JP5011706B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせた車両用操舵装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle steering device that combines a power steering device and a transmission ratio variable device.
従来、ステアリングシャフトを構成する第1シャフトと第2シャフトとの間に設けられた差動機構をモータ駆動することにより第1シャフトと第2シャフトとの間の回転伝達比を変化させステアリングと操舵輪との間の伝達比(ギヤ比)を可変する伝達比可変装置がある(例えば、特許文献1参照)。そして、こうした伝達比可変装置は、パワーステアリング装置と組み合わせて用いられるのが一般的である。
ところで、近年、車両においては、ステアリングコラム近傍に電動パワーステアリング装置(EPSアクチュエータ)を配置する所謂コラム型EPSを採用するものが増えており、伝達比可変装置についても、こうしたEPSアクチュエータとともにステアリングコラム近傍に配置する要請が増えている。 By the way, in recent years, an increasing number of vehicles adopt so-called column-type EPS in which an electric power steering device (EPS actuator) is arranged in the vicinity of a steering column. There is an increasing demand for placement.
しかしながら、ステアリングコラム(コラムシャフト)には、上記EPSアクチュエータの他、EPSの制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ、及び衝突時の衝撃を緩和するための衝撃緩和機構を設ける必要があり、また、ステアリングの位置調整を可能とするチルト機構及びテレスコ機構が設けられる場合もある。このため、上記従来の伝達比可変装置では、軸方向長さの超過によりステアリングコラム近傍に配置できない場合があり、EPSアクチュエータも含め、こうした軸方向の収容スペースに余裕が少ない箇所にも配置可能とすべく、その軸方向長さの短縮化が求められている。 However, in addition to the EPS actuator, the steering column (column shaft) needs to be provided with a torque sensor for detecting a steering torque used for EPS control and an impact mitigation mechanism for mitigating an impact at the time of collision. In some cases, a tilt mechanism and a telescopic mechanism that can adjust the position of the steering are provided. For this reason, the conventional transmission ratio variable device may not be disposed in the vicinity of the steering column due to the excess of the axial length, and can be disposed in a place where there is little margin in the axial accommodation space including the EPS actuator. Therefore, shortening of the axial direction length is calculated | required.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせたユニットとしての軸方向長さを短縮することのできる車両用操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the axial length of a unit that combines a power steering device and a transmission ratio variable device. The object is to provide a steering device.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、ステアリングシャフトに設けられたホイールを駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置と、前記ステアリングシャフトを構成する第1シャフトと前記ホイールが設けられている第2シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置とを備え、前記ステアリングシャフトにはトーションバーの捻れ角を検出するトルクセンサが設けられた車両用操舵装置であって、前記モータは、前記ステアリングシャフトが挿通された中空状のモータシャフトを有するものであって、前記トルクセンサは、前記中空状のモータシャフトの内側に配置され、前記差動機構は、前記中空状のモータシャフトの外側に配置されること、を要旨とする。
上記構成によれば、差動機構を駆動するモータをステアリングシャフトと同軸配置される同軸モータとし、その中空に形成されたモータシャフト内側に電動パワーステアリング装置の制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサを収容することで、パワーステアリング装置、伝達比可変装置、及びトルクセンサが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a power steering device that applies assist force to a steering system by driving a wheel provided on a steering shaft, and a first configuration that constitutes the steering shaft. A rotational transmission ratio between the first shaft and the second shaft is varied by driving a differential mechanism provided between the first shaft and the second shaft provided with the wheel by a motor. A steering device for a vehicle, wherein the steering shaft is provided with a torque sensor for detecting a torsion angle of a torsion bar, wherein the motor is a hollow motor through which the steering shaft is inserted. The torque sensor is disposed inside the hollow motor shaft; Kinematic mechanism that is disposed outside of the hollow motor shaft, and the gist.
According to the above configuration, the motor for driving the differential mechanism is a coaxial motor coaxially disposed with the steering shaft, and the steering torque used for controlling the electric power steering device is detected inside the hollow motor shaft. By accommodating this torque sensor, the axial dimension of the entire unit in which the power steering device, the transmission ratio variable device, and the torque sensor are combined can be shortened.
請求項2に記載の発明は、前記第2シャフトは一端に中空部を有し、前記ホイールは該中空部の外周に設けられ、前記差動機構は前記中空部内に収容されること、を要旨とする。
即ち、ホイールに要求される減速比を考慮すれば、その外径は所定の外径を有することになる。従って、上記構成のように、第2シャフトの一端に中空部を形成しその外周にホイールを設けたとしても伝達比可変装置の径方向寸法に与える影響は極めて小さい。そして、この中空部に差動機構を収容することで該差動機構をホイールの内側に配置することができ、これによりパワーステアリング装置と伝達比可変装置とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。更に、差動機構をホイールの内側に収容することで、外部に伝達される同差動機構の差動音の低減を図ることができる。
The invention according to claim 2 is characterized in that the second shaft has a hollow portion at one end, the wheel is provided on an outer periphery of the hollow portion, and the differential mechanism is accommodated in the hollow portion. And
That is, when considering the reduction ratio required for the wheel, the outer diameter has a predetermined outer diameter. Therefore, even if a hollow portion is formed at one end of the second shaft and a wheel is provided on the outer periphery thereof as in the above configuration, the influence on the radial dimension of the transmission ratio variable device is extremely small. Then, by accommodating the differential mechanism in the hollow portion, the differential mechanism can be arranged inside the wheel, and thereby the axial direction of the entire unit in which the power steering device and the transmission ratio variable device are combined. Dimensions can be shortened. Further, by accommodating the differential mechanism inside the wheel, it is possible to reduce the differential sound of the differential mechanism transmitted to the outside.
請求項3に記載の発明は、前記差動機構は、同軸に並置された一対のサーキュラスプラインと、前記各サーキュラスプラインの内側において該各サーキュラスプラインと部分的に噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、前記モータに駆動されることにより前記フレクスプラインの噛合部を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構であること、を要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, the differential mechanism includes a pair of circular circular splines that are coaxially arranged, and a cylindrical shape that is coaxially disposed so as to partially mesh with the circular splines inside the circular splines. And a wave gear mechanism including a wave generator that rotates the meshing portion of the flex spline when driven by the motor.
即ち、上記のような波動歯車機構には、小さな外形寸法(軸方向及び径方向寸法)で高い減速比を確保することができるという特徴がある。従って、こうした波動歯車機構を差動機構として用いることで上記中空部の軸方向長さを短縮化することができ、これによりパワーステアリング装置と伝達比可変装置とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を更に短縮することができる。 That is, the wave gear mechanism as described above has a feature that a high reduction ratio can be ensured with small outer dimensions (axial and radial dimensions). Therefore, by using such a wave gear mechanism as a differential mechanism, the axial length of the hollow portion can be shortened, and as a result, the shaft as a whole unit in which the power steering device and the transmission ratio variable device are combined. The directional dimension can be further shortened.
請求項4に記載の発明は、前記波動発生器の駆動シャフトは中空状に形成され、前記第1シャフトは該駆動シャフトに挿通されて前記第2シャフト側に配置されたサーキュラスプラインと連結されるとともに、前記第1シャフト側に配置されたサーキュラスプラインは、前記第2シャフトと連結されること、を要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the drive shaft of the wave generator is formed in a hollow shape, and the first shaft is inserted into the drive shaft and connected to a circular spline disposed on the second shaft side. In addition, the gist is that the circular spline disposed on the first shaft side is connected to the second shaft.
上記構成によれば、駆動シャフトをステアリングシャフト(第1シャフト)の径方向外側に配置することで、モータをステアリングシャフトに対して相対回転可能に設ける、即ちハウジング等の非回転部位に固定することができる。従って、上記特許文献1に示す伝達比可変装置のようなスパイラルケーブル装置が不要となり、その結果、伝達比可変装置の軸方向寸法を更に短縮することができる。
According to the above configuration, the drive shaft is disposed on the radially outer side of the steering shaft (first shaft), so that the motor can be relatively rotated with respect to the steering shaft, that is, fixed to a non-rotating portion such as a housing. Can do. Accordingly, a spiral cable device such as the transmission ratio variable device shown in
本発明によれば、パワーステアリング装置と伝達比可変装置とを組み合わせたユニットとしての軸方向長さの短縮化を可能とする車両用操舵装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the steering apparatus for vehicles which makes it possible to shorten the axial direction length as a unit which combined the power steering apparatus and the transmission ratio variable apparatus can be provided.
以下、本発明をコラム型のパワーステアリング装置と伝達比可変装置とがユニット化された車両用操舵装置に具体化した第1の実施形態について図面に従い説明する。
図1は、本実施形態の車両用操舵装置のステアリングコラム近傍の断面図、図2は、その拡大図である。図1に示すように、一端にステアリング(図示略)が固定されることによりステアリングシャフトの入力側端部を構成するコラムシャフト2は、軸受3,4に軸支されることによりステアリングコラム5内において回転可能に収容されている。そして、その他端(反ステアリング側端部)が自在継手を介してインターミディエイトシャフト(図示略)に連結されることにより、そのステアリング操作に伴う回転がステアリングギヤ(ラック&ピニオン機構)へと伝達されるようになっている。
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a vehicle steering device in which a column-type power steering device and a transmission ratio variable device are unitized will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the vicinity of a steering column of the vehicle steering apparatus of the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view thereof. As shown in FIG. 1, a column shaft 2 constituting an input side end portion of the steering shaft by fixing a steering (not shown) at one end is supported in the
尚、本実施形態の車両用操舵装置1は、ステアリングの位置調整を可能とするチルト機能及びテレスコ機能を有している。具体的には、ステアリングコラム5は、車体に固定されるピボット6を回動中心としたリンク機構(図示略)により上下方向に傾動可能に設けられている。一方、コラムシャフト2は、ステアリングが固定され同コラムシャフト2のステアリング側端部を構成するとともに他端側が中空状に形成されたステアリング固定軸8と、該ステアリング固定軸8の中空部8aとスプライン嵌合されることにより同ステアリング固定軸8の軸方向への摺動を許容する支持軸10とを備えている。また、ステアリングコラム5は、軸受3を介してステアリング固定軸8を収容支持するインナチューブ11と、支持軸10を収容するアウタチューブ12とを備えており、インナチューブ11は、アウタチューブ12にスプライン嵌合されることにより同アウタチューブ12に対して軸方向に摺動可能に設けられている。
Note that the
そして、本実施形態では、チルトユニット13により同ステアリングコラム5と一体にコラムシャフト2を傾動させることによりその一端に固定されたステアリングの上下位置を、またテレスコユニット14によりインナチューブ11とともにステアリング固定軸8を摺動させることにより、ステアリングの前後位置を調整することが可能になっている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態の車両用操舵装置1は、コラムシャフト2に設けられたホイール15をモータ駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置としてのEPSアクチュエータ17を備えている。そして、本実施形態では、同コラムシャフト2には、上記EPSアクチュエータ17を構成するホイール15とともに、ステアリングと操舵輪との間の伝達比(ギヤ比)を可変する伝達比可変装置18が設けられている。
Further, the
詳述すると、図2に示すように、本実施形態の伝達比可変装置18は、上記支持軸10に連結されステアリング操作に基づく回転が入力される入力軸21、コラムシャフト2の出力側端部を構成する出力軸22、及びこれら入力軸21と出力軸22との間に設けられた差動機構23、並びに同差動機構23を駆動するモータ24とを備えている。そして、ステアリング操作に基づく入力軸21の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せすることにより、入力軸21と出力軸22との間の回転伝達比、即ちステアリングと操舵輪との間の伝達比(ギヤ比)を可変するようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the transmission
また、本実施形態では、EPSアクチュエータ17のホイール15は、出力軸22に設けられている。そして、このホイール15がウォーム(図示略)を介してモータ25(図1参照)に駆動されることにより操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
In the present embodiment, the
即ち、本実施形態のコラムシャフト2は、ステアリング固定軸8、支持軸10、入力軸21、及び出力軸22により構成され、第1シャフトは、ステアリング固定軸8、支持軸10、及び入力軸21により、第2シャフトは、出力軸22により構成されている。そして、ステアリングコラム5は、上記インナチューブ11、アウタチューブ12、伝達比可変装置18のモータ24を収容するモータハウジング26、ホイール15を収容するホイールハウジング27、及びアウタチューブ12とモータハウジング26との間に設けられたセンサハウジング28により構成されている(図1参照)。
That is, the column shaft 2 of the present embodiment is configured by the steering fixed
さらに詳述すると、本実施形態では、出力軸22は、そのステアリング側(同図中右側)の一端が中空状に形成されており、EPSアクチュエータ17のホイール15は、この中空部22aの外周に設けられている。尚、本実施形態では、ホイール15は、出力軸22と一体に形成されている。そして、差動機構23は、この中空部22a内に配置されている。
More specifically, in the present embodiment, the
本実施形態では、差動機構23には、波動歯車機構30が採用されており、同波動歯車機構30は、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン31,32、これら各スプラインと噛み合うように同軸配置された筒状のフレクスプライン(フレキシブルスプライン)33、及びフレクスプライン33の内側に配置された波動発生器34により構成されている。
In the present embodiment, a
各サーキュラスプライン31,32には、互いに異なる歯数が設定されており、フレクスプライン33は、略楕円状に撓められた状態で各サーキュラスプライン31,32の内側に配置され、その外歯が該各サーキュラスプライン31,32の内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、波動発生器34は、モータ24に駆動されることにより、上記撓められたフレクスプライン33の略楕円形状、即ち両サーキュラスプライン31,32との噛合部を回転させるように構成されている。
Each
本実施形態では、波動歯車機構30を駆動するモータ24には、中空状のモータシャフト35を有するブラシレスモータが採用されており、同モータ24は、波動歯車機構30のステアリング側(同図中右側)において、入力軸21と同軸に配置されている。具体的には、モータシャフト35は、軸受36a,36bに軸支されることによりモータハウジング26内に回転可能に収容されており、そのロータ38の外側にはモータハウジング26に固定されたステータ39が設けられている。また、モータシャフト35のステアリング側の端部近傍には、同モータシャフト35の回転角を検出するためのレゾルバ40が設けられている。そして、この駆動シャフトとしてのモータシャフト35の一端(反ステアリング側、同図中左側)は、波動歯車機構30に連結されている。
In the present embodiment, a brushless motor having a
本実施形態では、入力軸21はこのモータシャフト35に挿通されることにより、連結部材41を介して両サーキュラスプライン31,32のうち出力軸22側(反ステアリング側、中空部22a内において奥側)に配置されたサーキュラスプライン31と連結されている。そして、入力軸21側(ステアリング側)に配置されたサーキュラスプライン32は、出力軸22の中空部22a内周に固定されている。
In the present embodiment, the
即ち、ステアリング操作に伴う入力軸21の回転は、該入力軸21に連結されたサーキュラスプライン31からフレクスプライン33を介してサーキュラスプライン32に伝達され、これにより出力軸22へと伝達される。そして、フレクスプライン33の内側に配置された波動発生器34がモータ24に駆動され、上記撓められたフレクスプライン33の楕円形状、即ち両サーキュラスプライン31,32との噛合部が回転することにより、そのモータ駆動に基づく回転が上記ステアリング操作に基づく回転に上乗せされる。即ち、入力軸21と出力軸22との間の回転伝達比が可変されるようになっている。
That is, the rotation of the
また、本実施形態では、入力軸21には、上記EPSアクチュエータ17の制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ43が設けられている。詳述すると、本実施形態では、入力軸21は、上記支持軸10に連結された第1軸44と、上記連結部材41を介してサーキュラスプライン31に連結された第2軸45と、その両端がそれぞれこれら第1軸44及び第2軸45に連結されたトーションバー46とにより構成されている。具体的には、第1軸44及び第2軸45は、それぞれ軸受47a,47bによりセンサハウジング28に軸支されている。また、第2軸45のステアリング側の端部には中空部45aが設けられるとともに、第1軸44は中空状に形成されており、トーションバー46は、その一端が第1軸44の筒内に、また他端が第2軸45の中空部45a内に固定されている。また、本実施形態では、第1軸44の反ステアリング側の一部は、第2軸45の中空部45a内に配置されており、その外周にはマグネット48が固着されている。そして、第2軸45の同マグネット48に対応する位置にはその磁束変化を検出可能な磁気センサ(ホールIC)49が設けられている。即ち、操舵トルクの入力によりトーションバー46に捻れが生じ、これにより、その両端に設けられた第1軸44と第2軸45との間には捻れ角(相対角変位)が発生する。そして、本実施形態のトルクセンサ43は、この第1軸44と第2軸45との間の捻れ角を磁束変化として検出する。
In the present embodiment, the
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
(1)伝達比可変装置18は、ステアリング操作に基づく回転が入力される入力軸21、コラムシャフト2の出力側端部を構成する出力軸22、及びこれら入力軸21と出力軸22との間に設けられた差動機構23を備える。出力軸22は、その一端が中空状に形成されており、EPSアクチュエータ17のホイール15は、この中空部22aの外周に設けられる。そして、差動機構23は、この中空部22a内に配置される。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(1) The transmission
即ち、ホイール15に要求される減速比を考慮すれば、その外径は所定の外径を有することになる。従って、上記構成のように、出力軸22の一端に中空部22aを形成しその外周にホイール15を設けたとしても伝達比可変装置18の径方向寸法に与える影響は極めて小さい。そして、この中空部22aに差動機構23を収容することで該差動機構23をホイール15の内側に配置することができ、これによりEPSアクチュエータ17と伝達比可変装置18とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。更に、差動機構23をホイール15の内側に収容することにより、外部に伝達する同差動機構23の差動音の低減を図ることができる。
That is, when the reduction ratio required for the
(2)差動機構23には、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン31,32、これら各スプラインと噛み合うように同軸配置された筒状のフレクスプライン33、及びフレクスプライン33の内側に配置された波動発生器34により構成された波動歯車機構30が採用される。
(2) The
即ち、このような波動歯車機構30には、小さな外形寸法(軸方向及び径方向寸法)で高い減速比を確保することができるという特徴がある。従って、こうした波動歯車機構30を差動機構23として用いることで上記中空部22aの軸方向長さを短縮化することができ、これによりEPSアクチュエータ17と伝達比可変装置18とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を更に短縮することができる。
That is, such a
(3)波動歯車機構30を駆動するモータ24は、中空状のモータシャフト35を有しており、この駆動シャフトとしてのモータシャフト35の一端は、波動歯車機構30に連結されている。そして、入力軸21はこのモータシャフト35に挿通されることにより、連結部材41を介して両サーキュラスプライン31,32のうち出力軸22側(反ステアリング側)に配置されたサーキュラスプライン31と連結され、入力軸21側(ステアリング側)に配置されたサーキュラスプライン32は、出力軸22の中空部22a内周に固定される。
(3) The
上記構成によれば、駆動シャフトとしてのモータシャフト35を入力軸21の径方向外側に配置することで、モータ24(のステータ39)を非回転部位であるステアリングコラム5(ハウジング26)に固定することができる。従って、上記特許文献1に示す伝達比可変装置のようなスパイラルケーブル装置が不要となり、その結果、伝達比可変装置18の軸方向寸法を更に短縮することができる。
According to the above configuration, the
(第2の実施形態)
次に、本発明を具体化した第2の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図3に示すように、本実施形態の車両用操舵装置50では、伝達比可変装置51の駆動源であるモータ52は、伝達比可変装置51を構成する波動歯車機構30の反ステアリング側(同図中左側)において、出力軸54と同軸に配置されている。即ち、本実施形態では、中空状をなすモータ52のモータシャフト53は、そのステアリング側端部(同図中右側)が波動歯車機構30の波動発生器34と連結され、その筒内には出力軸54が挿通されている。尚、本実施形態では、モータ52のレゾルバ40は、モータシャフト53の反ステアリング側端部近傍に設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ56は、このモータシャフト53に挿通された出力軸54に設けられることにより、同モータシャフト53の内側(筒内)に配置されている。
As shown in FIG. 3, in the
詳述すると、本実施形態では、波動歯車機構30を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン31には、連結部材57aを介して支持軸10が連結されている。即ち、本実施形態では、支持軸10により伝達比可変装置の入力軸が構成されている。従って、本実施形態では、ステアリング固定軸8(図1参照)及び支持軸10により第1シャフトが、出力軸54により第2シャフトが構成されている。そして、ステアリング側のサーキュラスプライン32は、連結部材57bを介して出力軸54のステアリング側端部に連結されている。
More specifically, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、出力軸54は、上記連結部材57bを介してサーキュラスプライン32に連結された第1軸58と、EPSアクチュエータ17のホイール15が設けられた第2軸59と、その両端がそれぞれこれら第1軸58及び第2軸59に連結されたトーションバー60とにより構成されている。
In the present embodiment, the
具体的には、本実施形態では、モータ52及び伝達比可変装置51を収容するモータハウジング61とホイール15を収容するホイールハウジング62との間には、センサハウジング63が設けられており、同センサハウジング63は、モータシャフト53の内側に同軸配置された筒状部64を有している。そして、第1軸58及び第2軸59は、それぞれ、その筒状部64に設けられた軸受65a,65bに軸支されることにより、モータシャフト53内に配置されている。
Specifically, in this embodiment, a
本実施形態のトルクセンサ56は、上記第1の実施形態のトルクセンサ43と同様に、これら第1軸58と第2軸59との間を連結するトーションバー60と、第1軸58の外周に設けられたマグネット48及び第2軸45の同マグネット48に対応する位置に設けられた磁気センサ49とにより構成されている。そして、本実施形態では、これらトルクセンサ56を構成するマグネット48及び磁気センサ49、並びにトーションバー60の一部(大部分)がモータシャフト53内に配置されている。尚、このように、本実施形態のトルクセンサ56の構成は、上記第1の実施形態のトルクセンサ43の構成と略同一であるため(図2参照)、同トルクセンサ56を構成する第1軸58及び第2軸59の形状、並びにその配置の説明は省略する。
Similar to the
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
伝達比可変装置51の駆動源であるモータ52は、中空状をなすモータ52のモータシャフト53を有し、コラムシャフト2を構成する出力軸54と同軸に配置される。そして、トルクセンサ56は、このモータシャフト53に挿通された出力軸54に設けられることにより、同モータシャフト53の内側(筒内)に配置される。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
A
上記構成によれば、波動歯車機構30の駆動源であるモータ52をコラムシャフト2(出力軸54)と同軸配置される同軸モータとし、その中空に形成されたモータシャフト53の内側にEPSアクチュエータ17の制御に用いられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ56を収容することで、EPSアクチュエータ17、伝達比可変装置51、及びトルクセンサ56が組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。
According to the above configuration, the
(第3の実施形態)
次に、本発明を具体化した第3の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、第2の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience of explanation, the same parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図4に示すように、本実施形態の車両用操舵装置70では、伝達比可変装置71の駆動源であるモータ72は、コラムシャフト2と非同軸に配置されている。そして、同モータ72は、伝達機構74を介して差動機構23(波動歯車機構30)と連結されている。
As shown in FIG. 4, in the
詳述すると、本実施形態では、波動歯車機構30の波動発生器34には、中空状の駆動軸75が連結されており、同駆動軸75には、支持軸10に連結された入力軸76が挿通されている。本実施形態では、入力軸76の反ステアリング側端部には、フランジ部76aが形成されており、同フランジ部76aは、波動歯車機構30を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン31と連結されている。そして、ステアリング側のサーキュラスプライン32は、連結部材77を介して出力軸78に連結されている。
More specifically, in this embodiment, a
尚、本実施形態の出力軸78の構成は、上記第2の実施形態における出力軸54の構成と同様であり、同出力軸78を収容支持するセンサハウジング79の形状(モータ72の位置変更に伴うもの)のみが相違する。従って、出力軸78の構成(第1軸58、第2軸59、及びトーションバー60)、並びに同出力軸78に設けられたトルクセンサ56についての説明は省略する。
The configuration of the
また、本実施形態では、モータ72は、アウタチューブ12と一体に形成されたモータハウジング80に収容されることにより、コラムシャフト2と略平行に並置されている。尚、本実施形態のモータ72には、汎用のブラシレスモータが採用されている。本実施形態では、同モータ72のモータシャフト73には平歯車81が固定されており、また波動発生器34に連結された駆動軸75の一端にも平歯車82が固定されている。そして、本実施形態では、これらの平歯車81,82が噛合されることにより、モータ72と波動発生器34とが駆動連結されている。即ち、本実施形態では、これら一組の平歯車81,82により伝達機構74が構成されている。
Further, in the present embodiment, the
ここで、図5及び図6に示すように、本実施形態では、駆動軸75に設けられた平歯車82は、硬質層としての金属層82aと弾性層としてのゴム層82bとが積層されることにより形成されている。そして、本実施形態では、ゴム層82bは、その外形が、金属層82aの外形よりも僅かに大となるように構成されている。即ち、平歯車82は、その金属層82aにより形成された同平歯車82の歯面83からゴム層82bの端部が突出するように形成されている。尚、本実施形態では、ゴム層82bは金属層82aと略同一形状且つその外形寸法のみが大となるように形成されている。そして、同平歯車82が相手方の平歯車81に噛み合う際には、そのゴム層82bが平歯車81の歯面に対して接触し、その後、同ゴム層82bの弾性変形によって衝撃が減衰されながら両歯面が接触するように構成されている。尚、図5及び図6は、平歯車82の構成を模式的に示すものであり、実際の形状を表すものではないことはいうまでもない。
Here, as shown in FIGS. 5 and 6, in the present embodiment, the
以上、本実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
(1)伝達比可変装置71の駆動源であるモータ72は、コラムシャフト2と非同軸に配置される。そして、同モータ72は、伝達機構74を介して差動機構23(波動歯車機構30)と連結されている。上記構成によれば、モータ72をコラムシャフト2と非同軸に配置することで、伝達比可変装置71の軸方向長さの短縮化を図ることができる。加えて、汎用モータの使用が可能となることから、併せてコストの低減を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
(1) The
(2)伝達機構74は、モータシャフト73、及び波動歯車機構30の駆動軸75に固定された一組の平歯車81,82により構成される。そして、駆動軸75側の平歯車82は、硬質層としての金属層82aと弾性層としてのゴム層82bとが積層されてなるとともに、その金属層82aにより形成された同平歯車82の歯面83からゴム層82bの端部が突出するように形成される。
(2) The transmission mechanism 74 includes a
上記構成によれば、平歯車81,82が噛み合う際、先ず、平歯車81の歯面よりも突出されたゴム層82bが相手方の平歯車81の歯面に対して接触し、その後、同ゴム層82bの弾性変形によって衝撃が減衰されながら両歯面が接触することになる。これにより、歯面間の当たり音が低下するとともに、バックラッシュの低減を図ることができる。その結果、伝達比可変装置71の静粛性を向上させることができる。また、ゴム層82bを設けることで、コラムシャフト2とモータシャフト73との間のクリアランス及び各々に設けられた平歯車81,82間のピッチ誤差を吸収することが可能となるため、厳格な組付け精度を要求されることがない。従って、その組付け工程をより容易なものとすることができる。
According to the above configuration, when the spur gears 81 and 82 mesh with each other, first, the
(第4の実施形態)
次に、本発明を具体化した第4の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7に示すように、本実施形態の車両用操舵装置100においても、上記第1の実施形態の車両用操舵装置1と同様に、その出力軸22のステアリング側端部に中空部22aが形成されており、波動歯車機構30は、この中空部22a内に配置されている。そして、EPSアクチュエータ17のホイール15は、この中空部22aの外周に設けられている。
As shown in FIG. 7, also in the
また、本実施形態では、伝達比可変装置101の駆動源であるモータ102及びその中空状のモータシャフト103は、上記第1実施形態のモータ24及びそのモータシャフト35よりも大径に構成されている。そして、入力軸104に設けられたトルクセンサ105は、このモータシャフト103内に配置されている。
In the present embodiment, the
詳述すると、本実施形態では、ホイール15、波動歯車機構30、及びモータ102は、上記第1の実施形態におけるモータハウジング26及びホイールハウジング27に相当するモータ/ホイールハウジング106内に収容支持されており、モータ102は、上記第1の実施形態と同様に波動歯車機構30のステアリング側において、入力軸104と同軸に配置されている。そして、モータシャフト103の反ステアリング側の端部は、波動歯車機構30の波動発生器34に連結され、同モータシャフト103に挿通された入力軸104の反ステアリング側の端部は、連結部材107を介して波動歯車機構30を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン31と連結されている。そして、ステアリング側のサーキュラスプライン32は、上記第1の実施形態と同様に、出力軸22の中空部22a内周に固定されている。
More specifically, in the present embodiment, the
また、本実施形態の入力軸104は、上記第1の実施形態における支持軸10及び第1軸44に相当するA軸108、同様に第2軸45に相当するB軸109、及びその両端がそれぞれこれらA軸108とB軸109とに連結されたトーションバー110により構成されている。即ち、本実施形態では、ステアリング固定軸8及び入力軸104により第1シャフトが、出力軸22により第2シャフトが構成されている。
In addition, the
具体的には、本実施形態では、モータ/ホイールハウジング106は、センサハウジング111を介してアウタチューブ12と接続されており、同センサハウジング111は、モータシャフト103の内側に同軸配置された筒状部112を有している。そして、A軸108及びB軸109は、それぞれ、その筒状部112に設けられた軸受113,114に軸支されることにより、モータシャフト103内に配置されている。
Specifically, in the present embodiment, the motor /
本実施形態のトルクセンサ105は、上記第1の実施形態のトルクセンサ43と同様に、これらA軸108とB軸109との間を連結するトーションバー110と、A軸108の外周に設けられたマグネット48及びB軸109の同マグネット48に対応する位置に設けられた磁気センサ49とにより構成されている。そして、本実施形態では、これらトルクセンサ105を構成するマグネット48及び磁気センサ49、並びにトーションバー60の一部(大部分)がモータシャフト103内に配置されている。尚、このように、本実施形態のトルクセンサ105の構成は、上記第1の実施形態のトルクセンサ43の構成と略同一であるため(図2参照)、同トルクセンサ105を構成するA軸108及びB軸109の形状、並びにその配置の説明は省略する。
Similar to the
以上、本実施形態の構成によれば、中空部22aに波動歯車機構30を収容することで該波動歯車機構30をホイール15の内側に配置することができ、これによりEPSアクチュエータ17と伝達比可変装置101とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。そして、トルクセンサ105を中空状のモータシャフト103内に配置することで、トルクセンサ105をも含めたユニット全体としての軸方向寸法をより短縮することができる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the
(第5の実施形態)
次に、本発明を具体化した第5の実施形態について図面に従い説明する。尚、説明の便宜上、上記各実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience of explanation, the same parts as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図8に示すように、本実施形態の車両用操舵装置120もまた、上記第1の実施形態の車両用操舵装置1と同様に、その出力軸22のステアリング側端部に中空部22aが形成されており、波動歯車機構30は、この中空部22a内に配置されている。また、本実施形態では、伝達比可変装置121の駆動源であるモータ122は、コラムシャフト2と非同軸に配置されている。そして、同モータ122は、伝達機構123を介して差動機構23(波動歯車機構30)と連結されている。
As shown in FIG. 8, the
詳述すると、本実施形態では、波動歯車機構30の波動発生器34には、中空状の駆動軸124が連結されており、入力軸125は、この駆動軸124に挿通されることにより、波動発生器34を構成する反ステアリング側のサーキュラスプライン31と連結されている。尚、本実施形態の入力軸125は、上記第4の実施形態における入力軸104と略同一の構成を有しており、ホイールハウジング126とアウタチューブ12との間に設けられたセンサハウジング127により軸支されている点のみが相違する(図7参照)。このため、同入力軸104の具体的構成、及び波動発生器34との接続形態の説明は省略する。
More specifically, in this embodiment, a
また、本実施形態では、モータ122は、センサハウジング127と一体に形成されたモータハウジング129に収容されることにより、コラムシャフト2と略平行に並置されている。そして、上記第3の実施形態と同様に(図4参照)、このモータ122のモータシャフト130に固定された平歯車131と上記駆動軸124に固定された平歯車132とが噛合されることにより、同モータ122と波動発生器34とが駆動連結されている。即ち、本実施形態では、これら一組の平歯車131,132により伝達機構123が構成されている。そして、本実施形態では、モータ122側の平歯車131に、硬質層(金属層)131aと弾性層(ゴム層)131bとが積層されてなるとともに硬質層131aにより形成される歯面131bから弾性層が突出するように形成された積層型の歯車が採用されている(図5及び図6参照)。
In this embodiment, the
以上、本実施形態の構成によれば、中空部22aに波動歯車機構30を収容することで該波動歯車機構30をホイール15の内側に配置することができ、これによりEPSアクチュエータ17と伝達比可変装置121とが組み合わされたユニット全体としての軸方向寸法を短縮することができる。そして、モータ122をコラムシャフト2と非同軸に配置することで、その軸方向寸法をさらに短縮することができる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、本発明をコラム型のパワーステアリング装置と伝達比可変装置とがユニット化された車両用操舵装置に具体化した。しかし、設置場所はステアリングコラム(コラムシャフト)に限らず、ステアリングシャフトを構成するその他の場所でもよい。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a vehicle steering device in which a column-type power steering device and a transmission ratio variable device are unitized. However, the installation location is not limited to the steering column (column shaft), and may be another location constituting the steering shaft.
・上記各実施形態では、ステアリングの回転が入力される入力軸側を第1シャフト、出力軸側を第2シャフトとしたが、入力軸側と出力軸側との配置を反転させた構成を否定するものではない。 In each of the above embodiments, the input shaft side to which the rotation of the steering is input is the first shaft and the output shaft side is the second shaft, but the configuration in which the arrangement of the input shaft side and the output shaft side is reversed is denied. Not what you want.
・上記第2及び第3の実施形態では、第2シャフトを構成する出力軸54(78)にトルクセンサ56を設けることとしたが、第1シャフトを構成する入力軸側に設ける構成としてもよい。尚、この場合、伝達比可変装置の配置及びその連結形式の最適化を図ることがのぞましい。
In the second and third embodiments, the
・上記各実施形態では、トルクセンサの形式は、トーションバーの両端がそれぞれ連結された第1,2軸(A,B軸)にマグネット及び磁気センサを設け、磁束変化に基づいてトーションバーの捻れ角を検出する磁気型のトルクセンサとした。しかし、これに限らず、例えばレゾルバ等を用いたトルクセンサとしてもよい。 In each of the embodiments described above, the torque sensor type is the torsion bar twisting based on the magnetic flux change by providing a magnet and a magnetic sensor on the first and second axes (A and B axes) where both ends of the torsion bar are respectively connected. A magnetic torque sensor for detecting the angle was used. However, the present invention is not limited to this. For example, a torque sensor using a resolver or the like may be used.
・上記第3及び第5の実施形態では、駆動軸75(124)及びモータシャフト73(130)に設けられた一組の平歯車81,82(131,132)により伝達機構74(123)を構成した。しかし、これに限るものではなく、はす歯歯車や傘歯車、或いはウォーム&ホイール等、その他のギヤを組み合わせたものでもよい。 In the third and fifth embodiments, the transmission mechanism 74 (123) is configured by a pair of spur gears 81 and 82 (131, 132) provided on the drive shaft 75 (124) and the motor shaft 73 (130). Configured. However, the present invention is not limited to this, and other gears such as a helical gear, a bevel gear, or a worm and wheel may be combined.
・上記第3(及び第5)の実施形態では、積層型の歯車(平歯車82(131))は、硬質層としての金属層82aと弾性層としてのゴム層82bとが各一層積層された二層構造を有することとした(図5及び図6参照)。しかし、これに限らず、例えば、図9に示す積層歯車141のように、二層の硬質層141a,141cの間に弾性層141bを挟む等、三層以上の積層構造としたものでもよい。
In the third (and fifth) embodiment, the laminated gear (the spur gear 82 (131)) has a
・また、上記第3(及び第5)の実施形態では、平歯車82(131)のゴム層82bは金属層82aと略同一形状且つその外形寸法のみが大となるように形成されるとしたが、硬質層により形成された同平歯車の歯面から弾性層の端部が突出する構成であれば、これに限るものではない。即ち、例えば、図10(b)に示す積層歯車142のように硬質層142aの歯面の側方のみから弾性層142bが突出する構成でも、図10(b)に示す積層歯車143のように硬質層143aの歯面の側方から弾性層143bの一部が突出する構成でもよい。そして、図10(c)(d)に示す積層歯車144,145のように硬質層144a(145a)の歯面の突出された弾性層144b(145b)が同歯面の内側に没入可能となるように、弾性層144b(145b)に切欠き144c(145c)を設けてもよい。
In the third (and fifth) embodiment, the
・上記第3及び第5の実施形態では、駆動源であるモータ72(122)は、コラムシャフト2と略平行に並置されることとしたが、これに限らず、設置される空間の形状やEPSアクチュエータ17のモータ25との位置関係等に応じて適宜変更してもよい。
In the third and fifth embodiments, the motor 72 (122) as a drive source is juxtaposed in parallel with the column shaft 2. However, the present invention is not limited to this, and the shape of the installed space, You may change suitably according to the positional relationship etc. with the
次に、以上の実施形態から把握することのできる請求項以外の技術的思想を記載する。
(付記1)ステアリングシャフトに設けられたホイールを駆動することにより操舵系にアシスト力を付与するパワーステアリング装置と、前記ステアリングシャフトを構成する第1シャフトと第2シャフトとの間に設けられた差動機構をモータにて駆動することにより前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間の回転伝達比を可変する伝達比可変装置とを備えた車両用操舵装置であって、前記差動機構は、同軸に並置された一対のサーキュラスプラインと、前記各サーキュラスプラインの内側において該各サーキュラスプラインと部分的に噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、前記モータに駆動されることにより前記フレクスプラインの噛合部を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構であり、前記波動発生器の駆動シャフトは中空状に形成され、前記第1シャフトは該駆動シャフトに挿通されて前記第2シャフト側に配置されたサーキュラスプラインと連結されるとともに、前記第1シャフト側に配置されたサーキュラスプラインは、前記第2シャフトと連結され、前記モータは前記ステアリングシャフトと非同軸に配置され、前記駆動シャフトは減速機構を介して前記モータと連結されること、を特徴とする車両用操舵装置。
Next, technical ideas other than the claims that can be understood from the above embodiments will be described.
(Additional remark 1) The difference provided between the power steering apparatus which gives assist force to a steering system by driving the wheel provided in the steering shaft, and the first shaft and the second shaft constituting the steering shaft A vehicle steering apparatus including a transmission ratio variable device that varies a rotation transmission ratio between the first shaft and the second shaft by driving a moving mechanism with a motor, wherein the differential mechanism is A pair of circular splines arranged coaxially, a cylindrical flex spline arranged coaxially so as to partially mesh with each circular spline inside each circular spline, and driven by the motor A wave gear mechanism comprising a wave generator for rotating a meshing part of a flexspline, the wave generator The drive shaft is formed in a hollow shape, and the first shaft is inserted into the drive shaft and connected to a circular spline disposed on the second shaft side, and the circular spline disposed on the first shaft side is The vehicle steering apparatus, wherein the steering shaft is connected to the second shaft, the motor is arranged non-coaxially with the steering shaft, and the drive shaft is connected to the motor via a speed reduction mechanism.
1,50,70,100,120…車両用操舵装置、2…コラムシャフト、8…ステアリング固定軸、10…支持軸、15…ホイール、17…EPSアクチュエータ、18,51,71,101,121…伝達比可変装置、21,76,104,125…入力軸、22,54,78…出力軸、22a…中空部、23…差動機構、24,52,72,102,122…モータ、30…波動歯車機構、31,32…サーキュラスプライン、33…フレクスプライン、34…波動発生器、35,53,73,103,130…モータシャフト、43,56,105…トルクセンサ、46,60,110…トーションバー、74,123…伝達機構、75,124…駆動軸、81,82,131,132…平歯車、82a…金属層、82b…弾性層、83…歯面、141,142,143,144…積層歯車、141a,141c,142a,143a,144a,145a…硬質層、141b,142b,143b,144b,145b…弾性層。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記モータは、前記ステアリングシャフトが挿通された中空状のモータシャフトを有するものであって、前記トルクセンサは、前記中空状のモータシャフトの内側に配置され、前記差動機構は、前記中空状のモータシャフトの外側に配置されること、を特徴とする車両用操舵装置。 Provided between a power steering device that applies assist force to the steering system by driving a wheel provided on the steering shaft, and a first shaft that constitutes the steering shaft and a second shaft that is provided with the wheel. And a transmission ratio variable device that varies a rotation transmission ratio between the first shaft and the second shaft by driving the differential mechanism with a motor, and the torsion angle of the torsion bar is provided on the steering shaft. A vehicle steering system provided with a torque sensor for detecting
The motor has a hollow motor shaft through which the steering shaft is inserted, the torque sensor is disposed inside the hollow motor shaft, and the differential mechanism is formed of the hollow motor shaft. A vehicle steering apparatus, characterized by being disposed outside a motor shaft.
前記第2シャフトは一端に中空部を有し、前記ホイールは該中空部の外周に設けられ、前記差動機構は前記中空部内に収容されること、The second shaft has a hollow portion at one end, the wheel is provided on an outer periphery of the hollow portion, and the differential mechanism is accommodated in the hollow portion;
を特徴とする車両用操舵装置。A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記差動機構は、同軸に並置された一対のサーキュラスプラインと、前記各サーキュラスプラインの内側において該各サーキュラスプラインと部分的に噛み合うように同軸配置される筒状のフレクスプラインと、前記モータに駆動されることにより前記フレクスプラインの噛合部を回転させる波動発生器とを備えた波動歯車機構であること、The differential mechanism includes a pair of coaxial splines arranged coaxially, a cylindrical flex spline arranged coaxially so as to partially mesh with each circular spline inside each circular spline, and driven by the motor A wave gear mechanism comprising a wave generator that rotates the meshing portion of the flexspline.
を特徴とする車両用操舵装置。A vehicle steering apparatus characterized by the above.
前記波動発生器の駆動シャフトは中空状に形成され、前記第1シャフトは該駆動シャフトに挿通されて前記第2シャフト側に配置されたサーキュラスプラインと連結されるとともに、前記第1シャフト側に配置されたサーキュラスプラインは、前記第2シャフトと連結されること、を特徴とする車両用操舵装置。The drive shaft of the wave generator is formed in a hollow shape, and the first shaft is inserted into the drive shaft and connected to a circular spline disposed on the second shaft side, and disposed on the first shaft side. The circular spline is connected to the second shaft, and is a vehicle steering apparatus.
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