JP2016094066A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載され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 device mounted on a vehicle.
特許文献1には、2つの電動モータによって転舵力をラック軸に伝達する電動パワーステアリング装置が記載されている。この電動パワーステアリング装置では、一方の電動モータが故障しても他方の電動モータによって転舵力を発生させることができる。
2つの電動モータの回転トルクは、遊星歯車機構を介してラック軸に入力される。第1モータはサンギアに接続され、第2モータはリングギアの外歯に噛み合うリングギア駆動ギアに接続される。3つのプラネタリギアの回転軸を支持するキャリアは、ラック軸に連結される転舵入力軸に一体固定される。 The rotational torques of the two electric motors are input to the rack shaft via the planetary gear mechanism. The first motor is connected to the sun gear, and the second motor is connected to the ring gear drive gear that meshes with the outer teeth of the ring gear. The carrier that supports the rotation shafts of the three planetary gears is integrally fixed to a steered input shaft that is connected to the rack shaft.
上記従来の技術では、第1モータが故障した場合、第2モータの回転はリングギア及びプラネタリギアを介してサンギアに伝達されてしまうので、転舵入力軸に十分な転舵力を伝達するためには、サンギアの回転を規制する必要がある。また、第2モータが故障した場合、第1モータの回転はプラネタリギア及びリングギアを介してリングギア駆動ギアに伝達されてしまうので、転舵入力軸に十分な転舵力を伝達するためには、リングギア駆動ギアの回転を規制する必要がある。すなわち、モータ故障時を想定したフェールセーフのためにギアの回転を規制する機構を別途設ける必要がある。 In the above conventional technique, when the first motor fails, the rotation of the second motor is transmitted to the sun gear via the ring gear and the planetary gear, so that a sufficient steering force is transmitted to the steering input shaft. It is necessary to regulate the rotation of the sun gear. Further, when the second motor fails, the rotation of the first motor is transmitted to the ring gear drive gear via the planetary gear and the ring gear, so that a sufficient turning force is transmitted to the turning input shaft. Needs to regulate the rotation of the ring gear drive gear. That is, it is necessary to separately provide a mechanism for restricting the rotation of the gear for fail-safe assuming a motor failure.
また、いずれかのモータが故障してからサンギア又はリングギア駆動ギアの回転が規制されるまでの間、転舵入力軸に十分な転舵力を伝達することができないので、フェール時の作動性が低下する可能性がある。 In addition, since a sufficient turning force cannot be transmitted to the turning input shaft from the time one of the motors fails until the sun gear or ring gear drive gear rotation is restricted, the operability at the time of failure May be reduced.
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、複数のモータのうちの一部のモータが失陥した場合に、回転要素の回転を規制することなくラック軸に転舵力を伝達することが可能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。 The present invention has been made in view of such a technical problem. When a part of a plurality of motors fails, the present invention steers to the rack shaft without restricting the rotation of the rotating element. An object is to provide an electric power steering apparatus capable of transmitting force.
本発明は、ラック軸を軸方向に移動させて車輪を転舵させる電動パワーステアリング装置であって、転舵力を発生する第1モータ及び第2モータと、回転することでラック軸を軸方向に駆動するラック駆動部と、第1モータ及び第2モータの少なくとも一方の駆動力をラック駆動部に伝達する遊星歯車機構と、を備え、遊星歯車機構は、第1モータに連結されるサンギアと、第2モータに連結されラック駆動部を回転駆動するリングギアと、サンギアの外歯とリングギアの内歯とに噛み合うプラネタリギアと、プラネタリギアを公転不能に支持するキャリアと、を有する、ことを特徴とする。 The present invention relates to an electric power steering device that moves a rack shaft in an axial direction to steer a wheel, and rotates the rack shaft in the axial direction by rotating with a first motor and a second motor that generate a steering force. And a planetary gear mechanism that transmits at least one of the driving force of the first motor and the second motor to the rack driving unit, and the planetary gear mechanism includes a sun gear coupled to the first motor; A ring gear coupled to the second motor for rotationally driving the rack drive unit, a planetary gear meshing with the outer teeth of the sun gear and the inner teeth of the ring gear, and a carrier for supporting the planetary gear so as not to revolve. It is characterized by.
本発明によれば、第1モータはサンギアに連結され、第2モータはリングギアに連結され、リングギアがラック駆動部を回転駆動する。これにより、第1モータの失陥時には第2モータの回転が直接ラック駆動部に伝達され、第2モータの失陥時にはサンギアからプラネタリギア及びリングギアを介して第1モータの回転がラック駆動部に伝達される。よって、複数のモータのうちの一部のモータが失陥しても回転要素の回転を規制することなくラック軸に転舵力を伝達することができるので、フェール時の作動性を向上させることができる。 According to the present invention, the first motor is connected to the sun gear, the second motor is connected to the ring gear, and the ring gear rotationally drives the rack driving unit. As a result, when the first motor fails, the rotation of the second motor is directly transmitted to the rack drive unit. When the second motor fails, the rotation of the first motor is transmitted from the sun gear via the planetary gear and the ring gear. Is transmitted to. Therefore, even if some of the plurality of motors fail, the turning force can be transmitted to the rack shaft without restricting the rotation of the rotating element, thereby improving the operability at the time of failure. Can do.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態における電動パワーステアリング装置100の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of an electric
電動パワーステアリング装置100は、ドライバによる操舵力と電動モータによるアシスト駆動力とをそれぞれ独立してラック軸1に入力するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置100である。
The electric
電動パワーステアリング装置100は、車両の転舵輪(図示せず)に連結されるラック軸1と、ラック軸1を内部に有する円筒状のラックハウジング2と、ドライバの操舵操作に応じて回転するピニオン軸(図示せず)を軸支するピニオンハウジング3と、電動モータによるアシスト駆動力をラック軸1に伝達する操舵アシスト機構4と、を備える。
The electric
ラック軸1は、両端がタイロッド(図示せず)を介して転舵輪に連結され、軸方向に移動することで転舵輪を転舵させる。ラック軸1にはピニオン軸のピニオンギア(図示せず)と噛み合うラック歯(図示せず)が形成される。
Both ends of the
ラックハウジング2は、ラック軸1を直動可能に収容し、一端側にピニオンハウジング3が形成されるとともに他端側に操舵アシスト機構4が設けられる。
The
ピニオンハウジング3は、ステアリングホイール(図示せず)に連結されるピニオン軸を軸支し、ピニオン軸のピニオンギアとラック軸1に刻まれたラック歯とを噛合させる。
The
図2は、図1の電動パワーステアリング装置100をラック軸1に平行に切断した断面を示す断面図である。図3は、図2のIII−III断面を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the electric
操舵アシスト機構4は、アシスト駆動力を発生する電動モータとしての第1モータ5及び第2モータ6と、回転することでラック軸1を軸方向に駆動するラック駆動部7と、第1モータ5及び第2モータ6の少なくとも一方の駆動力をラック駆動部7に伝達する遊星歯車機構8と、を有する。
The steering assist mechanism 4 includes a
第1モータ5及び第2モータ6は、それぞれ定格容量が同一のモータであり、遊星歯車機構8を挟んで両側に対向配置される。第1モータ5は遊星歯車機構8の一方側(図2の左側)に配置され、第2モータ6は遊星歯車機構8の他方側(図2の右側)に配置される。第1モータ5及び第2モータ6は、回転軸が一致するように同一直線上に配置される。
The
第1モータ5及び第2モータ6は、それぞれ、第1モータハウジング9及び第2モータハウジング10に収装される。第1モータハウジング9及び第2モータハウジング10は、それぞれラックハウジング2に固定される。
The
第1モータ5及び第2モータ6の出力は、コントローラ(図示せず)がトルクセンサ(図示せず)によって検出したドライバの操舵力に応じて所定のアシスト駆動力を発生するように制御される。
The outputs of the
ラック駆動部7は、ラック軸1にボールねじ機構によって連結されるボールナット11と、ボールナット11の外周に一体固定されるプーリ12と、遊星歯車機構8からプーリ12に回転を伝達するベルト13と、を有する。
The
ボールナット11は、ラック軸1の外周に形成されるねじ溝1aにボール(図示せず)を介して螺合される。ボールナット11は、ラックハウジング2によって軸方向への移動が規制される。ボールナット11が回転すると回転トルクがボールを介してラック軸1に伝達され、ラック軸1が軸方向に移動する。
The
プーリ12は、外周面にベルト13が巻き掛けられ、遊星歯車機構8からベルト13を介して伝達される回転トルクによってボールナット11とともに回転する。
The
遊星歯車機構8は、中心に配置されるサンギア14と、サンギア14と同軸状に配置されサンギア14より大径の円環状のリングギア15と、サンギア14の外歯14aとリングギア15の内歯15aとに噛み合う3つのプラネタリギア16(図3)と、3つのプラネタリギア16のそれぞれの回転軸を一体的に結合してプラネタリギア16を公転不能に支持するキャリア17と、を有する。
The
サンギア14は、第1モータ5の回転軸19に連結される。リングギア15は、第1モータ5側に開口する有底筒状に形成され、底部15bが第2モータ6の回転軸20に連結される。リングギア15は、内部にサンギア14及びプラネタリギア16を収容し、開口端がラックハウジング2に軸受18を介して支持される。また、リングギア15の外径はプーリ12の外径より小さくなるように形成され、リングギア15の回転は減速してプーリ12に伝達される(図3)。
The
プラネタリギア16は、第1モータ5から延設される支持ピン21に回転可能に軸支される。キャリア17は、第1モータ5のハウジングに固定され、各プラネタリギア16の支持ピン21を周方向に沿って3つ有する。これにより、リングギア15及びサンギア14の回転にかかわらずプラネタリギア16は自転のみが許容され公転しない。
The
次に、電動パワーステアリング装置100の動作について説明する。図3は、図2のIII−III断面を第2モータ6側から見た状態を示す断面図である。なお、以下の説明において、第1モータ5及び第2モータ6の回転方向は、それぞれモータ軸側から見た場合の回転方向を指す。すなわち、第1モータ5の回転方向は第2モータ6側から見た場合の回転方向を指し、第2モータ6の回転方向は第1モータ5側から見た場合の回転方向を指す。
Next, the operation of the electric
初めに、第1モータ5及び第2モータ6がともに正常に動作する場合について説明する。
First, a case where both the
図3に示すように、ボールナット11を時計まわりに回転させてアシスト駆動力をラック軸1に伝達させる場合、第2モータ6を反時計まわり(図3に示す向きでは時計まわり)に回転させるとともに第1モータ5を反時計まわりに回転させる。これにより、第1モータ5及び第2モータ6のトルクがリングギア15からベルト13を介してプーリ12及びボールナット11に伝達される。ボールナット11の回転はボールねじ機構を介してラック軸1に伝達され、ラック軸1が軸方向一方に移動する。
As shown in FIG. 3, when the
反対に、ボールナット11を反時計まわりに回転させてアシスト駆動力をラック軸1に伝達させる場合、第2モータ6を時計まわり(図3に示す向きでは反時計まわり)に回転させるとともに第1モータ5を時計まわりに回転させる。これにより、第1モータ5及び第2モータ6のトルクがリングギア15からベルト13を介してプーリ12及びボールナット11に伝達される。ボールナット11の回転はボールねじ機構を介してラック軸1に伝達され、ラック軸1が軸方向他方に移動する。
On the contrary, when the
次に、第1モータ5が失陥して正常に動作しない場合について説明する。
Next, a case where the
この場合、第2モータ6のトルクによってリングギア15が回転するので、リングギア15からベルト13を介してプーリ12及びボールナット11にトルクが伝達される。このとき、プラネタリギア16及びサンギア14を介して第1モータ5が連れ回ることでリングギア15の回転に抵抗が生じる。
In this case, since the
しかし、第2モータ6がリングギア15に直結されているので、アシスト用のモータを一つだけ備える電動パワーステアリング装置100とほぼ同等のアシスト駆動力をラック軸1に伝達することができる。
However, since the
次に、第2モータ6が失陥して正常に動作しない場合について説明する。
Next, a case where the
この場合、第1モータ5のトルクによってサンギア14が回転し、サンギア14と噛み合うプラネタリギア16を介してリングギア15が回転する。これにより、リングギア15からベルト13を介してプーリ12及びボールナット11にトルクが伝達される。このとき、リングギア15の回転に伴って第2モータ6が連れ回ることでリングギア15の回転に抵抗が生じる。
In this case, the
しかし、第1モータ5の回転は遊星歯車機構8において減速してプーリ12及びボールナット11に伝達されるので、減速によるトルク増幅作用によって十分なアシスト駆動力をラック軸1に伝達することができる。
However, since the rotation of the
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above embodiment, there exist the effects shown below.
第1モータ5はサンギア14に連結され、第2モータ6はリングギア15に連結され、リングギア15がボールナット11を回転駆動する。これにより、第1モータ5の失陥時には第2モータ6の回転が直接ボールナット11に伝達され、第2モータ6の失陥時にはサンギア14からプラネタリギア16及びリングギア15を介して第1モータ5の回転がボールナット11に伝達される。よって、2つのモータ5、6のうちの一方のモータが失陥してもラック軸1にアシスト駆動力を伝達することができるので、フェール時の作動性及び安全性を向上させることができる。
The
さらに、2つのモータ5、6のうちの一方のモータが失陥した場合に、いずれかの回転要素の回転を規制したりすることなくラック軸1にアシスト駆動力を伝達することができるので、フェール時の作動応答性を向上させることができ、安全性をさらに向上させることができる。
Further, when one of the two
さらに、第1モータ5及び第2モータ6は、遊星歯車機構8を挟んで両側に同軸上に配置されるので、電動パワーステアリング装置100の特に操舵アシスト機構4をコンパクト化して車両への搭載性を向上させることができる。
Further, since the
さらに、ラック駆動部7がラック軸1を直接駆動するので、ピニオン軸を駆動する場合と比べて、アシスト駆動力を高出力化できるとともに操舵フィーリングを向上させることができる。
Furthermore, since the
さらに、リングギア15の回転は減速してプーリ12に伝達されるので、第1モータ5及び第2モータ6を小型化しながら十分なアシスト駆動力を得ることができる。また、第1モータ5及び第2モータ6の小型化により電動パワーステアリング装置100の車両への搭載性をさらに向上させることができる。
Furthermore, since the rotation of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment is merely one example of application of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
例えば、上記実施形態では、第1モータ5及び第2モータ6が、遊星歯車機構8を挟んで両側に同軸上に配置される場合を例示したが、第1モータ5及び第2モータ6は同軸上に配置されていなくてもよいし、遊星歯車機構8の片側に第1モータ5及び第2モータ6が配置されていてもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the
さらに、上記実施形態では、第1モータ5及び第2モータ6として定格容量が同一のモータを用いているので、異なる種類のモータを2つ備える場合と比べてコストを低減することができるが、定格容量が異なるモータを用いてもよい。特に、第1モータ5の回転は減速してリングギア15に伝達されるので、第1モータ5の容量を第2モータ6より小さく設定することでアシスト駆動力を確保しながら操舵アシスト機構4をさらにコンパクト化することができる。
Furthermore, in the said embodiment, since the motor with the same rated capacity is used as the
さらに、上記実施形態では、プラネタリギア16が3つである場合を例示したが、3つ以外の個数であってもよい。
Furthermore, although the case where the number of the
さらに、上記実施形態では、リングギア15の回転は減速してラック駆動部7に伝達されているが、等速又は増速してラック駆動部7に伝達されるようにしてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the rotation of the
さらに、上記実施形態では、ドライバによる操舵力と電動モータによるアシスト駆動力とをそれぞれ独立してラック軸1に入力するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置100を例示したが、ラック駆動部7がピニオン軸を駆動するピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよいし、ピニオン軸がないステアバイワイヤ方式の電動パワーステアリング装置であってもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the rack assist type electric
さらに、上記実施形態では、リングギア15の回転をベルト13を介してボールナット11に伝達しているが、歯車のようなベルト13以外の伝達機構を用いてトルクの伝達を行ってもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the rotation of the
1 ラック軸
5 第1モータ
6 第2モータ
7 ラック駆動部
8 遊星歯車機構
14 サンギア
14a サンギアの外歯
15 リングギア
15a リングギアの内歯
16 プラネタリギア
17 キャリア
100 電動パワーステアリング装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
転舵力を発生する第1モータ及び第2モータと、
回転することで前記ラック軸を軸方向に駆動するラック駆動部と、
前記第1モータ及び前記第2モータの少なくとも一方の駆動力を前記ラック駆動部に伝達する遊星歯車機構と、
を備え、
前記遊星歯車機構は、前記第1モータに連結されるサンギアと、前記第2モータに連結され前記ラック駆動部を回転駆動するリングギアと、前記サンギアの外歯と前記リングギアの内歯とに噛み合うプラネタリギアと、前記プラネタリギアを公転不能に支持するキャリアと、を有する、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device for moving a rack shaft in an axial direction to steer a wheel,
A first motor and a second motor that generate a steering force;
A rack driving unit for rotating the rack shaft in the axial direction by rotating;
A planetary gear mechanism that transmits a driving force of at least one of the first motor and the second motor to the rack driving unit;
With
The planetary gear mechanism includes a sun gear coupled to the first motor, a ring gear coupled to the second motor for rotationally driving the rack driving unit, outer teeth of the sun gear, and inner teeth of the ring gear. An intermeshing planetary gear, and a carrier that supports the planetary gear in a non-revolving manner,
An electric power steering device.
ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The first motor and the second motor are coaxially arranged on both sides with the planetary gear mechanism in between.
The electric power steering apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 The rack driving unit directly drives the rack shaft;
The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 The rotation of the ring gear is decelerated and transmitted to the rack driving unit.
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014230553A JP2016094066A (en) | 2014-11-13 | 2014-11-13 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014230553A JP2016094066A (en) | 2014-11-13 | 2014-11-13 | Electric power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016094066A true JP2016094066A (en) | 2016-05-26 |
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JP2014230553A Pending JP2016094066A (en) | 2014-11-13 | 2014-11-13 | Electric power steering device |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2016094066A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107933684A (en) * | 2017-11-22 | 2018-04-20 | 山东理工大学 | The electronic automatic steering system of agricultural machinery |
-
2014
- 2014-11-13 JP JP2014230553A patent/JP2016094066A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107933684A (en) * | 2017-11-22 | 2018-04-20 | 山东理工大学 | The electronic automatic steering system of agricultural machinery |
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