JPH01218973A - Electric motor-driven power steering device - Google Patents

Electric motor-driven power steering device

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Publication number
JPH01218973A
JPH01218973A JP63045641A JP4564188A JPH01218973A JP H01218973 A JPH01218973 A JP H01218973A JP 63045641 A JP63045641 A JP 63045641A JP 4564188 A JP4564188 A JP 4564188A JP H01218973 A JPH01218973 A JP H01218973A
Authority
JP
Japan
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output shaft
electric motor
rotation
clutch
steering
Prior art date
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Pending
Application number
JP63045641A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Hashimoto
昭夫 橋本
Hiroshi Naito
洋 内藤
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.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP63045641A priority Critical patent/JPH01218973A/en
Priority to US07/289,737 priority patent/US5027915A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the reliability of a device preventing a motor from transmitting its drive power to an output shaft by disconnecting a clutch, when the motor is in trouble, by transmitting rotation of the electric driven motor to the output shaft through the clutch. CONSTITUTION:Three holes 11d are provided in a position with an equal space in an angular part 11c formed in a large contour part 11b of an input shaft 11. A column-shaped roll 22 is fitted into the hole 11d in a manner wherein the axial center of the roll agrees with the axial direction of input and output shafts 11, 12, and a spring 33 is mounted interposing between the paired rolls 22. The roll 22 is pressed to an end face of the hole 11d in its peripheral direction while adapted to one end face of a hexagonal part 12b, and a clutch is constituted of the angular part 11c, hexagonal part 12b, rolls 22 and an outer sleeve 23. The clutch is formed so as to transmit rotation from the outer sleeve 23 to the output shaft 12 only when relative rotation of the input shaft 11 is in a value not less than a certain preset value further with a direction of the relative rotation agreeing with a direction of rotation of the outer sleeve 23.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は車両のステアリングホイールの操舵力を軽減す
るために、動力源として電動モータを用いる車両用の電
動パワーステアリングに関し、更に詳細には電動モータ
の故障等の異常時のフエールセイフを確保するためのク
ラッチ装置を備えた電動パワーステアリング装置に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an electric power steering for a vehicle that uses an electric motor as a power source in order to reduce the steering force of the steering wheel of the vehicle. More specifically, the present invention relates to an electric power steering device equipped with a clutch device for ensuring fail-safety in the event of an abnormality such as a failure of the electric motor.

(従来の技術) 上記した従来の装置としては、例えば特開昭60−25
853号に示されるものがあった。
(Prior art) As the above-mentioned conventional device, for example,
There was something shown in No. 853.

この装置は、入力軸及び出力軸間に生じる操舵トルクを
検出するトルク検出器からの信号もしくは車速検出器か
らの信号に応じて制御回路により電動モータを駆動させ
、該電動モータの駆動力をクラッチ及び減速機を介して
出力軸に伝達し、入力軸に連結されているステアリング
ホイールの操舵力を軽減している。また、この装置は電
動モータと減速機の間に介装されているクラッチに同制
御回路により制御される電磁クラッチを採用しており、
同電磁クラッチを車速に応じて制御回路によって、0N
−OFF制御することにより操舵フィーリングの向上を
図ると共に、異常発生時にOFFすることにより手動操
舵を可能としフエールセイフを石育保している。
This device drives an electric motor using a control circuit in response to a signal from a torque detector that detects steering torque generated between an input shaft and an output shaft or a signal from a vehicle speed detector, and transfers the driving force of the electric motor to a clutch. The power is transmitted to the output shaft via the speed reducer and reduces the steering force of the steering wheel connected to the input shaft. In addition, this device uses an electromagnetic clutch that is controlled by the same control circuit as the clutch that is interposed between the electric motor and the reducer.
The electromagnetic clutch is controlled to 0N by a control circuit according to the vehicle speed.
The steering feeling is improved by -OFF control, and by turning OFF when an abnormality occurs, manual steering is possible and fail-safe.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記した従来の装置においては電動モー
タと減速機の間に介装されるクラッチとして、制御回路
により0N−OFF制御される電磁クラッチを採用して
いるため、制御回路の誤動作等によるクラッチ自体以外
の要因により、電磁クラッチが作動不能をきたし操舵フ
ィーリングが著しく悪化する恐れがある。つまり、例え
ば電動モータが異常をきたし回転不能となった時におい
て、上記したような電磁クラッチ自体以外の要因により
電磁クラッチがOFFされずに、操舵が不能となってし
まったり、また上記した要因により電動モータが入力軸
に入力された回転方向とは逆方向に回転されても、クラ
ッチはOFFされずに操舵が不能となってしまうことが
起こり得る。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned conventional device, an electromagnetic clutch that is controlled ON-OFF by a control circuit is used as a clutch interposed between the electric motor and the reduction gear. There is a possibility that the electromagnetic clutch may become inoperable due to factors other than the clutch itself, such as malfunction of the control circuit, and the steering feeling may deteriorate significantly. In other words, for example, when the electric motor malfunctions and becomes unable to rotate, the electromagnetic clutch may not be turned off due to factors other than the electromagnetic clutch itself as described above, and steering becomes impossible. Even if the electric motor is rotated in a direction opposite to the direction of rotation input to the input shaft, the clutch may not be turned off and steering may become impossible.

また、上記した従来の装置においては、電動モータが異
物の噛み込み等により回転不能となった時において、即
座にその異常を検出することができないため、電磁クラ
ッチがOFFされずに操舵が不能となってしまう。以上
のように、従来の装置においては電動パワーステアリン
グ装置の安全性及び信頼性が充分に確保できないといっ
た問題がある。
In addition, in the conventional device described above, when the electric motor becomes unable to rotate due to foreign matter getting caught, etc., it is not possible to immediately detect the abnormality, so the electromagnetic clutch is not turned off and steering becomes impossible. turn into. As described above, the conventional devices have a problem in that the safety and reliability of the electric power steering device cannot be sufficiently ensured.

そこで本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、電動モ
ータの異常時等における電動パワーステアリング装置の
安全性及び信頼性を向上させると共に、電動パワーステ
アリング装置の操舵フィーリングを向上させることを、
その技術的課題とする。
Therefore, in view of the above-mentioned conventional problems, the present invention aims to improve the safety and reliability of an electric power steering device when an electric motor is abnormal, etc., and to improve the steering feeling of the electric power steering device.
This is a technical issue.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記した技術的課題を解決するために講じた手段は、車
両のステアリングホイールに接続される入力軸とステア
リングギヤに接続される出力軸との間に加わる操舵トル
クを検出する操舵トルク検出器と、該操舵トルク検出器
からの検出信号に応した制御手段からの制御信号により
回転制御され、出力軸にその回転が伝達される電動モー
タと、該電動モータと出力軸の間に介装され電動モータ
の回転の出力軸への伝達を断続制御するクラッチとを備
えた電動パワーステアリング装置において、操舵トルク
検出器を入力軸と出力軸とを連結する弾性体の弾性変形
に応じて操舵トルクを検出させると共にクラッチの断続
を弾性体の弾性変形により制御させるようにし、クラッ
チの断続が制御される弾性体の弾性変形を、操舵トルク
検出器が操舵トルクを検出し電動モータの回転を開始さ
れる時の弾性体の弾性変形よりも小さくしたことである
(Means for Solving the Problems) The measures taken to solve the above technical problems are the steering torque applied between the input shaft connected to the steering wheel of the vehicle and the output shaft connected to the steering gear. a steering torque detector that detects a steering torque detector; an electric motor whose rotation is controlled by a control signal from a control means in response to a detection signal from the steering torque detector, and whose rotation is transmitted to an output shaft; In an electric power steering device equipped with a clutch that is interposed between the shafts and controls the transmission of the rotation of the electric motor to the output shaft on and off, the elasticity of the elastic body that connects the steering torque detector to the input shaft and the output shaft is The steering torque is detected in accordance with the deformation, and the engagement and disengagement of the clutch is controlled by the elastic deformation of the elastic body. This is made smaller than the elastic deformation of the elastic body when the motor starts rotating.

(作用) 上記した構成によれば、制御手段の誤動作等により、電
動モータが操舵トルク検出器により検出された操舵トル
クに応じた回転とは逆方向に回転されたとしても、クラ
ッチは弾性体の弾性変形によりその断続を制御され、電
動モータの回転方向と弾性体の弾性変形の方向が一致し
た時のみ電動モータの回転を出力軸に伝達するように係
合して電動モータから出力軸への力伝達を行い、両者が
一致しない時には常にクラッチは離脱し電動モータと出
力軸との間の力伝達を行わないため、手動操舵が可能と
なり操舵作動が不能となることはない。
(Function) According to the above configuration, even if the electric motor is rotated in the opposite direction to the rotation according to the steering torque detected by the steering torque detector due to malfunction of the control means, etc., the clutch is rotated by the elastic body. The on/off is controlled by elastic deformation, and only when the direction of rotation of the electric motor and the direction of elastic deformation of the elastic body match, the electric motor engages to transmit the rotation of the electric motor to the output shaft. When the two do not match, the clutch is always disengaged and no force is transmitted between the electric motor and the output shaft, so manual steering is possible and the steering operation is not disabled.

また、上記した構成によれば電動モータの回転方向と弾
性体の弾性変形の方向が一致した時にはクラッチが予め
係合した後に、電動モータが回転を開始し、電動モータ
の回転がクラッチを介して出力軸に伝達されるため、入
力軸を介してステアリングホイールに衝撃等が伝達され
ることがなく滑らかな操舵フィーリングが得られる。
Furthermore, according to the above configuration, when the direction of rotation of the electric motor and the direction of elastic deformation of the elastic body match, the electric motor starts rotating after the clutch has been engaged in advance, and the rotation of the electric motor is controlled via the clutch. Since the power is transmitted to the output shaft, shocks and the like are not transmitted to the steering wheel via the input shaft, resulting in a smooth steering feel.

(実施例) 以下、本発明に従った電動パワーステアリング装置の一
実施例を図面に基づき説明する。
(Example) Hereinafter, an example of an electric power steering device according to the present invention will be described based on the drawings.

第1図、第2図において、一端をステアリングホイール
10に連結された入力軸11は、中空の段付筒状を呈し
、その他端がビン15bにより出力軸12に連結された
トーションバー13の一端に、ビン15aにより連結さ
れている。これにより入力軸11は車両の図示せぬステ
アリングギヤに連結されている出力軸12とトーション
バー13を介して連結されると共に、出力軸12の一端
が入力軸11の大径部11b内に遊嵌されており、入力
軸11に加わる操舵力はトーションバー13を介して出
力軸12に伝達されるようになっている。なお、トーシ
ョンバー13は本発明における弾性体を構成している。
In FIGS. 1 and 2, the input shaft 11, which has one end connected to the steering wheel 10, has a hollow stepped cylindrical shape, and the other end is one end of the torsion bar 13, which is connected to the output shaft 12 by a pin 15b. are connected to each other by a bottle 15a. As a result, the input shaft 11 is connected to an output shaft 12 connected to a steering gear (not shown) of the vehicle via the torsion bar 13, and one end of the output shaft 12 is allowed to play freely within the large diameter portion 11b of the input shaft 11. The steering force applied to the input shaft 11 is transmitted to the output shaft 12 via the torsion bar 13. Note that the torsion bar 13 constitutes an elastic body in the present invention.

入力軸11は、ステアリングホイール10側をアッパー
ハウジング14aに圧入固定された軸受16で回転可能
に支持されており、また、出力軸12はロワーハウジン
グ14bに圧入固定された軸受17により回転可能に支
持されている。
The input shaft 11 is rotatably supported on the steering wheel 10 side by a bearing 16 press-fitted into the upper housing 14a, and the output shaft 12 is rotatably supported by a bearing 17 press-fitted into the lower housing 14b. has been done.

入力軸11の小径部11aの外周には、アッパーハウジ
ング14aの外側にダストカバー36が嵌着されている
と共に、アッパーハウジング14a内に第4図に示すよ
うな円筒状のスライダ18の指状部18bが遊嵌されて
おり、該スライダ1日の出力軸12側には出力軸1・2
の外周面に形成されたらせん状の溝12aに係合される
ボール19が嵌入されている径方向の孔18aが設けら
れている。指状部18bは等間隔に3個形成されており
、各指状部18bは入力軸11の段部に形成された貫通
孔lieに遊嵌されている。
A dust cover 36 is fitted on the outer periphery of the small diameter portion 11a of the input shaft 11 on the outside of the upper housing 14a, and a finger-like portion of a cylindrical slider 18 as shown in FIG. 4 is fitted inside the upper housing 14a. 18b is loosely fitted, and the output shafts 1 and 2 are loosely fitted on the output shaft 12 side of the slider.
A radial hole 18a is provided in which a ball 19 is fitted to be engaged with a spiral groove 12a formed on the outer peripheral surface of the radial hole 18a. Three finger-like portions 18b are formed at equal intervals, and each finger-like portion 18b is loosely fitted into a through hole lie formed in a stepped portion of the input shaft 11.

スライダ18の指状部18bの外周には、両端にフラン
ジ部を有し咳両フランジ部間に環状溝20aを形成する
リング20がスライダ18と一体となるように固設され
ている。また、スライダ18の指状部18bの一つの外
周には入力軸11に固設されたビン21が嵌入される軸
方向の長孔18cが形成されており、これによりスライ
ダ18は入力軸11と一体となり回転可能とされている
と共に軸方向へは自在に移動可能となっている。
A ring 20 having flanges at both ends and forming an annular groove 20a between the two flanges is fixed to the outer periphery of the finger-like portion 18b of the slider 18 so as to be integral with the slider 18. Furthermore, an elongated hole 18c in the axial direction into which a bottle 21 fixedly attached to the input shaft 11 is inserted is formed on the outer periphery of one of the finger-like portions 18b of the slider 18. It is integrally rotatable and can freely move in the axial direction.

出力軸12の外周面には、前述したらせん状の溝12a
が刻設されていると共に、6角形状の6角部12bが形
成されている。入力軸11の大径部11bは出力軸12
の6角部12bまで延在されており、該大径部11bの
6角部12bとの嵌合面には6角部12bに対応する6
角形状を呈する角部11cが形成されていて、該角部1
1cと6角部12bとの間には所定の隙間が形成されて
いる。
The outer circumferential surface of the output shaft 12 is provided with the aforementioned spiral groove 12a.
is engraved, and a hexagonal hexagonal portion 12b is formed. The large diameter portion 11b of the input shaft 11 is the output shaft 12
It extends to the hexagonal part 12b of the large diameter part 11b, and the fitting surface with the hexagonal part 12b of the large diameter part 11b has a hexagonal part corresponding to the hexagonal part 12b.
A corner portion 11c having a square shape is formed, and the corner portion 1
A predetermined gap is formed between 1c and the hexagonal portion 12b.

入力軸11の大径部11bに形成された角部11Cには
等間隔な位置に孔lidが3個設けられている。各孔l
id内には、夫々第3a図にその1つの部分を拡大して
示すように一対の円柱状のコロ22がその軸芯が人、出
力軸11.12の軸方向と一致するように嵌入されてお
り、各一対のコロ22の間にはプレート状のスプリング
33が介装されている。これにより各コロ22は孔11
dの円周方向端面に押圧されていると共に6角部12b
の一端面に当接しており、角部11c、6角部12b、
コロ22及びアウタースリーブ23は本発明におけるク
ラッチを構成している。
A corner portion 11C formed in the large diameter portion 11b of the input shaft 11 is provided with three holes lid at equally spaced positions. Each hole
A pair of cylindrical rollers 22 are inserted into the id so that their axes coincide with the axial direction of the output shafts 11 and 12, respectively, as shown in an enlarged view of one part in FIG. 3a. A plate-shaped spring 33 is interposed between each pair of rollers 22. As a result, each roller 22 has a hole 11
The hexagonal portion 12b is pressed against the circumferential end surface of d.
The corner portion 11c, the hexagonal portion 12b,
The rollers 22 and the outer sleeve 23 constitute a clutch in the present invention.

また入力軸11の大径部11bの外方には、コロ22と
の間に所定の隙間lが形成されるようにアウタースリー
ブ23がアッパーハウジング14aに圧入固定された軸
受35及び出力軸12上に固設された軸受32により回
転可能に支持されている。アウタースリーブ23の外周
面には電動モータ24の出力軸24aに固設されたウオ
ームギヤ25に噛合するギヤ23aが形成されており、
該ウオームギヤ25とギヤ23aとは本発明の減速機を
構成している。なお、第1図において30゜31は夫々
入力軸11の大径部11b及びアウタースリーブ23を
支持する軸受である。
Further, on the outside of the large diameter portion 11b of the input shaft 11, an outer sleeve 23 is press-fitted into the upper housing 14a so that a predetermined gap l is formed between the outer sleeve 23 and the output shaft 12. It is rotatably supported by a bearing 32 fixedly attached to the bearing 32 . A gear 23a is formed on the outer peripheral surface of the outer sleeve 23, and meshes with a worm gear 25 fixed to the output shaft 24a of the electric motor 24.
The worm gear 25 and the gear 23a constitute the reduction gear of the present invention. Note that in FIG. 1, 30° 31 is a bearing that supports the large diameter portion 11b of the input shaft 11 and the outer sleeve 23, respectively.

また、アッパーハウジング14aには、ケース26が取
付けられており、該ケース26内には一端にボール27
が保持された板バネ状の金属プレートから成るレバー2
8の他端が固定されている。
Further, a case 26 is attached to the upper housing 14a, and a ball 27 is provided at one end of the case 26.
A lever 2 consisting of a leaf spring-like metal plate holding a
The other end of 8 is fixed.

レバー28の一端に保持されたボール27はリング20
の環状溝20a内に嵌入されており、またレバー28の
側面には抵抗ブリッジを構成した図示せぬ歪ゲージが絶
縁層をコーティングされた表面に貼付けられている。な
お、歪ゲージはブリッジ回路から成る周知の歪検出回路
を構成していて、該歪ゲージからの電気信号は制御回路
29に入力され、制御回路29は該電気信号に応じて電
動モータ24への供給電流を制御する。
The ball 27 held at one end of the lever 28 is connected to the ring 20
The lever 28 is fitted into an annular groove 20a, and a strain gauge (not shown) forming a resistance bridge is attached to the side surface of the lever 28, which is coated with an insulating layer. The strain gauge constitutes a well-known strain detection circuit consisting of a bridge circuit, and the electrical signal from the strain gauge is input to the control circuit 29, which controls the electric motor 24 in accordance with the electrical signal. Control the supply current.

以上の構成から成る本実施例の作用を説明する。The operation of this embodiment having the above configuration will be explained.

ステアリングホイール10が回転されると、入力軸11
が回転し路面反力等の負荷が作用しているステリングギ
ヤに連結されている出力軸12に対して、トーションバ
ー13が捩じられ、出力軸12と入力軸11間に相対回
転が生じる。
When the steering wheel 10 is rotated, the input shaft 11
The torsion bar 13 is twisted with respect to the output shaft 12 connected to the steering gear, which rotates and is subjected to a load such as a road reaction force, and a relative rotation occurs between the output shaft 12 and the input shaft 11.

これにより、この入力軸11の相対回転即ち、出力軸1
2との回転差分だけ、らせん状の溝12aに対しスライ
ダ18の回転を伴い、この回転により、ボール19を介
してスライダ18に入力軸11の軸方向の推力を与え、
スライダ18を入力軸11の回転方向及び、入力軸11
の相対回転に応じて軸方向に変位させる。スライダ18
の軸方向変位はリング20の環状溝20aに係合するボ
ール27を介して、これを保持するレバー28を撓ませ
て、歪ゲージに入力軸11と出力軸12の相対回転量に
応じた電気信号を発生させる。この電気信号は制御回路
29に入力されて、制御回路29はこの電気信号に応じ
た供給電流を電動モータ24に送り、電動モータ24を
入力軸11の回転方向に応じた方向に回転させ、電動モ
ータ24の回転はウオームギヤ25及びギヤ23aによ
り減速され、アウタースリーブ23に伝達される。
As a result, the relative rotation of this input shaft 11, that is, the output shaft 1
2, the slider 18 rotates relative to the spiral groove 12a, and this rotation applies a thrust in the axial direction of the input shaft 11 to the slider 18 via the ball 19.
The slider 18 is rotated in the rotation direction of the input shaft 11 and
axially displaced according to the relative rotation of the Slider 18
The axial displacement of the ring 20 is determined by bending the lever 28 that holds the ring 20 via the ball 27 that engages with the annular groove 20a of the ring 20, and applying electricity to the strain gauge according to the amount of relative rotation between the input shaft 11 and the output shaft 12. generate a signal. This electric signal is input to the control circuit 29, and the control circuit 29 sends a supply current according to this electric signal to the electric motor 24, rotates the electric motor 24 in a direction corresponding to the rotation direction of the input shaft 11, and The rotation of the motor 24 is decelerated by the worm gear 25 and the gear 23a, and is transmitted to the outer sleeve 23.

この時、本発明においては、入力軸11と出力軸12と
の相対回転(トーションバー13の弾性変形−操舵トル
クT)と電動モータ24の供給電流Iとの関係が第5図
に示すようになっている。
At this time, in the present invention, the relationship between the relative rotation between the input shaft 11 and the output shaft 12 (elastic deformation of the torsion bar 13 - steering torque T) and the supply current I of the electric motor 24 is as shown in FIG. It has become.

すなわち、第3b図に示す如く回転方向側のコロ22と
アウタースリーブ23との隙間lが消滅し、クラッチが
作動状態となる時の入力軸11と出力軸12との相対回
転(トーションバー130弾性変形−操舵トルクTI)
が、スライダ18の軸方向変位によりレバー28が撓み
、歪ゲージからの信号に応じて制御回路29によって制
御される供給電流により電動モータ24が回転を開始す
る時の入力軸11と出力軸12との相対回転(トーショ
ンバー13の弾性変形−操舵トルクT3 )よりも小さ
くされているため、第3b図に示すように、入力軸11
の相対回転により回転方向側のコロ22がアウタ−スリ
ーブ23内周面と6角部12b端面に予め圧着された状
態になった後、電動モータ24が回転を開始しその回転
がアウタースリーブ23に伝達される。それにより、回
転方向側のコロ22がアウタ−スリーブ23内周面と6
角部12b端面に圧着された状態で、アウタースリーブ
23の回転がコロ22を介して出力軸12に円滑に伝達
されてステアリングホイール10の印加される操舵力を
助勢する。ここで、アウタースリーブ23の回転方向は
、制御回路29により入力軸11の相対回転に応じた回
転数及び回転方向に電動モータ24がその回転を制御さ
れることにより、トーションバー13の弾性方向と一致
した入力軸11の相対回転の方向と一致するようにされ
ている。これにより、コロ22をその摩擦力により6角
部12bに強く圧着するようになり、確実に回転力の伝
達を行う。尚、入力軸11と出力軸12との相対回転(
トーションバー13の弾性変形−操舵トルクT)と電動
モータ24の供給電流Iの関係は、第5図に示すように
電動モータ24が回転を開始する時の操舵トルクT3と
電動モータ24が回転を停止する時の操舵トルクT2と
にヒステリシスを持たせており、ノイズ等の外乱による
電動モータ24の回転の変動を防止するようにしである
。また、回転方向側のコロ22と    ”アウタース
リーブ23との隙間lが消滅し、クラッチが作動可能な
状態となる時の入力軸11と出力軸12の相対回転(操
舵トルクTl)は、アウタースリーブ23の内径寸法、
コロ22の外径。
That is, as shown in FIG. 3b, the gap l between the rollers 22 and the outer sleeve 23 on the rotational direction side disappears, and the relative rotation between the input shaft 11 and the output shaft 12 (the elasticity of the torsion bar 130) occurs when the clutch is activated. Deformation - steering torque TI)
However, when the lever 28 is bent due to the axial displacement of the slider 18 and the electric motor 24 starts rotating due to the supplied current controlled by the control circuit 29 according to the signal from the strain gauge, the input shaft 11 and the output shaft 12 (elastic deformation of the torsion bar 13 - steering torque T3), as shown in FIG. 3b, the input shaft 11
After the rollers 22 on the rotation direction side are crimped to the inner circumferential surface of the outer sleeve 23 and the end surface of the hexagonal portion 12b due to the relative rotation of the communicated. As a result, the roller 22 on the rotation direction side is connected to the inner circumferential surface of the outer sleeve 23.
In a state where the outer sleeve 23 is crimped to the end surface of the corner portion 12b, the rotation of the outer sleeve 23 is smoothly transmitted to the output shaft 12 via the rollers 22, thereby assisting the steering force applied by the steering wheel 10. Here, the rotation direction of the outer sleeve 23 is determined by the control circuit 29 controlling the rotation of the electric motor 24 at a rotation speed and in a rotation direction according to the relative rotation of the input shaft 11. The direction of relative rotation of the matched input shafts 11 is made to match. As a result, the rollers 22 are strongly pressed against the hexagonal portion 12b by the frictional force thereof, and rotational force is reliably transmitted. Note that the relative rotation between the input shaft 11 and the output shaft 12 (
The relationship between the elastic deformation of the torsion bar 13 (steering torque T) and the supply current I of the electric motor 24 is as shown in FIG. The steering torque T2 at the time of stopping has hysteresis to prevent fluctuations in the rotation of the electric motor 24 due to disturbances such as noise. Furthermore, the relative rotation (steering torque Tl) between the input shaft 11 and the output shaft 12 when the gap l between the rollers 22 on the rotation direction side and the outer sleeve 23 disappears and the clutch becomes operable is the outer sleeve 23 inner diameter dimensions,
Outer diameter of roller 22.

出力軸12の6角部12bの2血中寸法、入力軸11の
孔11d、スプリング33のばね定数及び寸法等の種々
の組み合わせにより、任意に設定可能となっている。
It can be arbitrarily set by various combinations of the two dimensions of the hexagonal portion 12b of the output shaft 12, the hole 11d of the input shaft 11, the spring constant and dimensions of the spring 33, etc.

このようにクラッチは、入力軸11の相対回転(操舵ト
ルクT)がある設定値(操舵トルクT1)以上で且つ、
その相対回転方向とアウタースリ−ブ23の回転方向が
一致した時のみアウタースリーブ23からの回転を出力
軸12に伝達するように作動する。したがって、制御回
路29の誤作動等により電動モータ24が入力軸11の
相対回転に応じた回転方向とは逆方向に回転されたとし
ても、第3b図において回転方向側のコロ22はアウタ
−スリーブ23内周面と6角部12b端面に当接した状
態において、アウタースリーブ23との摩擦力により孔
lid内で振動及び自転し、アウタースリーブ23の回
転が入力軸11に伝達されることはな(、入力軸11の
回転はコロ22及びトーションバー13を介して出力軸
12に伝達され、手動操舵は可能である。また電動モー
タ24が異物等を噛み込み回転が不能となり、それによ
りアウタースリーブ23が回転不能となったとしても、
第3b図において回転方向側のコロ22がアウタースリ
ーブ23との摩擦力によりスプリング33に抗して振動
したり、もしくは自転する等して入力軸11の回転がコ
ロ22を介して出力軸12に伝達され、手動にて操舵が
なされる。
In this way, the clutch operates when the relative rotation of the input shaft 11 (steering torque T) is equal to or greater than a certain set value (steering torque T1), and
The rotation from the outer sleeve 23 is transmitted to the output shaft 12 only when the direction of relative rotation matches the direction of rotation of the outer sleeve 23. Therefore, even if the electric motor 24 is rotated in the opposite direction to the rotation direction according to the relative rotation of the input shaft 11 due to a malfunction of the control circuit 29, the rollers 22 on the rotation direction side in FIG. 23 and the end surface of the hexagonal portion 12b, the outer sleeve 23 vibrates and rotates within the hole lid due to the frictional force with the outer sleeve 23, and the rotation of the outer sleeve 23 is not transmitted to the input shaft 11. (The rotation of the input shaft 11 is transmitted to the output shaft 12 via the rollers 22 and the torsion bar 13, and manual steering is possible.In addition, the electric motor 24 may catch a foreign object and become unable to rotate. Even if 23 becomes unable to rotate,
In FIG. 3b, the rollers 22 on the rotational direction side vibrate against the spring 33 due to the frictional force with the outer sleeve 23, or rotate, so that the rotation of the input shaft 11 is transferred to the output shaft 12 via the rollers 22. transmission and manual steering.

また、ステアリングホイール10が保持状態でアウター
スリーブ23がロック状態である時には、ステアリング
ホイール10の保持状態を保つようにクラッチは作動し
、ステアリングホイール10がフリー状態(切込んで手
を放した時)でアウタースリーブ23が正回転及び逆回
転時には、ステアリングホイール10の戻りが妨げられ
るのを阻止するようにクラッチは作動する。また、更に
ステアリングホイール10が切り込まれてアウタースリ
ーブ23が正回転している状態にて、制御回路29の誤
作動等により電動モータ24が急激にその回転トルクが
増大した時には、入力軸11側が抵抗となって、トーシ
ョンバー13の弾性変形が戻されることになり、クラッ
チはアウタースリーブ23から出力軸12への回転伝達
を断つように作動し、また車両が直進している時に制御
回路29の誤作動等により電動モータ24が回転したと
しても、クラッチは路面反力により、入力軸11と出力
軸12との相対回転(トーションバー13の弾性変形−
操舵トルクT)が設定値(操舵トルクTl)以上となら
ない限り、アウタースリーブ23と出力軸12間の力伝
達を行わないため、急激にステアリングホイール10が
切り込まれることはない。
Furthermore, when the steering wheel 10 is held and the outer sleeve 23 is locked, the clutch operates to maintain the held state of the steering wheel 10, and the steering wheel 10 is in a free state (when the steering wheel 10 is turned in and released). When the outer sleeve 23 rotates in the forward and reverse directions, the clutch operates to prevent the steering wheel 10 from being obstructed from returning. Further, when the steering wheel 10 is further turned in and the outer sleeve 23 is rotating in the forward direction, if the rotational torque of the electric motor 24 suddenly increases due to a malfunction of the control circuit 29, etc., the input shaft 11 side As a result, the elastic deformation of the torsion bar 13 is reversed, and the clutch operates to cut off the rotational transmission from the outer sleeve 23 to the output shaft 12. Also, when the vehicle is traveling straight, the control circuit 29 is activated. Even if the electric motor 24 rotates due to a malfunction or the like, the clutch will prevent the relative rotation of the input shaft 11 and output shaft 12 (elastic deformation of the torsion bar 13) from the road reaction force.
Unless the steering torque T) exceeds the set value (steering torque Tl), no force is transmitted between the outer sleeve 23 and the output shaft 12, so the steering wheel 10 is not suddenly turned.

以上のように本実施例によれば、入力軸11の相対回転
を検出するためのトーションバー13の弾性変形を利用
して電動モータ24と減速機との間の回転伝達を断続す
るクラッチの作動を制御することにより、電動パワース
テアリングの安全性及び信頼性を向上させることができ
ると共に、装置を小型化できる。また、電動パワーステ
アリング装置の操舵フィーリングを向上することができ
る。
As described above, according to the present embodiment, the clutch operates to connect and disconnect rotation transmission between the electric motor 24 and the reduction gear by utilizing the elastic deformation of the torsion bar 13 for detecting the relative rotation of the input shaft 11. By controlling the electric power steering, the safety and reliability of the electric power steering can be improved, and the device can be downsized. Moreover, the steering feeling of the electric power steering device can be improved.

第6図は、本発明における電動パワーステアリング装置
の変形例を示し、本実施例では第2図に示す実施例にお
いては入力軸と出力軸との間に生じる相対回転を、軸方
向の変位に変換する軸方向変換機構を備えているのに対
し、直接相対回転を検出している点のみが異なり、他の
構成5作用は第2図に示す実施例と同一であるので、こ
こでの詳細な説明は省略する。
FIG. 6 shows a modification of the electric power steering device according to the present invention. In this embodiment, relative rotation occurring between the input shaft and the output shaft in the embodiment shown in FIG. The only difference is that the relative rotation is directly detected, whereas the axial direction conversion mechanism is provided, and the other configuration 5 functions are the same as the embodiment shown in FIG. 2, so the details will be explained here. Further explanation will be omitted.

第6図において、入力軸111の大径部111bの端部
にはフランジ部111eが形成されており、出力軸11
2の外周面上にはフランジ部112Cが形成されている
。両フランジ1lle、112cの端面間にはブラシ1
34を挟んでスリップリングが構成されており、これに
より両者の相対回転に応じた電気信号が検出されるよう
になっている。本実施例においては相対回転を検出する
ための構成が簡単であり、部品点数が少ないため各部材
間のガタが少なく、高精度の検出が可能である。なお、
第6図において第2図に示す実施例と同じ構成には第2
図に付した番号符号に100を加えた番号符号が付しで
ある。
In FIG. 6, a flange portion 111e is formed at the end of the large diameter portion 111b of the input shaft 111, and the output shaft 11
A flange portion 112C is formed on the outer circumferential surface of 2. A brush 1 is installed between the end faces of both flanges 1lle and 112c.
A slip ring is configured with 34 in between, so that an electric signal corresponding to the relative rotation between the two is detected. In this embodiment, the configuration for detecting relative rotation is simple, and since the number of parts is small, there is little backlash between each member, and highly accurate detection is possible. In addition,
In FIG. 6, the same configuration as the embodiment shown in FIG.
The numbers are given by adding 100 to the numbers shown in the figures.

以上、2つの実施例では入力軸の相対回転を電気信号と
して取り出す検出器として、歪ゲージを用いたカンチレ
バー式とスリップリング式を用いた例を説明したが、ポ
テンショメータ5光電式検出器、磁歪式検出器等を本発
明に採用することも可能である。
In the above two embodiments, examples were explained in which a cantilever type using a strain gauge and a slip ring type were used as detectors for extracting the relative rotation of the input shaft as an electric signal. It is also possible to employ a detector or the like in the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、操舵トルク検出器を入力軸と前記出力
軸とを連結する弾性体の弾性変形に応じて操舵トルクを
検出させると共にクラッチの断続作動を操舵トルク検出
器の検出した操舵トルクに応じた電動モータの回転と同
弾性体の弾性変形とにより制御される。
According to the present invention, the steering torque detector detects the steering torque in accordance with the elastic deformation of the elastic body that connects the input shaft and the output shaft, and the engagement and disengagement of the clutch is determined based on the steering torque detected by the steering torque detector. It is controlled by the rotation of the electric motor and the elastic deformation of the elastic body.

そのため、制御手段の誤動作等により、電動モータが操
舵トルク検出器により検出された操舵トルクに応じた回
転とは逆方向に回転されたとしても、クラッチは操舵ト
ルク検出器により検出された操舵トルクに応じた回転と
弾性体の弾性変形によりその断続を制御され、電動モー
タによる減速機の回転方向と弾性体の弾性変形の方向が
一致した時のみ電動モータの回転を出力軸に伝達するよ
うに係合°し、両者が一致しない時には常にクラッチは
離脱し電動モータと出力軸間の力伝達を行わないため、
手動操舵が可能となり操舵作動が不能となることはない
。それゆえ電動パワーステアリング装置の安全性及び信
頼性を向上させることができる。
Therefore, even if the electric motor is rotated in the opposite direction to the rotation according to the steering torque detected by the steering torque detector due to a malfunction of the control means, the clutch will rotate according to the steering torque detected by the steering torque detector. The connection is controlled by the corresponding rotation and the elastic deformation of the elastic body, and the rotation of the electric motor is transmitted to the output shaft only when the direction of rotation of the reducer by the electric motor and the direction of elastic deformation of the elastic body match. When the two match, the clutch always disengages and no force is transmitted between the electric motor and the output shaft.
Manual steering becomes possible and the steering operation is not disabled. Therefore, the safety and reliability of the electric power steering device can be improved.

また、本発明における操舵トルク検出器とクラッチは大
きなスペースを必要とする弾性体を共有しているため、
電動パワーステアリングをコンパクト化することができ
る。
Furthermore, since the steering torque detector and the clutch in the present invention share an elastic body that requires a large space,
Electric power steering can be made more compact.

また、更に本発明によれば、クラッチが作動状態となる
弾性体の弾性変形が、操舵トルク検出器が操舵トルクを
検出しそれに応じて電動モータが回転を開始する時の弾
性体の弾性変形よりも小さくされている。
Furthermore, according to the present invention, the elastic deformation of the elastic body when the clutch is activated is greater than the elastic deformation of the elastic body when the steering torque detector detects the steering torque and the electric motor starts rotating accordingly. It has also been made smaller.

そのため、クラッチが予め作動状態となった後に電動モ
ータの回転が開始して、その回転がクラッチを介して出
力軸に伝達されるので、その伝達時においてステアリン
グホイール上に衝撃等が伝わることがなく、滑らかな操
舵フィーリングを得ることができ、それにより電動パワ
ーステアリング装置の操舵フィーリングを向上すること
ができる。
Therefore, the rotation of the electric motor starts after the clutch is activated in advance, and the rotation is transmitted to the output shaft via the clutch, so that no impact is transmitted to the steering wheel during the transmission. , it is possible to obtain a smooth steering feeling, thereby improving the steering feeling of the electric power steering device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に従った電気式パワーステアリング装置
の一実施例の概略構成を示すブロック図、第2図は第1
図に示す実施例の詳細を示す縦断面図、第3a図及び第
3b図は第2図に示す実施例におけるクラッチの作動説
明図、第4図は第1図におけるスライダを示す図、第5
図は第2図に示す実施例における操舵トルクT(弾性体
の弾性変形)と電動モータの供給電流Iとの関係を示す
特性図、第6図は本発明の変形実施例を示す縦断面図で
ある。 10・・・ステアリングホイール、11,111・・・
入力軸、llc、1llc・・・角部、lid、111
d・−・孔、111e・・・フランジ部、12,112
・・・出力軸、12a・・・溝、12b、112b、・
・6角部、112c・・・フランジ部、13,113・
・・トーションバー、18・・・スライダ、19・・・
ボール、20・・・リング、22,122・・・コロ、
23.123・・・アウタースリーブ、23a。 123a・・・ギヤ、24,124・・・電動モータ、
25,125・・・ウオームギヤ、27・・・ボール、
28・・・レバー、29・・・制御回路、33・・・ス
プリング、134・・・ブラシ。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an electric power steering device according to the present invention, and FIG.
3a and 3b are diagrams for explaining the operation of the clutch in the embodiment shown in FIG. 2, FIG. 4 is a diagram showing the slider in FIG. 1, and FIG.
The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the steering torque T (elastic deformation of the elastic body) and the supply current I of the electric motor in the embodiment shown in Fig. 2, and Fig. 6 is a longitudinal sectional view showing a modified embodiment of the present invention. It is. 10... Steering wheel, 11,111...
Input shaft, llc, 1llc... corner, lid, 111
d -- Hole, 111e Flange part, 12, 112
...output shaft, 12a...groove, 12b, 112b,...
・Hexagonal part, 112c...flange part, 13,113・
...Torsion bar, 18...Slider, 19...
Ball, 20...Ring, 22,122...Colo,
23.123...Outer sleeve, 23a. 123a... Gear, 24, 124... Electric motor,
25,125... Worm gear, 27... Ball,
28...Lever, 29...Control circuit, 33...Spring, 134...Brush.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  車両のステアリングホィールに接続される入力軸とス
テアリングギヤに接続される出力軸との間に加わる操舵
トルクを検出する操舵トルク検出器と、該操舵トルク検
出器からの検出信号に応じた制御手段からの制御信号に
より回転制御され、前記出力軸にその回転が伝達される
電動モータと、該電動モータと前記出力軸の間に介装さ
れ前記電動モータの回転の前記出力軸への伝達を断続制
御するクラッチとを備えた電動パワーステアリング装置
において、前記操舵トルク検出器が前記入力軸と前記出
力軸とを連結する弾性体の弾性変形に応じて操舵トルク
を検出すると共に前記クラッチが前記弾性体の弾性変形
により前記出力軸と前記電動モータの断続を制御するよ
うにし、前記クラッチの断続が制御される前記弾性体の
前記弾性変形が、前記操舵トルク検出器が操舵トルクを
検出し前記電動モータの回転を開始される時の前記弾性
体の弾性変形よりも小さいことを特徴とする電動パワー
ステアリング装置。
A steering torque detector that detects a steering torque applied between an input shaft connected to a steering wheel of a vehicle and an output shaft connected to a steering gear, and a control means responsive to a detection signal from the steering torque detector. an electric motor whose rotation is controlled by a control signal and whose rotation is transmitted to the output shaft; and an electric motor which is interposed between the electric motor and the output shaft and controls intermittently the transmission of the rotation of the electric motor to the output shaft. In the electric power steering device, the steering torque detector detects steering torque according to elastic deformation of an elastic body that connects the input shaft and the output shaft, and the clutch detects steering torque according to elastic deformation of an elastic body that connects the input shaft and the output shaft. The connection and disconnection of the output shaft and the electric motor are controlled by elastic deformation, and the elastic deformation of the elastic body, which controls the connection and disconnection of the clutch, causes the steering torque detector to detect the steering torque and the electric motor to be connected. An electric power steering device characterized in that the elastic deformation is smaller than the elastic deformation of the elastic body when rotation is started.
JP63045641A 1987-12-26 1988-02-26 Electric motor-driven power steering device Pending JPH01218973A (en)

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US07/289,737 US5027915A (en) 1987-12-26 1988-12-27 Electric power steering system

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005097577A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-20 Nsk Ltd. Electric power steering device
JP2007191071A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Jtekt Corp Electric power steering device
JP2010221757A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Nissan Motor Co Ltd Clutch of steering device for vehicle
JP2010221758A (en) * 2009-03-19 2010-10-07 Nissan Motor Co Ltd Clutch of steering device for vehicle

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