JP4349334B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

本発明は、車輌の舵輪操作に要する力を電動モータの回転力により補助する電動式パワーステアリング装置の性能向上に関する。   The present invention relates to an improvement in the performance of an electric power steering apparatus that assists a force required to operate a steering wheel of a vehicle with a rotational force of an electric motor.

操舵力を補助するために用いられる車輌のパワーステアリング装置として、電動モータ（以下、「モータ」という。）の回転力を利用して、運転者による舵輪の操舵力を補助するように構成した電動式パワーステアリング装置が知られている。   As a power steering device for a vehicle used for assisting a steering force, an electric motor configured to assist the steering force of a steering wheel by a driver using the rotational force of an electric motor (hereinafter referred to as “motor”). A type power steering device is known.

この種の電動式パワーステアリング装置の一例として、運動を直線運動に変換するラック・ピニオン式運動変換機構を採用したパワーステアリング装置が特公平７−２５３１１号公報に示されている。   As an example of this type of electric power steering apparatus, Japanese Patent Publication No. 7-25311 discloses a power steering apparatus that employs a rack and pinion type motion conversion mechanism that converts motion into linear motion.

図８は、従来のラック・ピニオン式運動変換機構の拡大断面図である。この機構においてピニオン軸８６はその端部の外周面にピニオン歯８６ａが形成され、ラック軸８１には、その一端部近傍において、軸長方向に偏平部が形成され、偏平部はその全長に亘りラック歯８１ａが形成されている。ピニオン歯８６ａとラック歯８１ａは噛合し回転運動を直線運動に変換する。ラック歯８１ａは、ピニオン歯８６ａに対するギヤ比を車輌が直進する方向の位置で小さくなるように、そして舵角が大きい位置でギヤ比が大きくなるように螺刻されることによって回転出力の比較的小さい電動モータにも拘わらず操舵力を一定に保つような工夫がなされている。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a conventional rack and pinion type motion conversion mechanism. In this mechanism, the pinion shaft 86 is formed with pinion teeth 86a on the outer peripheral surface of the end portion thereof, and the rack shaft 81 is formed with a flat portion in the axial direction in the vicinity of one end portion thereof, and the flat portion extends over its entire length. Rack teeth 81a are formed. The pinion teeth 86a and the rack teeth 81a mesh with each other to convert the rotational motion into a linear motion. The rack teeth 81a are screwed so that the gear ratio with respect to the pinion teeth 86a becomes small at a position in the direction in which the vehicle goes straight and the gear ratio becomes large at a position where the steering angle is large, so that the rotation output is relatively small. A device has been devised to keep the steering force constant despite the small electric motor.

このラック・ピニオン式運動変換機構においてほぼ筒形の部材内で押圧部材８０の一端に当接するコイルスプリング８９の付勢力によりラック軸８１を押圧しラック歯８１ａとピニオン歯８６ａとの噛合を維持している。この噛合によりピニオン軸８６の回動をラック軸８１の軸長方向への直線運動に変換するとともに、押圧部材８０はラック軸８１の外周面を摺動する。従って、この構造では摺動面の摩耗が著しく、コイルスプリング８９による押圧力（付勢力）が制限される。そのため、ピニオン軸に比較的大きなトルクが加わるピニオン・アシスト式電動式パワーステアリングのような電動式パワーステアリング機構においては、必要な押圧力が得られずピニオン歯８６ａ及びラック歯８１ａの噛合面周辺からラトル音などの異音が発生してしまうといった欠点を有している。   In this rack-and-pinion type motion converting mechanism, the rack shaft 81 is pressed by the biasing force of the coil spring 89 that abuts one end of the pressing member 80 in a substantially cylindrical member, and the engagement between the rack teeth 81a and the pinion teeth 86a is maintained. ing. By this engagement, the rotation of the pinion shaft 86 is converted into a linear motion in the axial direction of the rack shaft 81, and the pressing member 80 slides on the outer peripheral surface of the rack shaft 81. Therefore, in this structure, the sliding surface is extremely worn, and the pressing force (biasing force) by the coil spring 89 is limited. For this reason, in an electric power steering mechanism such as a pinion-assisted electric power steering in which a relatively large torque is applied to the pinion shaft, a necessary pressing force cannot be obtained, and from around the meshing surface of the pinion teeth 86a and the rack teeth 81a. There is a disadvantage that abnormal sounds such as rattle sounds are generated.

電動式パワーステアリング装置は、一般に、舵輪の回転軸とラック・ピニオン式運動変換機構のピニオン軸とをジョイントによって接続している。電動式パワーステアリング装置には、モータ及びそのモータの減速機構が前記ジョイントよりも舵輪側にあるコラムタイプの電動式パワーステアリング装置と、モータ及びそのモータの減速機構が前記ジョイントよりもラック・ピニオン機構側にあるピニオンタイプの電動式パワーステアリング装置とがある。   In general, an electric power steering apparatus connects a rotating shaft of a steering wheel and a pinion shaft of a rack and pinion type motion conversion mechanism by a joint. The electric power steering apparatus includes a column type electric power steering apparatus in which a motor and a speed reduction mechanism of the motor are closer to the steering wheel than the joint, and a rack and pinion mechanism in which the motor and the speed reduction mechanism of the motor are more than the joint. There is a pinion type electric power steering device on the side.

電動式パワーステアリング装置を高出力化するときにおいて、レイアウト性などによりモータのサイズが限定され、そのモータの出力も限定されるという問題点が生じる。この問題点を解決すべく、機械系、特にラック・ピニオン式運動変換機構の効率を上げてモータの効率を有効に使う方法が提案されている。この方法としては、ラック・ピニオン式運動変換機構において、ラック軸をピニオン軸に対して押圧するプレッシャーパッド部として回転可能なローラを用いる技術（以下、「転がり式ラック・ピニオン運動変換機構」という。）が考えだされている。この転がり式ラック・ピニオン運動変換機構によれば、ラック軸及びピニオン軸間に高い負荷が掛かる場合に機械効率を大幅に向上させることができる。   When increasing the output of an electric power steering device, there is a problem that the size of the motor is limited due to layout and the like, and the output of the motor is also limited. In order to solve this problem, a method has been proposed in which the efficiency of the motor is effectively increased by increasing the efficiency of the mechanical system, particularly the rack and pinion motion conversion mechanism. As this method, in the rack and pinion type motion converting mechanism, a technique using a rotatable roller as a pressure pad portion that presses the rack shaft against the pinion shaft (hereinafter referred to as “rolling type rack and pinion motion converting mechanism”). ) Has been conceived. According to the rolling rack and pinion motion conversion mechanism, the mechanical efficiency can be greatly improved when a high load is applied between the rack shaft and the pinion shaft.

しかしながら、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構とコラムタイプ電動式パワーステアリング装置又はピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置とを組み合わせた場合は、路面からのキックバックに対してモータが応答しないため、他の従来の電動式パワーステアリング装置に比べてラック・ピニオン機構に過大な負荷がかかってしまう。   However, when a rolling rack and pinion motion conversion mechanism is combined with a column type electric power steering device or a pinion type electric power steering device, the motor does not respond to kickback from the road surface. The rack and pinion mechanism is overloaded as compared with the electric power steering apparatus.

さらに、この場合は、摺動面が転がりであるためキックバック力の減衰が従来のすべり式に比べて悪いので、ラトル音が発生し易くなるという問題がある。   Furthermore, in this case, since the sliding surface is rolling, the attenuation of the kickback force is worse than that of the conventional sliding type, so that there is a problem that rattle noise is likely to occur.

さらにまた、この場合は、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構を導入する他の目的に摩擦力低減によるハンドル戻り特性及びオンセンター感の向上があるが、モータの摩擦力の影響が転がり式ラック・ピニオン運動変換機構による改善分よりも大きいので、その目的を達成するほどの効果は得られていないという問題がある。   Furthermore, in this case, the other purpose of introducing the rolling rack and pinion motion conversion mechanism is to improve the handle return characteristics and the on-center feeling by reducing the frictional force, but the influence of the frictional force of the motor is influenced by the rolling rack and pinion. Since it is larger than the improvement by the pinion motion conversion mechanism, there is a problem that the effect to achieve the purpose is not obtained.

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、ラック・ピニオン運動変換機構に過大な荷重が発生することを防ぐことができ、ラトル音の発生を抑え、モータの摩擦力の影響を軽減することができる電動式パワーステアリング装置を提供することにある。   The present invention has been made under the circumstances described above, and an object of the present invention is to prevent an excessive load from being generated in the rack and pinion motion conversion mechanism, to suppress the generation of rattle noise, An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can reduce the influence of frictional force.

本発明の目的は、操舵輪に所望の舵角を付与する操向機構と、運転者による舵輪の操舵力を補助するモータとを備える電動式パワーステアリング装置に関するもので、前記操向機構から前記モータの出力軸までの機構経路中に弾性体を挿入するとともに、摩擦補償制御をするコントロールユニットによって、前記モータを制御するようにしたことによって達成される。
An object of the present invention relates to an electric power steering apparatus including a steering mechanism that gives a steered wheel a desired steering angle and a motor that assists the steering force of the steering wheel by a driver. This is achieved by inserting an elastic body into the mechanism path to the output shaft of the motor and controlling the motor by a control unit that performs friction compensation control.

また、本発明の上記目的は、操舵輪に所望の舵角を付与する操向機構と、運転者による舵輪の操舵力を補助するモータとを備える電動式パワーステアリング装置に関するもので、前記舵輪軸と前記モータとの間に減速機構を備え、前記モータの出力軸から前記減速機構までの機構経路中に弾性体を挿入するとともに、摩擦補償制御をするコントロールユニットによって、前記モータを制御するようにしたことによってより効果的に達成される。
The above object of the present invention also relates to an electric power steering apparatus comprising a steering mechanism for giving a desired steering angle to a steered wheel and a motor for assisting a steering force of the steered wheel by a driver. A reduction mechanism between the motor and the motor, and an elastic body is inserted into a mechanism path from the output shaft of the motor to the reduction mechanism, and the motor is controlled by a control unit that performs friction compensation control. Is achieved more effectively.

また、本発明の上記目的は、前記減速機構を、前記モータに連結されたウォームと、前記舵輪軸に連結されたウォームホイールとで構成することによってより効果的に達成される。
The above-mentioned object of the present invention can be achieved more effectively by configuring the speed reduction mechanism with a worm connected to the motor and a worm wheel connected to the rudder wheel shaft.

また、本発明の上記目的は、前記舵輪軸上にトルクセンサが配置されており、前記トルクセンサからの検出信号によって摩擦補償制御を行うことによってより効果的に達成される。
Further, the above object of the present invention is achieved more effectively by arranging a torque sensor on the rudder wheel shaft and performing friction compensation control by a detection signal from the torque sensor.

また、本発明の上記目的は、前記摩擦補償制御を、モータの摩擦補償制御にしたことによってより効果的に達成される。
また、本発明の上記目的は、前記摩擦補償制御を、操舵トルク信号の微分に比例した値を操舵補助指令値に加算することによって行われることによってより効果的に達成される。
Further, the above object of the present invention can be achieved more effectively by making the friction compensation control the friction compensation control of a motor.
The above-mentioned object of the present invention is more effectively achieved by performing the friction compensation control by adding a value proportional to the derivative of the steering torque signal to the steering assist command value.

また、本発明の上記目的は、前記操向機構を、ラック・ピニオン式運動変換機構にしたことによってより効果的に達成される。
さらに、本発明の上記目的は、前記ラック・ピニオン式運動変換機構を、転がり式ラック・ピニオン式運動変換機構にしたことによってより効果的に達成される。 The above-mentioned object of the present invention can be achieved more effectively by making the steering mechanism a rack and pinion type motion conversion mechanism.
Furthermore, the above-mentioned object of the present invention is more effectively achieved by replacing the rack and pinion type motion converting mechanism with a rolling type rack and pinion type motion converting mechanism.

本発明によれば、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構を用いた電動式パワーステアリング装置において、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構のピニオン軸からモータの出力軸までの経路に弾性体を挿入したので、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構に過大な荷重が発生することを防ぐことができ、ラトル音の発生を抑え、モータの摩擦力の影響を軽減することができる電動式パワーステアリング装置を提供することができる。   According to the present invention, in the electric power steering apparatus using the rolling rack and pinion motion conversion mechanism, the elastic body is inserted in the path from the pinion shaft of the rolling rack and pinion motion conversion mechanism to the output shaft of the motor. Provided is an electric power steering device that can prevent an excessive load from being generated in a rolling rack and pinion motion conversion mechanism, suppress the occurrence of rattle noise, and reduce the influence of the frictional force of the motor. be able to.

発明の実施するための最良の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

本発明によると、図７に示すようなコラムタイプ電動式パワーステアリング装置又は図６に示すようなピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置に、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構４を用いた場合に、ラック・ピニオン運動変換機構４のピニオン軸６からパワーステアリングの駆動源となるモータ４１までの経路に吸振性のある弾性体を挿入しているので、ピニオン軸６がモータ４１に対して相対運動することができることにより、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構４に過大な荷重が発生することを防ぐことができる。   According to the present invention, when the rolling rack and pinion motion conversion mechanism 4 is used in the column type electric power steering apparatus as shown in FIG. 7 or the pinion type electric power steering apparatus as shown in FIG. -Since an elastic body having a vibration absorbing property is inserted in the path from the pinion shaft 6 of the pinion motion conversion mechanism 4 to the motor 41 that is a power steering drive source, the pinion shaft 6 moves relative to the motor 41. Therefore, it is possible to prevent an excessive load from being generated in the rolling rack and pinion motion conversion mechanism 4.

図７に示すようなコラムタイプ電動式パワーステアリング装置及び図６に示すようなピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置の両タイプともに、モータ４１とそのモータ４１の減速機構であるウォームホイール３との間に吸振性のある弾性体を挿入することで、本発明の効果を得ることができる。図７に示すようなコラムタイプ電動式パワーステアリング装置では、ウォームホイール３の回転軸と転がり式ラック・ピニオン運動変換機構４のピニオン軸６との間に配置されたジョイント５１に、吸振性のある弾性体を挿入することで、本発明の効果を得ることができる。   Both the column type electric power steering apparatus as shown in FIG. 7 and the pinion type electric power steering apparatus as shown in FIG. 6 are provided between the motor 41 and the worm wheel 3 that is a reduction mechanism of the motor 41. The effect of the present invention can be obtained by inserting an elastic body having vibration absorption properties. In the column type electric power steering apparatus as shown in FIG. 7, the joint 51 disposed between the rotating shaft of the worm wheel 3 and the pinion shaft 6 of the rolling rack and pinion motion converting mechanism 4 has vibration absorption. The effect of the present invention can be obtained by inserting an elastic body.

また、本発明によると、前記吸振性のある弾性体がもつ減衰作用により、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構４がもつキックバック力の減衰作用の不足分を補うので、ラトル音の発生を防ぐことができる。   In addition, according to the present invention, the damping action of the elastic body having vibration absorption compensates for the deficiency of the damping action of the kickback force of the rolling rack and pinion motion conversion mechanism 4, thereby preventing the generation of rattle noise. be able to.

さらにまた、本発明によると、吸振性のある弾性体をモータ４１とそのモータ４１の減速機構との間に介在させることにより、その弾性体の弾性領域においてモータ４１の回転軸とピニオン軸６とを連結する舵輪軸の相対回転を可能にしているので、例えば、モータ４１がその摩擦力によって停止している状況においても、ピニオン軸６に連動して舵輪軸３１が回転可能となり、モータ４１の摩擦力の影響を軽減でき、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構４とコラムタイプ電動式パワーステアリング装置又はピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置とを組み合わせた技術の効果を生かすことができる。   Furthermore, according to the present invention, an elastic body having vibration absorption is interposed between the motor 41 and the speed reduction mechanism of the motor 41, so that the rotation axis of the motor 41 and the pinion shaft 6 are For example, even in a situation where the motor 41 is stopped by the frictional force, the steering wheel shaft 31 can be rotated in conjunction with the pinion shaft 6, and the motor 41 can be rotated. The influence of the frictional force can be reduced, and the effect of the technology combining the rolling rack and pinion motion conversion mechanism 4 and the column type electric power steering device or the pinion type electric power steering device can be utilized.

さらにまた、本発明によると、トルクセンサ信号を用いた摩擦補償制御は、従来の構成ではラック・ピニオン運動変換機構４又はモータ４１によって路面情報がブロックされてしまいその路面情報がトルクセンサまで伝わらないためその摩擦補償制御の効果が得られなかったものが、本発明の構成によれば、路面情報がトルクセンサまで伝わるので、トルクセンサ信号を用いた摩擦補償制御によってモータの摩擦を補償することが可能となり、モータがふんばることによるラトル音の発生を効果的に抑制することができる。   Furthermore, according to the present invention, the friction compensation control using the torque sensor signal is such that in the conventional configuration, the road surface information is blocked by the rack and pinion motion conversion mechanism 4 or the motor 41, and the road surface information is not transmitted to the torque sensor. Therefore, according to the configuration of the present invention, the road surface information is transmitted to the torque sensor, and the friction of the motor can be compensated by the friction compensation control using the torque sensor signal. It becomes possible, and generation | occurrence | production of the rattle sound by a motor puffing can be suppressed effectively.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図である。   FIG. 1 is a front view showing a main part of a front wheel steering mechanism including an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

図１において、舵輪軸３１は、車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定され、円筒形のハウジング３２内に、軸心回りに回動自在に支承されている。ハウジング３２の上部から所定の長さ突出した舵輪軸３１の上端部には、舵輪（図示せず）が固着されている。   In FIG. 1, the steering wheel shaft 31 is fixed to a predetermined position in the vehicle interior in a state where the lower portion is inclined forward, and is supported in a cylindrical housing 32 so as to be rotatable about an axis. A steered wheel (not shown) is fixed to the upper end portion of the steered wheel shaft 31 protruding a predetermined length from the upper part of the housing 32.

ラック・ピニオン式運動変換機構４は、長手方向を車輌の左右方向とし、車輌前部のエンジンルーム内にほぼ水平に装設された筒状をなすラック軸ケース３６と、このラック軸ケース３６にこれと軸心をほぼ一致させ軸長方向に移動自在に内挿されたラック軸１３と、ラック軸ケース３６内部にラック軸１３の軸心に対して斜めに支承され、ラック軸１３と係合させたピニオン軸６等とで構成されている。   The rack-and-pinion type motion conversion mechanism 4 includes a cylindrical rack shaft case 36 that has a longitudinal direction in the left-right direction of the vehicle and is installed almost horizontally in the engine room at the front of the vehicle. The rack shaft 13 is inserted into the rack shaft case 36 so as to be substantially aligned with the shaft center so as to be movable in the axial length direction. The rack shaft 13 is supported in the rack shaft case 36 at an angle with respect to the axis of the rack shaft 13. And the pinion shaft 6 and the like.

図２は、本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置における転がり式ラック・ピニオン式運動変換機構を示す断面図である。   FIG. 2 is a sectional view showing a rolling rack and pinion type motion conversion mechanism in the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention.

図２において上部は舵輪の回転が舵輪軸３１側からユニバーサルジョイント１９（図１参照）を介して伝えられる入力軸１８であり、入力軸１８の下部には回動可能にピニオン軸６が同軸的に装着されている。また、入力軸１８にはトルクセンサ部１が連結されていて、ステアリング系の負荷を検出してＥＣＵ（電気制御部、図示せず）にそのトルク信号を伝達する役目を担っている。
In FIG. 2, the upper part is an input shaft 18 through which the rotation of the steering wheel is transmitted from the steering wheel shaft 31 side via the universal joint 19 (see FIG. 1). It is attached to. Further, the torque sensor unit 1 is connected to the input shaft 18 and plays a role of detecting a steering system load and transmitting the torque signal to an ECU (electric control unit, not shown).

ＥＣＵより車速信号とトルク信号に基づいて演算され出力された電流が印加されると電動モータ（不図示）は回転し、その回転はウォーム２に伝達される。ウォーム２は操舵力を補助する電動モータと同軸上に配設されている。更に、ウォーム２の回転力をピニオン軸１８上に嵌合しているウォームホイール３（図３参照）で減速させトルクを拡大させてピニオン軸６の回転運動を補助する。   When an electric current calculated and output from the ECU based on the vehicle speed signal and the torque signal is applied, the electric motor (not shown) rotates, and the rotation is transmitted to the worm 2. The worm 2 is disposed coaxially with the electric motor that assists the steering force. Furthermore, the rotational force of the worm 2 is decelerated by the worm wheel 3 (see FIG. 3) fitted on the pinion shaft 18 and the torque is increased to assist the rotational motion of the pinion shaft 6.

ピニオン軸６は、ギヤボックス内部に軸受５、 １５を介して軸承されている。ピニオン軸６の外周にはピニオン歯６ａが形成され、ピニオン歯６ａに操向機構であるラック軸１３のラック歯１３ａが噛合し、ラック軸１３を軸長方向（図２の表裏方向）に変位させてタイロッド２１（図１参照）を介して最終的に操舵輪（図示せず）に所望の舵角を付与する構成である。   The pinion shaft 6 is supported by bearings 5 and 15 inside the gear box. Pinion teeth 6a are formed on the outer periphery of the pinion shaft 6, and the rack teeth 13a of the rack shaft 13 as a steering mechanism mesh with the pinion teeth 6a, and the rack shaft 13 is displaced in the axial length direction (front and back direction in FIG. 2). Thus, a desired steering angle is finally given to a steered wheel (not shown) via a tie rod 21 (see FIG. 1).

ラック軸１３はその端部の一部が断面で半円筒形となっており、その偏平部１３ｂにラック歯１３ａがラック軸１３の軸線方向に螺刻されている。ラック歯１３ａとピニオン歯６ａが噛合することにより、ピニオン軸６の回転運動がラック軸１３の直線運動に変換される。この噛合関係を保つためにプレッシャーパッド部２０がラック軸１３を介して噛合部に押圧力を付与している。また、噛合部に押庄力を付与するための機構が、ギヤボックス４からピニオン軸６の軸線方向と直交する方向に突出するほぼ円筒形のハウジング１６内に設けられている。   A part of the end of the rack shaft 13 is semicylindrical in cross section, and rack teeth 13 a are screwed into the flat portion 13 b in the axial direction of the rack shaft 13. When the rack teeth 13 a and the pinion teeth 6 a mesh with each other, the rotational motion of the pinion shaft 6 is converted into the linear motion of the rack shaft 13. In order to maintain this meshing relationship, the pressure pad portion 20 applies a pressing force to the meshing portion via the rack shaft 13. Further, a mechanism for applying a pressing force to the meshing portion is provided in a substantially cylindrical housing 16 that protrudes from the gear box 4 in a direction orthogonal to the axial direction of the pinion shaft 6.

プレッシャーパッド部２０は、ローラ１０、ニードル軸受１１、ピン軸１２、及び軸受ホルダ１４を具備し、ピニオン歯６ａとラック歯１３ａとの噛合を維持するように所定の押圧力でピニオン軸６に対してラック軸１３を押圧している。プレッシャーパッド部２０は、軸受ホルダ１４によりピン軸１２を所定の場所に位置決めし、ラック軸１３の軸線方向の移動に伴いピン軸１２の周りにローラ１０が回動可能となる構成となっている。尚、本実施例では、ローラ１０のみがラック軸１３の外周面１３ｃと摺擦する。即ち、ローラ１０がラック軸１３に対し転がりとなる構成である。   The pressure pad portion 20 includes a roller 10, a needle bearing 11, a pin shaft 12, and a bearing holder 14, and with respect to the pinion shaft 6 with a predetermined pressing force so as to maintain the engagement between the pinion teeth 6 a and the rack teeth 13 a. The rack shaft 13 is pressed. The pressure pad portion 20 is configured such that the pin shaft 12 is positioned at a predetermined position by the bearing holder 14 and the roller 10 can be rotated around the pin shaft 12 as the rack shaft 13 moves in the axial direction. . In this embodiment, only the roller 10 slides on the outer peripheral surface 13 c of the rack shaft 13. That is, the roller 10 is configured to roll with respect to the rack shaft 13.

プレッシャーパッド部２０をハウジング１６内部に収容した状態において、軸受ホルダ１４、ピン軸１２、ニードル軸受１１、及びローラ１０から構成されるプレッシャーパッド部２０は、ハウジング１６内をその軸線方向に一体的に移動可能である。   In a state where the pressure pad portion 20 is housed in the housing 16, the pressure pad portion 20 including the bearing holder 14, the pin shaft 12, the needle bearing 11, and the roller 10 is integrally formed in the housing 16 in the axial direction thereof. It is movable.

さらに、プレッシャーバッド部２０のラック軸１３と反対側には弾性部材であるコイルスプリング９がハウジング１６内に配置されている。プレッシャーパッド部２０に押圧力を付与するコイルスプリング９の一端はプレッシャーパッド部２０（軸受ホルダ１４の面）に当接し、他端はロックナット７とともにハウジング１６の端部に螺合されているアジャストスクリュウ８に当接している。   Further, a coil spring 9, which is an elastic member, is disposed in the housing 16 on the opposite side of the pressure pad portion 20 from the rack shaft 13. One end of the coil spring 9 for applying a pressing force to the pressure pad portion 20 is in contact with the pressure pad portion 20 (the surface of the bearing holder 14), and the other end is screwed together with the lock nut 7 to the end portion of the housing 16 It is in contact with the screw 8.

従って、アジャストスクリュウ８を調整し軸方向に移動させることにより、ハウジング１６内部に延在するコイルスプリング９によるプレッシャーパッド部２０に与える押圧力を調整することができる。   Therefore, by adjusting the adjustment screw 8 and moving it in the axial direction, the pressing force applied to the pressure pad portion 20 by the coil spring 9 extending inside the housing 16 can be adjusted.

このような転がり式ラック・ピニオン式運動変換機構によれば、ラック軸及びピニオン軸間に高い負荷が掛かる場合に機械効率を大幅に向上させることができる。   According to such a rolling rack and pinion motion conversion mechanism, the mechanical efficiency can be greatly improved when a high load is applied between the rack shaft and the pinion shaft.

図３は、本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置におけるパワーステアリングの駆動源となるモータとそのモータの減速機構を示す部分断面図である。この実施形態の特徴は、モータ４１の減速機構におけるウォーム２がそのウォーム軸方向に移動可能となるように、そのウォーム２の両端部位とウォーム軸受３５との間に弾性体であるゴム６０を配置している点である。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a motor serving as a power steering drive source and a reduction mechanism for the motor in the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that rubber 60, which is an elastic body, is arranged between both end portions of the worm 2 and the worm bearing 35 so that the worm 2 in the speed reduction mechanism of the motor 41 can move in the worm axis direction. This is the point.

ゴム６０の弾性域（移動可能範囲）では、ウォームホイール３の回転はウォーム２に発生するトルクがモータ４１の摩擦力及びイナーシャに打ち勝つまではウォームの軸方向の変位となり、モータ４１の回転とピニオン軸６に連動したウォームホイール３の回転とは連動しない。すなわち、路面からのキックバックをウォームホイール３が受けた場合は、ウォーム２をスライドさせ、ゴム６０によりキックバックの衝撃を吸収する構造となっている。   In the elastic range (movable range) of the rubber 60, the rotation of the worm wheel 3 is displaced in the axial direction of the worm until the torque generated in the worm 2 overcomes the frictional force and inertia of the motor 41, and the rotation of the motor 41 and the pinion It does not interlock with the rotation of the worm wheel 3 interlocked with the shaft 6. That is, when the worm wheel 3 receives a kickback from the road surface, the worm 2 is slid and the rubber 60 absorbs the kickback impact.

このような構造によれば、ゴム６０によるウォーム２の移動可能範囲では、キックバック力をモータ４１に集束させることなくピニオン軸６の回転方向に逃がすことができるので、ラック・ピニオン機構に負荷が集中することを防ぐことができる。また、このような構造によれば、ゴム６０の制振作用により、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構の欠点である制振作用の不足を補うので、ラトル音の発生を防ぐことができる。   According to such a structure, in the movable range of the worm 2 by the rubber 60, the kickback force can be released in the rotational direction of the pinion shaft 6 without being focused on the motor 41, so that the load on the rack and pinion mechanism is increased. It can prevent concentration. Further, according to such a structure, since the vibration damping action of the rubber 60 compensates for the lack of the vibration damping action, which is a drawback of the rolling rack and pinion motion conversion mechanism, the generation of rattle noise can be prevented.

図４は、本発明の他の実施形態であって、電動式パワーステアリング装置においてモータの摩擦補償制御をするコントロールユニット４０を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a control unit 40 which is another embodiment of the present invention and performs friction compensation control of a motor in an electric power steering apparatus.

コントロールユニット４０は、アシストトルクの応答性向上とトルク制御系の安定性向上を目的として、アシスト量（操舵補助指令値）に対して操舵トルク信号の微分に比例した値を、制御系の応答性を高めるために加算している。このようにトルク量を微分した信号をアシスト量に加算している。また、操舵トルクが大きくかつハンドルが戻る時、つまり操舵角θが減少するときの負のゲインを適用することになり、アシスト量（操舵補助指令値）の急激な減少を防ぎ、結果として高トルク域では大きなヒステリシス特性を、中立点近傍の低トルク域では小さなヒステリシス特性を与えることになる。   The control unit 40 sets a value proportional to the derivative of the steering torque signal with respect to the assist amount (steering assist command value) for the purpose of improving the assist torque response and the stability of the torque control system. Add to increase. A signal obtained by differentiating the torque amount in this way is added to the assist amount. Further, when the steering torque is large and the steering wheel returns, that is, a negative gain is applied when the steering angle θ decreases, a sudden decrease in the assist amount (steering assist command value) is prevented, resulting in a high torque. A large hysteresis characteristic is given in the region, and a small hysteresis characteristic is given in the low torque region near the neutral point.

すなわち、コントロールユニット４０は、モータ４１の摩擦の影響を補償する目的でトルク検出値であるトルク信号Ｔｒに基づいた摩擦補償制御を行なう。この摩擦補償制御は、操舵トルクの小さいセンター付近のトルク制御の応答性を速くするものであり、トルクを検出しているトーションバーのねじれを少なく抑える方向に作用する。一方、モータ４１の摩擦は、トーションバーのねじれを増す方向に作用する。したがって、モータ４１の摩擦をトーションバーのねじれとして検出できれば、コントロールユニット４０による摩擦補償制御で摩擦補償することが可能となる。   That is, the control unit 40 performs friction compensation control based on the torque signal Tr that is a torque detection value for the purpose of compensating for the influence of friction of the motor 41. This friction compensation control speeds up the responsiveness of torque control in the vicinity of the center where the steering torque is small, and acts in the direction of suppressing the torsion bar detecting the torque to a minimum. On the other hand, the friction of the motor 41 acts in the direction of increasing the torsion bar torsion. Therefore, if the friction of the motor 41 can be detected as a twist of the torsion bar, the friction compensation can be performed by the friction compensation control by the control unit 40.

しかし、トーションバーは、モータ４１よりハンドル側に配置されているため、ハンドル側からの入力に対しては摩擦補償することができるが、キックバック等の路面からの入力に対しては補償が困難であり、摩擦補償制御によりラック・ピニオン式運動変換機構４のラトル音を低減することはできなかった。   However, since the torsion bar is disposed closer to the handle than the motor 41, friction compensation can be made for input from the handle, but compensation for input from the road surface such as kickback is difficult. Thus, the rattle noise of the rack and pinion motion conversion mechanism 4 cannot be reduced by the friction compensation control.

ところが、図３に示すような弾性体であるゴム６０の弾性領域では、路面からの入力をトルクセンサ１で検出することができ、摩擦補償制御が路面からの入力に対しても有効になる。一旦、コントロールユニット４０による摩擦補償制御が働くとモータ４１の摩擦が補償され路面からの入力をトルクセンサ１で検出することが可能になる。すなわち、ゴム６０と摩擦補償制御により、ゴム６０の弾性域を越えてキックバック力をラック・ピニオン式運動変換機構４からハンドル側に逃がすことが可能になる。さらに、コントロールユニット４０による摩擦補償制御をチューニングすることにより、ラック・ピニオン式運動変換機構４のラトル音を抑え、適度に路面情報を舵輪に伝えるチューニングが可能になる。
However, in the elastic region of the rubber 60, which is an elastic body as shown in FIG. 3, the input from the road surface can be detected by the torque sensor 1 , and the friction compensation control is also effective for the input from the road surface. Once the friction compensation control is performed by the control unit 40, the friction of the motor 41 is compensated and the input from the road surface can be detected by the torque sensor 1 . In other words, the rubber 60 and the friction compensation control allow the kickback force to escape from the rack and pinion type motion conversion mechanism 4 to the handle side beyond the elastic range of the rubber 60. Furthermore, by tuning the friction compensation control by the control unit 40, the rattle noise of the rack and pinion type motion conversion mechanism 4 can be suppressed, and tuning for appropriately transmitting road surface information to the steering wheel can be performed.

図３に示すような弾性体であるゴム６０は、モータ４１の減速機構からモータ４１の摩擦あるいは慣性をもたらしている機構までの位置のどこに配置しても、上述した転がり式ラック・ピニオン運動変換機構に過大な荷重が発生することを防ぐ効果、転がり式ラック・ピニオン運動変換機構がもつキックバック力の減衰作用の不足分を補いラトル音の発生を防ぐ効果、及びモータの摩擦力の影響を軽減する効果を得ることができる。   The rubber 60 which is an elastic body as shown in FIG. 3 is the above-described rolling rack and pinion motion conversion regardless of where it is placed from the speed reduction mechanism of the motor 41 to the mechanism causing the friction or inertia of the motor 41. The effect of preventing excessive load on the mechanism, the effect of preventing the generation of rattle noise by compensating for the deficiency of the kickback force damping mechanism of the rolling rack and pinion motion conversion mechanism, and the influence of the frictional force of the motor The effect to reduce can be acquired.

図５は、本発明の他の実施形態であって、電動式パワーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図である。この実施形態では、図３に示すような弾性体であるゴム６０を、ラック・ピニオン運動変換機構４のピニオン軸６とモータ４１の減速機構の出力軸５０とを結合するジョイント５１に配置したものである。   FIG. 5 is a front view showing a main part of a front wheel steering mechanism including an electric power steering device according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, rubber 60, which is an elastic body as shown in FIG. 3, is arranged at a joint 51 that couples the pinion shaft 6 of the rack and pinion motion conversion mechanism 4 and the output shaft 50 of the reduction mechanism of the motor 41. It is.

本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図である。It is a front view which shows the principal part of the front-wheel steering mechanism containing the electric power steering device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置における転がり式ラック・ピニオン式運動変換機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rolling rack and pinion type | formula motion conversion mechanism in the electric power steering apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング装置におけるパワーステアリングの駆動源となるモータとそのモータの減速機構を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a motor used as a drive source of power steering in an electric power steering device concerning an embodiment of the present invention, and a reduction mechanism of the motor. 本発明の他の実施形態である電動式パワーステアリング装置におけるモータの摩擦補償制御をするコントロールユニットを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control unit which performs the friction compensation control of the motor in the electric power steering device which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である電動式パワーステアリング装置を含む前輪転舵機構の主要部を示す正面図である。It is a front view which shows the principal part of the front-wheel steering mechanism containing the electric power steering device which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態であるピニオンタイプ電動式パワーステアリング装置示す正面図である。It is a front view which shows the pinion type electric power steering device which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態であるコラムタイプ電動式パワーステアリング装置示す正面図である。It is a front view which shows the column type electric power steering device which is other embodiment of this invention. 従来の電動式パワーステアリング装置のラック・ピニオン式運動変換機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rack and pinion type | formula motion conversion mechanism of the conventional electric power steering apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

２ ウォーム
３ ウォームホイール
４ ラック・ピニオン運動変換機構
６ ピニオン軸
１０ ローラ
１３ ラック軸
１８ 入力軸
１９ ユニバーサルジョイント
２０ プレッシャーパッド部
３１ 舵輪軸
３６ ラック軸ケース
４０ コントロールユニット
４１ モータ
４２ スプライン
４３ ブッシュ
５１ ジョイント
６０ ゴム 2 Worm 3 Worm Wheel 4 Rack / Pinion Motion Conversion Mechanism 6 Pinion Shaft 10 Roller 13 Rack Shaft 18 Input Shaft 19 Universal Joint 20 Pressure Pad Section 31 Steering Wheel Shaft 36 Rack Shaft Case 40 Control Unit 41 Motor 42 Spline 43 Bush 51 Joint 60 Rubber

Claims (6)

操舵輪に所望の舵角を付与する操向機構と、運転者による前記舵輪の操舵力を補助するモータとを備える電動式パワーステアリング装置において、
前記モータに連結されたウォームと、前記舵輪軸に連結されたウォームホイールとからなる減速機構と、
前記ウォームの軸上に配設された弾性体と、
前記舵輪軸上に配置されたトルクセンサからの検出信号に基づいて摩擦補償制御するコントロールユニットと、を備え、
前記ウォーム軸は、前記弾性体の弾性域の範囲で軸方向両側に変位可能であり、かつ、
前記コントロールユニットは、前記舵輪側および路面側からの両方向の入力に対して摩擦補償を実行可能であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。 In an electric power steering apparatus comprising a steering mechanism for giving a desired steering angle to a steered wheel and a motor for assisting a steering force of the steered wheel by a driver,
A speed reduction mechanism comprising a worm coupled to the motor and a worm wheel coupled to the steering wheel shaft;
An elastic body disposed on the shaft of the worm ;
A control unit that performs friction compensation control based on a detection signal from a torque sensor disposed on the rudder wheel shaft ,
The worm shaft is displaceable on both sides in the axial direction within the range of the elastic region of the elastic body, and
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control unit is capable of performing friction compensation with respect to inputs in both directions from the steering wheel side and the road surface side . 前記摩擦補償制御は、モータの摩擦補償制御であることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1 , wherein the friction compensation control is a friction compensation control of a motor. 前記摩擦補償制御は、操舵トルク信号の微分に比例した値を操舵補助指令値に加算することによって行われることを特徴とする請求項１または２に記載の電動式パワーステアリング装置。 3. The electric power steering apparatus according to claim 1 , wherein the friction compensation control is performed by adding a value proportional to a derivative of a steering torque signal to a steering assist command value. 前記操向機構は、ラック・ピニオン式運動変換機構であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。 4. The electric power steering apparatus according to claim 1 , wherein the steering mechanism is a rack and pinion type motion conversion mechanism. 前記ラック・ピニオン式運動変換機構は、転がり式ラック・ピニオン式運動変換機構であることを特徴とする請求項４に記載の電動式パワーステアリング装置。 5. The electric power steering apparatus according to claim 4 , wherein the rack and pinion type motion conversion mechanism is a rolling type rack and pinion type motion conversion mechanism. 前記弾性体は、前記ウォームの軸方向両端部に配設されている請求項１ないし５のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic body is disposed at both axial ends of the worm.
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