JP3359666B2 - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電動パワーステアリ
ング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、ステアリングホイールを回転
させて操舵を行なった時に、ステアリングシャフトに加
わるトルクに応じた回転力をモータから操舵機構に与
え、操舵力をアシストするようにした電動パワーステア
リング装置が用いられている。図３に、従来の電動パワ
ーステアリング装置の外観を示し、図４にモータのステ
アリングシャフトへの取付け状態を示す。2. Description of the Related Art Conventionally, when steering is performed by rotating a steering wheel, an electric power steering device is provided in which a torque corresponding to a torque applied to a steering shaft is applied from a motor to a steering mechanism to assist the steering force. Is used. FIG. 3 shows an appearance of a conventional electric power steering apparatus, and FIG. 4 shows a state where a motor is mounted on a steering shaft.
【０００３】図３および図４を参照して、ステアリング
シャフト１０を保持するステアリングコラム２０には、
モータ３０が取付けられており、このモータ３０のトル
クは、ウォーム３０ａおよびウォームホイール３０ｂを
介してステアリングシャフト１０に伝達される。ステア
リングシャフト１０の途中部には、トーションバーが介
装されており、ステアリングホイール４０を操作する
と、トーションバーが僅かに捩じれて、トーションバー
により連結された入力軸と出力軸との間に相対変位が生
じる。この相対変位がトルクセンサ６０ａにより検出さ
れ、その検出結果に基づいてコントローラ６０によりモ
ータ３０への入力電流が制御される。これにより、ステ
アリングシャフト１０に加わるトルクに対応して、モー
タ３０により操舵力をアシストすることができる。Referring to FIGS. 3 and 4, a steering column 20 for holding a steering shaft 10 includes:
The motor 30 is mounted, and the torque of the motor 30 is transmitted to the steering shaft 10 via the worm 30a and the worm wheel 30b. A torsion bar is interposed in the middle of the steering shaft 10, and when the steering wheel 40 is operated, the torsion bar is slightly twisted, and the relative displacement between the input shaft and the output shaft connected by the torsion bar. Occurs. This relative displacement is detected by the torque sensor 60a, and the input current to the motor 30 is controlled by the controller 60 based on the detection result. Thus, the steering force can be assisted by the motor 30 in accordance with the torque applied to the steering shaft 10.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の場合には、ラッ
ク軸５０に大荷重が加わった場合、例えば、車輪が縁石
に乗り上げたりした場合には、ラック軸５０に衝撃的に
大トルクが加わり、このトルクは、ウォーム３０ａおよ
びウォームホイール３０ｂの歯部分やモータ３０に直接
加わる。この時、モータ３０とステアリングシャフト１
０とは滑りのない状態でトルク伝達されているので、ウ
ォーム３０ａまたはウォームホイール３０ｂの歯等が破
損してしまうことがあり、場合によっては、ラック軸５
０がロックしてしまい操舵不能となることも考えられ
る。In the prior art, when a large load is applied to the rack shaft 50, for example, when a wheel rides on a curb, a large torque is applied to the rack shaft 50 by impact. This torque is directly applied to the teeth of the worm 30a and the worm wheel 30b and the motor 30. At this time, the motor 30 and the steering shaft 1
0, the torque is transmitted in a state of no slip, so that the teeth of the worm 30a or the worm wheel 30b may be damaged, and in some cases, the rack shaft 5
It is also conceivable that the steering lock becomes impossible and the steering becomes impossible.
【０００５】上記問題点を解決するために、モータ３０
の駆動軸とラック軸５０との間にクラッチを介装させる
ことも考えられる。しかし、装置が大掛かりとなり、重
量増加が避けられず、何よりもコストが高くなってしま
う。そこで、この発明の目的は、ラック軸側から衝撃力
が加わった場合に、モータやトルク伝達系を破損させる
ことのない安価な電動パワーステアリング装置を提供す
ることである。[0005] In order to solve the above problems, the motor 30
It is conceivable that a clutch is interposed between the drive shaft and the rack shaft 50. However, the device becomes large-sized, the weight is unavoidable, and the cost is increased above all. Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive electric power steering device that does not damage a motor or a torque transmission system when an impact force is applied from the rack shaft side.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動パワー
ステアリング装置は、軸方向に移動して車輪を操舵する
ラック軸の周囲に形成されたねじ，当該ねじの周囲に同
軸に配されたナット部材および上記ねじとナット部材と
の間に介装されたボールとからなるボールねじと、上記
ボールねじのナット部材に回転力を与えるモータとを備
えた電動パワーステアリング装置において、モータの出
力軸に固定されたローラ部材と、ナット部材の外周面に
形成されたローラ面と、上記ローラ部材の外周面とナッ
ト部材のローラ面との間に介装され、両者間にトルクを
伝達するトルク制限部材と、上記トルク制限部材を回転
自在に支持する中心軸と、 上記中心軸をスライド自在に
支持する長孔とを備え、 ばね又はロッドによって上記中
心軸を押すか又は引っ張ることによって、トルク制限部
材をローラ部材の外周面およびナット部材のローラ面に
対して径方向に押し付けることにより、トルク制限部材
を介する所定以上のトルクの伝達を規制するようにして
あることを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An electric power steering apparatus according to the present invention comprises a screw formed around a rack shaft which moves in an axial direction to steer a wheel, and a nut coaxially arranged around the screw. In an electric power steering apparatus including a ball screw composed of a member and a ball interposed between the screw and the nut member, and a motor that applies a rotational force to a nut member of the ball screw, an output shaft of the motor a fixed roller member, and the roller surfaces formed on the outer peripheral surface of the nut member is interposed between the outer circumferential surface and the roller surface of the nut member of the roller member, belt to transmit torque therebetween Rotate the torque limiting member and the torque limiting member
The center axis freely supported and the above center axis slidable
A supporting hole, and a spring or rod
By pushing or pulling the mandrel, the torque limiter
Material on the outer peripheral surface of the roller member and the roller surface of the nut member
By pressing radially against the torque limiting member
To restrict the transmission of torque over a predetermined level
It is characterized in that.
【０００７】[0007]
【作用】本発明に係る電動パワーステアリング装置によ
れば、モータの出力軸に固定されたローラ部材と、当該
モータの軸トルクを受けるナット部材に形成されたロー
ラ面との間に介装されたトルク制限部材により、上記モ
ータ軸とナット部材との間で、トルクが伝達される一
方、所定以上のトルクの伝達が制限される。According to the electric power steering apparatus of the present invention, the roller member fixed to the output shaft of the motor and the roller surface formed on the nut member receiving the shaft torque of the motor are interposed. While the torque is transmitted between the motor shaft and the nut member by the torque limiting member, the transmission of a predetermined torque or more is limited.
【０００８】[0008]
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１はこの発明の一実施例に係る電動パワース
テアリング装置のモータからラック軸に至るトルク伝達
系を示す概略図である。上記トルク伝達系は、モータ３
の出力軸３１の回転トルクをラック軸２に伝達するもの
であり、上記出力軸３１に取付けられたローラ部材４
と、ラック軸２とボールねじ部Ａを介して回転するナッ
ト部材５と、ローラ部材４とナット部材５との間に介装
される、後述するトルク制限部材としてのローラ８とか
らなる。ローラ部材４の外周面４１と、上記ナット部材
５に一体に形成されたローラ面５１およびローラ８の外
周面８１は、互いに摺接してころがり接触によりトルク
を伝達している。モータ３は、ケーシング１に対し出力
軸３１がラック軸２に平行な状態となるように固定され
ている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a torque transmission system from a motor to a rack shaft of an electric power steering apparatus according to one embodiment of the present invention. The torque transmission system includes a motor 3
The rotation torque of the output shaft 31 is transmitted to the rack shaft 2, and the roller member 4 attached to the output shaft 31
, A nut member 5 that rotates through the rack shaft 2 and the ball screw portion A, and a roller 8 that is interposed between the roller member 4 and the nut member 5 as a torque limiting member described later. The outer peripheral surface 41 of the roller member 4, the roller surface 51 formed integrally with the nut member 5, and the outer peripheral surface 81 of the roller 8 are in sliding contact with each other to transmit torque by rolling contact. The motor 3 is fixed to the casing 1 such that the output shaft 31 is parallel to the rack shaft 2.
【０００９】ラック軸２は、外周面にねじ溝２１が形成
された中実丸棒部材であり、上記ナット部材５が回転す
ることによりボールねじ部Ａを介してその軸方向に移動
可能な状態でケーシング１に収容されている。ボールね
じ部Ａは、ラック軸２に形成されたねじ溝２１と、ねじ
溝５２が形成されたナット部材５と、上記ねじ溝２１お
よびねじ溝５２との間に介在するボール６とにより構成
されている。尚、上記ボール６は、ボール循環部６ａに
よりエンドレスに循環する。The rack shaft 2 is a solid round bar member having a thread groove 21 formed on the outer peripheral surface thereof. The rack shaft 2 is movable in the axial direction through a ball screw portion A by rotating the nut member 5. In the casing 1. The ball screw portion A includes a screw groove 21 formed on the rack shaft 2, a nut member 5 having a screw groove 52 formed thereon, and a ball 6 interposed between the screw groove 21 and the screw groove 52. ing. The ball 6 circulates endlessly by the ball circulation section 6a.
【００１０】出力軸３１に取付けられたローラ部材４
は、当該出力軸３１と一体に回転する金属製の円盤状部
材である。ナット部材５は、金属製の円筒状部材であっ
て、一端部５ａの内面には、上記ボールねじ部Ａを構成
するねじ溝５２が形成されている。また、ナット部材５
の他端部５ｂは、ボール１１を介して上記ケーシング１
に取付けられた外輪１２により支持され、ケーシング１
に対して回転自在に取付けられている。更に、ナット部
材５の中間部には、当該ナット部材５と同心の円環部が
一体に形成され、この円環部の外周面によりローラ面５
１が形成されている。ナット部材５が回転すれば、ボー
ルねじ部Ａによってナット部材５の回転運動がラック軸
２の直線運動に変換されて、ラック軸２が左右に移動し
車輪を操舵する。The roller member 4 attached to the output shaft 31
Is a metal disc-shaped member that rotates integrally with the output shaft 31. The nut member 5 is a metal cylindrical member, and a screw groove 52 that forms the ball screw portion A is formed on the inner surface of one end 5a. Also, the nut member 5
Is connected to the casing 1 via a ball 11.
The casing 1 is supported by an outer ring 12 attached to the
It is mounted rotatably with respect to. Further, an annular portion concentric with the nut member 5 is formed integrally with an intermediate portion of the nut member 5, and the outer peripheral surface of the annular portion forms a roller surface 5.
1 is formed. When the nut member 5 rotates, the rotational movement of the nut member 5 is converted into a linear movement of the rack shaft 2 by the ball screw portion A, and the rack shaft 2 moves left and right to steer the wheels.
【００１１】８は、トルク制限部材としてのローラであ
って、金属製の円盤状部材である。このローラ８は上述
のように、出力軸３１に取付けられたローラ部材４と、
上記ナット部材５に形成されたローラ面５１との間に介
在され、両者間における伝達トルクを制限するものであ
る。図２を参照しながら、このローラ８は、中心軸８２
を有し、当該中心軸８２に対し回転自在に支持されてい
る。この中心軸８２は、図示しないブラケットに設けた
長孔８４に沿ってスライド移動可能な状態で支持されて
おり、当該長孔８４に沿って移動することにより、ロー
ラ８の外周面８１が上記モータ３側のローラ部材４の外
周面４１および上記ラック軸２側のナット部材５に形成
されたローラ面５１に当接させられる。当該ローラ８
の、上記ローラ部材４の外周面４１およびナット部材５
に形成されたローラ面５１への押し付けは、上記ケーシ
ング１に取付けられたバネ固定部材８３に取付けられた
バネ８５によって、ローラ８の中心軸８２を押し付ける
ことによって行なう。このバネ固定部材８３は、ケーシ
ング１に取付けられるものの他に、バネ固定部としてケ
ーシング１に一体に形成しても良い。ローラ部材４の外
周面４１，ローラ８の外周面８１およびナット部材５に
形成されたローラ面５１は、各外周面のころがり接触状
態で連結され、出力軸３１の回転トルクが、トルク制限
部材としてのローラ８を介してナット部材５に伝達さ
れ、ボールねじ部Ａを介してラック軸２を左右に移動さ
せる。Reference numeral 8 denotes a roller as a torque limiting member, which is a metal disk-shaped member. The roller 8 includes the roller member 4 attached to the output shaft 31 as described above,
It is interposed between the nut member 5 and the roller surface 51 and limits the transmission torque between the two. With reference to FIG. 2, the roller 8 has a central shaft 82
And is rotatably supported on the central axis 82. The center shaft 82 is slidably supported along an elongated hole 84 provided in a bracket (not shown), and by moving along the elongated hole 84, the outer peripheral surface 81 of the roller 8 is moved by the motor. The outer peripheral surface 41 of the roller member 4 on the third side and the roller surface 51 formed on the nut member 5 on the rack shaft 2 side are brought into contact with each other. The roller 8
The outer peripheral surface 41 of the roller member 4 and the nut member 5
The roller 8 is pressed against the roller surface 51 by pressing a center shaft 82 of the roller 8 by a spring 85 attached to a spring fixing member 83 attached to the casing 1. The spring fixing member 83 may be formed integrally with the casing 1 as a spring fixing portion in addition to the one attached to the casing 1. The outer peripheral surface 41 of the roller member 4, the outer peripheral surface 81 of the roller 8, and the roller surface 51 formed on the nut member 5 are connected in a rolling contact state on the respective outer peripheral surfaces, and the rotational torque of the output shaft 31 is reduced as a torque limiting member. Is transmitted to the nut member 5 through the roller 8 and moves the rack shaft 2 right and left through the ball screw portion A.
【００１２】ローラ８を介する伝達トルクが所定（例え
ば、約３０kg-cm ）以上になった時にローラ部材４とロ
ーラ８との、またはローラ面５１とローラ８との間にす
べりが発生するように上記バネ８５による押付力Ｆ１，
Ｆ２を設定してある。この実施例によれば、所定以上の
トルクが加われば、ローラ部材４の外周面４１とローラ
８の外周面８１との間、またはローラ８の外周面８１と
ナット部材５のローラ面５１との間ですべりが発生し、
このすべりによって所定以上のトルクの伝達が規制され
る。従って、万一、ラック軸２に大荷重が加わり、ナッ
ト部材５に衝撃的に大トルクが加わった場合でも、この
大トルクが直接モータ３の出力軸３１にまで伝わること
はなく、モータ３や、トルク伝達系を破損させることが
ない。しかも、ローラ同士を滑らせてトルク伝達量を規
制するので、ギア伝達およびクラッチ機構を用いる場合
と比較して構造を簡素化でき、製造コストを安価なもの
にできる。When the transmission torque via the roller 8 exceeds a predetermined value (for example, about 30 kg-cm), a slip occurs between the roller member 4 and the roller 8 or between the roller surface 51 and the roller 8. Pressing force F1 by the spring 85
F2 is set. According to this embodiment, if a predetermined torque or more is applied, the outer peripheral surface 41 of the roller member 4 and the outer peripheral surface 81 of the roller 8 or the outer peripheral surface 81 of the roller 8 and the roller surface 51 of the nut member 5 can be moved. Slip occurs between
The slip restricts transmission of a torque equal to or greater than a predetermined value. Therefore, even if a large load is applied to the rack shaft 2 and a large torque is impulsively applied to the nut member 5, the large torque is not directly transmitted to the output shaft 31 of the motor 3. In addition, the torque transmission system is not damaged. Moreover, since the amount of torque transmission is regulated by sliding the rollers, the structure can be simplified as compared with the case where a gear transmission and a clutch mechanism are used, and the manufacturing cost can be reduced.
【００１３】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、ローラ８をローラ部材４およびナット部
材５のローラ面４１，５１に押し付ける方法として、バ
ネ８５を用いる他に、一端にねじが形成されたプルロッ
ドまたはプッシュロッド等の他端を直接ローラ８の中心
軸８２に取付け、このプルロッドまたはプッシュロッド
等の一端をケーシング１に取付けたブラケット等に挿通
してナット等を用いてプルロッドまたはプッシュロッド
等を引っ張るまたは押すことによりローラ８をローラ部
材４およびナット部材５のローラ面４１，５１に押し付
けるようにしても良い。The present invention is not limited to the above-described embodiment. As a method for pressing the roller 8 against the roller surfaces 41 and 51 of the roller member 4 and the nut member 5, in addition to using the spring 85, a screw is provided at one end. The other end of the pull rod or the push rod or the like formed directly is attached to the center shaft 82 of the roller 8 and one end of the pull rod or the push rod is inserted into a bracket or the like attached to the casing 1 and the pull rod or the push rod is The roller 8 may be pressed against the roller surfaces 41 and 51 of the roller member 4 and the nut member 5 by pulling or pushing a push rod or the like.
【００１４】また、遊星ローラ機構を構成するごとく、
ナット部材５のローラ面５１をサンローラとし、一対の
ローラ８をプラネタリローラとしてナット部材５のロー
ラ面５１の外周面に摺接するように配置し、更にローラ
８を内接させるリングローラを設け、出力軸３１に取付
けられたローラ部材４を上記リングローラの外周面に摺
接させてトルク伝達系を構成しても良い。Further, as constituting a planetary roller mechanism,
The roller surface 51 of the nut member 5 is a sun roller, the pair of rollers 8 is a planetary roller, and is disposed so as to be in sliding contact with the outer peripheral surface of the roller surface 51 of the nut member 5. The torque transmission system may be configured by bringing the roller member 4 attached to the shaft 31 into sliding contact with the outer peripheral surface of the ring roller.
【００１５】その他、この発明の要旨を変更しない範囲
で種々の設計変更を施すことができる。In addition, various design changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【００１６】[0016]
【発明の効果】この発明によれば、車輪が縁石等に衝突
してラック軸側から衝撃的な大トルクが伝達されようと
しても、トルク制限部材により所定以上のトルクの伝達
を規制することができるので、モータやトルク伝達系を
破損させることがなく安全である。According to the present invention, even if a wheel collides with a curb or the like and an impressive large torque is transmitted from the rack shaft side, the transmission of torque equal to or greater than a predetermined value can be restricted by the torque limiting member. Since it is possible, it is safe without damaging the motor and the torque transmission system.
【００１７】また、ローラ同士を滑らせてトルク伝達を
制限するので、クラッチ機構を採用する場合と比較して
構造が簡単で製造コストを安くできる。Further, since the torque transmission is restricted by sliding the rollers, the structure is simpler and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a clutch mechanism is employed.
【図１】本発明の一実施例に係る電動パワーステアリン
グ装置のモータからラック軸までのトルク伝達系を示す
概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a torque transmission system from a motor to a rack shaft of an electric power steering device according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例におけるトルク伝達系の要部
を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a main part of a torque transmission system according to an embodiment of the present invention.
【図３】従来の電動パワーステアリング装置を示す概略
図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a conventional electric power steering device.
【図４】従来の電動パワーステアリング装置におけるモ
ータとラック軸間の連結を示す詳細図である。FIG. 4 is a detailed view showing a connection between a motor and a rack shaft in a conventional electric power steering device.
Ａ ボールねじ部 ２ ラック軸 ３ モータ ３１ 出力軸 ４ ローラ部材 ５ ナット部材 ５１ ローラ面 ８ ローラ（トルク制限部材） A Ball screw part 2 Rack shaft 3 Motor 31 Output shaft 4 Roller member 5 Nut member 51 Roller surface 8 Roller (torque limiting member)
Claims (1)
の周囲に形成されたねじ，当該ねじの周囲に同軸に配さ
れたナット部材および上記ねじとナット部材との間に介
装されたボールとからなるボールねじと、 上記ボールねじのナット部材に回転力を与えるモータと
を備えた電動パワーステアリング装置において、 モータの出力軸に固定されたローラ部材と、 ナット部材の外周面に形成されたローラ面と、 上記ローラ部材の外周面とナット部材のローラ面との間
に介装され、両者間にトルクを伝達するトルク制限部材
と、上記トルク制限部材を回転自在に支持する中心軸と、 上記中心軸をスライド自在に支持する長孔とを備え、 ばね又はロッドによって上記中心軸を押すか又は引っ張
ることによって、トルク制限部材をローラ部材の外周面
およびナット部材のローラ面に対して径方向に押し付け
ることにより、トルク制限部材を介する所定以上のトル
クの伝達を規制するようにしてある ことを特徴とする電
動パワーステアリング装置。1. A screw formed around a rack shaft for steering a wheel by moving in an axial direction, a nut member coaxially arranged around the screw, and a nut member interposed between the screw and the nut member. An electric power steering device comprising a ball screw composed of a ball and a motor that applies a rotational force to a nut member of the ball screw, a roller member fixed to an output shaft of the motor, and an outer peripheral surface of the nut member. and has been the roller surface, is interposed between the outer peripheral surface and the roller surface of the nut member of the roller member, rotatably supported and belt torque limiting member to transmit torque therebetween, said torque limiting member And a long hole slidably supporting the central axis, and the central axis is pushed or pulled by a spring or a rod.
In this way, the torque limiting member is connected to the outer peripheral surface of the roller member.
And radially against the roller surface of the nut member
By using the torque limiting member,
An electric power steering device characterized in that transmission of power is restricted .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29033192A JP3359666B2 (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06135339A JPH06135339A (en) | 1994-05-17 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP29033192A Expired - Fee Related JP3359666B2 (en) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | Electric power steering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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1992
- 1992-10-28 JP JP29033192A patent/JP3359666B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH06135339A (en) | 1994-05-17 |
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