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JP2539629B2 - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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Publication number
JP2539629B2
JP2539629B2 JP18930987A JP18930987A JP2539629B2 JP 2539629 B2 JP2539629 B2 JP 2539629B2 JP 18930987 A JP18930987 A JP 18930987A JP 18930987 A JP18930987 A JP 18930987A JP 2539629 B2 JP2539629 B2 JP 2539629B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
column shaft
rotor
rotational position
position sensor
electric power
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP18930987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6432967A (en
Inventor
周三 平櫛
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.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko 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 Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP18930987A priority Critical patent/JP2539629B2/en
Publication of JPS6432967A publication Critical patent/JPS6432967A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2539629B2 publication Critical patent/JP2539629B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、更に
詳述すれば車輌の操舵に要する操作力を電動機により補
助するパワーステアリング装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric power steering device, and more specifically to a power steering device in which an electric motor assists an operating force required for steering a vehicle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は本発明者等の先願(実願昭61−127562号)に
係る電動パワーステアリング装置の断面図である。上端
に操舵輪1を取付けている上側コラムシャフト2Aはコラ
ムハウジング3により回転自在に支持され、その下端部
はトーションバー4を介して、ピニオン5aを介し操舵機
構のラック5に結合されている下側コラムシャフト2Bの
上部側と連結されている。トーションバー4の途中には
上側コラムシャフト2Aに作用するトルクを検出するトル
クセンサ6を設けている。下側コラムシャフト2Bの上部
側には公知のダイレクトドライブモータDMを設けてお
り、このダイレクトドライブモータDMは下側コラムシャ
フト2Bに固定しているロータ7と、このロータ7を取囲
んでおり、コイル8aを有するステータ8とからなり、ス
テータ8はコラムハウジング3に取付けられているモー
タケース9の内側に固定されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an electric power steering device according to the prior application of the present inventors (Actual Application No. 61-127562). An upper column shaft 2A having a steering wheel 1 attached to an upper end is rotatably supported by a column housing 3, and a lower end portion thereof is connected to a rack 5 of a steering mechanism via a torsion bar 4 and a pinion 5a. It is connected to the upper side of the side column shaft 2B. A torque sensor 6 for detecting the torque acting on the upper column shaft 2A is provided in the middle of the torsion bar 4. A known direct drive motor DM is provided on the upper side of the lower column shaft 2B. The direct drive motor DM surrounds the rotor 7 fixed to the lower column shaft 2B and the rotor 7, The stator 8 has a coil 8a, and the stator 8 is fixed inside a motor case 9 attached to the column housing 3.

そしてモータケース9内の下部には、ロータ7の磁極
位置に応じてコイルを励磁するために、ロータ7の回転
位置を検出するホール素子からなる回転位置センサ10を
配設している。トルクセンサ6の出力はモータケース9
の上部側のコラムハウジング3内に設けているスリップ
リング11を介して導出されている。また回転位置センサ
10の出力及びステータ8のコイル8aの両端部はモータケ
ースから、夫々図示しないリード線によって導出されて
いる。
At the lower part of the motor case 9, a rotational position sensor 10 composed of a Hall element for detecting the rotational position of the rotor 7 is arranged to excite the coil in accordance with the magnetic pole position of the rotor 7. The output of the torque sensor 6 is the motor case 9
It is led out via a slip ring 11 provided in the column housing 3 on the upper side of the. Also the rotational position sensor
The output of 10 and both ends of the coil 8a of the stator 8 are led out from the motor case by lead wires (not shown).

また、この電動パワーステアリング装置は、操舵輪1
を回転させると、その操作により上側コラムシャフト2A
にトルクが作用し、そのトルクをトルクセンサ6が検出
する。そしてトルクセンサ6の出力及び回転位置センサ
10の出力に基づいて図示しない通電制御部がスイッチン
グ制御されてその電流がステータ8のコイル8aに流れ
て、ロータ7が下側コラムシャフト2Bとともに回転し
て、操舵力を補助すべく回転力を与えることになる。
In addition, this electric power steering device is equipped with a steering wheel 1
When you rotate the upper column shaft 2A
Torque is applied to the torque sensor 6, and the torque sensor 6 detects the torque. The output of the torque sensor 6 and the rotational position sensor
The energization control unit (not shown) is switching-controlled based on the output of 10 and the current flows through the coil 8a of the stator 8, the rotor 7 rotates together with the lower column shaft 2B, and the rotational force is added to assist the steering force. Will be given.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前述したように、従来の電動パワーステアリング装置
は、ダイレクトドライブモータDMの取付位置と異なる位
置にトルクセンサ6を設けているため、パワーステアリ
ング装置全体が大型化し、また装置のコストが高くなる
という問題がある。
As described above, in the conventional electric power steering device, the torque sensor 6 is provided at a position different from the mounting position of the direct drive motor DM, so that the entire power steering device becomes large and the cost of the device increases. There is.

本発明は前述した問題点に鑑み、ダイレクトドライブ
モータのロータの回転位置を検出する回転位置センサを
設けることにより小型で安価な電動パワーステアリング
装置を提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a small and inexpensive electric power steering device by providing a rotational position sensor that detects the rotational position of the rotor of a direct drive motor.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ダイレ
クトドライブモータのロータの回転位置を検出する回転
位置センサを上側コラムシャフトに取付けて、該回転位
置センサにより上側コラムシャフトと下側コラムシャフ
ト間の捩じれ量を検出する構成とする。
In the electric power steering apparatus according to the present invention, a rotational position sensor that detects the rotational position of the rotor of the direct drive motor is attached to the upper column shaft, and the rotational position sensor detects the amount of twist between the upper column shaft and the lower column shaft. It is configured to detect.

〔作用〕[Action]

操舵輪を回転させると上側コラムシャフトがトーショ
ンバーを介して下側コラムシャフトに対し捩じれる。モ
ータのロータは下側コラムシャフトに固定されているた
め上側コラムシャフトに取付けた回転位置センサは、ロ
ータとの相対回転位置を検出する。回転位置センサの出
力信号は上,下側コラムシャフト間の捩じれに相応し、
上側コラムシャフトに作用したトルクを検出する。
When the steered wheels are rotated, the upper column shaft is twisted with respect to the lower column shaft via the torsion bar. Since the rotor of the motor is fixed to the lower column shaft, the rotational position sensor attached to the upper column shaft detects the rotational position relative to the rotor. The output signal of the rotational position sensor corresponds to the twist between the upper and lower column shafts,
Detect the torque acting on the upper column shaft.

依って、回転位置センサの出力信号に基づいてロータ
を回転させて操舵力を補助できる。
Therefore, the rotor can be rotated based on the output signal of the rotational position sensor to assist the steering force.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述す
る。第1図は本発明に係る電動パワーステアリング装置
の一部破断断面図である。上端に操舵輪1を取付けてい
る上側コラムシャフト2Aはコラムハウジング3により回
転自在に支持されている。上側コラムシャフト2Aの下端
部は、下端をピニオン5aを介して操舵機構のラック5に
結合している下側コラムシャフト2Bの上端部と適宜間隔
を離隔して対向している。そして上側コラムシャフト2A
の下端部には、下側コラムシャフト2Bの軸心に形成した
中空部Pに配設しているトーションバー4の一端を固定
しており、トーションバー4の他端を下側コラムシャフ
ト2Bに固定している。この上側コラムシャフト2Aはその
捩じれ量が3〜5゜の回転角度範囲に制限されている。
下側コラムシャフト2Bの上部側には公知のダイレクトド
ライブモータDMを設けている。このダイレクトドライブ
モータDMは、下側コラムシャフト2Bに外嵌しているロー
タ7とこのロータ7を取囲んで対向しておりコイル8aを
有するステータ8とからなり、ステータ8はコラムハウ
ジング3の下端部に取付けられているモータケース9の
内側に固定されている。モータケース9内には、上側コ
ラムシャフト2Aの下端部に固定した例えばホール素子か
らなり、ロータ7の磁極の漏洩磁束を検知した出力電圧
でロータ7の回転位置を検出して上側コラムシャフト2A
の捩じれを検出するための回転位置センサ12を配設して
いる。またモータケース9内の下部には、ロータ7の磁
極位置に応じてステータ8のコイル8aを励磁するため
に、ロータ7の回転位置を検出するホール素子からなる
回転位置センサ10を配設している。この回転位置センサ
10のホール素子はロータ7の周方向に適長離隔して3個
(1個のみ図示)設けている。また回転位置センサ10は
夫々のホール素子がロータ7の磁極の漏洩磁束を検知し
た出力電圧である信号を検出する。回転位置センサ12の
出力信号はモータケース9の上部側に設けているスリッ
プリング11を介して導出されており、ステータ8のコイ
ル8aの両端及び回転位置センサ10の夫々の口出端部はモ
ータケース9を貫通して導出されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing its embodiments. FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an electric power steering device according to the present invention. An upper column shaft 2A having steering wheels 1 attached to the upper ends is rotatably supported by a column housing 3. The lower end of the upper column shaft 2A faces the upper end of the lower column shaft 2B, whose lower end is connected to the rack 5 of the steering mechanism via the pinion 5a, at an appropriate distance. And the upper column shaft 2A
One end of a torsion bar 4 disposed in a hollow portion P formed at the axis of the lower column shaft 2B is fixed to the lower end of the torsion bar 4, and the other end of the torsion bar 4 is attached to the lower column shaft 2B. It is fixed. The twist amount of the upper column shaft 2A is limited to a rotation angle range of 3 to 5 °.
A known direct drive motor DM is provided on the upper side of the lower column shaft 2B. The direct drive motor DM is composed of a rotor 7 fitted on the lower column shaft 2B and a stator 8 surrounding the rotor 7 and facing each other and having a coil 8a. The stator 8 is a lower end of the column housing 3. It is fixed to the inside of the motor case 9 attached to the section. The motor case 9 is composed of, for example, a Hall element fixed to the lower end of the upper column shaft 2A, and detects the rotational position of the rotor 7 by the output voltage that detects the leakage magnetic flux of the magnetic pole of the rotor 7 to detect the upper column shaft 2A.
A rotational position sensor 12 for detecting the twist of the is provided. Further, in the lower part of the motor case 9, a rotational position sensor 10 composed of a Hall element for detecting the rotational position of the rotor 7 is provided in order to excite the coil 8a of the stator 8 according to the magnetic pole position of the rotor 7. There is. This rotational position sensor
Three Hall elements 10 (only one is shown) are provided at an appropriate distance in the circumferential direction of the rotor 7. Further, the rotational position sensor 10 detects a signal which is an output voltage obtained by detecting the leakage magnetic flux of the magnetic pole of the rotor 7 by each Hall element. The output signal of the rotational position sensor 12 is derived via a slip ring 11 provided on the upper side of the motor case 9, and both ends of the coil 8a of the stator 8 and the respective outlet ends of the rotational position sensor 10 are connected to the motor. It extends through the case 9.

このように構成した電動パワーステアリング装置は、
通常、回転位置センサ12がロータ7の周方向に並設され
ている相隣の磁極の中間位置を検出している。一方回転
位置センサ10はロータ7を駆動する場合にロータ7の磁
極位置に応じてステータ8のコイル8aに電流を流すべ
く、ロータ7の回転位置を検出している。
The electric power steering device configured in this way is
Normally, the rotational position sensor 12 detects the intermediate position of the adjacent magnetic poles arranged side by side in the circumferential direction of the rotor 7. On the other hand, the rotational position sensor 10 detects the rotational position of the rotor 7 so that when the rotor 7 is driven, a current flows through the coil 8a of the stator 8 according to the magnetic pole position of the rotor 7.

いま、操舵輪1を回転させると、その操作により上側
コラムシャフト2Aがトーションバー4を介して下側コラ
ムシャフト2Bに対して捩じられる。そのため回転位置セ
ンサ12は上側コラムシャフト2Aとともに回転してロータ
7のそれまでと異なる回転位置、即ち上,下側コラムシ
ャフト間の捩じれを検出する。この回転位置センサ12の
出力信号は、上側コラムシャフト2Aの捩じれ量(トル
ク)に相応して変化することになる。この出力信号を図
示しない通電制御部に与えると、その出力信号に基づい
て通電制御部がスイッチング動作し、スイッチング制御
された電流を、回転位置センサ10が検出しているロータ
7の回転位置に基づいてステータ8のコイル8aに流すこ
とになる。そのため、下側コラムシャフト2Bとともにロ
ータ7が回転して、ダイレクトライブモータDMは、検出
した捩じれ量に応じて操舵力を補助する。また一方向へ
操舵操作をして停止すると、上側コラムシャフト2Aの回
転がその位置で停止し、下側コラムシャフト2Bはロータ
7の回転によって操舵力が補助されて上側コラムシャフ
ト2Aとの捩じれが解消する。そのため回転位置センサ12
は操舵操作を行う前と同様のロータ7の回転位置を検出
することになって回転位置センサ10の出力信号が消滅し
てステータ8のコイル8aへの電流が停止し操舵力を補助
する動作を停止する。
When the steering wheel 1 is rotated, the upper column shaft 2A is twisted with respect to the lower column shaft 2B via the torsion bar 4 by the operation. Therefore, the rotational position sensor 12 rotates together with the upper column shaft 2A to detect a rotational position of the rotor 7 different from that before, that is, a twist between the upper and lower column shafts. The output signal of the rotational position sensor 12 changes according to the amount of twist (torque) of the upper column shaft 2A. When this output signal is given to an energization control unit (not shown), the energization control unit performs a switching operation based on the output signal, and the switching-controlled current is based on the rotational position of the rotor 7 detected by the rotational position sensor 10. And flows through the coil 8a of the stator 8. Therefore, the rotor 7 rotates together with the lower column shaft 2B, and the direct live motor DM assists the steering force according to the detected twist amount. When the steering operation is stopped in one direction, the rotation of the upper column shaft 2A stops at that position, and the lower column shaft 2B is twisted with the upper column shaft 2A by the steering force assisted by the rotation of the rotor 7. Resolve. Therefore, the rotational position sensor 12
Is to detect the same rotational position of the rotor 7 as before steering operation, the output signal of the rotational position sensor 10 disappears, the current to the coil 8a of the stator 8 is stopped, and an operation to assist the steering force is performed. Stop.

このようにして上側コラムシャフト2Aに作用したトル
クは、上側コラムシャフト2Aに取付けた回転位置センサ
12の出力信号から得ることができる。したがって、ダイ
レクトドライブモータDMの取付位置と異なる位置に形状
の大きいトルクセンサを備える必要がなく、電動パワー
ステアリング装置の大幅な小型化が図れる。またダイレ
クトドライブモータのロータの回転方向を決める回転位
置センサ以外に単一の回転位置センサを設ければよいか
ら、簡単な構造で安価な電動パワーステアリング装置を
提供できる。
The torque acting on the upper column shaft 2A in this way is measured by the rotational position sensor attached to the upper column shaft 2A.
It can be obtained from 12 output signals. Therefore, it is not necessary to provide a large-shaped torque sensor at a position different from the mounting position of the direct drive motor DM, and the electric power steering device can be significantly downsized. Further, since a single rotational position sensor may be provided in addition to the rotational position sensor that determines the rotational direction of the rotor of the direct drive motor, it is possible to provide an inexpensive electric power steering device with a simple structure.

なお、本実施例においては回転位置センサをホール素
子で構成したがSMD等の他の磁気センサを用いても同様
の効果が得られる。
In this embodiment, the rotary position sensor is composed of the Hall element, but the same effect can be obtained by using another magnetic sensor such as SMD.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように本発明によれば、上側コラムシャ
フトにロータの回転位置を検出する回転位置センサを取
付けてその出力信号により、上,下側コラムシャフト間
の捩じれ量(トルク)を検出し得る。したがって電動パ
ワーステアリング装置を大幅に小型化でき、しかも安価
に提供できる等の優れた効果を得ることができる。
As described in detail above, according to the present invention, a rotational position sensor for detecting the rotational position of the rotor is attached to the upper column shaft, and the amount of twist (torque) between the upper and lower column shafts is detected by the output signal thereof. obtain. Therefore, it is possible to obtain an excellent effect that the electric power steering device can be significantly downsized and can be provided at low cost.

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

第1図は本発明に係る電動パワーステアリング装置の一
部破断断面図、第2図は従来の電動パワーステアリング
装置の断面図である。 2A……上側コラムシャフト、2B……下側コラムシャフ
ト、7……ロータ、8……ステータ、8a……コイル、9
……モータケース、10,12……回転位置センサ、DM……
ダイレクトドライブモータ
FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an electric power steering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a conventional electric power steering apparatus. 2A ... upper column shaft, 2B ... lower column shaft, 7 ... rotor, 8 ... stator, 8a ... coil, 9
...... Motor case, 10,12 …… Rotary position sensor, DM ……
Direct drive motor

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】操舵輪を取付けた上側コラムシャフトと車
輪に連結した下側コラムシャフトとを、両シャフト間に
捩じれを生ぜしめるトーションバーで連結しており、下
側コラムシャフトに同心固着したロータを有するダイレ
クトドライブモータを設けて、シャフト間の捩じれ量に
応じたダイレクトドライブモータの駆動により、前記下
側コラムシャフトを回転させて操舵力を補助すべく構成
している電動パワーステアリング装置において、前記上
側コラムシャフトに、前記ロータとの相対回転位置を検
出する回転位置センサを取付けて、該回転位置センサに
より前記捩じれ量を検出する構成としていることを特徴
とする電動パワーステアリング装置。
Claim: What is claimed is: 1. An upper column shaft having steering wheels attached thereto and a lower column shaft connected to the wheels are connected by a torsion bar which causes a twist between the shafts, and the rotor is concentrically fixed to the lower column shaft. In the electric power steering device configured to rotate the lower column shaft to assist the steering force by driving the direct drive motor according to the amount of twist between the shafts, An electric power steering apparatus, comprising: a rotation position sensor for detecting a relative rotation position with respect to the rotor, mounted on the upper column shaft, and the rotation position sensor detecting the twist amount.
【請求項2】前記回転位置センサは感磁素子である特許
請求の範囲第1項に記載した電動パワーステアリング装
置。
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the rotational position sensor is a magnetic sensing element.
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JP3951873B2 (en) * 2001-12-21 2007-08-01 株式会社デンソー Electric power steering device
DE10325032B3 (en) * 2003-06-02 2005-01-05 Aloys Wobben Method for producing an annular connecting flange
JP4525283B2 (en) * 2003-10-21 2010-08-18 株式会社ジェイテクト Electric power steering device

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