JPH07223548A - Torque transmission mechanism - Google Patents

Torque transmission mechanism

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JPH07223548A
JPH07223548A JP1671594A JP1671594A JPH07223548A JP H07223548 A JPH07223548 A JP H07223548A JP 1671594 A JP1671594 A JP 1671594A JP 1671594 A JP1671594 A JP 1671594A JP H07223548 A JPH07223548 A JP H07223548A
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JP
Japan
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steering
side shaft
shaft
transmission mechanism
torque transmission
Prior art date
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Pending
Application number
JP1671594A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Kushiro
育生 久代
Takashi Iwasaki
尚 岩崎
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To realize the sure clutch operation with the simple constitution, as for a torque transmission mechanism which is suitably used for a motor- driven type power steering device. CONSTITUTION:A torque transmission mechanism 1 which is arranged on a power steering device 2 and carries out the auxiliary steering by transmitting the output torque of a motor 21 to a steering shaft 4, is equipped with a steering side shaft connected with the steering shaft 4 through a reduction gear 18 and an output side shaft which has a fitting groove for the fitting with the steering side shaft inside, and transmits the driving torque generated by the motor 21 to the steering side shaft through the fitting part. The thermal expansion rate of the material which constitutes the output side shaft is set larger than the thermal expansion rate of the material which constitutes the steering side shaft.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はトルク伝達機構に係り、
特に電動式パワーステアリング装置に用いて好適なトル
ク伝達機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque transmission mechanism,
Particularly, the present invention relates to a torque transmission mechanism suitable for use in an electric power steering device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般のパワーステアリング装置は、油圧
を利用してハンドル操作力をパワーアシストする構造と
されている。このため、パワーステアリング装置は、エ
ンジンにより駆動される油圧ポンプ及びこの油圧ポンプ
の供給油圧でステアリングギヤを駆動するアクチュエー
タ(例えば、油圧シリンダ等)を備えている。
2. Description of the Related Art A general power steering system has a structure in which hydraulic pressure is used to assist the steering wheel operating force. Therefore, the power steering device includes a hydraulic pump driven by the engine and an actuator (for example, a hydraulic cylinder or the like) that drives the steering gear with the hydraulic pressure supplied by the hydraulic pump.

【0003】この油圧を利用したパワーステアリング装
置では、自動車のエンジンルームのステアリング回り
に、油圧ポンプ及び油圧シリンダ等を配設する必要があ
るが、この油圧ポンプ及び油圧シリンダ等は形状が大き
く、これらを配置するためにエンジンルーム内にかなり
広いスペースが必要となり、それでなくても狭いエンジ
ンルームを一層狭くして保守,点検等の整備性を著しく
悪化させる原因となっている。
In the power steering device using this hydraulic pressure, it is necessary to dispose a hydraulic pump, a hydraulic cylinder, etc. around the steering in the engine room of the automobile. In order to arrange the engine, a considerably large space is required in the engine room, and even if it is not, the narrow engine room is further narrowed, which causes the maintainability such as maintenance and inspection to be significantly deteriorated.

【0004】これに対し、小型化とエネルギーロスの低
減を目的として、電動モータをアクチュエータとして用
いて直接的にステアリングギヤを駆動するものが提案さ
れているが、実際には電動モータの制御が複雑で実用さ
れるに至っていない。
On the other hand, for the purpose of miniaturization and reduction of energy loss, there has been proposed a device which directly drives a steering gear by using an electric motor as an actuator, but in reality, control of the electric motor is complicated. Has not yet been put to practical use.

【0005】そこで、アクチュエータとして電動モータ
を設ける一方、変速機及び電磁クラッチを介して電動モ
ータをステアリングギヤと連結し、電動モータ及び電磁
クラッチを運転状態に応じてコントロールすることによ
り、コンパクトにしてエネルギ効率が高く、しかも操舵
性及び安全性に優れたパワーステアリング装置が提供さ
れている(特開昭64−41468号公報)。
Therefore, while an electric motor is provided as an actuator, the electric motor is connected to a steering gear via a transmission and an electromagnetic clutch, and the electric motor and the electromagnetic clutch are controlled in accordance with the operating state to make the energy compact. A power steering device having high efficiency and excellent steering and safety has been provided (Japanese Patent Laid-Open No. 64-41468).

【0006】同公報に開示されたパワーステアリング装
置は、電動モータの負荷を検出し、この負荷が所定値以
上の過負荷状態となった場合に電磁クラッチを開放し、
これにより電動モータの加熱,焼損を防止する構成とさ
れていた。
The power steering device disclosed in the above publication detects the load of the electric motor and releases the electromagnetic clutch when the load is in an overload state of a predetermined value or more,
As a result, the electric motor is prevented from heating and burning.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
パワーステアリング装置に設けられるトルク伝達機構で
は、トルク伝達を遮断する電磁クラッチを設けなければ
ならず、電磁クラッチは電磁ソレノイド,複数のギヤ,
トルク遮断時に電磁ソレノイドの動作によりギヤの回転
を規制する回転規制機構等の多数の部品により構成され
ているため、その構造が複雑でコストが高く、また装置
形状も大きくなってしまうという問題点があった。
However, in the torque transmission mechanism provided in the above conventional power steering apparatus, an electromagnetic clutch for interrupting torque transmission must be provided, and the electromagnetic clutch is an electromagnetic solenoid, a plurality of gears,
Since it is composed of many parts such as a rotation restricting mechanism that restricts the rotation of the gear by the operation of the electromagnetic solenoid when the torque is cut off, the structure is complicated, the cost is high, and the device shape becomes large. there were.

【0008】また、上記パワーステアリング装置では、
モータが過負荷状態となった際に電磁クラッチを開放す
るために、モータに過大電流が流れたことを検出するモ
ータ過大電流検出器を設けると共に、クラッチコントロ
ーラ14内にモータ過大電流検出器から供給される信号
に基づき電磁ソレノイドを駆動するためのソフトウェア
(ロジック)を搭載する必要があり、これによってもソ
フトウェア及びハードウェアの各構成が共に複雑になっ
てしまうという問題点があった。
In the above power steering device,
In order to open the electromagnetic clutch when the motor is overloaded, a motor overcurrent detector for detecting that an overcurrent flows through the motor is provided, and the motor overcurrent detector supplies it to the clutch controller 14. It is necessary to install software (logic) for driving the electromagnetic solenoid on the basis of the received signal, which also causes a problem that both the software and hardware configurations are complicated.

【0009】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、操舵部材に接続されるステアリング側シャフトと
電気モータの発生する駆動トルクを嵌合部を介してステ
アリング側シャフトに伝達する出力側シャフトとを熱膨
張率の異なる部材により構成することにより、簡単な構
成で確実なクラッチ動作を実現することを可能としたト
ルク伝達機構を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an output side for transmitting a driving torque generated by a steering shaft connected to a steering member and an electric motor to a steering shaft via a fitting portion. An object of the present invention is to provide a torque transmission mechanism capable of realizing a reliable clutch operation with a simple structure by configuring the shaft and the shaft with members having different thermal expansion coefficients.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by taking the following means.

【0011】請求項1の発明では、電気モータの出力ト
ルクを操舵部材に伝達して補助操舵を行うパワーステア
リング装置に配設されるトルク伝達機構であって、上記
操舵部材に接続されるステアリング側シャフトと、環状
形状とされることにより内部に上記ステアリング側シャ
フトを嵌合する嵌合部を形成しており、上記電気モータ
の発生する駆動トルクをこの嵌合部を介してステアリン
グ側シャフトに伝達する出力側シャフトとを具備し、上
記出力側シャフトを構成する材質の熱膨張率を上記ステ
アリング側シャフトを構成する材質の熱膨張率よりも大
きく設定してたことを特徴とするものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a torque transmission mechanism arranged in a power steering device for transmitting an output torque of an electric motor to a steering member to perform an auxiliary steering, the steering side being connected to the steering member. The shaft and an annular shape form a fitting portion inside which the steering-side shaft is fitted. The drive torque generated by the electric motor is transmitted to the steering-side shaft through the fitting portion. And a coefficient of thermal expansion of a material forming the output side shaft is set to be larger than a coefficient of thermal expansion of a material forming the steering side shaft.

【0012】また、請求項2の発明では、請求項1記載
のトルク伝達機構おいて、上記出力側シャフトとステア
リング側シャフトとの嵌合が解除されたことをモータ駆
動電流値に基づいて判断する嵌合解除検出手段と、上記
出力側シャフトとステアリング側シャフトとの嵌合が解
除されたと判断した時に、上記電気モータへの通電を停
止する通電制御手段とを設けたことを特徴とするもので
ある。
According to a second aspect of the invention, in the torque transmission mechanism according to the first aspect, it is determined based on the motor drive current value that the output side shaft and the steering side shaft have been disengaged. A disengagement detection means and an energization control means for stopping energization to the electric motor when it is determined that the output side shaft and the steering side shaft are disengaged from each other are provided. is there.

【0013】更に、請求項3の発明では、環状に形成さ
れた第1の部材と、この第1の部材内に嵌合されると共
に、第1の部材との嵌合部で生じる摩擦力により第1の
部材よりトルクの伝達が行われる第2の部材とを備えた
トルク伝達機構であって、上記第1の部材或いは第2の
部材の何れか一方を熱膨張率の大きな部材で形成すると
共に、他方を熱膨張率の小さな部材で形成したことを特
徴とするものである。
Further, according to the third aspect of the present invention, the first member formed in an annular shape is fitted into the first member, and the frictional force generated at the fitting portion of the first member causes frictional force. A torque transmission mechanism including a second member that transmits torque from a first member, wherein either the first member or the second member is formed of a member having a large coefficient of thermal expansion. In addition, the other is formed of a member having a small coefficient of thermal expansion.

【0014】[0014]

【作用】上記の各手段は下記のように作用する。The above-mentioned means operate as follows.

【0015】請求項1の発明によれば、出力側シャフト
に形成された嵌合部にステアリング側シャフトが嵌合さ
れることにより、出力側シャフトからステアリング側シ
ャフトに向け電気モータで発生する駆動トルクを伝達で
きる。
According to the first aspect of the present invention, the steering shaft is fitted to the fitting portion formed on the output shaft, whereby the drive torque generated by the electric motor from the output shaft to the steering shaft. Can be transmitted.

【0016】また、電気モータが過負荷となった場合に
は電気モータが加熱するため、この電気モータが発生す
る熱は出力側シャフトに熱伝達される。出力側シャフト
を構成する材質の熱膨張率はステアリング側シャフトを
構成する材質の熱膨張率よりも大きく設定されているた
め、ステアリング側シャフトに対して出力側シャフトは
大きく熱膨張する。これにより、嵌合部における出力側
シャフトとステアリング側シャフトの嵌合は解除され、
出力側シャフトからステアリング側シャフトへのトルク
伝達は遮断され、過剰な操舵力が操舵部材に印加される
のを防止でき安全性の向上を図ることができる。
When the electric motor is overloaded, the electric motor heats up, so the heat generated by the electric motor is transferred to the output side shaft. The coefficient of thermal expansion of the material forming the output-side shaft is set to be larger than the coefficient of thermal expansion of the material forming the steering-side shaft, so that the output-side shaft undergoes large thermal expansion with respect to the steering-side shaft. Thereby, the fitting of the output side shaft and the steering side shaft in the fitting portion is released,
The torque transmission from the output side shaft to the steering side shaft is blocked, and it is possible to prevent an excessive steering force from being applied to the steering member, and it is possible to improve safety.

【0017】また、請求項2の発明によれば、請求項1
記載のトルク伝達機構おいて、嵌合解除検出手段により
出力側シャフトとステアリング側シャフトとの嵌合が解
除されたと判断された場合、通電制御手段により電気モ
ータへの通電が停止されるため、電気モータへの不要な
通電が防止され電気モータの損傷を防止できる。
According to the invention of claim 2, claim 1
In the torque transmission mechanism described above, when the fitting release detecting means determines that the fitting between the output side shaft and the steering side shaft has been released, the energization controlling means stops energizing the electric motor. Unnecessary energization of the motor is prevented and damage to the electric motor can be prevented.

【0018】更に、請求項3の発明によれば、第1の部
材を環状形状とすると共に、第2の部材を第1の部材内
に嵌合することにより第1の部材と第2の部材との間で
トルクの伝達が行われる構成とし、かつ第1の部材の熱
膨張率と第2の部材との熱膨張率とを異ならせることに
より、第1の部材及び第2の部材に印加される熱に応じ
て第1の部材と第2の部材との間におけるトルクの伝達
及び伝達解除を行えるため、簡単な構成で両部材間にお
けるトルクの伝達及び伝達解除を行うことができる。
Further, according to the invention of claim 3, the first member is formed into an annular shape, and the second member is fitted into the first member, whereby the first member and the second member are fitted. Is applied to the first member and the second member by making the torque transmission between the first member and the second member different from each other in the coefficient of thermal expansion of the first member and the coefficient of thermal expansion of the second member. Since the torque can be transmitted and released between the first member and the second member according to the generated heat, the torque can be transmitted and released between both members with a simple configuration.

【0019】[0019]

【実施例】続いて本発明の実施例について図面と共に説
明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の一実施例であるトルク伝達
機構1を適用したパワーステアリング装置2を示してい
る。同図において、3はステアリングホイールであり、
ステアリングシャフト4の上端部に固定されている。ま
た、本実施例に係るパワーステアリング装置2は、ラッ
ク・アンド・ピニオン方式が採用されており、よってス
テアリングシャフト4の下端はラック・アンド・ピニオ
ン式のステアリングギヤ5に接続されている。
FIG. 1 shows a power steering device 2 to which a torque transmission mechanism 1 according to an embodiment of the present invention is applied. In the figure, 3 is a steering wheel,
It is fixed to the upper end of the steering shaft 4. Further, the power steering device 2 according to the present embodiment adopts a rack and pinion system, so that the lower end of the steering shaft 4 is connected to the rack and pinion type steering gear 5.

【0021】ステアリングギヤ5は、ステアリングシャ
フト4と同軸的に配設されたピニオン6と、このピニオ
ン6に噛合したラック7とにより構成されている。よっ
て、運転者がステアリングホイール3を回転操作するこ
とにより、ステアリングシャフト4は回転しこれに伴い
ピニオン6も回転するため、ピニオン6に噛合したラッ
ク7はステアリングホイール3の回転操作方向に応じて
図中矢印A1,A2方向に変位する。また、ラック7の
両側部にはタイロッド8,9が接続されており、各タイ
ロッド8,9の先端部にはタイヤが配設されたサスペン
ション機構(図示せず)と接続されるボールジョイント
10,11が設けられている。
The steering gear 5 is composed of a pinion 6 arranged coaxially with the steering shaft 4 and a rack 7 meshing with the pinion 6. Therefore, when the driver rotationally operates the steering wheel 3, the steering shaft 4 rotates and the pinion 6 also rotates accordingly. It is displaced in the directions of the middle arrows A1 and A2. Further, tie rods 8 and 9 are connected to both sides of the rack 7, and a ball joint 10 connected to a suspension mechanism (not shown) in which tires are arranged at the tip of each tie rod 8 and 9. 11 is provided.

【0022】尚、ピニオン6及びラック7はケース1
2,13内に収納された構成とされおり、またラック7
とタイロッド8,9との接続位置にはダストシール1
4,15が配設された構成とされている。これにより、
ピニオン6とラック7との噛合位置、及びラック7とタ
イロッド8,9との接続位置に塵埃が侵入するのを防止
している。
The pinion 6 and the rack 7 are the case 1
It is configured to be stored in the racks 2 and 13 and also the rack 7
Dust seal 1 at the connecting position between the tie rods 8 and 9.
4 and 15 are arranged. This allows
Dust is prevented from entering the meshing position between the pinion 6 and the rack 7 and the connecting position between the rack 7 and the tie rods 8 and 9.

【0023】また、ステアリングシャフト4の所定位置
には操舵センサ16が配設されている。この操舵センサ
16は、運転者がステアリングホイール3を回転操作し
た方向及びステアリングホイール3を回転することによ
りステアリングシャフト4に発生する回転トルクを検出
しうる構成とされている。この操舵センサ16により検
出された操舵信号は、パワーステアリング用コンピュー
タに送信される。尚、本実施例においては、エンジンコ
ントロールユニット17(以下、ECUという)がパワ
ーステアリング用コンピュータを兼ねた構成とされてい
る。
A steering sensor 16 is provided at a predetermined position on the steering shaft 4. The steering sensor 16 is configured to detect a rotational torque generated on the steering shaft 4 when the driver rotates the steering wheel 3 and the steering wheel 3. The steering signal detected by the steering sensor 16 is transmitted to the power steering computer. In this embodiment, the engine control unit 17 (hereinafter referred to as the ECU) also serves as a power steering computer.

【0024】更に、ステアリングシャフト4の所定位置
には減速機18が配設されてる。この減速機18は、例
えば一対のすぐばかさ歯車19,20により構成されて
おり、各歯車19,20の歯数に応じた減速度を得られ
る構成とされている。一対のすぐばかさ歯車19,20
のうち、一方のすぐばかさ歯車19はステアリングシャ
フト4に配設されており、もう一方のすぐばかさ歯車2
0は、本発明の要部となるトルク伝達機構1を介して電
気モータ21(以下、単にモータという)に接続されて
いる。このモータ21が駆動し、その回転力をトルク伝
達機構1及び減速機18を介してステアリングシャフト
4に伝達することにより、ステアリングホイール3の操
作力をパワーアシストすることができる。
Further, a speed reducer 18 is arranged at a predetermined position on the steering shaft 4. The speed reducer 18 is composed of, for example, a pair of straight bevel gears 19 and 20, and is configured to obtain deceleration corresponding to the number of teeth of each gear 19 and 20. A pair of straight bevel gears 19, 20
Of these, one of the bevel gears 19 is disposed on the steering shaft 4, and the other of the bevel gears 2 is
0 is connected to an electric motor 21 (hereinafter, simply referred to as a motor) via a torque transmission mechanism 1 which is a main part of the present invention. By driving the motor 21 and transmitting the rotational force thereof to the steering shaft 4 via the torque transmission mechanism 1 and the speed reducer 18, the operating force of the steering wheel 3 can be power assisted.

【0025】上記モータ21は、モータ駆動回路が内設
されたドライバ22に接続されており、ドライバ22か
らの駆動電流I2 によって回転制御が行われる構成とさ
れている。また、ドライバ22は前記したECU17に
接続されている。ECU17は、操舵センサ16から送
信されてくるトルク信号に基づきステアリングホイール
3の操作力をパワーアシストするのに最適なモータ21
に対する供給電流値I 1 を演算し、この電流値I1 を電
流指令値I1 としてドライバ22に送信する。ドライバ
22は、モータ21の駆動電流I2 をECU17から送
信された電流指令値I1 に近づけるよう駆動電流の制御
を行う。
The motor 21 has a built-in motor drive circuit.
Connected to the driver 22
Drive current I2The rotation is controlled by
Has been. Further, the driver 22 is connected to the ECU 17 described above.
It is connected. The ECU 17 sends from the steering sensor 16.
Steering wheel based on the received torque signal
Optimal motor 21 for power assisting the operating force of 3
Supply current value I 1To calculate this current value I1Electric
Flow command value I1Is transmitted to the driver 22. driver
22 is a drive current I of the motor 21.2From the ECU 17
Received current command value I1Drive current control to approach
I do.

【0026】ここで、トルク伝達機構1を図2に拡大し
て説明する。同図に示すように、トルク伝達機構1は操
舵部材となるステアリングシャフト4に減速機構18を
介して接続されたステアリング側シャフト23と、モー
タ21の出力軸と接続された出力側シャフト24とによ
り構成されている。尚、本実施例においては、出力側シ
ャフト24はモータ21の出力軸と一体化された構成と
されている。
Here, the torque transmission mechanism 1 will be described by enlarging it in FIG. As shown in the figure, the torque transmission mechanism 1 includes a steering side shaft 23 connected to a steering shaft 4 serving as a steering member via a reduction mechanism 18, and an output side shaft 24 connected to an output shaft of a motor 21. It is configured. In this embodiment, the output shaft 24 is integrated with the output shaft of the motor 21.

【0027】出力側シャフト24は、図中右端部がモー
タ21(図2には図示を省略する)に接続されており、
左端部には円筒状の嵌合溝25が形成されることにより
環状形状とされている。一方、ステアリング側シャフト
23は、図中左端部に減速機構18を構成するすぐばか
さ歯車20が配設されており、また右端部は出力側シャ
フト24に形成されている嵌合溝25に嵌入した構成と
されている。
The output side shaft 24 is connected to the motor 21 (not shown in FIG. 2) at the right end in the figure,
A cylindrical fitting groove 25 is formed at the left end portion to have an annular shape. On the other hand, the steering shaft 23 is provided with a straight bevel gear 20 constituting the reduction mechanism 18 at the left end in the figure, and the right end is fitted into a fitting groove 25 formed in the output shaft 24. It has been configured.

【0028】また、各シャフト23,24の材質に注目
すると、ステアリング側シャフト23は熱膨張率の小さ
い材料(例えばセラミック等)により形成されており、
また出力側シャフト24はステアリング側シャフト23
よりも熱膨張率の大きな材料(例えば銅)により形成さ
れている。
Further, paying attention to the material of the shafts 23 and 24, the steering side shaft 23 is formed of a material having a small coefficient of thermal expansion (for example, ceramic),
The output side shaft 24 is the steering side shaft 23.
It is formed of a material (for example, copper) having a larger coefficient of thermal expansion than that of the above.

【0029】トルク伝達機構1を上記構成とすることに
より、トルク伝達機構1が加熱された場合、出力側シャ
フト24は熱膨張率が大きな材料により構成されている
ために大きな熱膨張が発生する。これに対して、ステア
リング側シャフト23は熱膨張率の小さい材料により構
成されているために、トルク伝達機構1が加熱されても
出力側シャフト24程の熱膨張は発生しない。
By configuring the torque transmission mechanism 1 as described above, when the torque transmission mechanism 1 is heated, since the output side shaft 24 is made of a material having a large coefficient of thermal expansion, large thermal expansion occurs. On the other hand, since the steering-side shaft 23 is made of a material having a small coefficient of thermal expansion, even if the torque transmission mechanism 1 is heated, thermal expansion as much as the output-side shaft 24 does not occur.

【0030】当然のことながら、出力側シャフト24が
大きく熱膨張することにより、出力側シャフト24に形
成されている嵌合溝25の径寸法も大きくなり、これに
伴い出力側シャフト24とステアリング側シャフト23
との間の嵌合力は低下する。そして、最終的にはステア
リング側シャフト23が嵌合溝25内において自由に回
転可能な状態(遊嵌状態)となり、出力側シャフト24
からステアリング側シャフト23へのトルク伝達ができ
なくなってしまう。
As a matter of course, due to the thermal expansion of the output side shaft 24, the diameter dimension of the fitting groove 25 formed in the output side shaft 24 also increases, and accordingly, the output side shaft 24 and the steering side. Shaft 23
The mating force between and decreases. Finally, the steering-side shaft 23 becomes freely rotatable in the fitting groove 25 (i.e., loosely fitted), and the output-side shaft 24
Torque cannot be transmitted from the steering wheel to the steering shaft 23.

【0031】即ち、トルク伝達機構1は印加される加熱
量に応じて出力側シャフト24からステアリング側シャ
フト23へのトルク伝達及びトルク伝達解除を行うクラ
ッチ機構として機能する。また、トルク伝達機構1は、
前記のように円柱状のステアリング側シャフト23と、
嵌合溝25が形成されることにより環状形状とされた出
力側シャフト24のみからなる簡単な構成であるため、
トルク伝達機構1の製品コストは極めて低コストに抑え
ることができる。
That is, the torque transmission mechanism 1 functions as a clutch mechanism for transmitting and releasing the torque from the output side shaft 24 to the steering side shaft 23 according to the amount of heating applied. Further, the torque transmission mechanism 1 is
As described above, the columnar steering-side shaft 23,
Since the fitting groove 25 is formed, it has a simple configuration including only the output-side shaft 24 that has an annular shape.
The product cost of the torque transmission mechanism 1 can be kept extremely low.

【0032】更に、ステアリング側シャフト23及び出
力側シャフト24の材質、即ち両シャフト23,24の
熱膨張率の組み合わせを適宜選定することにより、両シ
ャフト23,24間におけるトルク伝達及びトルク伝達
解除を行うタイミングを任意に設定することがてきる。
Further, by appropriately selecting the materials of the steering shaft 23 and the output shaft 24, that is, the combination of the thermal expansion coefficients of the shafts 23 and 24, the torque transmission and the torque transmission cancellation between the shafts 23 and 24 can be performed. The timing to perform can be set arbitrarily.

【0033】ここで、モータ21に過負荷が印加されて
モータ21が発熱した場合を想定する。モータ21に過
負荷が印加されてモータ21が発熱すると、この発生し
た熱はモータ21から出力側シャフト24に熱伝導され
る。本実施例の構成では、上記のように出力側シャフト
24が熱膨張率が大きな材料により構成されているた
め、モータ21の熱が出力側シャフト24に熱伝導され
熱膨張することにより、ステアリング側シャフト23と
出力側シャフト24とのトクル伝達は解除される。即
ち、モータ21に過負荷が印加された場合にはステアリ
ング側シャフト23と出力側シャフト24とのトクル伝
達は解除される。
Here, it is assumed that an overload is applied to the motor 21 and the motor 21 generates heat. When an overload is applied to the motor 21 and the motor 21 generates heat, the generated heat is conducted from the motor 21 to the output side shaft 24. In the configuration of the present embodiment, since the output side shaft 24 is made of a material having a large coefficient of thermal expansion as described above, the heat of the motor 21 is conducted to the output side shaft 24 and thermally expanded, so that the steering side Tokule transmission between the shaft 23 and the output side shaft 24 is released. That is, when an overload is applied to the motor 21, the transmission of the tokule between the steering shaft 23 and the output shaft 24 is released.

【0034】このように、モータ21に過負荷が印加さ
れた場合には、モータ21が発生する熱によりトルク伝
達機構1は自動的にステアリング側シャフト23と出力
側シャフト24とのトクル伝達を解除する。このため、
電磁クラッチ等の複雑な他の構成を用いることなく、極
めて簡単な構成でステアリング側シャフト23と出力側
シャフト24とのトクル伝達を解除を実現することがで
き、トルク伝達機構1のコスト低減を図ることができ
る。また、モータ21の焼損を防止できると共に、過剰
な操舵力がステアリングシャフト4に印加されるのを防
止でき安全性の向上を図ることができる。
As described above, when an overload is applied to the motor 21, the torque transmission mechanism 1 automatically releases the tokule transmission between the steering shaft 23 and the output shaft 24 by the heat generated by the motor 21. To do. For this reason,
Tokle transmission between the steering-side shaft 23 and the output-side shaft 24 can be released with an extremely simple configuration without using a complicated other configuration such as an electromagnetic clutch, thereby reducing the cost of the torque transmission mechanism 1. be able to. Further, it is possible to prevent the motor 21 from being burnt out and prevent an excessive steering force from being applied to the steering shaft 4, thereby improving safety.

【0035】一方、上記のようにモータ21に過負荷が
印加された場合、及び何らかの異常原因によりトルク伝
達機構1によるトルク伝達が解除された場合には、EC
U17からドライバ22に送信される電流指令値I
1 と、ドライバ22からモータ21に供給される駆動電
流値I2 との間に大きな差が発生する。これは、ステア
リング側シャフト23と出力側シャフト24とが離間す
ることにり、モータ21の負荷が低減するからである。
On the other hand, when an overload is applied to the motor 21 as described above, or when the torque transmission by the torque transmission mechanism 1 is released due to some cause of abnormality, the EC
The current command value I transmitted from U17 to the driver 22
A large difference occurs between 1 and the drive current value I 2 supplied from the driver 22 to the motor 21. This is because the steering-side shaft 23 and the output-side shaft 24 are separated from each other, which reduces the load on the motor 21.

【0036】上記のように、ECU17からドライバ2
2に送信される電流指令値I1 と、びドライバ22から
モータ21に供給される駆動電流値I2 との差を検出す
ることにより異常の発生を検知することができる。以
下、本実施例に組み込まれているECU17が実行する
異常検出処理について図3乃至図5を用いて説明する。
As described above, the ECU 2 drives the driver 2
The occurrence of an abnormality can be detected by detecting the difference between the current command value I 1 sent to No. 2 and the drive current value I 2 supplied from the driver 22 to the motor 21. The abnormality detection processing executed by the ECU 17 incorporated in this embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 to 5.

【0037】図3はECU17が実行する異常検出処理
を示すフローチャートである。同図に示す異常検出処理
は、例えば4ms毎に実行されるルーチン処理である。
FIG. 3 is a flow chart showing the abnormality detection processing executed by the ECU 17. The abnormality detection process shown in the figure is, for example, a routine process executed every 4 ms.

【0038】同図に示す処理が起動すると、先ずステッ
プ10においてドライバ22がモータ21に対して供給
している駆動電流値I2 を検出する。続くステップ12
では、ECU17自身がドライバ22に向け送信する電
流指令値I1 と、ステップ10で検出された駆動電流値
2 との差の絶対値を求め、その値が所定値Is よりも
大きいかどうかを判断する。
When the process shown in the figure is started, first in step 10, the driver 22 detects the drive current value I 2 supplied to the motor 21. Continued Step 12
Then, the absolute value of the difference between the current command value I 1 transmitted by the ECU 17 itself to the driver 22 and the drive current value I 2 detected in step 10 is obtained, and whether or not the value is larger than the predetermined value I s is determined. To judge.

【0039】ステップ12において、電流指令値I1
駆動電流値I2 との差の絶対値が所定値Is よりも大き
いと判断された場合は、前記のようにステアリング側シ
ャフト23と出力側シャフト24とが離間しモータ21
の負荷がなくなった場合であり、モータ21に過負荷が
印加されたか或いはトルク伝達機構1に高熱が印加され
た異常が発生した状態である。
When it is determined in step 12 that the absolute value of the difference between the current command value I 1 and the drive current value I 2 is larger than the predetermined value I s , the steering shaft 23 and the output side are operated as described above. The shaft 24 is separated from the motor 21.
In this case, the motor 21 is overloaded or the torque transmission mechanism 1 is abnormally heated.

【0040】よって、ECU17はステップ12におい
て肯定判断がされた場合には、ステップ14において異
常発生を示す異常検出フラグFをセット(F=1)す
る。一方、12において否定判断がされた場合には、E
CU17は異常が発生していないと判断してステップ1
6において異常検出フラグFをリセット(F=0)す
る。以上の処理を行うことにより異常検出処理は終了す
る。
Therefore, if a positive determination is made in step 12, the ECU 17 sets the abnormality detection flag F indicating the occurrence of abnormality in step 14 (F = 1). On the other hand, when the negative judgment is made in 12, E
CU17 judges that no abnormality has occurred, and the step 1
In 6, the abnormality detection flag F is reset (F = 0). The abnormality detection processing ends by performing the above processing.

【0041】図4は、図3を用いて説明した異常検出処
理の検出結果に基づきECU17が実行するモータ駆動
処理を示すフローチャートである。同図に示すモータ駆
動処理も、例えば4ms毎に実行されるルーチン処理で
ある。
FIG. 4 is a flowchart showing the motor drive processing executed by the ECU 17 based on the detection result of the abnormality detection processing described with reference to FIG. The motor drive process shown in the figure is also a routine process executed every 4 ms, for example.

【0042】同図に示す処理が起動すると、ECU17
は先ずステップ20において、操舵センサ16から送信
されてくる操舵信号により、運転者がステアリングホイ
ール3を回転操作した方向及びステアリングシャフト4
に発生する回転トルクTを検出する。続くステップ22
では、ステップ20で検出されたステアリングホイール
3の回転方向及び回転トルクTに基づき、ドライバ22
に送信する電流指令値I1 を算出する。
When the processing shown in FIG.
First, at step 20, in accordance with the steering signal transmitted from the steering sensor 16, the direction in which the driver rotates the steering wheel 3 and the steering shaft 4
The rotational torque T generated in the above is detected. Continued Step 22
Then, based on the rotation direction and the rotation torque T of the steering wheel 3 detected in step 20, the driver 22
Calculate the current command value I 1 to be transmitted to.

【0043】本実施例では、ステップ22で電流指令値
1 を算出するのに図5に示すマップを用いている。同
図示すマップは横軸にステップ20で検出される回転ト
ルクTを取り、縦軸に求める電流指令値I1 を取った2
元マップである。また、同図に示すマップでは、例えば
ステアリングホイール4を右回りに回転操作している場
合の回転トルクを正方向回転とし、左回りに回転操作し
ている場合の回転トルクを負方向回転としている。
In this embodiment, the map shown in FIG. 5 is used to calculate the current command value I 1 in step 22. In the map shown in the figure, the horizontal axis represents the rotational torque T detected in step 20, and the vertical axis represents the required current command value I 1. 2
It is the original map. Further, in the map shown in the figure, for example, the rotational torque when the steering wheel 4 is rotated clockwise is the positive direction rotation, and the rotational torque when the steering wheel 4 is rotated counterclockwise is the negative direction rotation. .

【0044】従って、ステアリングホイール4に対して
右回りの回転トルク(+Ta )の回転操作が行われた場
合には、図5に示すようにステップ22で電流指令値I
1 はI1 =+Ia と演算される。また、ステアリングホ
イール4に対して左回りの回転トルク(−Tb )の回転
操作が行われた場合には、図5に示すようにステップ2
2で電流指令値I1 はI1 =−Ib と演算される。
Therefore, when the steering wheel 4 is rotated by the clockwise rotation torque (+ T a ), the current command value I is calculated in step 22 as shown in FIG.
1 is calculated as I 1 = + I a . When the steering wheel 4 is rotated by the counterclockwise rotation torque (-T b ), the step 2 is performed as shown in FIG.
At 2, the current command value I 1 is calculated as I 1 = −I b .

【0045】続くステップ24では、図3に示した異常
検出処理のステップ14,16で設定された異常検出フ
ラグFのセット状態を判定する。そして、ステップ24
で異常検出フラグFがセットされていない(F=0)で
あると判定された場合には、ECU17は異常が発生し
ていないと判断して処理をステップ26に進め、ステッ
プ22で求められた電流指令値I1 をドライバ22に向
け出力する。
In the following step 24, the set state of the abnormality detection flag F set in steps 14 and 16 of the abnormality detection processing shown in FIG. 3 is judged. And step 24
When it is determined that the abnormality detection flag F is not set (F = 0), the ECU 17 determines that no abnormality has occurred, advances the processing to step 26, and obtains it in step 22. The current command value I 1 is output to the driver 22.

【0046】一方、ステップ24で異常検出フラグFが
セットされている(F=1)であると判定された場合に
は、ECU17はトルク伝達機構1,パワーステアリン
グ装置2,或いはその近傍の装置に異常が発生たと判断
し、処理をステップ28に進め、モータ21に対する通
電が停止されるよう電流指令値(I1 =0)をドライバ
22に向け出力すると共に、例えばフロントパネルに設
けられている異常発生を知らせる警報ランプを点灯させ
る。
On the other hand, when it is determined in step 24 that the abnormality detection flag F is set (F = 1), the ECU 17 causes the torque transmission mechanism 1, the power steering device 2, or a device in the vicinity thereof to operate. When it is determined that an abnormality has occurred, the process proceeds to step 28, the current command value (I 1 = 0) is output to the driver 22 so that the power supply to the motor 21 is stopped, and the abnormality provided on the front panel, for example. Turn on the alarm lamp to notify the occurrence.

【0047】これにより、運転者は上記のような異常の
発生を検知することができ、安全性を向上させることが
できる。また、上記の異常検出処理及びモータ駆動処理
は、トルク伝達機構1を構成するセンサからの出力信号
に基づきソフトウェア処理により実現できるため、異常
検出処理及びモータ駆動処理を上記構成としても徒にE
CU17の処理を増大させるものではない。
As a result, the driver can detect the occurrence of the above-mentioned abnormality, and the safety can be improved. Further, the above-mentioned abnormality detection processing and motor driving processing can be realized by software processing based on the output signal from the sensor that constitutes the torque transmission mechanism 1.
It does not increase the processing of CU17.

【0048】尚、上記した実施例においては、出力側シ
ャフト24に発熱体となるモータ21が接続される構成
としていたため、出力側シャフト24に嵌合溝25を形
成すると共に熱膨張率の大きな材料により構成し、ステ
アリング側シャフト23は嵌合溝25に嵌入しうる形状
とすると共に熱膨張率の小さい材料により構成した例を
示した。
In the above-described embodiment, since the output shaft 24 is connected to the motor 21 as a heating element, the output shaft 24 is formed with the fitting groove 25 and has a large coefficient of thermal expansion. An example is shown in which the steering side shaft 23 is made of a material, has a shape that can be fitted into the fitting groove 25, and is made of a material having a small coefficient of thermal expansion.

【0049】しかるに、出力側シャフト24(第1の部
材)とステアリング側シャフト23(第2の部材)との
構成関係は必ずしも上記した実施例の構成に限定される
ものではなく、第1の部材或いは第2の部材のどちらか
に発熱体が配設されかを考慮して適宜熱膨張率及び嵌合
構造を選定すればよい。
However, the constitutional relationship between the output side shaft 24 (first member) and the steering side shaft 23 (second member) is not necessarily limited to the constitution of the above-mentioned embodiment, but the first member. Alternatively, the coefficient of thermal expansion and the fitting structure may be appropriately selected in consideration of which of the second members is provided with the heating element.

【0050】[0050]

【発明の効果】上述してきたように、本発明のよれば下
記のような種々の効果を実現することができる。
As described above, according to the present invention, the following various effects can be realized.

【0051】請求項1の発明によれば、電気モータが過
負荷となった場合には電気モータが発生する熱により嵌
合部における出力側シャフトとステアリング側シャフト
の嵌合は解除され、出力側シャフトからステアリング側
シャフトへのトルク伝達は自動的に遮断される。このた
め、簡単な構成であるにも拘わらず電気モータが過負荷
となった場合において確実にトルク伝達の遮断を行うこ
とができ、過剰な操舵力が操舵部材に印加されるのを防
止でき安全性の向上を図ることができる。
According to the first aspect of the present invention, when the electric motor is overloaded, the heat generated by the electric motor releases the fitting between the output side shaft and the steering side shaft at the fitting portion, and the output side shaft is released. The torque transmission from the shaft to the steering shaft is automatically cut off. Therefore, despite the simple structure, torque transmission can be reliably cut off when the electric motor is overloaded, and an excessive steering force can be prevented from being applied to the steering member. It is possible to improve the sex.

【0052】また、請求項2の発明によれば、嵌合解除
検出手段により出力側シャフトとステアリング側シャフ
トとの嵌合が解除されたと判断された場合、通電制御手
段により電気モータへの通電が停止されるため、電気モ
ータへの不要な通電が防止され電気モータの損傷を防止
できる。
According to the second aspect of the present invention, when the fitting release detecting means determines that the fitting between the output side shaft and the steering side shaft is released, the energization control means energizes the electric motor. Since the electric motor is stopped, unnecessary electric power supply to the electric motor is prevented and damage to the electric motor can be prevented.

【0053】更に、請求項3の発明によれば、簡単な構
成で第1の部材と第2の部材間におけるトルクの伝達及
び伝達解除を行うことができる。
Further, according to the third aspect of the invention, it is possible to transmit and release the torque between the first member and the second member with a simple structure.

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

【図1】本発明の一実施例であるトルク伝達機構を適用
したパワーステアリング装置2を示す要部構成図であ
る。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a power steering device 2 to which a torque transmission mechanism according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】トルク伝達機構を拡大して示す斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a torque transmission mechanism.

【図3】ECUが実行する異常検出処理を示すフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an abnormality detection process executed by an ECU.

【図4】図3を用いて説明した異常検出処理の検出結果
に基づきECUが実行するモータ駆動処理を示すフロー
チャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a motor drive process executed by the ECU based on the detection result of the abnormality detection process described with reference to FIG.

【図5】ステップ22で電流指令値I1 を算出するのに
用いられるマップを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a map used to calculate a current command value I 1 in step 22.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トルク伝達機構 2 パワーステアリング装置 2 ステアリングホイール 4 ステアリングシャフト 5 ステアリングギヤ 6 ピニオン 7 ラック 8,9 タイロッド 16 操舵センサ 17 ECU 18 減速機 21 モータ 22 ドライバ 23 ステアリング側シャフト 24 出力側シャフト 25 嵌合溝 1 Torque Transmission Mechanism 2 Power Steering Device 2 Steering Wheel 4 Steering Shaft 5 Steering Gear 6 Pinion 7 Rack 8, 9 Tie Rod 16 Steering Sensor 17 ECU 18 Reducer 21 Motor 22 Driver 23 Steering Side Shaft 24 Output Side Shaft 25 Fitting Groove

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気モータの出力トルクを操舵部材に伝
達して補助操舵を行うパワーステアリング装置に配設さ
れるトルク伝達機構であって、 該操舵部材に接続されるステアリング側シャフトと、 環状形状とされることにより内部に該ステアリング側シ
ャフトを嵌合する嵌合部を形成しており、該電気モータ
の発生する駆動トルクを該嵌合部を介して該ステアリン
グ側シャフトに伝達する出力側シャフトとを具備し、 該出力側シャフトを構成する材質の熱膨張率を該ステア
リング側シャフトを構成する材質の熱膨張率よりも大き
く設定してなることを特徴とするトルク伝達機構。
1. A torque transmission mechanism provided in a power steering device for transmitting an output torque of an electric motor to a steering member to perform auxiliary steering, wherein a steering shaft connected to the steering member and an annular shape. By forming a fitting portion for fitting the steering side shaft therein, and transmitting the driving torque generated by the electric motor to the steering side shaft via the fitting portion. And a thermal expansion coefficient of a material forming the output side shaft is set to be larger than a thermal expansion coefficient of a material forming the steering side shaft.
【請求項2】 請求項1記載のトルク伝達機構おいて、 該出力側シャフトと該ステアリング側シャフトとの嵌合
が解除されたことをモータ駆動電流値に基づいて判断す
る嵌合解除検出手段と、 該出力側シャフトと該ステアリング側シャフトとの嵌合
が解除されたと判断した時に、該電気モータへの通電を
停止する通電制御手段とを設けたことを特徴とするトル
ク伝達機構。
2. The torque transmission mechanism according to claim 1, further comprising a disengagement detection means for determining, based on a motor drive current value, that the engagement between the output side shaft and the steering side shaft has been released. A torque transmission mechanism comprising: energization control means for stopping energization of the electric motor when it is determined that the output side shaft and the steering side shaft are disengaged from each other.
【請求項3】 環状に形成された第1の部材と、 該第1の部材内に嵌合されると共に、該第1の部材との
嵌合部で生じる摩擦力により該第1の部材よりトルクの
伝達が行われる第2の部材とを備えたトルク伝達機構で
あって、 該第1の部材或いは第2の部材の何れか一方を熱膨張率
の大きな部材で形成すると共に、他方を熱膨張率の小さ
な部材で形成したことを特徴とするトルク伝達機構。
3. A first member formed in an annular shape and fitted in the first member, and the friction force generated at a fitting portion between the first member and the first member causes A torque transmission mechanism including a second member for transmitting torque, wherein one of the first member and the second member is formed of a member having a large coefficient of thermal expansion, and the other is formed of a heat. A torque transmission mechanism characterized by being formed of a member having a small expansion coefficient.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001098678A1 (en) * 2000-06-19 2001-12-27 Nsk Ltd. Motor-driven power steering device

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