JP3985678B2 - Electric power steering device - Google Patents

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JP3985678B2
JP3985678B2 JP2002381238A JP2002381238A JP3985678B2 JP 3985678 B2 JP3985678 B2 JP 3985678B2 JP 2002381238 A JP2002381238 A JP 2002381238A JP 2002381238 A JP2002381238 A JP 2002381238A JP 3985678 B2 JP3985678 B2 JP 3985678B2
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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電動アクチュエ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電動アクチュエータを駆動し、該電動アクチュエータの発生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電動アクチュエータの発生力を伝え、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、伝動対象となるコラム軸が回転軸であることから、電動アクチュエータとしてモータを用い、コラム軸を支持するハウジングの外側に取り付けたモータの回転を、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】
ところが、以上の如き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電動アクチュエ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】
特に、電動アクチュエータとしてモータを用い、該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、運転者の足回りへの干渉が顕著であり、運転操作の阻害防止の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するという問題があり、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、所望の干渉防止効果は得られない。
【0008】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用の電動アクチュエータ、及び該電動アクチュエータから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電動アクチュエータの発生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、前記電動アクチュエータとしてリニアモータを用い、前記コラム軸と同軸上に支持され、前記リニアモータからの伝動により軸長方向に移動する移動筒と、該移動筒と前記コラム軸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、操舵補助用の電動アクチュエータとしてリニアモータを用い、該リニアモータの走行子の動作をコラム軸と同軸上に支持された移動筒に伝え、この伝動による移動筒の軸長方向移動を、コラム軸との対向周上に構成されたねじ機構により運動変換し、該コラム軸に操舵補助のための回転力を加える。前記移動筒及び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発明におけるリニアモータが、前記移動筒を走行子とし、該移動筒及び前記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、操舵補助用のリニアモータを、コラム軸への伝動装置を構成する移動筒を走行子として一体に構成し、該リニアモータ及び伝動装置をコラム軸の外側にコンパクトに配置して、運転者の足回りへの干渉程度を一層軽減して、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電動アクチュエータMの発生力を伝え、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H1 と、該ラックハウジングH1 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H1 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H1 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H2 が連設されており、該ピニオンハウジングH2 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H2 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H2 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H1 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H2 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H3 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H3 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電動アクチュエータMは、コラムハウジングH3 の下部に同軸的に連設された伝動ハウジングH4 の内部に、伝動手段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H4 の内部における操舵補助用の電動アクチュエータM及び伝動手段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H4 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ている。
【0024】
以上の如き移動筒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ボールねじ機構(ねじ機構)41が構成されており、該ボールねじ機構41及び移動筒40により伝動手段4が構成されている。
【0025】
また移動筒40の外周面には、複数の磁石42,42…が軸長方向に並設され、更に移動筒40の外側を囲繞する伝動ハウジングH4 の内周面には、前記磁石42,42…の外面とわずかなギャップを介して対向し、これらの磁石42,42…と対応する間隔毎に並ぶ複数のステータコイル43,43…が周設されており、電動アクチュエータMとしてのリニアモータが、移動筒40を走行子として構成されている。
【0026】
以上の如く構成された電動アクチュエータMにおいては、ステータコイル43,43…への通電制御により形成される移動磁界の作用により、前記磁石42,42…を備える移動筒40に軸長方向の移動力が加えられる。この移動力は、移動筒40とコラム軸3との対向周面に構成されたボールねじ機構41を介してコラム軸3に伝えられ、該コラム軸3に軸回りの回転力が加えられる。
【0027】
即ち、電動アクチュエータMとしてのリニアモータの発生力は、走行子を兼ねる移動筒40とボールねじ機構41とを備える伝動手段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、操舵補助用の電動アクチュエータMの駆動制御により変更される。電動アクチュエータ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H4 に取付けられた操舵角センサ44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44は、移動筒40の端面に対向するように伝動ハウジングH4 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44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44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44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電動アクチュエータMに動作指令を発し、リニアモータとして構成された電動アクチュエータMの駆動電流を増減制御する制御動作を行う。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電動アクチュエータ(リニアモータ)Mの発生力をコラム軸3に伝える伝動手段4が、コラム軸3と同軸をなして支持された移動筒40と、該移動筒40及びコラム軸3の対向周面に構成されたボールねじ機構41とを備え、コラムハウジングH3 の下部に連設された伝動ハウジングH4 の内部にコンパクトに構成されており、更には、リニアモータとして構成された電動アクチュエータMが、前記移動筒40を走行子として同軸上に構成されているから、コラムハウジングH3 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】
更に、電動アクチュエータMからコラム軸3への伝動は、ボールねじ機構41による減速を経て生じるから、電動アクチュエータ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】
なお、リニアモータとして構成された電動アクチュエータMは、コラムハウジングH3 の外部に取付け、連結ロッド等の連結部材により移動筒40に連結してもよい。この場合においても、伝動手段4のコンパクト化により運転者の足回りへの干渉程度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、移動筒40の軸長方向の移動をコラム軸3の回転に変換するためにボールねじ機構41を用いているが、ボールねじ機構41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、操舵補助用の電動アクチュエータの発生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程度を軽減して、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、操舵補助用の電動アクチュエータとしてのリニアモータを伝動装置と共に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電動アクチュエータ及び伝動手段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
40 移動筒
41 ボールねじ機構(ねじ機構)
44 操舵角センサ
3 コラムハウジング
4 伝動ハウジング
M 電動アクチュエータ(リニアモータ)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus including a steering assisting electric actuator in the middle of a column shaft that connects a steering member such as a steering wheel and a steering mechanism.
[0002]
[Prior art]
More specifically, in response to the operation of a steering member such as a steering wheel, the electric actuator for assisting steering is driven based on the detection result of the steering torque applied to the steering member by the driver, and the generated force of the electric actuator is steered. As a form of an electric power steering apparatus that assists steering by transmitting to the take-off mechanism, the generated force of the electric actuator is transmitted to the middle of the column shaft that communicates the steering member and the steering mechanism, and assists the rotation of the column shaft. There is a column assist type electric power steering device.
[0003]
Many of the electric power steering devices of this type use a motor as an electric actuator because the column shaft to be transmitted is a rotating shaft, and the rotation of the motor attached to the outside of the housing that supports the column shaft This is transmitted to the column shaft via a transmission device arranged inside the, and the column shaft is rotated. The transmission is configured as a reduction gear to obtain a sufficient steering assist force with a small, small output motor, and further, a high reduction ratio can be obtained in a space-saving manner, so it is connected to the output end of the motor. A worm gear reduction device is widely used in which the worm is engaged with a worm wheel fitted in the middle of the column shaft (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-95120 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the column assist type electric power steering apparatus as described above, since the electric actuator configured to be transmitted to the column shaft is located inside the passenger compartment, it is difficult to avoid interference with the driver's undercarriage. There is a problem of obstructing driving operation such as brake operation.
[0006]
In particular, when a motor is used as the electric actuator and a worm gear reduction device is used as a transmission device from the motor to the column shaft, the motor can be reduced in size, but the axial direction of the motor connected to the worm is the worm wheel. Since the motor is mounted so as to protrude tangentially to the outside of the column shaft housing, there is significant interference with the driver's undercarriage, and prevention of driving operation hindrance However, there is a problem that the mounting position of the motor is restricted.
[0007]
It is also possible to install a steering assisting motor on the outside of the column shaft housing so as to be parallel to this 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, there is a problem that the transmission device is enlarged, and when the reduction device is reduced and the transmission device is reduced in size, the motor itself is increased in size. There is a problem and the desired interference prevention effect cannot be obtained.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the electric actuator for assisting the steering and the transmission device from the electric actuator can be compactly configured around the column shaft, so that the driver's suspension can be obtained. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that reduces the degree of interference and does not hinder driving operations.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention transmits a generated force of an electric actuator driven in accordance with an operation of a steering member to a column shaft connecting the steering member and a steering mechanism, In the electric power steering apparatus for assisting steering performed by transmitting the rotation to the steering mechanism, a linear motor is used as the electric actuator, and is supported on the same axis as the column shaft. And a screw mechanism that is configured on an opposing circumference of the movable cylinder and the column shaft, and converts axial movement of the movable cylinder into rotation of the column shaft. .
[0010]
In the present invention, a linear motor is used as an electric actuator for assisting steering, and the operation of the traveling element of the linear motor is transmitted to a moving cylinder supported coaxially with the column shaft, and the axial movement of the moving cylinder by this transmission is performed. Is converted by a screw mechanism arranged on the periphery of the column shaft, and a rotational force for assisting steering is applied to the column shaft. The transmission provided with the moving cylinder and the screw mechanism is configured to be compact by being coaxial with the outside of the column shaft, reducing the degree of interference with the driver's suspension, and effectively preventing the inhibition of driving operation. it can.
[0011]
An electric power steering apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized in that the linear motor according to the first aspect is configured such that the movable cylinder is a traveling element and is coaxial with the movable cylinder and the column shaft. And
[0012]
In the present invention, the steering assist linear motor is integrally formed as a traveling element that constitutes a transmission device for the column shaft, and the linear motor and the transmission device are compactly arranged outside the column shaft. This further reduces the degree of interference with the driver's undercarriage and prevents the driving operation from being hindered.
[0013]
Furthermore, an electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention includes a steering angle sensor that detects a steering angle based on a movement position of the movable cylinder in the axial length direction.
[0014]
In the present invention, the angle of steering performed over a plurality of rotations of the column shaft is detected with high accuracy with a simple configuration using the movement position in the axial length direction of the movable cylinder corresponding to the rotation position of the column shaft as a medium. .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention, in which 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 generated force of the auxiliary electric actuator M and assists the operation of the steering mechanism 1 according to the rotation of the column shaft 3.
[0016]
The steering mechanism 1 includes a cylindrical rack housing H 1 that extends in the left-right direction of a vehicle body (not shown), and a rack shaft 10 that is supported inside the rack housing H 1 so as to be movable in the axial direction. It has. Both ends of the rack shaft 10 projecting on both sides of the rack housing H 1 are connected to knuckle arms 12 and 12 of left and right front wheels 11 and 11 as steering wheels via separate tie rods 13 and 13, By moving the rack shaft 10 in both directions, the knuckle arms 12 and 12 are pushed and pulled through the tie rods 13 and 13 to steer the left and right front wheels 11 and 11.
[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 is shown only with an upward projecting portion of the pinion housing H 2 , and this projecting portion is connected to the lower end of the column shaft 3 via an intermediate shaft 16 having universal joints 15 and 15 at both ends. Has 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. A rack tooth is formed on the rack shaft 10 supported inside the rack housing H 1 over an appropriate length including the crossing position with the pinion housing H 2, and the rack teeth serve as the pinion shaft 14. The lower pinion is engaged with the pinion.
[0019]
The column shaft 3 is rotatably supported on the same axis in a cylindrical column housing H 3 , and is fixedly supported in a rearward and upward direction inside a passenger compartment (not shown). The column housing 3 is fitted and fixed to the upper end portion of the column shaft 3 protruding from the upper portion of the column housing H 3 .
[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 fitted and fixed rotates around the axis, and this rotation is rotated via the intermediate shaft 16 to the pinion shaft. 14, the rotation of the pinion shaft 14 is converted into movement in the axial direction of the rack shaft 10 at the meshing portion of the pinion and rack teeth, and the left and right front wheels 11 and 11 are steered as described above by this movement.
[0021]
The steering assisting electric actuator M for assisting such steering is provided in the transmission housing H 4 coaxially connected to the lower portion of the column housing H 3 , the transmission means 4 (see FIG. 2), and the steering wheel. And a torque sensor T that detects a steering torque applied to the column shaft 3 in response to the operation 2.
[0022]
For example, as disclosed in Japanese Patent No. 3173903 by the applicant of the present application, the torque sensor T is configured such that the middle part of the column shaft 3 has a first axis on the steering wheel 2 side and a second axis on the steering mechanism 1 side. And these are connected via a small-diameter torsion bar, and the circumferential direction generated between the first and second shafts due to the twisting 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 relative displacement, and only the arrangement position is shown in FIG. 1, and a detailed description of the configuration and operation is omitted.
[0023]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the steering assisting electric actuator M and the transmission means 4 inside the transmission housing H 4 . As shown in the figure, a column shaft 3 is rotatably supported on the shaft center portion of the transmission housing H 4 , and the column shaft 3 has a cylindrical shape coaxially with the column shaft 3 on the outside. The movable cylinder 40 is supported so as to be movable in the axial direction.
[0024]
Screw grooves having a semicircular cross section are formed on the inner peripheral surface of the moving cylinder 40 as described above and the outer peripheral surface of the column shaft 3 facing the inner side thereof, and these screw grooves are passed through a plurality of balls. A ball screw mechanism (screw mechanism) 41 is constituted by screwing, and the ball screw mechanism 41 and the moving cylinder 40 constitute the transmission means 4.
[0025]
Also on the outer peripheral surface of the moving cylinder 40, a plurality of magnets 42, 42 ... are arranged in the axial direction, on the inner peripheral surface of the transmission housing H 4 for further surrounding the outside of the moving cylinder 40, the magnet 42, A plurality of stator coils 43, 43, which face the outer surface of 42, with a slight gap and are arranged at intervals corresponding to these magnets 42, 42, are provided as a linear motor as an electric actuator M However, the movable cylinder 40 is configured as a traveling element.
[0026]
In the electric actuator M configured as described above, the moving force in the axial direction is applied to the moving cylinder 40 including the magnets 42, 42, by the action of a moving magnetic field formed by energization control of the stator coils 43, 43,. Is added. This moving force is transmitted to the column shaft 3 via a ball screw mechanism 41 formed on the opposed peripheral surface of the moving cylinder 40 and the column shaft 3, and a rotational force around the axis is applied to the column shaft 3.
[0027]
That is, the generated force of the linear motor as the electric actuator M is transmitted to the column shaft 3 by the operation of the transmission means 4 including the moving cylinder 40 that also serves as a traveling element and the ball screw mechanism 41, and the column shaft 3 is rotated around the axis. The rotation of the column shaft 3 is transmitted to the steering mechanism 1 through the intermediate shaft 16, and the steering generated as described above is assisted by the operation of the steering mechanism 1.
[0028]
At this time, the rotational force (steering assisting force) applied to the column shaft 3 is changed by drive control of the steering assisting electric actuator M. The drive control of the electric actuator M is performed by the operation of the steering control unit 5 shown in FIG. The steering control unit 5 is provided with a steering torque detection result from the torque sensor T configured as described above in the middle of the column shaft 3, and the vehicle speed and yaw rate are determined from the running state sensors 50 provided in each part of the vehicle. Further, detection results of a running state that affects steering such as lateral acceleration and longitudinal acceleration are given.
[0029]
Further, the steering control unit 5 is given a detection result of the steering angle from a steering angle sensor 44 attached to the transmission housing H 4 . As shown in FIG. 2, the steering angle sensor 44 is attached to the transmission housing H 4 so as to face the end surface of the movable cylinder 40. For example, the end surface of the movable cylinder 40 is irradiated with light and the reflected light from the end surface is captured. And an optical sensor that emits an output corresponding to the received light level. Since this output corresponds to the moving position of the moving cylinder 40 that moves as described above and the rotational position of the column shaft 3 that accompanies this movement, it is used as a result of detecting the steering angle that indicates the amount of rotational operation of the steering wheel 2. be able to.
[0030]
The rotation operation of the steering wheel 2 for steering is generally performed a plurality of times on both the left and right sides starting from the neutral position during straight traveling, during which the moving cylinder 40 moves over a predetermined stroke in the axial length direction. Therefore, according to the steering angle sensor 44 whose detection target is the moving position, the steering angle for a plurality of rotations of the steering wheel 2 can be detected with high accuracy over a whole area with a simple configuration. Become. The steering angle sensor 44 may be any sensor as long as an output corresponding to the position of the movable cylinder 40 can be obtained. The steering angle sensor 44 is not limited to the optical sensor described above, and may be configured using other sensors 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 determines the control target value based on the detection result of the running state given from the running state sensor 50 and the steering angle sensor 44. Is corrected based on the detection result of the steering angle given from the control unit, an operation command is issued to the steering assist electric actuator M to obtain a corrected control target value, and the drive current of the electric actuator M configured as a linear motor is increased or decreased. Control action to control. As a result, a steering assist force according to the state of steering 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 means 4 that transmits the generated force of the steering assisting electric actuator (linear motor) M that is driven and controlled as described above to the column shaft 3 is coaxial with the column shaft 3. inside the moving cylinder 40 which is supported, and a ball screw mechanism 41 that is configured to face the circumferential surface of the moving cylinder 40 and the column shaft 3, the transmission housing H 4 provided continuously at the bottom of the column housing H 3 Te Further, since the electric actuator M configured as a linear motor is coaxially configured with the movable cylinder 40 as a traveling element, a protruding portion to the outside of the column housing H 3 is provided. This reduces the amount of interference with the driver's undercarriage when operating the steering wheel 2 and hinders driving operations such as accelerator operation and brake operation. It is possible to effectively prevent.
[0033]
Furthermore, since the transmission from the electric actuator M to the column shaft 3 occurs through deceleration by the ball screw mechanism 41, the electric actuator M can be reduced in size, and the above-described interference mitigation effect can be further enhanced.
[0034]
The electric actuator M configured as a linear motor may be attached to the outside of the column housing H 3 and connected to the movable cylinder 40 by a connecting member such as a connecting rod. Also in this case, the effect of reducing the degree of interference with the driver's suspension can be obtained by making the transmission means 4 compact.
[0035]
In the above embodiment, the ball screw mechanism 41 is used to convert the movement of the movable cylinder 40 in the axial direction into the rotation of the column shaft 3, but a trapezoidal screw or the like is used instead of the ball screw mechanism 41. Other screw mechanisms may be used, and further, a screw mechanism using a bearing disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-187955 or the like, a so-called bearing screw may be used.
[0036]
Furthermore, in the above embodiment, although the application example to the vehicle provided with the rack and pinion type steering mechanism 1 was described, the present invention is applicable to a vehicle provided with 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 above in detail, in the electric power steering device according to the present invention, the transmission device that transmits the generated force of the steering assisting electric actuator to the column shaft can be configured compactly around the column shaft, so that It becomes possible to reduce the degree of interference to the surroundings and effectively prevent the inhibition of driving operation.
[0038]
In addition, a linear motor as an electric actuator for assisting steering can be compactly formed around the column shaft together with the transmission device, so that the degree of interference with the driver's suspension can be further reduced. By making the movement position of the movable cylinder corresponding to the rotation position of the shaft a detection target, it becomes possible to detect the steering angle accompanied by the rotation of the column shaft a plurality of times with a simple configuration with high accuracy. The invention has an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing configurations of a steering assisting electric actuator and transmission means inside a transmission housing;
[Explanation of symbols]
1 Steering mechanism 2 Steering wheel (steering member)
3 Column shaft
40 Moving cylinder
41 Ball screw mechanism (screw mechanism)
44 Steering angle sensor H 3 Column housing H 4 Transmission housing M Electric actuator (linear motor)

Claims (3)

操舵部材の操作に応じて駆動される電動アクチュエータの発生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、
前記電動アクチュエータとしてリニアモータを用い、
前記コラム軸と同軸上に支持され、前記リニアモータからの伝動により軸長方向に移動する移動筒と、
該移動筒と前記コラム軸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ねじ機構と
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
The generated force of the electric actuator driven according to the operation of the steering member is transmitted to the column shaft connecting the steering member and the steering mechanism, and the rotation of the column shaft is transmitted to the steering mechanism to assist steering. In the electric power steering device to
Using a linear motor as the electric actuator,
A movable cylinder supported coaxially with the column shaft and moving in the axial direction by transmission from the linear motor;
An electric power steering apparatus comprising: a screw mechanism configured on an opposing circumference of the movable cylinder and the column shaft, and converting axial movement of the movable cylinder into rotation of the column shaft.
前記リニアモータは、前記移動筒を走行子とし、該移動筒及び前記コラム軸と同軸をなして構成してある請求項1記載の電動パワーステアリング装置。2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the linear motor is configured such that the movable cylinder serves as a traveling element and is coaxial with the movable cylinder and the column shaft. 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請求項1又は請求項2記載の電動パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a steering angle sensor that detects a steering angle based on a movement position of the movable cylinder in the axial length direction.
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