JP2004217046A - Electric power steering system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
いわゆるラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置として、操舵補助用の電動モータの駆動力を、傘歯車を含む減速機構やボールねじ機構等の回転変換機構等を介して転舵軸(ラック軸)に与える電動パワーステアリング装置が提供されている。
また、電動モータの駆動力を、第1段目の遊星歯車式減速機構と第2段目の遊星歯車式減速機構とを介して減速する減速装置も提供されている。この減速装置においては、第1段目の減速機構に、歯車に代えてローラを用いたもの等も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。歯車に代えてローラを用いることにより、減速機構から生じる騒音の低減を図っている。
【0003】
【特許文献1】
登録実用新案第2538139号公報。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記電動パワーステアリング装置において、電動モータの駆動力により傘歯車が回転し、回転変換機構が駆動されると、傘歯車において歯打ち音が生じ、また、回転変換機構においてボール等の転動体の転がり音等が生じ、これらの騒音により乗員に不快感を与えてしまう。
電動モータの回転数を落とし、傘歯車等の回転数を落とすことで、歯打ち音や転がり音を低減することも考えられるが、この場合、傘歯車の減速比を小さくする必要があるため、電動モータに発生させるトルクを高めなければならず、モータ効率が低下してしまう等の不具合が生じる。
【0005】
一方、騒音を低減するために、特許文献1の減速装置を用いて電動モータの駆動力を転舵軸に与えることも考えられるが、この場合、遊星式の減速機構を2つ設ける必要があるため、装置が大型化してしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、モータ効率の低下および装置の大型化を招くことなく騒音の発生を低減するように改良された電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための機構および発明の効果】
上記目的を達成するため、第1の発明は、電動モータの出力軸に連結された入力要素を有する減速用差動伝達機構と、この減速用差動伝達機構の出力要素に連結された小歯車とこの小歯車に噛み合い転舵軸を包囲する大歯車とを含む減速機構と、この減速機構の大歯車と一体回転する回転筒を含みこの回転筒の回転を転舵軸の軸方向移動に変換する変換機構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】
本発明によれば、電動モータの出力軸の回転は、減速用差動伝達機構で減速されて小歯車に伝達される。このため、電動モータの出力軸の回転数を落とすことなく、減速機構の小歯車、大歯車および変換機構の回転筒の回転数を落とすことができ、減速機構や変換機構で生じる騒音を低減することができる。
また、減速機構の大歯車を、転舵軸を包囲するように配置しているので、減速機構をコンパクトなものにでき、装置全体が大型化してしまうことが無い。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、上記減速用差動伝達機構は遊星ローラ機構を含むことを特徴とする。本発明によれば、電動モータの出力軸の回転を、遊星ローラ機構を用いて減速することで、減速用差動伝達機構から生じる騒音を極めて低いものとすることができ、運転者に不快感を与えることが無い。
【0009】
【発明の実施の形態】
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、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操舵軸3aと、この第1操舵軸3aとトーションバー3bを介して同軸上に連絡される第2操舵軸3cと、この第2操舵軸3cと連なり転舵輪4の転舵を達成するためのラックアンドピニオン機構等からなる舵取機構5とを備える。
【0010】
舵取機構5は、車両の左右方向に延びて配置され、軸方向に沿って移動自在な転舵軸6と、この転舵軸6の両端にタイロッド7を介して結合され、転舵輪4を支持するナックルアーム8とを備える。
転舵軸6の軸方向への移動により、転舵輪4の転舵が達成される。転舵軸6の一部には、ラック9が形成されている。このラック9には、第2操舵軸3cの端部に設けられて第2操舵軸3cと一体回転するピニオン10が噛み合わされている。操舵部材2の操作に応じて第1および第2操舵軸3a,3cが回転駆動されると、この回転が、ピニオン10およびラック9により転舵軸6の軸方向の移動に変換される。
【0011】
この電動パワーステアリング装置1は、操舵補助用の電動モータ11を駆動して転舵軸6に操舵補助力を与えるようになっている。
トーションバー3bを介する第1および第2操舵軸3a,3cの相対回転変位量により、操舵部材2の操作トルクを検出するためのトルクセンサ12が設けられている。このトルクセンサ12からの信号は、マイクロプロセッサ等を含む制御部Cに入力される。さらに、制御部Cには、車速を検出するための車速センサ13からの検出信号が入力されるようになっている。
【0012】
制御部Cは、トルクセンサ12および車速センサ13からの信号等に応じて、電動モータ11を駆動するための駆動部としての駆動回路14に制御信号を出力する。この制御信号を与えられた駆動回路14は、電動モータ11に電力を供給し、電動モータ11を駆動する。
図2は、電動モータ11周辺の、電動パワーステアリング装置1の部分断面図である。
【0013】
図2を参照して、電動パワーステアリング装置1は、電動モータ11の出力軸15に連結された入力要素としての入力軸26を有する減速用差動伝達機構としての遊星ローラ機構17と、この遊星ローラ機構17の出力要素としての出力軸31に連結された小歯車19とこの小歯車19に噛み合い転舵軸6を包囲する大歯車20とを含む減速機構21と、この減速機構21の大歯車20と一体回転する回転筒22を含みこの回転筒22の回転を転舵軸6の軸方向移動に変換する変換機構23とを備える。
【0014】
電動モータ11の出力軸15の回転は、遊星ローラ機構17および減速機構21を介して転舵軸6と同軸上の回転筒22の回転に変換され、さらに、この回転筒22の回転が変換機構23により転舵軸6の軸方向移動に変換され、その結果、操舵補助が達成される。
電動モータ11のハウジング11aの端部は、ハウジング24の連結口24aに嵌合され、両ハウジング11a,24は図示しない固定ねじにより固定されている。電動モータ11の出力軸15には、カップリング25の一端部が例えば圧入により取り付けられている。また、このカップリング25の他端部には、例えばスプライン結合により入力軸26が固定されている。入力軸26は、このカップリング25を介して、出力軸15と一体回転可能となっている。
【0015】
遊星ローラ機構17は、前述の入力軸26と、入力軸26の一端部に形成されるサンローラ16と、キャリア27と、キャリア27により回転自在に保持されてサンローラ16と係合する複数(例えば2つ)の遊星ローラ18と、これら各遊星ローラ18と係合するリング28と、サンローラ16と同軸上に配置されキャリア27と一体回転可能な出力軸31とを含む。
各遊星ローラ18は、キャリア27の対応する支軸30にそれぞれ回転自在に支持されている。これら各遊星ローラ18は、サンローラ16の外周に配置されており、その円周面(軌道)が、サンローラ16の円周面と接触している。
【0016】
リング28の内周の円周面は、各遊星ローラ18の円周面と接触している。リング28は、ハウジング24の内周29に回転不能に固定されている。また、各遊星ローラ18は、サンローラ16およびリング28に挟まれて、予圧を付与されている。
上記の構成により、電動モータ11の出力軸15が回転すると、この出力軸15と共に入力軸26およびサンローラ16が回転する。これに伴って、各遊星ローラ18は、支軸30を中心に回転(自転)すると共にサンローラ16を中心に回転(公転)する。各遊星ローラ18の公転に伴って、キャリア27および出力軸31は一体に回転する。これにより、電動モータ11の出力軸15の回転が減速され、出力軸31の回転として出力される。
【0017】
出力軸31は、軸受32を介してハウジング24に回転自在に支持されている。また、出力軸31の一端部33には、減速機構21の小歯車19が一体回転可能に固定されている。
減速機構21の小歯車19および大歯車20は、例えば傘歯車からなる。遊星ローラ機構17の出力軸31が回転すると、小歯車19およびこの小歯車19に噛み合わされた大歯車20が回転して、出力軸31の回転を減速する。
【0018】
変換機構23として、本実施の形態ではボールねじ機構を用いている。この変換機構23は、ボールナットからなる前述の回転筒22と、転舵軸6の一部に形成され、ハウジング24に回転不能に支持されるねじ軸34と、複数のボール等の転動体35とを備える。
回転筒22の外周36には、大歯車20が一体回転可能に固定されている。回転筒22は、一対の軸受37,38を介してハウジング24に回転自在に支持されると共に、上記の軸受37,38によって対応する軸方向への移動を規制されている。また、回転筒22の内周39には、ねじ溝40が形成されている。上記の大歯車20は、このねじ溝40の外側に配置されている。
【0019】
これにより、転舵軸6の軸方向に距離を開けてねじ溝40と大歯車20とを配置する従来の構成に比べて回転筒22の全長を短くし、変換機構23をよりコンパクトなものとしている。また、大歯車20とねじ溝40との軸方向の距離を短くすることで、大歯車20の回転により回転筒22が回転した場合に、回転筒22と後述する転動体35との間でこじりを生じることが無い。このため、操舵フィーリングの悪化を防止できる。
【0020】
ねじ軸34の一部の周囲を回転筒22が同心に包囲しており、ねじ軸34の外周41にねじ溝42が形成されている。
転動体35は、回転筒22の内周39のねじ溝40と、ねじ軸34の外周41のねじ溝42との間に介在しており、回転筒22は、転動体35を介してねじ軸34に螺合している。また、この転動体35は、図示しない公知の機構を用いて上記のねじ溝40,42内を循環されるようになっている。
【0021】
減速機構21の小歯車19および大歯車20が回転すると、回転筒22が回転され、この回転筒22に転動体35を介して螺合しているねじ軸34が、その軸方向の何れか一方に送られる。
転舵軸6の端部61は、例えば円筒形の樹脂部材からなる少なくとも1つのブッシュ43を介してハウジング24にそれぞれ軸方向移動自在に支持されている(図2において、転舵軸6の一端部側のみを図示)。ブッシュ43は、ハウジング24に軸方向の移動を規制されて固定されている。本実施の形態では、転舵軸6にねじ軸34を設ける範囲を通常よりも広く設定しており、転舵軸6のストロークの全範囲でねじ軸34がブッシュ43に接触するようにしてある。
【0022】
ハウジング24の両端部45には、タイロッド7の一部、タイロッド7の端部を転舵軸6の端部に回動自在に連結するジョイント60、および、転舵軸6のハウシング24から突出した部分を一括して覆う、伸縮自在な蛇腹状のブーツ46がそれぞれ取り付けられている(図2において、ハウジング24の一方の端部45側のみを図示)。
各ブーツ46の一端部47は、ハウジング24の対応する端部45の外周に図示しないバンド等により締め付けられることで固定されている。また、各ブーツ46の他端部59は、対応するタイロッド7の外周に図示しないワイヤー等により締め付けられることで固定されている。これにより、ブッシュ43の外側(タイロッド7側)には、ハウジング24、ブッシュ43、転舵軸6、ブーツ46およびタイロッド7により空間48が区画されている。
【0023】
空間48は、転舵軸6のねじ軸34のねじ溝42を介して、ハウジング24のブッシュ43より内側(変換機構23側)の空間と連通しており、空気がねじ溝42を通って空間48内を出入りできるようになっている。したがって、タイロッド7等の移動に伴ってブーツ46が伸縮した場合に、ブーツ46がハウジング24やタイロッド7から外れたり、内側にへこんで噛み込みを起こしたりすることを防止できる。
【0024】
また、転舵軸6のねじ軸34のねじ溝42は、変換機構23の転動体35と接触しうる領域については研磨加工を行う必要があるが、それ以外の領域については旋削加工のみでよく、空間48内を出入りする空気の通路の形成をコスト安価に実現している。さらに、転舵軸6やハウジング24に空間48内の空気を出入りさせる孔を別途設ける必要が無いため、転舵軸6やハウジング24の強度が低下してしまうことが無い。
【0025】
本実施の形態によれば、電動モータ11の出力軸15の回転は、遊星ローラ機構17で減速されて小歯車19に伝達される。このため、電動モータ11の出力軸15の回転数を落とすことなく、減速機構21の小歯車19、大歯車20および変換機構23の回転筒22の回転数を落とすことができ、減速機構21や変換機構23で生じる騒音を低減することができる。
また、減速機構21の大歯車20を、転舵軸6を包囲するように配置しているので、減速機構21をコンパクトなものにでき、電動パワーステアリング装置1全体が大型化してしまうことが無い。
【0026】
さらに、電動モータ11の出力軸15の回転を、遊星ローラ機構17を用いて減速することで、減速用差動伝達機構から生じる騒音を極めて低いものとすることができ、運転者に不快感を与えることが無い。
図3は、本発明の別の実施の形態を示している。図3を参照して、本実施の形態が図2の実施の形態と異なるのは、図2の実施の形態では、変換機構23としてボールねじ機構を用いたが、本実施の形態では、これに代えて、公知のベアリングねじ機構を変換機構50として用いた点である。変換機構50では、ベアリングナットからなる回転筒51に所定の傾きで複数の転がり軸受52を配し、各転がり軸受52の外輪53を回転筒51に保持する一方、各転がり軸受52の内輪54の内周のねじ山55を転舵軸6のねじ軸34のねじ溝42に嵌合させる。
【0027】
なお、回転筒51は、ピン等の連結部材56を介して一体回転可能に連結される互いに同心の第1および第2の部分57,58を有する。第1の部分57は、図2の実施の形態の回転筒22と同様の構成であり、図示していないが、減速機構21の大歯車20等を設けている。また、第2の部分58は、その内周に設けた傾斜状の周溝に上記転がり軸受52の外輪53を保持している。
本実施の形態においても、図2の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、変換機構50としてベアリングねじ機構を用いることで、ボールねじ機構を用いた場合よりも、変換機構50に生じる騒音をより低減することができる。
【0028】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、電動モータ11の出力軸15が遊星ローラ機構17の入力軸26を兼用するようにしても良い。
また、遊星ローラ機構17のサンローラ16、キャリア27およびリング28のうち、何れか1つの要素をハウジング24に固定し、残りの2要素をそれぞれ、入力軸26および出力軸31に連結すれば良い。
【0029】
また、減速用差動伝達機構として遊星ローラ機構17を用いる構成としたが、これに代えて、遊星歯車減速機やボール減速機等の他の減速用差動伝達機構を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】電動モータ周辺の、電動パワーステアリング装置の部分断面図である。
【図3】本発明の別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
6 転舵軸
11 電動モータ
15 出力軸
17 遊星ローラ機構(減速用差動伝達機構)
19 小歯車
20 大歯車
21 減速機構
22 回転筒
23 変換機構
26 入力軸(入力要素)
31 出力軸(出力要素)
50 変換機構
51 回転筒[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device.
[0002]
[Prior art]
As a so-called rack assist type electric power steering device, a driving force of an electric motor for assisting steering is applied to a steered shaft (rack shaft) via a rotation conversion mechanism such as a reduction mechanism including a bevel gear and a ball screw mechanism. An electric power steering device is provided.
Further, there is also provided a reduction gear that reduces the driving force of the electric motor via a first-stage planetary gear type reduction mechanism and a second-stage planetary gear reduction mechanism. In this reduction gear transmission, there has been proposed a reduction gear mechanism using a roller instead of a gear as the first-stage reduction gear mechanism (for example, see Patent Document 1). By using rollers instead of gears, noise generated by the speed reduction mechanism is reduced.
[0003]
[Patent Document 1]
Registered Utility Model No. 2538139.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described electric power steering apparatus, when the bevel gear rotates by the driving force of the electric motor and the rotation conversion mechanism is driven, rattling noise occurs in the bevel gear, and the rolling conversion of a rolling element such as a ball in the rotation conversion mechanism. Sounds and the like are generated, and these noises cause occupants to feel uncomfortable.
By reducing the rotation speed of the electric motor and the rotation speed of the bevel gear and the like, it is possible to reduce the rattling noise and the rolling noise, but in this case, it is necessary to reduce the reduction ratio of the bevel gear, It is necessary to increase the torque generated by the electric motor, which causes problems such as a reduction in motor efficiency.
[0005]
On the other hand, in order to reduce noise, it is conceivable to apply the driving force of the electric motor to the steered shaft by using the reduction gear of
The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device improved so as to reduce the generation of noise without reducing motor efficiency and increasing the size of the device. I do.
[0006]
Mechanism for solving the problem and effect of the invention
In order to achieve the above object, a first invention is directed to a reduction differential transmission mechanism having an input element connected to an output shaft of an electric motor, and a small gear connected to an output element of the reduction differential transmission mechanism. And a reduction gear including a large gear that meshes with the small gear and surrounds the steering shaft, and a rotating cylinder that rotates integrally with the large gear of the reduction mechanism, and converts the rotation of the rotation cylinder into axial movement of the steering shaft. And an electric power steering device, comprising:
[0007]
According to the present invention, the rotation of the output shaft of the electric motor is reduced by the reduction differential transmission mechanism and transmitted to the small gear. For this reason, it is possible to reduce the number of rotations of the small gear and the large gear of the reduction mechanism and the rotation cylinder of the conversion mechanism without reducing the number of rotations of the output shaft of the electric motor, thereby reducing noise generated by the reduction mechanism and the conversion mechanism. be able to.
In addition, since the large gear of the speed reduction mechanism is arranged so as to surround the steered shaft, the speed reduction mechanism can be made compact, and the size of the entire apparatus does not increase.
[0008]
In a second aspect based on the first aspect, the differential transmission mechanism for deceleration includes a planetary roller mechanism. According to the present invention, by reducing the rotation of the output shaft of the electric motor using the planetary roller mechanism, the noise generated from the differential transmission mechanism for deceleration can be made extremely low, which makes the driver uncomfortable. Is not given.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device according to one embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the electric
[0010]
The
By the movement of the steered
[0011]
The electric
A
[0012]
The control unit C outputs a control signal to a
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electric
[0013]
With reference to FIG. 2, the electric
[0014]
The rotation of the
An end of the
[0015]
The
Each
[0016]
The inner circumferential surface of the
With the above configuration, when the
[0017]
The
The
[0018]
In this embodiment, a ball screw mechanism is used as the
The
[0019]
Thus, the total length of the
[0020]
The
The rolling
[0021]
When the
The
[0022]
At both ends 45 of the
One
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
According to the present embodiment, the rotation of the
Further, since the
[0026]
Furthermore, by reducing the rotation of the
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, this embodiment is different from the embodiment of FIG. 2 in that the ball screw mechanism is used as
[0027]
The rotating
In this embodiment, the same operation and effect as in the embodiment of FIG. 2 can be obtained. Further, by using a bearing screw mechanism as the
[0028]
The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various changes can be made within the scope of the claims. For example, the
In addition, one of the
[0029]
Although the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electric power steering device around the electric motor.
FIG. 3 is a sectional view of a main part of an electric power steering apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
6
19
31 Output shaft (output element)
50
Claims (2)
この減速用差動伝達機構の出力要素に連結された小歯車とこの小歯車に噛み合い転舵軸を包囲する大歯車とを含む減速機構と、
この減速機構の大歯車と一体回転する回転筒を含みこの回転筒の回転を転舵軸の軸方向移動に変換する変換機構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。A differential transmission mechanism for reduction having an input element coupled to the output shaft of the electric motor,
A speed reduction mechanism including a small gear connected to an output element of the differential transmission mechanism for reduction and a large gear meshing with the small gear and surrounding the steered shaft;
An electric power steering apparatus, comprising: a rotating cylinder that rotates integrally with a large gear of the speed reduction mechanism; and a conversion mechanism that converts rotation of the rotating cylinder into axial movement of a steered shaft.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050926 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070724 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071204 |