JP2004276725A

JP2004276725A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004276725A
Application number: JP2003070522A
Authority: JP
Inventors: Jun Hamakita; 準濱北; Zenichi Kawada; 善一川田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07
Also published as: US20040242334A1; DE102004012193A1; FR2852282A1; FR2852282B1

Abstract

【課題】通常仕様ではＯリングを省略できるため、生産性に優れるとともに低コスト化が可能であり、また高温仕様では組み立ての作業性が良好な、新規な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵補助用の電動モータＭの回転軸３２とウォーム軸１１とを、雄型継手部材３３１と雌型継手部材３３２とからなる継手３３によって駆動連結するとともに、この継手３３の、両継手部材３３１、３３２の嵌合部に、
（１）基油の動粘度が１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）で、かつ
（２）混和ちょう度が３００以下である
潤滑剤、とくにグリースを充てんした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速機を備えた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】
自動車用の電動パワーステアリング装置には減速機が用いられる。例えばコラム型ＥＰＳでは、モータの回転力をウォーム軸に伝え、さらにウォームホイールに伝えることでモータの回転を減速するとともに出力を増幅したのち、コラムに付与して運転者のステアリング操作をトルクアシストしている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記の電動パワーステアリング装置において、モータの回転軸とウォーム軸とは通常、例えばスプライン継手などの、雄型継手部材と雌型継手部材とからなる継手によって駆動連結してあり、通常仕様の製品では、この継手の、両継手部材の嵌合部に、例えば基油の動粘度が１００〜３００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）程度で、かつ日本工業規格ＪＩＳＫ２２２０_{−１９９３}で規定した混和ちょう度が２００〜２８０程度という低粘度のグリースを充てんするのが一般的であった。
【０００４】
しかし、使用条件によっては上記の嵌合部において歯打ち音が発生し、この歯打ち音が車室内に伝わって運転者に不快感を与えるという問題があった。
そこで歯打ち音をなくするために、現状では、上記嵌合部にＯリングを挿入する対策をとっている。
また、例えば年平均気温が４０℃以上といった高温の地域向けの、高温仕様の電動パワーステアリング装置においては、やはり歯打ち音を低減するために、嵌合部にＯリングを挿入するとともに、通常の低粘度のグリースに代えて、例えば基油の動粘度が１００００〜３００００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）程度で、かつ混和ちょう度が２００〜２６０程度という高粘度のグリースを、上記嵌合部に充てんすることが行われている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１１４１６号公報（第００２１欄〜第００３１欄、図１〜３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように嵌合部にＯリングを挿入することとすると、部品点数が増加する上、組み立ての工数が増加するため、電動パワーステアリング装置の生産性の低下と、コストアップにつながるという問題がある。
また、とくに高粘度のグリースを充てんするタイプの電動パワーステアリング装置は、国内での組み立て時にグリースが硬すぎて、雄型継手部材の外面および／または雌型継手部材の内面に所定量のグリースを供給した状態で雄型継手部材を雌型継手部材に挿入して嵌合する作業を行うのが容易でないため、作業性が著しく低下するという問題もある。
【０００７】
本発明の目的は、通常仕様ではＯリングを省略し、生産性に優れるとともに低コスト化が可能であり、また高温仕様では組み立ての作業性が良好な、新規な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するための、本発明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の回転を、減速機を介して減速して、舵取機構に伝えるための装置において、モータの回転軸と減速機の入力軸とを、雄型継手部材と雌型継手部材とからなる継手によって駆動連結するとともに、この継手の、両継手部材の嵌合部に、
（１）基油の動粘度が１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）で、かつ
（２）混和ちょう度が３００以下である
潤滑剤を充てんしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、従来の低粘度または高粘度のグリースに代えて、上記の中粘度の潤滑剤、例えばグリースを、継手の、両継手部の嵌合部に充てんしてあるため、通常仕様の場合、Ｏリングを省略しても歯打ち音の発生を確実に防止することができる。したがってＯリングを省略して、部品点数と組み立ての工数を減少できるため、電動パワーステアリング装置の生産性を向上し、電動パワーステアリング装置を低コスト化することが可能となる。
【００１０】
また高温仕様の場合は、上記中粘度の潤滑剤とＯリングとを組み合わせることによって、従来の、高粘度のグリースと同等程度まで、高温環境下での歯打ち音の発生を防止しつつ、国内での組み立て時の作業性をこれまでよりも改善することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の概略断面図である。
図１を参照して、この例の電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイール１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１２】
第１および第２の操舵軸２、３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、互いに嵌め合わされるセンサハウジング６とギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は筒状をなし、その上端の環状縁部７ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング７は減速機構としてのウォーム軸ギヤ機構８を収容し、センサハウジング６はトルクセンサ９および制御基板１０等を収容している。ギヤハウジング７にウォーム軸ギヤ機構８を収容することで減速機５０が構成されている。
【００１３】
上記ウォーム軸ギヤ機構８は、図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に、スプライン継手３３を介して連結されるウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制されたウォームホイール１２とを備える。ウォーム軸１１は、ギヤハウジング７内に一対の軸受３４、３５を介して回転自在に支持されている。
【００１４】
スプライン継手３３は、図３にも示すようにウォーム軸１１の、他端部１１ｂ側の外周面に複数条のキー溝３３１ａを切って形成した雄型継手部材としてのスプライン軸３３１と、電動モータＭの回転軸３２に一体回転可能に結合された筒体からなり、その内周面に、上記スプライン軸３３１のキー溝に嵌りあう凸条３３２ａを切ったボス３３２とを備える。そして上記スプライン軸３３１と、ボス３３２との隙間に、後述する中粘度の潤滑剤を充てんしてある。
【００１５】
なお図３は、通常仕様の場合を示しており、スプライン軸３３１とボス３３２との間にはＯリングを挿入していないが、高温仕様の場合は、図２に示すようにスプライン軸３３１に設けた溝３３１ｂにＯリング３３３を挿入すればよい。
ウォームホイール１２は第２の操舵軸３に一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、芯金１２ａの周囲を取り囲んで外周面部に歯を形成する合成樹脂部材１２ｂとを備えている。芯金１２ａは例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１６】
合成樹脂部材１２ｂは従来、ＭＣ（モノマーキャスティング）ナイロンなどのポリアミド樹脂によって形成していたが、かかるポリアミド樹脂製の歯車は吸水による寸法変化が大きく、吸水して大きく膨張する結果、電動パワーステアリング装置のトルクを大きく変動させてしまうおそれがある。
このため従来は、ウォームホイール１２を収容したギヤハウジング７の密閉性を向上すべく、図１中の第１および第２の転がり軸受１３、１４を、前記特許文献１に記載されているようにシール付きとしたり、あるいは図示していないが、センサハウジング６との結合部に隙間があるものでは、その隙間をグロメットで塞いだりする必要があり、部品点数が増加するとともに、組み立ての工数が増加していた。
【００１７】
これに対し合成樹脂部材１２ｂを、例えばポリアセタール、ポリブチレンテレフタレートなどの、ポリアミド樹脂よりも吸水による寸法変化が小さい樹脂や、あるいはＰＡ１２、ＭＤＸ６などの、ポリアミド樹脂の中でも吸水による寸法変化が小さい樹脂にて形成すれば、上記第１および第２の転がり軸受１３、１４をシールなしとして構造を簡略化できるとともに、グロメットも省略して部品点数を減らし、組み立て工数を省略することができる。
【００１８】
ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分Ａを少なくとも含む領域には潤滑剤が充填される。すなわち潤滑剤は、噛み合い部分Ａのみに充填しても良いし、噛み合い部分Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填しても良いし、ギヤハウジング７内全体に充填しても良い。
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１および第２の転がり軸受１３、１４により回転自在に支持されている。
【００１９】
第１の転がり軸受１３の外輪１５は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５の上端面は環状の段部１７に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面はウォームホイール１２の芯金１２ａの上端面に当接している。
【００２０】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。第２の転がり軸受１４の外輪１９の下端面は、環状の段部２１に当接し、ギヤハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。
【００２１】
トーションバー４は第１および第２の操舵軸２、３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。
上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００２２】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１および第２の操舵軸２、３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
次いで、図２を参照して、ウォーム軸１１はギヤハウジング７により保持される第４および第５の転がり軸受３４、３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。第４および第５の転がり軸受３４、３５は例えば玉軸受からなる。
【００２３】
第４および第５の転がり軸受３４、３５の内輪３６、３７がウォーム軸１１の対応するくびれ部に嵌合されている。また、第４および第５の転がり軸受３４、３５の外輪３８、３９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔４０、４１にそれぞれ保持されている。
ギヤハウジング７は、ウォーム軸１１の周面の一部に対して径方向に対向する部分７ｂを含んでいる。また、ウォーム軸１１の一端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ギヤハウジング７の段部４２に当接して位置決めされている。一方、第４の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム軸１１の、前述したスプライン軸３３１を形成した他端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２４】
ウォーム軸１１の他端部１１ｂ（継手側端部）の近傍を支持する第５の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１１の一端部１１ａ側への移動が規制されている。
また、第５の転がり軸受３５の外輪３９は予圧調整用のねじ部材４５により、第４の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４、３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定するためにねじ部材４５に係合されるロックナットである。
【００２５】
（潤滑剤）
上記実施の形態の電動パワーステアリング装置において、スプライン継手３３のスプライン軸３３１とボス３３２との隙間に充てんする潤滑剤としては、先に述べたように
（１）基油の動粘度が１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）で、かつ
（２）混和ちょう度が３００以下である
中粘度の潤滑剤、とくにグリースを用いる。
【００２６】
潤滑剤の基油の動粘度が上記の範囲内に限定されるのは、この範囲未満では粘度が低くなりすぎて、スプライン継手３３における歯打ち音の発生を防止できなくなるためである。また、上記の範囲を超える場合は粘度が高くなりすぎて、組み立ての作業性が低下するためである。なお、歯打ち音の発生をさらに確実に防止するためには、基油の動粘度は、上記の範囲内でもとくに１５００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）以上であるのが好ましい。また組み立ての作業性をさらに向上するためには、基油の動粘度は、上記の範囲内でもとくに２５００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）以下であるのが好ましい。
【００２７】
また潤滑剤の混和ちょう度が３００以下に限定されるのは、この範囲を超える場合には、たとえ基油の動粘度が上記の範囲内であっても粘度が高くなりすぎて、組み立ての作業性が低下するためである。
なお組み立ての作業性をさらに向上するためには、混和ちょう度は、上記の範囲内でもとくに２６０以下であるのが好ましい。また歯打ち音の発生をさらに確実に防止するためには、混和ちょう度は、上記の範囲内でもとくに２００以上であるのが好ましい。
【００２８】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。
例えば継手としてはスプライン継手を例示したが、その他の継手であってもよい。また減速機としては、ウォーム軸とウォームホイールとからなるものを例示したが、例えばベベルギヤ、ハイポイドギヤ、はすば歯車などを用いる減速機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の概略断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】モータの回転軸とウォーム軸とを繋ぐスプライン継手を拡大して示した分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｍ電動モータ
１１ウォーム軸
１２ウォームホイール
３２回転軸
３３スプライン継手（継手）
３３１スプライン軸（雄型継手部材）
３３２ボス（雌型継手部材）
５０減速機

Claims

操舵補助用の電動モータの回転を、減速機を介して減速して、舵取機構に伝えるための電動パワーステアリング装置において、モータの回転軸と減速機の入力軸とを、雄型継手部材と雌型継手部材とからなる継手によって駆動連結するとともに、この継手の、両継手部材の嵌合部に、
（１）基油の動粘度が１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓ（４０℃）で、かつ
（２）混和ちょう度が３００以下である
潤滑剤を充てんしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。