(57)【要約】【課題】電動モータの転追性を向上させつつも、ウォームギヤ機構部に起因するラトル音を防止または抑制し得る電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】この電動パワーステアリング装置９は、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用される電動モータ１３を備えている。この電動モータ１３の出力軸１３ａとウォーム軸２１との継手部には、ディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスク３１，３２を有する磁気継手３０を備えている。磁気継手３０は、各ディスク面に対向配置された環状磁石列を有する永久磁石組５０を有し、永久磁石組５０は、互いに異なる極を対向させた複数の永久磁石が軸方向に対向配置されて非接触トルク伝達手段を構成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されて操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、軸方向に対向配置された複数の永久磁石相互の吸引力により前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する非接触トルク伝達手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気継手とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータは、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものであり、
前記磁気継手は、前記出力軸端部と前記ウォーム軸端部とにそれぞれ設けられるとともに円盤状をなすディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、
前記一対のディスクは、一方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第一環状磁石列と、他方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第二環状磁石列とを有する永久磁石組を備え、
前記第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いに異なる極を対向させた複数の永久磁石が軸方向に対向配置されて非接触トルク伝達手段を構成していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気減速機とを備える電動パワーステアリング装置であって、
前記電動モータは、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものであり、
前記出力軸は、前記ウォーム軸に対してウォームホイール側に偏心して配置され、
前記磁気減速機は、前記出力軸と前記ウォーム軸との継手部に設けられて、ディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、該一対のディスクは、一方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第一環状磁石列と、他方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第二環状磁石列とを有する永久磁石組を備え、
前記第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いの複数の永久磁石が、ディスク面相互間を非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置されて非接触トルク伝達手段を構成するとともに、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ウォーム軸を支持する軸受が深溝玉軸受である電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング系に操舵補助力（アシストトルク）を伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電動パワーステアリング装置は、コンパクトで減速比を比較的大きくすることが可能なウォームギヤ機構部を備え、ウォームギヤ機構部を介して電動モータの駆動力をステアリング系に操舵補助力として付勢している。ウォームギヤ機構部は、ウォームが一体形成されたウォーム軸を有し、一般に、ウォーム軸と電動モータの出力軸との継手部は、接触式のスプライン結合とされている。
【０００３】
しかし、車両の運転操舵中の路面状態によっては、路肩乗り上げ時等の操向車輪からの衝撃トルクがステアリング系への逆入力として加わる場合がある。この場合に、電動モータの出力軸とウォーム軸との間の継手部がスプライン結合であると、ステアリング系への逆入力がウォームギヤ機構部を介して電動モータの出力軸まで直接到達する。そのため、仮に高精度のスプラインを用いた場合であっても、ラトル音等の異常音（騒音）を発生させるおそれがある。
【０００４】
また、逆入力によるトルク発生時には、モータイナーシャにより、過大なトルクが操舵補助力の伝達系に発生する。そのため、操舵補助力の伝達系の破損を防止するために、各部位の強度を上げる必要が生じ、これにより、電動パワーステアリング装置のコストアップや、装置のサイズが大きくなるという問題がある。あるいは、過大なトルクが操舵補助力の伝達系に伝わることを防止するために、別途にトルクリミッタ機構を追加する必要があるという問題がある。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１記載の技術では、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との継手部が、互いに異なる極を対向させた複数の永久磁石を配置した非接触式の磁気継手によりトルク伝達可能とされている。特許文献１に記載の技術によれば、非接触に対向配置した複数の永久磁石の吸引力によりトルク伝達を可能としたので、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との間の継手部での異常音（騒音）や異常摩耗の発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５１９１３号公報（実施例１（図２））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、この種の電動パワーステアリング装置においては、ウォーム軸を支持する軸受に内部隙間（ガタ）がある場合にも、ラトル音が発生するという問題がある。従来、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間（ガタ）に起因するラトル音対策のために、内部隙間のない４点接触玉軸受や、予圧ダンパーを使用し、アキシャル荷重を調整してウォーム軸の軸受に予圧を付与している。しかし、このようなラトル音対策は、電動パワーステアリング装置のコストアップの要因となる。
【０００８】
また、軸受の内部隙間（ガタ）に加えて、ウォームギヤ機構部のバックラッシについてもラトル音発生の要因となる。このバックラッシに起因するラトル音の発生を防止するために、例えばばねを用いたウォーム押し付け機構を採用する場合に、継手部がスプライン結合であると、その隙間管理が重要となる。隙間が狭いと競り合いがおこり、隙間が広いと騒音の原因となり、高精度のスプラインが必要となる。このように、電動パワーステアリング装置の更なるコストアップの要因となるため、隙間管理が難しいという問題がある。
【０００９】
また、ウォームギヤ機構部のバックラッシに起因するラトル音対策として、ゴムを用いた弾性カップリングによってウォーム軸に予圧を付与する構造も採用されているものの、弾性カップリングであると、経時変化により予圧荷重が変ってしまうため、剛性管理や材料管理が難しいという問題がある。また、電動モータの出力軸とウォーム軸とのミスアライメントが大きい場合は、弾性カップリングの異常摩耗等の不具合が発生してしまうため、ミスアライメントの管理が厳しくなるという問題がある。
【００１０】
このような問題に対し、特許文献１に記載の磁気継手は、非接触によりトルク伝達を可能としたものの、異なる極を対向させた永久磁石を径方向に対向配置した場合には、ウォーム軸を支持する軸受に対して、なんら予圧荷重をアキシャル方向から付与することができない。また、ウォームギヤ機構部のバックラッシについても調整することができない。
【００１１】
したがって、上記特許文献１に記載の磁気継手は、ウォームギヤ機構部のバックラッシを十分に調整することはできないため、ウォームギヤ機構部のラトル音等の異常音の発生を防止する上で不十分であり、特に、ウォームギヤ機構部のバックラッシ調整用として、例えばばねを用いたウォーム押し付け機構を別途採用しなければならないという問題が解決されない。
【００１２】
また、電動モータ駆動時には、上述の予圧による摩擦のために動力伝達効率が低下するという問題もあるところ、現在の車両に装備される１２Ｖのバッテリでは、電動モータの転追性が限界に近づいているため、動力伝達効率の低下問題は要求出力を満足させることをより困難にしている。特に、近年のように、搭載車両の大型化に伴って操舵補助力も高出力化が要求されるところ、このような問題は、電動モータを高電圧化して高回転型とすれば、更に高い減速比が必要となるため、より顕著な問題となる。
特に、減速ギヤ比をより高い減速比にし、且つ、電源電圧を４８Ｖと大きくして高速回転する電動モータにすると、従来の１２Ｖ電源システムにおいては困難であった、電動パワーステアリング装置の更なる高出力化と小型化が可能となるものの、高速回転する電動モータは、ウォームと金属製スプラインの結合部で、噛み合い音がより顕著に発生してしまう。この噛み合い音を防止するために、カップリングなどに弾性体を用いて結合しても、摩耗による損傷が生じてしまうという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述のような問題点に着目してなされたものであり、電動モータの転追性を向上させつつも、ウォームギヤ機構部に起因するラトル音を防止または抑制し得る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のうち、第一態様に係る電動パワーステアリング装置は、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されて操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、軸方向に対向配置された複数の永久磁石相互の吸引力により前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する非接触トルク伝達手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明のうち、第二態様に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気継手とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記電動モータは、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものであり、前記磁気継手は、前記出力軸端部と前記ウォーム軸端部とにそれぞれ設けられるとともに円盤状をなすディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、前記一対のディスクは、一方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第一環状磁石列と、他方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第二環状磁石列とを有する永久磁石組を備え、前記第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いに異なる極を対向させた複数の永久磁石が軸方向に対向配置されて非接触トルク伝達手段を構成していることを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明のうち、第三態様に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助力を発生する電動モータと、該電動モータの出力軸に発生するトルクをステアリング系に伝達するウォームギヤ機構部と、前記電動モータの出力軸に発生したトルクを前記ウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する磁気減速機とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記電動モータは、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものであり、前記出力軸は、前記ウォーム軸に対してウォームホイール側に偏心して配置され、前記磁気減速機は、前記出力軸と前記ウォーム軸との継手部に設けられて、ディスク面相互が隙間を隔てて対向する一対のディスクを備え、該一対のディスクは、一方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第一環状磁石列と、他方のディスク面に円環状に配置された複数の永久磁石からなる第二環状磁石列とを有する永久磁石組を備え、前記第一環状磁石列と前記第二環状磁石列とは、互いの複数の永久磁石が、ディスク面相互間を非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置されて非接触トルク伝達手段を構成するとともに、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定されていることを特徴とする。
【００１７】
ここで、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置において、前記ウォーム軸を支持する軸受が深溝玉軸受であることは好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明のうち、本発明の一態様に係る車両は、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータが、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものなので、操舵補助力の高出力化が可能となり、例えば、車両電源の４８Ｖ化に対応する上で好適である。
そして、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、電動モータの出力軸に発生したトルクをウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達する非接触トルク伝達手段を備えるので、出力軸からウォーム軸へのトルクを非接触にて伝達することができる。よって、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両によれば、電動モータの転追性を向上させつつも、ウォームギヤ機構部に起因するラトル音を防止または抑制することができる。
【００１９】
特に、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両によれば、非接触トルク伝達手段は、軸方向に対向配置された複数の永久磁石相互の吸引力により電動モータの出力軸に発生したトルクをウォームギヤ機構部のウォーム軸に非接触で伝達するので、継手部自身の異音およびミスアライメント等による異常摩耗が発生しないため、高精度での寸法管理が不要であり、コスト低減効果が得られる。
【００２０】
また、電動モータの出力軸とウォームギヤ機構部のウォーム軸との間は、軸方向に対向配置された複数の永久磁石相互の吸引力によりトルク伝達をするので、路肩乗り上げ時等の逆入力による過大トルク発生時にはトルクリミッタとして機能し、伝達系の各部位の破損を防止することができる。よって、電動パワーステアリング装置のコストを抑え、装置サイズもコンパクトに構成する上で好適である。
【００２１】
さらに、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、軸方向に対向配置された複数の永久磁石相互の吸引力により、アキシャル荷重を常に発生させているため、ウォーム軸を支持する軸受に予圧を付与することができる。
そのため、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両によれば、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間（ガタ）をなくすことができる。そのため、ウォーム軸を支持する軸受の内部隙間（ガタ）に起因するラトル音を防止または抑制しつつ、その対策用の別途の付帯装置が不要である。また、ウォーム軸を支持する軸受に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができ、電動パワーステアリング装置のコストを抑えることができる。
【００２２】
ここで、上記非接触トルク伝達手段は、軸方向に対向配置された複数の永久磁石相互の吸引力が、伝達しているトルクに反比例（トルク非伝達時は、吸引力が最大、トルク伝達時は、吸引力が最小）する。そのため、軸受の異音が発生し易い低トルク伝達時は、軸受に対して効率良く予圧を付与することができる。また、予圧の必要性が低くなる高トルク伝達時は、低トルク伝達時に比べて予圧が低くなるので、伝達効率を向上させる上で好適である。よって、本発明のいずれか一の態様に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両は、電動モータの転追性を向上させつつも、ウォームギヤ機構部に起因するラトル音を防止または抑制する上で好適である。
【００２３】
特に、本発明の第三態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、出力軸は、ウォーム軸に対してウォームホイール側に偏心して配置されているので、非接触トルク伝達手段の吸引力の作用によって、ウォーム軸に対してウォームホイール側に向けてモーメント荷重を発生させることができる。これにより、軸受の内部隙間とともに、ウォームギヤ機構部のバックラッシについても作動トルク変動を低減するように予圧量を調整できる上、その対策用の別途の付帯装置（例えばばねを用いたウォーム押し付け機構）が不要である。
【００２４】
そして、本発明の第三態様に係る電動パワーステアリング装置においても、ウォーム軸を支持する軸受に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができるので、電動パワーステアリング装置のコストを抑え、また、装置を小型化することができる。つまり、ウォーム軸を支持する軸受が深溝玉軸受であれば、深溝玉軸受は、内外輪の相対傾きが可能なので、軸方向で対向する永久磁石によって、アキシャル荷重をウォーム軸に発生させるとともに、出力軸がウォームホイール側に偏心または傾斜して配置されたことによるモーメント荷重に応じた傾きをウォーム軸に付与する上でより好適である。
さらに、本発明の第三態様に係る電動パワーステアリング装置において、電動モータが、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されることに対応して、より大きな減速比が必要な場合であっても、上記磁気減速機によって一次減速を行うことができる。そのため、ウォームギヤ機構部については、例えば従来の減速比を変更することなく使用したり、あるいは、従来の高い減速比が不要となって小型化や作動音を低減させたりすることもできる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、本発明によれば、電動モータの転追性を向上させつつも、ウォームギヤ機構部に起因するラトル音を防止または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置を備える車両（右ハンドル車の例である）におけるステアリング系の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の電動パワーステアリング装置の第一実施形態の説明図であり、同図（ａ）は、電動パワーステアリング装置を車両前方側から示すとともに、その要部を電動モータの軸線に沿った断面にて図示しており、同図（ｂ）は、同図（ａ）での磁気継手部を拡大して示す図である。
【図３】図２（ｂ）でのＡ−Ａ断面図である。
【図４】電動パワーステアリング装置の第二実施形態の説明図であり、同図は、図２に対応する図（ａ）、（ｂ）をそれぞれ示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）での磁気減速機の部分を拡大して示す図である。
【図５】図４（ｂ）でのＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１において、符号１は、車両のステアリング系を構成するステアリング機構である。このステアリング機構１は、車両の右側に配設されてステアリングコラム４に回転自在に内装されたステアリングシャフト３を有する。ステアリングコラム４には、車両後方側端部にステアリングホイール２が装着される。
【００２８】
ステアリングシャフト３には、車両前方側端部に、ピニオン軸５ａとラック軸５ｂとを有するラックアンドピニオン機構で構成されるステアリングギヤ機構５が設けられている。ステアリングシャフト３は、ピニオン軸５ａを介してラック軸５ｂに接続され、ラック軸５ｂの両端がタイロッド６を介して操向車輪７にそれぞれ連結されている。
【００２９】
ステアリングコラム４には、電動パワーステアリング装置９が装着されている。電動パワーステアリング装置９は、ステアリングコラム４に配設される減速ギアボックス１０を有する。減速ギアボックス１０は、高熱伝導性を有する材料により形成されている。高熱伝導性を有する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金を例示できる。減速ギアボックス１０は、これら高熱伝導性を有する材料の何れか１つをダイキャスト成型することにより形成されている。減速ギアボックス１０内には、ウォームギヤ機構部１１が内蔵されている。
【００３０】
また、電動パワーステアリング装置９は、電動モータ１３およびコントローラ（ＥＰＳ  ＥＣＵ）１２を有する。電動モータ１３およびコントローラ１２は、減速ギアボックス１０に付設されている。電動モータ１３は、その軸方向がステアリングコラム４のコラム軸方向と直交して配置されるとともに、車幅方向の左側に設けられている。この電動モータ１３は、例えばブラシレス３相電動モータであって、励磁コイルに作用する磁束量を変化させ、励磁コイルに生じる誘起電圧の変化により、誘起電圧と電源電圧との釣り合いで決定される最大回転数を３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で変化させて所望の回転数とトルクとを得るようになっている。
【００３１】
コントローラ１２は、電動モータ１３に対して車幅方向の右側に配置され、減速ギアボックス１０に形成されたコントローラ装着部８に装着されている。コントローラ１２は、図示しない車両のイグニッションスイッチをオン状態としてバッテリから電力が供給されると、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）によって操舵補助制御処理が実行される。これにより、図示しないトルクセンサ及び車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出され、この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して電圧指令値を算出する。
【００３２】
そして、コントローラ１２は、算出された電圧指令値に基づき、必要なモータ駆動電流を電動モータ１３に流し、電動モータ１３を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。これにより、ステアリングホイール２の操舵トルクに応じた操舵補助力が電動モータ１３から発生され、この操舵補助力が減速ギアボックス１０内のウォームギヤ機構部１１を介してステアリングシャフト３に伝達されることにより、ステアリングホイール２を軽い操舵力で操舵可能になっている。
【００３３】
ここで、この第一実施形態の電動パワーステアリング装置９は、図２に示すように、上記電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１との間の継手部に磁気継手３０を用いている。この磁気継手３０は、永久磁石の磁力をトルク伝達に利用しており、アシストトルクを非接触で伝達可能になっている。
【００３４】
詳しくは、図２に示すように、ステアリングシャフト３には、ウォームホイール２２が同軸に固定されている。そして、このウォームホイール２２と噛み合うウォーム２１ａがウォーム軸２１と一体に設けられている。ウォーム軸２１の両端は、減速ギアボックス１０内の上部の位置に、軸受４１，４２によって回転自在に支持されている。この軸受４１，４２には、内外輪の相対傾きが可能な深溝玉軸受が用いられている。
電動モータ１３の側の軸受４２は、軸受４２の外輪外周面が減速ギアボックス１０の内面に直接嵌め込まれるとともに、軸受４２の内輪内周面が従動軸２１の外周面に直接嵌め込まれている。これに対し、電動モータ１３とは反対側の軸受４１は、軸受４１の外輪外周面は減速ギアボックス１０の内面に直接嵌め込まれているが、従動軸２１の軸端部外周面には樹脂製のブッシュ４４が固定されており、軸受４１の内輪内周面は、樹脂製のブッシュ４４の外周面に隙間はめ合いの状態で嵌め込まれている。なお、電動モータ１３の出力軸１３ａについても、深溝玉軸受を採用した軸受１４によって回転自在に支持されている。
【００３５】
図２（ｂ）に拡大図示するように、電動モータ１３の出力軸１３ａの軸線Ｌ１とウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１の軸線Ｌ２とは同軸上に位置している。出力軸１３ａの端部とウォーム軸２１の一端部とは、軸方向に所定距離だけ離隔して対向配置される。出力軸１３ａの端部１３ｂとウォーム軸２１の端部２１ｂは、それぞれ小径とされることで段部が形成され、この段部の位置に、一対のディスク３１、３２の中心部がそれぞれ固着されている。各ディスク３１、３２は、固着されている出力軸１３ａおよびウォーム軸２１とそれぞれ同軸上に設けられている。一対のディスク３１、３２は、同じ外径を有する円盤状のディスク体であり、ディスク面３１ｍ、３２ｍ相互が、所定の隙間（磁気ギャップ）を隔てて対向配置されている。
【００３６】
ここで、この磁気継手３０は、対向するそれぞれのディスク面３１ｍ、３２ｍの外周側に対向配置された永久磁石組５０を備える。永久磁石組５０は、一方のディスク面３１ｍに円環状に配置された複数の永久磁石５１ａ、５１ｂからなる第一環状磁石列５１と、他方のディスク面３２ｍに円環状に配置された複数の永久磁石５２ａ、５２ｂからなる第二環状磁石列５２とを有する。永久磁石組５０は、第一環状磁石列５１と第二環状磁石列５２とが、互いに異なる極を対向させた複数の永久磁石が軸方向に対向配置されて非接触トルク伝達手段を構成している。
本実施形態では、図３に示すように、ウォーム軸２１側のディスク面３１ｍには、第一環状磁石列５１が設けられ、第一環状磁石列５１は、軸中心に対して同心円上に、略扇状に形成された複数の永久磁石５１ａ（対向側がＮ極）と複数の永久磁石５１ｂ（対向側がＳ極）とが周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置されている。この例では、複数の永久磁石５１ａ、５１ｂが計１２個用いられている。
【００３７】
一方、電動モータ１３の出力軸１３ａ側のディスク面３２ｍには、図２（ｂ）に示すように、第二環状磁石列５２が設けられている。第二環状磁石列５２は、上記第一環状磁石列５１の永久磁石５１ａと５１ｂにそれぞれ対向する位置に、略扇状に形成された複数の永久磁石５２ａ（対向側がＳ極）と複数の永久磁石５２ｂ（対向側がＮ極）が周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置され、これらの複数の永久磁石５１ａ、５１ｃおよび複数の永久磁石５２ａ、５２ｂにより上記永久磁石組５０が構成されている。なお、図２（ｂ）に示す白抜き矢印は、永久磁石組５０による吸引力および軸受に付与される予圧のイメージを示している。
【００３８】
次に、上述した車両の電動パワーステアリング装置９の作用・効果について説明する。
上述した車両は、ステアリング系に電動パワーステアリング装置９を備えており、この第一実施形態の電動パワーステアリング装置９は、磁気継手３０の永久磁石組５０が、第一環状磁石列５１と第二環状磁石列５２とが、互いに異なる極を対向させた複数の永久磁石が軸方向に対向配置されて非接触トルク伝達手段を構成しているので、電動モータ１３の出力軸１３ａの回転トルクがウォーム軸２１に非接触で伝達される。
【００３９】
つまり、電動モータ１３の出力軸１３ａが回転すると、それに伴って出力軸１３ａ側のディスク３２の外周に円環状に埋め込まれた永久磁石５２ａ、５２ｂが回転する。永久磁石５２ａ、５２ｂが回転すると、それらに対向配置されたウォーム軸２１側のディスク３１の外周に埋め込まれた永久磁石５１ａ、５１ｂには、永久磁石５２ａ、５２ｂとの吸引力によって回転力が非接触で伝わる。永久磁石５１ａ、５１ｂに回転力が伝わると、これら永久磁石５１ａ、５１ｂが埋め込まれたウォーム軸２１も一緒に回転する。よって、この磁気継手３０は、電動モータ１３の出力軸１３ａの回転トルクをウォーム軸２１に非接触で伝達することができる。
【００４０】
特に、この電動パワーステアリング装置９は、電動モータ１３が、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものなので、操舵補助力の高出力化が可能となり、例えば、車両電源の４８Ｖ化に対応する上で好適である。そして、磁気継手３０によるトルク伝達であれば、永久磁石組５０の吸引力を用いて電動モータ１３の出力トルクをウォームギヤ機構部１１に伝達することによって、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１とを非接触にできる。そのため、電動モータ１３の転追性を向上させつつも、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１の間の継手部でのラトル音や異常摩耗の発生を防止することができる。
【００４１】
また、この磁気継手３０によるトルク伝達は、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１の間の継手部が、軸方向で対向する非接触型の磁気継手によってトルクを伝達する方式なので、永久磁石組５０の永久磁石の磁力の強さや永久磁石同士の対向距離の関係により、伝達可能トルク以上の過大なトルクが加わった場合は、トルクが伝達されることなく空転する。
そのため、永久磁石組５０の磁力の強さや永久磁石５１ａ、５１ｂおよび永久磁石５２ａ、５２ｂ同士の対向距離を調整することにより、設定トルク以上の過大なトルクが加わった場合はトルクリミッタとして機能する。よって、路肩乗り上げ時等の逆入力による過大トルク発生時には、磁気継手３０がトルクリミッタとして機能し、伝達系の各部位の破損を防止することができる。したがって、電動パワーステアリング装置９のコストを抑えるとともに、その装置サイズもコンパクトに構成することができる。
【００４２】
また、この磁気継手３０によれば、永久磁石組５０が、対向する他の磁石とは互いに異なる極を対向させた永久磁石を軸方向に対向配置しているので、アキシャル荷重を常に発生させることができる。そのため、ウォーム軸２１の軸受４２に深溝玉軸受を用いて予圧を容易に付与することができる。したがって、ラトル音の発生を防止または抑制しつつも、比較的に低コストな深溝玉軸受を軸受４２に用いることで、電動パワーステアリング装置９のコストを抑えることができる。
【００４３】
また、この磁気継手３０によれば、永久磁石相互の吸引力が、伝達しているトルクに反比例（トルク非伝達時は、吸引力が最大、トルク伝達時は、吸引力が最小）する。そのため、軸受４１、４２に異音が発生し易い低トルク伝達時は、効率良く予圧を付与することができ、予圧の必要性が低くなる高トルク伝達時は、低トルク伝達時に比べて予圧が低くなるので、伝達効率を向上させる上で好適である。
【００４４】
つまり、この磁気継手３０によれば、非接触に対向配置した互いに異なる極を対向させた永久磁石の吸引力は、対向させた永久磁石間の距離に反比例して増大する。そのため、ウォームギヤ機構部１１のバックラッシ量に対し、バックラッシが大きいときは、対向させた永久磁石間の距離が狭くなるので、予圧荷重を高くできる。一方、バックラッシが小さいときは、対向させた永久磁石間の距離が広くなるので、予圧荷重を低くできる。これにより、ウォームギヤ機構部１１のバックラッシ量に対して比例的に適切な予圧荷重を付与することができ、ウォームギヤ機構部１１の作動トルク変動を抑制することが可能となる。このような作用効果は、従来のばねを用いたウォーム押し付け機構では奏することができない優れた効果であるといえる。
【００４５】
また、この磁気継手３０は、一対のディスク３１，３２が、ディスク面３１ｍ、３２ｍ相互が隙間を隔てて対向する構成なので、継手部自身の異音およびミスアライメント等による異常摩耗が発生しないため、高精度での寸法管理が不要であり、コスト低減効果が得られる。特に、ウォーム軸２１を支持する軸受４１、４２に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができ、電動パワーステアリング装置９のコストを抑えることができ、装置を小型化することができる。
【００４６】
以上説明したように、上述の車両が備える電動パワーステアリング装置９によれば、電動モータ１３の転追性を向上させつつも、ウォームギヤ機構部１１に起因するラトル音を防止または抑制することができる。
【００４７】
なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両は、上記実施形態に限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の態様が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、電動モータ１３としてブラシレス３相電動モータを適用した例について説明したが、これに限定されず、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものであれば、４相以上のブラシレス多相電動モータを適用することもでき、また、通常のブラシ付電動モータを適用することもできる。
【００４８】
また、例えば上記実施形態では、周方向で隣り合う永久磁石５１ａと永久磁石５１ｂ相互は直接接触しておらず、離隔して配置されている例で説明したが、本発明での「複数の永久磁石」とは、図３に示す例に限定されず、例えば、多極着磁した一体構造の永久磁石を用いることができる。この場合であっても、周方向で隣り合う永久磁石５１ａと永久磁石５１ｂからなる「複数の永久磁石」とみなすことができる（後述の第二実施形態について同様である）。
【００４９】
また、例えば上記実施形態では、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１との継手部に磁気継手３０を用いた例で説明したが、これに限らず、継手部に磁気減速機を用いることもできる。
以下、第二実施形態として、継手部に磁気減速機を用いた例について説明する。なお、この第二実施形態は、継手部に磁気減速機を用いた点およびこれに関連する変更点以外は、上記第一実施形態同様の構成なので、以下の説明では、上記第一実施形態と同様または対応する構成については同一の符号を用い、継手部に磁気減速機を用いた点およびこれに関連する変更点について説明し、他の構成についてはその図示および説明を適宜省略する。
【００５０】
第二実施形態の電動パワーステアリング装置９は、図４に示すように、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１との間の継手部に磁気減速機３０を用いている。この磁気減速機３０は、非接触トルク伝達手段として永久磁石の磁力を利用しており、アシストトルクを非接触で伝達可能になっている。なお、電動モータ１３は、上記第一実施形態同様に、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものである。
【００５１】
この電動パワーステアリング装置９は、図４（ｂ）に拡大図示するように、電動モータ１３の出力軸１３ａの軸線Ｌ１とウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１の軸線Ｌ２とは、相互の軸線は平行しているが同軸上には位置していない。この例では、出力軸１３ａの軸線Ｌ１は、ウォーム軸２１の軸線Ｌ２に対して、ウォームホイール２２寄りに位置しており、ウォームホイール２１側に所定の偏心量Ｅだけ偏心して配置されている。
【００５２】
出力軸１３ａの端部１３ｂとウォーム軸２１の端部２１ｂは、それぞれの段部の位置に、一対のディスク３１、３２の中心部がそれぞれ固着されている。各ディスク３１、３２は、固着されている出力軸１３ａおよびウォーム軸２１とそれぞれ同軸上に設けられている。一対のディスク３１、３２は、円盤状のディスク体であり、ディスク面３１ｍ、３２ｍ相互が、所定の隙間（磁気ギャップ）を隔てて対向配置されている。
【００５３】
この例では、図５に示すように、ウォーム軸２１の側のディスク３１は、出力軸１３ａの側のディスク３２よりも大径とされ、対向するそれぞれのディスク面３１ｍ、３２ｍの外周側に対向配置されてなる永久磁石組５０を有することにより非接触型の減速機構が構成されている。詳しくは、永久磁石組５０は、一方のディスク面３１ｍに円環状に配置された複数の永久磁石５１ａ、５１ｂからなる第一環状磁石列５１と、他方のディスク面３２ｍに円環状に配置された複数の永久磁石５２ａ、５２ｂからなる第二環状磁石列５２とを有する。
【００５４】
本実施形態では、第一環状磁石列５１は、図５に示すように、ウォーム軸２１側のディスク面３１ｍに、軸中心に対して同心円上に、略扇状に形成された複数の永久磁石５１ａ（対向側がＮ極）と、複数の永久磁石５１ｂ（対向側がＳ極）とが周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置されている。この例では、複数の永久磁石５１ａ、５１ｂが計１２個用いられている。
【００５５】
一方、第二環状磁石列５２は、図４（ｂ）に示すように、電動モータ１３の出力軸１３ａ側のディスク面３２ｍに設けられている。そして、図５に二点鎖線にて対向位置のイメージを示すように、第二環状磁石列５２は、第一環状磁石列５１よりも小径の円環状に配置され、上記第一環状磁石列５１の永久磁石５１ａと５１ｂに対し、所定位置においてそれぞれ異なる極が対応するように、略扇状に形成された複数の永久磁石５２ａ（対向側がＳ極）と複数の永久磁石５２ｂ（対向側がＮ極）が周方向に沿って交互に埋め込まれて円環状に配置されている。この例では、複数の永久磁石５２ａ、５２ｂが計６個用いられている。
【００５６】
これにより、第一環状磁石列５１と第二環状磁石列５２とは、互いの複数の永久磁石が、ディスク面３１ｍ、３２ｍ相互間で、非接触でトルク伝達する位置のときに異なる極が軸方向に対向するように配置される。つまり、本実施形態の例では、図５下側の位置（出力軸１３ａを偏心させた側の周端部の位置）において、対向する磁石同士が平面視において同じ位置に位置するように設定されており、この位置にて対向する磁石相互間に吸引力が発生してトルク伝達が非接触で行われるようになっている。
【００５７】
そして、回転に伴ってトルク伝達が隣り合う永久磁石により順に受け渡されていくところ、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定される（この例では、第一環状磁石列５１が１２個、第二環状磁石列５２が６個）ことにより、所定の減速比にて減速されるようになっている。また、出力軸１３ａを偏心させた側の周端部の位置にてトルク伝達することにより、磁気減速機３０の吸引力の作用によって、ウォーム軸２１に対してウォームホイール２２側に向けてモーメント荷重を発生させられるようになっている。なお、図４（ｂ）に示す白抜き矢印は、永久磁石組５０による吸引力および軸受に付与される予圧のイメージを示している。
【００５８】
次に、第二実施形態の電動パワーステアリング装置９の作用・効果について説明する。
この第二実施形態の電動パワーステアリング装置９は、電動モータ１３が、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されるものなので、操舵補助力の高出力化が可能となる。そして、磁気減速機３０の永久磁石組５０は、対向する他の永久磁石とは互いに異なる極を対向させた永久磁石が軸方向にて所定位置にて対向するように配置され、また、互いの複数の永久磁石の数が減速比に応じた異なる個数に設定されているので、電動モータ１３の出力軸１３ａの回転トルクを、所定の減速比にてウォーム軸２１に非接触で伝達することができる。この例では、第一環状磁石列５１が１２個、第二環状磁石列５２が６個とされているため、所定の２：１の減速比にて減速される。
【００５９】
そして、この磁気減速機３０によれば、永久磁石組５０の吸引力を用いて電動モータ１３の出力トルクをウォームギヤ機構部１１に伝達することによって、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１とを非接触にできる。そのため、電動モータ１３の転追性を向上させつつも、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１の間の継手部でのラトル音や異常摩耗の発生を防止することができる。
【００６０】
また、この磁気減速機３０によるトルク伝達は、電動モータ１３の出力軸１３ａとウォームギヤ機構部１１のウォーム軸２１の間の継手部が、軸方向で対向するトルク伝達方式なので、永久磁石組５１の永久磁石の磁力の強さや永久磁石同士の対向距離の関係により、伝達可能トルク以上の過大なトルクが加わった場合は、トルクが伝達されることなく空転する。
そのため、永久磁石組５０の磁力の強さや、永久磁石５１ａ、５１ｂおよび永久磁石５２ａ、５２ｂ同士の対向距離を調整することにより、設定トルク以上の過大なトルクが加わった場合はトルクリミッタとして機能する。よって、路肩乗り上げ時等の逆入力による過大トルク発生時には、磁気減速機３０がトルクリミッタとして機能し、伝達系の各部位の破損を防止することができる。したがって、電動パワーステアリング装置９のコストを抑えるとともに、その装置サイズもコンパクトに構成することができる。
【００６１】
また、この磁気減速機３０によれば、永久磁石組５０が、対向する他の磁石とは互いに異なる極を対向させた永久磁石を軸方向に対向配置しているので、アキシャル荷重を常に発生させることができる。そのため、ウォーム軸２１の軸受４１、４２に深溝玉軸受を用いて予圧を容易に付与することができる。したがって、ラトル音の発生を防止または抑制しつつも、比較的に低コストな深溝玉軸受を軸受４１、４２に用いることで、電動パワーステアリング装置９のコストを抑えることができる。
【００６２】
また、この磁気減速機３０によれば、永久磁石相互の吸引力が、伝達しているトルクに反比例（トルク非伝達時は、吸引力が最大、トルク伝達時は、吸引力が最小）する。そのため、軸受４１、４２に異音が発生し易い低トルク伝達時は、効率良く予圧を付与することができ、予圧の必要性が低くなる高トルク伝達時は、低トルク伝達時に比べて予圧が低くなるので、伝達効率を向上させる上で好適である。
【００６３】
そして、出力軸１３ａは、ウォーム軸２１に対してウォームホイール２２側に偏心して配置されているので、磁気減速機３０の吸引力の作用によって、ウォーム軸２１に対してウォームホイール２２側に向けてモーメント荷重を発生させることができる。これにより、軸受４１、４２の内部隙間の調整とともに、ウォームギヤ機構部１１のバックラッシについても作動トルク変動を低減するように予圧量を調整できる上、その対策用の別途の付帯装置（例えばばねを用いたウォーム押し付け機構）が不要である。
【００６４】
つまり、この磁気減速機３０によれば、非接触に対向配置した互いに異なる極を対向させた永久磁石の吸引力は、対向させた永久磁石間の距離に反比例して増大する。そのため、ウォームギヤ機構部１１のバックラッシ量に対し、バックラッシが大きいときは、対向させた永久磁石間の距離が狭くなるので、予圧荷重を高くできる。一方、バックラッシが小さいときは、対向させた永久磁石間の距離が広くなるので、予圧荷重を低くできる。これにより、ウォームギヤ機構部１１のバックラッシ量に対して比例的に適切な予圧荷重を付与することができ、ウォームギヤ機構部１１の作動トルク変動を抑制することが可能となる。このような作用効果は、従来のばねを用いたウォーム押し付け機構では奏することができない優れた効果であるといえる。
【００６５】
また、磁気減速機３０は、一対のディスク３１，３２が、ディスク面３１ｍ、３２ｍ相互が隙間を隔てて対向する構成なので、継手部自身の異音およびミスアライメント等による異常摩耗が発生しないため、高精度での寸法管理が不要であり、コスト低減効果が得られる。特に、ウォーム軸２１を支持する軸受４１、４２に比較的に低コストな深溝玉軸受を用いることができ、電動パワーステアリング装置９のコストを抑えることができ、装置を小型化することができる。
【００６６】
つまり、ウォーム軸２１を支持する軸受４１、４２が、内外輪の相対傾きが可能な深溝玉軸受なので、磁気減速機３０の永久磁石組５０によって、アキシャル荷重をウォーム軸２１に発生させるとともに、出力軸１３ａがウォームホイール２２側に偏心して配置されたことによるモーメント荷重に応じたウォーム軸２１の傾きを、軸受４１、４２の内外輪の相対傾きによって追従させ、これにより、ウォーム軸２１に適切な予圧荷重を付与することができる。
また、継手部に通常の接触型の減速機を用いた場合、ウォーム軸２１に傾きが生じると、継手部の減速機自身の噛み合い不良による異音や異常摩耗が発生してしまうが、本実施形態の磁気減速機３０は非接触型なので、そのような異音や異常摩耗が発生することがない点において優れている。
【００６７】
さらに、電動モータ１３が、最大回転数が３０００ｍｉｎ−１以上となる範囲で使用されることに対応して、より大きな減速比が必要な場合であっても、磁気減速機３０によって一次減速を行うことができる。そのため、ウォームギヤ機構部１１については、例えば従来の減速比を変更することなく使用したり、あるいは、従来の高い減速比が不要となって小型化や作動音を低減させたりすることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１    ステアリング機構
２    ステアリングホイール
３    ステアリングシャフト
４    ステアリングコラム
５    ステアリングギヤ機構
６    タイロッド
７    操向車輪
９    電動パワーステアリング装置
１０    減速ギアボックス
１１    ウォームギヤ機構部
１２    コントローラ
１３    電動モータ
２２    ウォームホイール
３０    磁気継手（第一実施形態）、磁気減速機（第二実施形態）
４１，４２    軸受
５０    永久磁石組
５１    第一環状磁石列
５２    第二環状磁石列
Ｌ１    出力軸の軸線
Ｌ２    ウォーム軸の軸線
Ｅ    所定の偏心量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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