JP2004249767A

JP2004249767A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004249767A
Application number: JP2003040114A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Uota; 雅史魚田; Hiroyuki Shigemura; 博之重村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】転がり軸受のラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間を少なくすることができるようにする。
【解決手段】電動モータ１の出力軸１ａに連結されるウォーム３と、該ウォーム３に噛合するウォームホイール４と、ハウジング７に外輪６ｂが遊嵌された転がり軸受６とを備え、ウォーム３の軸部３ｂを転がり軸受６の内輪６ａに圧入し、この圧入により接触する軸部３ｂの周面又は内輪６ａの周面に環状溝１５を設け、非環状溝部分に加わるラジアル方向の圧力により内輪６ａが軌道溝６ｃを中心として軌道溝６ｃ側へ変形するようにした。
【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電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ及び該電動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、操舵手段の回転に応じた舵取手段の動作を前記電動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】
減速歯車機構は前記電動モータの回転に連動する駆動歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する従動歯車としてのウォームホイールとを備えている。
このように減速歯車機構が用いられた電動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のバックラッシュ量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするため、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が許容範囲となるようにウォーム、ウォームホイール、軸受、ハウジング等が選択され組み立てられている（所謂層別組立）が、この組立てに多くの時間を要することになる。
【０００４】
そこで、電動モータ側軸部が転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持されたウォームの反モータ側軸部をウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受部材と、該軸受部材を付勢してウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加えるばね体とを備え、該ばね体の撓み量を調整することにより前記回転中心間距離を調整し、バックラッシュ量を調整することができるようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４３７３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウォームの軸部を転がり軸受で支持し、ウォームの回転性を高めた場合、転がり軸受には複数の転動体を介して嵌合された内輪及び外輪間にアキシアル隙間があるため、このアキシアル隙間を少なくする必要がある。つまり、転がり軸受のアキシアル隙間によってウォームが軸長方向へガタつき、このガタつきによって発生する異音が車室の内部に洩れることになり、運転者に不快感を与えることになるため、前記アキシアル隙間を少なくする必要がある。
【０００７】
そこで、ウォームの電動モータ側軸部を支持する転がり軸受の外輪の一側面に当接するねじ環を設けて転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させるか、又はウォームの電動モータ側軸部端部と電動モータの出力軸端部との間にウォームを反電動モータ側へ付勢するコイルバネを設けて転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることにより転がり軸受のアキシアル隙間を小さくしている。
【０００８】
ところで、以上のように転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることによりアキシアル隙間を小さくするように構成された場合、転がり軸受のラジアル隙間が小さくなるため、例えば前記回転中心間距離を調整する構成を有するものにあっては、回転中心間距離の許容調整量が少なくなり、改善策が要望されていた。つまり、前記回転中心間距離を調整する場合、ウォームは電動モータ側の転がり軸受による支持部を中心として揺動することになるが、このウォームの揺動量は転がり軸受のラジアル隙間に依存するため、転がり軸受のラジアル隙間が小さくなると、回転中心間距離の許容調整量が少なくなる。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、転がり軸受のラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間を少なくすることができる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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転に連動し、ハウジング内に外輪が内嵌された転がり軸受の内輪に内嵌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を備え、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記外輪とハウジングとは圧入されているか又は前記軸部と内輪とは圧入されており、圧入される何れか２つの周面の少なくとも一方は環状溝を有することを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記環状溝は圧入される周面の軸長方向中央部に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの出力軸に連動連結され、ハウジング内に外輪が内嵌された転がり軸受の内輪に内嵌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、前記駆動歯車の反電動モータ側を駆動歯車及び従動歯車の回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受部材とを備え、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記外輪とハウジングとは圧入されているか又は前記軸部と内輪とは圧入されており、圧入される何れか２つの周面の少なくとも一方は前記回転中心間距離が長短となる方向の近傍に凹所を有することを特徴とする。
【００１３】
第１発明、第２発明、第３発明にあっては、転がり軸受の外輪又は駆動歯車の軸部が圧入される場合、圧入される何れか２つの周面、即ち、外輪の外周面及びハウジングの内周面、又は軸部の外周面及び内輪の内周面の何れかにはラジアル方向の圧力が加わることになるが、この２つの周面の少なくとも一方には環状溝が設けられているため、この環状溝部分にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないのに対し、非環状溝部分にはラジアル方向の比較的大きな圧力が加わることになる。しかも、転がり軸受の外輪及び内輪には環状の軌道溝が設けられているため、非環状溝部分に加わるラジアル方向の圧力により外輪又は内輪は軌道溝を中心として軌道溝側へ変形することになり、ラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間が小さくなる。
【００１４】
【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パワーステアリング装置の構成を示す減速歯車機構部分の拡大断面図、図２は電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図である。
【００１５】
電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ１と、該電動モータ１の出力軸１ａに雄形継手部２１及び雌形継手部２２を有する軸継手２を介して継合される駆動歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する従動歯車としてのウォームホイール４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５とを備えている。
【００１６】
この舵取手段５は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、他端部に筒部５１ａを有する第１の操舵軸５１と、筒部５１ａ内に挿入されてその一端部が第１の操舵軸５１の筒部５１ａに連結され、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５２と、他端部がトーションバー５２の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる第２の操舵軸５３とを備え、該第２の操舵軸５３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。
【００１７】
減速歯車機構Ａのウォーム３は歯部３ａの両端に軸部３ｂ，３ｃを有しており、一端の軸部３ｂが転がり軸受６を介してハウジング７内に回転自在に支持された状態で電動モータ１の出力軸１ａに連動連結され、他端の軸部３ｃが円柱形の軸受部材８を介してハウジング７内に支持されている。また、軸部３ｂの途中には転がり軸受６の内輪６ａの一端と向き合い、ウォーム３の内輪６ａとの相対移動を規制するフェールセーフとしてのＣ形リング等の規制環９が着脱可能に取付けられている。ウォームホイール４は第２の操舵軸５３の途中に外嵌固定されている。
【００１８】
ハウジング７はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ｂ，３ｃを、転がり軸受６及び軸受部材８を介して回転自在に支持した第１収容部７ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を第２の操舵軸５３及び該第２の操舵軸５３に嵌合された２つの転がり軸受１０，１１を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００１９】
第１収容部７ａはウォーム３の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には転がり軸受６を嵌合支持する支持孔７１、該支持孔７１に連なるねじ孔７２及び移動規制部７３とモータ取付部７４とが設けられており、ねじ孔７２に転がり軸受６を固定するためのねじ環１２が螺着されている。また、モータ取付部７４に電動モータ１が取付けられている。
【００２０】
第１収容部７ａの他端部には、ウォーム３の他端の軸部３ｃが挿入される凹孔７５及び該凹孔７５の内面に臨み、ウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが長短となる方向に穿設された円柱形の収容孔７６が設けられている。この収容孔７６には軸部３ｃが回転自在に嵌合され、回転中心間距離Ｈが長短となる方向への移動を可能とした円柱形の軸受部材８と、該軸受部材８を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ付勢するコイルバネからなる弾性体１３と、収容孔７６の外部への開放部を閉じる閉孔部材１４とが収容されている。尚、この閉孔部材１４は螺着されている。
【００２１】
このように転がり軸受６及び軸受部材８を介して支持したウォーム３の軸部３ｂは転がり軸受６の内輪６ａに圧入されており、外輪６ｂは支持孔７１に遊嵌されている。軸部３ｂが圧入された２つの周面、即ち、軸部３ｂの外周面及び内輪６ａの内周面の一方には環状溝１５が設けられている。
図３の（ａ）は軸部の周面に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図、図３の（ｂ）は内輪の周面（内周面）に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図である。
【００２２】
図３の（ａ）では軸部３ｂが圧入された内輪６ａの軸長方向中央部と向き合う位置に環状溝１５が設けられている。また、図３の（ｂ）では内輪６ａの軸長方向中央部に環状溝１５が設けられている。環状溝１５は内輪６ａの軌道溝６ｃの幅寸法と同程度の幅寸法としてある。
【００２３】
電動モータ１の出力軸１ａとウォーム３の軸部３ｂとはセレーションを有する雄形継手部２１及び雌形継手部２２を介して連動連結されている。
【００２４】
また、ハウジング７は第２収容部７ｂに連なる第３収容部７ｃを有しており、トーションバー５２の捩れに応じた操舵軸５１，５３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１６が第３収容部７ｃに収容されており、該トルクセンサ１６が検出したトルク等に基づいて電動モータ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パワーステアリング装置は、ウォーム３を組込む場合、ウォーム３の軸部３ｂを転がり軸受６の内輪６ａに圧入し、ウォーム３及び転がり軸受６をユニットにした状態でハウジング７の第１収容部７ａに挿入される。
【００２６】
図４は軸部を内輪に圧入した状態を示す説明図である。
軸部３ｂを内輪６ａに圧入する場合、圧入により接触する２つの周面、即ち、軸部３ｂの外周面及び内輪６ａの内周面にラジアル方向の圧力が加わる。この２つの周面の一方には環状溝１５が設けられているため（図３の（ａ）又は（ｂ）参照）、この環状溝１５部分にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないのに対し、該環状溝１５の左右両側の非環状溝部分にはラジアル方向の比較的大きな圧力が加わる。しかも、内輪６ａの外周部には環状の軌道溝６ｃが設けられているため、非環状溝部分に加わるラジアル方向の圧力により内輪６ａは軌道溝６ｃを中心として軌道溝６ｃ側へ変形する。（図４の破線参照）この変形により転がり軸受６のアキシアル隙間が小さくなる。また、軌道溝６ｃが設けられている内輪６ａの軸長方向中央部にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないため、軌道溝６ｃの底部の変形量は非常に少ないのであり、転がり軸受６のラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間を小さくすることができる。従って、回転中心間距離Ｈの許容調整量を確保し易いのであり、しかも、転がり軸受６のアキシアル隙間による音鳴りを低減できる。また、アキシアル隙間を低減するためのねじ環、コイルバネ等の特別の部品を用いる必要がないため、部品点数を削減でき、コストの低減を図ることができる。
【００２７】
また、ウォーム３を組込む場合、ハウジング７の収容孔７６に軸受部材８を挿入し、第１収容部７ａに収容されたウォーム３の軸部３ｃを凹孔７５から軸受部材８の軸受孔に挿入する。
【００２８】
このようにウォーム３及び軸受部材８を組込んだ後、弾性体１３、閉孔部材１４を収容孔７６に挿入し、該閉孔部材１４の回転操作により弾性体１３を介して軸受部材８を移動させ、さらに、軸部３ｂの転がり軸受６への支持部を中心としてウォーム３を揺動させ、該ウォーム３をウォームホイール４の歯面に接触させ、ウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈを調整し、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合部のバックラッシュ量をなくすることができる。
【００２９】
実施の形態２
図５の（ａ）は支持孔の周面に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図、図５の（ｂ）は外輪の周面（外周面）に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図である。
この実施の形態２の電動パワーステアリング装置は、外輪６ｂを支持孔７１に遊嵌し、軸部３ｂを内輪６ａに圧入する代わりに、軸部３ｂを内輪６ａに遊嵌し、外輪６ｂを支持孔７１に圧入し、さらに、外輪６ｂが圧入された２つの周面、即ち、外輪６ｂの外周面及び支持孔７１の周面の一方に環状溝１５を設けたものである。
【００３０】
実施の形態２において、図５の（ａ）では支持孔７１において圧入された外輪６ｂの軸長方向中央部と向き合う位置に環状溝１５が設けられている。また、図５の（ｂ）では外輪６ｂの軸長方向中央部に環状溝１５が設けられている。環状溝１５は外輪６ｂの軌道溝６ｄの幅寸法と同程度の幅寸法としてある。
【００３１】
実施の形態２にあっては、外輪６ｂを支持孔７１に圧入する場合、実施の形態１と同様、環状溝１５部分にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないのに対し、環状溝左右両側方の非環状溝部分にはラジアル方向の比較的大きな圧力が加わることになるため、非環状溝部分に加わるラジアル方向の圧力により外輪６ｂは軌道溝６ｄを中心として軌道溝６ｄ側へ変形し、この変形により転がり軸受６のアキシアル隙間が小さくなる。また、軌道溝６ｄが設けられている外輪６ｂの軸長方向中央部にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないため、軌道溝６ｄの底部の変形量は非常に少ない。従って、転がり軸受６のラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間を小さくすることができる。
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。
【００３２】
実施の形態３
図６は実施の形態３の構成を示す転がり軸受部分の断面図である。
この実施の形態３の電動パワーステアリング装置は、転がり軸受６が支持孔７１に圧入された２つの周面の少なくとも一方に環状溝１５を設ける代わりに、圧入により接触する２つの周面の一方、又は両方であり、回転中心間距離Ｈが長短となる方向の近傍に凹所１７，１７を設けたものである。
【００３３】
実施の形態３において、図６は軸部３ｂが圧入された内輪６ａの軸長方向中央部と向き合う位置であり、回転中心間距離Ｈが長短となる方向の近傍に凹所１７，１７が設けられている。凹所１７，１７は内輪６ａの軌道溝６ｃの周方向幅寸法と同程度の周方向幅寸法であり、適宜寸法としてある。
【００３４】
実施の形態３にあっては、軸部３ｂを内輪６ａに圧入する場合、実施の形態１と同様、凹所１７，１７部分にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないのに対し、非凹所部分にはラジアル方向の比較的大きな圧力が加わることになるため、非凹所部分に加わるラジアル方向の圧力により内輪６ａの回転中心間距離Ｈが長短となる側は軌道溝６ｃを中心として軌道溝６ｃ側へ変形し、この変形により転がり軸受６のアキシアル隙間が小さくなる。また、軌道溝６ｃが設けられている内輪６ａの軸長方向中央部にはラジアル方向の圧力が殆ど加わらないため、軌道溝６ｃの底部の変形量は非常に少ない。従って、転がり軸受６のラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間を小さくすることができる。
また、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する側は非凹所であるため、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する側のラジアル隙間を小さくすることができる。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。
【００３５】
尚、以上説明した実施の形態１では、軸部３ｂの周面又は内輪６ａの周面に環状溝１５を設け、実施の形態２では、支持孔７１の周面又は外輪６ｂの周面に環状溝１５を設けたが、その他、軸部３ｂ及び内輪６ａの周面に環状溝１５を設けてもよいし、また、支持孔７１及び外輪６ｂの周面に環状溝１５を設けてもよい。また、実施の形態３にあっては凹所１７，１７を内輪６ａ、外輪６ｂ、支持孔７１の周面に設けてもよいし、また、軸部３ｂ及び内輪６ａの周面又は支持孔７１及び外輪６ｂの周面に設けてもよい。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態では、内輪６ａ、外輪６ｂの軸長方向中央部と向き合う位置、又は内輪６ａ、外輪６ｂの軸長方向中央部に環状溝１５、凹所１７，１７を設けたが、その他、環状溝１５、凹所１７，１７は内輪６ａ、外輪６ｂの軸長方向一端部と向き合う位置、又は内輪６ａ、外輪６ｂの軸長方向一端部に設けてもよいのであり、環状溝１５、凹所１７，１７の圧入周面上の位置は特に制限されない。
【００３７】
また、以上説明した実施の形態では、ハウジング７のねじ孔７２にねじ環１２を螺着することにより外輪６ｂを固定し、軸部３ｂの環状溝１５に規制環９を外嵌することにより内輪６ａの軸長方向への移動を規制するようにしたが、その他、前記ねじ孔５２をなくし、支持孔７１の近傍をかしめることにより外輪６ｂを固定するようにしてもよいし、また、規制環９をなくし、軸部３ｂの途中をかしめることにより内輪６ａの軸長方向への移動を規制するようにしてもよい。
【００３８】
また、以上説明した実施の形態では、回転中心間距離Ｈを調整するための調整手段を備えた構成としたが、その他、前記調整手段を備えていない構成としてもよい。
【００３９】
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、駆動歯車であるウォーム３及び従動歯車であるウォームホイール４を備えたウォーム歯車である他、駆動歯車であるハイポイドピニオン及び従動歯車であるハイポイドホイールを備えたハイポイド歯車であってもよい。さらに、駆動歯車、従動歯車としてはすば歯車であってもよく、はすば歯車の一部とウォーム歯車の一部とを合成した歯車であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明、第２発明、第３発明によれば、駆動歯車の軸部が内嵌される転がり軸受のラジアル隙間を小さくすることなくアキシアル隙間を小さくすることができるため、駆動歯車及び従動歯車の回転中心間距離を調整する構成において、前記回転中心間距離の許容調整量を確保し易く、しかも、アキシアル隙間による音鳴りを低減できる。また、アキシアル隙間を低減するための特別の部品を用いないため、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す減速歯車機構部分の拡大断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は軸部の周面に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図、（ｂ）は内輪の周面（内周面）に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図である。
【図４】軸部を内輪に圧入した状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は支持孔の周面に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図、（ｂ）は外輪の周面（外周面）に環状溝を設けた構成を示す部分拡大断面図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態３の構成を示す転がり軸受部分の断面図である。
【符号の説明】
１電動モータ
１ａ出力軸
３ウォーム（駆動歯車）
３ｂ軸部
４ウォームホイール（従動歯車）
５舵取手段
６転がり軸受
６ａ内輪
６ｂ外輪
７ハウジング
８軸受部材
１５環状溝
１７凹所
Ｈ回転中心間距離

Claims

電動モータの回転に連動し、ハウジング内に外輪が内嵌された転がり軸受の内輪に内嵌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を備え、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記外輪とハウジングとは圧入されているか又は前記軸部と内輪とは圧入されており、圧入される何れか２つの周面の少なくとも一方は環状溝を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記環状溝は圧入される周面の軸長方向中央部に設けられている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
電動モータの出力軸に連動連結され、ハウジング内に外輪が内嵌された転がり軸受の内輪に内嵌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、前記駆動歯車の反電動モータ側を駆動歯車及び従動歯車の回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受部材とを備え、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記外輪とハウジングとは圧入されているか又は前記軸部と内輪とは圧入されており、圧入される何れか２つの周面の少なくとも一方は前記回転中心間距離が長短となる方向の近傍に凹所を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。