JP2017082864A - Rotational linear motion conversion device, electric power steering device including the same, vehicle, and mechanical device - Google Patents
Rotational linear motion conversion device, electric power steering device including the same, vehicle, and mechanical device Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、回転運動と直動運動とを相互に変換する回転直動変換装置に係り、産業用直
動テーブルやラックアシスト式の電動パワーステアリング装置等の機械装置に好適に採用
し得る回転直動変換装置に関する。
The present invention relates to a rotation / linear motion conversion device that mutually converts a rotation motion and a linear motion, and is suitable for a mechanical device such as an industrial linear motion table or a rack assist type electric power steering device. The present invention relates to a dynamic conversion device.
この種の回転直動変換装置として、例えば電動パワーステアリング装置を備える車両等
の各種機械装置の多くにボールねじが用いられている(例えば特許文献1参照)。
As this type of rotation / linear motion conversion device, for example, a ball screw is used in many of various mechanical devices such as a vehicle including an electric power steering device (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、ボールねじは、転動体としてボールを循環させる循環構造が必要なので
静粛性を得難いという問題がある。また、ボールねじは、ねじ軸とナットとの間にボール
が介在するため、小さなリードには対応し難いという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、比較的に高い
静粛性を得られる回転直動変換装置、これを備える電動パワーステアリング装置および車
両並びに機械装置を提供することを課題とする。
However, the ball screw has a problem that it is difficult to obtain quietness because it requires a circulation structure for circulating the ball as a rolling element. In addition, since the ball screw is interposed between the screw shaft and the nut, there is a problem that it is difficult to handle a small lead.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems, and provides a rotation / linear motion conversion device that can obtain relatively high quietness, an electric power steering device including the same, a vehicle, and a mechanical device. The issue is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る回転直動変換装置は、ハウジングと
、外周面が円筒状の軸部を有するシャフトと、前記ハウジングに支軸を介して回転自在に
支持された二つのローラとを備え、前記二つのローラは、以下の条件1〜3を満たす。
条件1:前記二つのローラは、前記シャフトに対して周方向に180°離隔して対向配
置されている。
In order to solve the above-mentioned problems, a rotation / linear motion conversion device according to an aspect of the present invention is supported in a freely rotatable manner by a housing, a shaft having an outer peripheral surface having a cylindrical shaft portion, and a support shaft. The two rollers satisfy the following
Condition 1: The two rollers are arranged to face each other at a distance of 180 ° in the circumferential direction with respect to the shaft.
条件2:前記二つのローラは、前記シャフトの軸線に対して捩じれの方向に同一の傾き
角度をもって支持されている。
条件3:前記二つのローラは、前記シャフトの前記軸部に対してトラクション駆動力(
転がり接触による摩擦駆動力)を伝達可能なように予圧荷重をかけた状態で摺接されてい
る。
Condition 2: The two rollers are supported with the same inclination angle in the direction of twist with respect to the axis of the shaft.
Condition 3: The two rollers have a traction driving force (with respect to the shaft portion of the shaft)
The frictional driving force due to rolling contact) is slidably contacted in a state where a preload is applied.
本発明の一態様に係る回転直動変換装置によれば、外周面が円筒状の軸部を有するシャ
フトに対し、シャフト周方向に180°離隔して対向配置される二つのローラを軸線に対
して捩じれの方向に同一の傾き角度をもって回転自在にハウジングに支持し、それら二つ
のローラが、シャフトの軸部に対してトラクション駆動力を伝達可能なように予圧荷重を
かけた状態で摺接されているので、シャフトを回転させれば、二つのローラとそれを固定
するハウジングがトラクション駆動によってシャフトに沿って傾き角度に応じた量だけ直
動運動させることができる。また、シャフトを外部で回り止めしてハウジングを回転させ
れば、シャフトを直動運動させることもできる。
According to the rotation / linear motion conversion device according to one aspect of the present invention, two rollers disposed opposite to each other at 180 ° in the circumferential direction of the shaft with respect to the shaft having a cylindrical shaft portion on the outer peripheral surface with respect to the axis line. The two rollers are slidably contacted with a preload applied so that the traction driving force can be transmitted to the shaft part of the shaft. Therefore, if the shaft is rotated, the two rollers and the housing for fixing the two rollers can be linearly moved along the shaft by an amount corresponding to the inclination angle by traction drive. Further, if the shaft is prevented from rotating outside and the housing is rotated, the shaft can be moved linearly.
そして、本発明の一態様に係る回転直動変換装置によれば、ボールねじとは異なり、回
転系の二つのローラのみを使用してトラクション駆動機構を構成するため、比較的に高い
静粛性が得られ、また、ボールねじと比べて小リードに対応することができる。また、シ
ャフトにボールねじのようなねじ溝を形成不要なので、メンテナンス性にも比較的に優れ
ている。
According to the rotation / linear motion conversion device according to one aspect of the present invention, unlike the ball screw, since the traction drive mechanism is configured using only two rollers of the rotation system, relatively high quietness is achieved. It is also possible to deal with small leads compared to ball screws. Further, since it is not necessary to form a screw groove like a ball screw on the shaft, it is relatively easy to maintain.
また、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、本発明の一態様に係る回転直動変換装置を備える。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、本発明の一態様に係る回転直動変換装置を備えるので、本発
明の一態様に係る回転直動変換装置の作用効果により、比較的に高い静粛性が得られる。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両は、本発明の一態様に係
る電動パワーステアリング装置を備える。本発明の一態様に係る車両によれば、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ので、本発明の一態様に係る電動パワ
ーステアリング装置の作用効果により、比較的に高い静粛性が得られる。
Moreover, in order to solve the said subject, the electric power steering apparatus which concerns on 1 aspect of this invention is provided with the rotation / linear motion conversion apparatus which concerns on 1 aspect of this invention. According to the electric power steering device according to one aspect of the present invention, since the rotation / linear motion conversion device according to one aspect of the present invention is provided, the operation effect of the rotation / linear motion conversion device according to one aspect of the present invention is relatively high. High quietness can be obtained.
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. According to the vehicle according to one aspect of the present invention, since the electric power steering device according to one aspect of the present invention is provided, a relatively high quietness is achieved by the operational effect of the electric power steering device according to one aspect of the present invention. can get.
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る機械装置は、本発明の一態様
に係る回転直動変換装置を備える。本発明の一態様に係る機械装置によれば、本発明の一
態様に係る回転直動変換装置を備えるので、本発明の一態様に係る回転直動変換装置の作
用効果により、比較的に高い静粛性が得られる。
In order to solve the above-described problem, a mechanical device according to one aspect of the present invention includes the rotation-linear motion conversion device according to one aspect of the present invention. According to the mechanical device according to one aspect of the present invention, the rotation / linear motion conversion device according to one aspect of the present invention is provided. Silence can be obtained.
上述のように、本発明によれば、比較的に高い静粛性を得られる。 As described above, according to the present invention, relatively high silence can be obtained.
[第1実施形態]
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。なお、図面は模
式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる
ことに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が
含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装
置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造
、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The drawings are schematic. For this reason, it should be noted that the relationship between the thickness and the planar dimension, the ratio, and the like are different from the actual ones, and the dimensional relationship and the ratio are different between the drawings. Further, the following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, and arrangement of components. Etc. are not specified in the following embodiments.
[回転直動変換装置]
図1および図2に示すように、この回転直動変換装置20は、ハウジング40と、外周
面が円筒状の軸部30を有するシャフト7と、ハウジング40に支軸52を介して回転自
在に支持された二つのローラ50とを備える。二つのローラ50は、シャフト7に対して
所定の配置および所定の姿勢で保持されている。
[Rotary linear motion converter]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the rotation / linear
具体的には、所定の配置として、複数のローラ50は、シャフト7の周方向に180°
離隔して対向配置されている(「課題を解決するための手段」に記載の条件1)。なお、
シャフト7の形状は、回転直動変換装置20との関係においては、外周面が円筒状の軸部
30を有していれば他の部分の構造は限定されない。例えば、後述するように、ラックア
シスト式の電動パワーステアリング装置のラック軸に対してシャフト7を適用することが
できる。
Specifically, as a predetermined arrangement, the plurality of
They are spaced apart from each other (
As for the shape of the
各ローラ50は、中空円筒状の部材であり、軸方向両端に形成された凹の段部にそれぞ
れ嵌合して軸方向に離隔する一対の軸受55、56を介して支軸52にて回転自在にハウ
ジング40に支持されている。本実施形態では、一対の軸受55、56にはアンギュラ玉
軸受を用いており、大きなモ−メント荷重を負荷可能なように、接触角が例えば30°の
軸受相互を背面組合せで配置している。一対の軸受55、56同士の間には、円筒状のス
リーブ51が軸受55、56相互の内輪間に介装されている。
Each
本実施形態では、各ローラ50の外周面は、軸部30との接点Pを中心にしてローラ5
0の支軸52と直交する位置を中央とする略鼓状をなす凹の円弧に形成されている。これ
により、各ローラ50の円筒状(この例では略鼓状)の外周面が、接点Pを中央とする凹
の円弧になっているので、シャフト7に対するセンタリング効果が向上して、二つのロー
ラ50による挟持状態が確実に保持されて回転直動変換装置20の脱落が防止されている
。さらに、各ローラ50の凹の円弧により支軸52の軸線RLの位置をシャフト7の軸線
CL寄りに配置できるため、二つのローラ50による挟持機構部分の高さを低く抑えてハ
ウジング40をよりコンパクトに構成可能になっている。
In this embodiment, the outer peripheral surface of each
It is formed in a concave arc having a substantially drum shape centered at a position orthogonal to the
なお、本実施形態では、中空円筒状のローラ50が一対の軸受55、56を介して支軸
52で回転自在に支持された例を示したが、これに限定されず、各ローラ50としては、
円筒または円環状の外周面を有する構成であれば、種々の円筒状の外輪を有する軸受を用
いることができる。例えば、ローラ50として、モーメント荷重を受けられる組合せ軸受
や複列玉軸受の他、カムフォロワを用いてもよい。
In the present embodiment, an example in which the hollow
A bearing having various cylindrical outer rings can be used as long as it has a cylindrical or annular outer peripheral surface. For example, a cam follower may be used as the
ハウジング40は、図2に示すように、軸線方向から見た形状が矩形をなすブロック状
の部材であり、その中央(対角線の交点の位置)に、軸線方向に沿って円形の貫通孔41
が形成され、この貫通孔41に、径方向で隙間を隔ててシャフト7の軸部30が挿通され
ている。
なお、ハウジング40の外形形状は、複数のローラ50を回転自在に支持しつつ、複数
のローラ50をシャフト7に対して所定となる姿勢で保持可能であれば、形状は限定され
ない。但し、自身の占有スペースを少なくしつつ、二つのローラ50をシャフト7に対し
て周方向に180°離隔して対向配置するように保持する上で、シャフト7に隙間を隔て
て外嵌するように設けられることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the
The
The outer shape of the
ハウジング40の左右の外側面には、各ローラ50を収容可能な深さを有する収容凹部
45がそれぞれ形成されている。そして、図1に示すように、ハウジング40には、収容
凹部45の前後の壁面に、各ローラ50に対して、支軸52の軸線RLが傾き角度αとな
るように形成された装着孔42が加工されている。
装着孔42は、前方(同図右側)から順に、前方壁面に貫通形成された大径穴42aと
、後方壁面の前方側部分に形成された中径穴42bと、後方壁面の中間部分に形成された
小径穴42cとを同軸に有し、後方壁面の後方側部分には、装着孔42の小径穴42cと
同軸の座繰り穴43が加工されている。
On the left and right outer surfaces of the
The mounting holes 42 are formed in order from the front (right side of the figure) in a
一方、支軸52は、前方から順に、装着孔42の大径穴42aにインロー嵌合する大径
部52aと、装着孔42の中径穴42bにインロー嵌合する軸部42bと、軸部42bの
端面に形成された雌ねじ42cとを同軸に有する。
各ローラ50は、装着孔42に対して大径穴42a側から支軸52の軸部42bが挿入
され、支軸52端部の雄ねじ42cに螺合する固定ナット54を座繰り穴43に締め付け
ることによってハウジング40に装着されている。なお、収容凹部45の後方の壁面と軸
受55の内輪との間には間座53が介装されており、この間座53を介して固定ナット5
4により支軸52を固定することで、所期の予圧が付与されるようになっている。
On the other hand, the
In each
By fixing the
ここで、二つのローラ50の所定の姿勢における傾き角度αは、シャフト7の外周面と
ローラ50の外周面との接点をPとするとき、接点Pを中心にしてローラ50の支軸52
の軸線RLを捩じれの方向に傾けたときの軸線CLと軸線RLとのなす角である。
なお、各ローラ50の接点Pは軸線CLに直交する同一円周上に位置し、接点Pの位置
における各ローラ50の中心はP.C.D.(Pitch Circle Diameter)上になる。これ
により、複数のローラ50は、所定の姿勢として、シャフト7の軸線CLに対して捩じれ
の方向に同一の傾き角度αをもって支持される(「課題を解決するための手段」に記載の
条件2)。
Here, the inclination angle α of the two
The angle between the axis line CL and the axis line RL when the axis line RL is inclined in the twisting direction.
The contact point P of each
さらに、各ローラ50は、ハウジング40に装着されるに際し、シャフト7の軸部30
に対してトラクション駆動力を伝達可能なように予圧荷重をかけた状態で摺接される(「
課題を解決するための手段」に記載の条件3)。
本実施形態では、予圧荷重は、各ローラ50の接触面圧が0.6〜3GPaの範囲とな
るように設定されている。また、本実施形態では、トラクション駆動力をより確実に伝達
可能なように、シャフト7の軸部30及びローラ50の外周面は鏡面加工されており、鏡
面加工は、表面粗さRa0.2以下とされている(条件4)。
Further, each
Slidably contacted with a preload applied so that traction drive force can be transmitted (
Condition 3) described in “Means for Solving the Problem”.
In this embodiment, the preload is set so that the contact surface pressure of each
さらに、本実施形態では、トラクション駆動力をより確実に伝達可能なように、シャフ
ト7の軸部30及び各ローラ50の外周面には、トラクショングリース又はトラクション
オイルが塗布されている(条件5)。
なお、本実施形態で採用するトラクショングリース又はトラクションオイルとしては、
例えば特許掲載公報に開示されている、特許第3599231号公報や特許第40442
25号公報に記載のトラクションドライブ用流体を用いたり、特許第4005714号公
報に記載のトラクションドライブ油用添加剤を添加剤として用いたりすることが好ましい
。
Furthermore, in this embodiment, traction grease or traction oil is applied to the outer peripheral surface of the
In addition, as the traction grease or traction oil employed in this embodiment,
For example, Japanese Patent No. 3599231 and Japanese Patent No. 40442, which are disclosed in Patent Publications.
It is preferable to use the traction drive fluid described in Japanese Patent No. 25 or the additive for traction drive oil described in Japanese Patent No. 4005714 as an additive.
次に、この回転直動変換装置20の作用・効果について説明する。
上述のように、回転直動変換装置20は、シャフト7の軸部30に対して周方向に18
0°離隔して対向配置される二つのローラ50をねじれの位置に配置した上でトラクショ
ン駆動機構を構成している。
すなわち、この回転直動変換装置20によれば、円筒状の軸部30を有するシャフト7
に対し、二つのローラ50をねじれの位置に配置し、ねじれの傾き角度αは二つのローラ
50共に同一に予め決められているので、シャフト7を回転させることで、傾き角度に応
じた量だけハウジング40がシャフト7の軸方向に進み、複数のローラ50とそれを固定
するハウジング40をトラクション駆動によってシャフト7に沿って直動運動をさせるこ
とができる。また、シャフト7が外部で回り止めされていれば、ハウジング40を回転さ
せることで、シャフト7を直動運動させることができる。
Next, the operation and effect of the rotation / linear
As described above, the rotation / linear
A traction drive mechanism is configured after two
That is, according to the
On the other hand, since the two
そのため、この回転直動変換装置20の構成は、ボールねじとは異なり、回転系のロー
ラ50のみを使用するトラクション駆動によるため、ボールねじに比べて比較的に高い静
粛性が得られ、また、ボールねじではできないような小さなリード角にも対応できる。ま
た、シャフト7にボールねじのようなねじ溝が不要なので、シャフト7の加工性やメンテ
ナンス性にも優れている。
Therefore, unlike the ball screw, the configuration of the rotation / linear
特に、この回転直動変換装置20においては、二つのローラ50は、シャフト7の軸部
30に対してトラクション駆動可能な予圧荷重をかけた状態で配置されているので、転造
ボールねじのようなガタの発生を防止する上で好適である。
また、この回転直動変換装置20においては、シャフト7の軸部30及びローラ50の
外周面に鏡面加工がされるとともに、シャフト7の軸部30及びローラ50の外周面にト
ラクショングリース又はトラクションオイルが塗布されているので、すべりを一層確実に
防止してより効率良くトラクション駆動を行うことができる。
In particular, in the rotation / linear
Further, in the rotation / linear
特に、この回転直動変換装置20においては、各ローラ50の外周面が、接点Pを中央
とする凹の円弧になっているので、シャフト7に対するセンタリング効果が向上し、二つ
のローラ50による挟持状態が確実に保持されて回転直動変換装置20の脱落が防止され
る。また、各ローラ50の凹の円弧により支軸52の軸線RLの位置をシャフト7の軸線
CL寄りに配置できるため、二つのローラ50による挟持機構部分の高さを低く抑えてハ
ウジング40をよりコンパクトに構成することができる。
In particular, in the rotation / linear
[ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置]
次に、上記回転直動変換装置20を備える機械装置の一例として、ラックアシスト式の
電動パワーステアリング装置を装備した自動車について説明する。
図3に示すように、自動車の操舵部1は、ピニオン機構2とラック機構3とを含んで構
成されたラックピニオン式の電動パワーステアリング装置10を備える。ピニオン機構2
は、ピニオンハウジング4に回転自在に支持されたピニオン軸5を有する。ピニオン軸5
は、以下不図示のステアリングシャフト等を介してステアリングホイールに連結されてい
る。
[Rack-assisted electric power steering device]
Next, a vehicle equipped with a rack-assist type electric power steering device will be described as an example of a mechanical device including the rotation / linear
As shown in FIG. 3, the
Has a pinion shaft 5 rotatably supported by the pinion housing 4. Pinion shaft 5
Is connected to the steering wheel via a steering shaft (not shown).
ラック機構3は、ラックハウジング6を有し、ラックハウジング6は不図示のブラケッ
トにより車体に固定される。ラックハウジング6の内部には、操舵軸であるラック軸7が
摺動可能に支持されている。ラック軸7の両端はタイロッド8にそれぞれ連結されている
。このラック軸7が、上述した回転直動変換装置20のシャフト7に対応している。
ピニオン軸5とラック軸7は互いにラックアンドピニオンギアにより噛合しており、ピ
ニオン軸5に伝達される回転力がラック軸7の直動力に変換可能になっている。ここで、
このラック軸7は、上記ピニオン軸5が噛合する不図示のラック部と、同図において、こ
のラック部の右端側に形成された円筒状の軸部30とを有し、ラック軸7の円筒状の軸部
30の位置に、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置(EPS:Electr
ic Power Steering、以下、単に「EPS」とも称する)10が配置さ
れている。
The rack mechanism 3 has a rack housing 6, and the rack housing 6 is fixed to the vehicle body by a bracket (not shown). A
The pinion shaft 5 and the
The
ic Power Steering (hereinafter, also simply referred to as “EPS”) 10 is disposed.
このEPS10は、図4に示すように、円筒状のEPSハウジング11を有し、EPS
ハウジング11は、軸方向の略中央に配置された円管状の本体部12と、本体部12の同
図右端に同軸に連結された円管状の変換装置収容部13と、本体部12と変換装置収容部
13との左右開口部をそれぞれ閉止する円環状の蓋部14、15とを互いに複数の連結ボ
ルト16、17で固定して形成されている。左右の蓋部14、15と軸部30の外周面と
の間にはパッキン18がそれぞれ介装されている。
This
The
本体部12内には、円管状の固定子8aが固定され、また、固定子8aの一部を巻回す
る複数のセグメントからなるコイル8bが設けられている。固定子8aの内側には、円管
状の回転子8cが、回転子8cよりも長い円管状のスリーブ9周りに一体的に回転するよ
うに取り付けられている。上記固定子8a、コイル8b、回転子8cおよびスリーブ9に
より、ブラシレスタイプの電動モータ60が構成されている。
In the
スリーブ9は、その右側の途中部分の外周が、軸受22によりEPSハウジング11に
対して回転自在に支持されている。軸受22は、アンギュラコンタクトタイプの玉軸受で
あり、軸受22の内輪は、略円環状の押圧部材21がボルト19で固定されることで所期
の予圧が軸受22に付与されている。スリーブ9の左端近傍には、電動モータ60の回転
状態を検出可能なモータ回転角検出部80が設けられている。
The outer periphery of the middle portion on the right side of the
モータ回転角検出部80は、環状の固定子81と、固定子81と同心に配し相対回転自
在に支持された環状の回転子82とを備えている。固定子81は、先端部に複数の極片歯
を有する極片を円周等分に複数有して固定支持されるとともに、各極片に相数Nの励磁と
信号出力とを兼ね備えたコイルが各相毎に直列に巻回されている。回転子82は、固定子
81の極片歯にギャップをもって対向して円周方向に形成された歯列を有することでレゾ
ルバを構成している。モータ回転角検出部80は、回転子82と固定子81の間のリラク
タンスの変化に応じて得られる位相の異なる複数のレゾルバ信号をA/D変換してデジタ
ル回転角信号を出力可能になっている。
The motor rotation
そして、スリーブ9右端の円筒状の変換装置収容部13内に、上述の回転直動変換装置
20が収容されている。回転直動変換装置20のハウジング40には、ラック軸7の軸部
30に対して、上述した条件1〜3(より好ましくは上述した条件1〜5)を満たす二つ
のローラ50が回転自在に支持されている。本実施形態では、ハウジング40がスリーブ
9と一体となるように、上記押圧部材21を介してスリーブ9の右端にボルト19での固
定と同時に連結され、ハウジング40がスリーブ9と一体で回転可能とされている。
And the above-mentioned rotation
さらに、EPSハウジング11内には、スリーブ9左端よりも左側の蓋部14の円筒状
鍔部14aの内側に、ラック軸7を案内する案内ローラ装置90が設けられている。案内
ローラ装置90は、円筒状鍔部14aの内面に固定された複数の支持ブロック93と、隣
り合う支持ブロック93の間に、支軸92によって回転自在に支持された複数の案内ロー
ラ91とを有する。
Further, a
本実施形態では、案内ローラ91が4個設けられ、4個の案内ローラ91は、周方向に
90°毎に離隔して同じ姿勢で配置されている。各案内ローラ91の支軸92は、ラック
軸7の軸部30の軸線と直交して配置され、各案内ローラ91がラック軸7の直動方向に
沿って回転して、ラック軸7の直動作動を円滑に案内するようになっている。
さらに、案内ローラ装置90とスリーブ9の左端との間の位置には、ラック軸7の直動
方向の移動量および移動方向を検出可能なリニアエンコーダ100が設けられている。こ
のリニアエンコーダ100は、多極磁石からなる磁気エンコーダ部101と、磁気センサ
部102とを含んで構成されている。磁気エンコーダ部101は、ラック軸7の軸部30
の外周面に、ラック軸7の直動範囲に亘って設けられ、軸部30表面が、円環状にS極と
N極とが所定の間隔で軸方向に交互に磁化されることで構成されている。
In the present embodiment, four
Further, a
The surface of the
磁気センサ部102は、磁気エンコーダ部101に感磁面が対向配置されるとともに、
素子相互が直動方向に所定距離だけ離隔配置された二つのホール素子102a,102b
と、これら二つのホール素子102a,102bおよび不図示の直動情報算出器を実装す
る回路基板102cとを備える。回路基板102cは、略L字形の取付けアングル103
の先端側の面に装着されており、取付けアングル103の基端部が、EPSハウジング1
1の本体部12の内周面に、本体部12と同軸に固定された円環状の支持ブラケット10
4を介して固定されている。
The
Two
And a
The base end of the mounting
An
4 is fixed.
磁気エンコーダ部101は、軸部30の外周面に直接形成されているので、ラック軸7
の直動と共に磁気エンコーダ部101も直動する。磁気センサ部102は、磁気エンコー
ダ部101が直動することにより、磁気エンコーダ部101に対向する二つのホール素子
102a,102bとの位置関係が周期的に変化する。磁気センサ部102には、磁気エ
ンコーダ部101からの磁束が通過するが、二つのホール素子102a,102bは、通
過磁束に対応し、磁束変化に応じて位相がずれた磁極対数の2相のパルス信号を出力する
。2相のパルス信号は、A相、B相とする。磁気センサ部102の直動情報算出器は、サ
ンプリングタイミングになると、A相、B相の磁気検出信号についてサンプリング値を同
時に取得し、相互に位相のずれた2相のパルス信号に基づき、軸部30の直動位置、直動
速度、直動方向などの軸部30の直動状態を示す直動情報を周期的に算出する。
Since the
The
電動モータ60は、図3に示すように、モータ制御装置70によって駆動制御される。
モータ制御装置70は、不図示のステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出す
るトルクセンサ71と、車速を検出する車速センサ72とを有する。モータ制御装置70
は、トルクセンサ71で検出した操舵トルクと、車速センサ72で検出した車速と、上記
モータ回転角検出部80で検出した回転角と、上記リニアエンコーダ100の磁気センサ
部102で検出した直動情報とから操舵補助トルク指令値を算出し、算出した操舵補助ト
ルク指令値に基づいて、必要な操舵補助トルクを発生させるモータ駆動電流を求め、この
モータ駆動電流を電動モータ60に出力するように構成されている。
The
The
The steering torque detected by the
特に、本実施形態では、回転直動変換装置20にボールねじを用いないトラクション駆
動機構を採用しているため、操舵補助トルク指令値の算出に際し、モータ回転角検出部8
0で検出した回転角情報と磁気センサ部102で検出した直動情報とをモータ制御装置7
0に随時にフィードバックすることで、これら回転角情報と直動情報とに基づく補正を加
えて、精度の高い操舵補助トルク指令値を算出している。
In particular, in the present embodiment, since the traction drive mechanism that does not use a ball screw is employed in the rotation / linear
The rotation angle information detected at 0 and the linear motion information detected by the
By feeding back to 0 at any time, a correction based on the rotation angle information and the linear motion information is added to calculate a steering assist torque command value with high accuracy.
次に、このEPS10の作用・効果について説明する。
この自動車では、ステアリングホイールを操舵したときの操舵回転力がピニオン軸5に
伝達され、ピニオン軸5に噛合するラック軸7の直線運動に変換され、この直線運動がラ
ック軸7の両端に連結されたタイロッド8を介して転舵輪に伝達され、転舵輪が転舵され
る。
Next, functions and effects of the
In this automobile, the steering rotational force when the steering wheel is steered is transmitted to the pinion shaft 5 and converted into the linear motion of the
EPS10は、操舵回転力がピニオン軸5に伝達されると、電動モータ60を駆動する
ことにより、これに応じてスリーブ9が回転駆動され、スリーブ9と一体に接続された回
転直動変換装置20のハウジング40が回転駆動される。これにより、ハウジング40に
装着されている複数のローラ50から軸部30に伝達されたトラクション駆動力によって
ラック軸7が直線駆動されて操舵力を補助することができる。
When the steering rotational force is transmitted to the pinion shaft 5, the
ここで、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置では、回転直動変換装置とし
てボールねじ機構が採用されることが多いところ、ボールねじ機構は、転動体としてボー
ルを循環させる循環構造が必要なので振動や音が生じ、ボールねじ機構で生じた振動や音
は、ラック軸及び操舵軸を介してステアリングホイールへと伝達されるため、ドライバー
に不快感を与えるおそれがある。
Here, in the rack assist type electric power steering device, a ball screw mechanism is often adopted as the rotation / linear motion conversion device. However, since the ball screw mechanism requires a circulation structure for circulating the ball as a rolling element, vibration and Sound is generated, and vibration and sound generated by the ball screw mechanism are transmitted to the steering wheel via the rack shaft and the steering shaft, which may cause discomfort to the driver.
これに対し、本実施形態の回転直動変換装置20を備えるEPS10によれば、ボール
ねじとは異なり、回転系の二つのローラ50のみを使用するトラクション駆動機構を採用
しているので、ボールねじ機構に比べて比較的に高い静粛性が得られ、振動や音が軽減さ
れ、また、ボールねじと比べて小リードにも対応することができる。
また、従来のボールねじ機構が採用されるラック軸では、一方側の外周にねじ溝を形成
し他方側にラック部を形成しているところ、このような構成であると、大きな操舵角の確
保に必要なラック軸の長さに対し、ボールねじ機構のねじ溝とラック部との干渉を防止す
る上で、ラック軸が長くなって操舵装置が大型化したり、ラック軸の長さを抑えようとす
ると有効ねじ溝の範囲が狭くなって操舵角の減少を招いたりするという問題がある。
On the other hand, according to the
Also, in a rack shaft employing a conventional ball screw mechanism, a thread groove is formed on the outer periphery on one side and a rack portion is formed on the other side. With such a configuration, a large steering angle can be secured. To prevent interference between the ball screw mechanism's thread groove and the rack part against the required rack axis length, the rack axis becomes longer, the steering device becomes larger, and the rack axis length should be reduced. Then, there is a problem that the range of the effective screw groove becomes narrow and the steering angle is reduced.
これに対し、本実施形態の回転直動変換装置20を備えるEPS10であれば、回転系
のローラ50のみを使用するトラクション駆動機構を採用しているので、ラック軸7にね
じ溝が形成不要であり、円筒状の軸部30によって回転直動変換装置20の動作が可能で
ある。そのため、コンパクトな構成でありながら比較的に大きな操舵角を確保できる。ま
た、ラック軸7にボールねじのようなねじ溝を形成不要なので、加工性やメンテナンス性
にも比較的に優れている。
In contrast, the
また、一般的に、タイロッド8はラック軸7に対して角度を持って取り付けられるため
、操舵反力として、ラック軸7にアキシアル荷重の他に、ラジアル荷重、モーメント荷重
が負荷される。
これに対し、従来のボールねじ機構を用いたラックピニオン式の電動パワーステアリン
グ装置の場合、前述のラジアル荷重、モーメント荷重がボールねじ機構に負荷されるため
耐久性の低下が問題となるところ、本実施形態の回転直動変換装置20を備えるEPS1
0であれば、ラック軸7にねじ溝が形成不要であり、回転系のローラ50のみを使用した
トラクション駆動機構により比較的に高い耐久性を得ることができる。
In general, since the
On the other hand, in the case of a rack and pinion type electric power steering device using a conventional ball screw mechanism, since the radial load and moment load described above are applied to the ball screw mechanism, a decrease in durability becomes a problem. EPS1 provided with rotation linear
If it is 0, it is not necessary to form a screw groove on the
さらに、本実施形態のEPS10であれば、操舵補助トルク指令値の算出に際し、モー
タ回転角検出部80で検出した回転角情報と磁気センサ部102で検出した直動情報とを
随時にフィードバックして、これら回転角情報と直動情報とに基づく補正を加えて操舵補
助トルク指令値を算出しているので、操舵反力によりラジアル荷重、モーメント荷重が負
荷されても、その負荷に応じた随時の補正データにより最終的な操舵補助トルク指令値を
得て、これに基づき電動モータ60を高精度に制御することができる。
Furthermore, with the
以上説明したように、上述した回転直動変換装置20、これを備える電動パワーステア
リング装置10および自動車によれば、ボールねじを用いた回転直動変換装置と比べて、
比較的に高い静粛性を得ることができる。なお、本発明に係る回転直動変換装置、これを
備える電動パワーステアリング装置および車両は、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である。
As described above, according to the above-described rotation / linear
Relatively high silence can be obtained. The rotation / linear motion conversion device according to the present invention, the electric power steering device including the same, and the vehicle are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. .
例えば、上記実施形態では、本発明に係る回転直動変換装置の適用例として、これを備
える電動パワーステアリング装置10および自動車を例示して説明したが、本発明に係る
回転直動変換装置の適用範囲はこれに限定されず、操舵系を有する自動車以外の車両にも
適用可能であり、また、本発明に係る回転直動変換装置は、ボールねじを用い得る産業用
直動テーブルを備える各種機械装置に対し、ボールねじに替えて適用可能なことは勿論で
ある。なお、産業用直動テーブルとは、例えば旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、
歯切り盤、研削盤などの産業用の機械装置に用いられる、主に位置決め用途の直動装置で
ある。
For example, in the above-described embodiment, the electric
It is a linear motion device mainly used for positioning, used in industrial machinery such as gear cutting machines and grinding machines.
[第2実施形態]
図5に本発明の一態様に係る回転直動変換装置の第2実施形態を示す。図5は、図1同様の正面図である。本実施形態の説明では、上記第1実施形態と同様の部位については、説明を省略し、主に異なる部位について図面に符号を付し説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a second embodiment of the rotation / linear motion conversion device according to one aspect of the present invention. FIG. 5 is a front view similar to FIG. In the description of the present embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and different parts will be mainly described with reference numerals attached to the drawings.
本実施形態の回転直動変換装置520と、第1実施形態の回転直動変換装置20とで異なる点は、二つのローラ550の外周形状Rである。第1実施形態では、二つのローラ50の外周形状が軸方向で一定の外径で形成されているのに対し、本実施形態では、二つのローラ550の外周形状Rが軸方向で、滑らかに外径が異なるようになっている。軸端で最大径を有し、軸方向中央付近で、最小径になっている。このように、軸端側で大径、軸方向中央付近で小径になっている湾曲した外周形状Rにすることで、よりシャフトとの位置関係を保つことができる。
The difference between the rotation / linear
1 操舵部
2 ピニオン機構
3 ラック機構
4 ピニオンハウジング
5 ピニオン軸
6 ラックハウジング
7 ラック軸(シャフト)
8 タイロッド
10 電動パワーステアリング装置
20 回転直動変換装置(第1実施形態)
30 (シャフトの)軸部
40 ハウジング
50 ローラ
60 電動モータ
70 モータ制御装置
71 トルクセンサ
72 車速センサ
80 モータ回転角検出部
90 案内ローラ装置
100 リニアエンコーダ
520 回転直動変換装置(第2実施形態)
550 ローラ
R 外周形状
DESCRIPTION OF
8
30 (Shaft)
550 Roller R outer peripheral shape
Claims (8)
外周面が円筒状の軸部を有するシャフトと、
前記ハウジングに支軸を介して回転自在に支持された二つのローラとを備え、
前記二つのローラは、以下の条件1〜3を満たす回転直動変換装置。
条件1:前記二つのローラは、前記シャフトに対して周方向に180°離隔して対向配
置されている。
条件2:前記二つのローラは、前記シャフトの軸線に対して捩じれの方向に同一の傾き
角度をもって支持されている。
条件3:前記二つのローラは、前記シャフトの前記軸部に対してトラクション駆動力を
伝達可能なように予圧荷重をかけた状態で摺接されている。 A housing;
A shaft having an outer peripheral surface having a cylindrical shaft portion;
Two rollers rotatably supported by the housing via a support shaft,
The two rollers are rotation / linear motion conversion devices that satisfy the following conditions 1 to 3.
Condition 1: The two rollers are arranged to face each other at a distance of 180 ° in the circumferential direction with respect to the shaft.
Condition 2: The two rollers are supported with the same inclination angle in the direction of twist with respect to the axis of the shaft.
Condition 3: The two rollers are in sliding contact with a preload applied to the shaft portion of the shaft so that a traction driving force can be transmitted.
クションオイルが塗布されている請求項1に記載の回転直動変換装置。 The rotation / linear motion conversion device according to claim 1, wherein traction grease or traction oil is applied to the shaft portion of the shaft and the outer peripheral surface of the roller.
回転直動変換装置。 The rotation / linear motion conversion device according to claim 1, wherein the preload is a contact surface pressure in a range of 0.6 to 3 GPa.
は、表面粗さRa0.2以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転直動変換装
置。 The rotation linear motion conversion according to any one of claims 1 to 3, wherein the shaft portion of the shaft and the outer peripheral surface of the roller are mirror-finished, and the mirror-finishing has a surface roughness Ra of 0.2 or less. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015210283A JP2017082864A (en) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | Rotational linear motion conversion device, electric power steering device including the same, vehicle, and mechanical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015210283A JP2017082864A (en) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | Rotational linear motion conversion device, electric power steering device including the same, vehicle, and mechanical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017082864A true JP2017082864A (en) | 2017-05-18 |
Family
ID=58710641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015210283A Pending JP2017082864A (en) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | Rotational linear motion conversion device, electric power steering device including the same, vehicle, and mechanical device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017082864A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109831058A (en) * | 2019-01-24 | 2019-05-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | A kind of displacement actuator |
-
2015
- 2015-10-27 JP JP2015210283A patent/JP2017082864A/en active Pending
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