JPS62137271A - Electric motor-operated power steering device - Google Patents

Electric motor-operated power steering device

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JPS62137271A
JPS62137271A JP60280117A JP28011785A JPS62137271A JP S62137271 A JPS62137271 A JP S62137271A JP 60280117 A JP60280117 A JP 60280117A JP 28011785 A JP28011785 A JP 28011785A JP S62137271 A JPS62137271 A JP S62137271A
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JP
Japan
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rack shaft
electric motor
control circuit
signal
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP60280117A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Komatsu
浩一 小松
Ichiro Kaneda
金田 一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Atsugi Motor Parts Co Ltd
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Publication date
Application filed by Atsugi Motor Parts Co Ltd filed Critical Atsugi Motor Parts Co Ltd
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Publication of JPS62137271A publication Critical patent/JPS62137271A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent an overcurrent from flowing through an electric motor or a control circuit during locking of a rack shaft, by providing a rack shaft position detecting means, detecting the given position in movement in the axial direction of the rack shaft to output a signal by means of which running of a motor is stopped. CONSTITUTION:When a vehicle is caused to enter a garage or is parked, a rack shaft 10 is forced into a full stroke state through control of a handle 16. When a stopper 35 is about to make abutment to an end surface 15b of a housing 15, a coupling member 34 is forced into contact with a limit switch 31 right before said abutment of the stopper to output a signal to a control circuit 37. Further, the control circuit 37 outputs a signal to an electric motor 22 to stop running of the motor. This constitution prevents an overcurrent to flow through the electric motor 22 and the control circuit 37 when the rack shaft 10 is on a locked state, resulting in prevention of failure in operation or damage thereof.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電動モータによりラックに操舵補助力を付与す
る電動式パワーステアリング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electric power steering device that applies steering assist force to a rack using an electric motor.

(従来の技術) パワーステアリング装置としては従来、たとえば油圧式
パワーステアリング装置があったが、油洩れ、油圧ポン
プのエンジン駆動による燃費の悪化、配管等による所要
スペースの増大等の問題点を有しているために近年電動
式パワーステアリング装置が使用される場合がある。電
動式パワーステアリング装置としては従来、たとえば実
開昭59−172072号公報に掲載されたものがある
(Prior Art) Conventionally, there have been hydraulic power steering devices as power steering devices, but they have problems such as oil leakage, deterioration of fuel efficiency due to the engine drive of the hydraulic pump, and increased space required due to piping, etc. Because of this, electric power steering devices are sometimes used in recent years. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an electric power steering device disclosed in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 59-172072.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、この従来の電動式パワーステアリング装
置にあっては、たとえば車両の車庫入れや駐車時等にお
いて、ラック軸をフルストロークさせてストッパの当接
によりそれ以上の移動ができなくなった状態(ロック状
U)を維持すると、電動モータは最大出力で回転しよう
としてもできないために電動モータおよびその制御回路
に過大電流が流れ、故障あるいは焼付き等の破損を来す
おそれがあるという問題点があるにの防止方法としては
、制御回路に過大電流が流れたときに電動モータへの通
電回路のスイッチをOFFにする、過電流保護回路を設
けるものも考えられているが、信頼性やコストの面で問
題があり実用化には至っていない。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in this conventional electric power steering device, when the vehicle is put into a garage or parked, the rack shaft is fully stroked and the stopper makes contact with the rack shaft. If the state in which the motor is unable to move (locked U) is maintained, the electric motor will not be able to rotate even if it attempts to rotate at maximum output, causing excessive current to flow through the electric motor and its control circuit, resulting in failure or damage such as seizure. One possible way to prevent this problem is to install an overcurrent protection circuit that turns off the energizing circuit to the electric motor when an excessive current flows through the control circuit. However, it has not been put into practical use due to problems with reliability and cost.

(問題点を解決するための手段) 本発明は前記問題点を解決するため、軸方向に移動して
両端部に連結された操舵車輪を操舵させるラック軸と、
このラック軸に操舵補助力を付与する電動モータと、前
記ラック軸の軸方向移動所定位置を検知して前記電動モ
ータの作動を停止するよう信号を出力するラック軸位置
検知手段と、を備えた構成としたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention includes a rack shaft that moves in the axial direction to steer steering wheels connected to both ends thereof;
The rack shaft includes an electric motor that applies a steering assist force to the rack shaft, and a rack shaft position detection means that detects a predetermined axial movement position of the rack shaft and outputs a signal to stop the operation of the electric motor. It is structured as follows.

(作 用) このような電動式パワーステアリング装置によれば、ラ
ック軸がストッパの当接により前記ロック状態になる直
前で、そのことを検知したう・7り軸位置検知手段が信
号を出力して電動モータの作動が停止するため、前記ロ
ック状態で電動モータおよびその制御回路に過大電流が
流れるこζを防止し、それらの故障あるいは破損°を容
易、確実に防止することができる。
(Function) According to such an electric power steering device, immediately before the rack shaft is brought into the locked state due to contact with the stopper, the curvature and curvature shaft position detection means detects this and outputs a signal. Since the operation of the electric motor is stopped in the locked state, it is possible to prevent excessive current from flowing through the electric motor and its control circuit in the locked state, and to easily and reliably prevent failure or damage thereof.

(実施例) 以下本発明の実施例について図面に基づいて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1〜4図は本発明による電動式パワーステアリング装
置の一実施例を示す図である。
1 to 4 are diagrams showing an embodiment of an electric power steering device according to the present invention.

まず構成について説明すると、第1図において、10は
両端部がサイドロッド11を介して図外の操舵車輪に連
結されるとともに、一端側にラックギヤ10aが形成さ
れたラック軸である。ラック軸100ラツクギヤ10a
にはピニオンギヤ12が噛み合っており、このピニオン
ギヤ12はピニオン軸13を介してハンドル16により
回転させられてラック軸10を軸線方向に移動させ、最
終的に車両を操舵する。
First, the structure will be described. In FIG. 1, reference numeral 10 is a rack shaft having both ends connected to a steering wheel (not shown) via side rods 11, and having a rack gear 10a formed at one end. Rack shaft 100 rack gear 10a
A pinion gear 12 is engaged with the pinion gear 12, and the pinion gear 12 is rotated by a handle 16 via a pinion shaft 13 to move the rack shaft 10 in the axial direction and ultimately steer the vehicle.

ラック軸10の一端側のピニオンギヤ12と反対側には
りテーナ18が配置されて荷重を支持しているとともに
、ラック軸10の他端側はガイドダシ風20に支持され
ている。ラック軸10の近傍には後述する変換機構24
を収納する室15aを有するハウジング15が設けられ
ており、このハウジング15にはラック軸10の軸線と
離隔した平行な回転軸線を有する電動モータ22が取り
付けられている。電動モータ22にはその回転軸線と同
一軸線上で室15a内に延在するウオーム軸26が連結
されており、このウオーム軸26にはポールネジ26a
が形成されている。
A beam retainer 18 is disposed on one end of the rack shaft 10 opposite to the pinion gear 12 to support the load, and the other end of the rack shaft 10 is supported by a guide dash 20. A conversion mechanism 24, which will be described later, is located near the rack shaft 10.
A housing 15 is provided having a chamber 15a for accommodating the rack shaft 10, and an electric motor 22 having a rotation axis parallel to and spaced apart from the axis of the rack shaft 10 is attached to the housing 15. A worm shaft 26 is connected to the electric motor 22 and extends into the chamber 15a on the same axis as the rotation axis of the electric motor 22, and a pole screw 26a is connected to the worm shaft 26.
is formed.

電動モータ22の回転子とウオーム軸26は連結、ある
いは減速機(図示せず)を介して回転力伝達可能に連結
されている。ウオーム軸26の両端部は軸受28を介し
てハウジング15に回転自在に支持されており、ハウジ
ング15に対してウオーム軸26が軸方向に移動するこ
とは拘束されている。ウオーム軸26はボールネジ26
a内を転勤するポール30を介してボールナツト32と
ネジ結合されており、ボールナツト32はラック軸10
にボルト33で固定された連結部材34に固定されてい
る。ウオーム軸26、ボール30およびボールナツト3
2は、電動モータ22の回転運動をラック軸10の直線
運動に変換する変換機構24を構成する。ピニオン軸1
3の途中にはトルクセンサ36が設けられており、この
トルクセンサ36はピニオン軸13の回転方向(操舵方
向)と回転トルク値を検出してそれに対応する信号を制
御回路37へ出力する。制御回路37には車速センサ3
8からの車速信号も人力され、制御回路37はトルクセ
ンサ36と車速センサ38との両者からの信号にもとづ
いて電動モータ22に信号を出力して制御する。
The rotor of the electric motor 22 and the worm shaft 26 are connected to each other or are connected to each other so as to transmit rotational force via a reduction gear (not shown). Both ends of the worm shaft 26 are rotatably supported by the housing 15 via bearings 28, and movement of the worm shaft 26 in the axial direction with respect to the housing 15 is restricted. The worm shaft 26 is a ball screw 26
It is screwed to a ball nut 32 via a pole 30 that moves within a, and the ball nut 32 is connected to the rack shaft 10.
It is fixed to a connecting member 34 which is fixed with a bolt 33 to. Worm shaft 26, ball 30 and ball nut 3
2 constitutes a conversion mechanism 24 that converts the rotational motion of the electric motor 22 into linear motion of the rack shaft 10. pinion shaft 1
A torque sensor 36 is provided in the middle of the pinion shaft 3, and this torque sensor 36 detects the rotational direction (steering direction) of the pinion shaft 13 and the rotational torque value, and outputs a signal corresponding thereto to the control circuit 37. The control circuit 37 includes a vehicle speed sensor 3.
The vehicle speed signal from 8 is also manually input, and the control circuit 37 outputs a signal to the electric motor 22 based on the signals from both the torque sensor 36 and the vehicle speed sensor 38 to control it.

さらに、室15aの両端壁面には一対のリミットスイッ
チ(ラック軸位置検知手段)31が設けられ、これらの
リミットスイッチ31はラック軸10に固定された連結
部材34が接触すると制御回路37に信号を出力する。
Further, a pair of limit switches (rack shaft position detection means) 31 are provided on both end walls of the chamber 15a, and these limit switches 31 send a signal to the control circuit 37 when the connecting member 34 fixed to the rack shaft 10 comes into contact with the limit switches 31. Output.

制御回路37はリミットスイッチ31から信号を入力す
ると、電動モータ22に信号を出力して電動モータ22
の作動を停止するようになっている。ところで、ラック
軸100両端部のサイドロッド11との連結部には一対
のストッパ35が設けられており、これらのストッパ3
5がハウジング15の両端面15bに当接することによ
りラック軸10はそれ以上移動することを規制される(
ロック状態)。
When the control circuit 37 receives a signal from the limit switch 31, it outputs a signal to the electric motor 22, and the control circuit 37 outputs a signal to the electric motor 22.
It is designed to stop the operation. By the way, a pair of stoppers 35 are provided at both ends of the rack shaft 100 at the connection portions with the side rods 11.
5 abut against both end surfaces 15b of the housing 15, the rack shaft 10 is restricted from further movement (
locked state).

リミットスイッチ31はラック軸10がこのようなロッ
ク状態となる直前(ストッパ35が端面15bに当接す
る直前)に連結部材34と接触し、制御回路37に信号
を出力できるようになっている。
The limit switch 31 is configured to come into contact with the connecting member 34 just before the rack shaft 10 enters such a locked state (just before the stopper 35 comes into contact with the end face 15b), and output a signal to the control circuit 37.

次に作用について説明する。車両操舵時に運転者がハン
、ドル16を回転させるとトルクセンサ36は、操舵方
向と路面反力等に対する回転トルク値を検出してそれに
応じた信号を制御回路37へ出力する。
Next, the effect will be explained. When the driver rotates the steering wheel 16 when steering the vehicle, the torque sensor 36 detects the rotational torque value with respect to the steering direction, road reaction force, etc., and outputs a signal corresponding to the rotational torque value to the control circuit 37.

これと同時に制御回路37には車速センサ38からの信
号が入力され、制御回路37はそれら2種類の信号にも
とづいて電動モータ22が車速や路面反力に応じた最適
の出力を出力するよう電動モータ22に信号を出力する
。電動モータ22は制御回路37からの信号により最適
の出力でウオーム軸26を回転駆動し、さらにポール3
0、ポールナツト32、連結部材34を介してラック軸
10を軸線方向に駆動する。
At the same time, a signal from the vehicle speed sensor 38 is input to the control circuit 37, and the control circuit 37 controls the electric motor 22 to output an optimal output according to the vehicle speed and road reaction force based on these two types of signals. A signal is output to the motor 22. The electric motor 22 rotates the worm shaft 26 with the optimum output according to the signal from the control circuit 37, and also rotates the worm shaft 26.
0, the rack shaft 10 is driven in the axial direction via the pole nut 32 and the connecting member 34.

このようにしてラック軸10に操舵補助力が付与され、
ハンドル16からピニオンギヤ12、ラックギヤ10a
を介してラック軸10に直接入力されるマニュアル操舵
力とともに車両を操舵する。すなわち、第3図に示すよ
うに、回転トルクがtlのとき、操舵補助力以外のマニ
ュアル操舵力は破線で示すグラフのようにFlであるが
、これに操舵補助力が加わると実線Aで示すグラフのよ
うに操舵出力は全体としてF2となる。したがって操舵
補助力すなわち電動モータ22による出力は(F z 
 F +)であることになる。このようにして操舵補助
力は回転トルクにもとづいて制御回路37により一義的
に演算されるが、さらに車速にもとづいて制御回路37
は操舵補助力を最終的に判断する。すなわち、第4図に
示すように、車速にもとづいてサーボ比、すなわち(F
2  Fl)/llを演算し、車速か低い■領域におい
てはサーボ比を最大にして最大の操舵補助力を発生させ
る。これは前述のように制御回路37により一義的に演
算された操舵補助力をそのまま利用することを意味する
。そして、車速か高い■領域においてはサーボ比を零に
し、操舵補助力を発生させない。すなわち電動モータ2
2の出力は零となる。これは第3図における破線のグラ
フの場合を意味する。車速か中位の■領域においてはサ
ーボ比は最大値から零に徐々に変化する。すなわち車速
かたとえば中位のvlのときのサーボ比Slから操舵補
助力を演算し、このときの操舵出力合計は第3図におい
て実線Bで示すグラフからF3となり、前記一義的に求
められたF2よりも低いF3に修正されるよう制御回路
37は電動モータ22の出力を信号により制御する。
In this way, a steering assist force is applied to the rack shaft 10,
From the handle 16 to the pinion gear 12 and rack gear 10a
The vehicle is steered together with the manual steering force that is directly input to the rack shaft 10 via the rack shaft 10. That is, as shown in Fig. 3, when the rotational torque is tl, the manual steering force other than the steering assist force is Fl as shown by the broken line, but when the steering assist force is added to this, it is shown by the solid line A. As shown in the graph, the overall steering output is F2. Therefore, the steering assist force, that is, the output from the electric motor 22 is (F z
F+). In this way, the steering assist force is uniquely calculated by the control circuit 37 based on the rotational torque, but the steering assist force is also calculated by the control circuit 37 based on the vehicle speed.
ultimately determines the steering assist force. That is, as shown in Fig. 4, the servo ratio, that is, (F
2Fl)/ll is calculated, and in the region (2) where the vehicle speed is low, the servo ratio is maximized to generate the maximum steering assist force. This means that the steering assist force uniquely calculated by the control circuit 37 as described above is used as is. Then, in the high vehicle speed region (2), the servo ratio is set to zero and no steering assist force is generated. That is, electric motor 2
The output of 2 becomes zero. This means the case of the broken line graph in FIG. In the region (■) where the vehicle speed is medium or medium, the servo ratio gradually changes from the maximum value to zero. That is, the steering assist force is calculated from the servo ratio Sl when the vehicle speed is medium, for example, vl, and the total steering output at this time is F3 from the graph shown by the solid line B in FIG. 3, which is equal to the uniquely determined F2. The control circuit 37 controls the output of the electric motor 22 using a signal so that the output of the electric motor 22 is corrected to F3, which is lower than the F3.

このようにして、車速か低く路面反力の大きいときは電
動モータ22は大きな出力をし、車速か高く路面反力が
小さいときは電動モータ22は小さな出力をするよう制
御回路37は電動モータ22の出力を最適に制御する。
In this way, the control circuit 37 controls the electric motor 22 so that when the vehicle speed is low and the road reaction force is large, the electric motor 22 outputs a large output, and when the vehicle speed is high and the road reaction force is small, the electric motor 22 outputs a small output. Optimal control of output.

車両の車庫入れや駐車時等において、ハンドル16の操
作によりラック軸10をフルストロークさせてストッパ
35がハウジング15の端面15bに当接しようとする
と、その直前にリミットスイッチ31に連結部材34が
接触して制御回路37に信号を出力する。さらに制御回
路37は電動モータ22に信号を出力してその作動を停
止させる。このため、ラック軸10がロック状態のとき
に電動モータ22や制御回路37等に過大電流が流れて
それらが故障あるいは破損することを容易、確実に防止
することができる。また、このようにラック軸10のロ
ック状態のときにラック軸10に電動モータ22から操
舵補助力が付与されなくとも全く問題はない。また、リ
ミットスイッチ31は構成が簡単なために故障が少なく
信頼性も高い。さらに、無駄な動力が発生しないので燃
費も改善される。
When the vehicle is put into a garage or parked, when the rack shaft 10 is fully stroked by operating the handle 16 and the stopper 35 is about to come into contact with the end surface 15b of the housing 15, the connecting member 34 comes into contact with the limit switch 31 just before that. and outputs a signal to the control circuit 37. Furthermore, the control circuit 37 outputs a signal to the electric motor 22 to stop its operation. Therefore, it is possible to easily and reliably prevent failure or damage of the electric motor 22, control circuit 37, etc. due to excessive current flowing through the electric motor 22, control circuit 37, etc. when the rack shaft 10 is in the locked state. Furthermore, there is no problem even if the electric motor 22 does not apply the steering assist force to the rack shaft 10 when the rack shaft 10 is in the locked state. Furthermore, since the limit switch 31 has a simple configuration, it has few failures and is highly reliable. Furthermore, since no wasted power is generated, fuel efficiency is improved.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、ラック軸の軸方向
移動所定位置を検知して電動モータの作動を停止するよ
う信号を出力するラック軸位置検知手段を備えたため、
ラック軸のロック状態時に電動モータや制御回路に過大
電流が流れることを防止し、それらの故障あるいは破損
を容易、確実に防止することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the rack shaft position detection means is provided which detects the predetermined position of the rack shaft in the axial direction and outputs a signal to stop the operation of the electric motor.
It is possible to prevent excessive current from flowing to the electric motor and control circuit when the rack shaft is locked, and to easily and reliably prevent failure or damage thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1〜4図は本発明による電動式パワーステアリング装
置の一実施例を示す図であり、第1図はその全体概略図
、第2図は第1図におけるn−n矢視断面図、第3図は
合計の操舵出力とピニオン軸に入力される回転トルクと
の関係を示すグラフ、第4図はサーボ比と車速との関係
図である。 10・・・・・・ラック軸、 10a・・・・・・ラックギヤ、 12・・・、・・・ピニオンギヤ、 13・・・・・・ピニオン軸、 15・・・・・・ハウジング、 15a・・・・・・室、 15b・・・・・・端面、 I6・・・・・・ハンドル、 1日・・・・・・リテーナ、 20・・・・・・ガイドブシュ、 22・・・・・・電動モータ、 24・・・・・・変換機構、 26・・・・・・ウオーム軸、 26a・・・・・・ボールネジ、 28・・・・・・軸受、 30・・・・・・ボール、 31・・・・・・リミットスイッチ(ラック軸位置検知
手段)、 32・・・・・・ボールナツト、 33・・・・・・ボルト、 34・・・・・・連結部材、 35・・・・・・ストッパ、 36・・・・・・トルクセンサ、 37・・・・・・制御回路、 38・・・・・・車速センサ。
1 to 4 are diagrams showing one embodiment of an electric power steering device according to the present invention, in which FIG. 1 is a general schematic diagram thereof, FIG. 2 is a sectional view taken along the line nn in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the total steering output and the rotational torque input to the pinion shaft, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between the servo ratio and the vehicle speed. 10... Rack shaft, 10a... Rack gear, 12... Pinion gear, 13... Pinion shaft, 15... Housing, 15a. ...Chamber, 15b...End face, I6...Handle, 1st...Retainer, 20...Guide bush, 22... ...Electric motor, 24...Conversion mechanism, 26...Worm shaft, 26a...Ball screw, 28...Bearing, 30... Ball, 31... Limit switch (rack shaft position detection means), 32... Ball nut, 33... Bolt, 34... Connection member, 35... ... Stopper, 36 ... Torque sensor, 37 ... Control circuit, 38 ... Vehicle speed sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 軸方向に移動して両端部に連結された操舵車輪を操舵さ
せるラック軸と、このラック軸に操舵補助力を付与する
電動モータと、前記ラック軸の軸方向移動所定位置を検
知して前記電動モータの作動を停止するよう信号を出力
するラック軸位置検知手段と、を備えたことを特徴とす
る電動式パワーステアリング装置。
a rack shaft that moves in the axial direction to steer the steering wheels connected to both ends; an electric motor that applies steering assist force to the rack shaft; An electric power steering device comprising: rack shaft position detection means for outputting a signal to stop operation of a motor.
JP60280117A 1985-12-11 1985-12-11 Electric motor-operated power steering device Pending JPS62137271A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0196340U (en) * 1987-07-17 1989-06-27
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