JP2007062412A - Steering device of vehicle - Google Patents
Steering device of vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007062412A JP2007062412A JP2005247480A JP2005247480A JP2007062412A JP 2007062412 A JP2007062412 A JP 2007062412A JP 2005247480 A JP2005247480 A JP 2005247480A JP 2005247480 A JP2005247480 A JP 2005247480A JP 2007062412 A JP2007062412 A JP 2007062412A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw shaft
- shaft
- steering
- hollow motor
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、車両の操舵装置に関し、特に、ステアバイワイヤ式の操舵装置や電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering device, and more particularly to a steer-by-wire steering device and an electric power steering device.
従来、ステアリングホイールとステアリングリンクを機械的に連結せずに配するステアバイワイヤ式の操舵装置が知られている(例えば、特許文献1及び2参照。)。特許文献1の操舵装置では、軸方向に同心に離間配置された2つのモータがステアリングリンクを構成するボールねじ機構のねじ軸の外側に平行に配置されている。そして、ステアリングホイールのステアリング角度によって2つモータを制御することにより、モータの回転を歯車減速機構を介してボールねじ機構のナット軸に伝達し、ステアリングリンクを軸方向に移動する。
Conventionally, a steer-by-wire type steering device is known in which a steering wheel and a steering link are not mechanically connected (see, for example,
特許文献2のステアバイワイヤ式の操舵装置は、軸方向に同心に離間配置された2つの中空モータにステアリングリンクを構成するボールねじ機構のねじ軸を貫通配置し、中空モータを回転させ、この回転をボールねじ機構によってステアリング動作に変換している。 In the steer-by-wire type steering device of Patent Document 2, a screw shaft of a ball screw mechanism that constitutes a steering link is disposed through two hollow motors that are concentrically spaced apart in the axial direction, and the hollow motor is rotated. Is converted into steering operation by a ball screw mechanism.
また、ラック軸に操舵補助力を与えてアシスト駆動するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置としては、軸方向に同心に離間配置された2つの中空モータにラック軸を貫通配置し、中空モータの回転をボールねじ機構によってラック軸の軸方向移動に変換したものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。
ところで、特許文献1では、2つのモータを使って信頼性の高い操舵装置を与えているが、2つのモータをねじ軸の外部に平行に配置しているため、操舵装置の大型化を招く原因になる。
By the way, in
また、特許文献2及び特許文献3では、ねじ軸と同心の中空モータを用いて省スペースを図っているが、中空モータがボールねじのナット軸を直接回転させるため、減速比が小さい。このため、出力トルクが大きな中空モータが必要となり、中空モータ自体ひいては操舵装置の大型化を招く原因になる。 Further, in Patent Document 2 and Patent Document 3, space is saved by using a hollow motor concentric with the screw shaft, but the reduction ratio is small because the hollow motor directly rotates the nut shaft of the ball screw. For this reason, a hollow motor having a large output torque is required, which causes the size of the steering device to be increased.
また、ナット回転でねじ軸を直線運動させるタイプの転舵アクチュエータでは、ねじ軸の回り止め機構が必要である。特許文献3のような電動パワーステアリング装置では、ねじ軸の端部に設けたラックに噛合するステアリングシャフト側のピニオンをねじ軸の回り止めとして使用することができるが、特許文献1及び特許文献2のように、ピニオンを有しない構造では、ねじ軸の回り止め機構が別途必要である。 Further, a turning actuator that rotates the screw shaft linearly by rotating the nut requires a rotation prevention mechanism for the screw shaft. In an electric power steering apparatus such as Patent Document 3, a pinion on the steering shaft side that meshes with a rack provided at an end portion of the screw shaft can be used as a detent for the screw shaft. As described above, in the structure having no pinion, a screw shaft detent mechanism is required separately.
そして、車両の走行中、タイヤからの振動(軸力の振動)がねじ軸に伝わると、ねじ軸がナットからの反力で回転振動を生じ、ねじ軸と回り止め機構との間で騒音が発生してしまうという問題がある。 When the vibration from the tire (vibration of the axial force) is transmitted to the screw shaft while the vehicle is running, the screw shaft generates rotational vibration due to the reaction force from the nut, and noise is generated between the screw shaft and the detent mechanism. There is a problem that it occurs.
本発明は、このような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、転舵アクチュエータの小型化を図ることができる車両の操舵装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、タイヤから伝わる振動による騒音を抑制することができる車両の操舵装置を提供することにある。 The present invention has been made to eliminate such inconveniences, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus in which the steering actuator can be reduced in size. Another object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus capable of suppressing noise caused by vibrations transmitted from tires.
本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
(1) ステアリングリンクを軸方向に駆動する転舵アクチュエータを備える車両の操舵装置であって、
ねじ軸及びナット軸を備えるボールねじ機構と、
ねじ軸の軸線に対して平行な偏心軸線を有し、ねじ軸が貫通配置される中空モータと、
中空モータの回転をナット軸に伝達する減速機構と、
を備えることを特徴とする車両の操舵装置。
(2) ボールねじ機構のねじ軸を軸方向に駆動する転舵アクチュエータを備える車両の操舵装置であって、
ねじ軸の軸方向の移動を転がり接触により支持するとともに、ねじ軸の回転を防止する回り止め機構を備えることを特徴とする車両の操舵装置。
(3) ステアリングリンクを軸方向に駆動する転舵アクチュエータを備えるステアバイワイヤ式の車両の操舵装置であって、
ねじ軸及びナット軸を備えるボールねじ機構と、
ねじ軸が同心に貫通配置される第1の中空モータと、
ねじ軸の軸線に対して平行な偏心軸線を有し、ねじ軸が貫通配置される第2の中空モータと、
を備えることを特徴とするステアバイワイヤ式の車両の操舵装置。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) A vehicle steering apparatus including a steering actuator for driving a steering link in an axial direction,
A ball screw mechanism including a screw shaft and a nut shaft;
A hollow motor having an eccentric axis parallel to the axis of the screw shaft and through which the screw shaft is disposed;
A speed reduction mechanism that transmits the rotation of the hollow motor to the nut shaft;
A vehicle steering apparatus comprising:
(2) A vehicle steering apparatus including a steering actuator that drives a screw shaft of a ball screw mechanism in an axial direction,
A steering apparatus for a vehicle, comprising a rotation prevention mechanism for supporting axial movement of a screw shaft by rolling contact and preventing rotation of the screw shaft.
(3) A steer-by-wire vehicle steering apparatus including a steering actuator that drives a steering link in an axial direction,
A ball screw mechanism including a screw shaft and a nut shaft;
A first hollow motor in which a screw shaft is disposed concentrically;
A second hollow motor having an eccentric axis parallel to the axis of the screw shaft and through which the screw shaft is disposed;
A steer-by-wire vehicle steering apparatus comprising:
本発明の(1)の構成によれば、中空モータが、ねじ軸の軸線に対して平行な偏心軸線を有し、ねじ軸が貫通配置されるので、モータをねじ軸の外部に平行に配置する場合に比べて、転舵アクチュエータの省スペースを図ることができる。
また、中空モータの回転を減速機構を介してボールねじ機構のナット軸に伝達するため、中空モータでボールねじ機構のナット軸を直接回転させる場合に比べて、減速比を大きくとることができる。これにより、出力トルクの大きな中空モータを用いる必要がなく、転舵アクチュエータの小型化を図ることができる。
According to the configuration of (1) of the present invention, the hollow motor has an eccentric axis parallel to the axis of the screw shaft, and the screw shaft is disposed through, so that the motor is arranged parallel to the outside of the screw shaft. Compared with the case where it does, the space saving of a steering actuator can be aimed at.
Further, since the rotation of the hollow motor is transmitted to the nut shaft of the ball screw mechanism through the speed reduction mechanism, the reduction ratio can be made larger than when the nut shaft of the ball screw mechanism is directly rotated by the hollow motor. Thereby, it is not necessary to use a hollow motor having a large output torque, and the steering actuator can be downsized.
本発明の(2)の構成によれば、ねじ軸の軸方向の移動を転がり接触により支持するとともに、ねじ軸の回転を防止する回り止め機構を備えるので、タイヤからの振動(軸力の振動)がねじ軸に伝わって、ねじ軸がナット軸からの反力で回転振動を生じた場合においても、がたつきを良好に防止することができる。これにより、音の発生を回避することができる。 According to the configuration of (2) of the present invention, since the rotation of the screw shaft is supported by rolling contact and the rotation prevention mechanism for preventing the rotation of the screw shaft is provided, vibration from the tire (vibration of axial force) ) Is transmitted to the screw shaft, and even when the screw shaft generates rotational vibration due to the reaction force from the nut shaft, it is possible to satisfactorily prevent rattling. Thereby, generation | occurrence | production of a sound can be avoided.
本発明の(3)の構成によれば、ねじ軸が同心に貫通配置される第1の中空モータと、
ねじ軸の軸線に対して平行な偏心軸線を有し、ねじ軸が貫通配置される第2の中空モータと、を備えるので、万一、一方の中空モータが出力不能となっても他方の中空モータで操舵が可能なフェールセーフなシステムとすることができる。
According to the configuration of (3) of the present invention, the first hollow motor in which the screw shaft is disposed concentrically;
A second hollow motor having an eccentric axis parallel to the axis of the screw shaft and through which the screw shaft is disposed, so that even if one hollow motor cannot output, the other hollow motor A fail-safe system that can be steered by a motor can be obtained.
以下、本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、ステアリングホイールの入力が転舵機構に電気的に伝達され、転舵アクチュエータがステアリングリンクを構成するねじ軸を軸方向に駆動するステアバイワイヤ式の操舵装置に本発明を適用した場合を例に採る。 Hereinafter, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a steer-by-wire type steering device in which the input of the steering wheel is electrically transmitted to the steering mechanism, and the steering actuator drives the screw shaft constituting the steering link in the axial direction. Take the case as an example.
本実施形態である車両の操舵装置10では、図1に示すように、ステアリングリンク11は、左右の前輪12を支持するタイロッド13と、左右のタイロッド13に軸方向の両端部が連結される、ボールねじ機構のねじ軸14とを備えている。そして、操舵制御駆動装置16で制御される転舵アクチュエータ15によってねじ軸14を軸方向に駆動することにより、前輪12が操舵される。
In the
操舵制御駆動装置16は、車両制御装置17に蓄積された車速、車輪速、ヨーレート、横加速度、コーナリング力等のさまざまな車両情報、ステアリングホイール18のステアリング角度に応じた反力アクチュエータ19からの入力信号、軸力センサ20からの入力信号等に基づいて転舵アクチュエータ15を駆動し、車両の状態を適正に制御する。
The steering
転舵アクチュエータ15は、図1及び図2に示すように、ねじ軸14と2つのナット軸21,22を有するボールねじ機構と、ねじ軸14が同心に貫通配置されて、一方のナット軸21に回転を伝達する第1の中空モータ23と、ねじ軸14の軸線Pに対して平行な偏心軸線Qを有し、ねじ軸14が貫通配置される第2の中空モータ24と、第2の中空モータ24の回転を他方のナット軸22に伝達する減速機構25とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the steered
ナット軸21,22は軸方向に互いに離間して配置されている。ナット軸21は第1の中空モータ23を収容するモータハウジング26内に深溝玉軸受27及び一対のアンギュラ玉軸受28等の転がり軸受を介して回転可能に支持されている。ナット軸22は、モータハウジング26と、第2の中空モータ24を収容するモータハウジング29との間で締結される中間ハウジング30内に、一対のアンギュラ玉軸受31等の転がり軸受を介して回転可能に支持されている。
The
第1の中空モータ23は、ナット軸21の外周部に一体に設けられたロータ32と、ハウジング26の内周部にロータ32に径方向に対向して設けられたステータ33とを備えている。そして、操舵制御装置16によりステータ33に対する駆動電流を制御することによりロータ32は回転駆動されて、その回転がナット軸21に直接伝達され、これにより、ねじ軸14が軸方向に駆動される。
The first
第2の中空モータ24は、ナット軸22と軸方向に並んで配置された中空のオフセット軸34の外周部に一体に設けられたロータ35と、モータハウジング29の内周部にロータ35に径方向に対向して設けられたステータ36とを備えている。
The second
オフセット軸34は、ねじ軸14の軸線Pに対して平行な偏心軸線Qを有して、ナット軸22の内径より大きな略一様内径に形成されており、ねじ軸14はオフセット軸34内に貫通配置される。また、オフセット軸34では、ナット軸22から離間する側の端部がモータハウジング29に深溝玉軸受37等の転がり軸受を介して回転可能に支持されている。
The
そして、操舵制御装置16によりステータ36に対する駆動電流を制御することによりロータ35は回転駆動されて、その回転がオフセット軸34のナット軸22側の端部外周面とナット軸22の端部に形成された拡径部22aの内周面との間に介装された減速機構25を介してナット軸22に伝達され、これにより、ねじ軸14が軸方向に駆動される。
The rotor 35 is rotationally driven by controlling the drive current to the
減速機構25は、くさび作用を用いたトラクションドライブ減速機構(以下、くさびローラ減速機と呼ぶ)であり、図3に示すように、ナット軸22とオフセット軸34との間に、周方向に亘って径方向寸法の異なる環状空間38が形成されている。この環状空間38内には、固定ガイドローラ39と、固定ガイドローラ39より小径の二つのくさびローラ40a,40bとが設けられている。
The
固定ガイドローラ39は、モータハウジング29に固定された固定キャリア39aと固定キャリア39aに締結された連結板39bとの間に支持されるキャリアピン39cの回りに、ニードルローラ39dを介して回転可能に支持されており、環状空間38の径方向寸法の広い領域において、その外周面をオフセット軸34の外周面およびナット軸22の内周面に当接させた状態で配置されている。
The fixed
二つのくさびローラ40a,40bは、環状空間38の径方向寸法の狭い領域に向けてそれぞればね41によって押圧付勢された状態で、円周方向に変位可能に互いに離間配置されている。
The two
そして、オフセット軸34が正回転駆動(矢印a方向)される場合には、例えば、くさびローラ40aがばね41の付勢力、及びオフセット軸34の回転力によって環状空間38の径方向寸法の狭い領域に向けて微小変位して、オフセット軸34の外周面とナット軸22の内周面との間に食い込み、これにより、オフセット軸34の回転駆動力がくさびローラ40aおよび固定ガイドローラ44を介してナット21に伝達される。
When the offset
一方、オフセット軸34が逆回転駆動(矢印b方向)される場合も、回転方向が逆になることで、くさびローラ40bが、前記環状空間38の径方向寸法の狭い領域に向けて微小変位し、オフセット軸34の外周面とナット軸22の内周面との間に食い込み、上記同様の作用によって、オフセット軸34の回転駆動力がナット軸21に伝達される。
On the other hand, when the offset
このように、くさびローラ減速機25は、くさびローラ40a,40bのくさび作用を利用して、大トルクが入力されてもすべることなく回転を効率よく伝達する減速機構であり、がたつきによる操舵性の劣化やギアの作動音の問題もなく、転舵アクチュエータに好適に用いることができる。
As described above, the wedge
ここで、オフセット軸34とナット軸22(ねじ軸14)との偏心量eは、ねじ軸14の直径の1/5程度が好ましく、これによって、オフセット軸34の内径を極端に大きくしなくてもねじ軸14を貫通させることができ、第2の中空モータ24の大型化を防ぐことができる。
Here, the amount of eccentricity e between the offset
また、くさびローラ減速機25の減速比が大きいと、ねじ軸14に対して中空モータ24の慣性が大きくなり車両の操舵特性が劣化したり、外径サイズが制約を受ける場合がある。このため、減速比は1.2〜2程度に設定されることが望ましい。
Further, if the reduction ratio of the wedge
また、本実施形態では、図2及び図4に示すように、ねじ軸14の一端側にねじ軸14の回り止め機構42が設けられている。この回り止め機構42は、図4に示すように、ねじ軸14の軸方向の移動を転がり接触(ローラフォロア)により支持するとともに、ねじ軸14の回転を防止するようにしたものである。ねじ軸14の一端側の外周面には一対の平面部43が互いに180°離間して軸方向に沿って形成され、一対の平面部43に一対のローラ44がそれぞれ転がり接触している。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG.2 and FIG.4, the
一対のローラ44はそれぞれ、モータハウジング29に嵌合されたローラピン45にニードルローラ46等の転動体を介して回転可能に支持されており、また、一方のローラピン45は、モータハウジング29にねじ込まれた一組の予圧ねじ47によって径方向に押圧可能とされている。この押圧力を調整することにより、ローラ44が平面部43に押圧接触して予圧が付与され、ねじ軸14のがたつきが防止される。
なお、すべり接触においてねじ軸14にがたつきが生じないように予圧をかける場合には、効率が低下し、大きなモータを使用しなければならなくなるが、本実施形態のように、転がり接触の場合には、モータを大型化する必要はない。
Each of the pair of
In addition, when preload is applied so that the
更に、本実施形態では、図2に示すように、回転角センサ(レゾルバ)48が、ナット軸21、ナット軸22及びオフセット軸34にそれぞれ1つずつ、合計3つ使用され信頼度を向上している。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a total of three rotation angle sensors (resolvers) 48 are used for the
そして、3つの回転角センサ48の相関関係が崩れた場合、多数決で1つの回転角センサ48を異常と判断する。異常の場合には、操舵制御装置16は運転者に警報を出して修理を促すが、正常な残り2つの回転角センサ48によって転舵アクチュエータ15を制御し、機能の喪失を防いでいる。
And when the correlation of the three
また、第2の中空モータ24のオフセット軸34とナット軸22との間には、くさびロータ減速機25が配置されるため微小なすべりや減速比の変動が起きるが、ナット軸22とオフセット軸34の双方の回転角センサ48によって、すべりを補正する制御も行っている。
Further, since the wedge
従って、本実施形態の車両の操舵装置10によれば、第2の中空モータ24が、ねじ軸14の軸線Pに対して平行な偏心軸線Qを有し、ねじ軸14が貫通配置されるので、モータをねじ軸の外部に平行に配置する場合に比べて、転舵アクチュエータ15の省スペースを図ることができる。
Therefore, according to the
また、第2の中空モータ24の回転駆動力を減速機構25を介してボールねじ機構のナット軸22に伝達するため、中空モータでボールねじ機構のナット軸を直接回転させる場合に比べて、減速比を大きくとることができる。これにより、出力トルクの大きな第2の中空モータを用いる必要がなく、転舵アクチュエータ15の小型化を図ることができる。
Further, since the rotational driving force of the second
さらに、ねじ軸14の軸方向の移動を転がり接触により支持するとともに、ねじ軸14の回転を防止する回り止め機構42を備えるので、タイヤからの振動(軸力の振動)がねじ軸14に伝わって、ねじ軸14がナット軸21,22からの反力で回転振動を生じた場合においても、がたつきを良好に防止することができる。これにより、音の発生を回避することができる。
In addition, since the
また、ねじ軸14が同心に貫通配置される第1の中空モータ23と、ねじ軸14の軸線Pに対して平行な偏心軸線Qを有し、ねじ軸14が貫通配置される第2の中空モータ24と、を備えるので、万一、一方の中空モータが出力不能となっても他方の中空モータで操舵が可能なフェールセーフなシステムとすることができる。
Further, the first
また、減速機構25を介してナット軸22に回転を伝達する第2の中空モータ24により低速域におけるねじ軸の軸力を確保し、減速機構を用いない第1の中空モータ23で高速域での動力を出力することができるので、幅広い出力特性を実現することができる。
Further, the axial force of the screw shaft in the low speed region is secured by the second
なお、本発明の車両の操舵装置は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 The vehicle steering apparatus of the present invention is not limited to this embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
本発明の回り止め機構は、ねじ軸14の軸方向の移動を転がり接触により支持するとともに、ねじ軸14の回転を防止するようにしたものであればよく、図5及び図6に示す変形例のような回り止め機構50であってもよい。
The anti-rotation mechanism of the present invention only needs to support the movement of the
この回り止め機構50では、ねじ軸14の一端側が円柱状に形成されており、ねじ軸14の外周面に軸方向に沿って転がり接触する曲面ローラ51が、不図示の保持器を用いて、ねじ軸14の軸方向に複数配置されローラ列51aを構成するとともに、ローラ列51aをねじ軸14の周方向に複数箇所配置する。
In this
ローラ51は、ねじ軸14の外周面と、モータハウジング29の内周面或いはモータハウジング29に固定された外筒52の内周面との間に予圧を付与した状態で組み込まれており、図6に示すように、軸方向中央部に形成された凹曲面53と軸方向両端部に形成された凸曲面54との組合せによって構成される。凹曲面53の曲率r1はねじ軸14の外周面の曲率と略同等とされ、凸曲面54の曲率r2はモータハウジング29或いは外筒52の内周面の曲率と略同等とされている。
The
また、転がり接触を用いたその他の回り止め機構としては、ボールスプラインを予圧状態で使用するようにしてもよい。 Further, as another detent mechanism using rolling contact, a ball spline may be used in a preload state.
なお、転舵アクチュエータ15では、ボールねじ機構にがたつきがある場合の他、タイヤからの軸力振動で音が発生する場合もあるが、この場合は、ナット軸21側とナット軸22側とで発生するねじ軸14の軸力の差を第1の中空モータ23及び第2の中空モータ24で制御し、ボールねじ機構を予圧状態にすることで解決することも可能である。
In the
また、2つのナット軸21,22間を定圧もしくは定位置予圧として、ねじ軸14のがたつきを防ぐようにしてもよい。2つのナット軸21,22を定位置予圧とすると、第2の中空モータ24を第1の中空モータ23側のボールねじ機構でも分担することができるので、ボールねじ機構の負荷容量を有効に利用してねじ軸14を小型化することができる。
Further, rattling of the
また、本実施形態では、減速機構として、くさびローラ減速機を例示したが、これに代えて、ナット軸22側に形成した内歯車と、オフセット軸34側に形成した外歯車とを噛合させた歯車減速機を用いてもよい。
In this embodiment, the wedge roller speed reducer has been exemplified as the speed reduction mechanism. Instead, the internal gear formed on the
さらに、本実施形態では、ステアリングホイールの入力を電気的に転舵アクチュエータに伝達するステアバイワイヤ式の操舵装置に本発明を適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、転舵アクチュエータによってステアリングリンクとしてのラック軸の軸方向移動をアシストするラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。この場合、ラック軸はボールねじ機構のねじ軸を構成し、ラック軸の端部に形成されたラックにステアリングシャフトに設けたピニオンが噛合する。 Furthermore, in this embodiment, although the case where this invention was applied to the steer-by-wire type steering apparatus which electrically transmits the input of a steering wheel to a steering actuator was illustrated, this invention is not limited to this, Steering The present invention may be applied to a rack assist type electric power steering apparatus that assists the axial movement of the rack shaft as a steering link by an actuator. In this case, the rack shaft constitutes a screw shaft of a ball screw mechanism, and a pinion provided on the steering shaft meshes with a rack formed at the end of the rack shaft.
図7は、本実施例及び従来例におけるねじ軸の移動速度に対するねじ軸推力を比較したものである。なお、電源から供給可能な電流には限りがあるので、電源電流が制限された場合の特性を示している。出力推力は、入力電力に対して、モータと駆動回路の損失および機械損失により決まる。 FIG. 7 compares the screw shaft thrust with respect to the moving speed of the screw shaft in the present embodiment and the conventional example. Since the current that can be supplied from the power supply is limited, the characteristics are shown when the power supply current is limited. The output thrust is determined by the loss of the motor and drive circuit and the mechanical loss with respect to the input power.
図7において、第1の中空モータ23のみでねじ軸14を駆動する場合を従来例1、第2の中空モータ24(減速機構付き)のみでねじ軸14を駆動する場合を本実施例1、第1の中空モータ23及び第2の中空モータ24(減速機構付き)を用いてねじ軸14を駆動する場合を本実施例2、第1の中空モータ23を2つ用いてねじ軸14を駆動する場合を従来例2とする。
7, when the
転舵アクチュエータ15には、据え切り時等に低速で大きな推力が要求されるとともに緊急回避やカウンタステア等の高速転舵においても大きな推力が要求される。
The turning
第1の中空モータ23及び第2の中空モータ24は同じ特性のモータを使用しているが、減速機構25(減速比1.5)を有した第2の中空モータのみの本実施例1では、第1の中空モータ23のみに電流を与えた従来例1と比べて、ほぼ全域に亘って推力特性がアップしているのがわかる。
The first
第1の中空モータ23と第2の中空モータ24とを同時に使用した本実施例2の場合、個々のモータの電流が減り、効率が向上するので単体で駆動するより出力が出る。これにより必要な特性を満たすことができる。
In the case of the second embodiment in which the first
従来例2は第1の中空モータ23を2個使って減速なしで構成したものであり、高速転舵S部分の特性をわずかであるが満たすことができず、モータの熱定格により低速での推力も不足してしまう。この推力を改善するには効率のよいモータ特性にする必要があるが、効率を上げるためにはモータを大型化する必要がでてくる。
Conventional example 2 uses two first
本実施例2では、同じモータを使用した場合、低速でのモータの熱定格が、1/2+減速比÷2=1.25倍となる。従って、高速でも、低速でも有利な特性であることがわかる。 In the second embodiment, when the same motor is used, the thermal rating of the motor at a low speed is 1/2 + reduction ratio ÷ 2 = 1.25 times. Therefore, it can be seen that the characteristics are advantageous at both high speed and low speed.
また、減速機構付きの第2の中空モータ24を使用した本実施例1は、第1の中空モータ23を使用した従来例1に比べて、全域に渡って推力が出ているので、第2の中空モータ24(減速機構付き)を2つ使用した方がさらに小型化ができると考えられるが、ここでは、減速なしの第1の中空モータ23と併用することで、モータの慣性モーメントの増大を防ぎ、操舵特性の劣化を防いでいる。
Further, in the first embodiment using the second
図8は、高速転舵時(図7のS部)に操舵アクチュエータ15が出すことのできる推力特性である。この場合も、供給可能な電力を一定とした場合の特性である。
FIG. 8 shows thrust characteristics that the
従来例3は、図7の従来例2に対し、減速なしの2つの第1の中空モータ23(同し特性のもの)で、必要推力をクリアするように最適設計し直したものである。 Conventional example 3 is an example of the conventional example 2 shown in FIG. 7, which is two first hollow motors 23 (having the same characteristics) that are not decelerated and are optimally redesigned so as to clear the required thrust.
図8の横軸はそれぞれのモータに供給する電力の割合で、各モータに50%づつ電力を供給すると効率が最もよくなり、1個のモータではクリアできない推力を出すことができる。 The horizontal axis in FIG. 8 is the ratio of the electric power supplied to each motor. When electric power is supplied to each motor by 50%, the efficiency is the best, and a thrust that cannot be cleared by one motor can be produced.
本実施例3は従来例3に対してモータの大きさは変えず、第1の中空モータ23と第2の中空モータ24(減速機構付き)を適用し、第2の中空モータ24を減速比1.5で減速した場合の例であり、効率が向上するので、より大きなトルクを出すことかできる。この場合、減速側の第2の中空モータ24と非減速側の第1の中空モータ23に約7:3の電力を供給すると最大推力が出る。なお、7:3の電力供給であると、低速での熱定格が落ちるので、低速トルクに余裕がある場合は5:5の電力を供給する。
In the third embodiment, the size of the motor is not changed compared to the conventional example 3, and the first
本実施例4は、第1の中空モータ23と第2の中空モータ24(減速機構付き)を適用し、従来例3に対してモータ長が70%に小型化されている。モータを小型化しても従来例3と同等の推力を出せる。本発明により小型化できる割合は、必要とされるモータの効率やモータの設計にも依存するが、図7のS部で最大効率が得られるようにモータ効率を設計とすると効果がもっとも高い。
In the fourth embodiment, the first
次に、モータロータの慣性モーメントについて考える。従来例3におけるロータ1個の慣性モーメントをJとすると、従来例3の出力軸からみたモータの慣性モーメントは2Jである。減速されたロータの慣性モーメントは出力軸からみると減速比の2乗に比例して大きくなるので、本実施例4のロータ1個の慣性モーメントをJ1、減速比をNとすると、本実施例4の出力軸からみたモータの合計の慣性モーメントJbはJb=J1・(1+N2 )となる。 Next, consider the moment of inertia of the motor rotor. If the inertia moment of one rotor in Conventional Example 3 is J, the inertia moment of the motor viewed from the output shaft of Conventional Example 3 is 2J. Since the inertia moment of the decelerated rotor increases in proportion to the square of the reduction ratio when viewed from the output shaft, if the inertia moment of one rotor of the fourth embodiment is J1 and the reduction ratio is N, this embodiment The total moment of inertia Jb of the motor viewed from the output shaft 4 is Jb = J1 · (1 + N 2 ).
ここで、J1はモータの体格(長さ)に略比例してJ1≒0.7Jであり、N=1.5なので、Jb≒2.2Jとなり、従来に対して10%程度の慣性モーメントの上昇に抑えられる。仮に、本例で第1の中空モータ23及び第2の中空モータ24の両方ともを減速すると、さらにモータを小型化できても40〜50%以上の慣性モーメント増大となり、転舵アクチュエータの追従性能や操舵特性が劣化してしまう可能性がある。
Here, J1 is approximately proportional to the physique (length) of the motor, J1≈0.7J, and N = 1.5, so Jb≈2.2J, and the inertia moment is about 10% of the conventional. Suppressed by the rise. If both the first
これにより、減速機構なしの中空ローラと減速機構付きの中空ローラを備える転舵アクチュエータを用いた場合が、モータを小型化しながら、必要推力を与え、追従性能や操舵特性が劣化することがない最適な構成であることが分かる。 As a result, when using a steered actuator that has a hollow roller without a speed reduction mechanism and a hollow roller with a speed reduction mechanism, the optimum thrust is applied while the required thrust is applied and the follow-up performance and steering characteristics do not deteriorate while miniaturizing the motor. It can be seen that this is a simple configuration.
10 車両の操舵装置
14 ねじ軸
15 転舵アクチュエータ
21,22 ナット軸
23 第1の中空モータ
24 第2の中空モータ
25 くさびローラ減速機(減速機構)
42 回り止め機構
DESCRIPTION OF
42 Detent mechanism
Claims (3)
ねじ軸及びナット軸を備えるボールねじと、
前記ねじ軸の軸線に対して平行な偏心軸線を有し、前記ねじ軸が貫通配置される中空モータと、
該中空モータの回転をナット軸に伝達する減速機構と、
を備えることを特徴とする車両の操舵装置。 A vehicle steering apparatus including a steering actuator that drives a steering link in an axial direction,
A ball screw having a screw shaft and a nut shaft;
A hollow motor having an eccentric axis parallel to the axis of the screw shaft and through which the screw shaft is disposed;
A speed reduction mechanism for transmitting the rotation of the hollow motor to the nut shaft;
A vehicle steering apparatus comprising:
前記ねじ軸の軸方向の移動を転がり接触により支持するとともに、前記ねじ軸の回転を防止する回り止め機構を備えることを特徴とする車両の操舵装置。 A vehicle steering apparatus including a steering actuator that drives a screw shaft of a ball screw in an axial direction,
A steering apparatus for a vehicle, comprising: a rotation prevention mechanism that supports axial movement of the screw shaft by rolling contact and prevents rotation of the screw shaft.
ねじ軸及びナット軸を備えるボールねじと、
前記ねじ軸が同心に貫通配置される第1の中空モータと、
前記ねじ軸の軸線に対して平行な偏心軸線を有し、前記ねじ軸が貫通配置される第2の中空モータと、
を備えることを特徴とするステアバイワイヤ式の車両の操舵装置。 A steer-by-wire vehicle steering apparatus including a steering actuator that drives a steering link in an axial direction,
A ball screw having a screw shaft and a nut shaft;
A first hollow motor in which the screw shaft is disposed concentrically;
A second hollow motor having an eccentric axis parallel to the axis of the screw shaft and through which the screw shaft is disposed;
A steer-by-wire vehicle steering apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005247480A JP4696785B2 (en) | 2005-08-29 | 2005-08-29 | Vehicle steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005247480A JP4696785B2 (en) | 2005-08-29 | 2005-08-29 | Vehicle steering device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007062412A true JP2007062412A (en) | 2007-03-15 |
JP2007062412A5 JP2007062412A5 (en) | 2008-05-29 |
JP4696785B2 JP4696785B2 (en) | 2011-06-08 |
Family
ID=37925139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005247480A Expired - Fee Related JP4696785B2 (en) | 2005-08-29 | 2005-08-29 | Vehicle steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4696785B2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011126350A (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Ntn Corp | Steer-by-wire type steering device |
JP2012106720A (en) * | 2010-10-21 | 2012-06-07 | Jtekt Corp | Vehicle steering device |
WO2014073180A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-15 | 日産自動車株式会社 | Steering control device |
WO2020158315A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering device |
JP2020132130A (en) * | 2019-02-19 | 2020-08-31 | 株式会社ジェイテクト | Steering apparatus |
WO2020241091A1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering device |
EP4043319A1 (en) * | 2021-02-10 | 2022-08-17 | Volkswagen Ag | Steering device for a motor vehicle and method for mounting a steering device for a motor vehicle |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000016313A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-18 | Nippon Seiko Kk | Electrically-driven power steering device |
JP2000016314A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-18 | Nippon Seiko Kk | Electrically-driven power steering device |
JP2000240747A (en) * | 1999-02-25 | 2000-09-05 | Nsk Ltd | Electric rotary driving device |
JP2003246273A (en) * | 2002-02-21 | 2003-09-02 | Nsk Ltd | Steering column for vehicle |
JP2003529483A (en) * | 2000-03-27 | 2003-10-07 | コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト | Vehicle steering device and axle steering module for vehicle steering device |
JP2004076908A (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Koyo Seiko Co Ltd | Wedge roller power transmission device |
JP2004189038A (en) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Koyo Seiko Co Ltd | Steering gear for vehicle |
-
2005
- 2005-08-29 JP JP2005247480A patent/JP4696785B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000016313A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-18 | Nippon Seiko Kk | Electrically-driven power steering device |
JP2000016314A (en) * | 1998-07-02 | 2000-01-18 | Nippon Seiko Kk | Electrically-driven power steering device |
JP2000240747A (en) * | 1999-02-25 | 2000-09-05 | Nsk Ltd | Electric rotary driving device |
JP2003529483A (en) * | 2000-03-27 | 2003-10-07 | コンティネンタル・テーベス・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・オッフェネ・ハンデルスゲゼルシヤフト | Vehicle steering device and axle steering module for vehicle steering device |
JP2003246273A (en) * | 2002-02-21 | 2003-09-02 | Nsk Ltd | Steering column for vehicle |
JP2004076908A (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Koyo Seiko Co Ltd | Wedge roller power transmission device |
JP2004189038A (en) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Koyo Seiko Co Ltd | Steering gear for vehicle |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011126350A (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Ntn Corp | Steer-by-wire type steering device |
JP2012106720A (en) * | 2010-10-21 | 2012-06-07 | Jtekt Corp | Vehicle steering device |
WO2014073180A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-15 | 日産自動車株式会社 | Steering control device |
JP5900643B2 (en) * | 2012-11-07 | 2016-04-06 | 日産自動車株式会社 | Steering control device |
JPWO2014073180A1 (en) * | 2012-11-07 | 2016-09-08 | 日産自動車株式会社 | Steering control device |
US9567003B2 (en) | 2012-11-07 | 2017-02-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Steering control device |
WO2020158315A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering device |
JP2020121610A (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering system |
JP7112344B2 (en) | 2019-01-30 | 2022-08-03 | 日立Astemo株式会社 | steering device |
JP2020132130A (en) * | 2019-02-19 | 2020-08-31 | 株式会社ジェイテクト | Steering apparatus |
JP7310235B2 (en) | 2019-02-19 | 2023-07-19 | 株式会社ジェイテクト | steering device |
WO2020241091A1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Steering device |
JPWO2020241091A1 (en) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | ||
JP7208381B2 (en) | 2019-05-27 | 2023-01-18 | 日立Astemo株式会社 | steering device |
EP4043319A1 (en) * | 2021-02-10 | 2022-08-17 | Volkswagen Ag | Steering device for a motor vehicle and method for mounting a steering device for a motor vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4696785B2 (en) | 2011-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4696785B2 (en) | Vehicle steering device | |
US20090260468A1 (en) | Steering device and movement converting device used therefor | |
US6849025B2 (en) | Frictional roller transmission | |
JP2007145273A (en) | Steering device | |
US9096258B2 (en) | Gearbox assembly for electric power steering systems | |
JP2008030747A (en) | Steering device | |
JP3653617B2 (en) | Power steering device | |
JP2015229378A (en) | Electric power steering device and vehicle provided with the same | |
JP2005263149A (en) | Electric power steering device | |
JP5016237B2 (en) | Electric motor and electric power steering device | |
EP1813507B1 (en) | Electric power steering apparatus | |
JP2003097661A (en) | Ball screw and wheel steering system using it | |
JP5072663B2 (en) | Vehicle rear wheel steering device | |
JP2015166223A (en) | Vehicular steering device | |
JP4775219B2 (en) | Electric power steering device | |
JP2009113730A (en) | Vehicular rear wheel steering device | |
JP4016815B2 (en) | Electric power steering device | |
JP2003327143A (en) | Motor-driven steering gear | |
JP2010144825A (en) | Vehicular steering unit | |
JP2004322919A (en) | Electric power steering device | |
JP2020172170A (en) | Electric power steering device | |
JP2011025756A (en) | Ball screw mechanism of electric power steering device | |
JP2009292433A (en) | Rear wheel steering apparatus for vehicle | |
JP2014119098A (en) | Transmission ratio variable device | |
JP2006213280A (en) | Electric power steering device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080410 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080410 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100916 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101005 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4696785 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |