JP2004149070A - 電動パワーステアリング装置及びジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】車両の電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転軸とウォーム軸とを弾性連結するジョイントのボス部分がウォーム軸側へずれ、異音を発生することがある。
【解決手段】操舵補助用の電動モータの回転軸と減速機構の小歯車を連結するジョイント１７が、回転軸に一体回転する第１の部材４３と、小歯車に一体回転する第２の部材４４と、両部材４３，４４をトルク伝達可能に連結する星形をなす弾性部材４５とを備える。第１の部材４３の凸部５０と第２の部材４４の凸部５１との間に、弾性部材４５の被挟持部４９を周方向に挟持する。弾性部材４５の例えば周方向に突出する突起５６が、第１及び第２の部材４３，４４の対応する凸部５０，５１の凹部５７Ａ，５７Ｂに係合することにより、第１及び第２の部材４３，４４と弾性部材４５との軸方向相対移動を規制する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の電動パワーステアリング装置及びこれに用いられるジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置では、電動モータにより操舵補助力を得ているが、この電動モータの振動がステアリングコラムを介して車室内に伝わり、騒音の原因となる。特に、車室内がもともと静かであるハイブリッド車や電気自動車等では、上記の騒音が目立ってしまう。
通例、電動モータの回転軸は、セレーション結合等によりウォーム軸と一体回転可能に剛性連結され、このウォーム軸及びウォームホイールを介してステアリングシャフトにトルク伝達可能に連結されている。
【０００３】
一方、電動モータの回転軸とウォーム軸の一端との間をトルク伝達用の弾性部材含むジョイントを介して連結する電動パワーステアリング装置が提供されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００２−５１８２４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の弾性連結するジョイントでは、ウォーム軸に一体回転可能に係合するボス部分がウォーム軸側へずれると、例えばウォーム軸の一端を支持する軸受と干渉して異音を発生するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ジョイント構成部品の軸方向へのずれやこれに起因する異音の発生を防止することのできる電動パワーステアリング装置及びこれに用いるジョイントを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、操舵補助用の電動モータの回転軸の回転を、上記回転軸と同軸上に設けられる小歯車および該小歯車に噛み合う大歯車を介して舵取り機構に伝える電動パワーステアリング装置において、上記小歯車の一端に設けられる第１の部材と、電動モータの回転軸に設けられる第２の部材と、第１及び第２の部材間に介在して両部材間にトルクを伝達する弾性部材と、第１及び第２の部材のそれぞれに対して弾性部材が上記回転軸の軸方向に相対移動することを規制する軸方向相対移動規制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を提供する。
【０００７】
本発明では、少なくとも第２の部材と電動モータの回転軸とを例えば圧入を用いて強固に結合しておけば、弾性部材を介することで第１の部材の軸方向移動を規制することができる。その結果、第１の部材が小歯車側へ移動して該小歯車の一端を支持している軸受等に接触して異音を発するようなことがない。なお、第１の部材と小歯車とは圧入又はセレーションを用いて結合すれば良い。
第２発明は、上記第１及び第２の部材のそれぞれの係合面と弾性部材の対応する係合面が互いに係合し、これら互いに係合する係合面の何れか一方に設けられ回転軸の軸方向と交差する方向に突出する突起と、他方に設けられて上記突起に係合する凹部とにより上記軸方向相対移動規制手段が構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。本発明では、突起と凹部の係合による簡単な構造にて、弾性部材と第１及び第２の部材との軸方向相対移動を規制でき、上記したような異音の発生をコスト安価に防止することができる。
【０００８】
第３発明は、上記第１及び第２の部材のそれぞれの係合面と弾性部材の対応する係合面が互いに係合し、これら互いに係合する係合面が上記回転軸の軸方向に対して互いに逆向きに傾斜することにより上記軸方向相対移動規制手段を構成することを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。本発明では、互いに逆向きに傾斜する係合面間の係合により、弾性部材と第１及び第２の部材との軸方向相対移動を規制でき、上記したような異音の発生をコスト安価に防止することができる。
【０００９】
第４発明は、上記電動パワーステアリング装置に用いられるジョイントであって、同軸上に配置される第１及び第２の部材と、第１及び第２の部材間に介在して両部材間にトルクを伝達する弾性部材と、第１及び第２の部材のそれぞれに対して弾性部材が上記同軸の方向に相対移動することを規制する軸方向相対移動規制手段を備えることを特徴とするジョイントを提供するものである。本発明によれば、上記電動パワーステアリング装置に適用することで、上述の第１，第２又は第３発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置１は、例えばステアリングホイール等の操舵部材２に一体回転可能に連結される第１の操舵軸３と、この第１の操舵軸３とトーションバー４を介して同軸上に連結される第２の操舵軸５と、この第２の操舵軸５に連なるラックアンドピニオン機構等からなる舵取り機構６とを備える。
【００１１】
この舵取り機構６は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸７と、この転舵軸７の両端にタイロッド８を介して結合され、転舵輪９を支持するナックルアーム１０とを備える。転舵軸７は図示しないハウジングにより支承されて軸方向に摺動可能とされている。転舵軸７の一部には、ラック７ａが形成されており、このラック７ａには、第２の操舵軸５の端部に設けられて第２の操舵軸５と一体回転するピニオン１１が噛み合わされている。
【００１２】
操舵部材２が操作されて第１及び第２の操舵軸３，５が回転されると、この回転がピニオン１１及びラック７ａによって、車両の左右方向に沿って転舵軸７の直線運動に変換される。これにより、転舵輪９の転舵が達成される。
トーションバー４を介する第１及び第２の操舵軸３，５間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられており、このトルクセンサ１２のトルク検出結果は制御部１３に与えられる。制御部１３では、トルク検出結果に基づいて、ドライバ１４を介して操舵補助用の電動モータ１５への印加電圧を制御する。電動モータ１５の回転軸１６の回転が、ジョイント１７を介して減速機構１８に伝達され、該減速機構１８により減速されて第２の操舵軸５に伝達され操舵が補助される。減速機構１８は、互いに噛み合う小歯車としてのウォーム軸１９と大歯車としてのウォームホイール２０とを備えている。
【００１３】
図２を参照して、ウォーム軸１９は電動モータ１５の回転軸１６にジョイント１７を介して同軸上に連なる。
図示していないが、ウォームホイール２０は、第２の操舵軸５に一体回転可能に結合される環状の芯金と、外周面部に歯を形成し芯金に外嵌される環状の合成樹脂部材とで構成される。芯金は例えば合成樹脂部材の樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１４】
ウォーム軸１９は、第２の操舵軸５の軸芯と交差するように配置されている。ウォーム軸１９は、軸長方向に相対向する第１及び第２の端部２１，２２を有し、これらの端部２１，２２間の中間部２３にウォーム歯２４を形成している。
第１及び第２の端部２１，２２は中間部２３よりも軸細に形成され、中間部２３と各端部２１，２２の間には、それぞれ位置決め段部２５，２６が形成されている。
【００１５】
ウォーム軸１９の第１及び第２の端部２１，２２は、それぞれ対応する第１及び第２の軸受２７，２８によって回転自在に支持されている。
第１の軸受２７は、例えば玉軸受等の転がり軸受からなり、内輪２９、外輪３０及び転動体３１を備える。第１の軸受２７の内輪２９は、ウォーム軸１９の第１の端部２１に嵌合され固定されている。第１の軸受２７の内輪２９の一端部は、ウォーム軸１９の位置決め段部２５に当接し、ウォーム軸１９の第１軸方向Ｘ（軸方向モータ側）への移動を規制する。
【００１６】
一方、第１の軸受２７の外輪３０は、減速機構１８を収容するハウジング３２の軸受孔３３に嵌め入れられている。第１の軸受２７の外輪３０の一方の端部は、ハウジング３２の位置決め段部３４に当接して位置決めされ、これにより、外輪３０の第１軸方向Ｘへの移動が規制されている。
第２の軸受２８は、例えば玉軸受等の転がり軸受からなり、内輪３５、外輪３６及び転動体３７を備える。第２の軸受２８の内輪３５は、ウォーム軸１９の第２の端部２２に嵌合され固定されている。第２の軸受２８の内輪３５の一端部はウォーム軸１９の位置決め段部２６に当接し、ウォーム軸１９の第２軸方向Ｙ（第１軸方向Ｘの反対方向）への移動を規制する。これにより、第１及び第２の軸受２７，２８の内輪３３，３４間に、ウォーム軸１９の中間部２３が軸方向に挟持される。
【００１７】
一方、第２の軸受２８の外輪３６はハウジング３２の軸受孔３８に嵌め入れられている。この軸受孔３８は、外部に開放するねじ孔３９に連なっており、このねじ孔３９には、外周にねじ部４０を有する予圧調整用の調整部材４１がねじ込まれている。
この調整部材４１は、第２の軸受２８の外輪３６の一方の端部に当接して、外輪３６を第１軸方向Ｘへ付勢する。調整部材４１による付勢力は、第２の軸受２８の転動体３７及び内輪３４、ウォーム軸１９、並びに第１の軸受２７の内輪２９及び転動板３１を介して外輪３０に与えられる一方、この外輪３０の第１軸方向Ｘへの移動が位置決め段部３４により規制されている。したがって、第１及び第２の軸受２７，２８に、調整部材４１のねじ込み位置に応じた予圧が付与されることになる。なお、図２において、４２は調整部材４１のねじ込み位置を止定するためのロックナットであり、このロックナット４２は調整部材４１のねじ部４０にねじ込まれる。
【００１８】
ジョイント１７は、ウォーム軸１８の第１の端部２１に一体回転可能に連結される第１の部材４３と、電動モータ１５の回転軸１６に一体回転可能に連結され第１の部材４３に対向する第２の部材４４と、第１及び第２の部材４３，４４間に介在して両部材４３，４４間にトルクを伝達する弾性部材４５とを備える。第１及び第２の部材４３，４４は例えば金属からなり、弾性部材４５は、弾性を有する合成樹脂又は合成ゴムからなる。
【００１９】
第１の部材は４３はその中心に例えばセレーション孔又は圧入孔からなる連結孔４６を有する環状部材からなる。連結孔４６にはウォーム軸１９の第１の端部２１の第１の軸受２７からの突出部分が挿入され、例えばセレーション結合又は圧入により第１の部材４３とウォーム軸１９とが一体回転可能に結合される。
第２の部材４４はその中心に例えば圧入孔からなる連結孔４７を有する環状部材からなる。連結孔４７には電動モータ１５の回転軸１６が圧入され、これにより、第２の部材４４と回転軸１６とが一体回転可能に結合される。
【００２０】
図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 線に沿う断面図である図３、ジョイント１７の分解斜視図である図４、ジョイント１７の組み合わせ状態を示す斜視図である図５を参照して、ジョイント１７について、より具体的に説明する。
図３及び図４を参照して、弾性部材４５は星形環状をなし、中心孔４８ａを有する環状の主体部４８と、この主体部４８から放射状に延びる例えば板状の複数の被挟持部４９を有している。周方向に隣接する被挟持部４９間に第１及び第２の部材４３，４４の凸部５０，５１を交互に嵌合させるための嵌合溝５２，５３が区画される。
【００２１】
図４を参照して、上記の凸部５０，５１は、第１及び第２の部材４３，４４の軸方向の対向部４３ａ，４４ａにそれぞれ複数が周方向の等間隔に形成され、これらの凸部５０，５１は、図４に示すように、対応する嵌合溝９０，９１に嵌合されて弾性部材４５の対応する被挟持部４９を周方向に挟んで互い違いに噛み合わされる。
図３を参照して、各凸部５０，５１は互いに噛み合わされた状態で周方向に対向する係合面（トルク伝達面）としての挟持面５２，５３を有し、これらの挟持面５２，５３間に、弾性部材４５の対応する被挟持部４９が挟持される。
【００２２】
一方、弾性部材４５の被挟持部４９は、凸部５０，５１の係合面（トルク伝達面）としての挟持面５２，５３に対向する係合面（トルク伝達面）としての被挟持面５４，５５を有する。
図４を参照して、各被挟持面５４，５５には、軸方向Ｘ，Ｙと交差する方向、例えば周方向に突出する例えば断面半円状の突条からなる突起５６がそれぞれ形成され、対応する凸部５０，５１の挟持面５２，５３には、上記の突起５６にそれぞれ係合する、例えば断面円弧状をなす、例えば凹条からなる凹部５７Ａ，５７Ｂが形成されている。
【００２３】
図５に示すように、各突起５６が対応する凹部５７Ａ，５７Ｂに係合することにより、第１及び第２の部材４３，４４がそれぞれ弾性部材４５に対して軸方向に抜け止めされる。具体的には、第１の部材４３は弾性部材４５に対して第２軸方向Ｙへの移動を規制される一方、第２の部材４４は弾性部材４５に対して第１軸方向Ｘへの移動を規制される。
図４を参照して、第１の部材４３は、上記凸部５０を有する環状の連結板５８と、この連結板５８の中心に設けられ上記連結孔４６を有するボス５９とを備える。凸部５０は複数が連結板５８の周方向の等間隔に設けられている（図４では単一の凸部５０のみを示してある）。凸部５０は、連結板５８の周縁部の一部を弾性部材４５側へオフセットさせたような態様で設けられる。
【００２４】
具体的には、凸部５０は、連接板５８の周縁部の一部に形成された略台形状の切欠き溝の溝底部から、軸方向の弾性部材４５側に延びる延設部６０と、この延設部６０の延設端から径方向外方に延びる略台形状の係合部６１とを備える断面Ｌ字形形状に形成される。係合部６１の周方向に対向する一対の面がそれぞれ弾性部材４５への係合面（トルク伝達面）としての上述の挟持面５２であり、各挟持面５２には上述の凹部５７Ａが形成されている。
【００２５】
第２の部材４４は、上記凸部５１を有する環状の連結板６２と、この連結板６２の中心に設けられ上記連結孔４７を有するボス６３とを備える。凸部５１は、複数が連結板６２の周方向の等間隔に設けられている。凸部５１は、連結板６２の周縁部の一部を弾性部材４５側へオフセットさせたような態様で設けられる。
具体的には、凸部５１は、連接板６２の周縁部の一部に形成された略台形状の切欠き溝の溝底部から、軸方向の弾性部材４５側に延びる延設部６４と、この延設部６４の延設端から径方向外方に延びる略台形状の係合部６５とを備える断面Ｌ字形形状に形成される。係合部６５の周方向に対向する一対の面がそれぞれ弾性部材４５への係合面（トルク伝達面）としての上述の挟持面５３であり、各挟持面５３には上述の凹部５７Ｂが形成されている。
【００２６】
本実施の形態によれば、少なくとも第２の部材４４と電動モータ１５の回転軸１６とを例えば圧入を用いて強固に結合しておけば、弾性部材４５を介することで第１の部材４３の軸方向移動を規制することができる。その結果、第１の部材４３がウォーム軸１９側へ移動して該ウォーム軸１９の第１の端部２１を支持している第１の軸受２７等に接触して異音を発するようなことがない。なお、第１の部材４３とウォーム軸１９とは圧入又はセレーションを用いて結合すれば良い。
【００２７】
特に、弾性部材４５の係合面（トルク伝達面）としての被挟持面５４，５５に設けられた突起５６と、第１及び第２の部材４３，４４の係合面（トルク伝達面）としての挟持面５２，５３に設けられた凹部５７Ａ，５７Ｂとにより、軸方向相対移動規制部（軸方向相対移動規制手段）Ｒを構成するので、簡単な構造にて、弾性部材４５と各部材４３，４４との軸方向相対移動を規制でき、上記したような異音の発生をコスト安価に防止することができる。
【００２８】
上記実施形態においては、弾性部材４５の被挟持面５４，５５に突起５６を設けたが、これに代えて、図６に示すように、弾性部材４５の嵌合溝９０，９１の係合面としての溝底面９２に突起５６０を設け、溝底面９２に対応する、例えば第２の部材４４の凸部５１の係合面６６に設けられる凹部５７０に嵌合させて、軸方向相対移動規制手段としても良い。図示していないが、第１の部材４３の凸部５０に設ける凹部に関しても同様である。
【００２９】
上記各実施の形態において、第１及び第２の部材４３，４４に突起を設け、弾性部材４５に凹部を設けて、各部材４３，４４と弾性部材４５の軸方向の相対移動を規制するようにしても良い。
次いで、図７，図８及び図９はさらに別の実施の形態を示している。図７及び図８に示すように、本実施の形態では、第１の部材４３Ａの凸部５０Ａ、及び第２の部材４４Ａの凸部５１Ａが弾性部材４５Ａの被挟持部４９を挟んで交互に噛み合わされる。そして、図９（ａ），（ｂ）に示すように、第１の部材４３Ａの凸部５０Ａ、及び第２の部材４４Ａの凸部５１Ａにそれぞれ設けられる係合面（トルク伝達面）としての挟持面５２，５３と、弾性部材４５Ａの対応する被挟持面５４，５５とが、軸方向Ｘ，Ｙに対して互いに逆向きに傾斜することにより、軸方向相対移動規制部（軸方向相対移動規制手段）Ｒを構成することである。
【００３０】
本実施の形態においても、互いに逆向きに傾斜する対応する挟持面５３，５３及び被挟持面５４，５５間の係合により、弾性部材４５Ａと各部材４３Ａ，４４Ａの軸方向相対移動を規制でき、上記したような異音の発生をコスト安価に防止することができる。
図１０及び図１１はさらに別の実施の形態を示している。本実施の形態では、図１０に示すように、弾性部材４５Ｂが環状の主体部４８Ｂの係合面としての内周面６７から径方向内方に延びる複数の被挟持部４９を有しており、各被挟持部４９は第１の部材４３Ｂの凸部５０Ｂと第２の部材４４Ｂの凸部５１Ｂ間に挟持される。
【００３１】
そして、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、弾性部材４５Ｂの係合面としての内周面６７に例えば突起５６１を設けると共に、第１及び第２の部材４３Ｂ，４４Ｂの凸部５０Ｂ，５１Ｂのそれぞれの係合面としての外周面６８，６９に例えば凹部５７１を設け、これら突起５６１と凹部５７１を嵌合させて軸方向相対移動規制部Ｒとしても良い。凹部５７１を弾性部材４５Ｂに設け、突起５６１を第１及び第２の部材４３Ｂ，４４Ｂに設けるようにしても良い。
【００３２】
また、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、凸部５０，５１，５０Ａ，５１Ａ，５０Ｂ，５１Ｂは対応する部材に単一で設けられても良いし、３つ以上が設けられても良い。
また、上記各実施の形態では、小歯車としてウォーム軸、大歯車としてウォームホイールを例示したが、小歯車、大歯車として、平歯車、はすば歯車等の平行軸歯車、ベベルギヤ等の交差軸歯車、ハイポイドギヤ等の食違い軸歯車を用いることも可能である。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 線に沿う断面図である。
【図４】ジョイントの分解斜視図である。
【図５】ジョイントの組立状態の斜視図である。
【図６】本発明の別の実施の形態のジョイントの分解斜視図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態のジョイントの斜視図である。
【図８】図７のジョイントの正面図である。
【図９】（ａ）は図８のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施の形態のジョイントの組み合わせ図である。
【図１１】（ａ）は図１０のＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ 操舵部材
３ 第１の操舵軸
４ トーションバー
５ 第２の操舵軸
６ 舵取り機構
７ 転舵軸
７ａ ラック
９ 転舵輪
１１ ピニオン
１５ 電動モータ
１６ 回転軸
１７ ジョイント
１８ 減速機構
１９ ウォーム軸（小歯車）
２０ ウォームホイール（大歯車）
４３，４３Ａ，４３Ｂ 第１の部材
４４，４４Ａ，４４Ｂ 第２の部材
４５，４５Ａ，４５Ｂ 弾性部材
４６，４７ 連結孔
４８，４８Ｂ 主体部
４９ 被挟持部
５０，５１，５０Ａ，５１Ａ，５０Ｂ，５１Ｂ 凸部
５２，５３ 挟持面（トルク伝達面。係合面）
５４，５５ 被挟持面（トルク伝達面。係合面）
５６，５６０，５６１ 突起
５７Ａ，５７Ｂ，５７０，５７１ 凹部
Ｒ 軸方向相対移動規制部（軸方向相対移動規制手段）
５８，６２ 連結板
５９，６３ ボス
６０，６４ 延設部
６１，６５ 係合部
６６ 係合面
６７ 内周面（係合面）
６８，６９ 外周面（係合面）
９０，９１ 嵌合溝
９２ 溝底面（係合面）

Claims (4)

1. 操舵補助用の電動モータの回転軸の回転を、上記回転軸と同軸上に設けられる小歯車および該小歯車に噛み合う大歯車を介して舵取り機構に伝える電動パワーステアリング装置において、
   上記小歯車の一端に設けられる第１の部材と、電動モータの回転軸に設けられる第２の部材と、第１及び第２の部材間に介在して両部材間にトルクを伝達する弾性部材と、第１及び第２の部材のそれぞれに対して弾性部材が上記回転軸の軸方向に相対移動することを規制する軸方向相対移動規制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。
2. 請求項１において、上記第１及び第２の部材のそれぞれの係合面と弾性部材の対応する係合面が互いに係合し、これら互いに係合する係合面の何れか一方に設けられ回転軸の軸方向と交差する方向に突出する突起と、他方に設けられて上記突起に係合する凹部とにより上記軸方向相対移動規制手段が構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１において、上記第１及び第２の部材のそれぞれの係合面と弾性部材の対応する係合面が互いに係合し、これら互いに係合する係合面が上記回転軸の軸方向に対して互いに逆向きに傾斜することにより上記軸方向相対移動規制手段を構成することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１，２又は３記載の電動パワーステアリング装置に用いられるジョイントであって、同軸上に配置される第１及び第２の部材と、第１及び第２の部材間に介在して両部材間にトルクを伝達する弾性部材と、第１及び第２の部材のそれぞれに対して弾性部材が上記同軸の方向に相対移動することを規制する軸方向移動規制手段を備えることを特徴とするジョイント。

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