JPS62137272A - 電動式パワ−ステアリング装置 - Google Patents

電動式パワ−ステアリング装置

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JPS62137272A
JPS62137272A JP60280118A JP28011885A JPS62137272A JP S62137272 A JPS62137272 A JP S62137272A JP 60280118 A JP60280118 A JP 60280118A JP 28011885 A JP28011885 A JP 28011885A JP S62137272 A JPS62137272 A JP S62137272A
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electric motor
steering
rack shaft
shaft
power steering
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Koichi Komatsu
浩一 小松
Ichiro Kaneda
金田 一郎
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Hitachi Astemo Ltd
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Atsugi Motor Parts Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0466Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
(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、昭
和60年12月9日に本出願人により出願された電動式
パワーステアリング装置がある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、この従来の電動式パワーステアリング装
置にあっては、操舵が終了してステアリング系に車輪側
からハンドル側に向かって逆に路面反力が入力したとき
に、ラック軸が中立位置へ移動する際に電動モータが逆
に回転されたりボールナツトがフリクションにより円滑
に移動しなかったり等により負荷が生じ、ラック軸ある
いはハンドルが中立位置へ戻る速度が遅くなって車両の
操縦安定性を悪化させるという問題点があった。
(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
モータにこの回転軸線と同一軸線上に配置されたウオー
ム軸と、前記ラック軸に固定されたポールナツトと、前
記ウオーム軸とポールナツトとの間に介装された複数の
ボールとを有し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と、操舵が終了してステアリン
グ系に逆に路面反力が入力したときに前記ラック軸の中
立位置への移動負荷を軽減する負荷軽減手段と、を備え
た構成としたものである。
(作 用) このような本発明による電動式パワーステアリング装置
によれば、操舵が終了してステアリング系に車輪側から
ハンドル側に向かって逆に路面反力が人力したときであ
っても、ラック軸は中立位置へ移動する際の負荷を負荷
軽減手段により軽減されるため、ラック軸あるいはハン
ドルは中立位置へ迅速に戻り、車両の操縦安定性を向上
させることができる。
(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。
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。
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I
O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10の一端側のピニオンギヤ12と反対側にはリ
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10の他端側はガイドプツシ20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にはクラッチ23を介し
て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。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
介してポールナツト32とネジ結合されており、ポール
ナツト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およびポールナツト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。ポールナツト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
(操舵力向)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あるいはクラッチ23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。
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。
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、ポールナツト32、連結部材34を介してラック軸
■0を軸線方向に駆動する。
このようにしてラック軸10の操舵補助力が付与され、
ハンドル16からピニオンギヤI2、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tl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Flであるが
、これに操舵補助力が加わると実&jlA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(Fz
−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’+ ) / ’+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。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、車速か高いmM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。車速が中位の■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S、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F、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。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(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。
車両の操舵が終了するとステアリング系、すなわちハン
ドル16からビニオン軸13、ピニオンギヤ12、ラッ
ク軸10等を介して図外の車輪に至るまでの操舵力伝達
経路に、逆に車輪側からハンドル側に向かって路面反力
が入力してステアリング系の各部材を中立位置に戻そう
とする。このときは運転者はハンドル16へもはや操舵
力を入力していないため、トルクセンサ36で検出され
る回転トルク値は零となっている。トルクセンサ36は
このように回転トルク値が零であることを検出すると制
御回路37に信号を出力し、クラッチ23が電動モータ
22とウオーム軸26との連結を切断するようクラッチ
23に信号を出力させる。このため、ウオーム軸26に
より電動モータ22が逆に回転させられることによる負
荷を除去してラック軸10が中立位置へ移動する際の負
荷を軽減し、ラック軸あるいはハンドルが中立位置へ迅
速に戻ることを促進して車両の操縦安定性を向上させる
ことができる。このとき、トルクセンサ36、制御回路
37、クラッチ23はともに、ラック軸10の中立位置
への移動負荷を軽減する負荷軽減手段を構成している。
第5図には本発明の第2実施例について示す。
ボールナフト32の両側にはハウジング15との間に一
対の圧縮バネ(付勢手段)42.43がリテーナ45.
46および47.48を介して介装されており、リテ−
す46および47はハウジング15内の段差15bおよ
び15Cに当接して圧縮バネ42.43が中立位置以上
伸びることを規制している。この第2実施例によれば、
車両の操舵が終了して車輪側からの路面反力によりボー
ルナツト32が中立位置に戻ろうとすると、前記第1実
施例と同様に制御回路37がトルクセンサ36からの信
号にもとづいてクラッチ23に電動モータ22とウオー
ム軸26との連結を切断するよう信号を出力するほか、
操舵時に圧縮された圧縮バネ42あるいは43がポール
ナツト32を中立位置へも戻すよう付勢してフリクショ
ンを取除くためにポールナツト32が円滑に移動し、ラ
ック軸10が中立位置へ移動する際の負荷をさらに軽減
してラック軸あるいはハンドルが中立位置へ迅速に戻る
ことを促進し、車両の操縦安定性をさらに向上させるこ
とができる。したがって、圧縮バネ42および43、リ
テーナ45〜48、ポールナツト32および連結部材3
4は、ラック軸10が中立位置へ移動する際の負荷を軽
減する負荷軽減手段を構成している。ところで、圧縮バ
ネ42あるいは43は操舵時に圧縮されることとなるが
、このときのバネ反力は電動モータ22の出力を阻害し
たり、あるいは焼付きさせるようなことを引起こすほど
大きくはない。すなわち、圧縮バネ42.43のバネ力
を変換機構24の作動フリクションと同値に設定すれば
足り、う、り軸10が中立位置に戻る際にそのフリクシ
ョンが打消されてマニュアルステアリング装置と全く同
じ戻り性能を得ることができる。またさらに、圧縮バネ
42.43のバネ力を種々に設定することでマニュアル
ステアリング装置よりもさらに向上した性能を得ること
も可能となる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明による電動式パワーステア
リング装置によれば、操舵が終了してステアリング系に
逆に路面反力が入力したときでありでも、ラック軸は中
立位置へ移動する際の負荷を負荷軽減手段により軽減さ
れるため、ラック軸あるいはハンドルは中立位置へ迅速
に戻り、車両の操縦安定性を向上させることができる。
なお、前記実施例において、電動モータ22とクラッチ
23との間、あるいはクラッチ23とウオーム軸26と
の間に減速機構を設けてもよく、また、前記第2実施例
においてはクラッチ23が無(ともよい。
【図面の簡単な説明】
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■−■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実施例を示す要部断面図で
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、 15b、15c・・・・・・段差、 16・・・・・・ハンドル、 18・・・・・・リテーナ、 20・・・・・・ガイドブシュ、 22・・・・・・電動モータ、 23・・・・・・クラッチ、 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・・・・・・ポールナツト、 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、 42.43・・・・・・圧縮バネ(付勢手段)、45〜
4日・・・・・・リテーナ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)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、この電動モータにこの回転軸線と同一軸
    線上に配置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有し電動モータの回
    転運動をラック軸の直線運動に変換する変換機構と、操
    舵が終了してステアリング系に逆に路面反力が入力した
    ときに前記ラック軸の中立位置への移動負荷を軽減する
    負荷軽減手段と、を備えたことを特徴とする電動式パワ
    ーステアリング装置。
  2. (2)前記負荷軽減手段は、前記電動モータとウォーム
    軸との間に介装され、操舵が終了してステアリング系に
    逆に路面反力が入力したときに前記電動モータとウォー
    ム軸との連結を切断するクラッチを設けたことを特徴と
    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。
  3. (3)前記負荷軽減手段は、前記変換機構を収納するハ
    ウジングと前記ボールナットとの間に介装され、操舵が
    終了してステアリング系に逆に路面反力が入力したとき
    に前記ラック軸の中立位置への移動を付勢する付勢手段
    を設け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。
JP28011885A 1985-12-11 1985-12-11 電動式パワ−ステアリング装置 Expired - Lifetime JPH06505B2 (ja)

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JPH06505B2 JPH06505B2 (ja) 1994-01-05

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6369674U (ja) * 1986-10-28 1988-05-11
JPH0333774U (ja) * 1989-08-07 1991-04-03
WO2013054439A1 (ja) * 2011-10-14 2013-04-18 三菱電機株式会社 永久磁石型モータ
JPWO2013054439A1 (ja) * 2011-10-14 2015-03-30 三菱電機株式会社 永久磁石型モータ
JP2015130793A (ja) * 2015-02-04 2015-07-16 三菱電機株式会社 永久磁石型モータ

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