JPS61191468A - Electric power steering gear - Google Patents
Electric power steering gearInfo
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- JPS61191468A JPS61191468A JP60030572A JP3057285A JPS61191468A JP S61191468 A JPS61191468 A JP S61191468A JP 60030572 A JP60030572 A JP 60030572A JP 3057285 A JP3057285 A JP 3057285A JP S61191468 A JPS61191468 A JP S61191468A
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D3/00—Steering gears
- B62D3/02—Steering gears mechanical
- B62D3/12—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電気式動力舵取装置に関し、よシ詳細にはラッ
クピニオン舵取装置を動力補助するため電動機、入力ト
ルク検出装置及び電動機制御装置等を組み入れた動力舵
取装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electric power steering device, and more particularly, to an electric motor, an input torque detection device, and a motor control device for power-assisting a rack and pinion steering device. This invention relates to a power steering device that incorporates the following.
（従来の技術）
ラックピニオン式動力舵取装置の補助動力を電動機によ
って与え、ハンドルからの入力トルクを検出しトルクに
対応して電動機の出力を制御して人力操舵力を低減させ
る形式の電気式動力舵取装置は、例えば米国特許第３．
９８３，９５３号および特開昭５９−５０８６４号公報
などに開示されているが、米国特許第３．９８３，９５
３号に開示された発明は電動機によって入力軸が駆動さ
れるタイプであシ、さらにトルク検出装置も又入力軸側
に装着されているので車種および舵取装置の形式（例え
ばエネルギー吸収式舵取装置など）によっては両者の取
付スペースが得られないという問題点があり、さらにト
ルク検出装置の構造が複雑で特に入力軸側に装着した歪
ゲージなどにより電気信号を取出すためにスリップリン
グ等を使用しているため、構造が複雑になシやすく、組
立上困難な上に性能的にも耐久性の面でも信頼性にかけ
るという問題点を有している。(Prior art) An electric type that provides auxiliary power to a rack and pinion power steering device using an electric motor, detects input torque from the steering wheel, and controls the output of the electric motor in accordance with the torque to reduce manual steering force. The power steering device is disclosed in, for example, US Pat. No. 3.
No. 983,953 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-50864, etc., but U.S. Pat.
The invention disclosed in No. 3 is of a type in which the input shaft is driven by an electric motor, and the torque detection device is also installed on the input shaft side, so it is possible to change the type of vehicle and the type of steering device (for example, energy absorption type steering). Depending on the device (e.g. device), there is a problem in that there is not enough space to install both, and the structure of the torque detection device is complicated, especially when a slip ring is used to extract the electrical signal from a strain gauge attached to the input shaft side. As a result, the structure tends to be complicated, making it difficult to assemble and having problems with reliability in terms of performance and durability.
又特開昭５９−５０８６４号公程に開示されたトルク検
出装置は前述の米国特許第３．９８３，９５３号と同様
な問題点をもつ上に、電動機が出力軸と同軸に配置され
ているため電動機部の直径が大きくなシ、この部分にス
ペースのない車種には取付けられず、さらにボールねじ
部や電動機部が特殊構造になるので組立上多くの問題点
があシ各車種に対応する品種が増大し、少量生産になる
ので原価高になシやすい傾向がある。Furthermore, the torque detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 59-50864 has the same problems as the aforementioned U.S. Pat. No. 3,983,953, and in addition, the electric motor is arranged coaxially with the output shaft. Therefore, the diameter of the electric motor part is large, and it cannot be installed on car models that do not have space in this area.Furthermore, the ball screw part and electric motor part have a special structure, so there are many problems in assembly. As the number of varieties increases and production is done in small quantities, there is a tendency for costs to rise.
（発明が解決しようとする問題点）
この発明は前述した従来技術の大きな問題点である従来
品の取付けられない車種にも設計の自由度が大きく取付
けが可能で、その上トルク検出装置および電動機が入力
軸側に設けられたための前述のごとき問題点を解消し、
信頼性や耐久性が高く、組立も比較的容易で各車種に対
応する部品の共通化が可能であり、かつ安価な電気式動
力舵取装置の提供を目的とするものである。(Problems to be Solved by the Invention) This invention has a large degree of freedom in design and can be installed in vehicle models to which conventional products cannot be installed, which is a major problem with the prior art described above. This solves the above-mentioned problems caused by the input shaft being installed on the input shaft side.
The object of the present invention is to provide an electric power steering device that is highly reliable and durable, relatively easy to assemble, allows common parts for various vehicle models, and is inexpensive.
（問題点を解決するための手段） “本発明は以下の
構成により前記目的を達する。即ち、操舵ハンドルから
の回転トルクが入力されるビニオンを有する入力軸と、
前記ピニオンと噛合うラック部を有し直動して車輪を転
舵する出力軸と、入力軸の回転トルクを入力軸の変位に
かえ磁場の変化を介して電気信号に変換して出力する入
力軸トルク検出装置とが第１ハウジング内に保持された
ラックピニオンユニットと；
前記出力軸のラック部とは別の部分に設けられたボール
ねじ部と、該ボールねじ部に係合して回転するボールナ
ツトに伝達手段を介して回転動力を伝達する電動機と、
少くとも前記ボールナットおよびボールねじ部の一部を
内包する第２ハウジングとよりなる電動ニー・・Ｉｌ、
、ト ・曲卯ら・ソｈｓ−＝オ゛ノ１ニットシ鎗記電動
ユニットとを連結する連結手段と；前記入力軸トルク検
出装置の電気信号によシミ動機の回転を制御する制御装
置と；より成る電気式動力舵取装置であって、特に舵取
装置の本体を２ユニツトに分割し電動機を出力軸とは別
に配設して各車種に対応し得るスペースの自由度を確保
し、又トルク検出装置に入力軸の回転トルクを入力軸の
変位にかえ磁場の変化を介して電気信号に変換して出力
するトルク検出手段を採用し、これをハウジング内に内
包せしめて従来の問題点の解消を狙った点を特徴とする
ものである。(Means for Solving the Problems) “The present invention achieves the above object with the following configuration. Namely, an input shaft having a pinion into which rotational torque from a steering wheel is input;
an output shaft that has a rack part that meshes with the pinion and steers the wheels by direct motion, and an input that converts the rotational torque of the input shaft into displacement of the input shaft and converts it into an electric signal through a change in the magnetic field and outputs it. a rack and pinion unit in which a shaft torque detection device is held in a first housing; a ball screw portion provided on a portion of the output shaft other than the rack portion; and a ball screw portion that is engaged with the ball screw portion to rotate. an electric motor that transmits rotational power to the ball nut via a transmission means;
an electric knee consisting of a second housing containing at least a part of the ball nut and the ball screw portion;
, a connecting means for connecting the electric unit to the electric unit; This is an electric power steering device consisting of a main body of the steering device that is divided into two units and the electric motor is arranged separately from the output shaft to ensure flexibility in space that can accommodate each type of vehicle. The torque detection device employs a torque detection means that converts the rotational torque of the input shaft into displacement of the input shaft, converts it into an electric signal through changes in the magnetic field, and outputs it, and this is housed in the housing to solve the problems of the conventional method. It is characterized by the fact that it aims to solve the problem.
（実施例）
以下に添付の図面に従い本発明の実施例について説明す
る。(Example) Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の一実施例である電気式動力ラックピニ
オン舵取装置の全体を示す図である。この第１図におい
て、ハンドル１はハンドル軸２に固定され、ハンドル軸
２はユニバーサルジヨイント６を介してピニオン軸５罠
連結されてこれらは回動自在に車両に支持されている。FIG. 1 is a diagram showing the entire electric power rack and pinion steering device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a handle 1 is fixed to a handle shaft 2, and the handle shaft 2 is connected to a pinion shaft 5 via a universal joint 6, which are rotatably supported by the vehicle.
ピニオン軸５はハウジング９内に延び入って、同じくハ
ウジング２２内でピニオン軸５に交差して延在するラッ
ク軸７とラックピニオン噛合している。従って、運転者
がハンドル１を回動操作すると、その回転入力トルクは
ハンドル軸２、ユニバーサルジヨイント６を介してピニ
オン軸５へと伝達され、更に、ラック軸７へと伝えられ
てラック軸７が第１図上、左右に直線運動するようにな
る。The pinion shaft 5 extends into the housing 9 and is in rack-pinion engagement with a rack shaft 7 that also extends within the housing 22 and intersects with the pinion shaft 5. Therefore, when the driver rotates the handle 1, the rotational input torque is transmitted to the pinion shaft 5 via the handle shaft 2 and the universal joint 6, and further transmitted to the rack shaft 7. begins to move in a straight line from side to side in Figure 1.
第１ハウジング９内には入力軸としてのピニオン軸５の
ピニオン部と出力軸としてのラック軸７のラック部に加
えて後述するようにラックピニオンの噛み合いを支持す
る支持装置や入力トルクの大きさを検出するためのトル
ク検出装置が内包されて、ラックピニオンユニットを形
成している。Inside the first housing 9, in addition to a pinion part of a pinion shaft 5 as an input shaft and a rack part of a rack shaft 7 as an output shaft, there is also a support device that supports the meshing of the rack and pinion, and the magnitude of input torque, as will be described later. The rack and pinion unit includes a torque detection device for detecting the torque.
電動モータ部４がハウジング９とは別体の第２ハウジン
グ（第２図）に載置されてラック軸Ｔに補助動力を与え
ている。即ち、後述するようにラック軸７のラック部と
は別の部分に設けられたボールスクリュ一部に係合する
ボールナットを係合させ、これらをハウジング１０で被
って電動ユニットが形成されている。ハウジング９と１
０との間はこれも第２図に示す連結部材１６で連結され
、ラックピニオンユニットと電動ユニットとは一体的に
構成されている。これら一体的に構成された両ユニット
はブラケット１４及び１５によりそれぞれ車両上に固定
される。The electric motor section 4 is placed in a second housing (FIG. 2) that is separate from the housing 9, and provides auxiliary power to the rack shaft T. That is, as will be described later, a ball nut is engaged with a part of a ball screw provided on a part of the rack shaft 7 other than the rack part, and these parts are covered with a housing 10 to form an electric unit. . housing 9 and 1
0 is also connected by a connecting member 16 shown in FIG. 2, and the rack and pinion unit and the electric unit are integrally constructed. Both of these integrally constructed units are fixed on the vehicle by brackets 14 and 15, respectively.
ラック軸Ｔの両端は（図示なき）ボールジヨイントが取
り付けられナックルアーム等を介して操向車輪へと連結
されている。Ball joints (not shown) are attached to both ends of the rack shaft T, and the rack shaft T is connected to steering wheels via knuckle arms or the like.
電動モータ８は車両の一部に設置された制御回路１１に
接続されている。制御回路１１にはトルク検出装置や車
両に設置された車速センサー１３及び電源１２等も接続
されている。従って、制御回路１１はトルク検出器から
の入力トルクに関する情報と車速センサー１３からの車
速に関する情報とから電動モータ８を制御して、ハンド
ル１の操舵力を軽減するためラック軸７に補助動力を伝
達する。The electric motor 8 is connected to a control circuit 11 installed in a part of the vehicle. The control circuit 11 is also connected to a torque detection device, a vehicle speed sensor 13 installed in the vehicle, a power source 12, and the like. Therefore, the control circuit 11 controls the electric motor 8 based on the information regarding the input torque from the torque detector and the information regarding the vehicle speed from the vehicle speed sensor 13, and applies auxiliary power to the rack shaft 7 in order to reduce the steering force of the steering wheel 1. introduce.
第２図はラックピニオンユニットと電動機ユニットの一
部断面を含んだ拡大詳細図である。−
先ず、ラックピニオンユニットについて、第３図よシ第
５図を用いて詳述する。FIG. 2 is an enlarged detailed view including a partial cross section of the rack and pinion unit and the electric motor unit. - First, the rack and pinion unit will be explained in detail using FIGS. 3 and 5.
ハウジング９内のピニオン軸５は、その一部外周回シに
ピニオンギヤ５ａを有しておシ、そのピニオンギヤ５ａ
の両側で玉軸受１８．１９によってハウジング９に回動
自在に支承されている。玉軸受１８．１９は第５図に示
すようにハウジング９内に設けられた長孔内で、左右に
隙Ｃをもって配置されている。従ってピニオン軸５は玉
軸受１８．１９と共に、ハウジング９の長孔内で左右に
変位できる構成と成っている。玉軸受１８の外側はシー
ル２Ｔで密封されている。一方、玉軸受１９の外側はピ
ニオン軸５先端に設けられた雄ねじ部に螺合されたナツ
ト５ｂによって固定保持されている。ピニオン軸５を被
ってカバー２５がハウジング９内に螺合されナツト２６
により位置固定されている。ピニオン軸５の先端に穿設
された開口内にはバランス部材２９が挿入され、圧力ば
ねによってピニオン軸５に一体的に固定されている。バ
ランス部材２９のピニオン軸５よシ延び出した部分、の
先端はカバー２５に設けられた受は部内に延び入ってピ
ボット支点を形成している。従って、バランス部材２９
はピニオン軸５の左右への変位時に両端を支点に中間部
がたわみ変形することになる。The pinion shaft 5 in the housing 9 has a pinion gear 5a on a part of its outer circumference.
is rotatably supported in the housing 9 by ball bearings 18, 19 on both sides. As shown in FIG. 5, the ball bearings 18 and 19 are arranged in a long hole provided in the housing 9 with a gap C left and right. Therefore, the pinion shaft 5 is configured to be able to be displaced from side to side within the elongated hole of the housing 9 together with the ball bearings 18 and 19. The outside of the ball bearing 18 is sealed with a seal 2T. On the other hand, the outer side of the ball bearing 19 is fixedly held by a nut 5b screwed into a male thread provided at the tip of the pinion shaft 5. A cover 25 is screwed into the housing 9 over the pinion shaft 5, and a nut 26 is screwed into the housing 9.
The position is fixed by A balance member 29 is inserted into an opening bored at the tip of the pinion shaft 5, and is integrally fixed to the pinion shaft 5 by a pressure spring. The tip of the portion of the balance member 29 that extends beyond the pinion shaft 5 extends into the receiver provided on the cover 25 to form a pivot fulcrum. Therefore, the balance member 29
When the pinion shaft 5 is displaced from side to side, the intermediate portion is deflected and deformed using both ends as fulcrums.
一方、ピニオン軸５に交差して延びるラック軸７はピニ
オンギヤ５ａに噛み合うラックギヤ７ａを有している。On the other hand, a rack shaft 7 extending across the pinion shaft 5 has a rack gear 7a that meshes with the pinion gear 5a.
両ギヤの噛み合いは支持装置２０によシ支持され【いる
。支持装置２０は噛み合い部をラック軸７の背面より支
持−するプレッシャパッド２１と、プレッシャパッド２
１をラック軸７の背面へ押しつけるコイルばね２２と、
ハウジング９に螺合してコイルばね２２の外側端を保持
しばね力を調整可能にしている蓋２３と、蓋２３の位置
設定後に蓋２３の位置を固定するロックナツト２４より
成っている。支持装置２０は、蓋２３の位置を変えてコ
イルばね２２のばね力を調整できるので、ピニオンギヤ
５ａとラックギヤ７ａの噛み合いに対し、適当な噛み合
い予圧を与えることができる。The meshing of both gears is supported by a support device 20. The support device 20 includes a pressure pad 21 that supports the meshing portion from the back side of the rack shaft 7, and a pressure pad 21 that supports the engaging portion from the back side of the rack shaft 7.
1 to the back of the rack shaft 7;
It consists of a lid 23 which is screwed onto the housing 9 to hold the outer end of the coil spring 22 and enable adjustment of the spring force, and a lock nut 24 which fixes the position of the lid 23 after the position of the lid 23 is set. Since the support device 20 can adjust the spring force of the coil spring 22 by changing the position of the lid 23, it is possible to apply an appropriate meshing preload to the meshing of the pinion gear 5a and the rack gear 7a.
ピニオン軸５の玉軸受１８とピニオンギヤ５ａとの間に
は、ばね部材２８がスリーブ３０を介してピニオン軸５
上に嵌着されている。第３図及び第４図に示されるよう
に、ばね部材２８はピニオン軸５に同心に嵌着されてい
る環状の嵌着部と、この嵌着部よシピニオン軸５の左右
変位に対し直交する方向に延び出している２つの脚部よ
り成っている。両脚部の先端はピボット支点２８＆、２
８ｂを形成して、ハウジング９又はハウジング９にボル
ト４２で固定されるカバー１７に設けられた受は部９ａ
、１７ａ内に延び入り保持されている。両ピボット支点
２８ａ、２８ｂはハウジング９又はカバー１７上に保持
されているためピニオン軸１が左右へ変位する時、ばね
部材２８は側皮点間でたわみ変形する。A spring member 28 is connected to the pinion shaft 5 through a sleeve 30 between the ball bearing 18 of the pinion shaft 5 and the pinion gear 5a.
is fitted on top. As shown in FIGS. 3 and 4, the spring member 28 has an annular fitting portion that is fitted concentrically to the pinion shaft 5, and the fitting portion is perpendicular to the left and right displacement of the pinion shaft 5. It consists of two legs extending in the direction. The tips of both legs are pivot fulcrums 28&, 2
8b and is provided on the housing 9 or the cover 17 fixed to the housing 9 with a bolt 42.
, 17a. Since both pivot supports 28a and 28b are held on the housing 9 or the cover 17, when the pinion shaft 1 is displaced from side to side, the spring member 28 is deflected between the side skin points.
ばね部材２８上にはピニオンギヤ５ａの方向へと延び出
している磁石ホルダ３１がボルト３４により固定されて
いる。更に、この磁石ホルダ３１の縦壁上には２つの磁
石３２が固定保持されている。この磁石３２の背面上に
は温度補償用のホール効果素子部材２２が取り付けられ
ている。一方、磁石３２を保持する磁石ホルダ３１の縦
壁に対面して取付板３５がハウジング９にボルト３６に
よシ固定されている。取付板３５には４つのスペーサ３
７を介して回路基盤３８がボルト４１によって取シ付け
られている。回路基盤３８上には回路構成部品４０及び
磁石３２に対向するホール効果素子部材３９が固定され
ている。A magnet holder 31 extending toward the pinion gear 5a is fixed onto the spring member 28 by a bolt 34. Furthermore, two magnets 32 are fixedly held on the vertical wall of this magnet holder 31. A Hall effect element member 22 for temperature compensation is attached on the back surface of this magnet 32. On the other hand, a mounting plate 35 is fixed to the housing 9 with bolts 36, facing the vertical wall of the magnet holder 31 holding the magnet 32. There are four spacers 3 on the mounting plate 35.
A circuit board 38 is attached via bolts 41 via 7. A Hall effect element member 39 facing the circuit component 40 and the magnet 32 is fixed on the circuit board 38 .
このホール効果素子部材３９を含む回路は制御回路１１
に接続されている。A circuit including this Hall effect element member 39 is a control circuit 11
It is connected to the.
ばね部材２８がピニオン軸５の左右への変位に伴いたわ
み変形すると、磁石３２が移動するので、その磁場が変
動する。磁場が変動するとホール効果素子部材３９に負
荷されている電圧が変わるので、その電圧変動量によっ
て、ピニオン軸５の変位量即ち入力トルクの大きさを知
ることができる。When the spring member 28 is deflected and deformed as the pinion shaft 5 is displaced from side to side, the magnet 32 moves and its magnetic field fluctuates. When the magnetic field fluctuates, the voltage applied to the Hall effect element member 39 changes, so the amount of displacement of the pinion shaft 5, that is, the magnitude of the input torque, can be determined from the amount of voltage fluctuation.
次に、第２図を参照して電動モータ部４について詳述す
る。電動モータ部４は、前述した通シ電動モータ８と、
電動モータ８の動力を伝えるギヤ機構６０と、ギヤ機構
６０を介して電動モータ８の動力をラック軸７に伝える
ボールスクリュー５０と、ハウジング１０より成って℃
・る。Next, the electric motor unit 4 will be described in detail with reference to FIG. The electric motor section 4 includes the above-mentioned through-hole electric motor 8,
It consists of a gear mechanism 60 that transmits the power of the electric motor 8, a ball screw 50 that transmits the power of the electric motor 8 to the rack shaft 7 via the gear mechanism 60, and the housing 10.
・Ru.
ボールスクリュー５０は、ラック軸７の外周にらせん状
に設けられたウオーム７ｂと、このウオーム７ｂの一部
を被ってラック軸７と同心に嵌着されるナツト部材５１
と、ラッｈＪｍ＋フし−１，−＋＋ｌ Ｌ ＆１７ Ｊ
４ Ｆ ４８７Ｂ １＃ ｎ ！＞ 、Ｌ−−Ｆ 七ａ
へボール５５とより成っている。ナツト部材５１はウ
オーム７ｂに対応する溝を有してボール５５の転動用軌
道を形成するとともに、その外周にボール５５を循環さ
せる循環路を有している。ナツト部材５１は玉軸受５２
．５３によυハウジング１０上に回動自在に支持されて
いる。以上の構成のボールスクリュー５０は、ナツト部
材５１が回動するとボール５５が溝内を転がりながら循
環路を巡って力を伝達するとともにラック軸７を第２図
上左右に移動させる。The ball screw 50 includes a worm 7b spirally provided around the outer periphery of the rack shaft 7, and a nut member 51 fitted concentrically with the rack shaft 7, covering a part of the worm 7b.
And LahJm+Fushi-1,-++l L &17 J
4 F 487B 1#n! > , L--F 7a
It consists of a ball 55. The nut member 51 has a groove corresponding to the worm 7b to form a rolling track for the balls 55, and has a circulation path around the outer periphery of the nut member 51 for circulating the balls 55. The nut member 51 is a ball bearing 52
．． 53, it is rotatably supported on the υ housing 10. In the ball screw 50 configured as described above, when the nut member 51 rotates, the balls 55 roll in the groove and transmit force around the circulation path, and move the rack shaft 7 left and right in FIG. 2.
ギヤ機構６０は、ナツト部材５１の外周に嵌着されるギ
ヤ６１と、電動モータ８の回転軸７２に圧入されたピニ
オンギヤ６５と、両ギヤ６１．６５間のハウジング１０
上に玉軸受６３．６４を介して回転自在に支承され両ギ
ヤ６１．６５と噛み合うアイドラギヤ６２とより成って
いる。ギヤ６１はナツト部材５１に圧入され固定され、
ナツト部材５１と一体的に回動する。The gear mechanism 60 includes a gear 61 fitted to the outer periphery of the nut member 51, a pinion gear 65 press-fitted to the rotating shaft 72 of the electric motor 8, and a housing 10 between the two gears 61 and 65.
It consists of an idler gear 62 rotatably supported on the top via ball bearings 63, 64 and meshing with both gears 61, 65. The gear 61 is press-fitted into the nut member 51 and fixed,
Rotates integrally with the nut member 51.
電動モータ８は、カバー７０内に収められ、その回転軸
７２はハウジング１０内へ挿入され玉軸受７１によシ回
動自在に支承されている。電動モータ８のカバー７０と
ハウジング１０とはボルト７３によって互いに固定され
ている。The electric motor 8 is housed within a cover 70, and its rotating shaft 72 is inserted into the housing 10 and rotatably supported by a ball bearing 71. The cover 70 of the electric motor 8 and the housing 10 are fixed to each other with bolts 73.
以上の構成の電動モータ部４は、電動モータ８が回転す
ると、ピニオンギヤ６５、アイドルギヤ６２、ギヤ６１
を介してナツト部材５１が回転し、ナツト部材５１０回
転によシラツク軸７が左右に変動する。When the electric motor 8 rotates, the electric motor section 4 having the above configuration is connected to the pinion gear 65, the idle gear 62, and the gear 61.
The nut member 51 rotates through the rotation of the nut member 510, and the shaft shaft 7 moves left and right.
このようにクラッチ機構等を用いずギヤ機構６０を用い
て電動モータ８の動力を直接ボールスクリュー５０に伝
達するようにしているので、安価で簡単な構成とするこ
とができる。又、ガタの発生部位を減らすことができる
ので信頼性も高い。In this way, since the power of the electric motor 8 is directly transmitted to the ball screw 50 using the gear mechanism 60 without using a clutch mechanism or the like, it is possible to have an inexpensive and simple configuration. Furthermore, since the number of parts where looseness occurs can be reduced, reliability is also high.
又、上記実施例では、電動モータ８をラック軸７とは別
軸上に配置する構成としたが、電動モータをラック軸と
同一軸上に配置することも可能である。Further, in the above embodiment, the electric motor 8 is arranged on a separate axis from the rack axis 7, but it is also possible to arrange the electric motor on the same axis as the rack axis.
以上に述べた本発明の一実施例を示す電気式動力舵取装
置の作動について以下に説明する。The operation of the electric power steering system according to an embodiment of the present invention described above will be described below.
運転者がハンドル１を任意の方向へ操舵すると、これに
連動してピニオン軸５も回動しラックピニオン噛合する
ラック軸７を直線変位させる。この時、操向車輪に負荷
がなげればピニオン軸５はハウジング９内の長孔の中心
部（即ち中立位置）で回動するのみで、ラック軸７に沿
って変位することはなく、トルク検出従って動力補助は
行なわれない。When the driver steers the steering wheel 1 in an arbitrary direction, the pinion shaft 5 also rotates in conjunction with this, linearly displacing the rack shaft 7 that meshes with the rack and pinion. At this time, if there is no load on the steering wheel, the pinion shaft 5 only rotates at the center of the elongated hole in the housing 9 (that is, the neutral position), does not displace along the rack shaft 7, and does not generate torque. Detection and therefore no power assistance is provided.
操向車輪に負荷がある場合、ピニオン軸５はラック軸７
に沿って操舵方向に回動に従って変位する。ピニオン軸
５が変位すると、ばね部材２Ｂ及びバランス部材２９と
は、変位に対し抵抗力を付与しながらたわみ変形する。When there is a load on the steering wheels, the pinion shaft 5 is connected to the rack shaft 7
It is displaced according to the rotation along the steering direction. When the pinion shaft 5 is displaced, the spring member 2B and the balance member 29 are deflected and deformed while applying resistance to the displacement.
この時、ばね部材２８のたわみ変位によって、磁石３２
も共に変位して、その磁場を変動させる。従って、磁石
３２に対向するボール効果素子部材２７に適当な電圧を
付与しておけば磁場の変位量に応じた、即ち人力トルク
に対応した出力電圧を得ることができる。At this time, due to the deflection displacement of the spring member 28, the magnet 32
are also displaced together, causing their magnetic fields to fluctuate. Therefore, by applying an appropriate voltage to the ball effect element member 27 facing the magnet 32, it is possible to obtain an output voltage corresponding to the amount of displacement of the magnetic field, that is, corresponding to the human torque.
ばね部材２８及びバランス部材２９のたわみによってピ
ニオン軸５に付与される抵抗力はラック軸７に付与され
、この力がラック軸７に付与されている負荷に打ち勝つ
と、ラック軸７をピニオン軸５０転がり方向とは逆に移
動させる。各力のバランスが得られたところでピニオン
軸５の左右への変位並びにばね部材２８、バランス部材
２９のたわみ変形もそこで止まる。従ってばね部材２８
及びバランス部材２９のたわみ変位はラック軸Ｔ上の負
荷に対抗して付与されるピニオン軸５への入力トルクに
対応したものである。The resistance force applied to the pinion shaft 5 due to the deflection of the spring member 28 and the balance member 29 is applied to the rack shaft 7, and when this force overcomes the load applied to the rack shaft 7, the rack shaft 7 is moved to the pinion shaft 50. Move in the opposite direction to the rolling direction. When the balance of each force is obtained, the left and right displacement of the pinion shaft 5 and the deflection deformation of the spring member 28 and the balance member 29 also stop there. Therefore, the spring member 28
The deflection displacement of the balance member 29 corresponds to the input torque to the pinion shaft 5 applied against the load on the rack shaft T.
こうして得られた入力トルクに応じた電気的信号は制御
装置１１へと出力される。制御装置１１は入力トルク及
び車速検出機１３からの車速に関する情報より、電動モ
ータ８を制御し、必要時に駆動入力を与える。電動モー
タ８は駆動入力を得ると回転軸Ｔ２が回転駆動され、そ
の結果前述した通りギヤ機構６０を介してボールスクリ
ュー５０に動力が出力される。ボールスクリュー５０に
伝達された動力はラック軸７へと伝えられ必要な動力が
補助されるように成る。An electrical signal corresponding to the input torque thus obtained is output to the control device 11. The control device 11 controls the electric motor 8 based on input torque and information regarding the vehicle speed from the vehicle speed detector 13, and provides drive input when necessary. When the electric motor 8 receives a drive input, the rotating shaft T2 is rotationally driven, and as a result, power is output to the ball screw 50 via the gear mechanism 60 as described above. The power transmitted to the ball screw 50 is transmitted to the rack shaft 7, and the necessary power is assisted.
ピニオン軸５に過大な入力が付与されると、ピニオン軸
５はハウジング９の長孔端部に当接して、それ以上の変
位は阻けられるので、ばね部材２８やバランス部材２９
等の各部材に過大な負荷が付与されることはない。又、
ピニオンとラックの噛み合い部の両側にばね部材２８と
バランス部材２９を配置してピニオン軸５に付与される
抵抗力によりねじシモーメントの発生を防止しているの
で、正確なトルク検出が可能である。When an excessive input is applied to the pinion shaft 5, the pinion shaft 5 comes into contact with the end of the elongated hole in the housing 9 and is prevented from further displacement, so the spring member 28 and the balance member 29
Excessive loads will not be applied to each member. or,
A spring member 28 and a balance member 29 are arranged on both sides of the meshing part between the pinion and the rack, and the resistance force applied to the pinion shaft 5 prevents the occurrence of screw moment, so that accurate torque detection is possible. .
上記実施例においては、磁石に対向してホール効果素子
部材を配置して電圧変位を得たが、同様の効果が得られ
る磁気抵抗素子部材等を対向して配置しても良い。In the above embodiment, the voltage displacement was obtained by arranging the Hall effect element member facing the magnet, but a magnetoresistive element member or the like which can obtain the same effect may be arranged oppositely.
又、ピニオン軸のハウジングに対する直線変位を許容し
、過大入力を阻止するためハウジングに長孔を設けたが
、との長孔は、だ円、長円、矩形、その他任意の形状で
良い。Further, although the long hole is provided in the housing to allow linear displacement of the pinion shaft relative to the housing and to prevent excessive input, the long hole may be oval, oval, rectangular, or any other shape.
更に又、バランス部材は、ラックピニオンを挟んで、ば
ね部材によるモーメントをバランスできるものであれば
良く、ばね部材と同様の形状のものをピニオン軸に嵌着
させるようにしても良い。Furthermore, the balance member may be any member that can balance the moment caused by the spring member by sandwiching the rack and pinion therebetween, and a member having the same shape as the spring member may be fitted onto the pinion shaft.
第６図は、電動モータ８の回転トルクを電磁クラッチ８
０を介してギヤ機構６ｏへと伝達する第２実施例を示し
ている。電磁クラッチ８０を除く他の機構は第１実施例
と同様なので電磁クラッチ８０について以下に詳述する
。FIG. 6 shows how the rotational torque of the electric motor 8 is calculated by the electromagnetic clutch 8.
0 to the gear mechanism 6o. Since the other mechanisms except for the electromagnetic clutch 80 are the same as those in the first embodiment, the electromagnetic clutch 80 will be described in detail below.
電動モータ８は第２ハウジング１０内に設けられた凹所
内に出力軸８１を延入させてボルト７３により第２ハウ
ジング１０に固定されてい５る。。電動モータ８の出力
軸８１上にはクラッチ板８２がキー結合された後玉軸受
８３が挿入されて両端を止めリング８４及び８５によっ
て止められている。玉軸受８３の外周は、摩擦板８７を
保持する摩擦板保持部材８９とこの部材８９に一体的に
ボルト９２−によシ連結されるカップ部材９０の内周面
に保持されている。摩擦板保持部材８９と摩擦板８７０
間には皿ばね８８が介装され、摩擦板８７に付勢力を付
与している。クラッチ板８２の電動モータ８側には電磁
コイル８６が固定され、この電磁コイル８６と摩擦板８
７との間にクラッチ板８２が配置される構造となってい
る。The electric motor 8 is fixed to the second housing 10 by bolts 73 with an output shaft 81 extending into a recess provided in the second housing 10 . . A rear ball bearing 83 to which a clutch plate 82 is keyed is inserted onto the output shaft 81 of the electric motor 8, and both ends thereof are stopped by stop rings 84 and 85. The outer periphery of the ball bearing 83 is held on the inner peripheral surface of a friction plate holding member 89 that holds the friction plate 87 and a cup member 90 that is integrally connected to this member 89 by a bolt 92-. Friction plate holding member 89 and friction plate 870
A disc spring 88 is interposed between them to apply a biasing force to the friction plate 87. An electromagnetic coil 86 is fixed to the electric motor 8 side of the clutch plate 82, and this electromagnetic coil 86 and the friction plate 8
A clutch plate 82 is arranged between the clutch plate 7 and the clutch plate 7.
一方、カップ部材９０よシミ動モータ８の出力軸８１の
延長上に軸９１が延び出し、第２ハウジング１０及びボ
ルト９４により第２ハウジングに固定されるカバー９３
に配設される玉軸受７１によシ回動自在に支承されてい
る。玉軸受７１の間にはピニオンギヤ６５が嵌着され、
ピニオンギヤ６５はアイドラギヤ６２に噛み合い、アイ
ドラギヤ６２はナツト部材６１に噛み合っている。On the other hand, a shaft 91 extends from the cup member 90 on an extension of the output shaft 81 of the shimbling motor 8, and a cover 93 is fixed to the second housing 10 and the second housing by bolts 94.
It is rotatably supported by a ball bearing 71 disposed in the. A pinion gear 65 is fitted between the ball bearings 71,
The pinion gear 65 meshes with the idler gear 62, and the idler gear 62 meshes with the nut member 61.
以上の構成電磁クラッチ８ｏを有する電気式動力舵取装
置は、制御装置１１が必要時電磁コイル８６を励磁する
と、摩擦板８７が吸引されクラッチ板８２と摩擦係合す
るようになる。これによって電動モータ８の回転トルク
は摩擦板８７、摩擦板保持部材８９、カップ部板９０、
軸９１を介してピニオンギヤ６５へと伝達される。その
後のトルク伝達は第１実施例と同様である。In the electric power steering system having the above-described electromagnetic clutch 8o, when the control device 11 excites the electromagnetic coil 86 when necessary, the friction plate 87 is attracted and comes into frictional engagement with the clutch plate 82. As a result, the rotational torque of the electric motor 8 is applied to the friction plate 87, the friction plate holding member 89, the cup plate 90,
It is transmitted to pinion gear 65 via shaft 91. The subsequent torque transmission is the same as in the first embodiment.
（発明の効果）
以上述べたように本発明においては、動力舵取装置本体
を、回転トルクを入力するピニオンを有する入力軸とピ
ニオンと噛合うラック部を有する出力軸と、入力軸の回
転トルクを磁場の変化を介して電気信号として出力する
入力軸トルク検出装置とを保持するラックピニオンユニ
ットと、出力軸に設けられたボールねじ部に係合するボ
ールナットと、出力軸とは別軸に配設されボールナット
に伝達手段を介して回転を伝達する電動機とを有する電
動ユニットとに分割し、両者を連結する連結手段と、速
度およびトルクに対応して電動機を制御する制御装置と
よシ構成し、特に電動機を出力軸とは別軸に設け、さら
にラックピニオンユニットと、電動ユニットとを分割し
て連結手段で連結し、トルク検出装置をハウジング内に
内包して配設する構成としたので、従来品では車種によ
ってスペースがなく設置不可能であった場合でも、電動
機の取付位置に従来にない大巾な自由度が得られるので
設置が可能となる効果があシ、又ラックピニオンユニッ
トと電動ユニットとを連結手段によって連結しているの
で、同一排気量などの近似車種については各ユニットを
共通に設計して大量生産に結びつけ原価引下げを行う効
果があり、又組立が容易である等各種の利点がある。(Effects of the Invention) As described above, in the present invention, the power steering device main body includes an input shaft having a pinion for inputting rotational torque, an output shaft having a rack portion that meshes with the pinion, and a rotational torque of the input shaft. A rack and pinion unit that holds an input shaft torque detection device that outputs the input shaft as an electric signal through changes in the magnetic field, a ball nut that engages with a ball screw provided on the output shaft, and a shaft that is separate from the output shaft. an electric motor that is arranged and that transmits rotation to the ball nut via a transmission means; a connecting means that connects the two; a control device that controls the electric motor according to speed and torque; In particular, the electric motor is provided on a separate shaft from the output shaft, the rack and pinion unit and the electric unit are separated and connected by a connecting means, and the torque detection device is disposed within the housing. Therefore, even if it was impossible to install a conventional product due to lack of space depending on the vehicle model, it is possible to install the motor because it has a greater degree of freedom than ever before in the mounting position of the motor. Since the electric unit and the electric unit are connected by a connecting means, each unit can be designed in common for similar vehicle models with the same displacement, etc., which is effective for mass production and cost reduction, and easy assembly. There are various advantages.
第１図は本発明の第１実施例を示す電気式動力舵取装置
の全体概略図、第２図は第１図のラック軸に沿う一部断
面図、第３図はトルク検出器を含むラックピニオン部の
拡大断面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、
第５図は第３図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第６図は本発
明の第２実施例の一部分の断面図である。
（主要部分の符号の説明）
１ ・・・・・・ハンドル ２８・・・・・
・ばね部材３・・・・・・ラックピニオン部 ２９・
・・・・・バランス部材４ ・・・・・・電動モータ部
３１・・・・・・磁石ホルダ５・・・・・・ピ
ニオン軸 ３２・・・・・・磁 石γ ・・・
・・・ラック軸 ３９・・・・・・ホール効
果素子部材８ ・・・・・・電動モータ ５１
・・・・・・ナツト部材９ ・・・・・・ハウジング
５５・・・・・・ボール１０・・・・・・
〃 ６１・・・・・・ギ ヤ１１・・・・
・・制御回路 ６２・・・・・・アイドラギ
ヤ５０・・・・・・ボールスクリュー ６５・・・・
・・ピニオンギヤ６０・・・・・・ギヤ機構
７２・＝・・・・電動モータ回転軸第１図
罠４ 図Fig. 1 is an overall schematic diagram of an electric power steering device showing a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a partial sectional view along the rack axis of Fig. 1, and Fig. 3 includes a torque detector. An enlarged sectional view of the rack and pinion part, FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3,
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A--A in FIG. 3, and FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the second embodiment of the present invention. (Explanation of symbols of main parts) 1... Handle 28...
・Spring member 3...Rack and pinion part 29・
... Balance member 4 ... Electric motor part 31 ... Magnet holder 5 ... Pinion shaft 32 ... Magnet γ ...
... Rack shaft 39 ... Hall effect element member 8 ... Electric motor 51
...Nut member 9 ...Housing
55...Ball 10...
〃61...Gear 11...
... Control circuit 62 ... Idler gear 50 ... Ball screw 65 ...
...Pinion gear 60...Gear mechanism
72.=・・・Electric motor rotating shaft Figure 1 Trap 4 Figure
Claims (1)
ンを有する入力軸と、前記ピニオンと噛合うラツク部を
有し直動して車輪を転舵する出力軸と、入力軸の回転ト
ルクを入力軸の変位にかえ磁場の変化を介して電気信号
に変換して出力する入力軸トルク検出装置とが第１ハウ
ジング内に保持されたラツクピニオンユニットと； 前記出力軸のラツク部とは別の部分に設け られたボールねじ部と、該ボールねじ部に係合して回転
するボールナットに伝達手段を介して回転動力を伝達す
る電動機と、少くとも前記ボールナットおよびボールね
じ部の一部を内包する第２ハウジングとよりなる電動ユ
ニットと； 前記ラツクピニオンユニットと、前記電動 ユニットとを連結する連結手段と；前記入力軸トルク検
出装置の電気信号により電動機の回転を制御する制御装
置と；より成る電気式動力舵取装置。 ２ 入力軸トルク検出装置が、入力軸の回転トルクを入
力軸の変位にかえ、磁場をほぼ直線的に変化させる磁気
手段と、該磁気手段に対向して第１ハウジング内に載置
されたホール効果素子部材とより成る特許請求の範囲第
１項記載の電気式動力舵取装置。 ３ 伝達手段が、電動機の回転を伝達又は遮断する電磁
クラッチとボールナットに固定された減速ギヤとアイド
ルギヤとを有する特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の電気式動力舵取装置。[Scope of Claims] 1. An input shaft having a pinion into which rotational torque from a steering wheel is input, an output shaft having a rack portion that meshes with the pinion and directing the wheels to steer the wheels, and an input shaft of the input shaft. a rack and pinion unit in which an input shaft torque detection device that converts rotational torque into a displacement of the input shaft, converts it into an electric signal through a change in a magnetic field, and outputs it, is held in a first housing; a rack portion of the output shaft; includes a ball screw part provided in another part, an electric motor that transmits rotational power to a rotating ball nut that engages with the ball screw part through a transmission means, and at least the ball nut and the ball screw part. an electric unit consisting of a second housing that partially encloses the electric unit; a connecting means for connecting the rack and pinion unit to the electric unit; and a control device that controls rotation of the electric motor based on an electric signal from the input shaft torque detection device. An electric power steering device consisting of; 2. The input shaft torque detection device includes a magnetic means that converts the rotational torque of the input shaft into a displacement of the input shaft and changes the magnetic field almost linearly, and a hole placed in the first housing opposite to the magnetic means. An electric power steering device according to claim 1, comprising an effect element member. 3. The electric power steering device according to claim 1 or 2, wherein the transmission means includes an electromagnetic clutch that transmits or interrupts rotation of the electric motor, a reduction gear fixed to a ball nut, and an idle gear.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030572A JPS61191468A (en) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | Electric power steering gear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60030572A JPS61191468A (en) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | Electric power steering gear |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61191468A true JPS61191468A (en) | 1986-08-26 |
Family
ID=12307558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60030572A Pending JPS61191468A (en) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | Electric power steering gear |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61191468A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2639598A1 (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-01 | Renault | DEVICE FOR TURNING THE REAR WHEELS OF A VEHICLE WITH FOUR STEERING WHEELS |
| EP0976643A2 (en) | 1998-07-29 | 2000-02-02 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Movement transforming device and power steering apparatus |
| US6227064B1 (en) | 1997-02-28 | 2001-05-08 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Power steering apparatus |
| US6244125B1 (en) | 1998-06-10 | 2001-06-12 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Movement transforming device and power steering apparatus |
| EP1254826A3 (en) * | 2001-04-13 | 2004-10-27 | Nsk Ltd | Electric power steering apparatus |
-
1985
- 1985-02-20 JP JP60030572A patent/JPS61191468A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2639598A1 (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-01 | Renault | DEVICE FOR TURNING THE REAR WHEELS OF A VEHICLE WITH FOUR STEERING WHEELS |
| US5033566A (en) * | 1988-11-29 | 1991-07-23 | Regie Nationale Des Usines Renault S.A. | Device for steering the rear wheels of a vehicle with four wheel steering |
| US6227064B1 (en) | 1997-02-28 | 2001-05-08 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Power steering apparatus |
| US6244125B1 (en) | 1998-06-10 | 2001-06-12 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Movement transforming device and power steering apparatus |
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| EP1524173A1 (en) * | 2001-04-13 | 2005-04-20 | Nsk Ltd | Electric power steering apparatus |
| EP1870315A2 (en) * | 2001-04-13 | 2007-12-26 | NSK Ltd. | Electric power steering apparatus |
| EP1870315A3 (en) * | 2001-04-13 | 2008-01-02 | NSK Ltd. | Electric power steering apparatus |
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