JP2004359054A

JP2004359054A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004359054A
Application number: JP2003158481A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Uota; 雅史魚田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: JP4093119B2

Abstract

【課題】ウォームホイールをウォームに向けて押しつけるための弾性体に加わるねじりトルクを低減することができるようにする。
【解決手段】電動モータ１によって回転されるウォーム３に噛合し、舵取手段の回転軸６４に外嵌されるウォームホイール４の内周部に第１凹凸条を設け、前記回転軸６４の外周部に前記第１凹凸条との噛み合いにより回転トルクを伝動する第２凹凸条を設け、第１凹凸条及び第２凹凸条間に前記ウォームホイール４をウォーム３に向けて押付けるための弾性体を設け、第１凹凸条及び第２凹凸条の噛合によりねじりトルクが弾性体に加わるのを低減するようにした。
【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】
減速歯車機構はその一端部が前記電動モータの出力軸に連動連結される小歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する大歯車としてのウォームホイールとを備えており、該ウォームホイールが前記舵取手段の回転軸の途中に外嵌固定されている。前記回転軸は前記ウォームホイールの両側に配置される転がり軸受を介してハウジング内に回転自在に支持されている。
【０００４】
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、ウォームホイール及びウォームホイール等を支持するハウジングの加工精度によってウォーム及びウォームホイールの噛合部にバックラッシュが発生することになるため、電動モータ側端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電動モータ側端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ることにより前記バックラッシュ量を少なくす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】
また、この特許文献１には前記軸受部材及びばね体を設ける代わりに、ウォームホイールの回転軸への外嵌部にウォームホイールをウォームに向けて押付ける弾性環を設けることにより前記バックラッシュ量を少なくすることが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−４３７３９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１のように軸受部材及びばね体等の調整手段を用いてバックラッシュ量を少なくするようにした電動パワーステアリング装置にあっては、調整手段の操作によりウォームは電動モータ側の転がり軸受への支持部を中心として揺動することになるため、噛合部の噛合状態が非調整タイプに比べて悪くなり、改善策が要望されていた。また、ウォームホイールの回転軸への外嵌部に弾性環を設けた構成にあっては、前記弾性環にねじりトルクが加わるため、この弾性環の耐久性を高めることが要望されていた。
【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、ウォームホイールをウォームに向けて押しつけるための弾性体に加わるねじりトルクを低減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発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータによって回転される小歯車と、該小歯車に噛合し、回転軸を有する舵取手段の前記回転軸に外嵌される環状の大歯車とを備え、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、前記大歯車の内周部は第１凹凸条を有しており、前記回転軸の外周部は前記第１凹凸条との噛み合いにより回転トルクを伝動する第２凹凸条を有しており、前記第１凹凸条及び第２凹凸条間に前記大歯車を小歯車に向けて押付けるための弾性体が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、弾性体が大歯車を小歯車に向けて押付けるため、小歯車及び大歯車の噛合部の噛合状態が悪くなるのを防ぐことができ、しかも、第１凹凸条及び第２凹凸条を介して回転トルクを回転軸に伝えることができるため、弾性体にねじりトルクが加わるのを低減でき、弾性体の耐久性を高めることができる。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性体は前記第２凹凸条の凹条部の底面と、前記第１凹凸条の凸条部の頂面との間に設けられた条部材であることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、回転軸の凸条部の側面側部分を大歯車の凹条部の側面側部分に当接させて回転トルクを回転軸に伝えることができるため、回転軸の凹条部の底面と大歯車の凸条部の頂面との間に設けられた条部材が過剰に撓むのを防ぐことができ、条部材の耐久性を高めることができる。
【００１３】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記回転軸は前記第２凹凸条部分に環状溝を有しており、前記弾性体は前記環状溝に挿入された環部材であることを特徴とする。
【００１４】
第３発明にあっては、回転軸の凸条部の側面を大歯車の凹条部の側面に当接させて回転トルクを回転軸に伝えることができるため、回転軸の環状溝に挿入された環部材が過剰に撓むのを防ぐことができ、環部材の耐久性を高めることができる。
【００１５】
【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減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図、図２は電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。
【００１６】
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の駆動軸１ａに軸継手２を介して連結される小歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する大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を収容して支持するハウジング５と、前記減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段６とを備えている。
【００１７】
この舵取手段６は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がる入力軸６１と、該入力軸６１の他端部にセンサ支持筒６２とともに連結され、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６３と、該トーションバー６３の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる出力軸６４とを備え、該出力軸６４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。尚、出力軸６４が回転軸を構成している。
【００１８】
図３は出力軸の一部の構成を示す斜視図である。
出力軸６４はセンサ支持筒６２及びトーションバー６３の一部が挿入されるように筒形に形成されており、この出力軸６４及びセンサ支持筒６２の周りにトルクセンサ７が配置されている。また、出力軸６４の軸長方向途中にウォームホイール４が外嵌された嵌合部６４ａと、嵌合部６４ａに径方向の段部を介して連なり、転がり軸受８，９が外嵌された嵌合部６４ｂ，６４ｃと、嵌合部６４ｃに連なるねじ部６４ｄとを有しており、該ねじ部６４ｄにねじ環１０が螺着されている。
【００１９】
ハウジング５はウォーム３を収容し、該ウォーム３を２つの転がり軸受１１，１２を介して支持した第１収容部５ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を出力軸６４及び出力軸６４に外嵌された２つの転がり軸受８，９を介して支持した第２収容部５ｂと、トルクセンサ７を収容した第３収容部５ｃとを備えている。
【００２０】
第１収容部５ａはウォーム３の軸長方向に長くなっており、その長手方向両端部に転がり軸受１１，１２を内嵌支持する支持孔５１，５２が設けられている。また、第１収容部５ａの一端部には支持孔５１に連なるねじ孔５３及びモータ取付部５４が設けられており、ねじ孔５３に転がり軸受１１を固定するためのねじ環１３が螺着されており、モータ取付部５４に電動モータ１が取付けられている。
【００２１】
第２収容部５ｂはその一部が第１収容部５ａと連通孔を介して連通する大径筒部５ｄと、該大径筒部５ｄの両端側に配設された小径筒部５ｅ，５ｅとを有しており、該小径筒部５ｅ，５ｅの内側に支持孔５５，５６が設けられており、該支持孔５５，５６に転がり軸受８，９を介して出力軸６４が回転自在に支持されている。
第３収容部５ｃは第２収容部５ｂと同心的になっており、内側にトルクセンサ７が内嵌支持されている。このトルクセンサ７はトーションバー６２の捩れに応じた入力軸６１及び出力軸６４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ものであり、該トルクセンサ７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。
【００２２】
減速歯車機構Ａのウォーム３は複数条の歯を有する歯車本体３ａの両端に軸部３ｂ，３ｃを有しており、この軸部３ｂ，３ｃが転がり軸受１１，１２を介してハウジング５内に支持されている。
図４はウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
ウォームホイール４は環状をなしており、外周部に複数の歯４ａが周設されており、内周部に凹条部１４ａと凸条部１４ｂとからなる第１凹凸条１４が設けられている。この第１凹凸条１４の凹条部１４ａと噛み合う凸条部１５ａ及び凸条部１４ｂと噛み合う凹条部１５ｂからなり、回転トルクを伝動する第２凹凸条１５、換言すれば第１凹凸条１４と噛み合う第２凹凸条１５が出力軸６４の嵌合部６４ａに設けられている。第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５間には回転方向及び径方向の隙間ａ，ｂが設けられている。
【００２３】
第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５は角形のスプラインからなり、この第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５間にウォームホイール４をウォーム３に向けて押付けるための撓みが可能な弾性体１６が設けられている。
【００２４】
この弾性体１６は四角柱形のゴム製の条部材１６ａからなり、第２凹凸条１５の各凹条部１５ｂのすみ部と、第１凹凸条１４の各凸条部１４ｂの角部との間に設けられており、ウォームホイール４の径方向及び回転方向への撓みを可能としてある。各条部材１６ａは加硫接着、接着剤等の結合手段により凹条部１５ｂに結合されている。
【００２５】
条部材１６ａは撓みによる弾性復元力により出力軸６４に対してウォームホイール４を径方向へ移動させる。条部材１６ａの撓みは、例えば支持孔５１，５２及び支持孔５５，５６の中心間距離Ｌを、ウォーム３のピッチ円直径φｄのφｄ／２と、ウォームホイール４のピッチ円直径φＤのφＤ／２とを加算した寸法よりも小さくなるように設定し、ウォーム３とウォームホイール４とを噛合させたとき、ウォーム３と反対側の条部材１６ａがウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ撓むようにしてある。
【００２６】
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、転がり軸受８，９を介してウォームホイール４を第２収容部５ｂに支持し、転がり軸受１１，１２を介してウォーム３を第１収容部５ａに支持し、該ウォーム３をウォームホイール４に噛合させることにより、弾性体１６としての条部材１６ａが若干撓み、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合部に予圧が加えられる。つまり、条部材１６ａの弾性復元力によりウォームホイール４がウォーム３に押付けられ、噛合部に予圧が加えられる。この結果、ウォーム３、ウォームホイール４及びハウジング５等の寸法精度に影響されることなく、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、また、ウォームホイール４をウォーム３に押付けるため、噛合部の良好な噛合状態を維持することができる。また、このウォームホイール４は出力軸６４に対して径方向へ移動させることによりウォーム３に押付けるため、換言すれば出力軸６４を径方向へ移動させることなく、ウォームホイール４だけを径方向へ移動させるため、出力軸６４の周りにトルクセンサ７が配置されている場合においても、トルクセンサ７に影響するのを防ぐことができる。
【００２７】
図５は回転トルクが伝動されるときの状態を示す説明図である。
しかも、条部材１６ａは凹条部１５ｂのすみ部と、凸条部１４ｂの角部との間に設けられているため、ウォームホイール４から出力軸６４に回転トルクを伝動するとき、ウォームホイール４及び出力軸６４が若干相対回転し、凸条部１４ｂの側面が凸条部１５ａの側面に接触し、この凸条部１４ｂ，１５ａ同士が直接接触した状態で凸条部１４ｂから凸条部１５ａへ回転トルクを伝えることができる。この結果、条部材１６ａに過大の回転トルクが加わるのを防ぐことができ、換言すれば条部材１６ａが過剰に撓むのを防ぐことができ、条部材１６ａの破損を防ぐことができる。また、条部材１６ａはウォームホイール４の径方向及び回転方向への撓みを可能としてあるため、回転中心間距離Ｈが長くなる位置の条部材１６ａはウォームホイール４の径方向へ撓み、また、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する位置の条部材１６ａはウォームホイール４の回転方向へ撓むことになり、ウォームホイール４及び出力軸６４の相対回転を抑制することができ、凸条部１４ｂの側面が凸条部１５ａの側面に接触するときの音鳴りを低減できる。
【００２８】
実施の形態２
図６は実施の形態２のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態２の電動パワーステアリング装置は、実施の形態１のように四角柱形の条部材１６ａを用いる代わりに、円柱形の条部材１６ｂを用い、該条部材１６ｂを凹条部１５ｂのすみ部と、凸条部１４ｂの角部との間に設けたものであり、ウォームホイール４の径方向及び回転方向への撓みを可能としてある。
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。
【００２９】
実施の形態３
図７は実施の形態３のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態３の電動パワーステアリング装置は、実施の形態１のように四角柱形の条部材１６ａを用いる代わりに、断面Ｌ字形の柱形の条部材１６ｃを用い、該条部材１６ｃを凹条部１５ｂのすみ部と、凸条部１４ｂの角部との間に設けたものであり、ウォームホイール４の径方向及び回転方向への撓みを可能としてある。
実施の形態３において、第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５の各凸条部１４ｂ，１５ａはインボリュート歯形に形成されている。このような歯形とすることにより、第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５を歯切り加工により形成することができるため、角形のスプラインとする場合に比べて加工が行い易く、コストを低減できる。
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。
【００３０】
実施の形態４
図８は実施の形態４のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態４の電動パワーステアリング装置は、実施の形態１〜３のように条部材１６ａ、１６ｂ、１６ｃをウォームホイール４の径方向及び回転方向への撓みを可能とする代わりに、四角柱形の条部材１６ｄを凹条部１５ｂのすみ部と、凸条部１４ｂの頂面との間に設け、該条部材１６ｄをウォームホイール４の径方向への撓みを可能としたものである。
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。
【００３１】
実施の形態５
図９は実施の形態５の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図、図１０、図１１は実施の形態５のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。この実施の形態５の電動パワーステアリング装置は、弾性体１６として実施の形態１〜４のような条部材１６ａ〜１６ｄを用いる代わりに、ウォームホイール４の径方向への撓みが可能な環部材１６ｅを用いたものである。
【００３２】
実施の形態５において、出力軸６４の第２凹凸条１５部分には２つの環状溝６５が軸長方向へ離隔して設けられており、該環状溝６５にゴム製のＯリングからなる環部材１６ｅが挿入されている。
実施の形態５にあっては、環部材１６ｅを環状溝６５に挿入することにより弾性体１６を組み込むことができるため、条部材１６ａ〜１６ｄを用いた場合に比べて弾性体１６の組込み作業性を向上できる。
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】
尚、以上説明した実施の形態では第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５をスプラインからなる構成としたが、その他第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５はセレーションからなる構成としてもよい。また、第１凹凸条１４及び第２凹凸条１５は８つの凸条部１４ｂ，１５ａを有する構成としたが、この凸条部１４ｂ，１５ａは複数であればよい。
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、小歯車であるウォーム３及び大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、ハイポイド歯車、ベベルギヤであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、噛合部の噛合状態が悪くなるのを防ぐことができるとともに、弾性体にねじりトルクが加わるのを低減でき、弾性体の耐久性を高めることができる。
【００３５】
第２発明によれば、回転軸の凹条部の底面と大歯車の凸条部の頂面との間に設けられた条部材が過剰に撓むのを防ぐことができ、条部材の耐久性を高めることができる。
【００３６】
第３発明によれば、回転軸の環状溝に挿入された環部材が過剰に撓むのを防ぐことができ、環部材の耐久性を高めることができる。
【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減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の出力軸の一部の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の回転トルクが伝動されるときの状態を示す説明図である。
【図６】実施の形態２のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
【図７】実施の形態３のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
【図８】実施の形態４のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
【図９】実施の形態５の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図である。
【図１０】実施の形態５のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
【図１１】実施の形態５のウォームホイール支持部の構成を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１電動モータ
３ウォーム（小歯車）
４ウォームホイール（大歯車）
６舵取手段
６４出力軸（回転軸）
６５環状溝
１４第１凹凸条
１４ｂ凸条部
１５第２凹凸条
１５ｂ凹条部
１６弾性体
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ条部材
１６ｅ環部材

Claims

電動モータによって回転される小歯車と、該小歯車に噛合し、回転軸を有する舵取手段の前記回転軸に外嵌される環状の大歯車とを備え、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、前記大歯車の内周部は第１凹凸条を有しており、前記回転軸の外周部は前記第１凹凸条との噛み合いにより回転トルクを伝動する第２凹凸条を有しており、前記第１凹凸条及び第２凹凸条間に前記大歯車を小歯車に向けて押付けるための弾性体が設けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記弾性体は前記第２凹凸条の凹条部の底面と、前記第１凹凸条の凸条部の頂面との間に設けられた条部材である請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記回転軸は前記第２凹凸条部分に環状溝を有しており、前記弾性体は前記環状溝に挿入された環部材である請求項１記載の電動パワーステアリング装置。