JP2015229378A - Electric power steering device and vehicle provided with the same - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that transmits a steering assist force (assist torque) to a steering system.
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。 This type of electric power steering apparatus urges the driving force of the electric motor as a steering assist force to the steering system via the worm gear mechanism. Generally, in the worm gear mechanism portion, a joint portion between a worm shaft integrally formed with a worm and an output shaft of an electric motor is mainly contact-type spline coupling.
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。 However, depending on the road surface condition during driving and steering of the vehicle, the impact torque from the steered wheels at the time of riding on the shoulder may be applied as a reverse input to the steering system. In this case, if the joint between the output shaft of the electric motor and the worm shaft is splined, the reverse input to the steering system directly reaches the output shaft of the electric motor via the worm gear mechanism. For this reason, even if a high-precision spline is used, there is a risk of generating an abnormal sound (noise) such as a rattle sound.
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。 Further, when torque is generated by reverse input, excessive torque is generated in the steering assist force transmission system by the motor inertia. Therefore, in order to prevent the transmission system of the steering assist force from being damaged, it is necessary to increase the strength of each part, which causes a problem that the cost of the electric power steering device is increased and the size of the device is increased. Alternatively, in order to prevent an excessive torque from being transmitted to the steering assist force transmission system, there is a problem that a torque limiter mechanism needs to be added separately.
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。 Therefore, for example, in the technique described in Patent Document 1, torque transmission is performed by a non-contact type magnetic joint in which a joint portion between the output shaft of the electric motor and the worm shaft of the worm gear mechanism portion has permanent magnets with different poles facing each other. It is possible. According to the technique described in Patent Document 1, torque transmission is enabled by the attraction force of permanent magnets that are opposed to each other and are opposed to each other in a non-contact manner, so that the output shaft of the electric motor and the worm shaft of the worm gear mechanism portion The occurrence of abnormal noise (noise) and abnormal wear at the joint between the two can be prevented.
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。 By the way, this type of electric power steering apparatus has a problem that rattle noise is generated even when there is an internal gap (backlash) in a bearing that supports a worm shaft integral with the worm. Conventionally, as a countermeasure against rattle noise caused by the internal clearance (backlash) of the bearing that supports the worm shaft, a four-point contact ball bearing with no internal clearance or a preload damper is used to adjust the axial load and adjust the worm shaft Preload is applied to the bearing. However, such a rattle noise countermeasure increases the cost of the electric power steering apparatus.
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。 Further, in addition to the internal clearance (backlash) of the bearing, the backlash of the worm gear mechanism also causes rattle noise. In order to prevent the occurrence of rattle noise due to the backlash, for example, when a worm pressing mechanism using a spring is employed, if the joint portion is splined, the gap management becomes important. If the gap is narrow, competition occurs, and if the gap is wide, it causes noise, and a high-precision spline is required. Thus, since it becomes a factor of the further cost increase of an electric power steering apparatus, there exists a problem that gap management is difficult.
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。 In addition, as a countermeasure against rattle noise caused by backlash of the worm gear mechanism part, a structure that applies preload to the worm shaft by elastic coupling using rubber is adopted. Since this changes, there is a problem that rigidity management and material management are difficult. In addition, when the misalignment between the output shaft of the electric motor and the worm shaft is large, a problem such as abnormal wear of the elastic coupling occurs, so that there is a problem that management of misalignment becomes severe.
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。 With respect to such a problem, the magnetic coupling described in Patent Document 1 enables torque transmission by non-contact, but when permanent magnets with different poles facing each other are arranged opposite to each other in the radial direction (Example of the same document) 1 (FIG. 2 of the same document)), no preload can be applied to the bearing supporting the worm shaft from the axial direction. Also, the backlash of the worm gear mechanism cannot be adjusted.
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。 Here, Patent Document 1 does not describe at all about the point of adjusting the axial load and applying the preload to the bearing, but in another example of the magnetic coupling described in the same document, different poles are opposed to each other. The case where the permanent magnets are arranged opposite to each other in the coaxial direction (Example 2 of the same document (FIG. 3 of the document)) is also shown. If permanent magnets facing different poles are arranged opposite to each other in the coaxial direction, a preload can be applied to the bearing from the axial direction.
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。そのため、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。 However, when preloading is applied to the bearing from the axial direction only by the permanent magnet assembly for torque transmission in which the permanent magnets with different poles facing each other are arranged in the coaxial direction, the backlash of the worm gear mechanism is sufficiently reduced. It cannot be adjusted. Therefore, it is insufficient to prevent the generation of abnormal noise such as rattle noise caused by the bearing internal clearance and backlash of the worm gear mechanism, and for example, a worm pressing mechanism using a spring is used for adjusting the backlash of the worm gear mechanism. The problem of having to adopt it separately is not solved.
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、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。 Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-described problems, and transmits torque without contact, and prevents or suppresses rattle noise caused by the bearing internal clearance and backlash of the worm gear mechanism. It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus and a vehicle including the same.
上記課題を解決するために、本発明の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減速機とを備える電動パワーステアリング装置であって、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、前記磁気減速機は、前記出力軸と前記ウォーム軸との継手部に設けられて、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、該一対のディスクは、一方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第一環状磁石列と、他方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第二環状磁石列とを有する永久磁石組を備え、前記第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いの複数の永久磁石が、ディスク面相互間を非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置されるとともに、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electric power steering apparatus according to an aspect of the present invention includes an electric motor that generates a steering assist force, and a worm gear mechanism that transmits torque generated on an output shaft of the electric motor to a steering system. And an electric power steering device that transmits the torque generated on the output shaft of the electric motor to the worm shaft of the worm gear mechanism portion in a non-contact manner, wherein the output shaft is relative to the worm shaft. The magnetic reducer includes a pair of disks provided at a joint portion between the output shaft and the worm shaft and facing each other with a gap therebetween. This disk has a first annular magnet array composed of a plurality of permanent magnets arranged in an annular shape on one disk surface and an annular shape arranged on the other disk surface. A plurality of permanent magnet sets, each of the first annular magnet row and the second annular magnet row being arranged between the disk surfaces. Are arranged so that different poles face each other in the axial direction when the torque is transmitted in a non-contact manner, and the number of the plurality of permanent magnets is set to a different number according to the reduction ratio. And
ここで、本発明の一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、本発明の一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。
Here, in the electric power steering apparatus according to one aspect of the present invention, it is preferable that the bearing supporting the worm shaft is a deep groove ball bearing.
In order to solve the above problem, a vehicle according to an aspect of the present invention includes the electric power steering device according to an aspect of the present invention.
本発明の一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配置され、磁気減速機は、出力軸とウォーム軸との継手部に設けられて、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、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、ディスク面相互間を非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置される第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とを有する構成としているので、この非接触型の磁気減速機の、軸方向で対向する一対のディスク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。そして、第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定されているので、所定の減速比にてトルクを伝達することができる。 According to the electric power steering apparatus according to one aspect of the present invention, the output shaft is arranged eccentrically toward the worm wheel with respect to the worm shaft, and the magnetic reduction gear is provided at a joint portion between the output shaft and the worm shaft. The disk surfaces are provided with a pair of disks facing each other with a gap, and the pair of disks includes a permanent magnet set arranged to face each disk surface. Since the first annular magnet row and the second annular magnet row are arranged so that different poles face each other in the axial direction when the torque is transmitted, the non-contact type magnetic speed reducer is Torque transmission from the output shaft to the worm shaft can be transmitted in a non-contact manner by a pair of disks opposed in the axial direction. The first annular magnet array and the second annular magnet array transmit torque at a predetermined reduction ratio because the number of the plurality of permanent magnets is set to a different number according to the reduction ratio. be able to.
よって、本発明の一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を、非接触型の磁気減速機によって所定の減速比で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、この磁気減速機は、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。 Therefore, according to the electric power steering device and the vehicle including the electric power steering device according to one aspect of the present invention, the non-contact type magnetic reduction device is used to reduce the predetermined speed between the output shaft of the electric motor and the worm shaft of the worm gear mechanism. Since torque can be transmitted at a ratio, abnormal noise such as rattle noise and abnormal wear at the joint are prevented. In addition, this magnetic speed reducer has a configuration in which a pair of disks face each other with a gap therebetween, so that abnormal wear due to abnormal noise and misalignment of the joint itself does not occur, so dimensional control with high accuracy is possible. Is unnecessary, and a cost reduction effect can be obtained.
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減速機によって所定の減速比でトルク伝達するので、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、磁気減速機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。 In addition, the joint between the output shaft of the electric motor and the worm shaft of the worm gear mechanism portion transmits torque with a predetermined reduction ratio by a non-contact type magnetic reduction gear opposed in the axial direction. When excessive torque is generated due to reverse input, the magnetic speed reducer functions as a torque limiter, and damage to each part of the transmission system can be prevented. Therefore, it is suitable for reducing the cost of the electric power steering device and for making the device size compact.
さらに、本発明の一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永久磁石組によって、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、本発明の一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。 Furthermore, according to the electric power steering apparatus according to one aspect of the present invention, since the axial load is always generated by the non-contact type permanent magnet set opposed in the axial direction, the preload is applied to the bearing supporting the worm shaft. Can be granted. Therefore, according to the electric power steering apparatus and the vehicle including the same according to one aspect of the present invention, it is possible to eliminate the internal clearance (backlash) of the bearing that supports the worm shaft, and thus the internal clearance of the bearing that supports the worm shaft. While preventing or suppressing rattle noise caused by (backlash), a separate incidental device for the countermeasure is unnecessary. In addition, a relatively low-cost deep groove ball bearing can be used as the bearing that supports the worm shaft, and the cost of the electric power steering apparatus can be reduced.
なお、上記磁気減速機は、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。 In the magnetic speed reducer, the attractive force between the permanent magnets facing different poles is inversely proportional to the transmitted torque (the attractive force is maximum when torque is not transmitted, and the attractive force is transmitted when torque is transmitted). Minimize). For this reason, it is possible to efficiently apply a preload to the bearing at the time of low torque transmission in which abnormal noise of the bearing is likely to occur. In addition, when high torque transmission where the need for preload is low, the preload is lower than when low torque is transmitted, which is suitable for improving transmission efficiency.
そして、本発明の一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配置されているので、磁気減速機の永久磁石相互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。 According to the electric power steering device according to one aspect of the present invention, the output shaft is arranged eccentrically toward the worm wheel side with respect to the worm shaft, so that the action of the attractive force between the permanent magnets of the magnetic reducer Thus, a moment load can be generated toward the worm wheel with respect to the worm shaft. Thereby, in addition to the internal clearance of the bearing, the preload amount can be adjusted so as to reduce the fluctuation of the operating torque with respect to the backlash of the worm gear mechanism portion, and a separate auxiliary device (for example, a worm pressing mechanism using a spring) is used for the countermeasure. It is unnecessary.
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。
また、継手部に通常の接触型の減速機を用いた場合、ウォーム軸に傾きが生じると、継手部の減速機自身の噛み合い不良による異音や異常摩耗が発生してしまうが、本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置が備える磁気減速機は、非接触型なので、そのような異音や異常摩耗が発生することがない点において優れている。よって、本発明の一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。
In particular, since a relatively low-cost deep groove ball bearing can be used as the bearing that supports the worm shaft, the cost of the electric power steering device can be reduced, and the device can be downsized. In other words, if the bearing that supports the worm shaft is a deep groove ball bearing, the deep groove ball bearing is capable of relative inclination of the inner and outer rings, so that an axial load is generated on the worm shaft by the permanent magnets facing in the axial direction and the output is This is suitable for giving the worm shaft an inclination corresponding to the moment load due to the shaft being eccentric or inclined on the worm wheel side.
In addition, when a normal contact type speed reducer is used for the joint portion, if the worm shaft is inclined, abnormal noise and abnormal wear due to poor meshing of the speed reducer itself of the joint portion may occur. Since the magnetic speed reducer included in the electric power steering apparatus according to one aspect is a non-contact type, it is excellent in that such abnormal noise and abnormal wear do not occur. Therefore, according to the electric power steering apparatus according to one aspect of the present invention and the vehicle including the same, the internal clearance (backlash) of the bearing that supports the worm shaft and the backlash of the worm gear mechanism unit are suppressed, and rattle noise is generated. It is more suitable for preventing or suppressing.
上述のように、本発明によれば、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。 As described above, according to the present invention, torque can be transmitted in a non-contact manner, and rattle noise caused by the bearing internal clearance and backlash of the worm gear mechanism can be prevented or suppressed.
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a steering mechanism that constitutes a steering system of a vehicle. The steering mechanism 1 includes a
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。
The steering
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。
An electric
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。
The electric
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。
When power is supplied from the battery by turning on an ignition switch (not shown) of the vehicle, the
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。
Then, based on the calculated voltage command value, the
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減速機30を用いている。この磁気減速機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。
Here, as shown in FIG. 2, the electric
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。
Specifically, as shown in FIG. 2, a
In the
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いない。この例では、出力軸13aの軸線L1は、ウォーム軸21の軸線L2に対して、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。
2B, the axis L1 of the
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、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。この例では、図3に示すように、ウォーム軸21の側のディスク31は、出力軸13aの側のディスク32よりも大径とされている。
The end portion of the
ここで、この磁気減速機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てなる永久磁石組50を有することにより非接触型の減速機構が構成されている。
詳しくは、永久磁石組50は、一方のディスク面31mに円環状に配置された複数の永久磁石51a、51bからなる第一環状磁石列51と、他方のディスク面32mに円環状に配置された複数の永久磁石52a、52bからなる第二環状磁石列52とを有する。
Here, the
Specifically, the permanent magnet set 50 is arranged in a ring shape on the
本実施形態では、第一環状磁石列51は、図3に示すように、ウォーム軸21側のディスク面31mに、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。この例では、複数の永久磁石51a、51bが計12個用いられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the first
一方、第二環状磁石列52は、図2(b)に示すように、電動モータ13の出力軸13a側のディスク面32mに設けられている。図3に二点鎖線にて対向位置のイメージを示すように、第二環状磁石列52は、第一環状磁石列51よりも小径の円環状に配置され、上記第一環状磁石列51の永久磁石51aと51bに対し、所定位置においてそれぞれ異なる極が対応するように、略扇状に形成された複数の永久磁石52a(対向側がS極)と複数の永久磁石52b(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ている。この例では、複数の永久磁石52a、52bが計6個用いられている。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the second
これにより、第一環状磁石列51と第二環状磁石列52とは、互いの複数の永久磁石が、ディスク面31m、32m相互間で、非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置される。つまり、本実施形態の例では、図3下側の位置(出力軸13aを偏心させた側の周端部の位置)において、対向する磁石同士が平面視において同じ位置に位置するように設定されており、この位置にて対向する磁石相互間に吸引力が発生してトルク伝達が非接触で行われるようになっている。
As a result, the first
そして、回転に伴ってトルク伝達が隣り合う永久磁石により順に受け渡されていくところ、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定される(この例では、第一環状磁石列51が12個、第二環状磁石列52が6個)ことにより、所定の減速比にて減速されるようになっている。また、出力軸13aを偏心させた側の周端部の位置にてトルク伝達することにより、磁気減速機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。なお、図2(b)に示す白抜き矢印は、永久磁石組50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。
Then, as the torque transmission is sequentially transferred by the adjacent permanent magnets with the rotation, the number of each of the plurality of permanent magnets is set to a different number according to the reduction ratio (in this example, the first ring The number of
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、磁気減速機30の永久磁石組50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て所定位置にて対向するように配置され、また、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定されることで、電動モータ13の出力軸13aの回転トルクが、所定の減速比にてウォーム軸21に非接触で伝達される。
Next, operations and effects of the above-described electric
The vehicle described above includes the electric
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側の小径のディスク32の外周に円環状に埋め込まれた第二環状磁石列52の永久磁石52a、52bが回転する。永久磁石52a、52bが回転すると、ディスク面31m、32m相互間で、非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置されているので(この例では、出力軸13aを偏心させた側の周端部の位置)、その位置にて対向するウォーム軸21側のディスク31の外周に埋め込まれた第一環状磁石列51の永久磁石51a、51bには、永久磁石52a、52bとの吸引力によって回転力が非接触で伝わる。
第一環状磁石列51の永久磁石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。このとき、回転に伴ってトルク伝達が周方向で隣り合う永久磁石に順に受け渡されていくところ、第一環状磁石列51と第二環状磁石列52とは、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じて異なる個数に設定されているので(この例では、第一環状磁石列51が12個、第二環状磁石列52が6個)、所定の減速比(この例では、2:1)にて減速される。よって、この磁気減速機30は、電動モータ13の出力軸13aの回転トルクを所定の減速比にてウォーム軸21に非接触で伝達することができる。
That is, when the
When the rotational force is transmitted to the
そして、この磁気減速機30によれば、永久磁石組50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。
And according to this
また、この磁気減速機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、軸方向で対向するトルク伝達方式なので、永久磁石組50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50の磁力の強さや、永久磁石51a、51bおよび永久磁石52a、52b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、磁気減速機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。
Further, the torque transmission by the
Therefore, by adjusting the strength of the magnetic force of the permanent magnet set 50 and the facing distance between the
また、この磁気減速機30によれば、永久磁石組50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。
Further, according to the
また、この磁気減速機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。
Further, according to the
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、磁気減速機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。
And according to the electric
つまり、この磁気減速機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。
That is, according to this
また、磁気減速機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。
In addition, since the
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、磁気減速機30の永久磁石組50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。
That is, since the
また、継手部に通常の接触型の減速機を用いた場合、ウォーム軸21に傾きが生じると、継手部の減速機自身の噛み合い不良による異音や異常摩耗が発生してしまうが、本実施形態の磁気減速機30は非接触型なので、そのような異音や異常摩耗が発生することがない点において優れている。
In addition, when a normal contact type speed reducer is used for the joint portion, if the
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、磁気減速機30によりアシストトルクを非接触で減速して伝達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。
As described above, according to the electric
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。
For example, in the above-described embodiment, an example in which a brushless three-phase electric motor is applied as the
For example, in the above-described embodiment, the
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 磁気減速機
41,42 軸受
44 ブッシュ
50 永久磁石組
51 第一環状磁石列
52 第二環状磁石列
L1 出力軸の軸線
L2 ウォーム軸の軸線
E 所定の偏心量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
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、
前記磁気減速機は、前記出力軸と前記ウォーム軸との継手部に設けられて、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、該一対のディスクは、一方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第一環状磁石列と、他方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第二環状磁石列とを有する永久磁石組を備え、
前記第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いの複数の永久磁石が、ディスク面相互間を非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置されるとともに、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定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。 An electric motor that generates a steering assist force, a worm gear mechanism that transmits torque generated on the output shaft of the electric motor to a steering system, and torque generated on the output shaft of the electric motor on the worm shaft of the worm gear mechanism An electric power steering device comprising a magnetic reduction gear that transmits without contact,
The output shaft is arranged eccentric to the worm wheel side with respect to the worm shaft,
The magnetic speed reducer includes a pair of disks that are provided at a joint portion between the output shaft and the worm shaft and face each other with a gap therebetween, and the pair of disks are circular on one disk surface. A permanent magnet set having a first annular magnet array composed of a plurality of permanent magnets arranged in an annular shape and a second annular magnet array composed of a plurality of permanent magnets arranged in an annular shape on the other disk surface;
The first annular magnet row and the second annular magnet row are arranged so that different poles face each other in the axial direction when the plurality of permanent magnets are in a position to transmit torque between the disk surfaces in a non-contact manner. In addition, the number of the plurality of permanent magnets is set to a different number according to the reduction ratio.
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。 In claim 1,
An electric power steering device in which a bearing for supporting the worm shaft is a deep groove ball bearing.
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CN107914761A (en) * | 2016-10-05 | 2018-04-17 | 株式会社万都 | The retarder of electric power-assisted steering apparatus |
KR101879129B1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-07-16 | 주식회사 만도 | Reducer of Electric Power Steering Apparatus |
JP2019187028A (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 株式会社ミツバ | Speed reducer-provided motor, wiper driving device, and power window device |
JP2020162278A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 株式会社ミツバ | Motor and wiper motor |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107914761A (en) * | 2016-10-05 | 2018-04-17 | 株式会社万都 | The retarder of electric power-assisted steering apparatus |
KR101879129B1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-07-16 | 주식회사 만도 | Reducer of Electric Power Steering Apparatus |
JP2019187028A (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 株式会社ミツバ | Speed reducer-provided motor, wiper driving device, and power window device |
JP7077109B2 (en) | 2018-04-05 | 2022-05-30 | 株式会社ミツバ | Motor with reducer, wiper drive device and power window device |
JP2020162278A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 株式会社ミツバ | Motor and wiper motor |
JP7245095B2 (en) | 2019-03-26 | 2023-03-23 | 株式会社ミツバ | motor and wiper motor |
RU207680U1 (en) * | 2021-04-12 | 2021-11-11 | Российская Федерация, в лице которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Magnetic transmission |
CN113895507A (en) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 中汽创智科技有限公司 | Pressing device and power-assisted steering system |
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