JPH08188164A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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Publication number
JPH08188164A
JPH08188164A JP1840895A JP1840895A JPH08188164A JP H08188164 A JPH08188164 A JP H08188164A JP 1840895 A JP1840895 A JP 1840895A JP 1840895 A JP1840895 A JP 1840895A JP H08188164 A JPH08188164 A JP H08188164A
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JP
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circuit
steering
housing
torque
output shaft
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JP1840895A
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Inventor
Shuji Endo
修司 遠藤
Shozo Sekiya
昌三 関谷
Yasuhiko Miyaura
靖彦 宮浦
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】制御装置を構成している回路素子の発生熱量を
積極的に放熱することが可能な電動パワーステアリング
装置を提供することを目的とする。 【構成】ハウジング50に、ステアリングホイール1か
ら操舵トルクが入力される入力軸2と、この入力軸から
操舵トルクが伝達される出力軸3と、電動機17で発生
する操舵補助トルクを出力軸に伝達する操舵補助トルク
伝達機構15とが内蔵されているとともに、ハウジング
の一部に、制御回路、駆動回路等の電子回路を備えて電
動機を駆動制御して操舵補助トルクを発生する制御装置
20が配設されてなる電動パワーステアリング装置であ
る。そして、ハウジングの壁面60eには、制御装置の
各回路を構成する回路素子のうち自己発熱をする回路素
子41〜44が、直接又は熱伝導率の高い材料からなる
取付け板62を介して一体に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング系
に電動機の駆動によって操舵補助トルクを付与する電動
パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電動パワーステアリング装置として、例
えば実公平4−27743号公報に記載されたラックア
ンドピニオン式の電動パワーステアリング装置が知られ
ている。この装置は、ステアリングホイールと連結して
いるピニオン軸の操舵トルクを検出するトルク検出器
と、トルク検出器から得られたトルク検出信号に基づい
て制御信号を出力する制御回路とが、前記ピニオン軸及
び操向車輪を連結するラック軸を内部で支持しているギ
ヤケース内の前記ピニオン軸の近傍で、且つ前記ラック
軸に対して一方の側に配設されている。また、前記制御
回路からの制御信号に応じた電流を電動機に通電する駆
動回路は、前記ラック軸に対して他方の側に配設されて
いる。ここで、前記駆動回路はユニットケースの内部に
収納され、このユニットケースはギヤケースに一体に固
定されている。
【0003】この電動パワーステアリング装置によれ
ば、トルク検出器、制御回路及び駆動回路が、ラック軸
の周囲に集中的に配置されるので、回路間の配線が簡素
となってノイズの影響が防止され信頼性が向上する。ま
た、駆動回路から電動機に通電電流が流れる際に、パワ
ートランジスタ等の回路素子の自己発熱により、駆動回
路の近傍に配置された他の回路が熱影響を受けるおそれ
があるが、トルク検出器及び制御回路がラック軸を介し
て一方側、駆動回路がラック軸を介して他方側に配設さ
れているので、トルク検出器及び制御回路は、駆動回路
からの熱影響を受けない構造とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術では、接触面積を少なくしてユニットケースがギヤケ
ースに一体に固定されているので、ユニットケース内の
自己発熱をする回路素子が発生した熱量は、熱容量の大
きいギヤケースに熱伝達されずに、熱容量の小さなユニ
ットケースに伝達された後、このユニットケースから外
気に放熱されていく。このように、従来技術では、前記
回路素子が発生した熱量を、ユニットケース内から効率
良く放熱することができない。
【0005】そのため、自己発熱する回路素子の温度上
昇によって電動機に出力すべき最大電流が制限されるお
それがあり、さらには、前記回路素子の熱量により駆動
回路を構成している他の回路素子の寿命が著しく低下し
てしまうおそれもある。このように、自己発熱をする回
路素子の熱量により駆動回路の回路特性が変動し、電動
機に所定の電流が通電不可能となることによって、電動
パワーステアリング装置のアシスト特性を大きく変動さ
せてしまうおそれがある。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、制御装置を構成している回路素子の発生熱量を
積極的に放熱することが可能な電動パワーステアリング
装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電動パワーステ
アリング装置は、ハウジングに、ステアリングホイール
から操舵トルクが入力される入力軸と、この入力軸から
前記操舵トルクが伝達される出力軸と、電動機で発生す
る操舵補助トルクを前記出力軸に伝達する操舵補助トル
ク伝達機構とが内蔵されているとともに、前記ハウジン
グの一部に、制御回路、駆動回路等の電子回路を備えて
前記電動機を駆動制御して操舵補助トルクを発生する制
御装置が配設されてなる電動パワーステアリング装置で
あり、前記ハウジングの壁面には、前記制御装置の各回
路を構成する回路素子のうち自己発熱をする回路素子
が、直接又は熱伝導率の高い材料からなる取付け板を介
して一体に固定されていることを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明の電動パワーステアリング装置によれ
ば、ハウジングの壁面に、制御装置の各回路を構成する
回路素子のうち自己発熱をする回路素子が、直接又は熱
伝導率の高い材料からなる取付け板を介して一体に固定
されているので、前記回路素子が発生する熱量は、直接
又は取付け板を介して熱容量の大きいハウジングに積極
的に熱伝達されていく。これにより、自己発熱をする回
路素子自身の過度の温度上昇が防止されるとともに、こ
の回路素子の周囲の他の回路素子に熱影響を与えること
がない。
【0009】そして、自己発熱をする回路素子から熱量
が伝達されたハウジングは、外気との接触面積が大きい
ので、熱量を外気に効率良く放熱していく。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明に係るコラム・アシスト方式の
電動パワーステアリング装置の一実施例を示す概略構成
図である。図中符号1は、ステアリングホイールであ
り、このステアリングホイール1に作用した操舵トルク
は、入力軸2と、この入力軸2と同軸に連結された出力
軸3とで構成されるステアリングシャフト4に伝達され
る。そして、入力軸2と出力軸3との間には後述するト
ーションバー51が捩じれ自在に連結されており、この
トーションバー51の捩じれ変位をトルクセンサ(トル
ク検出手段)5が検出している。
【0011】また、出力軸3に伝達された操舵トルク
は、ユニバーサルジョイント6を介してロアシャフト7
に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント8を介し
てピニオンシャフト9に伝達される。また、ピニオンシ
ャフト9に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ10
を介してタイロッド11に伝達されて転舵輪を転舵させ
る。ステアリングギヤ10は、ピニオン10aとラック
10bとを有するラックアンドピニオンギヤにより構成
され、ピニオン10aに伝達された回転運動がラック1
0bで直進運動に変換されるようになっている。
【0012】また、出力軸3には、後述するモータ(電
動機)17から伝達される操舵補助トルクを出力軸3に
伝達する減速ギヤ(操舵補助トルク伝達機構)15が連
結されている。この減速ギヤ15には、操舵補助トルク
の伝達・遮断を行う例えば電磁式で構成されている電磁
クラッチ装置(以下、クラッチと称する。)16を介し
て、操舵補助トルクを発生させる例えば直流サーボ電動
機で構成されるモータ17が連結されている。前記クラ
ッチ16は、ソレノイドを有し、このソレノイドに後述
するコントローラ(制御装置)20によって励磁電流が
供給されることによって減速ギヤ15とモータ17とが
機械的に連結され、励磁電流の供給停止によって減速ギ
ヤ15とモータ17は離脱されるようになっている。
【0013】コントローラ20は、図2で示すブロック
図のように、制御回路30、モータ駆動回路31、電流
検出回路32及びクラッチ駆動回路33を有する電子回
路により構成され、トルクセンサ5からのトルク検出信
号及び車速センサ23からの車速検出信号に基づいてモ
ータ17の駆動制御を行うとともに、クラッチ16の制
御によりモータ17の出力軸と減速ギヤ15とを結合若
しくは離脱状態とする。
【0014】制御回路30は、図示しないが、マイクロ
コンピュータ、A/D変換器、カウンタ等を備えてい
る。マイクロコンピュータは、外部接続機器との入出力
処理を行うインタフェース部とROM,RAM等の記憶
部とを備えている。また、A/D変換器は、トルクセン
サ5より入力されたトルク検出信号をデジタル値に変換
してトルク検出値としてマイクロコンピュータに出力す
るA/D変換器や、電流検出回路32から得られたモー
タ17の電流検出信号をデジタル値に変換してマイクロ
コンピュータに出力するA/D変換器が備えられてい
る。また、カウンタは、図示しない変速機の出力軸の回
転に応じてパルス信号を発生する回転数センサ等の車速
センサ23からパルス信号が入力され、単位時間当たり
のパルス数を積算し、車速検出値としてマイクロコンピ
ュータに出力する装置である。
【0015】モータ駆動回路31は、Hブリッジ回路3
4、FETゲート駆動回路35、フェールリレー36、
昇圧電源37等を備えている。Hブリッジ回路34は、
例えば、エンハンスト型のNチャネルMOS型FET
(電界効果トランジスタ)等の4つのFET(回路素
子)41〜44を有し、それらのうちFET41及び4
3が直列に接続されているととともに、FET42及び
44も直列に接続され、これらの直列回路が並列に接続
されてFET41及び42のドレイン側がフェールリレ
ー36及びイグニッションスイッチ22を介してバッテ
リ21に接続されている。そして、FET41と43と
の接続点とFET42と44との接続点との間にモータ
17が接続されている。また、FET43のソース側は
右方向電流検出抵抗RR を介して接地され、同様に、F
ET44のソース側は左方向電流検出抵抗RL を介して
接地されている。そして、これらFET41〜44のゲ
ート端子は、FETゲート駆動回路35と接続され、F
ETゲート駆動回路35から各ゲート端子に所定の電圧
供給が行われるとき、対応するFET41〜44がオン
状態となるようになされている。また、フェールリレー
36は、常開接点を有するリレースイッチであって、H
ブリッジ回路34へのバッテリ21の供給電源をON/
OFF制御するものである。また、昇圧電源37は、H
ブリッジ回路34に供給される電圧を一定に保持する集
積回路であり、例えばIC電圧レギュレータが使用され
ている。さらに、図中符号38は、バッテリ21の電圧
を一次的に蓄える充放電用コンデンサである。
【0016】また、電流検出回路32は、例えば、右方
向電流検出抵抗RR 及び左方向電流検出抵抗RL の両端
に発生した電圧の増幅及びノイズの除去を行い、右方向
モータ電流検出信号及び左方向モータ電流検出信号を制
御回路30に出力する。さらに、クラッチ駆動回路33
は、制御回路30からのクラッチ制御信号に応じてクラ
ッチ16を制御し、クラッチ16のソレノイドに励磁電
流を供給して、モータ12の出力軸と減速ギヤ15との
機械的結合状態及び離脱状態を制御する。
【0017】次に、図3から図7に示すものは、本発明
におけるハウジングの具体的な外観及び内部構造を示す
ものである。図7に示すように、同軸に配設された入力
軸2と出力軸3との連結部はギヤハウジング50に内蔵
されているとともに、入力軸2はギヤハウジング50に
固定された筒状のコラムハウジング58内に配設されて
いる。そして、図3及び図4に示すように、ギヤハウジ
ング50には、その外周に多数の冷却用フィン50aが
設けられている。なお、このギヤハウジング50が、本
発明の請求項に記載されたハウジングに相当する。
【0018】このギヤハウジング50には、図7に示す
ように、センサカバー55が着脱自在に装着される装着
部50bが一体形成されているとともに、入力軸2(若
しくは出力軸3)の軸線と直交する方向に、モータ軸1
7aを向けたモータ17が連結されている。なお、クラ
ッチ16は、モータ17よりギヤハウジング50側に内
蔵されている。
【0019】ここで、センサカバー55に隣接するギヤ
ハウジング50の外周には、函状の発熱素子収納部60
が形成されている。この発熱素子収納部60は、図5及
び図6に示すように、ギヤハウジング50の外周から突
出して一体成形された側板60a、60bにより矩形状
の収納室60cが画成されている。そして、収納室60
cの開口部を閉塞するように天板60dが側板60a、
60bに取付けられることによって発熱素子収納部60
が形成されている。ここで、側板60a、天板60dの
外壁には、その略全域に外気との接触面積を大きくする
冷却用フィン50aが形成されている。
【0020】また、ギヤハウジング50の内部には、図
7に示すように、このギヤハウジング50に軸受51
a、51bを介して回転自在に支持された出力軸3と、
ギヤハウジング50に図示しない軸受を介して回転自在
に支持された入力軸2とが同軸突き合わせ状態で配設さ
れている。また、出力軸3の入力軸2側端面縁部分の周
方向の所定位置には、入力軸2a側に突出した凸部3a
が形成されており、この凸部3aは、入力軸2の入力軸
2側端部外周面に形成された当該凸部3aよりも幅広の
縦溝2aに挿入され、入力軸2及び出力軸3間の所定角
度以上の相対回転が防止されている。
【0021】そして、出力軸3の外周には、出力軸3と
同軸且つ一体に回転するウォームホイール52が外嵌さ
れている。そして、前述したモータ17のモータ軸17
aにウォーム17bが同軸に固着されており、このウォ
ーム17bと前記ウォームホイール52が噛み合ってい
る。これにより、電動モータ17の回転方向が適宜切り
換えられることにより、減速ギヤ15を構成するウォー
ムホイール52及びウォーム17bを介して出力軸3に
任意の方向の操舵補助トルクが付与されるようになって
いる。
【0022】また、トルクセンサ5は、図7に示すよう
に、ギヤハウジング50内に内蔵されたトーションバー
51の捩じれ変位を軸方向の移動として変化させるスラ
イダ53aと、このスライダ53aの移動変位に応じた
アナログ電圧からなるトルク検出信号を出力するポテン
ショメータ54とで構成されている。すなわち、入力軸
2に軸方向及び回転方向への相対変位が自在な円筒形の
スライダ53aが外嵌され、そのスライダ53aの左端
部に凸部3aに近接する円筒形のクロスガイド53bの
端部が結合され、このクロスガイド53b内周面の凸部
3aに対向する部分には軸方向に長い縦溝53cが形成
され、その縦溝53cに内端が凸部3aに圧入され径方
向外側に突出したピン53dの外端が挿入されている。
これにより、出力軸3及びスライダ53aは、回転方向
に一体であるが、軸方向には縦溝53cの長さの範囲に
おいて相対変位が可能となる。そして、スライダ53a
は、スプリング53eによって図7の右方に常時付勢さ
れているが、縦溝53cから周方向に約180度離隔し
たクロスガイド53b内周面に形成された凹部53fに
転動可能に収容されたボール53gが、入力軸2の左端
側外周面に形成された周方向に連続する溝2cにも入り
込んでいるため、スライダ53aの軸方向への移動は規
制されている。そして、溝2cは軸に対して若干傾斜し
ているため、入力軸2及び出力軸3間にトーションバー
51の捩じれを伴って相対回転が生じ、入力軸2に対す
るスライダ53aの回転方向位置が変化すると、溝2c
に沿ってボール53gが軸方向に移動し、これによって
スライダ53aが軸方向に移動する。
【0023】また、ギヤハウジング50に固定されてい
るポテンショメータ54は、ハウジング50に固定され
た回路基板55aの制御回路30と接続している。そし
て、ステアリングホイール1を操舵操作することによっ
てトーションバー51に生じる捩じれ変位を、スライダ
53aの軸方向の軸方向の移動量に応じたアナログ電圧
のトルク検出信号として制御回路30に出力する。
【0024】また、ギヤハウジング50の装着部50b
内部には回路基板55aが装着され、図2で示したコン
トローラ20を構成する制御回路30、電流検出回路3
2及びクラッチ駆動回路33を構成する全ての回路素子
が収納されているとともに、モータ駆動回路31は、H
ブリッジ回路34を構成している4つのFET41〜4
4を除いた回路素子が収納されている。
【0025】そして、前記回路基板55aに接続されな
いFET41〜44は、本発明における自己発熱をする
回路素子の具体例であり、図5及び図6に示すように、
発熱素子収納部60の内壁(壁面)60eに固定された
回路基板64に、それぞれの端子41a〜44aが接続
された状態で収納されている。すなわち、発熱素子収納
部60の天板60dと対向する内壁60eには、平板状
の取付け板62が、内壁60eの略半分の領域を覆うよ
うに内壁60eとの接触面積を大きくして配設されてい
る。この取付け板62は、例えばアルミニウムのように
熱伝導率の高い金属材料により形成されており、固定ネ
ジ62aによって内壁60eに固定されている。
【0026】そして、FET41〜44は、自身に設け
られたネジ孔に固定ネジ65が挿通され、これら固定ネ
ジ65が取付け板62にねじ込まれることによって取付
け板62にそれぞれ一体に固定されている。なお、前記
回路基板64は、センサカバー55内に収納された回路
基板55aのFETゲート駆動回路35等と接続してい
る。
【0027】上記構成の電動パワーステアリング装置に
よれば、トルクセンサ5のトルク検出信号及び車速セン
サ23からの車速検出信号に基づいて制御回路30が所
定のプログラムに従い処理し、この処理結果に基づいて
モータ駆動回路31がモータ17の駆動制御を行う。そ
して、このモータ17の駆動により、減速ギヤ15を介
して出力軸3に操舵補助トルクが伝達されるので、例え
ば低速コーナリング時や車庫入れ時に操舵操作が容易に
なる。
【0028】また、本実施例では、制御回路30、モー
タ駆動回路31、電流検出回路32及びクラッチ駆動回
路33を備えるコントローラ20が、ギヤハウジング6
0の外周に配置されているので、回路間の配線が簡素と
なってノイズの影響が防止され信頼性が向上するが、モ
ータ駆動回路31のなかで自己発熱をするFET41〜
44により、これらFET41〜44を除く他の回路素
子に対する熱影響の問題がある。しかしながら、本実施
例では、ギヤハウジング50の外周に設けられた発熱素
子収納部60の収納室60cに、FET41〜44のみ
が収納されているので、制御回路30、電流検出回路3
2、クラッチ駆動回路33や、モータ駆動回路31を構
成している他の回路素子に対して熱影響を与えることが
ない。
【0029】そして、FET41〜44は、熱伝導率の
高い取付け板62を介して内壁60eに一体に固定され
ているので、これらFET41〜44が発生する熱量
は、取付け板62を介して熱容量の大きいギヤハウジン
グ50に積極的に熱伝達されていき、FET41〜44
自身の過度の温度上昇が防止される。それとととも
に、、FET41〜44から熱量が伝達されたギヤハウ
ジング50は、外気との接触面積が大きいので、熱量を
外気に効率良く放熱していく。
【0030】したがって、本実施例は、コントローラ2
0を構成している自己発熱をするFET41〜44や他
の回路素子に対して全く熱影響を与えず回路特性を正常
に保持してモータ17へ通電される電流値を所定値に設
定することができるので、信頼性の高い電動パワーステ
アリング装置を提供することができる。なお、本実施例
では、FET41〜44と内壁60eとの間に、熱伝導
率の高い取付け板62を配設した構造としたが、これに
限るものではなく、FET41〜44を直接内壁60e
に固定しても上記実施例と同様の作用効果を得ることが
できる。
【0031】また、FET41〜44を自己発熱をする
回路素子として説明したが、これに限るものではなく、
例えば、自己発熱をするフェールリレー36、電流検出
抵抗RL 、RR 、昇圧電源37若しくは充放電用コンデ
ンサ38をそれぞれ他の発熱素子収納部に収納しても、
同様の作用効果を得ることができる。また、本実施例で
は、ギヤハウジング50の外周面にFET41〜44を
一体に固定したが、ギヤハウジング50の内周面にFE
T41〜44を一体に固定しても、同様の作用効果を得
ることができる。
【0032】また、本実施例は、ギヤハウジング50に
FET41〜44を配設した構造について説明したが、
これに限るものではなく、コラムハウジング58若しく
は図示しないラックハウジングの外周等にFET41〜
44を一体に固定しても、同様の作用効果を得ることが
できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電動パワ
ーステアリング装置は、ハウジングの壁面に、制御装置
の各回路を構成する回路素子のうち自己発熱をする回路
素子が、直接又は熱伝導率の高い材料からなる取付け板
を介して一体に固定されているので、前記回路素子が発
生する熱量は、直接又は取付け板を介して熱容量の大き
いハウジングに積極的に熱伝達されていき、自己発熱を
する回路素子自身の過度の温度上昇を防止することがで
きる。
【0034】また、自己発熱をする回路素子から熱量が
伝達されたハウジングは、外気との接触面積が大きいの
で、効率を高めて熱量を外気に放熱していく。したがっ
て、本発明は、制御装置を構成している自己発熱をする
回路素子及び他の回路素子に対して全く熱影響を与えず
回路特性を正常に保持して電動機へ通電される電流値を
常に所定値に設定することができるので、信頼性の高い
電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す概略図である。
【図2】本発明に係る制御装置のブロック図である。
【図3】本発明に係るハウジングを示す外観図である。
【図4】図3のIV−IV線矢視図である。
【図5】本発明に係る自己発熱をする回路素子がハウジ
ングの壁面に固定されている状態を示す図4のV −V 線
矢視図である。
【図6】図5のVI−VI線矢視図である。
【図7】本発明に係るハウジング内部を示す要部断面図
である。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール 2 入力軸 3 出力軸 5 トルクセンサ 15 減速ギヤ(操舵補助トルク伝達機構) 17 モータ(電動機) 17a モータ回転軸 20 コントローラ(制御装置) 30 制御回路 31 モータ駆動回路 32 電流検出回路 33 クラッチ駆動回路 41〜44 FET(自己発熱をする回路素子) 50 ギヤハウジング(ハウジング) 58 コラムハウジング(ハウジング) 60 発熱素子収納部 60a、60b 側板 60c 収納室 60d 天板 60e 内壁(壁面) 60f 底板 62 取付け板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングに、ステアリングホイールか
    ら操舵トルクが入力される入力軸と、この入力軸から前
    記操舵トルクが伝達される出力軸と、電動機で発生する
    操舵補助トルクを前記出力軸に伝達する操舵補助トルク
    伝達機構とが内蔵されているとともに、前記ハウジング
    の一部に、制御回路、駆動回路等の電子回路を備えて前
    記電動機を駆動制御して操舵補助トルクを発生する制御
    装置が配設されてなる電動パワーステアリング装置にお
    いて、 前記ハウジングの壁面に、前記制御装置の各回路を構成
    する回路素子のうち自己発熱をする回路素子を、直接又
    は熱伝導率の高い材料からなる取付け板を介して一体に
    固定することを特徴とする電動パワーステアリング装
    置。
JP1840895A 1994-11-30 1995-01-11 電動パワーステアリング装置 Pending JPH08188164A (ja)

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