JP2004122852A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックラッシュ量の調整代を充分に確保することができるとともに、雄形継手部１１及び雌形継手部１２間での音鳴りを抑制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出力軸に雄形継手部１１及び雌形継手部１２を介して継合される軸部を有する駆動歯車２と、該駆動歯車２に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車３と、前記駆動歯車２を従動歯車３に押付ける押付体とを備え、前記雄形継手部１１及び雌形継手部１２の少なくとも一方に、雄形継手部１１の周面が雌形継手部１２に当接するのを抑制する環状の弾性体を設け、雄形継手部１１及び雌形継手部１２間に隙間を設けて駆動歯車及び従動歯車の噛合部のバックラッシュ量の調整代を充分に確保することができるようにした場合においても雄形継手部１１及び雌形継手部１２間での音鳴りを抑制するようにした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ及び該モータの回転力を舵取手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵輪の操舵に応じた舵取手段の動作を前記モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００３】
減速歯車機構はその一端の軸部が前記モータの出力軸に雄形継手部及び雌形継手部を介して継合される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、前記舵取手段に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の他端の軸部が挿入される軸受孔を有し、駆動歯車を従動歯車に押付ける押付体とを備えており、該押付体を移動操作することにより、駆動歯車及び従動歯車の回転中心間距離を調整し、駆動歯車及び従動歯車の噛合部のバックラッシュ量を少なくして転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするように構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、減速歯車機構の駆動歯車は前記モータの出力軸との継合部に対しモータと反対側へ離隔した位置に軸受座を有しており、この軸受座に前記転がり軸受が嵌合固定されている。つまり、出力軸の回転力が駆動歯車に伝動される継合部は、駆動歯車を支持する転がり軸受と前記モータとの間に配置されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のように構成された従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、前記押付体を操作することにより、駆動歯車は転がり軸受の支持部を支点として揺動することになる。この駆動歯車の前記支持部を支点とする揺動を許容し、前記回転中心間距離を調整するには、前記転がり軸受の近傍位置で前記継合部の雄形継手部及び雌形継手部間にラジアル隙間を設ける必要がある。
【０００７】
ところが、前記継合部でのラジアル隙間の量が多い場合、継合部のラジアル方向へのガタつき量が多くなり、継合部で音鳴りが発生する。また、前記継合部でのラジアル隙間の量が少ない場合、駆動歯車及び従動歯車の噛合部のバックラッシュ量の調整代を充分に確保することができないことになり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的はバックラッシュ量の調整代を充分に確保することができるとともに、雄形継手部及び雌形継手部間での音鳴りを抑制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にある。
【０００９】
【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出力軸に雄形継手部及び雌形継手部を介して継合される軸部を有する駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車に押付ける押付体とを備え、前記モータの回転によって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、前記雄形継手部及び雌形継手部の少なくとも一方は雄形継手部の周面が雌形継手部に当接するのを抑制する弾性体を備えていることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、雄形継手部の周面が雌形継手部に当接するのを抑制する弾性体を備えるため、駆動歯車及び従動歯車の噛合部のバックラッシュ量の調整代を充分に確保した場合においても、雄形継手部及び雌形継手部間での音鳴りを抑制することができる。
【００１１】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記弾性体は雄形継手部の両端部近傍となる位置に有することを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、雄形継手部の両端部近傍となる位置に弾性体を有するため、操向輪の縁石乗り上げ等によって操向輪（車輪）から舵取手段及び従動歯車を介して駆動歯車に逆入力荷重が加わった場合等、駆動歯車に比較的大きな力が加わった際には雄形継手部の両端部近傍となる位置の弾性体をそれぞれ雌形継手部に接触させることができ、雄形継手部及び雌形継手部間での音鳴りを抑制することができる。
【００１３】
【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。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態１の構成を示す減速歯車機構部分の拡大断面図、図２は電動式パワーステアリング装置の断面図、図３は要部の拡大断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【００１４】
電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ１と、該モータ１の出力軸１ａに継合される駆動歯車２及び該駆動歯車２に噛合する従動歯車３を有する減速歯車機構Ａと、該減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段４とを備えている。
【００１５】
この舵取手段４は、上端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、下端部に筒部４１ａを有する上側の操舵軸４１と、前記筒部４１ａ内に挿入されてその上端部が前記上側の操舵軸４１の筒部４１ａに連結され、前記操舵輪Ｂ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４２と、下端部が前記トーションバー４２の下端部に連結され、前記減速歯車機構Ａに繋がる下側の操舵軸４３とを備え、該下側の操舵軸４３がユニバーサルジョイントを介して例えばラックピニオン式の舵取機構（不図示）に繋がる。
【００１６】
減速歯車機構Ａの駆動歯車２は両端に軸部２ａ，２ｂを有しており、一端の軸部２ａが転がり軸受５を介して支持部材６に回転自在に支持された状態でモータ１の出力軸１ａに継合され、他端の軸部２ｂが円柱形の押付体７を介して支持部材６に支持されている。従動歯車３は下側の操舵軸４３の途中に嵌合固定されている。
【００１７】
支持部材６は駆動歯車２を収容し、該駆動歯車２の軸部２ａ，２ｂを、転がり軸受５及び押付体７を介して回転自在に支持した第１収容部６ａと、前記従動歯車３を収容し、該従動歯車３を操舵軸４３及び該操舵軸４３に嵌合された２つの転がり軸受８，９を介して支持した第２収容部６ｂとを有する。
【００１８】
第１収容部６ａは駆動歯車２の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端には転がり軸受５を介して軸部２ａを支持する支持孔６１及び該支持孔６１に連なるねじ孔６２及びモータ取付部６３が設けられており、ねじ孔６２に転がり軸受５を固定するためのねじ環１０が螺着されている。また、モータ取付部６３にモータ１が取付けられている。
【００１９】
このモータ１の出力軸１ａと駆動歯車２の軸部２ａとはセレーションを有する雄形継手部１１及び雌形継手部１２を介して継合されている。雄形継手部１１は軸部２ａの周面にセレーションを設けることにより構成されており、また、雌形継手部１２は出力軸１ａに嵌合固定された筒部材１２ａの内側にセレーションを設けることにより構成されており、雄形継手部１１と雌形継手部１２とが、ラジアル隙間の量が比較的多くなるように、換言すれば、前記バックラッシュ量の調整代を充分に確保することができるようにセレーション嵌合されている。
【００２０】
雄形継手部１１の両端部近傍には、セレーションの谷部直径寸法よりも小径寸法の環状凹部１１ａ，１１ｂが設けられている。一方の環状凹部１１ａは雄形継手部１１の一端縁から設けられており、他方の環状凹部１１ｂは雄形継手部１１の途中に溝形に設けられている。各環状凹部１１ａ，１１ｂには雄形継手部１１の周面が雌形継手部１２に当接するのを抑制する環状の弾性体１３，１４が嵌合保持されている。
【００２１】
この弾性体１３，１４は、前記谷部直径寸法Ｌ１よりも大径寸法Ｌ２のゴム製の環部材からなり、雄形継手部１１及び雌形継手部１２がセレーション嵌合される際に、雌形継手部１２のセレーションによって弾性体１３，１４の外周部が撓み、雄形継手部１１の周面が雌形継手部１２に当接しないようにしてある。また、弾性体１３，１４はＯリングからなるが、弾性体１３，１４の形状は断面形状が四角形又は矩形となる環部材であってもよく、特に制限されない。
【００２２】
前記第１収容部６ａの他端には、駆動歯車２の他端の軸部２ｂが挿入される凹孔６４及び該凹孔６４の内面に臨み、軸部２ｂのラジアル方向に向けて穿設、換言すれば駆動歯車２を従動歯車３に向けて押付ける方向に穿設された円柱形の収容孔６５が設けられている。この収容孔６５には軸部２ｂが回転自在に嵌合される押付体７と、該押付体７を前記押付ける方向へ付勢するコイルバネからなる弾性体１５と、押付体７を移動操作するための操作体１６とが収容されている。また、収容孔６５の外部への開放側にはねじ部６６が設けられており、該ねじ部６６に操作体１６が螺着されている。
【００２３】
押付体７はその軸長方向の途中、換言すれば収容孔６５に沿って移動する移動方向の途中に前記移動方向と直交するように穿設された軸受孔７１が設けられており、該軸受孔７１に軸部２ｂが回転可能に嵌合されたすべり軸受１７を挿入固定してあり、該すべり軸受１７を介して軸部２ｂを押付体７に支持してある。
【００２４】
尚、前記支持部材６内には、前記トーションバー４２の捩れに応じた操舵軸４１、４３の相対回転変位量によって前記操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１８が内装されており、該トルクセンサ１８が検出したトルク等に基づいて前記モータ１が駆動制御されるように構成されている。
【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において、モータ１及び減速歯車機構Ａを組み込む場合、出力軸１ａの雌形継手部１２と、駆動歯車２の雄形継手部１１とがセレーション嵌合される。この際、雄形継手部１１の両端部には弾性体１３，１４が設けられているため、雌形継手部１２のセレーションによって弾性体１３，１４の外周部が撓み、この撓み状態でセレーション嵌合され、雄形継手部１１及び雌形継手部１２の間にラジアル隙間が生ずる。
【００２６】
このように駆動歯車２の軸部２ａをモータ１の出力軸１ａに継合した状態で操作体１６を回転操作することにより弾性体１５を介して押付体７を移動させ、該押付体７の軸受孔７１に軸部２ｂが嵌合されている駆動歯車２を従動歯車３に押付け、駆動歯車２及び従動歯車３の噛合部のバックラッシュ量を調整する。この際、駆動歯車２は転がり軸受５の内輪と外輪との間の隙間によって転がり軸受５への支持部（軸部２ｂ）を中心として揺動し、駆動歯車２及び雄形継手部１１の回転中心が雌形継手部１２の中心に対して前記隙間の範囲内で傾斜することになるが、雄形継手部１１の両端部には弾性体１３，１４が設けられているため、この弾性体１３，１４が撓み、雄形継手部１１の周面が雌形継手部１２に当接するのを防ぐことができ、雄形継手部１１及び雌形継手部１２間での音鳴りを減少させることができる。
【００２７】
実施の形態２
図５は電動式パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態２の電動式パワーステアリング装置は、雄形継手部１１の両端部に設ける環状凹部１１ａ，１１ｂを溝形とし、各環状凹部１１ａ，１１ｂにＯリングからなる弾性体１３，１４を嵌合保持したものである。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００２８】
以上説明した実施の形態１、２では、雄形継手部１１及び雌形継手部１２が嵌合される際に弾性体１３，１４が撓み、駆動歯車２及び従動歯車３の噛合部のバックラッシュ量を調整する際に弾性体１３，１４がさらに撓むように構成したが、その他、雄形継手部１１及び雌形継手部１２が嵌合される際に弾性体１３，１４の両方又は一方が撓まないようにし、駆動歯車２及び従動歯車３の噛合部のバックラッシュ量を調整する際に、前記嵌合する際に撓まない弾性体１３，１４の両方又は一方が雌形継手部１２の内周と接触し、雄形継手部１１の周面が雌形継手部１２に当接しないように構成してもよい。
【００２９】
このように構成することにより、前記噛合部のバックラッシュ量を調整する際に雄形継手部１１を、前記弾性体１３，１４の両方又は一方が雌形継手部１２の内周と接触するまでの移動量、及び弾性体が雌形継手部１２の内周に接触して撓む撓み量を揺動させることができるため、バックラッシュ量の調整代を実施の形態１、２に比べて多くすることができるとともに、弾性体弾性体１３，１４の両方又は一方の耐久性を高めることがてき、さらに、組立て性を良好にできる。
【００３０】
実施の形態３
図６は電動式パワーステアリング装置の実施の形態３の構成を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態３の電動式パワーステアリング装置は、雄形継手部１１の両端部に環状凹部１１ａ，１１ｂを設ける代わりに、雄形継手部１１の一端部と接触する位置の弾性体１９を雌形継手部１２の内側に設けたものである。
【００３１】
実施の形態３において、筒部材１２ａからなる雌形継手部１２は、その内側にセレーション及び出力軸１ａに嵌合される嵌合部１２ｂを有しており、該嵌合部１２ｂを、出力軸１ａへの嵌合長さよりも長くなるように形成し、この嵌合部１２ｂの端部に環状の弾性体１９を嵌合保持したものである。
実施の形態３において、雌形継手部１２の弾性体１９は雄形継手部１１の周面（歯先面）と接触し、雄形継手部１１の周面が雌形継手部１２に当接するのを防いでいる。
【００３２】
この実施の形態３にあっては、弾性体１９の内径寸法Ｌ３を雄形継手部１１の外形寸法Ｌ４と等しい寸法、又は、大きい寸法にすることができるため、雄形継手部１１及び雌形継手部１２が嵌合される際に弾性体１９が撓むのを防ぐことができ、組立て性を向上できるとともに、弾性体１９の耐久性を高めることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３３】
実施の形態４
図７は電動式パワーステアリング装置の実施の形態４の構成を示す要部の拡大断面図である。
この実施の形態４の電動式パワーステアリング装置は、押付体７を操作して駆動歯車２及び従動歯車３の噛合関係を調整する代わりに、従動歯車３が嵌合固定された操舵軸４３を軸長方向へ移動可能とし、該操舵軸４３の移動量を調整するねじ環２０，２１を操作することにより、操舵軸４３とともに従動歯車３を軸長方向へ移動させ、駆動歯車２及び従動歯車３の噛合関係を調整するように構成したものである。
【００３４】
この実施の形態４において、操舵軸４３における転がり軸受９への支持部４３ａの両側にねじ部４３ｂ，４３ｃを有しており、各ねじ部４３ｂ，４３ｃに、転がり軸受９の両側に当接するねじ環２０，２１が螺着されており、該ねじ環２０，２１の転がり軸受９に対する締付け方向、弛緩方向への回転操作により操舵軸４３の転がり軸受９に対する位置、ひいては操舵軸４３に嵌合固定されている従動歯車３の駆動歯車２に対する位置を調整し、駆動歯車２及び従動歯車３の噛合関係が最適となる位置に操舵軸４３を固定することができるようにしてある。
【００３５】
このように構成された操舵軸４３は、従動歯車３が嵌合固定された操舵軸４３のねじ部４３ｂにねじ環２０を螺着した状態で、転がり軸受８，９が嵌合固定された支持部材６内に挿入し、支持部４３ａを転がり軸受９に挿嵌し、操舵軸４３のねじ部４３ｃにねじ環２１を螺着することにより組み込むことができる。また、駆動歯車２及び従動歯車３の噛合関係の調整は、例えば組立て前に、転がり軸受８の一側に当接する支持部材６の軸受孔側面６ｃから駆動歯車２の回転中心までの距離Ｈと、転がり軸受８の一側に当接する支持部材６の軸受孔側面６ｃから操舵軸４３に嵌合固定された従動歯車３の回転中心までの距離とが一致するようにねじ環２０を操作する。又は、前記距離Ｈを予め測定することなく、従動歯車３が嵌合固定された操舵軸４３を支持部材６内に挿入し、ねじ環２１を螺着した後で駆動歯車２及び従動歯車３の噛合関係が悪い場合に、ねじ環２１を取外し、操舵軸４３を支持部材６から抜き出してねじ環２０を操作し、再び操舵軸４３を組み込む。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３６】
尚、以上説明した実施の形態では雄形継手部１１の両端部と接触する位置に弾性体１３，１４を設けたが、その他、雄形継手部１１のモータ側端部にだけ弾性体１３を設けた構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態ではモータ１の出力軸１ａが雌形継手部１２を有し、駆動歯車２の軸部２ａが雄形継手部１１を有する構成としたが、その他、出力軸１ａが雄形継手部１１を有し、軸部２ａが雌形継手部１２を有する構成としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、駆動歯車及び従動歯車の噛合部のバックラッシュ量の調整代を充分に確保した場合においても、雄形継手部及び雌形継手部間での音鳴りを弾性体により抑制することができる。
【００３８】
第２発明によれば、駆動歯車に比較的大きな力が加わった際には雄形継手部の両端部となる位置の弾性体をそれぞれ雌形継手部に接触させることができ、雄形継手部及び雌形継手部間での音鳴りを抑制することができる。
【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実施の形態１の構成を示す減速歯車機構Ａ部分の拡大断面図である。
【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要部の拡大断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の拡大断面図である。
【図６】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態３の構成を示す要部の拡大断面図である。
【図７】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態４の構成を示す要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　モータ
１ａ　出力軸
２　　駆動歯車
２ａ，２ｂ　軸部
３　　従動歯車
４　　舵取手段
７　　押付体
１１　雄形継手部
１２　雌形継手部
１３，１４　弾性体

Claims (2)

1. 操舵補助用のモータの出力軸に雄形継手部及び雌形継手部を介して継合される軸部を有する駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車に押付ける押付体とを備え、前記モータの回転によって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、前記雄形継手部及び雌形継手部の少なくとも一方は雄形継手部の周面が雌形継手部に当接するのを抑制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。
2. 前記弾性体は雄形継手部の両端部近傍となる位置に有する請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。

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