JP2004026102A

JP2004026102A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004026102A
Application number: JP2002189214A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kamikawa; 上川　剛
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】バックラッシュ量による歯打ち音の発生をなくし、バックラッシュ量による影響を受けることなく操舵フィーリングを向上することができるとともに、ウォームホイールの耐久性を改善することができ、さらに、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるときの操舵負荷の変化を小さくすることができるようにする。
【解決手段】操舵補助用のモータの回転力を舵取手段に伝えるウォーム７及びウォームホイール８を備え、該ウォームホイール８は軸長方向の一側及び他側を各構成する２つの半体８ａ，８ｂからなり、この半体８ａ，８ｂを軸長方向へ移動可能とし、半体８ａ，８ｂの外側に半体８ａ，８ｂを接近する方向へ付勢する弾性体１４，１５を設けた。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助用のモータを備えた電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置が備える減速歯車機構はその一端が操舵補助用のモータの駆動軸に結合されるウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイールとを備えている。
【０００３】
このようにウォーム及びウォームホイールを有する電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部に適宜のバックラッシュ量を設けて前記噛合部のフリクションを低減するようにしてある。
【０００４】
また、従来の電動式パワーステアリング装置はウォームホイールに回転軸を介して繋がる操舵輪が操舵中立位置から左又は右方向へ操舵されることにより、操舵初期からモータが回転し、操舵補助が行われるように構成された場合、車両の高速走行時に操舵角が例えば１°程度に小さいときにおいても操舵補助が行われることになり、操舵フィーリングの低下を来すことになるため、操舵角が１°程度に小さいときはモータが駆動されず、適度の操舵角を超えたときにモータが駆動されるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ウォーム及びウォームホイールの噛合部にバックラッシュ量が設けられた電動式パワーステアリング装置にあっては、転舵時に噛合部に歯打ち音が発生し、該歯打ち音が自動車の室内に洩れることになる。
【０００６】
また、適度の操舵角を超えるまでの間モータが駆動されないように構成された電動式パワーステアリング装置において、前記噛合部にバックラッシュ量が設けられている場合、モータが駆動されない操舵領域、即ち、操舵中立位置の近傍領域での操舵時、前記バックラッシュ量だけ操舵輪、回転軸及びウォームホイールからウォームへ回転トルクが伝動されず、バックラッシュ量だけ操舵の手応えがなく、操舵フィーリングの低下を来すことになる。
【０００７】
ところで、バックラッシュ量による歯打ち音の発生をなくし、バックラッシュ量による操舵フィーリングの低下を抑制するには特開平２−７４４６７号公報、特開２００２−３７１０１号公報のようにウォームホイールを軸長方向の中間位置で相対回転可能に分割し、その分割体を相対回転させるように構成することにより達成することができる。
【０００８】
しかしながら、ウォームホイールの分割体が相対回転可能となるように構成された場合、２つの分割体に加わる回転トルクが異なることになるため、ウォームホイールの耐久性を高めることが要望されており、また、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるとき、操舵輪の操舵力が回転軸、ウォームホイール及びウォームを介してモータの駆動軸に直接伝動され、該駆動軸が回転されることになるため、モータの駆動軸を回転させるための負荷の全てがウォーム、ウォームホイール及び回転軸を介して操舵輪に加わり、操舵負荷の変化が大きくなって操舵フィーリングに影響することになる。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バックラッシュ量による歯打ち音の発生をなくし、バックラッシュ量による影響を受けることなく操舵フィーリングを向上することができるとともに、ウォームホイールの耐久性を改善することができ、さらに、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるときの操舵負荷の変化を小さくすることができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの回転力をウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイールとを介して舵取手段に伝え、操舵補助するようにした電動式パワーステアリング装置において、前記ウォームホイールは軸長方向の一側及び他側を各構成する２つの半体からなり、その半体の少なくとも１つが軸長方向へ移動可能としてあり、半体を接近する方向へ付勢する弾性体を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、回転中心に対して歯すじが傾斜するウォームホイールの半体が軸長方向へ付勢され、この半体とウォームとの噛合部に予圧を加えているため、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量をなくすることができる。この結果、転舵時の歯打ち音の発生を低減することができるとともに、バックラッシュ量による影響を受けることなく操舵フィーリングを向上することができる。
しかも、半体は軸長方向へ移動可能としてあるため、夫々の半体に加わる回転トルクを均等化でき、ウォームホイールの耐久性を改善することができる。さらに、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるとき、ウォームホイールからウォームへ伝動される回転トルクの分力によって弾性体が撓み、この弾性体によって付勢されている半体が軸長方向へ移動しつつ回転トルクが半体からウォームに伝動されることになるため、換言すれば回転トルクの一部が弾性体によって吸収されつつ半体からウォームへ回転トルクが伝動されるため、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるときの操舵負荷の変化を小さくすることができ、操舵力の立上りをスムーズにできる。
【００１２】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記半体の夫々が軸長方向へ移動可能であり、夫々の半体の外側に前記弾性体が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、夫々の半体を軸長方向へ付勢し、この半体とウォームとの噛合部に予圧を加えているため、ウォーム及びウォームホイールの相対位置に誤差がある場合においても夫々の半体に加わる回転トルクを均等化でき、ウォームホイールの耐久性を改善することができる。しかも、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるとき、ウォームホイールからウォームへ伝動される回転トルクの一部が２つの弾性体によって吸収されつつ２つの半体からウォームへ回転トルクが伝動されるため、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるときの操舵負荷の変化をより一層小さくすることができ、操舵力の立上りをより一層スムーズにできる。
【００１４】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記半体の間に半体同士の接触を禁止する接触禁止体を備えることを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、半体同士の接触を禁止することができるため、弾性体の付勢力に影響されることなく半体の摩耗を低減でき、半体の耐久性を向上できる。
【００１６】
また、本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、一方の弾性体又は両方の弾性体の半体と反対方向への移動を規制する規制手段を備えている。この規制手段はウォームホイールが嵌合保持される回転軸に設けられている。規制手段の１つは回転軸と一体に設けられた段部及び該段部と弾性体との間に介された移動規制板からなり、また、規制手段の他の１つは回転軸の環状溝に嵌合された止め輪及び該止め輪と弾性体との間に介された移動規制板からなる。この規制手段を備えることにより、半体、弾性体及び回転軸をユニットにでき、組込み作業性を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図２は減速歯車機構及びモータ部分の構成を示す断面図である。
【００１８】
この電動式パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部２ａを有する入力軸２と、前記筒部２ａ内に挿入されてその上端が前記入力軸２の筒部２ａに同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、下端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される出力軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた入力軸２及び出力軸４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルク等に基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の回転力を前記出力軸４に伝動するウォーム７及びウォームホイール８と、該ウォームホイール８等が収容されるハウジング９とを備え、このハウジング９に前記モータ６が取付けられている。
【００１９】
ウォーム７は例えば金属材料からなる直円柱部材の外周に螺旋形の歯が一体に設けられたものであり、出力軸４の軸芯と交叉するように配置され、その一端が前記モータ６の駆動軸６ａに継合されており、また、ウォーム７の両端部が転がり軸受１０，１１を介して前記ハウジング９内に回転自在に支持されている。
【００２０】
ウォームホイール８は前記出力軸４の途中に嵌合保持されており、ウォーム７及びウォームホイール８の噛合により前記モータ６の回転力を増加して出力軸４に伝動し、出力軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝動するようにしている。尚、出力軸４及びユニバーサルジョイントが回転軸を構成しており、また、操舵輪１、入力軸２、出力軸４、ユニバーサルジョイント及び舵取機構が舵取手段を構成している。
【００２１】
図３はウォームホイール部分の拡大断面図、図４はウォームホイール部分の拡大側面図である。
ウォームホイール８は、前記ウォーム７に噛合する複数の歯８０を径方向外側に有する合成樹脂製の環状歯体８１と、該環状歯体８１の径方向内側に嵌合された金属製の芯体８２とを備えた円板からなり、芯体８２の中心部に嵌合孔８３が穿設されている。このウォームホイール８は軸長方向の中央部位置で２つに分割されており、軸長方向の一側及び他側を各構成する２つの半体８ａ，８ｂの嵌合孔８３，８３にはスプライン等の凹凸条を設けて出力軸４との相対回転を禁止し、出力軸４に対して軸長方向へ移動可能としてある。尚、ウォームホイール８はほぼ軸長方向の中央部で分割、換言すれば歯幅に対して約５：５の比率で分割した半体である他、歯幅に対して例えば約６：４の比率、又は約７：３の比率で分割した半体であってもよい。また、ウォームホイール８は合成樹脂製の環状歯体８１を備えることにより、ウォーム７との噛合による騒音を小さくし、歯８０の加工性を良好にしてあるが、その他、全体が金属材料、合成樹脂材料で形成された構造としてもよい。
【００２２】
ウォームホイール８を保持する出力軸４は軸長方向に離間した位置が２つの転がり軸受１２，１３を介して前記ハウジング９内に回転自在に支持されている。この出力軸４の途中には、スプライン等の凹凸条を有する嵌合部４１と、該嵌合部４１の軸長方向一端に連なり、嵌合部４１よりも大径の移動規制用の段部４２と、嵌合部４１の軸長方向他端に連なる環状溝４３とを備えている。
【００２３】
嵌合部４１においては前記半体８ａ，８ｂが出力軸４に対し軸長方向へ相対移動可能に嵌合されている。一方の半体８ａの外側面８ａ１と段部４２との間には、外側面８ａ１に接触する環状の弾性体１４と、該弾性体１４の移動を規制する移動規制板１６とが配置されている。また、環状溝４３には止め輪１７が嵌合されている。他方の半体８ｂの外側面８ｂ１と止め輪１７との間には、外側面８ｂ１に接触する環状の弾性体１５と、該弾性体１５の移動を規制する移動規制板１８とが配置されている。また、半体８ａ，８ｂの間には半体８ａ，８ｂ同士の接触を禁止する環状の接触禁止体１９が配置されている。
【００２４】
弾性体１４，１５及び接触禁止体１９はＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）等の合成ゴム製のＯリングからなる。弾性体１４，１５は接触禁止体１９よりも弾性復元力を大きくしてあり、弾性体１４，１５の弾性復元力（付勢力）によって接触禁止体１９を撓ませることができるようにしてある。
【００２５】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置は、ウォームホイール８の半体８ａ，８ｂが出力軸４の嵌合部４１に軸長方向への相対移動を可能に嵌合してあり、この半体８ａ，８ｂの外側に配置された弾性体１４，１５が半体８ａ，８ｂを接近する方向へ付勢してウォーム７を半体８ａ，８ｂが挟み込み、ウォーム７及び半体８ａ，８ｂの噛合部に予圧を加えているため、噛合部のバックラッシュ量をなくすることができる。従って、転舵時の歯打ち音の発生を低減することができる。また、モータ６が駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるとき、操舵による回転トルクをバックラッシュ量に影響されることなくウォームホイール８からウォーム７へ確実に伝動することができ、操舵の手応えを発生させることができるため、操舵フィーリングを向上することができる。
【００２６】
しかも、ウォームホイール８の半体８ａ，８ｂは軸長方向へ移動可能とし、出力軸４との相対回転を禁止してあるため、夫々の半体８ａ，８ｂに加わる回転トルクを均等化でき、半体８ａ，８ｂの耐久性を改善することができる。
【００２７】
また、軸長方向へ移動可能とした半体８ａ，８ｂの軸長方向外側に弾性体１４，１５を設け、この弾性体１４，１５が半体８ａ，８ｂを接近する方向へ付勢しているため、モータ６が駆動されない操舵領域、即ち、車両の高速走行時の操舵角が例えば１°程度に小さい操舵領域で操舵されることにより、操舵輪１の操舵力が前記入力軸２、トーションバー３及び出力軸４を介してウォームホイール８に伝動され、ウォームホイール８の半体８ａ，８ｂとウォーム７との噛合部に回転トルクが加わったとき、この回転トルクの分力によって弾性体１４，１５が撓み、この弾性体１４，１５によって付勢されている半体８ａ，８ｂが軸長方向へ移動しつつ回転トルクが半体８ａ，８ｂからウォーム７に伝動され、換言すれば回転トルクの一部が弾性体１４，１５によって吸収されつつ半体８ａ，８ｂからウォーム７へ回転トルクが伝動される。この結果、操舵輪１に加わる操舵負荷の変化を小さくすることができ、操舵力の立上りをスムーズにできる。
【００２８】
尚、以上説明した実施の形態では、２つの半体８ａ，８ｂを軸長方向へ移動可能としたが、その他、半体８ａ，８ｂの一方を軸長方向へ移動可能とし、他方を固定する構成としてもよい。この場合、一方の半体８ａ又は８ｂの外側にだけ弾性体１４又は１５を設ける。
また、以上説明した実施の形態では半体８ａ，８ｂの間に接触禁止体１９を設けたが、その他、接触禁止体１９をなくした構成としてもよい。
【００２９】
また、以上説明した実施の形態では、弾性体１４，１５及び接触禁止体１９として合成ゴム製のＯリングを用いたが、その他、断面が平板形のゴム体、コイルバネ、皿バネ等の弾性体であってもよい。また、半体８ａ，８ｂの外側面に環状溝を設け、該環状溝に前記弾性体１４，１５を保持するようにしてもよい。さらに、半体８ａ，８ｂの分割面に環状溝を設け、該環状溝に前記接触禁止体１９を保持するようにしてもよい。この場合、半体８ａ，８ｂ間の間隔を比較的小さくすることができるため、半体８ａ，８ｂ及びウォーム７の噛合部の接触面積を増加することができ、噛合部の耐久性を向上できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、転舵時の歯打ち音の発生を低減することができるとともに、バックラッシュ量による影響を受けることなく操舵フィーリングを向上することができる。しかも、夫々の半体に加わる回転トルクを均等化でき、ウォームホイールの耐久性を改善することができる。さらに、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるときの操舵負荷の変化を小さくすることができ、操舵力の立上りをスムーズにできる。
【００３１】
第２発明によれば、ウォーム及びウォームホイールの相対位置に誤差がある場合においても夫々の半体に加わる回転トルクを均等化でき、ウォームホイールの耐久性を改善することができる。また、モータが駆動されない操舵中立位置近傍領域で操舵されるときの操舵負荷の変化をより一層小さくすることができ、操舵力の立上りをより一層スムーズにできる。
【００３２】
第３発明によれば、弾性体の付勢力に影響されることなく半体の摩耗を低減でき、半体の耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の減速歯車機構及びモータ部分の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のウォームホイール部分の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のウォームホイール部分の拡大側面図である。
【符号の説明】
６　　　モータ
７　　　ウォーム
８　　　ウォームホイール
８ａ，８ｂ　半体
１４，１５　弾性体
１９　　接触禁止体

Claims

操舵補助用のモータの回転力をウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイールとを介して舵取手段に伝え、操舵補助するようにした電動式パワーステアリング装置において、前記ウォームホイールは軸長方向の一側及び他側を各構成する２つの半体からなり、その半体の少なくとも１つが軸長方向へ移動可能としてあり、半体を接近する方向へ付勢する弾性体を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
前記半体の夫々が軸長方向へ移動可能であり、夫々の半体の外側に前記弾性体が配置されている請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
前記半体の間に半体同士の接触を禁止する接触禁止体を備える請求項１又は２記載の電動式パワーステアリング装置。