, and releases the lock of the two when they are less than a predetermined value to rotate freely with each other. Two recesses (22) extending in the circumferential direction are formed on the inner peripheral surface at the right end of the ball screw shaft (16) so as to be on the same diameter. Roll in the direction
(23) is arranged. The curvature of the bottom (22a) of each recess (22) is larger than the curvature of the outer peripheral surface of the rack shaft (2), and the bottom (22a) of the recess (22) and the outer peripheral surface of the rack shaft (2) are formed. Is larger than the diameter of the roller (23) at the center in the circumferential direction,
The diameter gradually decreases toward both ends in the circumferential direction, and at both ends, the diameter is smaller than the diameter of the roller (23). Therefore,
When the roller (23) is located at the center of the recess (22), the ball screw shaft (16) and the rack shaft (2) rotate freely with each other. 16) (2) is locked to prevent mutual free rotation. Further, on both sides of the roller (23) in the recess (22), a compression coil spring (24) for holding the roller (23) at a free position in the center of the recess (22) is arranged. . The biasing force of the spring (24) is equal to the rated torque of the motor (12), i.e., when the ball screw shaft (16) applies the auxiliary steering force to the rack shaft (2) by the motor (12), the ball screw shaft (16) The ball screw shaft (16) is smaller than the inertia force rotating around the rack shaft (2) when the steered wheels naturally return to the neutral position as described later. It has become.

【0016】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、この回転が入力軸(4) 、トーションバーお
よび出力軸(5) を介してピニオン(6) に伝えられ、ピニ
オン(6) 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、トルクセンサ
(7) により検出された操舵トルクの方向および大きさに
基いて電動機(12)が駆動され、これにより小歯車(13)、
大歯車(14)、ボールナット(18)およびボールねじ軸(16)
を介してラック軸(2) に伝えられる。電動機(12)よりボ
ールねじ軸(16)に加えられるラック軸(2) の回りに回転
する慣性力は、ばね(24)の付勢力以上であるので、図4
に示すように、ばね(24)の付勢力に抗してボールねじ軸
(16)がラック軸(2) に対して回転し、クラッチ(21)の働
きにより円筒状ボールねじ軸(16)とラック軸(2) とがロ
ックされて両者の相互の自由回転がロックされる。その
結果、円筒状ボールねじ軸(16)が回転することによりラ
ック軸(2) がボールねじ軸(16)とともにピニオン(6) 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 (6) via the input shaft (4), the torsion bar and the output shaft (5). The rotation of the pinion (6) causes the rack shaft (2) to move in the left-right direction, and the wheels are steered. At this time, the torque sensor
The electric motor (12) is driven based on the direction and magnitude of the steering torque detected by (7), whereby the small gear (13),
Large gear (14), ball nut (18) and ball screw shaft (16)
To the rack shaft (2). The inertia force applied to the ball screw shaft (16) by the electric motor (12) about the rack shaft (2) is greater than the biasing force of the spring (24).
As shown in the figure, the ball screw shaft resists the urging force of the spring (24).
(16) rotates with respect to the rack shaft (2), the cylindrical ball screw shaft (16) and the rack shaft (2) are locked by the action of the clutch (21), and the mutual free rotation of both is locked. You. As a result, the rotation of the cylindrical ball screw shaft (16) causes the rack shaft (2) to move together with the ball screw shaft (16) in the same direction as that of the pinion (6).

【0017】また、電動機(12)が故障によりロックした
場合、ステアリングホイールをゆっくりと回すことによ
りラック軸(2) およびボールねじ軸(16)が軸方向に移動
させられ、その結果ボールナット(18)にこれを回転させ
ようとする力が作用し、この力の反力によりボールねじ
軸(16)にラック軸(2) の回りに回転する慣性力が加わ
る。この慣性力はばね(24)の付勢力よりも小さいので、
図3に示すように、ころ(23)は凹所(22)内の周方向の中
央部のフリー位置に保持され、ラック軸(2) とボールね
じ軸(16)とは相互に自由回転しうる。したがって、ボー
ルナット(18)は回転せず、上記ステアリングホイールを
回すことによる入力が大歯車(14)および小歯車(13)を介
して電動機(12)に伝わるのが防止される。その結果、ラ
ック軸(2)の軸方向の移動は妨げられることはなく、上
記入力を操舵輪に伝えてこれを転舵することができる。
When the motor (12) is locked due to a failure, the rack shaft (2) and the ball screw shaft (16) are moved in the axial direction by slowly turning the steering wheel, and as a result, the ball nut (18) ) Acts on the ball screw shaft (16) due to the reaction force of the force, and an inertia force rotating around the rack shaft (2) is applied to the ball screw shaft (16). Since this inertial force is smaller than the biasing force of the spring (24),
As shown in FIG. 3, the roller (23) is held at a free position in the center in the circumferential direction within the recess (22), and the rack shaft (2) and the ball screw shaft (16) rotate freely with each other. sell. Therefore, the ball nut (18) does not rotate, and the input by turning the steering wheel is prevented from being transmitted to the electric motor (12) via the large gear (14) and the small gear (13). As a result, the axial movement of the rack shaft (2) is not hindered, and the input can be transmitted to the steered wheels and steered.

【0018】さらに、操舵輪を所定角度転舵した後、運
転者がステアリングホイールを離すと、操舵輪は自然に
中立位置に戻ろうとするが、このときラック軸(2) およ
び円筒状ボールねじ軸(16)が軸方向に移動させられ、そ
の結果ボールナット(18)にこれを回転させようとする力
が作用し、この力の反力によりボールねじ軸(16)にラッ
ク軸(2) の回りに回転する慣性力が加わる。この慣性力
は、ばね(24)の付勢力よりも小さいので、図3に示すよ
うに、ころ(23)は凹所(22)内の周方向の中央部のフリー
位置に保持され、ラック軸(2) とボールねじ軸(16)とは
相互に自由回転しうる。したがって、ボールナット(18)
は回転せず、上記入力が大歯車(14)および小歯車(13)を
介して電動機(12)に伝わるのが防止され、ラック軸(2)
およびステアリングホイールの戻り性能が向上する。
Further, when the driver releases the steering wheel after turning the steered wheels by a predetermined angle, the steered wheels naturally try to return to the neutral position. At this time, the rack shaft (2) and the cylindrical ball screw shaft are used. (16) is moved in the axial direction.As a result, a force to rotate the ball nut (18) acts on the ball nut (18), and the reaction force of this force causes the ball screw shaft (16) to rotate the rack shaft (2). A rotating inertia force is applied. Since this inertial force is smaller than the biasing force of the spring (24), as shown in FIG. 3, the roller (23) is held at a free position at the center in the circumferential direction in the recess (22), and (2) and the ball screw shaft (16) can rotate freely with respect to each other. Therefore, ball nut (18)
Does not rotate, the input is prevented from being transmitted to the electric motor (12) via the large gear (14) and the small gear (13), and the rack shaft (2)
And the return performance of the steering wheel is improved.

【0019】しかも、縁石に乗り上げた場合などのよう
に、操舵輪の戻り時にラック軸(2)に操舵輪側から大き
な入力が発生した場合にも、上記と同様にしてボールね
じ軸(16)にラック軸(2) の回りに回転する慣性力が加わ
るが、この慣性力は上記とは逆にばね(24)の付勢力以上
となるので、ラック軸(2) とボールねじ軸(16)とはロッ
クされ、上記入力がボールナット(18)を介して大歯車(1
4)、小歯車(13)および電動機(12)に伝わる。したがっ
て、ラック軸(2) およびステアリングホイールの急激な
戻りが防止される。
Further, even when a large input is generated from the steered wheel side to the rack shaft (2) when the steered wheels are returned, such as when the steered wheels are returned, the ball screw shaft (16) is moved in the same manner as described above. Is applied to the rack shaft (2), but the inertia force is greater than the biasing force of the spring (24), which is opposite to the above.Therefore, the rack shaft (2) and the ball screw shaft (16) The input is locked via the ball nut (18).
4), transmitted to the small gear (13) and the electric motor (12). Therefore, sudden return of the rack shaft (2) and the steering wheel is prevented.

【0020】なお、クラッチとしては上記構成のものに
限定されず、適宜変更可能である。
It should be noted that the clutch is not limited to the one having the above-mentioned structure, but can be changed as appropriate.

【0021】また、上記実施例においては、この発明
が、電動機がハウジングの外側に設けられた形式の動力
舵取装置に適用されているが、これに代えて、電動機内
蔵式の動力舵取装置にも適用可能である。すなわち、ラ
ック軸(2) を支持するハウジング(1) に電動機のステー
タが取付けられるとともに、ボールナット(18)に電動機
のロータが取付けられている形式の動力舵取装置にも適
用可能であり、この場合にも上記実施例と同様な効果が
得られる。
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a power steering device in which an electric motor is provided outside a housing. Instead, the present invention is applied to a power steering device having a built-in electric motor. Is also applicable. That is, the present invention can be applied to a power steering device in which a motor stator is mounted on a housing (1) supporting a rack shaft (2) and a motor rotor is mounted on a ball nut (18). In this case, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0022】[0022]

【発明の効果】この発明の電動式動力舵取装置によれ
ば、上述のように、電動機が故障によりロックした場合
にもステアリングホイールを回すことによる入力が操舵
輪に伝えられるので、従来のように電動機と減速歯車機
構とを切り離すための断接機構が不要となる。
According to the electric power steering apparatus of the present invention, the input by turning the steering wheel is transmitted to the steered wheels even when the motor is locked due to a failure, as described above. In addition, there is no need for a connection / disconnection mechanism for separating the motor from the reduction gear mechanism.

【0023】また、操舵輪の戻り時にラック軸に操舵輪
からの小さな入力が発生した場合、クラッチの働きによ
りボールねじ軸とラック軸とが相互に自由回転し、ボー
ルねじ軸がラック軸およびボールナットに対して自由回
転するので、ボールナットの回転が防止される。したが
って、操舵輪からの上記入力が、電動機とボールナット
との間に設けられた伝動手段や、電動機に伝わるのが防
止され、その結果ラック軸およびステアリングホイール
の戻り性能が向上する。
Further, when a small input from the steered wheels is generated on the rack shaft when the steered wheels return, the ball screw shaft and the rack shaft rotate freely with each other by the action of the clutch, and the ball screw shaft is rotated by the rack shaft and the ball. Since the ball nut rotates freely with respect to the nut, rotation of the ball nut is prevented. Therefore, the input from the steered wheels is prevented from being transmitted to the transmission means provided between the electric motor and the ball nut and the electric motor, and as a result, the return performance of the rack shaft and the steering wheel is improved.

【0024】さらに、縁石に乗り上げた場合などのよう
に、操舵輪の戻り時にラック軸に操舵輪側から大きな入
力が発生した場合には、クラッチの働きによりラック軸
とボールねじ軸とがロックされて両者の相互の自由回転
が阻止されるので、上記入力がボールナットを介して伝
動手段および電動機に伝わる。したがって、ラック軸お
よびステアリングホイールの急激な戻りが防止される。
Further, when a large input is applied to the rack shaft from the steered wheels when the steered wheels are returned, such as when the vehicle rides on a curb, the clutch shaft locks the rack shaft and the ball screw shaft. Therefore, the input is transmitted to the transmission means and the electric motor via the ball nut. Therefore, sudden return of the rack shaft and the steering wheel is prevented.

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

【図1】この発明の実施例を示す電動式動力舵取装置の
部分切欠き背面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway rear view of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1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. 1;

【図3】ボールねじ軸とラック軸とが相互に自由回転し
うる状態を示す図2のIII −III 線断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, showing a state where the ball screw shaft and the rack shaft can freely rotate with each other.

【図4】ボールねじ軸とラック軸とがクラッチによりロ
ックされた状態を示す図3相当の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view corresponding to FIG. 3, showing a state in which a ball screw shaft and a rack shaft are locked by a clutch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 2 ラック軸 5 出力軸 6 ピニオン 12 電動機 13 小歯車 14 大歯車 15 ボールねじ 16 ボールねじ軸 18 ボールナット 18a 歯 19 循環ボール 21 クラッチ Reference Signs List 1 housing 2 rack shaft 5 output shaft 6 pinion 12 electric motor 13 small gear 14 large gear 15 ball screw 16 ball screw shaft 18 ball nut 18a tooth 19 circulation ball 21 clutch

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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
する電動機とを備えており、ハウジングに、ボールナッ
トがハウジングに対して回転はしうるが軸方向に移動し
ないように取付られるとともに、電動機とボールナット
との間に、電動機の回転をボールナットに伝えてこれを
回転させる伝動手段が設けられている電動式動力舵取装
置であって、 ラックから軸方向にずれた位置において、ラック軸の周
囲に、円筒状ボールねじ軸がラック軸に対して回転はし
うるが軸方向に移動しないように嵌められるとともに、
ボールねじ軸がボールナットに循環ボールを介してねじ
嵌められ、ラック軸とボールねじ軸との間に、ボールね
じ軸がラック軸の回りに回転する慣性力が所定値以上で
ある場合に両者をロックし、所定値未満である場合に両
者のロックを解除して相互に自由回転させるクラッチが
設けられている電動式動力舵取装置。
A rack shaft formed with a rack supported by the housing and meshing with a pinion of a shaft connected to the steering shaft; and an electric motor for applying an auxiliary steering force to the rack shaft. The ball nut is rotatable with respect to the housing but is mounted so as not to move in the axial direction, and between the electric motor and the ball nut, a transmission means for transmitting the rotation of the electric motor to the ball nut and rotating the same is provided. An electric power steering device, comprising: a cylindrical ball screw shaft which is rotatable with respect to the rack shaft but is not moved in the axial direction around the rack shaft at a position shifted in the axial direction from the rack. As well as
When the ball screw shaft is screwed into the ball nut via the circulating ball, and the inertia force for rotating the ball screw shaft around the rack shaft between the rack shaft and the ball screw shaft is equal to or more than a predetermined value, the two are connected. An electric power steering apparatus provided with a clutch that locks and unlocks both when the value is less than a predetermined value and freely rotates with each other.
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