JPS62137269A - Electric motor-operated power steering device - Google Patents
Electric motor-operated power steering deviceInfo
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- JPS62137269A JPS62137269A JP60277477A JP27747785A JPS62137269A JP S62137269 A JPS62137269 A JP S62137269A JP 60277477 A JP60277477 A JP 60277477A JP 27747785 A JP27747785 A JP 27747785A JP S62137269 A JPS62137269 A JP S62137269A
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- shaft
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電動モータによりラックに操舵補助力を付与す
る電動式パワーステアリング装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electric power steering device that applies steering assist force to a rack using an electric motor.
（従来の技術）
パワーステアリング装置としては従来、たとえば油圧式
パワーステアリング装置があったが、油洩れ、油圧ポン
プのエンジン駆動による燃費の悪化、配管等による所要
スペースの増大等の問題点を有しているために近年電動
式パワーステアリング装置が使用される場合がある。電
動式パワーステアリング装置としては従来、例えば実開
昭５９−１７２０７２号公報に掲載されたものがある。(Prior Art) Conventionally, there have been hydraulic power steering devices as power steering devices, but they have problems such as oil leakage, deterioration of fuel efficiency due to the engine drive of the hydraulic pump, and increased space required due to piping, etc. Because of this, electric power steering devices are sometimes used in recent years. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an electric power steering device disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 172072/1983.
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、この従来の電動式バワーステアリング装
置にあっては、ラック軸にボールネジを形成してラック
軸にウオーム軸が一体的に形成されるため、既存のマニ
ュアルステアリング装置のラック軸を容易に転用するこ
とができない。また、ラック軸にボールネジが形成され
ているために、既存のマニュアルステアリング装置のラ
ック軸に用いられて曲げ荷重を支えていたガイドブシュ
を設けることができない。このため、路面反力等により
ラック軸に作用する曲げ荷重がボールネジ部に直接作用
する構造になっている結果、ボールネジ本来の機能に悪
影響を及ぼしている。また、ラック軸は長い部材である
ことと焼入れの際に曲がるおそれがあること等から、ボ
ールネジ精度を確保することが難しい。さらに、ラック
軸の周囲に電動モータを配置するために装置そのものの
外径が大きくなり、このことによりラック軸の取付軸心
位置が移動して既存のサスペンションジオメトリ−に悪
影響を与えるおそれがあるという、種々の問題点を有し
ている。(Problem to be Solved by the Invention) However, in this conventional electric power steering device, a ball screw is formed on the rack shaft and a worm shaft is integrally formed on the rack shaft. The rack shaft of the steering device cannot be easily repurposed. Furthermore, since a ball screw is formed on the rack shaft, it is not possible to provide a guide bush that is used on the rack shaft of existing manual steering devices to support bending loads. For this reason, the structure is such that the bending load acting on the rack shaft due to road surface reaction force or the like directly acts on the ball screw portion, which has an adverse effect on the original function of the ball screw. Furthermore, since the rack shaft is a long member and there is a risk of bending during hardening, it is difficult to ensure ball screw accuracy. Furthermore, placing the electric motor around the rack axle increases the outer diameter of the device itself, which could shift the mounting axis of the rack axle and adversely affect the existing suspension geometry. , has various problems.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、前記問題点を解決するため、電動モータによ
りラック軸に操舵補助力を付与する電動式パワーステア
リング装置において、前記ラック軸の軸線と離隔した平
行な回転軸線を有するよう電動モータを配置し、この電
動モータとラック軸との間に電動モータの回転運動をラ
ック軸の直線運動に変換する変換機構を介装したことを
構成としたものである。(Means for Solving the Problems) In order to solve the problems described above, the present invention provides an electric power steering device that applies steering assist force to a rack shaft using an electric motor. The electric motor is arranged so as to have a rotational axis, and a conversion mechanism is interposed between the electric motor and the rack shaft to convert the rotational motion of the electric motor into linear motion of the rack shaft. .
（作 用）
このような電動式パワーステアリング装置によれば、回
転運動を直線運動に変換する変換機構をラック軸とは別
に設けたためにラック軸に従来のようにボールネジを形
成する必要がないため、既存のマニュアルステアリング
装置のラック軸を容易に転用することができる。また、
路面反力等によりラック軸に作用する曲げ荷重が変換機
構そのものに直接作用することがないため、変換機構そ
のものの機能を円滑に行なうことができる。また、変換
機構そのものはラック軸よりもはるかに短かいため、ボ
ールネジ等の精度を容易に確保することができる。さら
に、ラック軸の周囲の外径が大きくなることはないため
にラック軸の取付軸心位置が移動することはなく、その
ために既存のサスペンションジオメトリ−に悪影響を与
えることはない。(Function) According to such an electric power steering device, since the conversion mechanism for converting rotational motion into linear motion is provided separately from the rack shaft, there is no need to form a ball screw on the rack shaft as in the conventional case. , the rack shaft of an existing manual steering device can be easily repurposed. Also,
Since the bending load acting on the rack shaft due to road surface reaction force or the like does not directly act on the conversion mechanism itself, the conversion mechanism itself can function smoothly. Furthermore, since the conversion mechanism itself is much shorter than the rack shaft, the accuracy of the ball screw, etc. can be easily ensured. Furthermore, since the outer diameter around the rack shaft does not increase, the mounting axis position of the rack shaft does not shift, and therefore the existing suspension geometry is not adversely affected.
（実施例） 以下本発明の実施例について図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第１〜４図は本発明による電動式パワーステアリング装
置の第１実施例を示す図である。1 to 4 are diagrams showing a first embodiment of an electric power steering device according to the present invention.
まず構成について説明すると、第１図において、１０は
両端部が図外の操舵車輪に連結されるとともに、一端側
にラックギヤ１０ａが形成されたラック軸である。ラッ
ク軸１０のラックギヤ１０ａにはピニオンギヤ１２が噛
み合っており、このピニオンギヤ１２はピニオン軸１３
を介してハンドル１６により回転させられてラック軸１
０を軸線方向に移動させ、最終的に車両を操舵する。ラ
ック軸１ｏの一端側のピニオンギヤ１２と反対側にはり
テーナ１８が配置されて荷重を支持しているとともに、
ラック軸１ｏの他端側はガイドブシュ２ｏに支持されて
いる。ラック軸１０の近傍には後述する変換機構２４を
収納する室１５ａを有するハウジング１５が設けられて
おり、このハウジング１５にはラック軸１０の軸線と離
隔した平行な回転軸線を有する電動モータ２２が取り付
けられている。電動モータ２２にはその回転軸線と同一
軸線上で室１５ａ内に延在するウオーム軸２６が連結さ
れており、このウオーム軸２６にはボールネジ２６ａが
形成されている。電動モータ２２の回転子とウオーム軸
２６は連結、あるいは減速機（図示せず）を介して回転
力伝達可能に連結されている。First, the structure will be described. In FIG. 1, reference numeral 10 is a rack shaft having both ends connected to steering wheels (not shown) and having a rack gear 10a formed at one end. A pinion gear 12 meshes with the rack gear 10a of the rack shaft 10, and this pinion gear 12 meshes with the rack gear 10a of the rack shaft 10.
The rack shaft 1 is rotated by the handle 16 through the
0 in the axial direction and ultimately steer the vehicle. A beam retainer 18 is disposed on the side opposite to the pinion gear 12 on one end side of the rack shaft 1o to support the load, and
The other end side of the rack shaft 1o is supported by a guide bush 2o. A housing 15 is provided near the rack shaft 10 and has a chamber 15a for housing a conversion mechanism 24, which will be described later.In this housing 15, an electric motor 22 having a rotation axis parallel to and spaced apart from the axis of the rack shaft 10 is installed. installed. A worm shaft 26 is connected to the electric motor 22 and extends into the chamber 15a on the same axis as the rotation axis of the electric motor 22, and a ball screw 26a is formed on the worm shaft 26. The rotor of the electric motor 22 and the worm shaft 26 are connected to each other or are connected to each other so as to transmit rotational force via a reduction gear (not shown).
ウオーム軸２６の両端部は軸受２８を介してハウジング
１５に回転自在に支持されており、ハウジング１５に対
してウオーム軸２６が軸方向に移動することは拘束され
ている。ウオーム軸２６はボールネジ２６ａ内を転勤す
るボール３０を介してボールナツト３２とネジ結合され
ており、ボールナット３２はラック軸１０にボルト３３
で固定された連結部材３４に固定されている。ウオーム
軸２６、ボール３０およびボールナット３２は、電動モ
ータ２２の回転運動をラック軸１０の直線運動に変換す
る変換機構２４を構成する。ボ−ルナット３２および連
結部材３４は車両操舵時にラック軸１０が移動するとき
共にハウジング１５内で最大限移動できるように配慮さ
れている。ピニオン軸１３の途中にはトルクセンサ３６
が設けられており、このトルクセンサ３６はピニオン軸
１３の回転方向（操舵方向）と回転トルク値を検出して
それに対応する信号を制御回路３７へ出力する。制御回
路３７には車速センサ３８からの車速信号も入力され、
制御回路３７はトルクセンサ３６と車速センサ３８との
両者からの信号にもとづいて電動モータ２２に信号を出
力して制御する。このときの電源は図外のバッテリを用
いる。Both ends of the worm shaft 26 are rotatably supported by the housing 15 via bearings 28, and movement of the worm shaft 26 in the axial direction with respect to the housing 15 is restricted. The worm shaft 26 is screwed to a ball nut 32 via a ball 30 that moves within a ball screw 26a, and the ball nut 32 is connected to the rack shaft 10 by a bolt 33.
It is fixed to a connecting member 34 fixed at. The worm shaft 26, the ball 30, and the ball nut 32 constitute a conversion mechanism 24 that converts the rotational motion of the electric motor 22 into linear motion of the rack shaft 10. The ball nut 32 and the connecting member 34 are designed so that they can both move as much as possible within the housing 15 when the rack shaft 10 moves during vehicle steering. A torque sensor 36 is located in the middle of the pinion shaft 13.
The torque sensor 36 detects the rotational direction (steering direction) of the pinion shaft 13 and the rotational torque value, and outputs a signal corresponding thereto to the control circuit 37. A vehicle speed signal from a vehicle speed sensor 38 is also input to the control circuit 37.
The control circuit 37 outputs signals to and controls the electric motor 22 based on signals from both the torque sensor 36 and the vehicle speed sensor 38. A battery (not shown) is used as the power source at this time.
次に作用について説明する。車両操舵時に運転者がハン
ドル１６を回転させるとトルクセンサ３６は、操舵方向
と路面反力等に対する回転トルク値を検出してそれに応
じた信号を制御回路３７へ出力する。Next, the effect will be explained. When the driver rotates the steering wheel 16 when steering the vehicle, the torque sensor 36 detects the rotational torque value with respect to the steering direction, road reaction force, etc., and outputs a signal corresponding to the rotational torque value to the control circuit 37.
これと同時に制御回路３７には車速センサ３８からの信
号が入力され、制御回路３７はそれら２種類の信号にも
とづいて電動モータ２２が車速や路面反力に応じた最適
の出力を出力するよう電動モータ２２に信号を出力する
。電動モータ２２は制御回路３７からの信号により最適
の出力でウオーム軸２６を回転駆動し、さらにボール３
０、ボールナツト３２、連結部材３４を介してラック軸
１０を軸線方向に駆動する。At the same time, a signal from the vehicle speed sensor 38 is input to the control circuit 37, and the control circuit 37 controls the electric motor 22 to output an optimal output according to the vehicle speed and road reaction force based on these two types of signals. A signal is output to the motor 22. The electric motor 22 rotates the worm shaft 26 with the optimum output according to the signal from the control circuit 37, and also rotates the worm shaft 26.
0, the rack shaft 10 is driven in the axial direction via the ball nut 32 and the connecting member 34.
このようにしてラック軸１０に操舵補助力が付与され、
ハンドル１６からピニオンギヤ１２、ラックギヤ１０ａ
を介してラック軸１０に直接入力されるマニュアル操舵
力とともに車両を操舵する。すなわち、第３図に示すよ
うに、回転トルクがり、のとき、操舵補助力以外のマニ
ュアル操舵力は破線で示すグラフのようにＦ、であるが
、これに操舵補助力が加わると実線Ａで示すグラフのよ
うに操舵出力は全体としてＦ２となる。したがって操舵
補助力すなわち電動モータ２２による出力はＣＦ２
Ｆ＋）であることになる。このようにして操舵補助力は
回転トルクにもとづいて制御回路３７により一義的に演
算されるが、さらに車速にもとづいて制御回路３７は操
舵補助力を最終的に判断する。すなわち、第４図に示す
ように、車速にもとづいてサーボ比、すなわち（Ｆｚ
Ｆ、）／ｌ＋を演算し、車速か低い■領域においては
サーボ比を最大にして最大の操舵補助力を発生させる。In this way, a steering assist force is applied to the rack shaft 10,
From the handle 16 to the pinion gear 12 and rack gear 10a
The vehicle is steered together with the manual steering force that is directly input to the rack shaft 10 via the rack shaft 10. That is, as shown in Fig. 3, when the rotational torque increases, the manual steering force other than the steering assist force is F as shown in the graph shown by the broken line, but when the steering assist force is added to this, it becomes the solid line A. As shown in the graph, the overall steering output is F2. Therefore, the steering assist force, that is, the output from the electric motor 22 is CF2
F+). In this way, the steering assist force is uniquely calculated by the control circuit 37 based on the rotational torque, but the control circuit 37 ultimately determines the steering assist force based on the vehicle speed. That is, as shown in Fig. 4, the servo ratio, that is, (Fz
F, )/l+ is calculated, and in the region (2) where the vehicle speed is low, the servo ratio is maximized to generate the maximum steering assist force.
これは前述のように制御回路３７により一義的に演算さ
れた操舵補助力をそのまま利用することを意味する。そ
して、車速が高い■領域においてはサーボ比を零にし、
操舵補助力を発生させない。すなわち電動モータ２２の
出力は零となる。これは第３図における破線のグラフの
場合を意味する。車速か中位の■領域においてはサーボ
比は最大値から零に徐々に変化する。すなわち車速か例
えば中位のＶ、のときのサーボ比Ｓ１から操舵補助力を
演算し、このときの操舵出力合計は第３図において実線
Ｂで示すグラフからＦ３となり、前記一義的に求められ
たＦ２よりも低いＦ３に修正されるよう制御回路３７は
電動モータ２２の出力を信号により制御する。This means that the steering assist force uniquely calculated by the control circuit 37 as described above is used as is. Then, in the ■ region where the vehicle speed is high, the servo ratio is set to zero,
Does not generate steering assist force. That is, the output of the electric motor 22 becomes zero. This means the case of the broken line graph in FIG. In the region (■) where the vehicle speed is medium or medium, the servo ratio gradually changes from the maximum value to zero. That is, the steering assist force is calculated from the servo ratio S1 when the vehicle speed is, for example, medium V, and the total steering output at this time is F3 from the graph shown by the solid line B in FIG. The control circuit 37 controls the output of the electric motor 22 using a signal so that the output is corrected to F3, which is lower than F2.
このようにして、車速か低く路面反力の大きいときは電
動モータ２２は大きな出力をし、車速か高く路面反力が
小さいときは電動モータ２２は小さな出力をするよう制
御回路３７は電動モータ２２の出力を最適に制御する。In this way, the control circuit 37 controls the electric motor 22 so that when the vehicle speed is low and the road reaction force is large, the electric motor 22 outputs a large output, and when the vehicle speed is high and the road reaction force is small, the electric motor 22 outputs a small output. Optimal control of output.
第５図は本発明の第２実施例について示す。この第２実
施例は、ハウジング１５の両端部とう・ツク軸１０との
間にラックシール４０を介装して室１５ａ内を液密とし
、この室１５ａ内に注入口４１から潤滑液（例えばギヤ
オイル）を充填したものである。前記従来の電動式パワ
ーステアリング装置にあってはラック軸にボールネジが
形成されているためにラック軸周面上での潤滑液のシー
ルが難しく、そのためにグリース等で潤滑を実施せざる
をえず充分な潤滑性、耐久性が得られなかった。これに
対しこの第２実施例によれば、ラック軸１０にボールネ
ジが形成されていないためにラック軸１０上で容易に潤
滑液のシールを行なうことができ、変換機構２４を潤滑
液中に浸漬して充分な潤滑性、耐久性を得ることができ
る。FIG. 5 shows a second embodiment of the invention. In this second embodiment, a rack seal 40 is interposed between both ends of the housing 15 and the shaft 10 to make the inside of the chamber 15a liquid-tight, and a lubricant (for example, gear oil). In the conventional electric power steering device described above, since a ball screw is formed on the rack shaft, it is difficult to seal the lubricating fluid on the circumferential surface of the rack shaft, so it is necessary to lubricate with grease or the like. Sufficient lubricity and durability could not be obtained. In contrast, according to the second embodiment, since no ball screw is formed on the rack shaft 10, the lubricant can be easily sealed on the rack shaft 10, and the conversion mechanism 24 is immersed in the lubricant. This provides sufficient lubricity and durability.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、ラック軸の軸線
と離隔した平行な回転軸線を有するよう電動モータを配
置し、この電動モータとう・ツク軸との間に電動モータ
の回転運動をラック軸の直線運動に変換する変換機構を
介装したため、ラック軸にボールネジを形成する必要が
無い。このため、既ｎのマニュアルステアリング装置の
ラック軸を容易に転用することができる。また、既存の
マニュアルステアリング装置と同様ラック軸にその曲げ
荷重を支えるガイドブシュを設けることができるため、
路面反力等によるラック軸への曲げ荷重により変換機構
のポールネジ本来の機能が損なわれるということを防止
できる。また、変換機構のウオーム軸はラック軸よりも
はるかに短かいためにボール矛ジ精度を容易に確保する
ことができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the electric motor is arranged so as to have a rotation axis parallel to and separated from the axis of the rack shaft, and the electric motor is disposed between the electric motor and the rack shaft. Since a conversion mechanism is provided to convert the rotational motion of the rack shaft into linear motion of the rack shaft, there is no need to form a ball screw on the rack shaft. Therefore, the rack shaft of the existing manual steering device can be easily repurposed. In addition, like existing manual steering devices, the rack shaft can be equipped with a guide bushing that supports the bending load.
It is possible to prevent the original function of the pole screw of the conversion mechanism from being impaired due to a bending load on the rack shaft due to a road surface reaction force or the like. Further, since the worm shaft of the conversion mechanism is much shorter than the rack shaft, ball-pointing accuracy can be easily ensured.
さらに、電動モータの回転軸線をラック軸の軸線からず
らして配置したため、従来のように装置そのものの外径
が円周方向全体にわたって大きくなることがなく、この
ことによりラック軸の取付軸心位置が移動して既存のサ
スペンションジオメトリ−に悪影響を与えることもない
。Furthermore, because the rotational axis of the electric motor is offset from the axis of the rack shaft, the outer diameter of the device itself does not increase across the entire circumference, unlike in the past, and this allows the mounting axis position of the rack shaft to be adjusted. It will not move and adversely affect existing suspension geometry.
第１〜４図は本発明による電動式パワーステアリング装
置の第１実施例を示す図であり、第１図はその全体概略
図、第２図は第１図におけるｔｒ−■矢視断面図、第３
図は合計の操舵出力とピニオン軸に入力される回転トル
クとの関係を示すグラフ、第４図はサーボ比と車速との
関係図、第５図は本発明の第２実施例を示すその全体概
略図である。
１０・・・・・・ラック軸、
１０ａ・・・・・・ラックギヤ、
１２・・・・・・ピニオンギヤ、
１３・・・・・・ピニオン軸、
１５・・・・・・ハウジング、
１５ａ・・・・・・室、
１６・・・・・・ハンドル、
１８・・・・・・リテーナ、
２０・・・・・・ガイドブシュ、
２２・・・・・・電動モータ、
２４・・・・・・変換機構、
２６・・・・・・ウオーム軸、
２６ａ・・・・・・ボールネジ、
２８・・・・・・軸受、
３０・・・・・・ボール、
３２・・・・・・ボールナット、
３３・・・・・・ボルト、
３４・・・・・・連結部材、
３６・・・・・・トルクセンサ、
３７・・・・・・制御回路、
３８・・・・・・車速センサ、
４０・・・・・・ラックシール、
４１・・・・・・注入口。1 to 4 are diagrams showing a first embodiment of an electric power steering device according to the present invention, in which FIG. 1 is a general schematic diagram thereof, FIG. 2 is a sectional view taken along the tr-■ arrow in FIG. Third
The figure is a graph showing the relationship between the total steering output and the rotational torque input to the pinion shaft, Figure 4 is a graph showing the relationship between the servo ratio and vehicle speed, and Figure 5 is the entire diagram showing the second embodiment of the present invention. It is a schematic diagram. 10... Rack shaft, 10a... Rack gear, 12... Pinion gear, 13... Pinion shaft, 15... Housing, 15a... ...Chamber, 16...Handle, 18...Retainer, 20...Guide bush, 22...Electric motor, 24...・Conversion mechanism, 26...Worm shaft, 26a...Ball screw, 28...Bearing, 30...Ball, 32...Ball nut , 33... Bolt, 34... Connection member, 36... Torque sensor, 37... Control circuit, 38... Vehicle speed sensor, 40...Rack seal, 41...Inlet.
Claims (3)
る電動式パワーステアリング装置において、前記ラック
軸の軸線と離隔した平行な回転軸線を有するよう電動モ
ータを配置し、この電動モータとラック軸との間に電動
モータの回転運動をラック軸の直線運動に変換する変換
機構を介装したことを特徴とする電動式パワーステアリ
ング装置。(1) In an electric power steering device that applies steering assist force to a rack shaft using an electric motor, the electric motor is arranged so as to have a rotation axis parallel to and separated from the axis of the rack shaft, and the electric motor and the rack shaft are connected to each other. An electric power steering device characterized in that a conversion mechanism is interposed between the rotational motion of the electric motor and the linear motion of the rack shaft.
と同一軸線上に連結されたウォーム軸と、前記ラック軸
に固定されたボールナットと、前記ウォーム軸とボール
ナットとの間に介装された複数のボールとを備えたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動式パワー
ステアリング装置。(2) The conversion mechanism includes a worm shaft connected to the electric motor on the same axis as the rotation axis, a ball nut fixed to the rack shaft, and an interposed device between the worm shaft and the ball nut. 2. The electric power steering device according to claim 1, further comprising a plurality of balls.
、このハウジング内に潤滑液を充填したことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の電動式パワーステアリン
グ装置。(3) The electric power steering device according to claim 2, further comprising a housing for housing the conversion mechanism in a liquid-tight manner, and a lubricating liquid is filled in the housing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27747785A JPH06503B2 (en) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27747785A JPH06503B2 (en) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | Electric power steering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62137269A true JPS62137269A (en) | 1987-06-20 |
| JPH06503B2 JPH06503B2 (en) | 1994-01-05 |
Family
ID=17584137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27747785A Expired - Lifetime JPH06503B2 (en) | 1985-12-09 | 1985-12-09 | Electric power steering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06503B2 (en) |
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| JPH06503B2 (en) | 1994-01-05 |
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