JP4658345B2 - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device Download PDF

Info

Publication number
JP4658345B2
JP4658345B2 JP2001017599A JP2001017599A JP4658345B2 JP 4658345 B2 JP4658345 B2 JP 4658345B2 JP 2001017599 A JP2001017599 A JP 2001017599A JP 2001017599 A JP2001017599 A JP 2001017599A JP 4658345 B2 JP4658345 B2 JP 4658345B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
shaft
steering
rack
output shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001017599A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002220063A (en
Inventor
史佳 佐藤
亮二 豊福
隆幸 ▲高▼田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2001017599A priority Critical patent/JP4658345B2/en
Publication of JP2002220063A publication Critical patent/JP2002220063A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4658345B2 publication Critical patent/JP4658345B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ステアリングホイールの操舵力を軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステアリング装置が多用されてきた。この種の電動パワーステアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをステアリング系のラック軸に伝達するものであって、例えば特開平7−165089号「ステアリング装置」(以下、「従来の技術」と言う。)が知られている。
【0003】
上記従来の技術は同公報の図1、図2及び図4に示される通り、ステアリングホイール3(番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。)に加えた操舵トルクをステアリングシャフト4、トーションバー、出力軸5、ラック・ピニオン機構の経路でラック軸2に伝達するとともに、操舵トルクに応じて電動機20が発生した補助トルクをボールナット機構33を介してラック軸2に伝達し、ラック軸2によって図示せぬ操舵車輪を操舵するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術において、車両を走行させると路面の状況、例えば路面の凹凸に応じて操舵車輪が車幅方向へ微小に変位する。この車幅方向の微小変位はラック軸2の軸方向への微小な変位に変換される。このラック軸2の軸方向への微小変位は、ラック・ピニオン機構→出力軸5→ステアリングシャフト4の経路でステアリングホイール3に伝わるとともに、ラック軸2→ボールナット機構33の経路で電動機20のロータ22にも伝わる。ボールナット機構33がロータ22に直接連結されているからである。
【0005】
ところで運転者は、操舵車輪からラック軸2を通じてステアリングホイール3へ伝わる、微小な変位量の変化を手で感じとることにより、ステアリングホイール3を通じて路面状況(路面情報)をある程度知ることができる。このように、ある程度路面状況を知ることは操舵上に好ましい場合が多い。
しかし上記従来の技術においては、ラック軸2の軸方向への微小変位が、質量体であるロータ22の慣性によって減衰されてしまう。このため、微小変位がラック軸2からステアリングホイール3へ伝わり難い。
【0006】
そこで本発明の目的は、簡単な構成によって、操舵車輪からステアリングホイールへ微小変位を伝え易くすることにより、ステアリングホイールを通じて路面状況を確実に把握することができる技術を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構を介してラック軸に伝達するとともに、操舵トルクに応じて電動機が発生した補助トルクを電動機の出力軸からボールねじを介してラック軸に付加し、このラック軸によって操舵車輪を操舵するようにした電動パワーステアリング装置において、電動機の出力軸は、ラック軸に相対的に回転可能に嵌合した管状の軸であり、ボールねじは、ラック軸に形成したねじ部と、ねじ部にボールを介して取付けた外筒部分のナットとからなり、出力軸の外周面とナットの内周面との間に筒状の弾性体を介在させ、出力軸の外周面と弾性体の内周面との間で弾性体の径内方向にトルクリミッタを付加することで、補助トルクを、出力軸からトルクリミッタと弾性体とナットとボールとを介してねじ部へ伝達するように構成するとともに、出力軸からナットに一定以上のトルクが伝わらぬようにしたことを特徴とする。
【0008】
弾性体は、ラック軸が軸方向へ微小変位することを許容する。従って、操舵車輪からラック軸へ伝わった微小変位は、電動機で減衰されることなく、ほとんどがステアリングホイールに伝わる。運転者は、操舵車輪からステアリングホイールへ伝わる微小な変位量の変化を手で感じとることにより、ステアリングホイールを通じて路面状況(路面情報)を確実に把握することができる。
【0009】
さらには、電動機の出力軸とボールねじとの間にトルクリミッタを付加し、一定以上のトルクが伝わらぬようにしたので、電動機に過大なトルクが作用することはない。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。
電動パワーステアリング装置10は、車両のステアリングホイール21から操舵車輪29,29に至るステアリング系20と、このステアリング系20に補助トルクを加える補助トルク機構40とからなる。この電動パワーステアリング装置10は、ラック軸26の両端から操舵トルクを取り出すようにしたエンドテイクオフ型操舵装置である。
【0011】
ステアリング系20は、ステアリングホイール21にステアリングシャフト22及び自在軸継手23,23を介してピニオン軸24を連結し、ピニオン軸24にラックアンドピニオン機構25を介してラック軸26を連結し、ラック軸26の両端に左右のタイロッド27,27及びナックル28,28を介して左右の操舵車輪29,29を連結したものである。
ラックアンドピニオン機構25は、ピニオン軸24に形成したピニオン31に、ラック軸26に形成したラック32を噛み合わせたものである。
運転者がステアリングホイール21を操舵することで、この操舵トルクによりラックアンドピニオン機構25及び左右のタイロッド27,27を介して、左右の操舵車輪29,29を操舵することができる。
【0012】
補助トルク機構40は、ステアリングホイール21に加えたステアリング系20の操舵トルクを操舵トルクセンサ41で検出し、この検出信号に基づき制御手段47で制御信号を発生し、この制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを電動機50で発生し、補助トルクをトルク伝達部材としてのボールねじ70を介してラック軸26に伝達するようにしたものである。
【0013】
以上を要約すれば、電動パワーステアリング装置10は、車両のステアリングホイール21に加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構25を介してラック軸26に伝達するとともに、操舵トルクに応じて電動機50が発生した補助トルクを電動機50の出力軸からボールねじ70を介してラック軸26に付加し、このラック軸26によって操舵車輪29,29を操舵するようにしたものである。従って、ステアリング系20の操舵トルクに電動機50の補助トルクを付加した複合トルクによって、操舵車輪29,29を操舵することができる。
【0014】
図2は本発明に係る操舵トルクセンサの原理図である。
操舵トルクセンサ41は、鉄鋼材のように磁歪特性を有するピニオン軸24にトルクが作用したときに、このトルクに応じて生じる磁歪効果を電気コイルにて電気磁気的に検出する、磁歪式トルクセンサである。このような磁歪式トルクセンサは、特開平6−221940号公報「磁歪式トルクセンサ」に示されるように、公知のセンサである。以下、操舵トルクセンサ41の概要について説明する。
【0015】
操舵トルクセンサ41は、概ね8の字状に形成した励磁コイル42と、励磁コイル42とほぼ同様の大きさで概ね8の字状に形成した検出コイル43とを、ほぼ同心上に互いに略直交させて重ね、これらの励磁・検出コイル42,43を1組の磁気ヘッド44として、ピニオン軸24の外周面の近傍に配置したものである。すなわち、ピニオン軸24の外周面に対向して、概ね8の字状の励磁コイル42を配置し、この励磁コイル42に概ね8の字状の検出コイル43を90゜位相を変えた状態で重ね合わせた。この場合、励磁コイル42をなす8の字状の直線部分を、ピニオン軸24の外周にほぼ平行又は軸長手方向にほぼ平行にして配置する。
【0016】
励磁電圧供給源45から励磁コイル42に20〜100kHz程度の高周波数の交流電圧(励磁電圧)を供給すれば、トルクに基づくピニオン軸24の磁歪効果に対応して、検出コイル43で励磁電圧と同じ周波数の交流電圧(出力電圧)を得ることができる。
出力電圧は、ピニオン軸24に作用するトルクの方向によって、励磁電圧と同相又は逆相になる。このときの出力電圧の振幅は、トルクの大きさに比例する。従って、励磁電圧の位相を基準として、出力電圧を同期整流すれば、トルクの大きさと方向を検出することができる。
出力電圧は出力電圧増幅器46にて増幅され、操舵トルクセンサ41の検出信号として、制御手段47に発することになる。
【0017】
図3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図であり、要部を断面して表したものである。
電動パワーステアリング装置10は、ラックアンドピニオン機構25(図1参照)、電動機50及びボールねじ70を車幅方向(図左右方向)へ延びるハウジング101に収納したものである。
ハウジング101は、概ね管状の第1ハウジング102並びに第2ハウジング103の一端面同士をボルト結合することで、1つの細長いギヤボックスに組立てたものである。第1ハウジング102は、図示せぬ車体に取付けるためのブラケット104を備える。第2ハウジング103は、電動機50における電動機ケースの役割を兼ねる。
【0018】
車幅方向に延びたラック軸26は、車幅方向へスライドするようにハウジング101を貫通した軸である。このようなラック軸26は、図右の一端側をラックアンドピニオン機構25に連結し、ほぼ長手中央位置をボールねじ70に連結し、図左の他端側(ボールねじ70よりも端寄り位置)に電動機50を配置したものである。
図中、105,105はボールジョイント、106,106はダストシール用ブーツである。
【0019】
図4は図3の4−4線断面図であり、電動パワーステアリング装置10の縦断面構造を示す。
電動パワーステアリング装置10は、ラックアンドピニオン機構25、操舵トルクセンサ41を第1ハウジング102に収納し、この第1ハウジング102の上部開口をリッド107で塞いだものである。操舵トルクセンサ41は、第1ハウジング102又はリッド107に取付けたものである。
【0020】
第1ハウジング102は、ピニオン軸24の下端部及び長手中央部を、上下2個の軸受108,109を介して回転可能に支承することで、縦置きにセットしたものであり、ラックガイド120を備える。
【0021】
ピニオン軸24は下部にピニオン31を一体に形成し、さらに下端部にねじ部111を形成するとともに、上端部をリッド107から外方へ突出したものである。ねじ部111にナット112をねじ込むことで、ピニオン軸24の軸長手方向(軸方向)の移動を規制することができる。
113は袋ナット、114はスペーサ、115は止め輪、116はオイルシール、117はOリングである。
【0022】
ラックガイド120は、ラック32と反対側からラック軸26に当てるガイド部121と、このガイド部121を圧縮ばね122を介して押す調整ボルト123とからなる。このようなラックガイド120によれば、第1ハウジング102にねじ込んだ調整ボルト123にて、圧縮ばね122を介してガイド部121を適切な押圧力で押すことで、ガイド部121でラック32に予圧を与えて、ラック32をピニオン31に押し付けることができる。124はラック軸26の背面を滑らせる当て部材、125はロックナットである。
【0023】
図5は本発明に係るラック軸、電動機、ボールねじ回りの要部断面図である。
電動機50は、第2ハウジング103内に嵌合した筒状の強磁性材製ヨーク51と、ヨーク51内に配置した複数個の永久磁石製ステータ52・・・(・・・は複数を示す。以下同じ。)と、これらのステータ52・・・を整列した状態で第2ハウジング103内に取付ける外部ステータホルダ53並びに内部ステータホルダ54と、ステータ52・・・の内部(すなわち内部ステータホルダ54の内部)に配置したロータ55と、からなる。
【0024】
ロータ55は、ラック軸26に相対的に回転可能に嵌合した管状の出力軸56と、出力軸56の外周面に嵌合にて取付けたコア57と、コア57の外周面に巻いたコイル58と、コイル58に接続した整流子59と、からなる。整流子59は、コイル58の側部で出力軸56の外周部分に取付けたものであり、ラック軸26の左端側(図左側)に向く平坦な面がブラシ接触面である。
整流子59のブラシ接触面に接触するブラシ61は、ブラシホルダ62を介して第2ハウジング103内に収納されたものである。63はブラシ弾発用の圧縮ばね、64はブラシ用コードである。
【0025】
出力軸56は、出力端56aをボールねじ70のナット73に臨ませたものである。第1ハウジング102は、ボールねじ70のナット73及び第1軸受131を介して出力軸56の出力端56a側を回転可能に支持したものである。第2ハウジング103は、第2軸受132及びブッシュ133を介して出力軸56の反出力端側を回転可能に支持したものである。第1・第2軸受131,132はころがり軸受である。
【0026】
ボールねじ70は、ラック軸26に形成したねじ部(ねじ溝)71と、多数のボール72・・・(・・・は複数を示す。以下同じ。)と、ねじ部71にボール72・・・を介して取付けた外筒部分のナット73と、からなるボールナット機構である。このボールねじ70は、電動機50の補助トルクを、ナット73からボール72・・・を介してねじ部71へ伝達するものであって、ナット73のねじ溝の端部に到達したボール72・・・が図示せぬチューブ内を通って循環する、いわゆる内部循環形式又は外部循環形式の一般的な構成である。
【0027】
第1軸受131は、第1ハウジング102に対する軸方向移動がロックスクリュー134によって規制されるとともに、ナット73の中心又はその近傍位置を回転可能に支持した、軸受である。
ナット73は、第1軸受131に嵌合する支承部74と支承部74の一端に連なり支承部74よりも大径の大径部75とからなる。支承部74に嵌合した第1軸受131を、大径部75とロックスクリュー135とによって挟み込むことで、第1ハウジング102に対するナット73の軸方向移動を規制することができる。この結果、ナット73は回転可能であり且つ軸方向移動不能である。
ブッシュ133は、第2ハウジング103の内周面と、第2軸受132における外輪の外周面との間に介在した部材である。
【0028】
この図は、第1ハウジング102の一端のフランジ102aに、第2ハウジング103の一端のフランジ103aを、ボルト136にて結合したことを示す。
図中、137はスペーサ、138はOリングである。
【0029】
図6は本発明に係る電動機とボールねじとの連結構造を示す断面図である。
本発明は、電動機50の出力軸56とボールねじ70との間に弾性体83を介在させることで、ラック軸26がその軸方向へ微小変位しようとしたときに、弾性体83が弾性変形することによって、ラック軸26の微小変位を許容するようにしたことを特徴とする。
具体的に説明すると、連結構造は、出力軸56における出力端56aの外周面に筒状の弾性連結部材80を回転可能に嵌合し、また、弾性連結部材80の外周面にナット73における大径部75の内周面を回転不能に取付けたたものである。
【0030】
弾性連結部材80は、金属製の内輪81と金属製の外輪82との間に筒状の弾性体83を一体的に組込んだものである。より詳しくは弾性連結部材80は、内輪81や外輪82に弾性体83を、焼き付け処理や接着処理等の一体化処理を施して互いを固定することによって、一体化したものである。
【0031】
弾性体83は、外力を加えて変形させた後に外力を取り去ったときに直ちに原形に戻る性質、すなわち弾性変形可能な性質を有する部材である。
弾性体83については、特に次の(1)及び(2)について十分に考慮し、ばね定数や耐久性を検討した上で、材質、形状、寸法を決定することになる。弾性体83の材質としては例えばゴムや軟質樹脂である。
(1)弾性体83による補助トルクの伝達性能。
(2)ラック軸26がその軸方向へ微小変位することを許容する性能。
上記(1),(2)について十分な配慮をすることにより、ステアリングホイール21(図1参照)を切り始めたときの応答遅れに影響を及ぼすことはない。
【0032】
さらに本発明は、電動機50の出力軸56とボールねじ70との間にトルクリミッタ90を付加し、一定以上のトルクが伝わらぬようにしたことを特徴とする。
具体的に説明すると、出力軸56における出力端56aの外周面に一定幅の溝56bを全周にわたって形成し、溝56bにトルクリミッタ90を嵌め込むことで、電動機50の出力軸56と弾性連結部材80の内輪81との間にトルクリミッタ90を介在させたものである。
【0033】
図7(a),(b)は本発明に係る電動機、ボールねじ及びトルクリミッタの連結構造を示す分解図である。(a)は電動機50の出力軸56、ボールねじ70のナット73、弾性連結部材80及びトルクリミッタ90を分解した状態を示す。(b)は上記(a)のb部を拡大して示す。
トルクリミッタ90は、幅が一定で板厚が極めて小さい(例えば板厚0.3mm)環状の金属製バンド91をベースとし、このバンド91の周囲1箇所だけ切断したものである。バンド91は外周面に全周にわたり、円周方向に一定ピッチ(例えばピッチ6〜7mm)で、軸方向に細長い複数の係合凸条92・・・を一体に形成したものである。これらの係合凸条92・・・は、例えばバンド91をプレス加工することで、バンド91から径外方へ突出させた高さ並びに長さが一定の突起部(例えば高さ0.7mm、長さ9mm)であり、その突起先端を円弧状断面としたものである。
【0034】
このようなトルクリミッタ90は、一定以上のトルクの伝達を遮断する部材であり、一般にトレランス・リング(tolerance ring)とも言われている。
出力軸56における溝56bの底面にバンド91の内面を嵌合させるとともに、複数の係合凸条92・・・の各突起先端面に弾性連結部材80における内輪81の内面を嵌合させることで、これらの各部材間の摩擦力によってトルクを伝達することができる。
さらに複数の係合凸条92・・・は、一定以上のトルクに応じて、バンド91の径内方への弾性変形が可能である。係合凸条92・・・が変形することで、上記各部材56,81,90間の摩擦力は低下することになる。
【0035】
ところで、トルクリミッタ90として、上記トレランス・リングのように表面に凹凸を有する部材を採用する場合には、弾性体83とトルクリミッタ90との間で一様な面圧を確保することが好ましい。一様な面圧を確保するために本発明は、弾性体83とトルクリミッタ90との間に内輪81(高剛性の金属製リング)を介在させたものである。
【0036】
ここで一旦図6に戻って、出力軸56、ナット73、弾性連結部材80及びトルクリミッタ90の作用を説明する。
電動機50が発生した補助トルクは、出力軸56→トルクリミッタ90→弾性連結部材80の内輪81→弾性体83→外輪82→ボールねじ70のナット73→ボール72・・・→ねじ部71の経路でラック軸26に伝わる。この結果、補助トルクをスラスト(ラック軸26への軸力)に変換してラック軸26に付加することができる。
【0037】
一方、トルクリミッタ90に一定以上のトルクが作用すると、係合凸条92・・・がバンド91の径内方へ若干弾性変形することにより、上記各部材56,81,90間の摩擦力は低下する。この結果、出力軸56とナット73との間には、一定以上のトルクが伝わらない。従って、電動機50に過大なトルクが作用することはない。
【0038】
次に、上記構成の電動パワーステアリング装置10の作用を図8に基づき説明する。
図8(a)〜(c)は電動パワーステアリング装置の作用説明図である。(a)及び(b)は本発明の電動パワーステアリング装置10を示し、(c)は比較例の電動パワーステアリング装置200を示す。
【0039】
(c)に示す比較例の電動パワーステアリング装置200は、電動機50の出力軸56にボールねじ70のナット73を直接連結したものである。
車両を走行させると路面の状況、例えば路面の凹凸に応じて操舵車輪が車幅方向へ微小に変位する。この車幅方向の微小変位はラック軸26の軸方向への微小な変位に変換される。このラック軸26の軸方向への微小変位は、ラック・ピニオン機構25を介してピニオン軸24に伝わるほかに、ボールねじ70にも伝わる。ボールねじ70に伝わった微小変位は、ナット73から電動機50の出力軸56にも伝わる。この結果、ラック軸26に伝わった微小変位が電動機50で減衰され得る。
【0040】
詳しくは、ボールねじ70に伝わった微小変位は、ナット73を回転させることで電動機50のロータ55を回そうとする。これに対して、質量体であるロータ22は、慣性により常に現状維持し続けようとする。この結果、ラック軸26の軸方向への微小変位を電動機50が打ち消して減衰させることになる。このようにして、ラック軸26に伝わった微小変位が電動機50で減衰される。従って、ラック軸26に伝わった微小変位は、電動機50で減衰される分だけ、ステアリングホイール21に伝わりにくくなる。
【0041】
これに対して、(a)に示すように本発明の電動パワーステアリング装置10は、電動機50の出力軸56とボールねじ70との間の補助トルク伝達経路Liに、弾性体83を介在させたものである。このため、▲1▼ステアリングホイール21からラック軸26に加えた操舵トルクT1と、▲2▼電動機50から補助トルク伝達経路Li並びに弾性体83を介してラック軸26に加えた補助トルクT2とによって、操舵車輪を操舵することができる。
【0042】
このような電動パワーステアリング装置10であるから、(b)に示すように、ラック軸26がその軸方向へ微小変位しようとしたときに、弾性体83は弾性変形することによって、ラック軸26が微小変位することを許容する。ここで「微小変位」とは、ラック軸26の軸方向への変位のうち、弾性体83が弾性変形可能な範囲内の微小な変位のことである。
従って、操舵車輪からラック軸26へ伝わった微小変位は、電動機50で減衰されることなく、ほとんどがピニオン軸24を介してステアリングホイール21に伝わる。このため、運転者は操舵車輪からステアリングホイール21に伝わる微小な変位量の変化を手で感じとることによって、ステアリングホイール21を通じて路面状況(路面情報)を常に確実に把握することができる。
【0043】
ここで、説明を図1に示す本発明の電動パワーステアリング装置10に戻す。本発明は、操舵トルクセンサ41として磁歪式トルクセンサを採用したものである。磁歪式トルクセンサは、磁歪特性を有するピニオン軸24に作用した操舵トルクに応じて生じる磁歪効果を電気コイルにて電気磁気的に検出するものである。従って、従来のように、操舵トルクを検出するためにピニオン軸24を長手方向に二分割して、これら分割軸間をトーションバーにて連結する必要がない。
さらには、弾性体83を用いた場合に、磁歪式トルクセンサはトーションバー形式の操舵トルクセンサと比較して、より正確な微小変位をステアリングホイール21に伝えることができる。
【0044】
なお、トーションバー形式の操舵トルクセンサを用いた場合であっても、弾性体83の変形による微小変位量と比較して、トーションバーにおける相対変位量はごく僅かであるので、十分に微小変位をステアリングホイール21に伝えることができる。
従って、本発明の操舵トルクセンサ41として、トーションバー形式の操舵トルクセンサを採用することができる。トーションバー形式の操舵トルクセンサを用いた電動パワーステアリング装置10としては、例えば次の図9に示すような構成がある。
【0045】
図9は本発明に係る電動パワーステアリング装置の変形例図であり、上記図4に対応した断面図である。
変形例の電動パワーステアリング装置10は、ピニオン軸24を上部軸24Aと下部軸24Bとに長手方向に二分割し、これら上部・下部軸24A,24B間をトーションバー141にて連結することで、上部・下部軸24A,24Bの相対ねじれ角を操舵トルクセンサ140で検出するようにしたものである。すなわち、上部・下部軸24A,24Bの相対変位量に応じた操舵トルクを、操舵トルクセンサ140で検出するようにした。
【0046】
詳しくは、トーションバー形式の操舵トルクセンサ140は、トーションバー141とスライダ142と可変インダクタンス式センサ部147とからなる。より具体的には、上部・下部軸24A,24Bに円筒状のスライダ142をスライド可能に嵌合し、スライダ142に備えた傾斜溝143並びに縦長のストレート溝144を、上部軸24Aのピン145と下部軸24Bのピン146との間に掛け渡したものである。
【0047】
スライダ142は、上部・下部軸24A,24Bの相対ねじり変位に応じて上下にスライド可能である。このときのスライダ142のスライド量はトルクに比例する。可変インダクタンス式センサ部147はスライド量を電気信号に変換することで、操舵トルク検出信号として上記制御手段47(図1参照)に発する。
図中、151はリッド、152,153は軸受、154はオイルシールである。
【0048】
図10は本発明に係る電動パワーステアリング装置の変形例図であり、上記図5に対応した要部断面図である。
変形例の電動パワーステアリング装置10は、電動機50の出力軸56に弾性連結部材80を直接に連結し、弾性連結部材80とボールねじ70のナット73との間にトルクリミッタ90を介在させたことを特徴とする。その他の構成・作用については、上記図1〜図9に示すものと同じなので同一符号を付し、その説明を省略する。
【0049】
なお、上記本発明の実施の形態において、出力軸56に弾性体83を介してナット73を連結する構造は、少なくとも出力軸56と弾性体83とナット73との間でトルク伝達が可能な連結構造であればよい。従って弾性連結部材80は、内輪81や外輪82を設けることなく、弾性体83だけの構成であってもよい。また、弾性体83の固定構造は焼き付けや接着に限定されず、例えば、セレーション結合であってもよい。
また、トルクリミッタ90は、一定以上のトルクの伝達を遮断する部材であればよい。
請求項1の発明においては、トルクリミッタ90の有無は任意である。
【0050】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、電動機の出力軸とボールねじとの間に弾性体を介在させたので、ラック軸が軸方向へ微小変位することを、弾性体によって許容することができる。従って、操舵車輪からラック軸へ伝わった微小変位は、電動機で減衰されることなく、ほとんどがステアリングホイールに伝わる。このため運転者は、操舵車輪からステアリングホイールへ伝わる微小な変位量の変化を手で感じとることにより、ステアリングホイールを通じて路面状況(路面情報)を確実に把握することができる。
さらには、電動機の出力軸とボールねじとの間に弾性体を介在させただけなので、1つの弾性体ですむ。少ない部品でしかも安価で簡単な構成によって、ラック軸が軸方向へ微小変位することを許容することができる。
【0051】
さらには、電動機の出力軸とボールねじとの間にトルクリミッタを付加し、一定以上のトルクが伝わらぬようにしたので、電動機に過大なトルクが作用することはない。
【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模式図
【図2】本発明に係る操舵トルクセンサの原理図
【図3】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図4】図3の4−4線断面図
【図5】本発明に係るラック軸、電動機、ボールねじ回りの要部断面図
【図6】本発明に係る電動機とボールねじとの連結構造を示す断面図
【図7】本発明に係る電動機、ボールねじ及びトルクリミッタの連結構造を示す分解図
【図8】電動パワーステアリング装置の作用説明図
【図9】本発明に係る電動パワーステアリング装置の変形例図
【図10】本発明に係る電動パワーステアリング装置の変形例図
【符号の説明】
10…電動パワーステアリング装置、21…ステアリングホイール、24…ピニオン軸、25…ラックアンドピニオン機構、26…ラック軸、29…操舵車輪、41…操舵トルクセンサ、50…電動機、56…電動機の出力軸、70…ボールねじ、83…弾性体、90…トルクリミッタ、Li…補助トルク伝達経路、T1…操舵トルク、T2…補助トルク。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in an electric power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electric power steering devices have been frequently used in order to reduce the steering force of the steering wheel to give a comfortable steering feeling. This type of electric power steering device generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque with an electric motor, and transmits this auxiliary torque to the rack shaft of the steering system. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-165089 “Steering Device” (Hereinafter referred to as “conventional technology”) is known.
[0003]
As shown in FIGS. 1, 2, and 4 of the above publication, the conventional technology described above applies steering torque applied to the steering wheel 3 (the numbers are those cited in the publication; the same applies hereinafter) to the steering shaft 4. The torsion bar, the output shaft 5, and the rack and pinion mechanism are transmitted to the rack shaft 2, and the auxiliary torque generated by the motor 20 according to the steering torque is transmitted to the rack shaft 2 via the ball nut mechanism 33. A steering wheel (not shown) is steered by the rack shaft 2.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional technique, when the vehicle is driven, the steering wheel is slightly displaced in the vehicle width direction according to the road surface condition, for example, the unevenness of the road surface. This minute displacement in the vehicle width direction is converted into a minute displacement in the axial direction of the rack shaft 2. The minute displacement in the axial direction of the rack shaft 2 is transmitted to the steering wheel 3 through a path of the rack and pinion mechanism → the output shaft 5 → the steering shaft 4, and the rotor of the electric motor 20 through the path of the rack shaft 2 → the ball nut mechanism 33. It is also transmitted to 22. This is because the ball nut mechanism 33 is directly connected to the rotor 22.
[0005]
By the way, the driver can know the road surface condition (road surface information) to some extent through the steering wheel 3 by manually sensing a small change in the amount of displacement transmitted from the steering wheel to the steering wheel 3 through the rack shaft 2. Thus, it is often preferable for steering to know the road surface condition to some extent.
However, in the above conventional technique, the minute displacement in the axial direction of the rack shaft 2 is attenuated by the inertia of the rotor 22 which is a mass body. For this reason, it is difficult for a minute displacement to be transmitted from the rack shaft 2 to the steering wheel 3.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique capable of reliably grasping a road surface condition through a steering wheel by making it easy to transmit a minute displacement from a steering wheel to the steering wheel with a simple configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, the steering torque applied to the steering wheel is transmitted to the rack shaft via the rack and pinion mechanism, and the auxiliary torque generated by the electric motor according to the steering torque is transmitted to the output shaft of the electric motor. In the electric power steering apparatus in which the steering wheel is steered by the rack shaft and is attached to the rack shaft via a ball screw, the output shaft of the electric motor is a tubular shape that is rotatably fitted to the rack shaft. The ball screw is composed of a threaded portion formed on the rack shaft and an outer cylindrical nut attached to the threaded portion via a ball. Between the outer peripheral surface of the output shaft and the inner peripheral surface of the nut By interposing a cylindrical elastic body and adding a torque limiter in the radially inward direction of the elastic body between the outer peripheral surface of the output shaft and the inner peripheral surface of the elastic body, auxiliary torque is transferred from the output shaft. Together configured to transmit to the threaded portion through the ball and the elastic member and the nut and Kurimitta, characterized in that the as not transmitted is above a certain torque from the output shaft to the nut.
[0008]
The elastic body allows the rack shaft to be slightly displaced in the axial direction. Therefore, most of the minute displacement transmitted from the steering wheel to the rack shaft is transmitted to the steering wheel without being attenuated by the electric motor. The driver can surely grasp the road surface condition (road surface information) through the steering wheel by feeling a slight change in the amount of displacement transmitted from the steering wheel to the steering wheel.
[0009]
Furthermore, by adding a torque limiter between the output shaft and the ball screw of the motor, since the as not transmitted is above a certain torque, it does not act excessive torque to the motor.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention.
The electric power steering apparatus 10 includes a steering system 20 from a vehicle steering wheel 21 to steering wheels 29, 29, and an auxiliary torque mechanism 40 that applies auxiliary torque to the steering system 20. The electric power steering device 10 is an end take-off type steering device in which steering torque is extracted from both ends of the rack shaft 26.
[0011]
The steering system 20 is connected to a steering wheel 21 via a steering shaft 22 and universal shaft joints 23, 23, and a pinion shaft 24 is connected to the pinion shaft 24 via a rack and pinion mechanism 25. The left and right steering wheels 29, 29 are connected to both ends of 26 through left and right tie rods 27, 27 and knuckle 28, 28.
The rack and pinion mechanism 25 is obtained by meshing a rack 32 formed on the rack shaft 26 with a pinion 31 formed on the pinion shaft 24.
When the driver steers the steering wheel 21, the left and right steering wheels 29, 29 can be steered by the steering torque via the rack and pinion mechanism 25 and the left and right tie rods 27, 27.
[0012]
The auxiliary torque mechanism 40 detects the steering torque of the steering system 20 applied to the steering wheel 21 by the steering torque sensor 41, generates a control signal by the control means 47 based on this detection signal, and converts the steering torque to the steering torque based on this control signal. A corresponding auxiliary torque is generated by the electric motor 50, and the auxiliary torque is transmitted to the rack shaft 26 via a ball screw 70 as a torque transmission member.
[0013]
In summary, the electric power steering apparatus 10 transmits the steering torque applied to the steering wheel 21 of the vehicle to the rack shaft 26 via the rack and pinion mechanism 25, and the electric motor 50 is generated according to the steering torque. Auxiliary torque is applied to the rack shaft 26 from the output shaft of the electric motor 50 via the ball screw 70, and the steering wheels 29 and 29 are steered by the rack shaft 26. Therefore, the steering wheels 29 and 29 can be steered by the combined torque obtained by adding the auxiliary torque of the electric motor 50 to the steering torque of the steering system 20.
[0014]
FIG. 2 is a principle diagram of a steering torque sensor according to the present invention.
The steering torque sensor 41 is a magnetostrictive torque sensor that, when a torque acts on a pinion shaft 24 having a magnetostrictive characteristic, such as a steel material, electromagnetically detects a magnetostrictive effect generated according to the torque with an electric coil. It is. Such a magnetostrictive torque sensor is a known sensor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-221940, “Magnetostrictive Torque Sensor”. Hereinafter, an outline of the steering torque sensor 41 will be described.
[0015]
The steering torque sensor 41 includes an excitation coil 42 formed in an approximately 8 shape and a detection coil 43 formed in an approximately 8 shape and substantially the same size as the excitation coil 42, substantially concentrically and substantially orthogonal to each other. These excitation / detection coils 42 and 43 are arranged as a set of magnetic heads 44 in the vicinity of the outer peripheral surface of the pinion shaft 24. That is, an approximately 8-shaped excitation coil 42 is arranged opposite to the outer peripheral surface of the pinion shaft 24, and an approximately 8-shaped detection coil 43 is overlapped on the excitation coil 42 in a state where the phase is changed by 90 °. Combined. In this case, the 8-shaped linear portion forming the exciting coil 42 is arranged so as to be substantially parallel to the outer periphery of the pinion shaft 24 or substantially parallel to the longitudinal direction of the shaft.
[0016]
If an AC voltage (excitation voltage) having a high frequency of about 20 to 100 kHz is supplied from the excitation voltage supply source 45 to the excitation coil 42, the detection coil 43 generates an excitation voltage corresponding to the magnetostriction effect of the pinion shaft 24 based on the torque. An alternating voltage (output voltage) having the same frequency can be obtained.
The output voltage is in phase with or opposite to the excitation voltage depending on the direction of the torque acting on the pinion shaft 24. The amplitude of the output voltage at this time is proportional to the magnitude of the torque. Therefore, if the output voltage is synchronously rectified based on the phase of the excitation voltage, the magnitude and direction of the torque can be detected.
The output voltage is amplified by the output voltage amplifier 46 and is output to the control means 47 as a detection signal of the steering torque sensor 41.
[0017]
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the electric power steering apparatus according to the present invention, and shows a cross section of the main part.
The electric power steering apparatus 10 includes a rack and pinion mechanism 25 (see FIG. 1), an electric motor 50, and a ball screw 70 that are housed in a housing 101 that extends in the vehicle width direction (the left-right direction in the figure).
The housing 101 is assembled into one elongated gear box by bolting one end surfaces of the generally tubular first housing 102 and second housing 103 together. The first housing 102 includes a bracket 104 for attaching to a vehicle body (not shown). The second housing 103 also serves as an electric motor case in the electric motor 50.
[0018]
The rack shaft 26 extending in the vehicle width direction is a shaft that penetrates the housing 101 so as to slide in the vehicle width direction. Such a rack shaft 26 is connected to the rack and pinion mechanism 25 at one end on the right side of the figure, and is connected to the ball screw 70 at the substantially longitudinal center position, and is located at the other end side (position closer to the end than the ball screw 70) ) In which the electric motor 50 is arranged.
In the figure, 105 and 105 are ball joints, and 106 and 106 are dust seal boots.
[0019]
4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, and shows a vertical cross-sectional structure of the electric power steering apparatus 10. As shown in FIG.
In the electric power steering apparatus 10, the rack and pinion mechanism 25 and the steering torque sensor 41 are accommodated in a first housing 102, and an upper opening of the first housing 102 is closed with a lid 107. The steering torque sensor 41 is attached to the first housing 102 or the lid 107.
[0020]
The first housing 102 is set in a vertical position by rotatably supporting the lower end portion and the longitudinal center portion of the pinion shaft 24 via two upper and lower bearings 108 and 109, and the rack guide 120 is mounted on the first housing 102. Prepare.
[0021]
The pinion shaft 24 is formed integrally with a pinion 31 at a lower portion, further formed with a screw portion 111 at a lower end portion, and projecting an upper end portion outward from the lid 107. By screwing the nut 112 into the screw portion 111, the movement of the pinion shaft 24 in the axial longitudinal direction (axial direction) can be restricted.
113 is a cap nut, 114 is a spacer, 115 is a retaining ring, 116 is an oil seal, and 117 is an O-ring.
[0022]
The rack guide 120 includes a guide part 121 that contacts the rack shaft 26 from the side opposite to the rack 32, and an adjustment bolt 123 that pushes the guide part 121 through a compression spring 122. According to such a rack guide 120, the guide bolt 121 is preloaded on the rack 32 by the guide portion 121 by pressing the guide portion 121 with an appropriate pressing force via the compression spring 122 with the adjusting bolt 123 screwed into the first housing 102. And the rack 32 can be pressed against the pinion 31. Reference numeral 124 denotes a contact member for sliding the back surface of the rack shaft 26, and reference numeral 125 denotes a lock nut.
[0023]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part around the rack shaft, the electric motor, and the ball screw according to the present invention.
The electric motor 50 includes a cylindrical ferromagnetic yoke 51 fitted in the second housing 103, and a plurality of permanent magnet stators 52 (...) arranged in the yoke 51. The same shall apply hereinafter), and the stators 52... Aligned in the second housing 103 in an aligned state, the internal stator holder 54, and the interior of the stators 52 (ie, the internal stator holder 54. And a rotor 55 disposed inside.
[0024]
The rotor 55 includes a tubular output shaft 56 that is rotatably fitted to the rack shaft 26, a core 57 that is fitted to the outer peripheral surface of the output shaft 56, and a coil that is wound around the outer peripheral surface of the core 57. 58 and a commutator 59 connected to the coil 58. The commutator 59 is attached to the outer peripheral portion of the output shaft 56 at the side of the coil 58, and a flat surface facing the left end side (the left side in the figure) of the rack shaft 26 is a brush contact surface.
The brush 61 that contacts the brush contact surface of the commutator 59 is accommodated in the second housing 103 via the brush holder 62. Reference numeral 63 denotes a compression spring for generating a brush bullet, and reference numeral 64 denotes a brush cord.
[0025]
The output shaft 56 has the output end 56 a facing the nut 73 of the ball screw 70. The first housing 102 rotatably supports the output end 56 a side of the output shaft 56 via the nut 73 of the ball screw 70 and the first bearing 131. The second housing 103 rotatably supports the non-output end side of the output shaft 56 via the second bearing 132 and the bush 133. The first and second bearings 131 and 132 are rolling bearings.
[0026]
The ball screw 70 includes a screw portion (thread groove) 71 formed on the rack shaft 26, a large number of balls 72 (... indicates a plurality, the same applies hereinafter), and a ball 72. A ball nut mechanism comprising a nut 73 of the outer cylinder part attached via The ball screw 70 transmits the auxiliary torque of the electric motor 50 from the nut 73 to the screw portion 71 via the balls 72..., And the ball 72 that has reached the end of the thread groove of the nut 73. Is a general configuration of a so-called internal circulation type or external circulation type in which circulation is performed through a tube (not shown).
[0027]
The first bearing 131 is a bearing in which axial movement with respect to the first housing 102 is restricted by the lock screw 134 and the center of the nut 73 or a position near the nut 73 is rotatably supported.
The nut 73 includes a support portion 74 fitted to the first bearing 131 and a large-diameter portion 75 that is connected to one end of the support portion 74 and has a larger diameter than the support portion 74. The axial movement of the nut 73 relative to the first housing 102 can be restricted by sandwiching the first bearing 131 fitted to the support portion 74 between the large diameter portion 75 and the lock screw 135. As a result, the nut 73 can rotate and cannot move in the axial direction.
The bush 133 is a member interposed between the inner peripheral surface of the second housing 103 and the outer peripheral surface of the outer ring of the second bearing 132.
[0028]
This figure shows that the flange 103a at one end of the second housing 103 is coupled to the flange 102a at one end of the first housing 102 by a bolt 136.
In the figure, 137 is a spacer, and 138 is an O-ring.
[0029]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a connection structure between an electric motor and a ball screw according to the present invention.
In the present invention, the elastic body 83 is interposed between the output shaft 56 of the electric motor 50 and the ball screw 70 so that the elastic body 83 is elastically deformed when the rack shaft 26 is about to be slightly displaced in the axial direction. Thus, a minute displacement of the rack shaft 26 is allowed.
More specifically, in the connection structure, a cylindrical elastic connecting member 80 is rotatably fitted to the outer peripheral surface of the output end 56 a of the output shaft 56, and the large portion of the nut 73 is attached to the outer peripheral surface of the elastic connecting member 80. The inner peripheral surface of the diameter portion 75 is attached so as not to rotate.
[0030]
The elastic connecting member 80 is obtained by integrally incorporating a cylindrical elastic body 83 between a metal inner ring 81 and a metal outer ring 82. More specifically, the elastic connecting member 80 is obtained by integrating the elastic body 83 on the inner ring 81 and the outer ring 82 by performing an integration process such as a baking process or an adhesion process and fixing them together.
[0031]
The elastic body 83 is a member having a property of returning to its original shape when the external force is removed after being deformed by applying an external force, that is, a property capable of elastic deformation.
Regarding the elastic body 83, in particular, the following (1) and (2) are sufficiently taken into consideration, and the material, shape, and dimensions are determined after examining the spring constant and durability. Examples of the material of the elastic body 83 include rubber and soft resin.
(1) Auxiliary torque transmission performance by the elastic body 83.
(2) Performance allowing the rack shaft 26 to be slightly displaced in the axial direction.
By giving sufficient consideration to the above (1) and (2), the response delay when the steering wheel 21 (see FIG. 1) is started is not affected.
[0032]
Furthermore, the present invention is characterized in that a torque limiter 90 is added between the output shaft 56 of the electric motor 50 and the ball screw 70 so that a torque exceeding a certain level is not transmitted.
More specifically, a groove 56b having a constant width is formed over the entire circumference on the outer peripheral surface of the output end 56a of the output shaft 56, and the torque limiter 90 is fitted into the groove 56b, whereby the output shaft 56 of the electric motor 50 is elastically connected. A torque limiter 90 is interposed between the inner ring 81 of the member 80.
[0033]
FIGS. 7A and 7B are exploded views showing a connecting structure of the electric motor, the ball screw, and the torque limiter according to the present invention. (A) shows the state which decomposed | disassembled the output shaft 56 of the electric motor 50, the nut 73 of the ball screw 70, the elastic connection member 80, and the torque limiter 90. FIG. (B) expands and shows the b part of said (a).
The torque limiter 90 is based on an annular metal band 91 having a constant width and a very small plate thickness (for example, a plate thickness of 0.3 mm), and is cut only at one location around the band 91. The band 91 is formed by integrally forming a plurality of engaging projections 92... Elongated in the axial direction at a constant pitch (for example, a pitch of 6 to 7 mm) in the circumferential direction over the entire circumference on the outer peripheral surface. These engaging ridges 92... Are formed by, for example, pressing the band 91 so that the protruding portion (for example, height 0.7 mm, The projection tip has an arcuate cross section.
[0034]
Such a torque limiter 90 is a member that interrupts the transmission of torque above a certain level, and is generally also referred to as a tolerance ring.
The inner surface of the band 91 is fitted to the bottom surface of the groove 56b in the output shaft 56, and the inner surface of the inner ring 81 of the elastic connecting member 80 is fitted to the protrusion front surfaces of the plurality of engaging protrusions 92. Torque can be transmitted by the frictional force between these members.
Further, the plurality of engaging ridges 92... Can be elastically deformed inwardly in the diameter of the band 91 according to a certain torque or more. The frictional force between the members 56, 81, 90 is reduced by the deformation of the engaging protrusions 92.
[0035]
By the way, when a member having an uneven surface, such as the tolerance ring, is used as the torque limiter 90, it is preferable to ensure a uniform surface pressure between the elastic body 83 and the torque limiter 90. In order to ensure a uniform surface pressure, the present invention is such that an inner ring 81 (a high-rigidity metal ring) is interposed between the elastic body 83 and the torque limiter 90.
[0036]
Here, returning to FIG. 6, the operation of the output shaft 56, the nut 73, the elastic connecting member 80, and the torque limiter 90 will be described.
The auxiliary torque generated by the electric motor 50 is the path of the output shaft 56 → the torque limiter 90 → the inner ring 81 of the elastic connecting member 80 → the elastic body 83 → the outer ring 82 → the nut 73 of the ball screw 70 → the ball 72. Is transmitted to the rack shaft 26. As a result, the auxiliary torque can be converted into thrust (axial force on the rack shaft 26) and applied to the rack shaft 26.
[0037]
On the other hand, when a torque of a certain level or more is applied to the torque limiter 90, the engaging ridges 92... Are slightly elastically deformed radially inward of the band 91, so that the frictional force between the members 56, 81, 90 is descend. As a result, a torque exceeding a certain level is not transmitted between the output shaft 56 and the nut 73. Therefore, excessive torque does not act on the electric motor 50.
[0038]
Next, the operation of the electric power steering apparatus 10 having the above configuration will be described with reference to FIG.
FIGS. 8A to 8C are explanatory views of the operation of the electric power steering apparatus. (A) And (b) shows the electric power steering apparatus 10 of this invention, (c) shows the electric power steering apparatus 200 of a comparative example.
[0039]
The electric power steering apparatus 200 of the comparative example shown in (c) is obtained by directly connecting a nut 73 of a ball screw 70 to the output shaft 56 of the electric motor 50.
When the vehicle is driven, the steering wheel is slightly displaced in the vehicle width direction according to the road surface condition, for example, the unevenness of the road surface. This minute displacement in the vehicle width direction is converted into a minute displacement in the axial direction of the rack shaft 26. The minute displacement in the axial direction of the rack shaft 26 is transmitted to the ball screw 70 in addition to being transmitted to the pinion shaft 24 through the rack and pinion mechanism 25. The minute displacement transmitted to the ball screw 70 is also transmitted from the nut 73 to the output shaft 56 of the electric motor 50. As a result, the minute displacement transmitted to the rack shaft 26 can be attenuated by the electric motor 50.
[0040]
Specifically, the minute displacement transmitted to the ball screw 70 tries to rotate the rotor 55 of the electric motor 50 by rotating the nut 73. On the other hand, the rotor 22 which is a mass body always tries to keep the current state due to inertia. As a result, the electric motor 50 cancels and attenuates the minute displacement of the rack shaft 26 in the axial direction. In this way, the minute displacement transmitted to the rack shaft 26 is attenuated by the electric motor 50. Accordingly, the minute displacement transmitted to the rack shaft 26 is less likely to be transmitted to the steering wheel 21 by the amount attenuated by the electric motor 50.
[0041]
On the other hand, as shown in (a), in the electric power steering apparatus 10 of the present invention, the elastic body 83 is interposed in the auxiliary torque transmission path Li between the output shaft 56 of the electric motor 50 and the ball screw 70. Is. Therefore, (1) steering torque T1 applied from the steering wheel 21 to the rack shaft 26, and (2) auxiliary torque T2 applied from the electric motor 50 to the rack shaft 26 via the auxiliary torque transmission path Li and the elastic body 83. The steering wheel can be steered.
[0042]
Since the electric power steering device 10 is configured as described above, as shown in (b), when the rack shaft 26 is about to be slightly displaced in the axial direction, the elastic body 83 is elastically deformed, so that the rack shaft 26 is Allow minute displacement. Here, the “minute displacement” is a minute displacement within a range in which the elastic body 83 can be elastically deformed among the displacements of the rack shaft 26 in the axial direction.
Therefore, most of the minute displacement transmitted from the steering wheel to the rack shaft 26 is transmitted to the steering wheel 21 via the pinion shaft 24 without being attenuated by the electric motor 50. For this reason, the driver can always grasp the road surface condition (road surface information) through the steering wheel 21 by sensing a slight change in the amount of displacement transmitted from the steering wheel to the steering wheel 21 by hand.
[0043]
Here, the description returns to the electric power steering apparatus 10 of the present invention shown in FIG. The present invention employs a magnetostrictive torque sensor as the steering torque sensor 41. The magnetostrictive torque sensor is an electromagnetic sensor that detects the magnetostrictive effect generated according to the steering torque applied to the pinion shaft 24 having magnetostrictive characteristics, using an electric coil. Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to divide the pinion shaft 24 in the longitudinal direction in order to detect the steering torque and to connect these divided shafts with a torsion bar.
Further, when the elastic body 83 is used, the magnetostrictive torque sensor can transmit a more accurate minute displacement to the steering wheel 21 as compared with a torsion bar type steering torque sensor.
[0044]
Even when a torsion bar type steering torque sensor is used, the relative displacement amount in the torsion bar is very small compared to the minute displacement amount due to the deformation of the elastic body 83. This can be transmitted to the steering wheel 21.
Therefore, a torsion bar type steering torque sensor can be employed as the steering torque sensor 41 of the present invention. As an electric power steering device 10 using a torsion bar type steering torque sensor, for example, there is a configuration as shown in FIG.
[0045]
FIG. 9 is a modification of the electric power steering apparatus according to the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to FIG.
The electric power steering apparatus 10 according to the modified example divides the pinion shaft 24 into an upper shaft 24A and a lower shaft 24B in the longitudinal direction, and connects the upper and lower shafts 24A and 24B with a torsion bar 141. The relative torsion angles of the upper and lower shafts 24A and 24B are detected by the steering torque sensor 140. That is, the steering torque sensor 140 detects the steering torque according to the relative displacement amount of the upper and lower shafts 24A and 24B.
[0046]
Specifically, the torsion bar type steering torque sensor 140 includes a torsion bar 141, a slider 142, and a variable inductance sensor unit 147. More specifically, a cylindrical slider 142 is slidably fitted to the upper and lower shafts 24A and 24B, and an inclined groove 143 and a vertically long straight groove 144 provided on the slider 142 are connected to the pin 145 of the upper shaft 24A. It spans between the pins 146 of the lower shaft 24B.
[0047]
The slider 142 can slide up and down according to the relative torsional displacement of the upper and lower shafts 24A and 24B. The sliding amount of the slider 142 at this time is proportional to the torque. The variable inductance type sensor unit 147 converts the slide amount into an electric signal, and outputs it to the control means 47 (see FIG. 1) as a steering torque detection signal.
In the figure, 151 is a lid, 152 and 153 are bearings, and 154 is an oil seal.
[0048]
FIG. 10 is a modification of the electric power steering apparatus according to the present invention, and is a cross-sectional view of the main part corresponding to FIG.
In the electric power steering apparatus 10 according to the modification, the elastic connecting member 80 is directly connected to the output shaft 56 of the electric motor 50, and the torque limiter 90 is interposed between the elastic connecting member 80 and the nut 73 of the ball screw 70. It is characterized by. Other configurations and operations are the same as those shown in FIGS. 1 to 9 and are therefore given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0049]
In the above-described embodiment of the present invention, the structure in which the nut 73 is coupled to the output shaft 56 via the elastic body 83 is a coupling capable of transmitting torque between at least the output shaft 56, the elastic body 83, and the nut 73. Any structure can be used. Therefore, the elastic connecting member 80 may be configured only by the elastic body 83 without providing the inner ring 81 and the outer ring 82. Further, the fixing structure of the elastic body 83 is not limited to baking or adhesion, and may be serration coupling, for example.
Further, the torque limiter 90 may be a member that blocks transmission of torque above a certain level.
In the invention of claim 1, the presence or absence of the torque limiter 90 is arbitrary.
[0050]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
According to the first aspect, since the elastic body is interposed between the output shaft of the electric motor and the ball screw, the elastic body can allow the rack shaft to be slightly displaced in the axial direction. Therefore, most of the minute displacement transmitted from the steering wheel to the rack shaft is transmitted to the steering wheel without being attenuated by the electric motor. Therefore, the driver can surely grasp the road surface condition (road surface information) through the steering wheel by feeling a slight change in the amount of displacement transmitted from the steering wheel to the steering wheel.
Furthermore, since only an elastic body is interposed between the output shaft of the electric motor and the ball screw, only one elastic body is required. It is possible to allow the rack shaft to be slightly displaced in the axial direction with a small number of parts and an inexpensive and simple configuration.
[0051]
Furthermore, by adding a torque limiter between the output shaft and the ball screw of the motor, since the as not transmitted is above a certain torque, it does not act excessive torque to the motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering device according to the present invention. FIG. 2 is a principle diagram of a steering torque sensor according to the present invention. FIG. 3 is an overall configuration diagram of an electric power steering device according to the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG. 5. FIG. 5 is a cross-sectional view of the main parts around the rack shaft, the electric motor, and the ball screw according to the present invention. FIG. 7 is an exploded view showing a connection structure of an electric motor, a ball screw and a torque limiter according to the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the electric power steering apparatus. FIG. 10 is a diagram showing a modification of the electric power steering apparatus according to the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric power steering apparatus, 21 ... Steering wheel, 24 ... Pinion shaft, 25 ... Rack and pinion mechanism, 26 ... Rack shaft, 29 ... Steering wheel, 41 ... Steering torque sensor, 50 ... Electric motor, 56 ... Output shaft of electric motor , 70: Ball screw, 83: Elastic body, 90: Torque limiter, Li: Auxiliary torque transmission path, T1: Steering torque, T2: Auxiliary torque

Claims (1)

ステアリングホイールに加えた操舵トルクをラックアンドピニオン機構を介してラック軸に伝達するとともに、前記操舵トルクに応じて電動機が発生した補助トルクを電動機の出力軸からボールねじを介して前記ラック軸に付加し、このラック軸によって操舵車輪を操舵するようにした電動パワーステアリング装置において、
前記電動機の出力軸は、前記ラック軸に相対的に回転可能に嵌合した管状の軸であり、
前記ボールねじは、前記ラック軸に形成したねじ部と、前記ねじ部にボールを介して取付けた外筒部分のナットとからなり、
前記出力軸の外周面と前記ナットの内周面との間に筒状の弾性体を介在させ、
前記出力軸の外周面と前記弾性体の内周面との間で前記弾性体の径内方向にトルクリミッタを付加することで、前記補助トルクを、前記出力軸から前記トルクリミッタと前記弾性体と前記ナットと前記ボールとを介して前記ねじ部へ伝達するように構成するとともに、前記出力軸から前記ナットに一定以上のトルクが伝わらぬようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
The steering torque applied to the steering wheel is transmitted to the rack shaft via the rack and pinion mechanism, and the auxiliary torque generated by the electric motor according to the steering torque is applied to the rack shaft via the ball screw from the output shaft of the electric motor. In the electric power steering apparatus that steers the steering wheel by the rack shaft,
The output shaft of the electric motor is a tubular shaft that is rotatably fitted to the rack shaft,
The ball screw comprises a screw portion formed on the rack shaft, and a nut of an outer cylinder portion attached to the screw portion via a ball,
A cylindrical elastic body is interposed between the outer peripheral surface of the output shaft and the inner peripheral surface of the nut,
By adding a torque limiter between the outer peripheral surface of the output shaft and the inner peripheral surface of the elastic body in the radially inward direction of the elastic body, the auxiliary torque is transmitted from the output shaft to the torque limiter and the elastic body. The electric power steering apparatus is configured to transmit to the screw portion via the nut and the ball, and to prevent a torque exceeding a certain level from being transmitted from the output shaft to the nut .
JP2001017599A 2001-01-25 2001-01-25 Electric power steering device Expired - Fee Related JP4658345B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001017599A JP4658345B2 (en) 2001-01-25 2001-01-25 Electric power steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001017599A JP4658345B2 (en) 2001-01-25 2001-01-25 Electric power steering device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002220063A JP2002220063A (en) 2002-08-06
JP4658345B2 true JP4658345B2 (en) 2011-03-23

Family

ID=18883770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001017599A Expired - Fee Related JP4658345B2 (en) 2001-01-25 2001-01-25 Electric power steering device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4658345B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014205442A (en) * 2013-04-15 2014-10-30 本田技研工業株式会社 Vehicular steering device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238165A (en) * 1986-04-08 1987-10-19 Honda Motor Co Ltd Electric power steering device
JPH0541932U (en) * 1991-11-15 1993-06-08 株式会社ユニシアジエツクス Vehicle Propeller Shaft
JPH07165089A (en) * 1993-12-17 1995-06-27 Honda Motor Co Ltd Steering device
JPH09156515A (en) * 1995-12-05 1997-06-17 Nippon Seiko Kk Motor-driven power steering device
JP2000280923A (en) * 1999-04-01 2000-10-10 Showa Corp Electric power steering device
JP2000280921A (en) * 1999-04-01 2000-10-10 Showa Corp Electric power steering device
JP2000318629A (en) * 1999-05-12 2000-11-21 Koyo Seiko Co Ltd Electric power steering device
JP2001097232A (en) * 1999-09-29 2001-04-10 Toyoda Mach Works Ltd Motor-driven power steering device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238165A (en) * 1986-04-08 1987-10-19 Honda Motor Co Ltd Electric power steering device
JPH0541932U (en) * 1991-11-15 1993-06-08 株式会社ユニシアジエツクス Vehicle Propeller Shaft
JPH07165089A (en) * 1993-12-17 1995-06-27 Honda Motor Co Ltd Steering device
JPH09156515A (en) * 1995-12-05 1997-06-17 Nippon Seiko Kk Motor-driven power steering device
JP2000280923A (en) * 1999-04-01 2000-10-10 Showa Corp Electric power steering device
JP2000280921A (en) * 1999-04-01 2000-10-10 Showa Corp Electric power steering device
JP2000318629A (en) * 1999-05-12 2000-11-21 Koyo Seiko Co Ltd Electric power steering device
JP2001097232A (en) * 1999-09-29 2001-04-10 Toyoda Mach Works Ltd Motor-driven power steering device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002220063A (en) 2002-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3623922B2 (en) Electric power steering device
EP2258509B1 (en) Drive unit for pressure device, with a piezoelectric load cell
JPH0620989Y2 (en) Relative rotation detector
JPWO2004004992A1 (en) Electric power steering device
JP2002249056A (en) Electric power steering device
JP4658345B2 (en) Electric power steering device
JP2003014055A (en) Backlash adjusting device of worm reduction gear
JPH04290Y2 (en)
JP2013001183A (en) Vehicle steering device
JP2003299294A (en) Attachment structure for brushless motor
JP4234867B2 (en) Electric power steering device
JP2001158368A (en) Motor-driven power steering device
JP5177007B2 (en) Electric motor and electric power steering device
JP3736270B2 (en) Steering torque detection device
JP2002267550A (en) Torque detecting device and steering device
JPS61191468A (en) Electric power steering gear
JP2000168581A (en) Electric power steering device
JPH092297A (en) Torque limiter and motor-driven power steering gear
JP2009213198A (en) Electric motor and electric power steering apparatus using it
JP3818814B2 (en) Electric power steering device
JP4620290B2 (en) Electric power steering device
JP2003002216A (en) Electric power steering device
JP3957185B2 (en) Magnet cover press-fitting method and apparatus for electric motor
JP2000326854A (en) Electric power steering device
JP2024044977A (en) Torque sensor device and steering device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100615

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101221

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101224

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees