JP5594523B2 - Vehicle steering system - Google Patents

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Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus.

車両用操舵装置として、近年、車室内部のステアリングホイール等の操舵部材を車室外部の転舵機構から機械的に分離して配し、この操舵部材の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて、転舵機構のための転舵モータを駆動制御し、転舵機構に動作力を加えて操舵を行わせる構成とした操舵装置、いわゆるステアバイワイヤ式の操舵装置が提案されている。   As a vehicle steering device, in recent years, a steering member such as a steering wheel inside a vehicle compartment is mechanically separated from a steering mechanism outside the vehicle compartment, and based on the detection result of the operation direction and the operation amount of the steering member. Thus, there has been proposed a so-called steer-by-wire type steering device that drives and controls a steering motor for the steering mechanism and applies steering force to the steering mechanism to perform steering.

このようなステアバイワイヤ式の操舵装置においては、操舵部材と転舵機構との機械的な連結が絶たれていることから、転舵機構に設けられる転舵モータのフェイルセーフ対策が不可欠である。そこで、特許文献1では、転舵機構に2つの電動モータを設け、一方の電動モータに異常が生じたとき、他方の電動モータを単独にて駆動して補助的な操舵を行わせ得ることが提案されている。   In such a steer-by-wire type steering device, since the mechanical connection between the steering member and the steering mechanism is broken, a fail-safe measure for the steering motor provided in the steering mechanism is indispensable. Therefore, in Patent Document 1, it is possible to provide two electric motors in the steering mechanism, and when an abnormality occurs in one electric motor, the other electric motor can be driven alone to perform auxiliary steering. Proposed.

また、特許文献2では、中空のモータ軸の一側の内周面とこのモータ軸に挿通されるラック軸の外周面との間に、モータ軸の回転トルクをラック軸の軸方向における往復動に変換するボールねじ機構が介装されている。また、モータ軸の他側の外周面とモータを収容するハウジングとの間には、軸受が設けられている。このため、モータ軸は、ボールねじ機構および軸受を介してラック軸およびハウジングにより回転可能に支持されることとなる。   In Patent Document 2, the rotational torque of the motor shaft is reciprocated in the axial direction of the rack shaft between the inner peripheral surface of one side of the hollow motor shaft and the outer peripheral surface of the rack shaft inserted through the motor shaft. A ball screw mechanism for converting to is inserted. A bearing is provided between the outer peripheral surface on the other side of the motor shaft and the housing that houses the motor. For this reason, the motor shaft is rotatably supported by the rack shaft and the housing via the ball screw mechanism and the bearing.

また、特許文献2では、内周側からの外力に対して弾性変形可能な環状ブッシュが、モータ軸の一側の外周面に対して隙間を介して対向するようにハウジングに固定されている。これにより、操舵輪およびラック軸を介してモータ軸に過大な外力が伝達されて当該モータ軸が軸受を支点としてラジアル方向に変位する場合、環状ブッシュの内周面にモータ軸の外周面が接触し上記外力に応じて環状ブッシュが弾性変形する。この環状ブッシュの弾性変形に応じた弾性力により、モータ軸のラジアル方向への変位が抑制される。   In Patent Document 2, an annular bush that can be elastically deformed with respect to an external force from the inner peripheral side is fixed to the housing so as to face the outer peripheral surface on one side of the motor shaft via a gap. As a result, when an excessive external force is transmitted to the motor shaft via the steering wheel and the rack shaft and the motor shaft is displaced in the radial direction with the bearing as a fulcrum, the outer peripheral surface of the motor shaft contacts the inner peripheral surface of the annular bush. The annular bush is elastically deformed in response to the external force. The displacement of the motor shaft in the radial direction is suppressed by the elastic force according to the elastic deformation of the annular bush.

特開2009−292331号公報(図2、第14段落)JP 2009-292331 A (FIG. 2, 14th paragraph) 特開2010−64536号公報(第8、第9段落)JP 2010-64536 A (8th, 9th paragraphs)

ところで、転舵用の2つの電動モータのロータのロータコアを一体化した共通のロータコアを用い、このロータコアの軸方向の両端を軸受を介してハウジングによって支持する場合を想定する。この場合、路面反力等でラック軸にラジアル負荷がかかったときに、長尺である一体ロータが撓み難いと、ロータコアの中央部に配置されたボールねじ機構のねじ嵌合部に、多大なラジアル荷重が負荷され、耐久性が低下するという問題がある。   By the way, the case where the common rotor core which integrated the rotor core of the rotor of the two electric motors for steering is used, and the both ends of the axial direction of this rotor core are supported with a housing via a bearing is assumed. In this case, when a radial load is applied to the rack shaft due to a road surface reaction force or the like, if the long integrated rotor is difficult to bend, the screw fitting portion of the ball screw mechanism disposed in the central portion of the rotor core There is a problem that a radial load is applied and durability is lowered.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、耐久性に優れた車両用操舵装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus having excellent durability.

上記目的を達成するため、本発明は、筒状のハウジング(5)と、上記ハウジング内に挿通され、軸方向(X1)に移動可能な転舵軸(6)と、上記転舵軸の一部に設けられたねじ軸(33)と、ボール(35)を介して上記ねじ軸と螺合するボールナット(34)と、上記ボールナットを回転駆動する第1および第2の電動モータ(21,22)と、を備え、上記第1および第2の電動モータは、上記軸方向に並び上記ハウジングの内周面(5a)に固定された第1および第2のステータ(24,26)と、上記第1および第2のステータにそれぞれ対向する第1および第2のロータ(25,27)と、を含み、上記第1および第2のロータは、共通の筒状のロータコア(28)と、上記第1および第2のステータとそれぞれ対向し上記ロータコアの外周面(28a)に同伴回転可能に支持された第1および第2の永久磁石(29,30)と、を有し、上記ロータコアの軸方向の第1および第2の端部(281,282)が、上記ハウジングによって支持された第1および第2の軸受(31,32)によって、それぞれ回転可能に支持される部分を含み、上記ボールナットは、上記ロータコアの軸方向の中央部(283)に配置され、上記ロータコアの肉厚(t1)が、上記ロータコアの上記軸方向の中央部から上記第1および第2の軸受によってそれぞれ支持される部分に近づくにしたがって次第に薄くされている車両用操舵装置を提供する(請求項1)。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical housing (5), a turning shaft (6) that is inserted into the housing and is movable in the axial direction (X1), and one of the turning shafts. A screw shaft (33) provided in the section, a ball nut (34) screwed to the screw shaft via a ball (35), and first and second electric motors (21) for rotationally driving the ball nut. The first and second electric motors are arranged in the axial direction and fixed to the inner peripheral surface (5a) of the housing, and the first and second stators (24, 26). , And first and second rotors (25, 27) facing the first and second stators, respectively, and the first and second rotors have a common cylindrical rotor core (28). , Opposite to the first and second stators, respectively, First and second permanent magnets (29, 30) supported on the outer peripheral surface (28a) of the rotor core so as to be able to rotate together with the first and second end portions (281) in the axial direction of the rotor core. , 282) is, by the first and second bearing supported (31, 32) by said housing includes a portion that will be rotatably supported respectively, the ball nut, the central portion in the axial direction of the rotor core ( 283), and the thickness (t1) of the rotor core is gradually reduced from the axial central portion of the rotor core toward the portions supported by the first and second bearings, respectively . A steering apparatus for a vehicle is provided (claim 1).

本発明によれば、ロータコアの肉厚が、上記ロータの上記軸方向の中央部から上記第1および第2の軸受によってそれぞれ支持される部分に向かうにしたがって次第に薄くされているので、ロータコアが、その端部に含まれる上記部分に近づくにしたがって撓み易くなる。路面反力によって転舵軸の端部にラジアル荷重が負荷され、これに伴って、ねじ軸が撓むときに、そのねじ軸の撓みに追従して、ボールナットを支持しているロータコアが撓み、これにより、ボールナットを径方向に変位させる(逃がす)ことができる。すなわち、ボールナットが、ねじ軸の撓みに抗してラジアル方向に突っ張るようなことがないので、ボールナットに負荷されるラジアル荷重を格段に低減することができる。その結果、ボールねじ機構に負荷されるラジアル荷重を格段に低減して、耐久性を向上することができる。 According to the present invention, since the thickness of the rotor core is gradually reduced from the axial central portion of the rotor toward the portions supported by the first and second bearings , the rotor core is It becomes easy to bend as it approaches the part contained in the end. A radial load is applied to the end of the steered shaft due to the road surface reaction force. When the screw shaft is bent, the rotor core supporting the ball nut is bent following the bending of the screw shaft. Thereby, the ball nut can be displaced (released) in the radial direction. That is, since the ball nut does not stretch in the radial direction against the bending of the screw shaft, the radial load applied to the ball nut can be significantly reduced. As a result, the radial load applied to the ball screw mechanism can be significantly reduced, and the durability can be improved.

また、上記第1のロータは、上記ロータコアの外周面に嵌合された筒状の第1の弾性部材(38)と、上記第1の弾性部材の外周面(38a)に嵌合された硬質の第1の円筒部材(39)と、上記第1の円筒部材の外周面(39a)に嵌合された第1の永久磁石(29)と、を含み、上記第2のロータは、上記ロータコアの外周面に嵌合された筒状の第2の弾性部材(40)と、上記第2の弾性部材の外周面(40a)に嵌合された硬質の第2の円筒部材(41)と、上記第2の円筒部材の外周面(41a)に嵌合された第2の永久磁石(30)と、を含む場合がある(請求項2)。   The first rotor includes a cylindrical first elastic member (38) fitted to the outer peripheral surface of the rotor core and a hard member fitted to the outer peripheral surface (38a) of the first elastic member. A first cylindrical member (39) and a first permanent magnet (29) fitted to the outer peripheral surface (39a) of the first cylindrical member, wherein the second rotor is the rotor core A cylindrical second elastic member (40) fitted to the outer peripheral surface of the second cylindrical member, and a hard second cylindrical member (41) fitted to the outer peripheral surface (40a) of the second elastic member, And a second permanent magnet (30) fitted to the outer peripheral surface (41a) of the second cylindrical member (claim 2).

この場合、各永久磁石を対応する硬質の円筒部材で支持し、その対応する硬質の円筒部材とロータコアとの間に、対応する弾性部材を介在している。したがって、ロータコアが曲げ変形したとしても、そのロータコアの変形を各弾性部材によって吸収することができる。その結果、各永久磁石が曲げ変形しないので、耐久性を向上することができる。また、各永久磁石を対応する硬質の円筒部材で支持しているので、各永久磁石の心ずれが少なく、各電動モータの出力特性が安定している。   In this case, each permanent magnet is supported by a corresponding hard cylindrical member, and a corresponding elastic member is interposed between the corresponding hard cylindrical member and the rotor core. Therefore, even if the rotor core is bent and deformed, the deformation of the rotor core can be absorbed by each elastic member. As a result, since each permanent magnet does not bend and deform, durability can be improved. Further, since each permanent magnet is supported by a corresponding hard cylindrical member, the center deviation of each permanent magnet is small, and the output characteristics of each electric motor are stable.

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。   In addition, in the above, the numbers in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.

本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a schematic structure of a steering device for vehicles concerning one embodiment of the present invention. 転舵軸と転舵軸を駆動する機構の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the mechanism which drives a turning shaft and a turning shaft. 転舵軸を駆動する機構の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of the mechanism which drives a steered shaft. 第1のロータの概略拡大断面図である。It is a general | schematic expanded sectional view of a 1st rotor. 第2のロータの概略拡大断面図である。It is a general | schematic expanded sectional view of a 2nd rotor.

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、本車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2と転舵輪3との機械的な結合が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
操舵部材2の回転操作に応じて駆動される、例えばブラシレスの電動モータを含む転舵用アクチュエータ4の動作を、ハウジング5に支持された転舵軸6の車幅方向の直線運動に変換し、この転舵軸6の直線運動を舵取り用の左右の転舵輪3の転舵運動に変換することにより転舵が達成される。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the vehicle steering apparatus 1 constitutes a so-called steer-by-wire system in which mechanical coupling between a steering member 2 such as a steering wheel and a steered wheel 3 is released.
The operation of the steering actuator 4 including, for example, a brushless electric motor, which is driven according to the rotation operation of the steering member 2, is converted into a linear motion in the vehicle width direction of the steering shaft 6 supported by the housing 5, Steering is achieved by converting the linear motion of the steered shaft 6 into the steered motion of the left and right steered wheels 3 for steering.

転舵用アクチュエータ4の駆動力(出力軸の回転力)は、転舵軸6に関連して設けられた運動変換機構(たとえば、ボールねじ機構)により、転舵軸6の軸方向X1(車幅方向)の直線運動に変換される。この転舵軸6の直線運動は、転舵軸6の両端から突出して設けられたタイロッド7に伝達され、ナックルアーム8の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム8に支持された転舵輪3の転舵が達成される。   The driving force (rotational force of the output shaft) of the steering actuator 4 is applied to the axial direction X1 (vehicle) of the steered shaft 6 by a motion conversion mechanism (for example, a ball screw mechanism) provided in association with the steered shaft 6. It is converted to linear motion in the width direction. The linear motion of the steered shaft 6 is transmitted to the tie rods 7 provided so as to protrude from both ends of the steered shaft 6 and cause the knuckle arm 8 to rotate. Thereby, the turning of the steered wheel 3 supported by the knuckle arm 8 is achieved.

転舵軸6、タイロッド7およびナックルアーム8などにより、転舵輪3を転舵するための転舵機構50が構成されている。転舵軸6を支持するハウジング5は、図示しないブラケット等を介して車体に固定されている。
操舵部材2は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト9に連結されている。この回転シャフト9には、操舵部材2に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ10が付設されている。反力用アクチュエータ10は、回転シャフト9と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータを含む。
The steered shaft 6, the tie rod 7, the knuckle arm 8, and the like constitute a steered mechanism 50 for steering the steered wheels 3. The housing 5 that supports the steered shaft 6 is fixed to the vehicle body via a bracket or the like (not shown).
The steering member 2 is connected to a rotating shaft 9 that is rotatably supported with respect to the vehicle body. A reaction force actuator 10 for applying an operation reaction force to the steering member 2 is attached to the rotary shaft 9. The reaction force actuator 10 includes an electric motor such as a brushless motor having an output shaft integrated with the rotary shaft 9.

回転シャフト9の操作部材2とは反対側の端部には、例えば渦巻きばね等からなる弾性部材11が車体との間に結合されている。この弾性部材11は、反力用アクチュエータ10が操舵部材2にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、操舵部材2を直進操舵位置に復帰させる。
操舵部材2の操作入力値を検出するために、回転シャフト9に関連して、操舵部材2の操舵角θh を検出するための操舵角センサ12が設けられている。また、回転シャフト9には、操舵部材2に加えられた操舵トルクTを検出するためのトルクセンサ13が設けられている。一方、転舵軸6に関連して、転舵輪3の転舵角δW (タイヤ角)を検出するための転舵角センサ14が設けられている。
An elastic member 11 made of, for example, a spiral spring or the like is coupled to the end of the rotating shaft 9 on the side opposite to the operation member 2 with the vehicle body. The elastic member 11 returns the steering member 2 to the straight steering position by the elastic force when the reaction force actuator 10 is not applying torque to the steering member 2.
In order to detect the operation input value of the steering member 2, a steering angle sensor 12 for detecting the steering angle θ h of the steering member 2 is provided in association with the rotary shaft 9. The rotating shaft 9 is provided with a torque sensor 13 for detecting a steering torque T applied to the steering member 2. On the other hand, in relation to the steered shaft 6, a steered angle sensor 14 for detecting the steered angle δ W (tire angle) of the steered wheels 3 is provided.

これらのセンサの他にも、車速Vを検出する車速センサ15と、車体60の上下加速度GZ を検出する悪路状態検出センサとしての上下加速度センサ16と、車両の横加速度Gy を検出する横加速度センサ17と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ18とが設けられている。
上記のセンサ類12〜18の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニット(ECU)からなる車両制御手段としての制御装置19に入力されるようになっている。
In addition to these sensors, a vehicle speed sensor 15 for detecting the vehicle speed V, a vertical acceleration sensor 16 serving as a rough road condition detecting sensor for detecting a vertical acceleration G Z of the vehicle body 60, for detecting the lateral acceleration G y of the vehicle A lateral acceleration sensor 17 and a yaw rate sensor 18 for detecting the yaw rate γ of the vehicle are provided.
The detection signals of the sensors 12 to 18 are input to a control device 19 as vehicle control means including an electronic control unit (ECU) including a microcomputer.

制御装置19は、操舵角センサ12によって検出された操舵角θh および車速センサ15によって検出された車速Vに基づいて、目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサ14によって検出された転舵角δW との偏差に基づいて、駆動回路20Aを介し、転舵用アクチュエータ4を駆動制御(転舵制御)する。
一方、制御装置19は、センサ類12〜18が出力する検出信号に基づいて、操舵部材2の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路20Bを介して、反力用アクチュエータ10を駆動制御(反力制御)する。
The control device 19 sets a target turning angle based on the steering angle θ h detected by the steering angle sensor 12 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 15, and the target turning angle and the turning angle sensor 14 are set. Based on the deviation from the turning angle δ W detected by the above, the steering actuator 4 is driven and controlled (steering control) via the drive circuit 20A.
On the other hand, the control device 19 reacts via the drive circuit 20B so that an appropriate reaction force in the direction opposite to the steering direction of the steering member 2 is generated based on the detection signals output from the sensors 12-18. Drive control (reaction force control) of the force actuator 10 is performed.

図2を参照して、転舵軸6の途中部は、筒状のハウジング5内に挿入されている。ハウジング5の両端部に支持された第1および第2のブッシュ51,52によって、転舵軸6が軸方向X1に移動可能に支持されている。ハウジング5の内周面5aとハウジング5内に挿入された転舵軸6との間に、転舵用アクチュエータ4を構成する第1および第2の電動モータ21,22と、これら電動モータ21,22の出力回転を転舵軸6の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構23とが配置されている。   With reference to FIG. 2, the middle portion of the steered shaft 6 is inserted into a cylindrical housing 5. The steered shaft 6 is supported by the first and second bushes 51 and 52 supported at both ends of the housing 5 so as to be movable in the axial direction X1. Between the inner peripheral surface 5a of the housing 5 and the turning shaft 6 inserted into the housing 5, the first and second electric motors 21 and 22 constituting the turning actuator 4 and the electric motors 21, 22 A ball screw mechanism 23 is disposed as a motion conversion mechanism that converts the output rotation of 22 into the axial movement of the steered shaft 6.

転舵用アクチュエータ4を構成する第1の電動モータ21および第2の電動モータ22は、ハウジング5内に、軸方向X1に並んで配置されている。第1の電動モータ21は、ハウジング5の内周面5aに固定された第1のステータ24と、第1のステータ24に対向する第1のロータ25とを備えている。第2の電動モータ22は、ハウジング5の内周面5aに固定された第2のステータ26と、第2のステータ26に対向する第2のロータ27とを備えている。   The first electric motor 21 and the second electric motor 22 constituting the steering actuator 4 are arranged in the housing 5 along the axial direction X1. The first electric motor 21 includes a first stator 24 fixed to the inner peripheral surface 5 a of the housing 5, and a first rotor 25 that faces the first stator 24. The second electric motor 22 includes a second stator 26 that is fixed to the inner peripheral surface 5 a of the housing 5, and a second rotor 27 that faces the second stator 26.

第1のロータ25および第2のロータ27は、転舵軸6の周囲を取り囲む共通の筒状のロータコア28を有している。第1のロータ25は、共通のロータコア28の円筒状の外周面28aを取り囲んで配置された第1の永久磁石29を有している。第2のロータ27は、共通のロータコア28の外周面28aを取り囲んで配置された第2の永久磁石30を有している。   The first rotor 25 and the second rotor 27 have a common cylindrical rotor core 28 that surrounds the periphery of the steered shaft 6. The first rotor 25 has a first permanent magnet 29 disposed so as to surround the cylindrical outer peripheral surface 28 a of the common rotor core 28. The second rotor 27 has a second permanent magnet 30 disposed so as to surround the outer peripheral surface 28 a of the common rotor core 28.

ハウジング5は、第1および第2の軸受31,32を介して、ロータコア28の軸方向の両端部を回転可能に支持している。具体的には、ロータコア28は軸方向に関して第1および第2の端部281,282を有している。第1および第2の端部281,282は、それぞれ、断面L字形形状をなしている。ハウジング5は、第1の軸受31を介して、ロータコア28の第1の端部281を回転可能に支持している。また、ハウジング5は、第2の軸受32を介して、ロータコア28の第2の端部282を回転可能に支持している。第1の軸受31および第2の軸受32の各外輪は、ハウジング5に対する軸方向移動が規制され、また、第1の軸受31および第2の軸受32の各内輪は、ロータコア28に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ハウジング5に対するロータコア28の軸方向移動が規制されている。   The housing 5 rotatably supports both end portions in the axial direction of the rotor core 28 via the first and second bearings 31 and 32. Specifically, the rotor core 28 has first and second end portions 281 and 282 in the axial direction. Each of the first and second end portions 281 and 282 has an L-shaped cross section. The housing 5 rotatably supports the first end 281 of the rotor core 28 via the first bearing 31. The housing 5 rotatably supports the second end 282 of the rotor core 28 via the second bearing 32. The outer rings of the first bearing 31 and the second bearing 32 are restricted from moving in the axial direction relative to the housing 5, and the inner rings of the first bearing 31 and the second bearing 32 are moved in the axial direction relative to the rotor core 28. Is regulated. Thereby, the axial movement of the rotor core 28 with respect to the housing 5 is restricted.

ボールねじ機構23は、転舵軸6の一部に形成されたねじ軸33と、ねじ軸33の周囲を取り囲み、上記ロータコア28と同伴回転するボールナット34と、列をなす多数のボール35とを備えている。上記ボール35は、ボールナット34の内周に形成された螺旋状のねじ溝36(雌ねじ溝)と、ねじ軸33の外周に形成されたらせん状のねじ溝37(雄ねじ溝)との間に介在している。   The ball screw mechanism 23 includes a screw shaft 33 formed on a part of the steered shaft 6, a ball nut 34 that surrounds the screw shaft 33 and rotates together with the rotor core 28, and a plurality of balls 35 that form a row. It has. The ball 35 is formed between a spiral screw groove 36 (female screw groove) formed on the inner periphery of the ball nut 34 and a spiral screw groove 37 (male screw groove) formed on the outer periphery of the screw shaft 33. Intervene.

ボールナット34は、ロータコア28の軸方向の中央部283において、ロータコア28の内周面28bに同伴回転可能に嵌合されている。また、ロータコア28の内周溝(図示せず)に係止された止め輪(図示せず)等を用いて、ボールナット34とロータコア28の軸方向相対移動が規制されている。
ロータコア28の内周面28bは、上記中央部283においては、円筒面に形成されている。ロータコア28の内周面28bは、中央部283から、断面L字形の第1の端部281側へ近づくにしたがって、湾曲状に或いはテーパ状に次第に拡径されている。また、ロータコア28の内周面28bは、中央部283から、断面L字形の第2の端部282側へ近づくにしたがって、湾曲状に或いはテーパ状に次第に拡径されている。これにより、ロータコア28の肉厚t1は、中央部283から各端部281,282に近づくにしたがって、次第に薄くなっている。その結果、ロータコア28が、各端部281,282に近づくにしたがって、撓み易くなっている。
The ball nut 34 is fitted to the inner peripheral surface 28b of the rotor core 28 so as to be able to rotate along with the axially central portion 283 of the rotor core 28. In addition, relative movement in the axial direction of the ball nut 34 and the rotor core 28 is restricted by using a retaining ring (not shown) or the like locked in an inner circumferential groove (not shown) of the rotor core 28.
The inner peripheral surface 28b of the rotor core 28 is formed in a cylindrical surface in the central portion 283. The inner peripheral surface 28b of the rotor core 28 is gradually expanded in a curved shape or a tapered shape from the central portion 283 toward the first end portion 281 side having an L-shaped cross section. Further, the inner peripheral surface 28b of the rotor core 28 is gradually expanded in a curved shape or a tapered shape from the central portion 283 toward the second end portion 282 side having an L-shaped cross section. As a result, the thickness t1 of the rotor core 28 gradually decreases as it approaches the end portions 281 and 282 from the central portion 283. As a result, the rotor core 28 is easily bent as it approaches the end portions 281 and 282.

これは、例えば、転舵軸6の端部61に路面反力によるラジアル荷重F1が負荷されたときに、ボールねじ機構23に負荷されるラジアル荷重を低減するためである。具体的には、第1のブッシュ51に、上記ラジアル荷重F1とは反対方向のラジアル荷重G1が発生する。また、第1のブッシュ51を中心とする力のモーメントの釣り合いから、ロータコア28からボールナット34を介してねじ軸33に、ラジアル荷重F1と同方向のラジアル荷重H1が負荷されることになる。   This is to reduce the radial load applied to the ball screw mechanism 23 when, for example, a radial load F1 due to a road surface reaction force is applied to the end portion 61 of the steered shaft 6. Specifically, a radial load G1 in the direction opposite to the radial load F1 is generated in the first bush 51. Further, from the balance of the moment of force centered on the first bush 51, the radial load H1 in the same direction as the radial load F1 is applied from the rotor core 28 to the screw shaft 33 via the ball nut 34.

図2の拡大図である図3に示すように、第1のロータ25の第1の永久磁石29は、ロータコア28の外周面28aに、筒状の第1の弾性部材38および硬質の第1の円筒部材39を介して同伴回転可能に支持されている。また、第2のロータ27の第2の永久磁石30は、ロータコア28の外周面28aに、筒状の第2の弾性部材40および硬質の第2の円筒部材41を介して同伴回転可能に支持されている。第1および第2の円筒部材39,41としては、例えば非磁性体であるアルミニウム板を用いることができる。   As shown in FIG. 3, which is an enlarged view of FIG. 2, the first permanent magnet 29 of the first rotor 25 is formed on the outer peripheral surface 28 a of the rotor core 28 with a cylindrical first elastic member 38 and a hard first member. The cylindrical member 39 is supported so as to be able to rotate together. The second permanent magnet 30 of the second rotor 27 is supported on the outer peripheral surface 28a of the rotor core 28 so as to be able to rotate together with the cylindrical second elastic member 40 and the hard second cylindrical member 41. Has been. As the 1st and 2nd cylindrical members 39 and 41, the aluminum plate which is a nonmagnetic material can be used, for example.

第1および第2の弾性部材38,40としては、変形し易いが復元し易いシート状のゴム材を用いることが好ましく、ゴム材としては、例えば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ハロゲン化ブチレンゴム(塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴムなど)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレーンブタジエンゴム(SBR)、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)などを用いることができる。   As the first and second elastic members 38 and 40, it is preferable to use a sheet-like rubber material that is easily deformed but easily restored. Examples of the rubber material include natural rubber (NR) and polyisoprene rubber (IR). ), Halogenated butylene rubber (chlorinated butyl rubber, brominated butyl rubber, etc.), polybutadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), chloroprene rubber ( CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), butyl rubber (IIR) and the like can be used.

図4に示すように、ロータコア28の外周面28aに、筒状の第1の弾性部材38が同伴回転可能に嵌合されている。その第1の弾性部材38の外周面38aに、硬質の第1の円筒部材39が同伴回転可能に嵌合されている。その第1の円筒部材39の外周面39aに、第1の永久磁石29が同伴回転可能に嵌合されている。第1の弾性部材38は、ロータコア28および第1の円筒部材39の少なくとも一方に、接着されていてもよい。   As shown in FIG. 4, a cylindrical first elastic member 38 is fitted to the outer peripheral surface 28a of the rotor core 28 so as to be able to rotate together. A hard first cylindrical member 39 is fitted on the outer peripheral surface 38a of the first elastic member 38 so as to be able to rotate together. A first permanent magnet 29 is fitted on the outer peripheral surface 39a of the first cylindrical member 39 so as to be able to rotate together. The first elastic member 38 may be bonded to at least one of the rotor core 28 and the first cylindrical member 39.

無負荷の状態では、ロータコア28、第1の弾性部材38、第1の円筒部材39および第1の永久磁石29は、同心に配置されている。第1の円筒部材39および第1の永久磁石29は、第1の弾性部材38によって、径方向に変位可能(ロータコア28に対して偏心可能)に弾性支持されている。
図5に示すように、ロータコア28の外周面28aに、筒状の第2の弾性部材40が同伴回転可能に嵌合されている。その第2の弾性部材40の外周面40aに、硬質の第2の円筒部材41が同伴回転可能に嵌合されている。その第2の円筒部材41の外周面41aに、第2の永久磁石30が同伴回転可能に嵌合されている。第2の弾性部材40は、ロータコア28および第2の円筒部材41の少なくとも一方に、接着されていてもよい。
In an unloaded state, the rotor core 28, the first elastic member 38, the first cylindrical member 39, and the first permanent magnet 29 are arranged concentrically. The first cylindrical member 39 and the first permanent magnet 29 are elastically supported by the first elastic member 38 so as to be displaceable in the radial direction (can be eccentric with respect to the rotor core 28).
As shown in FIG. 5, a cylindrical second elastic member 40 is fitted to the outer peripheral surface 28a of the rotor core 28 so as to be able to rotate together. A hard second cylindrical member 41 is fitted to the outer peripheral surface 40a of the second elastic member 40 so as to be able to rotate together. A second permanent magnet 30 is fitted on the outer peripheral surface 41a of the second cylindrical member 41 so as to be able to rotate together. The second elastic member 40 may be bonded to at least one of the rotor core 28 and the second cylindrical member 41.

無負荷の状態では、ロータコア28、第2の弾性部材40、第2の円筒部材41および第2の永久磁石30は、同心に配置されている。第2の円筒部材41および第2の永久磁石30は、第2の弾性部材40によって、径方向に変位可能(ロータコア28に対して偏心可能)に弾性支持されている。
本実施の形態によれば、ロータコア28の肉厚t1が、軸方向の中央部283から各端部281,282に近づくにしたがって次第に薄くされているので、ロータコア28の剛性を、その端部281,282に近づくにしたがって低下させることができる。すなわち、端部281,282に近づくにしたがってロータコア28が撓み易くなる。
In an unloaded state, the rotor core 28, the second elastic member 40, the second cylindrical member 41, and the second permanent magnet 30 are arranged concentrically. The second cylindrical member 41 and the second permanent magnet 30 are elastically supported by the second elastic member 40 so that they can be displaced in the radial direction (can be eccentric with respect to the rotor core 28).
According to the present embodiment, the thickness t1 of the rotor core 28 is gradually reduced from the axial central portion 283 toward the end portions 281, 282. , 282, it can be lowered. That is, the rotor core 28 is easily bent as it approaches the ends 281 and 282.

したがって、図2に示すように、路面反力によるラジアル荷重F1が転舵軸6の端部61に負荷され、これに起因して、ねじ軸33の中央部が撓むときに、ねじ軸33の撓みに追従して、ボールナット34のハウジングとなるロータコア28が撓むので、ボールナット34を径方向に変位させる(逃がす)ことができる。
換言すると、ボールナット34が、ねじ軸33の撓みに抗してラジアル方向に突っ張るようなことがない。したがって、ボールナット34に負荷されるラジアル荷重H1を格段に低減することができる。その結果、ボールねじ機構23に負荷されるラジアル荷重を格段に低減して、耐久性を向上することができる。
Therefore, as shown in FIG. 2, when the radial load F <b> 1 due to the road surface reaction force is applied to the end portion 61 of the steered shaft 6, and due to this, the central portion of the screw shaft 33 is bent, the screw shaft 33. Since the rotor core 28 serving as the housing of the ball nut 34 bends following the bending, the ball nut 34 can be displaced (released) in the radial direction.
In other words, the ball nut 34 does not stretch in the radial direction against the bending of the screw shaft 33. Therefore, the radial load H1 loaded on the ball nut 34 can be significantly reduced. As a result, the radial load applied to the ball screw mechanism 23 can be significantly reduced, and the durability can be improved.

また、第1および第2の永久磁石29,30のそれぞれを、対応する硬質の円筒部材39,41で支持し、その対応する硬質の円筒部材39,41とロータコア28との間に、対応する弾性部材38,40を介在している。したがって、路面反力により転舵軸6に追従してロータコア28が曲げ変形したとしても、そのロータコア28の変形を各弾性部材38,40によって吸収することができる。その結果、第1および第2の永久磁石29,30が曲げ変形しないので、耐久性を向上することができる。また、第1および第2の永久磁石29,30を対応する硬質の円筒部材39,41で支持しているので、第1および第2の永久磁石29,30の心ずれが少なく、第1および第2の電動モータ21,22の出力特性が安定している。   Further, each of the first and second permanent magnets 29 and 30 is supported by the corresponding hard cylindrical members 39 and 41, and corresponds between the corresponding hard cylindrical members 39 and 41 and the rotor core 28. Elastic members 38 and 40 are interposed. Therefore, even if the rotor core 28 is bent and deformed following the steered shaft 6 by the road surface reaction force, the deformation of the rotor core 28 can be absorbed by the elastic members 38 and 40. As a result, since the first and second permanent magnets 29 and 30 are not bent and deformed, durability can be improved. In addition, since the first and second permanent magnets 29, 30 are supported by the corresponding hard cylindrical members 39, 41, the first and second permanent magnets 29, 30 are less misaligned, and the first and second permanent magnets 29, 30 are less affected. The output characteristics of the second electric motors 21 and 22 are stable.

上述の実施形態では、本発明が、操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除されたステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置に適用された例について説明したが、これに限らない。例えば、電動モータの出力を操舵補助力として出力する電動パワーステアリング装置に本発明を適用してもよい。また、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更可能な伝達比可変機構を備え、伝達比可変機構を駆動するために電動モータの出力を用いる伝達比可変式の車両用操舵装置に、本発明を適用してもよい。その他、請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。   In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the steer-by-wire vehicle steering device in which the mechanical connection between the steering member and the steered wheels is released has been described, but the present invention is not limited thereto. . For example, the present invention may be applied to an electric power steering device that outputs the output of an electric motor as a steering assist force. In addition, a transmission ratio variable mechanism that can change the ratio of the turning angle of the steered wheels to the steering angle of the steering member, and the transmission ratio variable type vehicle steering that uses the output of the electric motor to drive the transmission ratio variable mechanism. The present invention may be applied to an apparatus. In addition, various modifications can be made within the scope of the claims.

1…車両用操舵装置、2…操舵部材、3…転舵輪、4…転舵用アクチュエータ、5…ハウジング、5a…内周面、6…転舵軸、21…第1の電動モータ、22…第2の電動モータ、23…ボールねじ機構、24…第1のステータ、25…第1のロータ、26…第2のステータ、27…第2のロータ、28…ロータコア、28a…外周面、28b…内周面、281…第1の端部、282…第2の端部、283…中央部、29…第1の永久磁石、30…第2の永久磁石、31…第1の軸受、32…第2の軸受、33…ねじ軸、34…ボールナット、35…ボール、38…第1の弾性部材、38a…外周面、39…第1の円筒部材、39a…外周面、40…第2の弾性部材、40a…外周面、41…第2の円筒部材、…外周面、t1…肉厚、X1…軸方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 2 ... Steering member, 3 ... Steering wheel, 4 ... Steering wheel, 5 ... Housing, 5a ... Inner peripheral surface, 6 ... Steering shaft, 21 ... 1st electric motor, 22 ... 2nd electric motor, 23 ... ball screw mechanism, 24 ... 1st stator, 25 ... 1st rotor, 26 ... 2nd stator, 27 ... 2nd rotor, 28 ... rotor core, 28a ... outer peripheral surface, 28b ... inner peripheral surface, 281 ... first end, 282 ... second end, 283 ... central part, 29 ... first permanent magnet, 30 ... second permanent magnet, 31 ... first bearing, 32 2nd bearing, 33 ... Screw shaft, 34 ... Ball nut, 35 ... Ball, 38 ... First elastic member, 38a ... Outer peripheral surface, 39 ... First cylindrical member, 39a ... Outer peripheral surface, 40 ... Second 40a ... outer peripheral surface, 41 ... second cylindrical member, ... outer peripheral surface, t1 ... wall thickness, X1 ... Direction

Claims (2)

筒状のハウジングと、
上記ハウジング内に挿通され、軸方向に移動可能な転舵軸と、
上記転舵軸の一部に設けられたねじ軸と、
ボールを介して上記ねじ軸と螺合するボールナットと、
上記ボールナットを回転駆動する第1および第2の電動モータと、を備え、
上記第1および第2の電動モータは、上記軸方向に並び上記ハウジングの内周面に固定された第1および第2のステータと、上記第1および第2のステータにそれぞれ対向する第1および第2のロータと、を含み、
上記第1および第2のロータは、共通の筒状のロータコアと、上記第1および第2のステータとそれぞれ対向し上記ロータコアの外周面に同伴回転可能に支持された第1および第2の永久磁石と、を有し、
上記ロータコアの軸方向の第1および第2の端部が、上記ハウジングによって支持された第1および第2の軸受によって、それぞれ回転可能に支持される部分を含み
上記ボールナットは、上記ロータコアの軸方向の中央部に配置され、
上記ロータコアの肉厚が、上記ロータコアの上記軸方向の中央部から上記第1および第2の軸受によってそれぞれ支持される上記部分に近づくにしたがって次第に薄くされている車両用操舵装置。
A tubular housing;
A steered shaft that is inserted into the housing and is movable in the axial direction;
A screw shaft provided on a part of the steered shaft;
A ball nut threadably engaged with the screw shaft via a ball;
First and second electric motors for rotationally driving the ball nut,
The first and second electric motors include first and second stators arranged in the axial direction and fixed to the inner peripheral surface of the housing, and first and second stators facing the first and second stators, respectively. A second rotor,
The first and second rotors are opposed to the common cylindrical rotor core and the first and second stators, respectively, and are supported on the outer peripheral surface of the rotor core so as to be rotatable along with the first and second permanent members. A magnet,
The first and second ends of the axial direction of the rotor core, the first and second bearings supported by said housing includes a portion that will be rotatably supported, respectively,
The ball nut is disposed in the axial center of the rotor core,
The vehicle steering apparatus in which the thickness of the rotor core is gradually reduced from the axial central portion of the rotor core toward the portions supported by the first and second bearings .
請求項1において、上記第1のロータは、上記ロータコアの外周面に嵌合された筒状の第1の弾性部材と、上記第1の弾性部材の外周面に嵌合された硬質の第1の円筒部材と、上記第1の円筒部材の外周面に嵌合された第1の永久磁石と、を含み、
上記第2のロータは、上記ロータコアの外周面に嵌合された筒状の第2の弾性部材と、上記第2の弾性部材の外周面に嵌合された硬質の第2の円筒部材と、上記第2の円筒部材の外周面に嵌合された第2の永久磁石と、を含む車両用操舵装置。
2. The first rotor according to claim 1, wherein the first rotor is a cylindrical first elastic member fitted to the outer circumferential surface of the rotor core, and a hard first fitting fitted to the outer circumferential surface of the first elastic member. And a first permanent magnet fitted to the outer peripheral surface of the first cylindrical member,
The second rotor includes a cylindrical second elastic member fitted to the outer peripheral surface of the rotor core, and a hard second cylindrical member fitted to the outer peripheral surface of the second elastic member; And a second permanent magnet fitted to the outer peripheral surface of the second cylindrical member.
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