JP2015229377A - 電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気継手によりトルクを非接触で伝達するとともに、ウォームギヤ機構部の軸受内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音を防止または抑制し得る電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】この電動パワーステアリング装置9は、出力軸13aとウォーム軸21との継手部に、ディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスク31,32を有する磁気継手30を備え、磁気継手30は、各ディスク面に対向配置された永久磁石組51を有し、永久磁石組51は、異なる極性の永久磁石が軸方向に対向配置されてトルク伝達手段を構成し、出力軸13aは、ウォーム軸21に対してウォームホイール側に偏心して配置されている。【選択図】図2
Description
本発明は、ステアリング系に操舵補助力(アシストトルク)を伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
この種の電動パワーステアリング装置は、電動モータの駆動力を、ウォームギヤ機構部を介してステアリング系に操舵補助力として付勢するものである。一般に、ウォームギヤ機構部は、ウォームが一体形成されたウォーム軸と電動モータの出力軸との継手部が、主に接触式のスプライン結合とされている。
しかし、車両の運転操舵中の路面状態によっては、路肩乗り上げ時等の操向車輪からの衝撃トルクがステアリング系への逆入力として加わる場合がある。この場合に、電動モータの出力軸とウォーム軸との間の継手部がスプライン結合であると、ステアリング系への逆入力がウォームギヤ機構部を介して電動モータの出力軸まで直接到達する。そのため、仮に高精度のスプラインを用いた場合であっても、ラトル音等の異常音(騒音)を発生させるおそれがある。
また、逆入力によるトルク発生時には、モータイナーシャにより、過大なトルクが操舵補助力の伝達系に発生する。そのため、操舵補助力の伝達系の破損を防止するために、各部位の強度を上げる必要が生じ、これにより、電動パワーステアリング装置のコストアップや、装置のサイズが大きくなるという問題がある。あるいは、過大なトルクが操舵補助力の伝達系に伝わることを防止するために、別途にトルクリミッタ機構を追加する必要があるという問題がある。
そこで、例えば特許文献1記載の技術では、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との継手部が、互いに異なる極を対向させた永久磁石を配置した非接触式の磁気継手によりトルク伝達可能とされている。特許文献1に記載の技術によれば、非接触に対向配置した互いに異なる極を対向させた永久磁石の吸引力によりトルク伝達を可能としたので、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との間の継手部での異常音(騒音)や異常摩耗の発生を防止することができる。
ところで、この種の電動パワーステアリング装置においては、ウォームと一体のウォーム軸を支持する軸受に内部隙間(ガタ)がある場合にも、ラトル音が発生するという問題がある。従来、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間(ガタ)に起因するラトル音対策のために、内部隙間のない4点接触玉軸受や、予圧ダンパーを使用し、アキシャル荷重を調整してウォーム軸の軸受に予圧を付与している。しかし、このようなラトル音対策は、電動パワーステアリング装置のコストアップの要因となる。
また、軸受の内部隙間(ガタ)に加えて、ウォームギヤ機構部のバックラッシについてもラトル音発生の要因となる。このバックラッシに起因するラトル音の発生を防止するために、例えばばねを用いたウォーム押し付け機構を採用する場合に、継手部がスプライン結合であると、その隙間管理が重要となる。隙間が狭いと競り合いがおこり、隙間が広いと騒音の原因となり、高精度のスプラインが必要となる。このように、電動パワーステアリング装置の更なるコストアップの要因となるため、隙間管理が難しいという問題がある。
また、ウォームギヤ機構部のバックラッシに起因するラトル音対策として、ゴムを用いた弾性カップリングによってウォーム軸に予圧を付与する構造も採用されているものの、弾性カップリングであると、経時変化により予圧荷重が変ってしまうため、剛性管理や材料管理が難しいという問題がある。また、電動モータの出力軸とウォーム軸とのミスアライメントが大きい場合は、弾性カップリングの異常摩耗等の不具合が発生してしまうため、ミスアライメントの管理が厳しくなるという問題がある。
このような問題に対し、特許文献1に記載の磁気継手は、非接触によりトルク伝達を可能としたものの、異なる極を対向させた永久磁石を径方向に対向配置した場合(同文献の実施例1(同文献図2))には、ウォーム軸を支持する軸受に対して、なんら予圧荷重をアキシャル方向から付与することができない。また、ウォームギヤ機構部のバックラッシについても調整することができない。
ここで、特許文献1には、アキシャル荷重を調整して予圧荷重を軸受に付与する点について一切記載されていないが、同文献に記載の磁気継手の他の例では、異なる極を対向させた永久磁石を同軸方向で対向配置した場合(同文献の実施例2(同文献図3))も示される。異なる極を対向させた永久磁石を同軸方向にて対向配置すれば、軸受に対してアキシャル方向から予圧荷重を付与することはできる。
しかしながら、単に、異なる極を対向させた永久磁石を同軸方向で対向配置したトルク伝達用の永久磁石組のみによって軸受にアキシャル方向から予圧荷重を付与する場合には、ウォームギヤ機構部のバックラッシを十分に調整することはできないため、ウォームギヤ機構部の軸受内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音等の異常音の発生を防止する上で不十分であり、ウォームギヤ機構部のバックラッシ調整用として、例えばばねを用いたウォーム押し付け機構を別途採用しなければならないという問題が解決されない。
そこで、本発明は、上述のような問題点に着目してなされたものであり、磁気継手によりトルクを非接触で伝達するとともに、ウォームギヤ機構部の軸受内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音を防止または抑制し得る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のうち、第一態様に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気継手とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記磁気継手は、前記出力軸端部と前記ウォーム軸端部とにそれぞれ設けられるとともに円盤状をなすディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、前記一対のディスクは、各ディスク面に対向配置された永久磁石組を有し、該永久磁石組は、互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されてトルク伝達手段を構成しており、前記出力軸は、前記ウォーム軸に対してウォームホイール側に偏心して配置されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、第二態様に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気継手とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記磁気継手は、前記出力軸端部と前記ウォーム軸端部とにそれぞれ設けられるとともに円盤状をなすディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、前記一対のディスクは、各ディスク面に対向配置された永久磁石組を有し、該永久磁石組は、互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されてトルク伝達手段を構成しており、前記出力軸は、前記ウォーム軸に対してウォームホイール側に傾斜して配置されていることを特徴とする。
ここで、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置において、前記ウォーム軸を支持する軸受が深溝玉軸受であることは好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両は、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両は、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする。
本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、一対のディスクは、各ディスク面に対向配置された永久磁石組を備え、永久磁石組は、互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されてトルク伝達手段を構成しているので、軸方向で対向する非接触型の磁気継手によって出力軸からウォーム軸へのトルク伝達を非接触にて伝達することができる。
よって、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両によれば、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との間の継手部を、軸方向で対向する非接触型の磁気継手によってトルク伝達できるので、継手部でのラトル音等の異音や異常摩耗の発生が防止される。また、この磁気継手は、一対のディスクが、ディスク面相互が隙間を隔てて対向する構成なので、継手部自身の異音およびミスアライメント等による異常摩耗が発生しないため、高精度での寸法管理が不要であり、コスト低減効果が得られる。
また、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との間の継手部は、軸方向で対向する非接触型の磁気継手によってトルクを伝達するので、路肩乗り上げ時等の逆入力による過大トルク発生時には、磁気継手がトルクリミッタとして機能し、伝達系の各部位の破損を防止することができる。よって、電動パワーステアリング装置のコストを抑え、装置サイズもコンパクトに構成する上で好適である。
さらに、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、軸方向で対向する非接触型の磁気継手の永久磁石によって、アキシャル荷重を常に発生させているため、ウォーム軸を支持する軸受に予圧を付与することができる。そのため、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両によれば、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間(ガタ)をなくすことができるため、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間(ガタ)に起因するラトル音を防止または抑制しつつ、その対策用の別途の付帯装置が不要である。また、ウォーム軸を支持する軸受に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができ、電動パワーステアリング装置のコストを抑えることができる。
なお、磁気継手は、互いに異なる極を対向させた永久磁石相互の吸引力が、伝達しているトルクに反比例(トルク非伝達時は、吸引力が最大、トルク伝達時は、吸引力が最小)する。そのため、軸受の異音が発生し易い低トルク伝達時は、軸受に対して効率良く予圧を付与することができる。また、予圧の必要性が低くなる高トルク伝達時は、低トルク伝達時に比べて予圧が低くなるので、伝達効率を向上させる上で好適である。
そして、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、出力軸は、ウォーム軸に対してウォームホイール側に偏心して、またはウォームホイール側に傾斜して配置されているので、磁気継手の吸引力の作用によって、ウォーム軸に対してウォームホイール側に向けてモーメント荷重を発生させることができる。これにより、軸受の内部隙間とともに、ウォームギヤ機構部のバックラッシについても作動トルク変動を低減するように予圧量を調整できる上、その対策用の別途の付帯装置(例えばばねを用いたウォーム押し付け機構)が不要である。
特に、ウォーム軸を支持する軸受に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができるので、電動パワーステアリング装置のコストを抑え、また、装置を小型化することができる。つまり、ウォーム軸を支持する軸受が深溝玉軸受であれば、深溝玉軸受は、内外輪の相対傾きが可能なので、軸方向で対向する永久磁石によって、アキシャル荷重をウォーム軸に発生させるとともに、出力軸がウォームホイール側に偏心または傾斜して配置されたことによるモーメント荷重に応じた傾きをウォーム軸に付与する上で好適である。
よって、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置、およびこれを備える車両によれば、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間(ガタ)およびウォームギヤ機構部のバックラッシを抑止し、ラトル音の発生を防止または抑制する上でより好適である。
よって、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置、およびこれを備える車両によれば、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間(ガタ)およびウォームギヤ機構部のバックラッシを抑止し、ラトル音の発生を防止または抑制する上でより好適である。
上述のように、本発明によれば、磁気継手によりトルクを非接触で伝達するとともに、ウォームギヤ機構部の軸受内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音を防止または抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図1において、符号1は、車両のステアリング系を構成するステアリング機構である。このステアリング機構1は、車両の右側に配設されてステアリングコラム4に回転自在に内装されたステアリングシャフト3を有する。ステアリングコラム4には、車両後方側端部にステアリングホイール2が装着される。
図1において、符号1は、車両のステアリング系を構成するステアリング機構である。このステアリング機構1は、車両の右側に配設されてステアリングコラム4に回転自在に内装されたステアリングシャフト3を有する。ステアリングコラム4には、車両後方側端部にステアリングホイール2が装着される。
ステアリングシャフト3には、車両前方側端部に、ピニオン軸5aとラック軸5bとを有するラックアンドピニオン機構で構成されるステアリングギヤ機構5が設けられている。ステアリングシャフト3は、ピニオン軸5aを介してラック軸5bに接続され、ラック軸5bの両端がタイロッド6を介して操向車輪7にそれぞれ連結されている。
ステアリングコラム4には、電動パワーステアリング装置9が装着されている。電動パワーステアリング装置9は、ステアリングコラム4に配設される減速ギアボックス10を有する。減速ギアボックス10は、高熱伝導性を有する材料により形成されている。高熱伝導性を有する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金を例示できる。減速ギアボックス10は、これら高熱伝導性を有する材料の何れか1つをダイキャスト成型することにより形成されている。減速ギアボックス10内には、ウォームギヤ機構部11が内蔵されている。
また、電動パワーステアリング装置9は、電動モータ13およびコントローラ(EPS ECU)12を有する。電動モータ13およびコントローラ12は、減速ギアボックス10に付設されている。電動モータ13は、例えばブラシレス3相電動モータであり、その軸方向がステアリングコラム4のコラム軸方向と直交して配置されるとともに、車幅方向の左側に設けられている。コントローラ12は、電動モータ13に対して車幅方向の右側に配置され、減速ギアボックス10に形成されたコントローラ装着部8に装着されている。
コントローラ12は、図示しない車両のイグニッションスイッチをオン状態としてバッテリから電力が供給されると、マイクロコントロールユニット(MCU)によって操舵補助制御処理が実行される。これにより、図示しないトルクセンサ及び車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出され、この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して電圧指令値を算出する。
そして、コントローラ12は、算出された電圧指令値に基づき、必要なモータ駆動電流を電動モータ13に流し、電動モータ13を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。これにより、ステアリングホイール2の操舵トルクに応じた操舵補助力が電動モータ13から発生され、この操舵補助力が減速ギアボックス10内のウォームギヤ機構部11を介してステアリングシャフト3に伝達されることにより、ステアリングホイール2を軽い操舵力で操舵可能になっている。
ここで、この電動パワーステアリング装置9は、図2に示すように、上記電動モータ13の出力軸13aとウォームギヤ機構部11のウォーム軸21との間の継手部に磁気継手30を用いている。この磁気継手30は、トルク伝達手段として永久磁石の磁力を利用しており、アシストトルクを非接触で伝達可能になっている。
詳しくは、図2に示すように、ステアリングシャフト3には、ウォームホイール22が同軸に固定されている。そして、このウォームホイール22と噛み合うウォーム21aがウォーム軸21と一体に設けられている。ウォーム軸21の両端は、減速ギアボックス10内の上部の位置に、軸受41,42によって回転自在に支持されている。この軸受41,42には、内外輪の相対傾きが可能な深溝玉軸受が用いられている。
電動モータ13の側の軸受42は、軸受42の外輪外周面が減速ギアボックス10の内面に直接嵌め込まれるとともに、軸受42の内輪内周面が従動軸21の外周面に直接嵌め込まれている。これに対し、電動モータ13とは反対側の軸受41は、軸受41の外輪外周面は減速ギアボックス10の内面に直接嵌め込まれているが、従動軸21の軸端部外周面には樹脂製のブッシュ44が固定されており、軸受41の内輪内周面は、樹脂製のブッシュ44の外周面に隙間はめ合いの状態で嵌め込まれている。なお、電動モータ13の出力軸13aについても、深溝玉軸受を採用した軸受14によって回転自在に支持されている。
電動モータ13の側の軸受42は、軸受42の外輪外周面が減速ギアボックス10の内面に直接嵌め込まれるとともに、軸受42の内輪内周面が従動軸21の外周面に直接嵌め込まれている。これに対し、電動モータ13とは反対側の軸受41は、軸受41の外輪外周面は減速ギアボックス10の内面に直接嵌め込まれているが、従動軸21の軸端部外周面には樹脂製のブッシュ44が固定されており、軸受41の内輪内周面は、樹脂製のブッシュ44の外周面に隙間はめ合いの状態で嵌め込まれている。なお、電動モータ13の出力軸13aについても、深溝玉軸受を採用した軸受14によって回転自在に支持されている。
ここで、図2(b)に拡大図示するように、電動モータ13の出力軸13aの軸線L1とウォームギヤ機構部11のウォーム軸21の軸線L2とは、相互の軸線は平行しているが同軸上には位置しておらず、ウォーム軸21の軸線L2に対して、出力軸13aの軸線L1がウォームホイール22寄りに位置しており、ウォームホイール21側に所定の偏心量Eだけ偏心して配置されている。これにより、磁気継手30の吸引力の作用によって、ウォーム軸21に対してウォームホイール22側に向けてモーメント荷重を発生させられるようになっている。
出力軸13aの端部とウォーム軸21の一端部とは、軸方向に所定距離だけ離隔して対向配置される。出力軸13aの端部13bとウォーム軸21の端部21bは、それぞれ小径とされることで段部が形成され、この段部の位置に、一対のディスク31、32の中心部がそれぞれ固着されている。各ディスク31、32は、固着されている出力軸13aおよびウォーム軸21とそれぞれ同軸上に設けられている。一対のディスク31、32は、同じ外径を有する円盤状のディスク体であり、ディスク面31m、32m相互が、所定の隙間(磁気ギャップ)を隔てて対向配置されている。
ここで、この磁気継手30は、対向するそれぞれのディスク面31m、32mの外周側に対向配置された永久磁石組51を有することにより、マグネットカップリングを構成している。
永久磁石組51は、対向する他の磁石とは互いに異なる極を対向させた磁石が軸方向で対向配置されることで吸引力が発生してトルクを非接触で伝達するトルク伝達手段になっている。本実施形態では、図3に示すように、ウォーム軸21側のディスク面31mには、軸中心に対して同心円上に、略扇状に形成された複数の永久磁石51a(対向側がN極)と複数の永久磁石51b(対向側がS極)とが周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置されている。
永久磁石組51は、対向する他の磁石とは互いに異なる極を対向させた磁石が軸方向で対向配置されることで吸引力が発生してトルクを非接触で伝達するトルク伝達手段になっている。本実施形態では、図3に示すように、ウォーム軸21側のディスク面31mには、軸中心に対して同心円上に、略扇状に形成された複数の永久磁石51a(対向側がN極)と複数の永久磁石51b(対向側がS極)とが周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置されている。
一方、電動モータ13の出力軸13a側のディスク面32mには、図2(b)に示すように、上記永久磁石51aと51bにそれぞれ対向する位置に、略扇状に形成された複数の永久磁石51c(対向側がS極)と複数の永久磁石51d(対向側がN極)が周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置され、これらの複数の永久磁石51a、51cおよび複数の永久磁石51b、51dにより上記永久磁石組51が構成されている。なお、図2(b)に示す白抜き矢印は、永久磁石組51による吸引力および軸受に付与される予圧のイメージを示している。
次に、上述した車両の電動パワーステアリング装置9の作用・効果について説明する。
上述した車両は、ステアリング系に電動パワーステアリング装置9を備えており、この電動パワーステアリング装置9は、磁気継手30の永久磁石組51が、対向する他の永久磁石とは互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されることでトルクを非接触で伝達するトルク伝達手段になっているので、電動モータ13の出力軸13aの回転トルクがウォーム軸21に非接触で伝達される。
上述した車両は、ステアリング系に電動パワーステアリング装置9を備えており、この電動パワーステアリング装置9は、磁気継手30の永久磁石組51が、対向する他の永久磁石とは互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されることでトルクを非接触で伝達するトルク伝達手段になっているので、電動モータ13の出力軸13aの回転トルクがウォーム軸21に非接触で伝達される。
つまり、電動モータ13の出力軸13aが回転すると、それに伴って出力軸13a側のディスク32の外周に円環状に埋め込まれた永久磁石51c、51dが回転する。永久磁石51c、51dが回転すると、それらに対向配置されたウォーム軸21側のディスク31の外周に埋め込まれた永久磁石51a、51bには、永久磁石51c、51dとの吸引力によって回転力が非接触で伝わる。永久磁石51a、51bに回転力が伝わると、これら永久磁石51a、51bが埋め込まれたウォーム軸21も一緒に回転する。よって、この磁気継手30は、電動モータ13の出力軸13aの回転トルクをウォーム軸21に非接触で伝達することができる。
この磁気継手30によれば、永久磁石組51の吸引力を用いて電動モータ13の出力トルクをウォームギヤ機構部11に伝達することによって、電動モータ13の出力軸13aとウォームギヤ機構部11のウォーム軸21とを非接触にできる。そのため、電動モータ13の出力軸13aとウォームギヤ機構部11のウォーム軸21の間の継手部でのラトル音や異常摩耗の発生を防止することができる。
また、この磁気継手30によるトルク伝達は、電動モータ13の出力軸13aとウォームギヤ機構部11のウォーム軸21の間の継手部が、軸方向で対向する非接触型の磁気継手によってトルクを伝達する方式なので、永久磁石組51の永久磁石の磁力の強さや永久磁石同士の対向距離の関係により、伝達可能トルク以上の過大なトルクが加わった場合は、トルクが伝達されることなく空転する。
そのため、永久磁石組51の磁力の強さや永久磁石51a、51cおよび永久磁石51b、51d同士の対向距離を調整することにより、設定トルク以上の過大なトルクが加わった場合はトルクリミッタとして機能する。よって、路肩乗り上げ時等の逆入力による過大トルク発生時には、磁気継手30がトルクリミッタとして機能し、伝達系の各部位の破損を防止することができる。したがって、電動パワーステアリング装置9のコストを抑えるとともに、その装置サイズもコンパクトに構成することができる。
そのため、永久磁石組51の磁力の強さや永久磁石51a、51cおよび永久磁石51b、51d同士の対向距離を調整することにより、設定トルク以上の過大なトルクが加わった場合はトルクリミッタとして機能する。よって、路肩乗り上げ時等の逆入力による過大トルク発生時には、磁気継手30がトルクリミッタとして機能し、伝達系の各部位の破損を防止することができる。したがって、電動パワーステアリング装置9のコストを抑えるとともに、その装置サイズもコンパクトに構成することができる。
また、この磁気継手30によれば、永久磁石組51が、対向する他の磁石とは互いに異なる極を対向させた永久磁石を軸方向に対向配置しているので、アキシャル荷重を常に発生させることができる。そのため、ウォーム軸21の軸受42に深溝玉軸受を用いて予圧を容易に付与することができる。したがって、ラトル音の発生を防止または抑制しつつも、比較的に低コストな深溝玉軸受を軸受42に用いることで、電動パワーステアリング装置9のコストを抑えることができる。
また、この磁気継手30によれば、永久磁石相互の吸引力が、伝達しているトルクに反比例(トルク非伝達時は、吸引力が最大、トルク伝達時は、吸引力が最小)する。そのため、軸受41、42に異音が発生し易い低トルク伝達時は、効率良く予圧を付与することができ、予圧の必要性が低くなる高トルク伝達時は、低トルク伝達時に比べて予圧が低くなるので、伝達効率を向上させる上で好適である。
そして、本実施形態の電動パワーステアリング装置9によれば、出力軸13aは、ウォーム軸21に対してウォームホイール22側に偏心して配置されているので、磁気継手30の吸引力の作用によって、ウォーム軸21に対してウォームホイール22側に向けてモーメント荷重を発生させることができる。これにより、軸受41、42の内部隙間の調整とともに、ウォームギヤ機構部11のバックラッシについても作動トルク変動を低減するように予圧量を調整できる上、その対策用の別途の付帯装置(例えばばねを用いたウォーム押し付け機構)が不要である。
つまり、この磁気継手30によれば、非接触に対向配置した互いに異なる極を対向させた永久磁石の吸引力は、対向させた永久磁石間の距離に反比例して増大する。そのため、ウォームギヤ機構部11のバックラッシ量に対し、バックラッシが大きいときは、対向させた永久磁石間の距離が狭くなるので、予圧荷重を高くできる。一方、バックラッシが小さいときは、対向させた永久磁石間の距離が広くなるので、予圧荷重を低くできる。これにより、ウォームギヤ機構部11のバックラッシ量に対して比例的に適切な予圧荷重を付与することができ、ウォームギヤ機構部11の作動トルク変動を抑制することが可能となる。このような作用効果は、従来のばねを用いたウォーム押し付け機構では奏することができない優れた効果であるといえる。
また、磁気継手30は、一対のディスク31,32が、ディスク面31m、32m相互が隙間を隔てて対向する構成なので、継手部自身の異音およびミスアライメント等による異常摩耗が発生しないため、高精度での寸法管理が不要であり、コスト低減効果が得られる。特に、ウォーム軸21を支持する軸受41、42に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができ、電動パワーステアリング装置9のコストを抑えることができ、また、装置を小型化することができる。
つまり、ウォーム軸21を支持する軸受41、42が、内外輪の相対傾きが可能な深溝玉軸受なので、磁気継手30の永久磁石組51によって、アキシャル荷重をウォーム軸21に発生させるとともに、出力軸13aがウォームホイール22側に偏心または傾斜して配置されたことによるモーメント荷重に応じたウォーム軸21の傾きを、軸受41、42の内外輪の相対傾きによって追従させ、これにより、ウォーム軸21に適切な予圧荷重を付与することができる。
つまり、ウォーム軸21を支持する軸受41、42が、内外輪の相対傾きが可能な深溝玉軸受なので、磁気継手30の永久磁石組51によって、アキシャル荷重をウォーム軸21に発生させるとともに、出力軸13aがウォームホイール22側に偏心または傾斜して配置されたことによるモーメント荷重に応じたウォーム軸21の傾きを、軸受41、42の内外輪の相対傾きによって追従させ、これにより、ウォーム軸21に適切な予圧荷重を付与することができる。
以上説明したように、上述の車両が備える電動パワーステアリング装置9によれば、磁気継手30により非接触でトルク伝達を可能とするとともに、ウォームギヤ機構部11の軸受41、42の内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音を防止または抑制することができる。なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、電動モータ13としてブラシレス3相電動モータを適用した例について説明したが、これに限定されず、4相以上のブラシレス多相電動モータを適用することもでき、また、通常のブラシ付電動モータを適用することもできる。
また、例えば上記実施形態では、周方向で隣り合う永久磁石51aと永久磁石51b相互は直接接触しておらず、離隔して配置されている例で説明したが、本発明での「複数の永久磁石」とは、図3に示す例に限定されず、例えば、多極着磁した一体構造の永久磁石を用いることができる。この場合であっても、周方向で隣り合う永久磁石51aと永久磁石51bからなる「複数の永久磁石」とみなすことができる。
例えば、上記実施形態では、電動モータ13としてブラシレス3相電動モータを適用した例について説明したが、これに限定されず、4相以上のブラシレス多相電動モータを適用することもでき、また、通常のブラシ付電動モータを適用することもできる。
また、例えば上記実施形態では、周方向で隣り合う永久磁石51aと永久磁石51b相互は直接接触しておらず、離隔して配置されている例で説明したが、本発明での「複数の永久磁石」とは、図3に示す例に限定されず、例えば、多極着磁した一体構造の永久磁石を用いることができる。この場合であっても、周方向で隣り合う永久磁石51aと永久磁石51bからなる「複数の永久磁石」とみなすことができる。
また、例えば上記実施形態では、出力軸13aがウォームホイール21側に所定の偏心量Eだけ偏心して配置されている例で説明したが、これに限らず、磁気継手30の吸引力の作用によって、ウォーム軸21に対してウォームホイール22側に向けてモーメント荷重を発生させることができれば、種々変形可能である。
例えば、図4に第二実施形態を示す。同図に示すように、この第二実施形態では、電動モータ13の出力軸13aの軸線L1とウォームギヤ機構部11のウォーム軸21の軸線L2とは、ウォーム軸21の軸線L2に対して、出力軸13aの軸線L1が、ウォームホイール21側に所定の傾き角度βだけ傾斜して配置されている。
このような構成であっても、磁気継手30の吸引力の作用によって、ウォーム軸21に対してウォームホイール22側に向けてモーメント荷重を発生させることができる。そのため、上記第一実施形態同様に、磁気継手30によりトルクを非接触で伝達するとともに、ウォームギヤ機構部11の軸受41、42の内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音を防止または抑制することができる。
このような構成であっても、磁気継手30の吸引力の作用によって、ウォーム軸21に対してウォームホイール22側に向けてモーメント荷重を発生させることができる。そのため、上記第一実施形態同様に、磁気継手30によりトルクを非接触で伝達するとともに、ウォームギヤ機構部11の軸受41、42の内部隙間およびバックラッシに起因するラトル音を防止または抑制することができる。
1 ステアリング機構
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
4 ステアリングコラム
5 ステアリングギヤ機構
6 タイロッド
7 操向車輪
9 電動パワーステアリング装置
10 減速ギアボックス
11 ウォームギヤ機構部
12 コントローラ
13 電動モータ
22 ウォームホイール
30 磁気継手(マグネットカップリング)
41,42 軸受
51 永久磁石組
L1 出力軸の軸線
L2 ウォーム軸の軸線
E 所定の偏心量
β 所定の傾き角度
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
4 ステアリングコラム
5 ステアリングギヤ機構
6 タイロッド
7 操向車輪
9 電動パワーステアリング装置
10 減速ギアボックス
11 ウォームギヤ機構部
12 コントローラ
13 電動モータ
22 ウォームホイール
30 磁気継手(マグネットカップリング)
41,42 軸受
51 永久磁石組
L1 出力軸の軸線
L2 ウォーム軸の軸線
E 所定の偏心量
β 所定の傾き角度
Claims (4)
- 操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気継手とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記磁気継手は、前記出力軸端部と前記ウォーム軸端部とにそれぞれ設けられるとともに円盤状をなすディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、
前記一対のディスクは、各ディスク面に対向配置された永久磁石組を有し、該永久磁石組は、互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されてトルク伝達手段を構成しており、
前記出力軸は、前記ウォーム軸に対してウォームホイール側に偏心して配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気継手とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記磁気継手は、前記出力軸端部と前記ウォーム軸端部とにそれぞれ設けられるとともに円盤状をなすディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、
前記一対のディスクは、各ディスク面に対向配置された永久磁石組を有し、該永久磁石組は、互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向に対向配置されてトルク伝達手段を構成しており、
前記出力軸は、前記ウォーム軸に対してウォームホイール側に傾斜して配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1または2において、
前記ウォーム軸を支持する軸受が深溝玉軸受である電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014115115A JP2015229377A (ja) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014115115A JP2015229377A (ja) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015229377A true JP2015229377A (ja) | 2015-12-21 |
Family
ID=54886410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2014115115A Pending JP2015229377A (ja) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | 電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015229377A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11298933B2 (en) | 2016-11-02 | 2022-04-12 | Tonejet Limited | Printing system and method including magnetic coupling device |
-
2014
- 2014-06-03 JP JP2014115115A patent/JP2015229377A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11298933B2 (en) | 2016-11-02 | 2022-04-12 | Tonejet Limited | Printing system and method including magnetic coupling device |
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