JP2004090811A

JP2004090811A - Electrically powered steering device

Info

Publication number: JP2004090811A
Application number: JP2002255797A
Authority: JP
Inventors: Soichi Iwasa; 岩佐　壮一; Eiji Tanaka; 田中　英治
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4062021B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce tooth hitting sound generated in a worm gear speed reducing device used a drive transmission system transmitting the rotation of a motor driven in response to steering to a steering mechanism by a simple construction not by elastic support of a worm shaft. <P>SOLUTION: A coupling hole 4 is provided to the shaft end portion of the output shaft 27 of a motor M for assisting steering, a coupling tube 5 is provided to the shaft end portion of the worm shaft 21, the coupling tube 5 is fitted into the coupling hole 4, and the motor shaft 27 and the worm shaft 21 is coupled so as to be able to transmit the rotation by the engagement of the spline on an engaging periphery. A spiral notch groove 51 reaching an inner hole 50 is formed in the peripheral wall of the coupling tube 5. The generation of the tooth hitting sound at a meshing portion is inhibited, because the worm shaft 21 is displaced to perform a damping action by the deformation of the coupling tube 5 with the increase and decrease of the width of the notch groove 51, when the impact from the meshing portion with a worm wheel 22 is applied to the worm shaft 21 in a coupling condition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵に応じて駆動される電動モータの回転を、ウォームギヤ減速機を介して舵取機構に減速伝動して操舵を行わせる構成とした電動式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵のために操舵手段（例えば、ステアリングホイール）に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用の電動モータ（以下単にモータという）を駆動し、該モータの回転力を舵取機構に伝えて舵取りを補助する電動パワーステアリング装置の一形式として、ステアリングホイールと舵取機構とを連絡するコラム軸の中途に前記モータの回転を伝達し、該コラム軸の回転を補助するようにしたコラムアシスト形の電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置は、コラム軸を回転自在に支持するハウジングの外側に操舵補助用のモータを取り付け、該モータの回転を前記ハウジングの内部に配設された減速機を介してコラム軸に伝達する構成となっている。前記減速機は、小出力のモータにより十分な操舵補助力を得るために必要であり、省スペースにて高減速比が得られる減速機として、前記モータの出力端に連結されたウォーム軸を前記コラム軸の中途に嵌着されたウォームホイールに噛合させてなるウォームギヤ減速機が広く用いられている。例えば、特開２０００−９５１２０号公報参照。
【０００４】
前記ウォーム軸の中途部には、外周面に螺旋状をなして周設された一条又は複数条のねじ形の歯を備えるウォームが一体形成されている。このようなウォーム軸は、前記ウォームの両側を軸受により支持してウォームホイールの接線方向に架設されており、前記ウォームの外周の歯をウォームホイールの外周に形成された歯に噛合させてある。
【０００５】
操舵補助用のモータは、ウォーム軸の一側においてハウジングの一部を同軸的に拡径してなるモータ座に取付けてある。該モータのモータ軸は、ハウジングの内部において前記ウォーム軸の一端部に突き合わせてあり、これら両軸は、一方の端部を他方の端部に連設された筒状部に嵌め込み、これらの嵌合周上に形成されたスプライン、セレーション等の凹凸条を相互に係合させて回転伝達可能に連結されている。例えば、特開平１１−４３０６２号公報参照。
【０００６】
以上の構成により操舵補助用のモータが駆動された場合、該モータのモータ軸に連結されたウォーム軸が軸回りに回転し、この回転がウォーム及びウォームホイールによる減速を経てコラム軸に伝達され、更に、舵取機構に伝達されて舵取りが補助される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如く構成されたコラムアシスト形の電動パワーステアリング装置においては、コラム軸の中途に伝動構成されるモータが車室の内部に位置するため、該モータから前記コラム軸への伝動系の消音が重要な課題となっている。
【０００８】
伝動系の消音のためには、前記ウォームギヤ減速機を構成するウォーム及びウォームホイールの噛合音の低減が有効であり、特に、正逆両方向に回転するウォームの回転方向の転換時、又は舵取機構からコラム軸を介して加わる逆入力によるウォームホイールの回転時に、前記ウォームの歯と前記ウォームホイールの歯とが相互に衝突することにより発生する歯打ち音の低減が有効である。このためには、ウォームとウォームホイールとの噛合部におけるバックラッシを適正化する必要がある。
【０００９】
しかしながらウォーム及びウォームホイール間のバックラッシは、両者の芯間距離によって定まり、適正なバックラッシを実現するためには、前記ハウジングの異なる位置にて行われるウォーム及びウォームホイールの支持部の加工及び組立てに高い精度が要求されるという問題があり、また、組立て段階において適正なバックラッシの設定がなされている場合であっても、長期に亘る使用の間にウォーム及びウォームホイールの歯部の摩耗が経時的に進行し、バックラッシの増大により噛合音が増すという不具合が発生する。
【００１０】
そこで従来においては、前記特開平１１−４３０６２号公報等に開示されている如く、ウォームの両側の軸受によるウォーム軸の支持を弾性的に行わせ、該ウォーム軸を、ウォーム及びウォームホイールの歯の衝突時の作用力により軸方向及び径方向に微小変位させて歯打ち音の発生を防止する構成が採用されている。この構成によれば、高精度でのバックラッシの初期設定が不要となり、また経時的なバックラッシの変化の影響も軽微に抑えて歯打ち音の発生を効果的に抑制することができる。
【００１１】
ところが、ウォーム軸の弾性支持は、前記軸受とウォーム軸及びハウジングとの間に、コイルばね、板ばね、ゴム環等の弾性体を介装することにより実現されており、ウォーム軸の軸方向及び径方向の変位を抑制して、良好な消音効果を得るためには、前記軸受の周面及び側面に多くの弾性体を使用する必要があり、部品点数の増加、加工及び組立工数の増加を招来するという問題があった。
【００１２】
なおこれらの問題は、コラムアシスト形以外の電動パワーステアリング装置においても、更には、ステアリングホイール等の操舵手段から機械的に分離された舵取機構を備え、該舵取機構に付設された操舵モータを前記操舵手段の操作に応じて駆動して、該操舵モータの発生力のみにより舵取りを行わせる構成とした電動式舵取装置、所謂、ステアバイワイヤ形式の電動式舵取装置においても、操舵に応じて駆動されるモータの回転を舵取機構に伝える伝動系にウォームギヤ減速機が用いられている場合に共通して発生する問題となっている。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵に応じて駆動されるモータの回転を舵取機構に伝える伝動系に用いられたウォームギヤ減速機に発生する歯打ち音を、ウォーム軸の弾性支持によらずに簡素な構成により効果的に低減することができ、静粛な動作が可能な電動式舵取装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る電動式舵取装置は、操舵に応じて駆動されるモータの回転を、該モータのモータ軸に連結されたウォーム軸と、該ウォーム軸に噛合するウォームホイールとを備えるウォームギヤ減速機を介して舵取機構に伝え、該舵取機構を動作させる構成としてある電動式舵取装置において、前記モータ軸及びウォーム軸の一方の連結端部に設けられ、周方向に並び軸長方向に延びる凹凸部を内周面に備える連結孔と、他方の連結端部に設けられ、周方向に並び軸長方向に延びる凹凸部を外周面に備える中空の連結筒と、該連結筒の周壁を軸長方向に沿って螺旋状に切欠いて形成された切欠き溝とを備え、前記モータ軸と前記ウォーム軸とは、前記連結筒を前記連結孔に嵌め込み、両者の嵌合周上での前記凹凸部の係合により回転伝達可能に連結させてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、モータ軸とウォーム軸とを、一方の連結端部に設けた連結孔に他方の連結端部に設けた連結筒を嵌め込み、両者の嵌合周上に並ぶスプライン、セレーション等の凹凸部を係合させて連結する。この連結状態において連結筒は、周壁に形成された螺旋状の切欠き溝の幅の増減を伴って弾性変形し、この弾性変形によりウォーム軸は、モータ軸に対して軸長方向及び径方向に微小変位することができ、この変位によりウォームホイールとの噛合部における歯の衝突を緩衝して、歯打ち音の発生を低減する。
【００１６】
また本発明の第２発明に係る電動式舵取装置は、第１発明における切欠き溝が、前記凹凸部の形成域の全長に亘って形成してあることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、連結筒に弾性変形を行わせるための切欠き溝を、スプライン、セレーション等の凹凸部の形成域の全長に亘って形成し、連結孔との嵌合部の全域に亘って均等な変形を生ぜしめ、ウォーム軸の変位による歯打ち音の低減効果を高める。
【００１８】
【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舵取装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【００１９】
図示の電動式舵取装置は、コラム軸１を回転自在に支持するコラムハウジングＨの外側に操舵補助用のモータＭを取り付け、該モータＭの回転を前記コラムハウジングＨの内部に構成されたウォームギヤ減速機２を介して前記コラム軸１に伝達し、該コラム軸１の下端部（図における左端部）にユニバーサルジョイントＵを介して連結された図示しない舵取機構に伝えて、該舵取機構の動作によってなされる操舵を補助するコラムアシスト形の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００２０】
コラム軸１の上端部（図における右端部）は、コラムハウジングＨの上部に連設された筒形ハウジングＨ_１の内部に延長され、操舵手段としてのステアリングホイール（図示せず）に連結されており、コラム軸１は、前記ステアリングホイールの回転操作に応じて軸回りに回転するようになしてある。
【００２１】
コラムハウジングＨ内部のコラム軸１は、トーションバー１０を介して同軸上に連結された上部軸１１と下部軸１２とに分割されており、これらの連結部には、前記ステアリングホイールの操作に応じて両軸１１，１２に加わる操舵トルクを検出する公知のトルクセンサ３が構成されている。
【００２２】
またコラムハウジングＨの内部には、下部軸１２の囲繞部分を大径に拡径してなるギヤ室２０が設けてあり、該ギヤ室２０の外周部には、円筒形をなすウォーム室２３が接線方向に連設されている。ウォームギヤ減速機２は、ギヤ室２０の内部において下部軸１２に嵌着固定されたウォームホイール２２と、ウォーム室２３の内部に同軸的に支持されたウォーム軸２１とを備え、該ウォーム軸２１と前記ウォームホイール２２とを、前記ウォーム室２３及びギヤ室２０の連通部において相互に噛合せしめて構成されている。
【００２３】
前記ウォームホイール２２は、下部軸１２に圧入され、該下部軸１２の一側を支持する軸受３０と、他側から下部軸１２に嵌め込まれたかしめ環３１との間に挾持して、軸長方向及び周方向への移動不可に位置決めされている。
【００２４】
図２は、ウォームホイール２２の嵌着部近傍の拡大図であり、下半部には、かしめ環３１の嵌め込み前の状態が、上半部には、同じく嵌め込み後の状態が夫々示されている。
【００２５】
本図に示す如くウォームホイール２２は、軸心部に貫通形成された嵌着孔を介して下部軸１２に外嵌され、所定の圧入荷重を加えて、前記軸受３０に一端面を押し当てた位置にまで圧入される。このように圧入されるウォームホイール２２の他端面には、図示の如く、前記嵌着孔の周縁を縁取る所定幅の凹所３３が、周方向の複数か所に形成されており、また下部軸１２の外周面には、ウォームホイール２２の前記他端面に整合する位置に、全周に亘って係合溝３４が周設されている。
【００２６】
かしめ環３１は、図２の下半部に２点鎖線により示す如く、下部軸１２へのすきま嵌めが可能な内径を有する円環であり、下部軸１２の下側からウォームホイール２２の前記他端面に当接する位置にまで嵌め込まれ、外側から加えられるかしめ力の作用により内外径を減じて、図２の上半部に示す如く、下部軸１２の外周の係合溝３４に係合せしめられる。
【００２７】
ここで、かしめ環３１への前記かしめ力の印加は、ウォームホイール２２の端面に設けた複数の凹所３３，３３…に対応する周方向位置にてなされており、このかしめ力によりかしめ環３１は、内外径を減じると共に、幅を拡大するようにも変形し、図２の上半部に示す如く、前記凹所３３，３３…の夫々とも係合した状態となる。
【００２８】
図３は、ウォームホイール２２の位置決めに使用するかしめ環３１のかしめ力の印加前後の状態を示す斜視図である。かしめ力が印加される前のかしめ環３１は、図３（ａ）に示す如く矩形断面を有する単純なリングである。一方、かしめ力が印加された後のかしめ環３１は、図３（ｂ）に示す如く、周方向の複数か所（図においては４か所）が縮径せしめられた状態に変形し、この変形部の夫々が、下部軸１２外周の係合溝３４に係合すると共に、ウォームホイール２２の端面の対応位置に設けられた凹所３３，３３…に係合することとなる。
【００２９】
このように入力軸１２に嵌着されたウォームホイール２２は、かしめ環３１と係合溝３４との係合により軸長方向の移動を拘束されると共に、かしめ環３１と凹所３３，３３…との係合により周方向の移動を拘束されることとなり、圧入による両方向の拘束作用との相乗効果により入力軸１２と強固に一体化せしめられ、大なる回転トルクの作用下においても入力軸１２と一体回転することができる。
【００３０】
このような一体化は、ウォームホイール２２の端面に複数の凹所３３，３３…を形成し、これらの対応位置にてかしめ環３１をかしめる手順により簡易に実現することができ、また、入力軸１２へのウォームホイール２２の圧入荷重を低減することが可能となり、加工及び組立工数の削減を図ることができる。
【００３１】
図４は、図１におけるＩＶ−ＩＶ線によるギヤ室２０の横断面図であり、ウォーム軸２１及びウォームホイール２２の噛合状態が示されている。
【００３２】
前述の如く、ウォームホイール２２の取付け位置を囲繞するギヤ室２０の外周の一か所には、これの接線方向に延びるように円筒形をなすウォーム室２３が連設されている。ウォーム軸２１は、中途部を拡径して一体形成され、前記ウォームホイール２２の外周に噛合する円筒形のウォームを備えており、該ウォームの両側を玉軸受２４，２５により支えて前記ウォーム室２３の内部に同軸的に支持されている。
【００３３】
ウォーム室２３の軸長方向一側には、円形断面の拡径部が同軸的に連設されており、操舵補助用のモータＭは、前記拡径部の一側の開口を縁取るモータ座２６にフランジ固定されている。このように固定されたモータＭの出力軸であるモータ軸２７は、ウォーム室２３の内部に同軸的に突設され、前記ウォーム軸２１の同側への延長端に後述の如く連結されており、前記モータＭの正逆両方向の回転がウォーム軸２１に伝えられるようになしてある。
【００３４】
図５は、モータ軸２７とウォーム軸２１との連結部近傍の拡大図である。モータＭのモータ軸２７の軸端部には、図示の如く、端面の軸心を中心とする開口を有し、内周面にスプライン（周方向に並び、軸長方向に延びる凹凸部）が形成された連結孔４が設けてある。一方ウォーム軸２１の軸端部には、図示の如く、前記連結孔４の内径に対応する外径を有し、外周面にスプライン（周方向に並び、軸長方向に延びる凹凸部）が形成された連結筒５が設けてあり、該ウォーム軸２１と前記モータ軸２７とは、前者の連結筒５を後者の連結孔４に内嵌し、嵌合周上での夫々のスプラインの係合により回転伝達可能に連結されている。
【００３５】
図６は、ウォーム軸２１の軸端部に設けた連結筒５の斜視図である。本図に示す如く連結筒５は、端面に開口を有する所定深さの内孔５０を備える円筒形状を有しており、その外周面には、前述した如くスプラインが形成されると共に、前記内孔５０にまで達する細幅の切欠き溝５１が、前記スプラインの形成域の全長に亘り、軸長方向に沿って螺旋状をなして形成されている。このように構成された連結筒５は、外部からの作用力により、前記切欠き溝５１が全体的又は局所的に溝幅を変えることにより、軸長方向及び径方向への弾性変形が可能である。
【００３６】
図７は、連結筒５の変形状態の説明図であり、図７（ａ）は、自然状態にある連結筒５が示されている。このような連結筒５は、切欠き溝５１の全体的な減幅により、図７（ｂ）に示す如く、軸長方向に縮短変形することができ、同じく増幅により軸長方向に伸長変形することができる。更に、切欠き溝５１の径方向の一側での減幅と他側での増幅とにより、図７（ｃ）に示す如く、径方向に撓み変形することができる。
【００３７】
従って、このような連結筒５と前記連結孔４とをスプライン結合せしめて実現されたモータ軸２７とウォーム軸２１との連結部においては、連結筒５の前述した弾性変形の組み合わせにより、両軸の軸長方向及び径方向の変位を自在に吸収することができる。なお、この弾性変形は、連結筒５の外周のスプラインと連結孔４の内周のスプラインとが係合状態を維持したまま行われるから、モータ軸２７からウォーム軸２１への前述した回転伝達は支障なく行われる。
【００３８】
以上の如く電動パワーステアリング装置として構成された本発明に係る電動式舵取装置において、操舵補助用のモータＭは、前記トルクセンサ３による操舵トルクの検出結果に基づいて、図示しない制御部から与えられる動作指令に応じて駆動制御される。このモータＭの回転は、モータ軸２７に前述の如く連結されたウォーム軸２１に伝達され、該ウォーム軸２１の回転が、ウォームホイール２２との噛合部において所定の減速比にて減速され、該ウォームホイール２２が嵌着された下部軸１２に伝わり、更に、ユニバーサルジョイントＵを介して舵取機構に伝えられて、該舵取機構の動作が補助される。
【００３９】
前記トルクセンサ３による検出トルクは、操舵のためのステアリングホイールの回転操作に応じて上部軸１１及び下部軸１２に伝達されるトルクであり、この検出トルクに基づいて操舵補助用のモータＭを駆動制御することにより適正な操舵補助がなされる。なお、操舵トルクの検出結果に基づく前記モータＭの制御においては、車速、操舵角度、ヨーレート等の走行状態の検出結果に基づく補正を実施することにより、走行状態に適合する補助力特性を実現することが可能である。このような補正方法については、従来から多くの提案がなされており、これらのうちから適宜の方法を選定すればよい。
【００４０】
以上の如く行われる電動パワーステアリング装置の動作中、操舵補助用のモータＭの回転を舵取機構に連なるコラム軸１に減速伝動するウォームギヤ減速機２において、例えば、正逆両方向に回転するウォーム軸２１の回転方向が転換したとき、又は舵取機構からコラム軸１を介して加わる逆入力によりウォームホイール２２が回転したとき、ウォーム軸２１とウォームホイール２２との噛合部に夫々の歯同士が衝突することによって歯打ち音が発生することがある。
【００４１】
本発明においては、操舵補助用のモータＭのモータ軸２７とウォーム軸２１との間に連結孔４及び連結筒５による前述した連結構造が採用されており、ウォーム軸２１は、モータＭのモータ軸２７との連結を維持したまま、前記切欠き溝５１の拡縮を伴う連結筒５の弾性変形に応じて軸長方向及び径方向に変位することができる。
【００４２】
これにより、ウォーム軸２１とウォームホイール２２との噛合部に夫々の歯同士の衝突が生じた場合であっても、これに伴う衝撃力が、連結筒５の弾性変形に伴うウォーム軸２１の変位によって緩衝される結果、前記衝突に起因して発生する歯打ち音を大幅に低減することができ、静粛な動作が可能となる。また、連結筒５の変形は、連結孔４との嵌合周上でのスプラインの係合により、モータ軸２７とウォーム軸２１との連結を維持したまま生じるから、電動パワーステアリング装置としての前述した動作に支障を来す虞れはない。
【００４３】
また以上の如き歯打ち音の低減効果は、ウォーム軸２１とウォームホイール２２との噛合部における高精度でのバックラッシの初期設定を必要とせずに得られ、経時的なバックラッシの変化の如何に拘らず維持されるから、ウォーム軸２１及びウォームホイール２２の支持部の加工及び組立工数を削減することができる。更に、以上の如き歯打ち音の低減効果は、操舵補助用のモータＭのモータ軸２７とウォーム軸２１との連結部の構造の小改良により、新たな構成部品を追加することなく実現される。
【００４４】なお、連結筒５に弾性変形を行わせるための切欠き溝５１は、図６に示す如く、スプラインの形成域の全長に亘って形成するのが望ましい。これにより連結筒５の弾性変形が連結孔４との嵌合部の全域に亘って均等に生じるようになり、ウォーム軸２１の変位による歯打ち音の低減効果を高めることができる。
【００４５】
以上の実施の形態においては、ウォーム軸２１の軸端部に切欠き溝５１を備える連結筒５を設け、モータＭのモータ軸２７の軸端部に設けた連結孔４に嵌め込み、両者の嵌合周上に形成されたスプライン（凹凸部）の係合により連結状態を得るようにしてあるが、これとは逆に、モータＭのモータ軸２７の軸端部に切欠き溝５１を備える連結筒５を、ウォーム軸２１の軸端部に連結孔４を夫々設けて、これらにより同様の連結を行わせるようにしてもよい。
【００４６】
また以上の実施の形態においては、コラムアシスト形の電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、他の形式の電動パワーステアリング装置においても、操舵補助用のモータから舵取機構への伝動系の中途にウォームギヤ減速機を備える場合に適用可能である。また、ステアリングホイールから機械的に分離された舵取機構を備え、該舵取機構に付設された操舵モータを前記操舵手段の操作に応じて駆動して、該操舵モータの発生力のみにより舵取りを行わせる構成とした電動式舵取装置、所謂、ステアバイワイヤ形式の電動式舵取装置においても、前記操舵モータから舵取機構への伝動系の中途にウォームギヤ減速機を備える場合に適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る電動式舵取装置においては、モータ軸に連結孔及び連結筒を介して連結されたウォーム軸が、連結筒の周壁を軸長方向に沿って螺旋状に切欠いて形成された切欠き溝の作用により軸長方向及び径方向に変位することができ、この変位によりウォーム軸とウォームホイールとの噛合部に発生する歯打ち音が効果的に低減されるから、簡素な構成により静粛な動作が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式舵取装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】ウォームホイールの嵌着部近傍の拡大図である。
【図３】ウォームホイールの位置決めに使用するかしめ環のかしめ力の印加前後の状態を示す斜視図である。
【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ線によるギヤ室の横断面図である。
【図５】モータ軸とウォーム軸との連結部近傍の拡大図である。
【図６】ウォーム軸の軸端に設けた連結筒の斜視図である。
【図７】連結筒の変形状態の説明図である。
【符号の説明】
１　　コラム軸
２　　ウォームギヤ減速機
３　　トルクセンサ
４　　連結孔
５　　連結筒
２０　　ギヤ室
２１　　ウォーム軸
２２　　ウォームホイール
２３　　ウォーム室
２７　　モータ軸
５１　　切欠き溝
Ｍ　　モータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric steering device having a configuration in which rotation of an electric motor driven according to steering is transmitted to a steering mechanism via a worm gear reducer in a decelerating manner to perform steering.
[0002]
[Prior art]
An electric motor for assisting steering (hereinafter simply referred to as a motor) is driven based on a detection result of a steering torque applied to a steering means (for example, a steering wheel) for steering, and a rotational force of the motor is transmitted to a steering mechanism. As one form of an electric power steering device that assists steering by a column assist, the rotation of the motor is transmitted to the middle of a column shaft that connects a steering wheel and a steering mechanism, and the rotation of the column shaft is assisted. There is a form of electric power steering device.
[0003]
In this electric power steering device, a steering assist motor is mounted outside a housing that rotatably supports a column shaft, and the rotation of the motor is transmitted to the column shaft via a speed reducer disposed inside the housing. Configuration. The speed reducer is necessary to obtain a sufficient steering assist force by a small output motor, and as a speed reducer that can obtain a high speed reduction ratio with a small space, a worm shaft connected to an output end of the motor is used as the speed reducer. A worm gear reducer meshed with a worm wheel fitted in the middle of a column shaft is widely used. For example, see JP-A-2000-95120.
[0004]
In the middle of the worm shaft, a worm having one or a plurality of thread-shaped teeth spirally provided on the outer peripheral surface is integrally formed. Such a worm shaft is supported by bearings on both sides of the worm, and is bridged in the tangential direction of the worm wheel. The teeth on the outer periphery of the worm mesh with the teeth formed on the outer periphery of the worm wheel.
[0005]
The steering assist motor is mounted on a motor seat formed by coaxially expanding a part of the housing on one side of the worm shaft. The motor shaft of the motor is abutted against one end of the worm shaft inside the housing, and these two shafts are fitted with one end into a cylindrical portion connected to the other end. The projections and depressions such as splines and serrations formed on the periphery are engaged with each other so as to be capable of transmitting rotation. For example, see JP-A-11-43062.
[0006]
When the steering assist motor is driven by the above configuration, the worm shaft connected to the motor shaft of the motor rotates around the axis, and this rotation is transmitted to the column shaft through deceleration by the worm and the worm wheel, Further, it is transmitted to a steering mechanism to assist steering.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Now, in the column assist type electric power steering device configured as described above, since the motor configured to be transmitted in the middle of the column shaft is located inside the vehicle interior, the transmission system from the motor to the column shaft is not provided. Silencing is an important issue.
[0008]
For noise reduction of the transmission system, it is effective to reduce the meshing noise of the worm and the worm wheel constituting the worm gear reducer, particularly when the rotation direction of the worm rotating in both the forward and reverse directions is changed, or when the steering mechanism is rotated. Thus, when the worm wheel is rotated by a reverse input applied via the column shaft from the worm wheel, it is effective to reduce the rattling noise generated when the worm teeth and the worm wheel teeth collide with each other. For this purpose, it is necessary to optimize the backlash at the meshing portion between the worm and the worm wheel.
[0009]
However, the backlash between the worm and the worm wheel is determined by the distance between the centers of the two, and in order to achieve an appropriate backlash, it is expensive to process and assemble the worm and the worm wheel support at different positions of the housing. There is a problem that accuracy is required, and even if a proper backlash is set in the assembly stage, the wear of the worm and the teeth of the worm wheel over time during use over a long period of time. This causes a problem that the meshing noise increases due to an increase in backlash.
[0010]
Therefore, conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-43062, etc., the worm shaft is elastically supported by bearings on both sides of the worm, and the worm shaft is connected to the teeth of the worm and the worm wheel. A configuration is employed in which a minute displacement is made in the axial direction and the radial direction by the action force at the time of collision to prevent the generation of rattling noise. According to this configuration, the initial setting of the backlash with high accuracy becomes unnecessary, and the influence of the change of the backlash with time can be suppressed to a small extent, and the generation of rattle can be effectively suppressed.
[0011]
However, elastic support of the worm shaft is realized by interposing an elastic body such as a coil spring, a plate spring, and a rubber ring between the bearing, the worm shaft, and the housing. In order to suppress the displacement in the radial direction and obtain a good noise reduction effect, it is necessary to use a large number of elastic bodies on the peripheral surface and the side surface of the bearing. There was a problem of calling.
[0012]
These problems also occur in electric power steering devices other than the column assist type, which further include a steering mechanism mechanically separated from steering means such as a steering wheel, and a steering motor attached to the steering mechanism. Is driven according to the operation of the steering means, an electric steering device configured to perform steering only by the generated force of the steering motor, that is, a so-called steer-by-wire type electric steering device, This is a problem commonly occurring when a worm gear reducer is used in a transmission system that transmits the rotation of a motor driven in response to a steering mechanism.
[0013]
The present invention has been made in view of such circumstances, and reduces the rattling noise generated in a worm gear reducer used in a transmission system that transmits the rotation of a motor driven in accordance with steering to a steering mechanism. It is an object of the present invention to provide an electric steering device that can be effectively reduced by a simple configuration without relying on the elastic support and that can operate quietly.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An electric steering device according to a first aspect of the present invention includes a worm shaft coupled to a motor shaft of a motor driven in accordance with steering, and a worm wheel meshing with the worm shaft. In an electric steering device configured to transmit to a steering mechanism via a worm gear reducer provided and operate the steering mechanism, the electric steering device is provided at one connection end of the motor shaft and the worm shaft, and is arranged in a circumferential direction. A connecting hole provided on the inner peripheral surface with an uneven portion extending in the axial direction, and a hollow connecting tube provided on the other connecting end and provided with an uneven portion on the outer peripheral surface arranged in the circumferential direction and extending in the axial direction; A notch groove formed by spirally notching a peripheral wall of the cylinder along an axial length direction, wherein the motor shaft and the worm shaft fit the connection cylinder into the connection hole, Rotated by the engagement of the irregularities above Wherein the it is reach capable ligated.
[0015]
In the present invention, the motor shaft and the worm shaft are fitted into a connection hole provided at one connection end with a connection cylinder provided at the other connection end, and splines, serrations and the like are arranged on the fitting circumference of the two. The concave and convex portions are engaged and connected. In this connection state, the connection cylinder is elastically deformed with the increase and decrease in the width of the spiral cut groove formed in the peripheral wall, and the worm shaft is moved in the axial direction and the radial direction with respect to the motor shaft by this elastic deformation. It can be slightly displaced, and this displacement buffers the collision of the teeth at the meshing portion with the worm wheel, thereby reducing the generation of rattling noise.
[0016]
An electric steering device according to a second invention of the present invention is characterized in that the notch groove according to the first invention is formed over the entire length of the formation area of the uneven portion.
[0017]
In the present invention, a notch groove for causing the connecting cylinder to be elastically deformed is formed over the entire length of the formation area of the uneven portion such as a spline and a serration, and is formed over the entire area of the fitting portion with the connection hole. This causes uniform deformation and enhances the effect of reducing rattling noise caused by displacement of the worm shaft.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of an electric steering device according to the present invention.
[0019]
In the illustrated electric steering apparatus, a steering assist motor M is mounted outside a column housing H that rotatably supports the column shaft 1, and the rotation of the motor M is controlled by a worm gear configured inside the column housing H. The power is transmitted to the column shaft 1 via a speed reducer 2 and is transmitted to a steering mechanism (not shown) connected to a lower end (left end in the figure) of the column shaft 1 via a universal joint U. Is configured as a column assist type electric power steering device that assists the steering performed by the above operation.
[0020]
The upper end of the column shaft 1 (the right end in the drawing), it is extended to the inside upper portion provided continuously been the tubular housing H ₁ of the column housing H, is connected to a steering wheel (not shown) as a steering means The column shaft 1 is adapted to rotate around the axis in accordance with the operation of rotating the steering wheel.
[0021]
The column shaft 1 inside the column housing H is divided into an upper shaft 11 and a lower shaft 12 which are coaxially connected via a torsion bar 10, and these connection portions are provided in accordance with the operation of the steering wheel. A known torque sensor 3 for detecting the steering torque applied to both shafts 11 and 12 is configured.
[0022]
A gear chamber 20 is provided inside the column housing H by enlarging the surrounding portion of the lower shaft 12 to a large diameter, and a cylindrical worm chamber 23 is provided around the outer periphery of the gear chamber 20. They are tangentially connected. The worm gear reducer 2 includes a worm wheel 22 fitted and fixed to the lower shaft 12 inside the gear chamber 20, and a worm shaft 21 coaxially supported inside the worm chamber 23. The worm wheel 22 and the worm chamber 23 and the gear chamber 20 communicate with each other at a communicating portion.
[0023]
The worm wheel 22 is press-fitted into the lower shaft 12 and is clamped between a bearing 30 supporting one side of the lower shaft 12 and a caulking ring 31 fitted into the lower shaft 12 from the other side. It is positioned so that it cannot move in the direction and the circumferential direction.
[0024]
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the fitting portion of the worm wheel 22. The lower half shows a state before fitting of the caulking ring 31, and the upper half shows a state after fitting. I have.
[0025]
As shown in the figure, the worm wheel 22 is fitted to the lower shaft 12 through a fitting hole formed through the shaft center portion, and a predetermined press-fit load is applied to press the one end face against the bearing 30. Pressed into position. On the other end face of the worm wheel 22 press-fitted in this way, as shown in the drawing, recesses 33 of a predetermined width are formed at a plurality of locations in the circumferential direction, which surround the periphery of the fitting hole. On the outer peripheral surface of the shaft 12, an engagement groove 34 is provided around the entire circumference at a position matching the other end surface of the worm wheel 22.
[0026]
The swaging ring 31 is an annular ring having an inner diameter capable of being loosely fitted to the lower shaft 12 as shown by a two-dot chain line in the lower half of FIG. The inner and outer diameters are reduced by the action of a caulking force applied from the outside, and are engaged with the engaging grooves 34 on the outer periphery of the lower shaft 12 as shown in the upper half of FIG. .
[0027]
Here, the application of the caulking force to the caulking ring 31 is performed at circumferential positions corresponding to the plurality of recesses 33 provided on the end face of the worm wheel 22, and the caulking ring 31 is applied by the caulking force. Are deformed so that the inner and outer diameters are reduced and the width is increased, and as shown in the upper half of FIG. 2, each of the recesses 33, 33,.
[0028]
FIG. 3 is a perspective view showing a state before and after the application of the caulking force of the caulking ring 31 used for positioning the worm wheel 22. The caulking ring 31 before the caulking force is applied is a simple ring having a rectangular cross section as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the swaging ring 31 after the swaging force is applied is deformed into a state in which a plurality of circumferential locations (four locations in the figure) are reduced in diameter. Each of the deformed portions is engaged with the engaging groove 34 on the outer periphery of the lower shaft 12 and is also engaged with the concave portion 33 provided at a corresponding position on the end surface of the worm wheel 22.
[0029]
The worm wheel 22 thus fitted to the input shaft 12 is restrained from moving in the axial direction by the engagement of the caulking ring 31 and the engagement groove 34, and the caulking ring 31 and the recesses 33,. , The movement in the circumferential direction is restrained by the engagement with the input shaft 12, and the synergistic effect with the restraining action in both directions due to the press-fitting is firmly integrated with the input shaft 12. And can rotate together.
[0030]
.. Can be easily realized by forming a plurality of recesses 33 on the end face of the worm wheel 22 and caulking the caulking ring 31 at these corresponding positions. The press-fit load of the worm wheel 22 on the shaft 12 can be reduced, and the number of processing and assembly steps can be reduced.
[0031]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the gear chamber 20 taken along line IV-IV in FIG. 1, and shows a meshing state of the worm shaft 21 and the worm wheel 22.
[0032]
As described above, a cylindrical worm chamber 23 is continuously provided at one portion of the outer periphery of the gear chamber 20 surrounding the mounting position of the worm wheel 22 so as to extend in a tangential direction of the gear chamber 20. The worm shaft 21 has a cylindrical worm that is formed integrally with the worm wheel 22 by expanding the middle part thereof, and meshes with the outer periphery of the worm wheel 22. Both sides of the worm are supported by ball bearings 24 and 25, and the worm chamber is formed. 23 is coaxially supported.
[0033]
On one side of the worm chamber 23 in the axial direction, an enlarged portion having a circular cross section is coaxially connected, and a motor M for steering assist is provided with a motor seat that borders an opening on one side of the enlarged portion. 26 is flange-fixed. The motor shaft 27, which is the output shaft of the motor M fixed in this manner, protrudes coaxially inside the worm chamber 23, and is connected to an extended end of the worm shaft 21 on the same side as described later. The rotation of the motor M in both the forward and reverse directions is transmitted to the worm shaft 21.
[0034]
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of a connecting portion between the motor shaft 27 and the worm shaft 21. The shaft end of the motor shaft 27 of the motor M has an opening centered on the axis of the end surface as shown in the figure, and splines (irregularities arranged in the circumferential direction and extending in the axial direction) are formed on the inner peripheral surface. The formed connection hole 4 is provided. On the other hand, the shaft end of the worm shaft 21 has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the connection hole 4 as shown in the figure, and a spline (a concavo-convex portion arranged in the circumferential direction and extending in the axial direction) is formed on the outer peripheral surface. The worm shaft 21 and the motor shaft 27 are fitted with the former connecting tube 5 in the latter connecting hole 4 and the engagement of the respective splines on the fitting circumference. Are connected so that rotation can be transmitted.
[0035]
FIG. 6 is a perspective view of the connecting cylinder 5 provided at the shaft end of the worm shaft 21. As shown in the figure, the connecting cylinder 5 has a cylindrical shape with an inner hole 50 having an opening at an end surface and having a predetermined depth, and a spline is formed on an outer peripheral surface thereof as described above. A narrow notch groove 51 reaching the hole 50 is formed spirally along the axial length direction over the entire length of the spline formation area. The connecting cylinder 5 configured as described above is capable of elastically deforming in the axial direction and the radial direction by changing the groove width of the notch groove 51 entirely or locally by an external acting force. is there.
[0036]
FIG. 7 is an explanatory diagram of a deformed state of the connecting cylinder 5. FIG. 7A shows the connecting cylinder 5 in a natural state. As shown in FIG. 7B, the connecting cylinder 5 can be contracted and deformed in the axial direction due to the overall width reduction of the notch groove 51, and also expanded and deformed in the axial direction by amplification. be able to. Further, the width of the cutout groove 51 on one side in the radial direction and the amplification on the other side can be bent and deformed in the radial direction as shown in FIG. 7C.
[0037]
Therefore, in the connecting portion between the motor shaft 27 and the worm shaft 21 which is realized by spline-connecting the connecting tube 5 and the connecting hole 4, the two shafts are combined by the above-described elastic deformation of the connecting tube 5. Can be freely absorbed in the axial and radial directions. Since the elastic deformation is performed while the splines on the outer periphery of the connecting cylinder 5 and the splines on the inner periphery of the connecting hole 4 are maintained in an engaged state, the above-described rotation transmission from the motor shaft 27 to the worm shaft 21 is not performed. It is performed without trouble.
[0038]
In the electric steering apparatus according to the present invention configured as the electric power steering apparatus as described above, the steering assist motor M is supplied from a control unit (not shown) based on the detection result of the steering torque by the torque sensor 3. Drive control is performed according to the operation command given. The rotation of the motor M is transmitted to the worm shaft 21 connected to the motor shaft 27 as described above, and the rotation of the worm shaft 21 is reduced at a predetermined reduction ratio at a meshing portion with the worm wheel 22. The power is transmitted to the lower shaft 12 to which the worm wheel 22 is fitted, and further transmitted to the steering mechanism via the universal joint U, thereby assisting the operation of the steering mechanism.
[0039]
The torque detected by the torque sensor 3 is a torque transmitted to the upper shaft 11 and the lower shaft 12 in accordance with a rotation operation of the steering wheel for steering, and the steering assist motor M is driven based on the detected torque. By performing the control, appropriate steering assistance is performed. In the control of the motor M based on the detection result of the steering torque, the correction based on the detection result of the running state such as the vehicle speed, the steering angle, and the yaw rate is performed to realize the assisting force characteristic adapted to the running state. It is possible. There have been many proposals for such a correction method, and an appropriate method may be selected from these.
[0040]
During the operation of the electric power steering device performed as described above, in the worm gear reducer 2 that transmits the rotation of the steering assist motor M to the column shaft 1 connected to the steering mechanism, for example, the worm shaft that rotates in both forward and reverse directions When the rotation direction of the worm wheel 21 changes, or when the worm wheel 22 rotates due to a reverse input applied from the steering mechanism via the column shaft 1, the respective teeth collide with the meshing portion between the worm shaft 21 and the worm wheel 22. This may cause rattling noise.
[0041]
In the present invention, the above-described connection structure using the connection hole 4 and the connection cylinder 5 is adopted between the motor shaft 27 of the steering assist motor M and the worm shaft 21, and the worm shaft 21 is a motor of the motor M. While maintaining the connection with the shaft 27, the notch groove 51 can be displaced in the axial direction and the radial direction in accordance with the elastic deformation of the connecting cylinder 5 accompanying the expansion and contraction of the notch groove 51.
[0042]
As a result, even when the teeth of the worm shaft 21 and the worm wheel 22 collide with each other at the meshing portion, the resulting impact force causes the displacement of the worm shaft 21 due to the elastic deformation of the connecting cylinder 5. As a result, the rattling noise generated due to the collision can be significantly reduced, and a quiet operation can be achieved. The deformation of the connecting cylinder 5 occurs while maintaining the connection between the motor shaft 27 and the worm shaft 21 due to the engagement of the spline on the fitting circumference with the connecting hole 4. There is no fear that the operation will be affected.
[0043]
Further, the above-described effect of reducing the rattle noise can be obtained without the necessity of the initial setting of the backlash with high precision at the meshing portion between the worm shaft 21 and the worm wheel 22, and the effect of the backlash over time is not affected. Therefore, the number of processing and assembling steps of the supporting portions of the worm shaft 21 and the worm wheel 22 can be reduced. Further, the above-described effect of reducing the rattle noise can be realized without adding new components due to a small improvement in the structure of a connecting portion between the motor shaft 27 and the worm shaft 21 of the steering assist motor M. .
The notch groove 51 for causing the connecting cylinder 5 to elastically deform is desirably formed over the entire length of the spline forming area as shown in FIG. As a result, the elastic deformation of the connecting cylinder 5 occurs uniformly over the entire area of the fitting portion with the connecting hole 4, and the effect of reducing the rattling noise due to the displacement of the worm shaft 21 can be enhanced.
[0045]
In the above embodiment, the connecting cylinder 5 having the notch groove 51 is provided at the shaft end of the worm shaft 21 and fitted into the connecting hole 4 provided at the shaft end of the motor shaft 27 of the motor M. A connection state is obtained by engagement of splines (concavo-convex portions) formed on the periphery. On the contrary, a connection provided with a notch groove 51 at the shaft end of the motor shaft 27 of the motor M. The cylinders 5 may be provided with the connection holes 4 at the shaft ends of the worm shafts 21, respectively, and these may be connected in a similar manner.
[0046]
Further, in the above embodiment, an example of application to a column assist type electric power steering device has been described. However, the present invention is also applicable to other types of electric power steering devices, in which a steering assist motor is used for a steering mechanism. This is applicable when a worm gear reducer is provided in the middle of the power transmission system. Further, a steering mechanism mechanically separated from the steering wheel is provided, and a steering motor attached to the steering mechanism is driven in accordance with the operation of the steering means, and steering is performed only by the generated force of the steering motor. The present invention is also applicable to an electric steering device having a configuration to perform the operation, that is, a so-called steer-by-wire electric steering device, in which a worm gear reducer is provided in the transmission system from the steering motor to the steering mechanism. .
[0047]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the electric steering device according to the present invention, the worm shaft connected to the motor shaft via the connection hole and the connection tube is formed by notching the peripheral wall of the connection tube in a spiral shape along the axial direction. It is possible to displace in the axial length direction and the radial direction by the action of the notch groove formed in this way, and this displacement effectively reduces the rattling noise generated at the meshing portion between the worm shaft and the worm wheel, The present invention has excellent effects, for example, a quiet operation can be achieved with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of an electric steering device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a fitting portion of a worm wheel.
FIG. 3 is a perspective view showing a state before and after the application of a caulking force of a caulking ring used for positioning the worm wheel.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the gear chamber taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of a connection portion between a motor shaft and a worm shaft.
FIG. 6 is a perspective view of a connecting cylinder provided at a shaft end of a worm shaft.
FIG. 7 is an explanatory view of a deformed state of a connecting cylinder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Column shaft 2 Worm gear reducer 3 Torque sensor 4 Connection hole 5 Connection cylinder 20 Gear room 21 Worm shaft 22 Worm wheel 23 Worm room 27 Motor shaft 51 Notch groove M Motor

Claims

The rotation of the motor driven in accordance with the steering is transmitted to a steering mechanism via a worm gear reducer including a worm shaft connected to a motor shaft of the motor and a worm wheel meshing with the worm shaft. In an electric steering device configured to operate a steering mechanism,
A connection hole provided at one connection end of the motor shaft and the worm shaft, and provided with an uneven portion on the inner peripheral surface, which is arranged in the circumferential direction and extends in the axial direction,
A hollow connection cylinder provided on the other connection end and provided with an uneven portion on the outer peripheral surface arranged in the circumferential direction and extending in the axial length direction,
A notch groove formed by spirally notching the peripheral wall of the connecting cylinder along the axial direction,
The motor shaft and the worm shaft are connected to each other so that the connection tube is fitted into the connection hole, and rotation can be transmitted by engagement of the concave and convex portions on the fitting periphery of both. Steering gear.

The electric steering device according to claim 1, wherein the notch groove is formed over substantially the entire length of a formation area of the uneven portion.