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JPS6340717B2 - - Google Patents
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JPS6340717B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6340717B2
JPS6340717B2 JP55122023A JP12202380A JPS6340717B2 JP S6340717 B2 JPS6340717 B2 JP S6340717B2 JP 55122023 A JP55122023 A JP 55122023A JP 12202380 A JP12202380 A JP 12202380A JP S6340717 B2 JPS6340717 B2 JP S6340717B2
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JP
Japan
Prior art keywords
steering
shaft
displacement
electric motor
servo device
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Expired
Application number
JP55122023A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5747251A (en
Inventor
Yoshito Kato
Toshio Hashimoto
Masaharu Igawa
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS5747251A publication Critical patent/JPS5747251A/en
Publication of JPS6340717B2 publication Critical patent/JPS6340717B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気式動力操舵装置、特にマニユアル
ステアリング装置との部品共用化を図ることによ
り生産効率を向上した電気式動力操舵装置に関
し、また本発明は特にパワー・アシスト動作の特
性を少なくとも車速信号に応じて調整し最適な動
力操舵を行うことのできる電気式動力操舵装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electric power steering system, and particularly to an electric power steering system that improves production efficiency by sharing parts with a manual steering system. The present invention relates to an electric power steering system that can perform optimal power steering by adjusting the characteristics of the vehicle according to at least a vehicle speed signal.

従来、自動車用動力操舵装置として、油圧式の
ものが多用されている。即ち、ステアリング操作
によつて与えられる操縦ハンドル軸の回転トルク
を利用し、この回転トルクの大きさに比例した油
圧バルブの移動量に応じて、パワーアシスト用ア
クチユエータに油圧ポンプからの高圧流体を供給
することにより運転者の操作力を軽減させるもの
である。ところが、このものでは、アクチユエー
タを操向ギヤ装置の中に組込むと共に、圧力室に
耐圧強度やシール性が要求されることなどから、
マニユアルステアリング装置に比べて高い機械精
度が必要となり、従つて各装置部品がマニユアル
ステアリング装置と殆ど共用できなかつた。また
動力源として油圧を使用するので、動作効率が非
常に悪く、さらに各シール部での摩擦損失が大き
いので構造も必要以上に大形化するとか、シール
部からの油洩れが生じるなどの問題もあつた。
Conventionally, hydraulic power steering systems have been widely used as power steering systems for automobiles. In other words, by using the rotational torque of the steering wheel shaft given by the steering operation, high-pressure fluid is supplied from the hydraulic pump to the power assist actuator according to the amount of movement of the hydraulic valve that is proportional to the magnitude of this rotational torque. This reduces the driver's operating force. However, with this device, the actuator is incorporated into the steering gear device, and the pressure chamber is required to have pressure resistance and sealing performance.
This requires higher mechanical precision than a manual steering device, and therefore, almost none of the device parts can be used in common with the manual steering device. In addition, since hydraulic pressure is used as the power source, the operating efficiency is very poor, and the friction loss at each seal is large, making the structure unnecessarily large and causing problems such as oil leakage from the seals. It was hot too.

一方、近時開発されている電気式動力操舵装置
は、操縦ハンドル軸の増力すべき回転トルクを電
気的信号に変換し、それに応じて動作するモータ
の回転駆動力を操向ギヤ装置に伝えてハンドル操
作力を軽減するもので、従来の油圧式のものと異
なり、配管及びシール構造が不要で装置の小形化
等が図れると共に、耐圧強度も必要としないため
軽量化等も図り易い利点を有している。
On the other hand, recently developed electric power steering devices convert the rotational torque of the steering wheel shaft that should be increased into an electrical signal, and transmit the rotational driving force of the motor that operates accordingly to the steering gear device. It reduces the force required to operate the handle, and unlike conventional hydraulic types, it does not require piping or seal structures, allowing the device to be made more compact. It also has the advantage of being easier to reduce weight as it does not require pressure resistance. are doing.

しかし従来の電気式操舵装置では、モータを操
向ギヤ装置内に、例えば軸心を駆動ギヤ軸と平行
に配置するなど、モータをギヤボツクス内に組込
むようにしており、このため、ギヤボツクス等を
マニユアルステアリング装置に比べて大形な格別
の構造にする場合が多い。従つて従来のものでは
電気式操舵装置独自の部品構成が必要で、マニユ
アルステアリング装置との部品共用可能な範囲が
比較的狭く、実際の自動車生産上で望まれる機種
の違いを超えた部品共用化による効率化を図るこ
とは今尚、困難であつた。
However, in conventional electric steering systems, the motor is built into the gearbox, for example by arranging the shaft center parallel to the drive gear axis. They often have a special structure that is larger than the equipment. Therefore, the conventional electric steering system requires a unique component configuration, and the range of parts that can be shared with manual steering systems is relatively narrow, making it difficult to share parts across different models, which is desired in actual automobile production. It is still difficult to improve efficiency through this.

また、従来の電気式操舵装置では、単に操縦ハ
ンドル軸の増力すべき回転トルクを単純に電気的
信号に変換しパワー・アシスト駆動力を得ていた
ので、複雑に変化する車両の走行状態に最適なパ
ワー・アシスト動作を得ることができないという
問題があり、特に車速あるいは回転半径の大きさ
などによる最適な操舵特性が得られないという問
題があつた。
In addition, with conventional electric steering systems, power-assist driving force was obtained by simply converting the rotational torque of the steering wheel shaft that should be increased into an electrical signal, making it ideal for complexly changing vehicle driving conditions. There is a problem in that it is not possible to obtain a power assist operation that is accurate, and in particular, there is a problem in that it is not possible to obtain optimal steering characteristics depending on the vehicle speed or the size of the turning radius.

本発明はこのような事情に着目してなされたも
ので、一般のマニユアルステアリング装置との部
品共用化による生産効率の向上が大幅に図れ既知
の装置への応用等も容易に図れる電気式動力操舵
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made with attention to these circumstances, and is an electric power steering system that can significantly improve production efficiency by sharing parts with general manual steering systems, and that can be easily applied to known systems. The purpose is to provide equipment.

また、本発明は前述した従来の課題に鑑み、モ
ータ制御信号を所望の特性に従つて得ることので
きる改良された電気式動力操舵装置を提供するこ
とを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an improved electric power steering system that can obtain motor control signals according to desired characteristics in view of the above-mentioned conventional problems.

このような目的を達成する本発明の特徴は、操
作抵抗に従い機械的に設けた変位発生手段によつ
て発生する変位をセンサ及びサーボ装置で変換し
てなる電気信号によつて回転するサーボモータあ
るいは、パルスモータを、回転駆動軸を操向ギヤ
装置の反操縦ハンドル側端部又は出力軸端部に連
結させて、その操向ギヤ装置の外側部に装着し、
このモータ装着部は操向ギヤ装置のギヤボツクス
に設けられた開口部に着脱可能に装着され、サー
ボ装置及び電気式モータを除去した状態で前記操
向ギヤ装置がマニユアルステアリング装置として
使用可能であり、また前記サーボ装置及び電気式
モータが装着された状態でこの操向ギヤ装置は電
気式パワー・アシストステアリング装置として兼
用できることにある。
The present invention is characterized by a servo motor or a servo motor which is rotated by an electric signal obtained by converting the displacement generated by a mechanically provided displacement generating means according to the operating resistance using a sensor and a servo device. , a pulse motor is mounted on the outer side of the steering gear device, with the rotational drive shaft connected to the opposite end of the steering wheel or the output shaft end of the steering gear device,
The motor mounting portion is removably installed in an opening provided in a gear box of the steering gear device, and the steering gear device can be used as a manual steering device with the servo device and electric motor removed; Further, when the servo device and electric motor are installed, this steering gear device can also be used as an electric power assist steering device.

これによつて、操向ギヤ装置は駆動ギヤ軸の反
操縦ハンドル軸側端部又は出力軸端部のみ軸連結
構造にして、格別の大形化の必要もなく、一般の
マニユアルステアリング装置のものと共用化でき
るようにして、使用するギヤ装置等の汎用化によ
る装置効率を向上し、パワーアシスト装置を備え
ながら軽量化を可能にするものである。また、サ
ーボ機構を機械的に構成するので、電気制御その
ものが単純になり、信頼性を向上させることがで
きる。
As a result, the steering gear device has a shaft connection structure only at the end of the drive gear shaft opposite to the steering wheel shaft or at the end of the output shaft, and there is no need to make it particularly large, making it similar to a general manual steering device. This makes it possible to increase the efficiency of the device by making the gear devices and the like more versatile, and to make it possible to reduce the weight while still being equipped with a power assist device. Furthermore, since the servo mechanism is configured mechanically, the electrical control itself becomes simple and reliability can be improved.

また、前記目的を達成する本発明の特徴は、少
なくとも車速信号によつて所望の変換特性を設定
し、これによつて、高速走行時や急回転時の安定
化あるいは大回転操作時の軽減化などを図ること
ができる。
Further, the feature of the present invention that achieves the above object is that desired conversion characteristics are set using at least the vehicle speed signal, and thereby stabilization during high-speed running or sudden rotation, or mitigation during large rotation operation, etc. can be achieved.

以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図を
参照して説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

本実施例はラツク・ピニオン式操舵装置に適用
したもので、まず第1図によつて機構を説明す
る。
This embodiment is applied to a rack and pinion type steering system, and the mechanism will first be explained with reference to FIG.

装置は大別して、操縦ハンドル軸の機械的変位
発生手段1、その変位を電気的変位量に変換する
センサ2、操向ギヤ装置3、センサ出力によつて
所定の制御信号を発するサーボ装置4及びサーボ
装置4の出力に応じて操向ギヤ装置3を駆動する
増力用のサーボモータ5とからなつている。
The device can be roughly divided into a mechanical displacement generating means 1 for the steering handle shaft, a sensor 2 that converts the displacement into an electrical displacement amount, a steering gear device 3, a servo device 4 that issues a predetermined control signal based on the sensor output, and It consists of a servo motor 5 for power increase that drives the steering gear device 3 according to the output of the servo device 4.

変位発生手段1は、操縦ハンドル軸としての負
荷抵抗の加わるトーシヨンバー6と、このトーシ
ヨンバー6と操縦ハンドル7側で一体に連結され
トーシヨンバー6の周囲で無負荷状態つまり操縦
ハンドル7に即応回転する状態で設けられた筒状
の入力軸8とによつて構成している。そして、こ
の操縦ハンドル7の回転操作時に入力軸8の回転
角Θiが常時トーシヨンバー6の回転角Θoよりも
大きくなる、つまり回転変位(Θi−Θo)が発生
するようにしている。
The displacement generating means 1 includes a torsion bar 6 that acts as a steering handle axis and which applies load resistance, and is integrally connected to this torsion bar 6 on the side of the steering handle 7, so that the displacement generating means 1 is in an unloaded state around the torsion bar 6, that is, in a state where it rotates in response to the steering handle 7. A cylindrical input shaft 8 is provided. When the operating handle 7 is rotated, the rotation angle Θi of the input shaft 8 is always larger than the rotation angle Θo of the torsion bar 6, that is, a rotational displacement (Θi - Θo) is generated.

センサ2はポテンシヨメータを使用したもの
で、入力軸8の外周部及びステアリングコラム9
の対応位置に取着した互に摺接する可動スリツプ
リング10及び固定スリツプリング11からなつ
ている。この各スリツプリング10,11が入力
軸8の回動に応じて摺接位置を変えることにより
電気抵抗を変え、導出部12を介して回転変位に
対応する電圧(VΘi−VΘo)を発生するように
している。
The sensor 2 uses a potentiometer and is connected to the outer periphery of the input shaft 8 and the steering column 9.
It consists of a movable slip ring 10 and a fixed slip ring 11 which are attached at corresponding positions and slide into contact with each other. Each of the slip rings 10 and 11 changes the electrical resistance by changing the sliding contact position according to the rotation of the input shaft 8, and generates a voltage (VΘi - VΘo) corresponding to the rotational displacement via the derivation part 12. I have to.

操向ギヤ装置3はギヤボツクス13内にトーシ
ヨンバー6と連結した駆動ギヤ軸としてのピニオ
ン軸14とそのピニオン歯15と噛合するラツク
16とを装入したもので、それ自体マニユアルス
テアリング装置として使用可能なものである。ギ
ヤボツクス13は、ピニオン軸14の反トーシヨ
ンバー側端部に臨む開口部17を軸方向に沿つて
有している。そして、勿論本発明において、操向
ギヤ装置3をマニユアルステアリング装置として
使用する場合には前記開口部17は閉塞蓋によつ
てしつかりと閉塞され、例えば蓋板をパツキンを
介してねじ止めすることなどによつて簡単に前記
開口部を閉止することができる。
The steering gear device 3 includes a pinion shaft 14 as a drive gear shaft connected to a torsion bar 6 and a rack 16 that meshes with the pinion teeth 15 inserted into a gear box 13, and can itself be used as a manual steering device. It is something. The gearbox 13 has an opening 17 along the axial direction that faces the end of the pinion shaft 14 on the side opposite to the torsion bar. Of course, in the present invention, when the steering gear device 3 is used as a manual steering device, the opening 17 is tightly closed by a closing lid, for example, by screwing the lid plate through a gasket. The opening can be easily closed by, for example,

サーボ装置4はモータ5内に一体に組込まれ、
このモータ5は、回転軸18をピニオン軸14の
反トーシヨンバー側端部に継手又は減速機19を
介して連結させてギヤボツクス13の開口部17
の外側に装着している。そして、サーボ装置4の
制御信号に応じてピニオン軸14をトーシヨンバ
ー6の回転変位を除去するべく回転駆動するよう
にしている。なお、モータ5としては直流サーボ
モータ又はパルスモータを適用している。
The servo device 4 is integrated into the motor 5,
This motor 5 has a rotary shaft 18 connected to an end of the pinion shaft 14 on the side opposite to the torsion bar via a joint or a reducer 19, and is connected to an opening 17 of the gear box 13.
It is attached to the outside of the The pinion shaft 14 is rotated in response to a control signal from the servo device 4 to eliminate rotational displacement of the torsion bar 6. Note that as the motor 5, a DC servo motor or a pulse motor is used.

以上のように、本発明によれば、モータ5は前
記開口部17の外側に着脱可能に装着され、この
開口部17はギヤボツクス13に予め形成されて
いるので、装置をパワー・アシスト装置とするた
めにモータ5を操向ギヤ装置3に組み込むことが
極めて容易となる。特に、モータ5の固定フラン
ジを前記開口部17に直接ねじ止めなどで強固に
固定可能あり、モータ軸とピニオン軸などの軸合
わせも極めて容易に行えるという利点がある。
As described above, according to the present invention, the motor 5 is removably attached to the outside of the opening 17, and the opening 17 is formed in the gearbox 13 in advance, making the device a power assist device. Therefore, it is extremely easy to incorporate the motor 5 into the steering gear device 3. In particular, there is an advantage that the fixing flange of the motor 5 can be firmly fixed directly to the opening 17 by screwing or the like, and alignment of the motor shaft, pinion shaft, etc. can be performed extremely easily.

次に第2図によつてモータ駆動回路を説明す
る。
Next, the motor drive circuit will be explained with reference to FIG.

20はセンサ出力を増幅するアンプ装置、21
は増幅した出力に応じてモータ出力を設定するサ
ーボドライブ回路、22はモータ本体、23はモ
ータ速度制御用の速度発電機である。
20 is an amplifier device for amplifying the sensor output; 21
22 is a motor main body, and 23 is a speed generator for controlling the motor speed.

入力軸8の回転角Θiと、ピニオン軸14の回
転角Θoとの差(Θi−Θo)に比例したセンサ出力
でアンプ装置20、サーボドライブ回路21及び
速度発電機23を介してモータ本体22を回転制
御し、回転変位(Θi−Θo)が零となるまで、ピ
ニオン軸14を増力回転するものである。
A sensor output proportional to the difference (Θi - Θo) between the rotation angle Θi of the input shaft 8 and the rotation angle Θo of the pinion shaft 14 drives the motor body 22 via the amplifier device 20, the servo drive circuit 21, and the speed generator 23. The rotation is controlled and the pinion shaft 14 is rotated with increased force until the rotational displacement (Θi - Θo) becomes zero.

このような構成によれば、運転者が操縦ハンド
ル7を回転させると、この動きは機械的に入力軸
8に伝達される。また、図示しないタイヤホイー
ル側には、トーシヨンバー6からピニオン軸1
4、ラツク16を介して図示しないリンク式伝達
系を介してハンドル操作力が伝えられ、タイヤと
路面との抵抗その他によつてトーシヨンバー6が
捩られる。そこで入力軸8とピニオン軸14との
間に前述した機械的回転変位(Θi−Θo)が生じ
る。そして、入力軸8に設けたポテンシヨメータ
からなるセンサ2で回転変位に応じた抵抗変化が
生じ、これによつて、電気的な出力信号が得ら
れ、この信号によつて前記電気回路で電圧変換さ
れた制御量に応じてモータ5が回転駆動され、入
力軸8とピニオン軸14との回転変位を常に零と
する方向に増力制御するものである。
According to such a configuration, when the driver rotates the control handle 7, this movement is mechanically transmitted to the input shaft 8. Also, on the tire wheel side (not shown), there is a pinion shaft 1 from the torsion bar 6.
4. The steering force is transmitted through the rack 16 through a link type transmission system (not shown), and the torsion bar 6 is twisted by the resistance between the tires and the road surface. Therefore, the aforementioned mechanical rotational displacement (Θi-Θo) occurs between the input shaft 8 and the pinion shaft 14. Then, a resistance change occurs in the sensor 2 consisting of a potentiometer provided on the input shaft 8 in accordance with the rotational displacement, and an electrical output signal is thereby obtained. The motor 5 is rotationally driven in accordance with the converted control amount, and the power is increased in a direction such that the rotational displacement between the input shaft 8 and the pinion shaft 14 is always zero.

このような電気式動力操舵装置によれば、油圧
式のものと異なり動作効率が向上すると共に耐圧
及びシール構成の不要化により装置構成がコンパ
クトになつてマニユアルステアリング装置との部
品共用化が推進できるのは勿論であるが、モータ
5を操向ギヤ装置3の外側部に装着したことによ
り、内装形のように格別の形状、大きさを与える
必要がなくなり、従つてマニユアルステアリング
装置との部品共用化が従来の電気式のものと比べ
て大幅に図れるようになると共に、軽量化が可能
となる。
Unlike a hydraulic type, such an electric power steering device improves operating efficiency, and eliminates the need for pressure-resistant and seal structures, making the device configuration more compact and promoting the sharing of parts with manual steering devices. Of course, by mounting the motor 5 on the outside of the steering gear device 3, there is no need to give it a special shape or size unlike the internal type, and therefore parts can be shared with the manual steering device. This makes it possible to achieve a significant reduction in energy consumption compared to conventional electric types, and also to reduce weight.

なお、本発明は前記実施例以外にも種々の態様
で実施できるもので、以下、他の実施例について
説明する。なお、前記実施例と共通する構成には
図面の共通部分に第1図及び第2図と同一符号を
付してその説明を省略する。
It should be noted that the present invention can be implemented in various forms other than the embodiments described above, and other embodiments will be described below. Note that the same parts in the drawings are designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2, and the explanation thereof will be omitted.

第3図は回転変位を電気信号に変換するセンサ
2として、ロータリエンコーダに相当する回転変
位計を採用し、変位取出し側をブラシ24にする
と共に、増力用のモータ5とピニオン軸14との
間に介装する減速機19としてハーモニツクドラ
イブ形のものを適用した例を示している。このよ
うなものでも前記実施例と同様の作用効果が奏せ
るのは勿論である。
In FIG. 3, a rotational displacement meter corresponding to a rotary encoder is used as the sensor 2 that converts rotational displacement into an electric signal, and a brush 24 is used on the displacement extraction side, and the sensor 2 is connected between the motor 5 for power boosting and the pinion shaft 14. An example is shown in which a harmonic drive type reducer 19 is used as the reducer 19 installed in the motor. Of course, even with such a device, the same effects as those of the above embodiment can be achieved.

第4図は、リサーキユレーテイングボールスク
リユー式ステアリング装置について実施したもの
を示している。このものでは、増力される駆動ギ
ヤ軸をボールナツト25、駆動用ウオーム軸26
によつて構成している。このものでも、前記実施
例と同様に回転変位に応じたモータ5の駆動によ
つて、ウオーム軸26を回転駆動して前記同様の
増力効果が奏せるものである。
FIG. 4 shows a recirculating ball screw type steering device implemented. In this case, the driving gear shaft to be increased in force is connected to a ball nut 25 and a driving worm shaft 26.
It is composed of: In this case as well, the worm shaft 26 is rotationally driven by driving the motor 5 according to the rotational displacement, similarly to the embodiment described above, and the same force-increasing effect as described above can be achieved.

第5図及び第6図は操縦ハンドル軸及びセンサ
の変位検出を軸方向変位に置換して行なうように
した例を示している。即ち、前記実施例では入力
軸8の変位を回転方向の変位量つまり回転変位と
して検出しているが、センサそのものが回転する
ので、出力信号は、スリツプリングを介して取出
すことになる。本実施例では、入力軸8とピニオ
ン軸14との相対回転による位相差を入力軸8の
外周面に形成した螺旋状のカム溝27のボール2
8とその入力軸8の軸方向に応動可能に係合さ
せ、そのボール28でスリーブ29を同軸方向に
連動させることによつて検出するようにして、ス
リツプリング機構を不要化させたものである。こ
のスリーブ29の外周にスプリング30Aでボー
ル側に付勢して設けた磁気スケール30とこのス
ケール30に対応するヘツド31とによつて、軸
方向変位量としての電圧出力を発生するものであ
る。
5 and 6 show an example in which displacement detection of the steering handle shaft and sensor is replaced with axial displacement. That is, in the embodiment described above, the displacement of the input shaft 8 is detected as the amount of displacement in the rotational direction, that is, the rotational displacement, but since the sensor itself rotates, the output signal is taken out via the slip ring. In this embodiment, the ball 2 of the helical cam groove 27 is formed on the outer peripheral surface of the input shaft 8 to compensate for the phase difference caused by the relative rotation between the input shaft 8 and the pinion shaft 14.
8 and its input shaft 8 in the axial direction, and the sleeve 29 is coaxially interlocked with the ball 28 for detection, thereby eliminating the need for a slip-ring mechanism. . A voltage output as an axial displacement amount is generated by a magnetic scale 30 provided on the outer periphery of the sleeve 29 and biased toward the ball side by a spring 30A, and a head 31 corresponding to the scale 30.

このような構成であつても、変位検出方向が異
なるだけで前記実施例と同様、例えばラツク・ピ
ニオン式装置に適用し、増力作用を行なうことが
できるのは勿論である。
It goes without saying that even with such a configuration, it can be applied to, for example, a rack-and-pinion type device to perform a force-increasing action, just as the displacement detection direction is different.

第7図はリサーキユレーテイングボールスクリ
ユー式ステアリング装置に軸方向変位発生手段を
適用した例を示している。ウオーム軸32にスプ
リング挾持部33を介してこのウオーム軸32の
微小軸方向動作に応動する変位発生デイスク34
を嵌装し、この変位発生デイスク34の外周部に
ウオーム軸32と平行に従動ピン35を一体移動
可能に突設している。この従動ピン35と固定ハ
ウジング36との互に対応する部位にセンサとし
て電磁装置等による変位計37を設けている。
FIG. 7 shows an example in which the axial displacement generating means is applied to a recirculating ball screw type steering device. A displacement generating disk 34 is attached to the worm shaft 32 via a spring holding portion 33 in response to minute axial movement of the worm shaft 32.
A driven pin 35 is provided on the outer periphery of the displacement generating disk 34 in parallel with the worm shaft 32 so as to be movable therewith. A displacement meter 37 such as an electromagnetic device is provided as a sensor at a corresponding portion of the driven pin 35 and the fixed housing 36.

ウオーム軸32は路面抵抗その他によりセクタ
シヤフト38、ボールナツト39及びボール40
を介して操向動作時に動方向に移動する作用を受
ける。この作用に基づいて変位発生デイスク34
を介して変位計37により電気的出力を発生さ
せ、前述したサーボ回路に入力するようにしてい
る。
The worm shaft 32 has a sector shaft 38, a ball nut 39, and a ball 40 due to road resistance and other factors.
The steering wheel receives an effect of moving in the direction of motion during steering operation. Based on this action, the displacement generating disk 34
An electrical output is generated by the displacement meter 37 via the servo circuit, and is inputted to the above-mentioned servo circuit.

このような構成によつても、操縦ハンドル軸と
しての回転変位発生に基づく増力作用が前記実施
例と同様に奏せるものである。
Even with such a configuration, the force increasing effect based on the generation of rotational displacement of the steering handle shaft can be achieved in the same manner as in the above embodiment.

なお、変位発生デイスク34の移動検出はリン
ク機構(図示せず)によつて行なうようにしても
よい。
Note that the movement of the displacement generating disk 34 may be detected by a link mechanism (not shown).

第8図はモータ駆動回路の応用例を示してい
る。
FIG. 8 shows an example of application of the motor drive circuit.

即ち、動力操舵装置においては、操舵トルクに
単純に比例するアシスト力を得るだけでなく、車
速、操向回転量その他の特性を加味した複雑な特
性曲線に従わせることが多い。このような場合を
考慮して、サーボドライブ回路21に所定の情報
を入力する特性変換回路41を組込んでいる。こ
のようにして高速走行時や急回転時の安定化或い
は大回転操作時の軽減化等が図れるものである。
That is, in a power steering system, in addition to obtaining an assist force that is simply proportional to the steering torque, the assist force is often made to follow a complex characteristic curve that takes into account vehicle speed, steering rotation amount, and other characteristics. In consideration of such a case, a characteristic conversion circuit 41 for inputting predetermined information to the servo drive circuit 21 is incorporated. In this way, it is possible to stabilize the vehicle during high-speed running or rapid rotation, or to reduce the burden during large rotation operation.

第9図及び第10図はさらに異なるモータ制御
応用例を示している。第9図は電気的に所定の特
性曲線を得るためのブロツク線図である。特性変
換部50をマイクロコンピユータとし、A−D変
換回路51、D−A変換回路52、デジタル入力
回路53、マイクロプロセツサ54、動作プログ
ラム及び特性データ格納メモリー55、デジタル
出力回路56並びにこれらを結合するコモンバス
配線57を有するものにしている。
FIGS. 9 and 10 show further different motor control applications. FIG. 9 is a block diagram for obtaining a predetermined electrical characteristic curve. The characteristic conversion section 50 is a microcomputer, and an A-D conversion circuit 51, a D-A conversion circuit 52, a digital input circuit 53, a microprocessor 54, an operation program and characteristic data storage memory 55, a digital output circuit 56, and these are combined. A common bus wiring 57 is provided.

この特性変換部50への入力要素として、変位
検出器58及びそのアンプ59と、車速検知器6
0及びそのアンプ61と、特性選択スイツチ62
とを備えている。また、出力要素として、サーボ
モータ用駆動部63とモニター表示部64とを備
えている。
As input elements to this characteristic conversion section 50, a displacement detector 58 and its amplifier 59, and a vehicle speed detector 6 are used.
0, its amplifier 61, and characteristic selection switch 62
It is equipped with It also includes a servo motor drive section 63 and a monitor display section 64 as output elements.

第10図は第9図に示す装置の動作フローチヤ
ートであり、最初の判別では増力機能の入、切
を判別し、入であればサンプリング処理へ進
む。サンプリング処理では、変位入力Diと車
速入力Viと出力Soとを入力し、メモリー55へ
格納する。次に、異常処理判別では、主に下記
の3点の良否判別を行なう。
FIG. 10 is an operation flowchart of the apparatus shown in FIG. 9. In the first determination, it is determined whether the boost function is on or off, and if it is on, the process proceeds to sampling processing. In the sampling process, a displacement input Di, a vehicle speed input Vi, and an output So are input and stored in the memory 55. Next, in the abnormality processing determination, the following three points are mainly determined.

a 一定時間経過してもDkl<Di<Dku ただし、Dku…上限設定値 Dkl…下限設定値 のとき、NGフラグ=1にセツトする。この判
別はシステムの応答が充分でないとき発生す
る。これはDiの成分だけモータが動作して、
Diを零に近づけるフイードバツク動作異常に
相当する。
a Even after a certain period of time has elapsed, Dkl<Di<Dku However, when Dku...upper limit setting value Dkl...lower limit setting value, the NG flag is set to 1. This determination occurs when the system response is insufficient. This means that the motor operates only by the component of Di,
This corresponds to an abnormal feedback operation that causes Di to approach zero.

b CPUから見たD−A変換出力値SoとA−D
変換入力値Soとが等しくないとき、NGフラグ
=1にセツトする。この判別は、アナログ信号
処理系の異常判別をねらいとしている。
b D-A conversion output values So and A-D seen from the CPU
When the conversion input value So is not equal, the NG flag is set to 1. This determination is aimed at determining abnormalities in the analog signal processing system.

C マイクロコンピユータ50内部のプログラム
NG発生時に、NGフラグ=1にする。
C Program inside the microcomputer 50
When an NG occurs, set the NG flag to 1.

その他、出力低下により制御不可となつた時に
自動的にSo信号を零にすべく、So信号をデジタ
ル出力回路56を通して、出力低下時にSo信号
を強制的に零にする(リレー接点開放)。
In addition, in order to automatically set the So signal to zero when control becomes impossible due to a drop in output, the So signal is passed through the digital output circuit 56, and the So signal is forcibly set to zero when the output drops (relay contact opens).

次の判別では、NGフラグをチエツクする。
NGであれば、異常表示処理に、またOKであ
れば、特性変換処理へ進む。
In the next determination, the NG flag is checked.
If NG, proceed to abnormality display processing; if OK, proceed to characteristic conversion processing.

特性変換入力値DiとViとによつて、出力S′oと
方向出力cw/ccwとを算出する。その後、出力
処理で、S′oとcw或いはccwのいずれかとを出
力する。なお、判別で切選択もしくはNGの場
合、S′o=0の出力処理をステツプで行ない停
止する。
The output S′o and the directional output cw/ccw are calculated based on the characteristic conversion input values Di and Vi. After that, in output processing, S′o and either cw or ccw are output. If the determination is OFF or NG, output processing of S'o=0 is performed in steps and then stopped.

また、特性変換入力値DiとViとにより出力S′o
を求める過程は、予め計算式をプログラムメモリ
ーへ格納しておき、特性選択入力に応じて、前記
計算式のパラメータを自動的に変更するようにプ
ログラム処理する。勿論、車速入力信号がなくて
も特性変換入力Diから出力S′oを求めることはで
きるが、この場合は車走に応じた特性の最適化は
行えない。
Also, the output S′o is determined by the characteristic conversion input values Di and Vi.
In the process of calculating, a calculation formula is stored in a program memory in advance, and the program is processed so that the parameters of the calculation formula are automatically changed in accordance with the characteristic selection input. Of course, it is possible to obtain the output S'o from the characteristic conversion input Di without the vehicle speed input signal, but in this case, the characteristics cannot be optimized depending on the vehicle running.

本発明は以上の実施例で詳述したように、操縦
ハンドル軸の変位に応じた電気信号によつて回転
する電気モータを、回転駆動軸を駆動ギヤ軸の反
操縦ハンドル側端部又は出力軸端部に連結させ
て、操向ギヤ装置の外側部に取着することによつ
て、その操向ギヤ装置を格別大形化する必要もな
く一般のマニユアルステアリング装置のものと共
用化できるようにし、これによつて使用するギヤ
装置等の汎用化による部品効率の向上が図れるの
で、従来の電気式動力操舵装置では今尚解決でき
なかつた大幅な部品共用化による工場生産性の向
上等が図れると共に、既知の装置への応用による
部品利用度の向上が図れ、所期の目的を達成する
ことができる。
As described in detail in the above embodiments, the present invention connects the rotary drive shaft to the end of the driving gear shaft opposite to the steering wheel or the output shaft. By connecting it to the end and attaching it to the outside of the steering gear device, the steering gear device does not need to be particularly large and can be used in common with a general manual steering device. As a result, it is possible to improve the efficiency of parts by generalizing the gear devices used, so it is possible to improve factory productivity by sharing parts to a large extent, which has not been possible with conventional electric power steering systems. At the same time, it is possible to improve the utilization of parts by applying it to a known device, and the intended purpose can be achieved.

また、本発明によれば、サーボ装置が電気モー
タにサーボ制御信号を供給する時に、このサーボ
制御信号を少なくとも車速その他の車両の走行条
件に応じて選択された特性に合わせて変換するこ
とができ、これによつて、各種の車両走行条件に
最適なパワー・アシスト動作を得ることが可能と
なる。
Further, according to the present invention, when the servo device supplies the servo control signal to the electric motor, the servo control signal can be converted in accordance with characteristics selected depending on at least the vehicle speed and other vehicle running conditions. , This makes it possible to obtain the optimum power assist operation for various vehicle driving conditions.

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

第1図及び第2図は本発明の一実施例を示し、
第1図は概略断面図、第2図は回路図、第3図〜
第5図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す概略
断面図、第6図は第5図の−線断面図、第7
図〜第9図は本発明のさらに他の実施例を示すも
ので、第7図は概略断面図、第8図及び第9図は
異なる回路図、第10図は第9図の作用説明図で
ある。 1……変位発生手段、2……センサ、3……操
向ギヤ装置、4……サーボ装置、5……モータ、
6……操縦ハンドル軸。
1 and 2 show an embodiment of the present invention,
Figure 1 is a schematic sectional view, Figure 2 is a circuit diagram, Figures 3-
5 is a schematic sectional view showing other embodiments of the present invention, FIG. 6 is a sectional view taken along the line -- in FIG.
9 to 9 show still other embodiments of the present invention, FIG. 7 is a schematic sectional view, FIGS. 8 and 9 are different circuit diagrams, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 9. It is. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Displacement generating means, 2... Sensor, 3... Steering gear device, 4... Servo device, 5... Motor,
6... Control handle axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 操縦ハンドルの回転運動をリンク式伝達系の
操舵運動に変換するために前記操縦ハンドルと連
結された駆動ギヤ軸がギヤボツクス内に回転自在
に軸支されている操向ギヤ装置と、 操縦ハンドル軸に設けられ、該操縦ハンドル軸
の回転トルクに応じた変位を機械的に生じさせる
変位発生手段と、 前記変位発生手段に付設され、該変位を電気的
変位量に変換するセンサと、 前記センサに接続され所定のモータ制御信号を
発生するサーボ装置と、 前記サーボ装置に接続され、該サーボ装置の制
御信号に応じて前記操縦ハンドル軸の前記変位を
除去するべく回転駆動する電気式モータ、とを具
備し、 前記電気式モータは前記操向ギヤ装置のギヤボ
ツクスの反操縦ハンドル側に前記駆動ギヤ軸の軸
方向に沿つて開口した開口部に着脱可能に装着さ
れ、該電気式モータの回転軸は前記駆動ギヤ軸に
結合され、 前記操向ギヤ装置は前記サーボ装置及び電気式
モータを除去した状態でマニユアルステアリング
装置として使用可能であり、また前記サーボ装置
及び電気式モータが装着された状態で電気式パワ
ーアシストステアリング装置として兼用できるこ
とを特徴とする電気式動力操舵装置。 2 操縦ハンドルの回転運動をリンク式伝達系の
操舵運動に変換するために前記操縦ハンドルと連
結された駆動ギヤ軸がギヤボツクス内に回転自在
に軸支されている操向ギヤ装置と、 操縦ハンドル軸に設けられ、該操縦ハンドル軸
の回転トルクに応じた変位を機械的に生じさせる
変位発生手段と、 前記変位発生手段に付設され、該変位を電気的
変位量に変換するセンサと、 前記センサに接続され所定のモータ制御信号を
発生するサーボ装置と、 前記サーボ装置に接続され、該サーボ装置の制
御信号に応じて前記操縦ハンドル軸の前記変位を
除去するべく回転駆動する電気式モータ、とを具
備し、 前記電気式モータは前記操向ギヤ装置のギヤボ
ツクスの反操縦ハンドル側に前記駆動ギヤ軸の軸
方向に沿つて開口した開口部に着脱可能に装着さ
れ、該電気式モータの回転軸は前記駆動ギヤ軸に
結合され、 前記操向ギヤ装置は前記サーボ装置及び電気式
モータを除去した状態でマニユアルステアリング
装置として使用可能であり、また前記サーボ装置
及び電気式モータが装着された状態で電気式パワ
ーアシストステアリング装置として兼用でき、 前記サーボ装置は、少なくとも車速信号を入力
して車両の走行状態に対応した特性曲線に従つて
前記操縦ハンドル軸の電気的変位量をモータ制御
信号に変換する特性変換回路を含み、 パワー・アシスト力を少なくとも車速に応じて
選択された特性に合わせることを特徴とする電気
式動力操舵装置。 3 前記特性変換回路は複数の特性データを格納
するメモリおよびこれらの複数のデータを選択す
る特性選択スイツチを具備することを特徴とする
特許請求の範囲2記載の電気式動力操舵装置。
[Scope of Claims] 1. A steering gear, in which a drive gear shaft connected to the steering handle is rotatably supported in a gearbox in order to convert rotational movement of the steering handle into steering movement of a link type transmission system. a device; a displacement generating means provided on the steering wheel shaft for mechanically generating a displacement according to the rotational torque of the steering wheel shaft; and a displacement generating means attached to the displacement generating means for converting the displacement into an electrical displacement amount. a sensor; a servo device connected to the sensor and generating a predetermined motor control signal; and a servo device connected to the servo device and driven to rotate in response to the control signal of the servo device to remove the displacement of the steering handle shaft. an electric motor, the electric motor is removably installed in an opening opened along the axial direction of the drive gear shaft on the side opposite to the steering handle of the gear box of the steering gear device, and the electric motor A rotating shaft of the type motor is coupled to the drive gear shaft, and the steering gear device can be used as a manual steering device with the servo device and the electric motor removed, and the servo device and the electric motor are connected to the steering gear device. An electric power steering device characterized in that it can also be used as an electric power assist steering device when installed. 2. A steering gear device in which a drive gear shaft connected to the steering handle is rotatably supported in a gearbox in order to convert rotational movement of the steering handle into steering movement of a link type transmission system; and a steering handle shaft. a displacement generating means for mechanically generating a displacement according to the rotational torque of the steering handle shaft; a sensor attached to the displacement generating means for converting the displacement into an electrical displacement amount; a servo device connected to the servo device to generate a predetermined motor control signal; and an electric motor connected to the servo device and driven to rotate in order to eliminate the displacement of the steering handle shaft in response to the control signal of the servo device. The electric motor is removably attached to an opening opened along the axial direction of the drive gear shaft on the side opposite to the steering handle of the gear box of the steering gear device, and the rotation shaft of the electric motor is The steering gear device is coupled to the drive gear shaft, and the steering gear device can be used as a manual steering device when the servo device and the electric motor are removed, and can be used as an electric steering device when the servo device and the electric motor are installed. The servo device has a characteristic of inputting at least a vehicle speed signal and converting the electrical displacement amount of the steering wheel shaft into a motor control signal according to a characteristic curve corresponding to the running state of the vehicle. What is claimed is: 1. An electric power steering system comprising a conversion circuit and adapted to match a power assist force to a selected characteristic depending at least on vehicle speed. 3. The electric power steering system according to claim 2, wherein the characteristic conversion circuit includes a memory that stores a plurality of characteristic data and a characteristic selection switch that selects the plurality of data.
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