JPH0891234A - Motor-driven power steering device - Google Patents
Motor-driven power steering deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は車両などに搭載して、ス
テアリング操作を補助し操舵に必要な力を軽減するため
の電動式パワーステアリング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device mounted on a vehicle or the like for assisting steering operation and reducing force required for steering.
【0002】[0002]
【従来技術】車両などの電動式パワーステアリング装置
として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を
歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ス
テアリングホィールに印加された操舵力を補助して、車
輪の操舵を行なうように構成したものが知られている。
このような電動式パワーステアリング装置においては、
入力軸に伝達された操舵力を検出する検出装置が設けら
れており、この検出装置の検出結果に応じて電動モータ
が駆動され、補助操舵力を発生する。2. Description of the Related Art As an electric power steering device for a vehicle or the like, the rotational output of an electric motor, which is an auxiliary steering torque, is reduced by a gear device and transmitted to an output shaft of a steering mechanism to assist the steering force applied to a steering wheel. Then, there is known one configured to steer the wheels.
In such an electric power steering device,
A detection device for detecting the steering force transmitted to the input shaft is provided, and the electric motor is driven according to the detection result of the detection device to generate an auxiliary steering force.
【0003】このような電動式パワーステアリング装置
においては、トルクの検出装置は、ハウジングと、ハウ
ジングの内面に設けたセンサコイルと、センサコイルと
対向してハウジングに挿着されたトルク検出軸部とから
なっている。特に、磁歪式のトルクセンサにおいては、
検出精度を確保するためにセンサコイルとトルク検出軸
部との間の距離を所定の微少な間隙に設定している。In such an electric power steering device, a torque detecting device includes a housing, a sensor coil provided on the inner surface of the housing, and a torque detecting shaft portion which is inserted into the housing so as to face the sensor coil. It consists of Especially, in the magnetostrictive torque sensor,
In order to secure the detection accuracy, the distance between the sensor coil and the torque detection shaft portion is set to a predetermined minute gap.
【0004】[0004]
【解決すべき課題】ところで、入力軸であるステアリン
グロック部に使用する部材は強度確保のために一般にφ
20以上の外径を必要としている。また、装置の組立上
ステアリングロック部はセンサコイルの内径を通過する
必要がある。このためセンサコイル内径はステアリング
ロック部より大きくしなければならない。磁歪の逆効果
を利用してトルクを検出するトルクセンサ(例えば特開
昭63−252487に示されている)においては、検
出軸の捻り応力の大きさに応じて出力が得られるため、
また検出精度を確保するため検出軸に生じる捻り応力を
大きくする必要がある。[Problems to be solved] By the way, a member used for a steering lock portion which is an input shaft is generally φ in order to secure strength.
Requires an outer diameter of 20 or more. Further, the steering lock portion needs to pass through the inner diameter of the sensor coil in order to assemble the device. Therefore, the inner diameter of the sensor coil must be larger than the steering lock portion. In a torque sensor (for example, disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-252487) that detects torque by utilizing the inverse effect of magnetostriction, an output is obtained according to the magnitude of the twist stress of the detection shaft.
Further, it is necessary to increase the torsional stress generated in the detection shaft in order to secure the detection accuracy.
【0005】しかしながら、捻り応力を大きくするため
検出軸外径を小さくしつつステアリングロック部が通過
できるようにセンサコイルの内径を大きくすると、検出
軸とセンサコイルとの間の間隙が大きくなり、充分な励
磁が困難となり必要な検出出力が得られない恐れがあ
る。また、ステアリングロック部に合わせて検出軸の外
径を大きくし過ぎると、検出軸の捻り応力が低下し、そ
の結果必要な検出出力が得られない。However, if the inner diameter of the sensor coil is increased so that the steering lock portion can pass while reducing the outer diameter of the detection shaft in order to increase the torsional stress, the gap between the detection shaft and the sensor coil becomes large, which is sufficient. Excitation may be difficult and the required detection output may not be obtained. Further, if the outer diameter of the detection shaft is made too large in accordance with the steering lock portion, the torsional stress of the detection shaft decreases, and as a result, the necessary detection output cannot be obtained.
【0006】本発明は、必要な剛性及び検出精度(感
度)を両立させた電動式パワーステアリング装置を提供
することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that achieves both required rigidity and detection accuracy (sensitivity).
【0007】[0007]
【課題を解決する手段】上記目的を達成すべく、本発明
の電動式パワーステアリング装置は、車輪を操舵する為
に操舵力を伝達する出力軸と、ステアリングホィールと
該出力軸とを連結する入力軸と、該入力軸に伝達された
操舵力を検出する検出装置と、該検出装置の検出結果に
応じて駆動され、補助操舵力を発生するモータと、該モ
ータの補助操舵力を該出力軸に伝達する動力伝達機構と
からなる電動式パワーステアリング装置において、前記
検出装置は磁歪式のトルクセンサであり、該トルクセン
サのトルク検出軸部は前記入力軸の外径よりも大きな外
径を有しかつ中空であることを特徴とする。In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention is provided with an output shaft for transmitting a steering force for steering a wheel, and an input for connecting a steering wheel and the output shaft. Shaft, a detection device that detects the steering force transmitted to the input shaft, a motor that is driven according to the detection result of the detection device to generate an auxiliary steering force, and an auxiliary steering force of the motor that is output from the output shaft. In the electric power steering device including a power transmission mechanism that transmits the torque, the detection device is a magnetostrictive torque sensor, and the torque detection shaft portion of the torque sensor has an outer diameter larger than the outer diameter of the input shaft. It is characterized by being hollow and hollow.
【0007】[0007]
【作用】本発明の電動式パワーステアリング装置によれ
ば、組立性を確保しつつ充分な検出出力を得るために検
出軸部の外径をステアリングロック部の外径より大きく
し、かつ検出軸部とセンサコイルの内径との間の間隙を
極力小さくすることができる。また、検出軸部が中空な
ので検出軸部に生じる捻り応力を大きくでき、充分な検
出出力が得られる。According to the electric power steering apparatus of the present invention, the outer diameter of the detection shaft portion is made larger than the outer diameter of the steering lock portion in order to obtain sufficient detection output while ensuring the assemblability. The gap between the inner diameter of the sensor coil and the inner diameter of the sensor coil can be minimized. Further, since the detection shaft portion is hollow, the torsional stress generated in the detection shaft portion can be increased, and a sufficient detection output can be obtained.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図1は、本発明の実施例である電動式パワ
ーステアリング装置100の軸方向一部断面図である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial axial cross-sectional view of an electric power steering apparatus 100 that is an embodiment of the present invention.
【0009】図1において、電動式パワーステアリング
装置100は、円筒形のアッパーコラム103、アッパ
ーコラム103の軸方向の一端に嵌合された円筒形のロ
アコラム107及びロアコラム107の軸方向の一端に
嵌合したトルク検出装置120からなる。アッパーコラ
ム103には、アッパーシャフト102をその一端に嵌
合したアッパーチューブ104が挿着されている。ま
た、アッパーチューブ104の他端にはロアコラム10
7に挿着されるロアシャフト106が嵌合している。ロ
アシャフト106はアッパーチューブ104に樹脂など
の固定部材113により固定されている。アッパーコラ
ム103はブラケット101により不図示の車体の一部
に固定されているので、電動式パワーステアリング装置
100も車体に対して固定状態となっている。またアッ
パーシャフト102は、不図示の機構を介して不図示の
ステアリングホィールに接続されており、ステアリング
ホィールの操舵力が伝達される。アッパーコラム103
及びアッパーチューブ104には、ステアリングロック
部(キーロック)105が設けられている。In FIG. 1, an electric power steering apparatus 100 includes a cylindrical upper column 103, a cylindrical lower column 107 fitted to one axial end of the upper column 103, and one axial end of the lower column 107. The combined torque detection device 120. An upper tube 104 having an upper shaft 102 fitted to one end thereof is inserted and attached to the upper column 103. Further, the lower column 10 is attached to the other end of the upper tube 104.
The lower shaft 106, which is attached to the No. 7, is fitted. The lower shaft 106 is fixed to the upper tube 104 by a fixing member 113 such as resin. Since the upper column 103 is fixed to a part of the vehicle body (not shown) by the bracket 101, the electric power steering device 100 is also fixed to the vehicle body. Further, the upper shaft 102 is connected to a steering wheel (not shown) via a mechanism (not shown), and the steering force of the steering wheel is transmitted. Upper column 103
A steering lock portion (key lock) 105 is provided on the upper tube 104.
【0010】電動式パワーステアリング装置100には
操舵力に応じた軸のトルクを検出する検出装置として磁
歪式のトルクセンサ120が設けられている。トルクセ
ンサ120はハウジング110、ハウジング110の内
周面に設けられたセンサコイル109、ハウジング11
0内に設けられたトルク検出軸部108から成ってい
る。トルク検出軸部108の外周面は所定の微少な間隙
を介してセンサコイル109に対向している。また、ト
ルク検出軸部108は、不図示のリンク機構などを介し
て車輪に接続している出力軸112と一体である。トル
ク検出軸部108は中空構造となっており、開口した一
端にロアシャフト106が嵌合している。The electric power steering device 100 is provided with a magnetostrictive torque sensor 120 as a detection device for detecting the torque of the shaft according to the steering force. The torque sensor 120 includes a housing 110, a sensor coil 109 provided on the inner peripheral surface of the housing 110, and a housing 11.
It is composed of a torque detection shaft portion 108 provided in the zero position. The outer peripheral surface of the torque detection shaft portion 108 faces the sensor coil 109 via a predetermined minute gap. Further, the torque detection shaft portion 108 is integrated with the output shaft 112 connected to the wheels via a link mechanism or the like (not shown). The torque detection shaft portion 108 has a hollow structure, and the lower shaft 106 is fitted to one end that is open.
【0011】更に、センサ軸部108及び出力軸112
は軸受け113及び114によって回転可能に支持され
ている。ハウジング110内には電動モータ111が設
けられている。電動モータ111の回転は、ウォームギ
アなどの歯車装置115を介してトルク検出軸部10
8、すなわち出力軸112に伝えられる。なお、トルク
センサ120及び電動モータ114は、不図示の制御装
置に接続されている。Further, the sensor shaft portion 108 and the output shaft 112.
Are rotatably supported by bearings 113 and 114. An electric motor 111 is provided in the housing 110. The rotation of the electric motor 111 is transmitted through the gear device 115 such as a worm gear to the torque detection shaft unit 10.
8 is transmitted to the output shaft 112. The torque sensor 120 and the electric motor 114 are connected to a control device (not shown).
【0012】以上のような構成の本発明の電動式パワー
ステアリング装置100においては、トルクセンサ12
0は次のように作動する。不図示のステアリングホィー
ルの操舵力は入力軸を構成するアッパーシャフト10
2、アッパーチューブ104、ロアシャフト106を介
してトルクセンサ120のトルク検出軸部108に回転
として伝わる。この時トルク検出軸部108には、捻り
応力が生じる。In the electric power steering apparatus 100 of the present invention having the above-described structure, the torque sensor 12
0 operates as follows. The steering force of a steering wheel (not shown) is applied to the upper shaft 10 which constitutes an input shaft.
2, transmitted to the torque detection shaft 108 of the torque sensor 120 as rotation through the upper tube 104 and the lower shaft 106. At this time, a torsion stress is generated in the torque detection shaft portion 108.
【0013】トルク検出軸部108に生じた捻り応力
は、微少な間隙を介してトルク検出軸部108の外周面
と対向して配置されているセンサコイル109によって
検出され、検出結果は不図示の制御装置に電気信号の形
で入力される。制御装置からの駆動信号が電動モータ1
11に印加され、電動モータ111の駆動により出力軸
112に対して必要な補助操舵力が与えられる。The torsional stress generated in the torque detecting shaft portion 108 is detected by a sensor coil 109 arranged so as to face the outer peripheral surface of the torque detecting shaft portion 108 through a minute gap, and the detection result is not shown. It is input to the control device in the form of an electrical signal. The drive signal from the controller is the electric motor 1
11, the electric motor 111 is driven to apply a necessary auxiliary steering force to the output shaft 112.
【0014】ここで、トルク検出軸部と入力軸の外径の
大きさの関係およびトルク検出軸部が中空構造となって
いることについて従来の構成と対比しながら考察する。
トルクTにより生じる主応力τ0は、極断面係数をZpと
すると、Here, the relationship between the outer diameters of the torque detecting shaft portion and the input shaft and the fact that the torque detecting shaft portion has a hollow structure will be considered in comparison with the conventional structure.
The principal stress τ 0 generated by the torque T is Z p , where the polar section coefficient is
【数1】 となり、この極断面係数Zpは中空軸と中実軸とでは次
のようになる。尚、dは中実軸の外径、d1は中空軸の
外径、nd1は中空軸の内径である。但し、1>n>0
である。[Equation 1] Therefore, the polar section coefficient Z p is as follows for the hollow shaft and the solid shaft. Incidentally, d is the outer diameter of the solid shaft, d 1 is the outer diameter of the hollow shaft, and nd 1 is the inner diameter of the hollow shaft. However, 1>n> 0
Is.
【数2】 中実軸において必要な感度を得るために必要十分な外径
がd0である場合、レイアウトより要求される軸外径を
d1(d0<d1)とすれば、Zp0=Zp1となるようにn
を調整することによって、トルクTによる主応力τ0を
同一とすることが出来る。[Equation 2] When the outer diameter necessary and sufficient for obtaining the necessary sensitivity on the solid axis is d 0 , and the outer diameter required by the layout is d 1 (d 0 <d 1 ), Z p0 = Z p1 So that n
The main stress τ 0 due to the torque T can be made the same by adjusting
【0015】また、中実軸と中空軸の捻り剛性および曲
げ剛性は次のように示される、 捻り剛性: G・Ipo ・・・・・・ 中実軸の場合 G・Ip1 ・・・・・・ 中空軸の場合 曲げ剛性: E・IXo ・・・・・・ 中実軸の場合 (円形断面) E・IX1 ・・・・・・ 中空軸の場合 ここでGは横弾性係数、Eは縦弾性係数、Ipo 、Ip1
は断面二次極モーメント、IXo、IX1 は断面二次モー
メントである。更に、断面二次極モーメントはFurther, the torsional rigidity and bending rigidity of the solid shaft and the hollow shaft are shown as follows: Torsional rigidity: G · I po ··· For solid shaft G · I p1 ···・ ・ ・ Hollow shaft Bending stiffness: E ・ I Xo・ ・ ・ ・ ・ ・Solid shaft (circular cross section) E ・ I X1・ ・ ・ ・ ・ Hollow shaft Here, G is the lateral elastic modulus , E is the longitudinal elastic modulus, I po , I p1
Is the second polar moment of area, and I Xo and I X1 are the second moments of area. Furthermore, the second polar moment of area is
【数3】 断面二次モーメントは[Equation 3] The second moment of area is
【数4】 のようになるので、極断面係数Zpの大きさが同一であ
れば軸外径が大きいほど剛性が高いといえる。また、ト
ルク検出に有害な曲げ応力は曲げ剛性に反比例するた
め、本発明の構成によれば、トルクによる有効な応力状
態を保ちながら、かつ剛性が高く検出に有害な曲げ応力
を低減することができる。[Equation 4] Therefore, if the pole section coefficient Z p is the same, it can be said that the larger the shaft outer diameter, the higher the rigidity. Further, since bending stress harmful to torque detection is inversely proportional to bending rigidity, according to the configuration of the present invention, it is possible to reduce bending stress that is high in rigidity and harmful to detection while maintaining an effective stress state due to torque. it can.
【0016】以上の点を考慮して本発明の電動式パワー
ステアリングでは、図2に示すようにトルクセンサ12
0のセンサコイル109の内径D、トルク検出軸部10
8の外径d1、出力軸の一部であるステアリングロック
部105、すなわちアッパーチューブ104の外径d2
に次のような関係をもたせている。 D>d1>d2 すなわち、センサコイル109とトルク検出軸部108
との間に両者が接触しない程度の微少な間隙を維持して
センサコイル109の内径Dをトルク検出軸部108の
外径d1より僅かに大きくし、トルク検出軸部108の
外径d1は、ステアリングロック部105、すなわちア
ッパーチューブ104の外径d2より大きくしてある。In consideration of the above points, in the electric power steering system of the present invention, as shown in FIG.
No. 0 sensor coil 109 inner diameter D, torque detection shaft portion 10
8, the outer diameter d 1 of the steering lock portion 105 that is a part of the output shaft, that is, the outer diameter d 2 of the upper tube 104.
Have the following relationships. D> d 1 > d 2 That is, the sensor coil 109 and the torque detection shaft 108
While maintaining a minute gap to the extent that they do not contact slightly larger than the outer diameter d 1 of the inner diameter D of the torque detection shank 108 of the sensor coil 109 between the outer diameter d 1 of the torque detection shank 108 Is larger than the outer diameter d 2 of the steering lock portion 105, that is, the upper tube 104.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の電動式パワ
ーステアリング装置によれば、検出装置は磁歪式のトル
クセンサであり、トルクセンサのトルク検出軸部は入力
軸の外径よりも大きな外径を有しかつ中空であるので、
組立性を確保しつつ必要な剛性を犠牲にすることなく充
分な検出精度が得られる。As described above, according to the electric power steering device of the present invention, the detection device is a magnetostrictive torque sensor, and the torque detection shaft portion of the torque sensor is larger than the outer diameter of the input shaft. Since it has an outer diameter and is hollow,
Sufficient detection accuracy can be obtained without sacrificing the required rigidity while ensuring the assemblability.
【図1】本発明の実施例を示す電動式パワーステアリン
グ装置の軸方向一部断面図である。FIG. 1 is a partial axial cross-sectional view of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の電動式パワーステアリング装置の組立前
の分解図であり、各部の径の関係を示している。FIG. 2 is an exploded view of the electric power steering device of FIG. 1 before assembly, showing the relationship of the diameter of each part.
102,104,106・・・・・・入力軸 112・・・・・・出力軸 120・・・・・・検出装置 111・・・・・・電動モータ 102, 104, 106 ... Input shaft 112 ... Output shaft 120 ... Detection device 111 ... Electric motor
Claims (1)
力軸と、ステアリングホィールと該出力軸とを連結する
入力軸と、該入力軸に伝達された操舵力を検出する検出
装置と、該検出装置の検出結果に応じて駆動され、補助
操舵力を発生するモータと、該モータの補助操舵力を該
出力軸に伝達する動力伝達機構とからなる電動式パワー
ステアリング装置において、 前記検出装置は磁歪式のトルクセンサであり、該トルク
センサのトルク検出軸部は前記入力軸の外径よりも大き
な外径を有しかつ中空であることを特徴とする電動式パ
ワーステアリング装置。1. An output shaft for transmitting a steering force for steering a wheel, an input shaft for connecting a steering wheel to the output shaft, and a detection device for detecting the steering force transmitted to the input shaft. An electric power steering device comprising: a motor that is driven according to a detection result of the detection device to generate an auxiliary steering force; and a power transmission mechanism that transmits the auxiliary steering force of the motor to the output shaft. Is a magnetostrictive torque sensor, and the torque detection shaft portion of the torque sensor has an outer diameter larger than the outer diameter of the input shaft and is hollow.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23134694A JPH0891234A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Motor-driven power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23134694A JPH0891234A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Motor-driven power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0891234A true JPH0891234A (en) | 1996-04-09 |
Family
ID=16922194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23134694A Pending JPH0891234A (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Motor-driven power steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0891234A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010089709A (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Nsk Ltd | Steering device and method for manufacturing the same |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP23134694A patent/JPH0891234A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010089709A (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Nsk Ltd | Steering device and method for manufacturing the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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