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JP2008265648A - Power steering device - Google Patents

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Publication number
JP2008265648A
JP2008265648A JP2007113868A JP2007113868A JP2008265648A JP 2008265648 A JP2008265648 A JP 2008265648A JP 2007113868 A JP2007113868 A JP 2007113868A JP 2007113868 A JP2007113868 A JP 2007113868A JP 2008265648 A JP2008265648 A JP 2008265648A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
disturbance
rack
coil
rack shaft
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007113868A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kobayashi
浩章 小林
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2007113868A priority Critical patent/JP2008265648A/en
Publication of JP2008265648A publication Critical patent/JP2008265648A/en
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Abstract

【課題】外乱の周波数成分を直接的に検出することができる外乱検出センサを備えたパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置1の外乱検出センサ27は、ラック軸8に磁石25を固着させるとともに、そのラック軸8を覆うラックハウジング(図示せず)の外周部の磁石25に対応する位置にコイル26を配置して構成されている。これにより、ステアリング系の外乱によってラック軸8が軸方向に振動して変位したときは、磁石25とコイル26が相対的に軸方向に振動して変位するので、コイル26には外乱による振動周波数に相当する誘起起電力が発生する。したがって、コイル26に発生した誘起起電力を検出し、その誘起起電力をフィードバック信号としてラックガイド19の押し付け力を制御してステアリング系が受ける外乱の影響を抑制する。
【選択図】図2
A power steering apparatus including a disturbance detection sensor capable of directly detecting a frequency component of disturbance is provided.
A disturbance detection sensor 27 of an electric power steering apparatus 1 fixes a magnet 25 to a rack shaft 8 and corresponds to a magnet 25 on an outer peripheral portion of a rack housing (not shown) covering the rack shaft 8. The coil 26 is arranged in the configuration. As a result, when the rack shaft 8 is vibrated and displaced in the axial direction due to disturbance of the steering system, the magnet 25 and the coil 26 are relatively vibrated and displaced in the axial direction. An induced electromotive force corresponding to is generated. Therefore, the induced electromotive force generated in the coil 26 is detected, and the pushing force of the rack guide 19 is controlled using the induced electromotive force as a feedback signal, thereby suppressing the influence of the disturbance received by the steering system.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、操向車輪の転舵を補助するパワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a power steering device that assists steering of steered wheels.

パワーステアリング装置として、電動パワーステアリング装置や油圧パワーステアリング装置などが広く知られている。例えば、電動パワーステアリング装置は、電動機が操舵トルクの大きさに応じた補助トルクを発生させ、この補助トルクをステアリング系に伝達して、運転者が操舵する操舵力を軽減させるものである。ところが、車両が走行する路面状態によっては、路面から外乱を受けて、ステアリングホイールに不快な振動が伝達されることがある。
そこで、このような不具合を解消するために、車両の振動周波数成分を抽出して除去することによってステアリング系の振動および外乱を抑制し、ステアリングホイールへ不快な振動が伝達されないようにした電動パワーステアリング装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、ローパスフィルタによって外乱の周波数帯域成分を抽出して除去し、快適な操舵性能が得られるようにした電動パワーステアリング装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2006−335228号公報(段落[0017]〜[0019]、図1) 特開2006−199219号公報(段落[0019]、[0030]、図1、図2)
As a power steering device, an electric power steering device, a hydraulic power steering device, and the like are widely known. For example, an electric power steering device is an apparatus in which an electric motor generates an auxiliary torque corresponding to the magnitude of a steering torque and transmits the auxiliary torque to a steering system to reduce a steering force that a driver steers. However, depending on the road surface state where the vehicle travels, unpleasant vibrations may be transmitted to the steering wheel due to disturbance from the road surface.
Therefore, in order to solve such problems, electric power steering that suppresses vibration and disturbance of the steering system by extracting and removing the vibration frequency component of the vehicle so that unpleasant vibration is not transmitted to the steering wheel. An apparatus is disclosed (for example, see Patent Document 1). In addition, an electric power steering device is disclosed in which a frequency band component of disturbance is extracted and removed by a low-pass filter so that comfortable steering performance can be obtained (see, for example, Patent Document 2).
JP 2006-335228 A (paragraphs [0017] to [0019], FIG. 1) JP 2006-199219 A (paragraphs [0019], [0030], FIG. 1 and FIG. 2)

しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置の外乱検出センサでは、車両操舵系で検出されるクラッチなどの回転数信号を波形整形した後に、一定の周期でサンプリングしたパルス周期を計測して周波数を演算し、その周波数の大小によって外乱であるか否かを判断していた。そのため、外乱検出センサの検出信号を波形整形および周波数演算するための回路やシステムが複雑になり、結果的に、外乱抑制システムを備えた電動パワーステアリング装置が複雑かつ高価なものになってしまう問題点があった。
また、前記した特許文献1記載の電動パワーステアリング制御装置および特許文献2に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置では、外乱の振動周波数成分を抽出する手段や、振動を除去するために処理する手段など、複雑な処理手段を備えているため、外乱抑制のための機構が複雑で高価なものになってしまう問題点があった。
However, in the disturbance detection sensor of the conventional electric power steering device, after shaping the rotation speed signal of a clutch or the like detected in the vehicle steering system, the pulse period sampled at a constant period is measured to calculate the frequency, Whether or not it is a disturbance is judged by the magnitude of the frequency. This complicates the circuit and system for waveform shaping and frequency calculation of the detection signal of the disturbance detection sensor, and as a result, the electric power steering apparatus equipped with the disturbance suppression system becomes complicated and expensive. There was a point.
Further, in the electric power steering control device described in Patent Document 1 and the control device for the electric power steering device described in Patent Document 2, means for extracting the vibration frequency component of the disturbance and means for removing the vibration Since complicated processing means are provided, there is a problem that the mechanism for suppressing disturbance becomes complicated and expensive.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外乱の周波数成分を直接的に検出することができる外乱検出センサを備えたパワーステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power steering apparatus including a disturbance detection sensor that can directly detect a frequency component of disturbance.

前記課題を解決するため、本発明によるパワーステアリング装置は、ステアリングホイールに入力される操舵力に応じて操舵補助力を加えるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置であって、ラック軸の一部に設けられた磁化部およびその磁化部に対応する位置の外周に設けられたコイルからなり、前記ラック軸が変位すると前記磁化部と前記コイルとが相対移動し当該コイルに誘起起電力を発生する外乱検出センサと、前記外乱検出センサで発生する前記誘起起電力に基づいて、ステアリング系が受ける外乱の影響を抑制する外乱抑制手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a power steering apparatus according to the present invention is a rack-and-pinion type power steering apparatus that applies a steering assist force in accordance with a steering force input to a steering wheel, and is a part of a rack shaft. And a coil provided on the outer periphery of the position corresponding to the magnetized portion. When the rack shaft is displaced, the magnetized portion and the coil move relative to generate an induced electromotive force in the coil. It comprises a disturbance detection sensor, and disturbance suppression means for suppressing the influence of the disturbance received by the steering system based on the induced electromotive force generated by the disturbance detection sensor.

この構成によれば、磁石などの磁化部とコイルからなる外乱検出センサは、外乱によるラック軸の変位によって生じた磁化部とコイルの相対移動によってコイルに発生した誘起起電力を、そのまま外乱信号として捉えることができる。したがって、外乱抑制手段は、外乱検出センサがら受信した外乱信号(つまり、誘起起電圧)を用いてステアリング系の外乱を抑制することができる。   According to this configuration, the disturbance detection sensor composed of a magnetized portion such as a magnet and a coil uses the induced electromotive force generated in the coil due to the relative movement of the magnetized portion and the coil caused by the displacement of the rack shaft as a disturbance signal as it is. Can be caught. Therefore, the disturbance suppression means can suppress the disturbance of the steering system using the disturbance signal (that is, the induced electromotive voltage) received from the disturbance detection sensor.

また、好ましくは、本発明によるパワーステアリング装置は、さらに、前記外乱抑制手段は、前記外乱検出センサで発生する前記誘起起電力が大きいほど、前記ラック軸を押圧する押圧力を大きくし、当該ラック軸に作用するフリクションを調節することを特徴とする。これによって、ドライバが操作するステアリングホイールへ不快な信号が伝達されることが抑制される。   Preferably, in the power steering apparatus according to the present invention, the disturbance suppression unit further increases the pressing force pressing the rack shaft as the induced electromotive force generated by the disturbance detection sensor increases. It is characterized by adjusting the friction acting on the shaft. This suppresses an unpleasant signal from being transmitted to the steering wheel operated by the driver.

請求項1に記載の発明によれば、コイルと磁石を利用した電磁誘導によって発生した誘起起電力を検出し、ステアリング系の変位速度やラック軸の軸方向移動回数に基づく周波数に応じた誘起起電力の電圧レベルを外乱として求めている。そして、この誘起起電力の電圧レベルに応じてステアリング系の外乱を抑制している。このため、波形整形回路やフィルタなどの付加回路を設けることなく、外乱の周波数成分を直接検出して外乱の抑制を行うことができる。したがって、安価で付加価値の高いパワーステアリング装置を実現することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, an induced electromotive force generated by electromagnetic induction using a coil and a magnet is detected, and an induced electromotive force corresponding to the frequency based on the displacement speed of the steering system and the number of axial movements of the rack shaft is detected. The voltage level of power is calculated as a disturbance. And the disturbance of a steering system is suppressed according to the voltage level of this induced electromotive force. For this reason, it is possible to directly detect the frequency component of the disturbance and suppress the disturbance without providing an additional circuit such as a waveform shaping circuit or a filter. Therefore, it is possible to realize a power steering device that is inexpensive and has high added value.

また、請求項2に記載の発明によれば、ラックガイドなどの押し付け力を調整してステアリング系の外乱抑制制御を行っているので、電動パワーステアリング装置だけではなく油圧パワーステアリング装置においても外乱抑制を行うことができる。さらに、コイルと磁石からなる外乱検出センサ1個とラックガイドの押し付け用の調節電動機のみで外乱抑制制御を行うことができるので、シンプルで安価なパワーステアリング装置でステアリング系の外乱抑制を実現することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the disturbance suppression control of the steering system is performed by adjusting the pressing force of the rack guide or the like, the disturbance suppression is performed not only in the electric power steering apparatus but also in the hydraulic power steering apparatus. It can be performed. Furthermore, since disturbance suppression control can be performed only with a disturbance detection sensor consisting of a coil and a magnet and an adjustment motor for pressing the rack guide, the disturbance of the steering system can be suppressed with a simple and inexpensive power steering device. Is possible.

次に、添付した各図を参照し、本発明による実施形態について詳細に説明する。
(電動パワーステアリング装置1)
まず、本発明による一実施形態の電動パワーステアリング装置1について説明する。
図1は、本発明による一実施形態の電動パワーステアリング装置1の動作概要を示す全体構成図である。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Electric power steering device 1)
First, an electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of the operation of an electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

この電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2を有し、このステアリングホイール2は、ステアリング軸3を介してピニオン軸4に連結されている。ドライバがステアリングホイール2を操作して生じる操舵トルクは、ステアリング軸3を介してピニオン軸4に伝達される。ピニオン軸4にはステアリング系に作用する操舵トルクを検出する例えば磁歪式のトルクセンサ5およびトルク伝達手段6が取り付けられている。トルク伝達手段6は、ステアリング系に補助トルクを加えるためのブラシレスモータなどの電動機7に接続されている。   The electric power steering apparatus 1 has a steering wheel 2, and the steering wheel 2 is connected to a pinion shaft 4 via a steering shaft 3. Steering torque generated by the driver operating the steering wheel 2 is transmitted to the pinion shaft 4 via the steering shaft 3. For example, a magnetostrictive torque sensor 5 and torque transmission means 6 for detecting steering torque acting on the steering system are attached to the pinion shaft 4. The torque transmission means 6 is connected to an electric motor 7 such as a brushless motor for applying auxiliary torque to the steering system.

この電動パワーステアリング装置1は、いわゆるラック・アンド・ピニオン式の構成を有する。つまり、ピニオン軸4の下端に設けられたピニオン4Aは、ラック軸8に形成されたラック歯8Aと噛み合わされていて、ピニオン軸4が回転すると、この回転がラック軸8の軸方向の変位に変換され、車輪9,9が転舵される。また、トルクセンサ5は制御装置10に接続され、操舵トルク信号Tを出力している。制御装置10では、トルクセンサ5から出力された操舵トルク信号Tなどに基づいて補助トルクを算出し、電動機制御電圧Voを電動機7へ出力し電動機7を制御している。   The electric power steering apparatus 1 has a so-called rack and pinion type configuration. That is, the pinion 4A provided at the lower end of the pinion shaft 4 is meshed with the rack teeth 8A formed on the rack shaft 8, and when the pinion shaft 4 rotates, the rotation is displaced in the axial direction of the rack shaft 8. The wheels 9 and 9 are steered after conversion. The torque sensor 5 is connected to the control device 10 and outputs a steering torque signal T. The control device 10 calculates the auxiliary torque based on the steering torque signal T output from the torque sensor 5 and outputs the motor control voltage Vo to the motor 7 to control the motor 7.

図2は、電動パワーステアリング装置1を示す要部断面図である。
トルク伝達手段6は、ピニオン軸4に対して同軸に固定されたウォームホイール11を有している。電動機7にはウォーム軸12が連結され、ウォーム軸12に設けられたウォームギア13はウォームホイール11に噛み合わされている。電動機7を駆動してウォーム軸12が回転すると、ウォームギア13に噛み合わされたウォームホイール11が回転し、ウォームホイール11とともにピニオン軸4が回転する。このように電動機7からの補助トルクがピニオン軸4に伝達され、ピニオン軸4を介してラック軸8からステアリング系に伝達される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing the electric power steering apparatus 1.
The torque transmission means 6 has a worm wheel 11 fixed coaxially to the pinion shaft 4. A worm shaft 12 is connected to the electric motor 7, and a worm gear 13 provided on the worm shaft 12 is engaged with the worm wheel 11. When the electric motor 7 is driven and the worm shaft 12 rotates, the worm wheel 11 meshed with the worm gear 13 rotates, and the pinion shaft 4 rotates together with the worm wheel 11. Thus, the auxiliary torque from the electric motor 7 is transmitted to the pinion shaft 4 and is transmitted from the rack shaft 8 to the steering system via the pinion shaft 4.

一方、ラック軸8は、アルミニウム合金などの非磁性体材料で形成されたラックハウジング14の内部に配設されている。ラックハウジング14の両端部はブーツ15,15に覆われ、ラックハウジング14内が保護されるとともに塵埃などの混入が防止される。ラック軸8の両端部には、それぞれタイロッド16,16が接続されている。タイロッド16,16は、図示しないナックルなどを介して、車輪9,9(図1参照)に連結されている。   On the other hand, the rack shaft 8 is disposed inside a rack housing 14 formed of a nonmagnetic material such as an aluminum alloy. Both ends of the rack housing 14 are covered with boots 15 and 15 to protect the inside of the rack housing 14 and prevent dust and the like from being mixed. Tie rods 16 and 16 are connected to both ends of the rack shaft 8, respectively. The tie rods 16 and 16 are connected to the wheels 9 and 9 (see FIG. 1) via a knuckle (not shown).

また、ラックハウジング14の外側には補強用のリブ17が形成され、ラックハウジング14の曲げ方向の剛性を高めている。さらに、ラックハウジング14の下部であって、その中間部からやや一端側(図の左側)寄りの位置には、ラックハウジング14を図示しない車台に取り付けるための取付部18が形成されている。   Further, reinforcing ribs 17 are formed on the outside of the rack housing 14 to enhance the rigidity of the rack housing 14 in the bending direction. Further, an attachment portion 18 for attaching the rack housing 14 to a chassis (not shown) is formed at a lower portion of the rack housing 14 and slightly closer to one end side (left side in the drawing) from the intermediate portion.

ラックハウジング14内には、ラック軸8を支持する第1支持手段21、第2支持手段22、第3支持手段23が配設されている。
第1支持手段21は、ラック軸8の一端側(図の左側)を支持するものであり、ピニオン軸4の下端に形成されたピニオン4Aとラック軸8に形成されたラック歯8Aの噛み合いによって構成されている。また、ラック歯8Aの背面側には、ラック軸8を背後からピニオン4Aに向けて押圧するラックガイド19が設けられている。
In the rack housing 14, first support means 21, second support means 22, and third support means 23 that support the rack shaft 8 are disposed.
The first support means 21 supports one end side (the left side in the figure) of the rack shaft 8, and meshes with the pinion 4 </ b> A formed at the lower end of the pinion shaft 4 and the rack teeth 8 </ b> A formed on the rack shaft 8. It is configured. A rack guide 19 is provided on the back side of the rack teeth 8A to press the rack shaft 8 from the back toward the pinion 4A.

第2支持手段22は、ラック軸8の他端側(図の右側)に設けられた支持軸受けによって構成され、ラック軸8の他端側をラック軸8の軸方向に沿って(図の左右方向に沿って)摺動可能に支持している。
第3支持手段23は、ラック軸8における一端側と他端側の間(中間部)に設けられた支持軸受けによって構成され、ラック軸8における一端側と他端側の中間部をラック軸8の軸方向に沿って(図の左右方向に沿って)摺動可能に支持している。
The second support means 22 is constituted by a support bearing provided on the other end side (the right side in the figure) of the rack shaft 8, and the other end side of the rack shaft 8 extends along the axial direction of the rack shaft 8 (the left and right sides in the figure). (In the direction) is slidably supported.
The third support means 23 is configured by a support bearing provided between one end side and the other end side (intermediate portion) of the rack shaft 8, and the intermediate portion between the one end side and the other end side of the rack shaft 8 is the rack shaft 8. Is supported so as to be slidable along the axial direction (along the horizontal direction in the figure).

さらに、B部に示すように、ラック軸8の一部には凹部が設けられていて、その凹部に円筒状の磁石(磁化部)25が嵌め込まれている。ラックハウジング14に磁石(磁化部)25が干渉しないように間隙を設け、単にラック軸8の表面に磁石25を取り付けてもよい。この磁石25は、例えば円筒形状であり、一端(図の左側)がN極、他端(図の右側)がS極に磁化されているが、一端(図の左側)がS極、他端(図の右側)がN極に磁化されていてもよい。   Further, as shown in part B, a recess is provided in a part of the rack shaft 8, and a cylindrical magnet (magnetization part) 25 is fitted in the recess. A gap may be provided in the rack housing 14 so that the magnet (magnetization portion) 25 does not interfere, and the magnet 25 may be simply attached to the surface of the rack shaft 8. The magnet 25 has, for example, a cylindrical shape, and one end (the left side in the figure) is magnetized to the N pole and the other end (the right side in the figure) is magnetized to the S pole. (Right side of the figure) may be magnetized to the N pole.

また、円筒状の磁石25が嵌め込まれたラック軸8の部分に対応するラックハウジング14の外周にはボビン(図示せず)に巻かれたコイル26が嵌め込まれている。すなわち、磁石25はラック軸8に固着され、コイル26はラックハウジング14に固着されているので、電動パワーステアリング装置1が静止状態のときは、磁石25とコイル26の相対位置関係は変わらない。このように、図2に示すB部に、磁石25とコイル26によって外乱検出センサ27が形成されている。   A coil 26 wound around a bobbin (not shown) is fitted on the outer periphery of the rack housing 14 corresponding to the portion of the rack shaft 8 into which the cylindrical magnet 25 is fitted. That is, since the magnet 25 is fixed to the rack shaft 8 and the coil 26 is fixed to the rack housing 14, the relative positional relationship between the magnet 25 and the coil 26 does not change when the electric power steering apparatus 1 is stationary. As described above, the disturbance detection sensor 27 is formed by the magnet 25 and the coil 26 in the portion B shown in FIG.

なお、コイル26は、磁石25に対面して、ラックハウジング14の内面に形成してもよい。さらに、外乱検出センサ27は、磁石25とコイル26との組み合わせによるほか、物理的にラック軸8の変位を検出したり、電極および電圧印加回路を備え(いずれも図示せず)、静電容量の変化によってラック軸8の変位を検出したりするものも可能である。   The coil 26 may be formed on the inner surface of the rack housing 14 so as to face the magnet 25. Further, the disturbance detection sensor 27 is not only based on the combination of the magnet 25 and the coil 26, but also physically detects the displacement of the rack shaft 8, and includes an electrode and a voltage application circuit (both not shown), and has a capacitance. It is also possible to detect the displacement of the rack shaft 8 based on the change of.

(外乱検出センサ27)
次に、外乱検出センサ27について詳細に説明する。
図3は、外乱検出センサ27を詳細に示す断面図であって、図3(a)は、図2に示すB部をラック軸8の軸方向に沿った面で切断した断面を示し、図3(b)は、図3(a)に示すC−C断面を示す。また、図4は、図2に示すB部(外乱検出センサ27)を拡大した斜視図である。
(Disturbance detection sensor 27)
Next, the disturbance detection sensor 27 will be described in detail.
3 is a cross-sectional view showing the disturbance detection sensor 27 in detail. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along a plane along the axial direction of the rack shaft 8 in FIG. 3 (b) shows a CC cross section shown in FIG. 3 (a). FIG. 4 is an enlarged perspective view of a portion B (disturbance detection sensor 27) shown in FIG.

図3(a)に示すように、磁石25は、ラック軸8の凹部に収納されている。図3(b)に示すように、磁石25そのものは、円筒部分が2つに分割されるようになっている。したがって、図3(a)に示すように、2つに分割された半円筒の磁石25の同極性同士を合わせてラック軸8の凹部に収納した後に、接着剤などで磁石25として固着すると、凹部以外のラック軸8とほぼ同一の外径で磁石25がラック軸8の一部に配置される。例えば、図4に示すように、左側がN極で右側がS極となるような磁石25がラック軸8の一部に配置される。   As shown in FIG. 3A, the magnet 25 is housed in the recess of the rack shaft 8. As shown in FIG. 3B, the magnet 25 itself has a cylindrical portion divided into two parts. Therefore, as shown in FIG. 3 (a), after the same polarity of the semi-cylindrical magnets 25 divided into two are combined and stored in the recesses of the rack shaft 8, they are fixed as the magnets 25 with an adhesive or the like. A magnet 25 is arranged on a part of the rack shaft 8 with substantially the same outer diameter as the rack shaft 8 other than the recess. For example, as shown in FIG. 4, a magnet 25 having an N pole on the left side and an S pole on the right side is arranged on a part of the rack shaft 8.

図2に戻り、電動パワーステアリング装置1が中立位置のときに、磁石25の位置に対応するラックハウジング14の外周にコイル26を配設する。コイル26の配設方法は、ラックハウジング14の右側のブーツ15を嵌め込む前に、ラックハウジング14の右方から円筒状のボビンに巻かれたコイル26を収納し、磁石25の位置に対応したところで接着剤などによってコイル26をラックハウジング14の外周に固着する。その後、ラックハウジング14の右側のブーツ15を嵌め込む。なお、磁石25とコイル26の相対位置は、あらかじめラックハウジング14の外部にマーキングしておけば、容易にコイル26を所定の位置に収納することができる。   Returning to FIG. 2, when the electric power steering apparatus 1 is in the neutral position, the coil 26 is disposed on the outer periphery of the rack housing 14 corresponding to the position of the magnet 25. The coil 26 is disposed by accommodating the coil 26 wound around the cylindrical bobbin from the right side of the rack housing 14 before fitting the boot 15 on the right side of the rack housing 14, and corresponding to the position of the magnet 25. By the way, the coil 26 is fixed to the outer periphery of the rack housing 14 with an adhesive or the like. Thereafter, the right boot 15 of the rack housing 14 is fitted. In addition, if the relative position of the magnet 25 and the coil 26 is marked on the outside of the rack housing 14 in advance, the coil 26 can be easily stored in a predetermined position.

図3(a)に示すように、ラック軸8に固着された磁石25に対応してコイル26が配置されて外乱検出センサ27が形成されると、ラック軸8の往復移動(変位)によって磁石25がコイル26の長手方向に移動(変位)する。   As shown in FIG. 3A, when the coil 26 is arranged corresponding to the magnet 25 fixed to the rack shaft 8 and the disturbance detection sensor 27 is formed, the magnet is caused by the reciprocating movement (displacement) of the rack shaft 8. 25 moves (displaces) in the longitudinal direction of the coil 26.

すなわち、図4に示すようにコイル26に対して磁石25は往復移動すると、コイル26の内部で磁束φが変化してコイル26に誘起起電力が発生する。ここで、コイル26の巻数をNとすると、コイル26に発生する誘起起電力eは、e=N×(dφ/dt)で表せる。つまり、磁石25が往復移動するとき、単位時間あたりの磁束の変化が大きいほど、コイル26の誘起起電力eは大きくなる。   That is, as shown in FIG. 4, when the magnet 25 reciprocates with respect to the coil 26, the magnetic flux φ changes inside the coil 26 and an induced electromotive force is generated in the coil 26. Here, when the number of turns of the coil 26 is N, the induced electromotive force e generated in the coil 26 can be expressed by e = N × (dφ / dt). That is, when the magnet 25 reciprocates, the induced electromotive force e of the coil 26 increases as the change in magnetic flux per unit time increases.

言い換えると、ラック軸8(図2参照)の変位速度が速いほどコイル26の誘起起電力eは大きくなる。また、ラック軸8の変位速度が速いほど、電動パワーステアリング装置1(図1参照)においてステアリング軸3を経てステアリングホイール2に伝達される振動も大きくなる。このことから、ステアリング系からラック軸8に伝達される外乱の振動周波数が高くなると、ラック軸8の変位速度が速くなってコイル26の誘起起電力eが大きくなるとともに、ステアリングホイール2(図1参照)に伝達される振動も大きくなる。したがって、コイル26の誘起起電力eの大きさを外乱の大きさとして検出し、この誘起起電力eに応じてステアリング軸3のフリクションが増大するようにフィードバック制御をすれば、外乱によるステアリングホイール2の振動を抑制することが可能となる。   In other words, the induced electromotive force e of the coil 26 increases as the displacement speed of the rack shaft 8 (see FIG. 2) increases. In addition, the higher the displacement speed of the rack shaft 8, the greater the vibration transmitted to the steering wheel 2 via the steering shaft 3 in the electric power steering apparatus 1 (see FIG. 1). Therefore, when the vibration frequency of the disturbance transmitted from the steering system to the rack shaft 8 is increased, the displacement speed of the rack shaft 8 is increased, the induced electromotive force e of the coil 26 is increased, and the steering wheel 2 (FIG. 1). The vibration transmitted to (see) also increases. Therefore, if the magnitude of the induced electromotive force e of the coil 26 is detected as the magnitude of the disturbance, and feedback control is performed so that the friction of the steering shaft 3 increases according to the induced electromotive force e, the steering wheel 2 caused by the disturbance Can be suppressed.

例えば、砂利を敷き詰めた路面を走行する場合において、路面から受ける外乱の周波数は10〜20Hz程度である。したがって、図2に戻り、この周波数(つまり、10〜20Hz)でラック軸8が変位するときのコイル26の誘起起電力eを外乱と見なし、この誘起起電力eをフィードバック信号としてラックガイド19の押し付け力を大きくするように制御すれば、ステアリング軸3のフリクションを増大させてステアリングホイール2の振動を抑制できる。   For example, when traveling on a road surface covered with gravel, the frequency of disturbance received from the road surface is about 10 to 20 Hz. Accordingly, returning to FIG. 2, the induced electromotive force e of the coil 26 when the rack shaft 8 is displaced at this frequency (that is, 10 to 20 Hz) is regarded as a disturbance, and this induced electromotive force e is used as a feedback signal to determine the rack guide 19 If the pressing force is controlled to be increased, the friction of the steering wheel 2 can be suppressed by increasing the friction of the steering shaft 3.

また、ドライバが車両の通常走行時に行う操舵では、ラック軸8の変位速度は前記した外乱による変位速度よりずっと遅く、磁石25とコイル26の相対移動による磁束φの変化周波数は3〜4Hz程度である。したがって、磁束の時間的変化を示す(dφ/dt)の値が極めて小さいのでコイル26の誘起起電力eも極めて小さい。したがって、通常の操舵ではラック軸8の変位速度が遅いので、ステアリング軸3のフリクションも小さく、誘起起電力eによるフィードバック制御量が小さい。このため、ラックガイド19の押し付け力が弱くても、ステアリングホイール2に伝達される振動は小さい。また、このとき、ステアリングホイール2の操舵力は軽いので、ドライバが行う操舵負担が小さくて済む。   In the steering performed by the driver during normal driving of the vehicle, the displacement speed of the rack shaft 8 is much slower than the displacement speed due to the disturbance described above, and the change frequency of the magnetic flux φ due to the relative movement of the magnet 25 and the coil 26 is about 3 to 4 Hz. is there. Therefore, since the value of (dφ / dt) indicating the temporal change of the magnetic flux is extremely small, the induced electromotive force e of the coil 26 is also extremely small. Therefore, since the displacement speed of the rack shaft 8 is slow in normal steering, the friction of the steering shaft 3 is small and the feedback control amount by the induced electromotive force e is small. For this reason, even if the pressing force of the rack guide 19 is weak, the vibration transmitted to the steering wheel 2 is small. At this time, since the steering force of the steering wheel 2 is light, the steering burden imposed by the driver can be reduced.

すなわち、本実施形態の外乱検出センサ27は、ラック軸8の一部に磁石25を配置するとともに、ラック軸8を外装するラックハウジング14の外周部分においてコイル26を磁石25と対向させて配設させた構成となっている。そして、ステアリング軸3の操舵変位に伴ってラック軸8が左右方向に変位すると、磁石25がコイル26内を移動(変位)する仕組みになっている。   In other words, the disturbance detection sensor 27 of the present embodiment has the magnet 25 disposed on a part of the rack shaft 8 and the coil 26 is disposed facing the magnet 25 on the outer peripheral portion of the rack housing 14 that covers the rack shaft 8. It is the composition made to do. When the rack shaft 8 is displaced in the left-right direction in accordance with the steering displacement of the steering shaft 3, the magnet 25 moves (displaces) in the coil 26.

このような仕組みにより、ラック軸8が変位するとコイル26と磁石25による電磁誘導によってコイル26に誘起起電力eが発生する。この誘起起電力eはラック軸8の変位速度に応じて変化するため、コイル26に発生する誘起起電力の大きさがラック軸8の変位速度(つまり、ステアリング系の外乱の大きさ)となる。したがって、この誘起起電力の値に基づいてラックガイド19の押し付け力を制御することにより、ステアリング軸3のフリクションを調整してステアリングホイール2(図1参照)に伝達される外乱を抑制することができる。   With such a mechanism, when the rack shaft 8 is displaced, an induced electromotive force e is generated in the coil 26 due to electromagnetic induction by the coil 26 and the magnet 25. Since this induced electromotive force e changes according to the displacement speed of the rack shaft 8, the magnitude of the induced electromotive force generated in the coil 26 becomes the displacement speed of the rack shaft 8 (that is, the magnitude of the disturbance of the steering system). . Therefore, by controlling the pressing force of the rack guide 19 based on the value of the induced electromotive force, the friction transmitted to the steering wheel 2 (see FIG. 1) can be suppressed by adjusting the friction of the steering shaft 3. it can.

本実施形態の電動パワーステアリング装置1は、ラック軸8に磁石25を固着させるとともに、そのラック軸8を覆うラックハウジング14の外周部の磁石25に対応する位置にコイル26を配置している。このため、ステアリング系が外乱を受けてラック軸8が軸方向に振動しているとき、磁石25とコイル26との相対位置は、ラック軸8の軸方向に振動し変位するので、コイル26には外乱による振動周波数に相当する周波数の誘起起電力が発生する。そこで、コイル26に発生した誘起起電力を検出し、その誘起起電力をフィードバックして、ラックガイド19の押し付け力を振動の周波数や大きさに応じて制御し、外乱を抑制するように構成した。つまり、外乱に相当する周波数成分の誘起起電力が大きいほど、ラックガイド19の押し付け力を大きくする制御が行われるので、ステアリング系が受けた外乱がステアリング軸3を経由してステアリングホイール2へ伝達されることを抑制できる。   In the electric power steering apparatus 1 of the present embodiment, a magnet 25 is fixed to the rack shaft 8, and a coil 26 is disposed at a position corresponding to the magnet 25 on the outer peripheral portion of the rack housing 14 covering the rack shaft 8. For this reason, when the rack system 8 vibrates in the axial direction due to the disturbance of the steering system, the relative position between the magnet 25 and the coil 26 vibrates and displaces in the axial direction of the rack shaft 8. Generates an induced electromotive force having a frequency corresponding to the vibration frequency due to the disturbance. Therefore, the induced electromotive force generated in the coil 26 is detected, the induced electromotive force is fed back, and the pressing force of the rack guide 19 is controlled according to the frequency and magnitude of vibration to suppress disturbance. . That is, as the induced electromotive force of the frequency component corresponding to the disturbance is increased, the pressing force of the rack guide 19 is controlled so that the disturbance received by the steering system is transmitted to the steering wheel 2 via the steering shaft 3. Can be suppressed.

(外乱抑制システム)
次に、前記の外乱検出センサ27を用いた外乱抑制システムの具体的な実施形態について説明する。
図5は、図2に示す電動パワーステアリング装置1のA−A断面図である。
なお、重複する説明は同一の符号を用いて省略する。
(Disturbance suppression system)
Next, a specific embodiment of a disturbance suppression system using the disturbance detection sensor 27 will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of the electric power steering apparatus 1 shown in FIG.
In addition, the overlapping description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

まず、ラック軸8のラック歯8Aをピニオン4Aに押圧して、ステアリング軸3にフリクションが生じないようにしてステアリングホイール2(図1参照)に不要な振動を伝達させない仕組みについて説明する。ラックガイド19は、ラック軸8の背面に当てるためのガイド部61の凹状先端64と、この凹状先端64を圧縮ばね62を介してラック軸8側へ押圧する調節ボルト63とを含んで構成されている。   First, a mechanism for preventing unnecessary vibration from being transmitted to the steering wheel 2 (see FIG. 1) by pressing the rack teeth 8A of the rack shaft 8 against the pinion 4A so as not to cause friction in the steering shaft 3 will be described. The rack guide 19 includes a concave tip 64 of a guide portion 61 for contacting the back surface of the rack shaft 8, and an adjustment bolt 63 that presses the concave tip 64 toward the rack shaft 8 via a compression spring 62. ing.

この構成のラックガイド19によれば、ラックハウジング14にねじ込んだ調節ボルト63によって、圧縮ばね62を介してガイド部61を適切な押圧力で押すことにより、凹状先端64がラック軸8を押圧して、ラック歯8Aをピニオン4Aに押し付けることができる。これによって、ラック歯8Aとピニオン4Aの歯は緩みなく噛み合うので、外乱によるラック軸8の振動がステアリング軸3にフリクションを与えることがなくなる。その結果、ラック軸8に生じた外乱がステアリングホイール2(図1参照)に伝達することが抑制される。   According to the rack guide 19 having this configuration, the concave tip 64 presses the rack shaft 8 by pressing the guide portion 61 with an appropriate pressing force via the compression spring 62 by the adjusting bolt 63 screwed into the rack housing 14. Thus, the rack teeth 8A can be pressed against the pinion 4A. As a result, the teeth of the rack teeth 8A and the teeth of the pinion 4A mesh with each other without loosening, so that the vibration of the rack shaft 8 due to disturbance does not give friction to the steering shaft 3. As a result, the disturbance generated in the rack shaft 8 is suppressed from being transmitted to the steering wheel 2 (see FIG. 1).

そこで、本実施形態では、先に述べた磁石25とコイル26からなる外乱検出センサ27の検出信号によって調節電動機66を回転駆動させ、この調節電動機66の回転トルクによって調節ボルト63を回転させる。これによって、外乱の大きさに応じてガイド部61内の圧縮バネ62を適切の圧縮させ、ガイド部61を介して凹状先端64によってラック軸8を押圧して、ラック歯8Aをピニオン4Aに適切な力で押し付けることができる。したがって、ステアリング系の外乱によってラック軸8に生じた振動がステアリングホイール2に伝達することが抑制される。ここで、調節電動機66、調節ボルト63、圧縮バネ62、ガイド部61、及び凹状先端64によって外乱抑制手段が実現される。   Therefore, in the present embodiment, the adjusting motor 66 is rotated by the detection signal of the disturbance detection sensor 27 including the magnet 25 and the coil 26 described above, and the adjusting bolt 63 is rotated by the rotating torque of the adjusting motor 66. Accordingly, the compression spring 62 in the guide portion 61 is appropriately compressed according to the magnitude of the disturbance, the rack shaft 8 is pressed by the concave tip 64 through the guide portion 61, and the rack teeth 8A are appropriately applied to the pinion 4A. It can be pressed with great force. Therefore, the vibration generated in the rack shaft 8 due to the disturbance of the steering system is suppressed from being transmitted to the steering wheel 2. Here, a disturbance suppressing means is realized by the adjusting motor 66, the adjusting bolt 63, the compression spring 62, the guide portion 61, and the concave tip 64.

なお、前記した実施形態では、電動パワーステアリング装置1を例に挙げて説明したが、この方式に限定されることはなく、油圧パワーステアリング装置など、他の方式のパワーステアリング装置にも同様に適用できる。   In the above-described embodiment, the electric power steering device 1 has been described as an example. However, the electric power steering device 1 is not limited to this method, and is similarly applied to other types of power steering devices such as a hydraulic power steering device. it can.

本発明による一実施形態の電動パワーステアリング装置の動作概要を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the operation | movement outline | summary of the electric power steering apparatus of one Embodiment by this invention. 電動パワーステアリング装置を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows an electric power steering apparatus. 外乱検出センサを詳細に示す断面図であって、(a)は、図2に示すB部をラック軸8の軸方向に沿った面で切断した断面を示し、(b)は、(a)に示すC−C断面を示す。It is sectional drawing which shows a disturbance detection sensor in detail, Comprising: (a) shows the cross section which cut | disconnected the B section shown in FIG. 2 by the surface along the axial direction of the rack axis | shaft 8, (b) shows (a). The CC cross section shown in FIG. 図2に示すB部(外乱検出センサ)を拡大した斜視図である。It is the perspective view which expanded the B section (disturbance detection sensor) shown in FIG. 図2に示す電動パワーステアリング装置のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of the electric power steering device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
3 ステアリング軸
4 ピニオン軸
4A ピニオン
5 トルクセンサ
6 トルク伝達手段
7 電動機
8 ラック軸
8A ラック歯
9 車輪
10 制御装置
11 ウォームホイール
12 ウォーム軸
13 ウォームギア
14 ラックハウジング
15 ブーツ
16 タイロッド
17 リブ
18 取付部
19 ラックガイド
21 第1支持手段
22 第2支持手段
23 第3支持手段
25 磁石
26 コイル
27 外乱検出センサ
61 ガイド部
62 圧縮バネ
63 調節ボルト
64 凹状先端
66 調節電動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power steering device 2 Steering wheel 3 Steering shaft 4 Pinion shaft 4A Pinion 5 Torque sensor 6 Torque transmission means 7 Electric motor 8 Rack shaft 8A Rack tooth 9 Wheel 10 Control device 11 Worm wheel 12 Worm shaft 13 Worm gear 14 Rack housing 15 Boot 16 Tie rod 17 Rib 18 Mounting portion 19 Rack guide 21 First support means 22 Second support means 23 Third support means 25 Magnet 26 Coil 27 Disturbance detection sensor 61 Guide portion 62 Compression spring 63 Adjustment bolt 64 Concave tip 66 Adjustment motor

Claims (2)

ステアリングホイールに入力される操舵力に応じて操舵補助力を加えるラック・アンド・ピニオン式のパワーステアリング装置であって、
ラック軸の一部に設けられた磁化部およびその磁化部に対応する位置の外周に設けられたコイルからなり、前記ラック軸が変位すると前記磁化部と前記コイルとが相対移動し当該コイルに誘起起電力を発生する外乱検出センサと、
前記外乱検出センサで発生する前記誘起起電力に基づいて、ステアリング系が受ける外乱の影響を抑制する外乱抑制手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。
A rack and pinion type power steering device that applies a steering assist force in accordance with a steering force input to a steering wheel,
It consists of a magnetized portion provided on a part of the rack shaft and a coil provided on the outer periphery of the position corresponding to the magnetized portion. When the rack shaft is displaced, the magnetized portion and the coil are relatively moved to induce the coil. A disturbance detection sensor for generating an electromotive force;
Based on the induced electromotive force generated by the disturbance detection sensor, disturbance suppressing means for suppressing the influence of the disturbance received by the steering system,
A power steering apparatus comprising:
前記外乱抑制手段は、前記外乱検出センサで発生する前記誘起起電力が大きいほど、前記ラック軸を押圧する押圧力を大きくし、当該ラック軸に作用するフリクションを調節することを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。   The said disturbance suppression means increases the pressing force which presses the said rack shaft, and adjusts the friction which acts on the said rack shaft, so that the said induced electromotive force which the said disturbance detection sensor generate | occur | produces is large. The power steering apparatus according to 1.
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