JP2005170140A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ギヤ打音を低減することができると共に、衝撃トルク入力時の強度を確保することができる、減速機構を備えた電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】 電動モータ４の駆動力を減速するもので、駆動ギヤ２の軸２ａは２つの軸受６,７によって軸支された減速機構を備え、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、補助操舵トルクを操舵機構の出力軸１４に伝達する電動パワーステアリング装置であって、駆動ギヤ２は、弾性体１２によって従動ギヤ３側へ付勢されており、且つ、電動モータ４の軸４ａと駆動ギヤ２の軸２ａとの間に、駆動ギヤ２の軸２ａの偏芯を許容する機能を有するトルクリミッタ８を設けたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動ギヤを従動ギヤ側に予圧することによりギヤ打音の抑制を図った減速機構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。

従来より、ウォーム及びウォームホイールが用いられた減速機構を有する電動パワーステアリング装置において、ウォーム軸及びウォームホイールを組み付ける時に、ウォーム、ウォーム軸、これを支持する軸受部、ウォームホイール及びこれを支持する操舵軸等の寸法誤差によって、組立後に比較的大きな割合でバックラッシュが生じることになる。

このため、ウォームとウォームホイールの噛み合い部より連続したギヤ打音が発生するという問題点があった。この対策としては、各部品を精度毎に分けて組み付ける等の方法を採っていた。

しかも、近年のように操舵補助力の高出力化が進んでくると、ウォーム及びウォームホイールの歯の磨耗が増大して、バックラッシュの発生が避けられなくなる。この場合、バックラッシュによるギヤ打音が自動車の車室まで響いてくるという不具合が生じることになる。

これらの問題に対して、特許文献１のように、ギヤ打音を抑制するためにウォームをウォームホイール方向に予圧してバックラッシュを無くす方法が知られている。この方法は、特許文献２の課題に示されているように、ウォーム軸が揺動するための継ぎ手(ジョイント部材)が必要になるが、ウォームの回転速度の変化時等に継ぎ手自身が打音を発するという問題点があった。

この対策として、ジョイント部材に合成樹脂を用いることが試みられているが、柔らかい合成樹脂を用いることにより、確かに騒音は低減することができる。
特開２０００−４３７３９号公報 特開２０００−２７６６８２号公報

しかしながら、従来の上記電動パワーステアリング装置においては、特に近年、動力伝達のジョイント部材として、大きい伝達トルクに耐えられる強度を持つものが求められているため、用いる合成樹脂を高配合率のガラス繊維で補強して強度を高くすると、ジョイント部材の打音による騒音が増してしまう。しかも、この構成では、ジョイント部材を別に設ける必要があるため、部品点数が増加するという問題点があった。

また、衝撃トルクが入力された時に耐えられるような強度が求められるが、ジョイント部材が樹脂等の材質では強度的な難しさが考えられる。さらに、ウォームの回転方向の反転時に、ジョイント部材同士の打音を十分低減することは困難である。

本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、部品点数を増加させることなく、バックラッシュによるギヤ打音を低減することができると共に、衝撃トルク入力時の強度を確保することができる、簡単な構成の減速機構を備えた電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。

上記課題を達成するために、本発明では、電動モータの駆動力を少なくとも駆動ギヤと従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速するもので、前記駆動ギヤの軸は２つの軸受によって軸支された構成の減速機構を備え、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、前記減速機構による補助操舵トルクを発生し、これを操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記駆動ギヤは、従動ギヤへの予圧のために弾性体によって従動ギヤ側へ付勢されており、且つ、前記電動モータの軸と前記駆動ギヤの軸との間に、前記付勢による駆動ギヤの軸の偏芯を許容する機能を有するトルクリミッタを設けたことを特徴としている。

本発明によれば、トルクリミッタは、駆動ギヤの予圧による軸の偏芯を許容できる機能をも有するので、電動モータの慣性により発生する衝撃トルクを吸収することができると共に、ジョイント部材同士の打音を低減することができる。また、同軸度等の部品精度を下げることができる。

このように、別にジョイント部材を設ける必要がなくなるので、従来のジョイント部材による騒音を無くすことができると共に、部品点数を削減することができ、牽いては、信頼性の向上に繋がる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図、図２は図１の減速機構のトルクリミッタ部分を示す拡大断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態では、ウォームギヤ機構(減速機構)のギヤハウジング１内に、駆動ギヤであるウォーム２と、このウォーム２に噛み合った従動ギヤであるウォームホイール３とが収納してあり、ギヤハウジング１の側方には、ウォーム２を駆動する電動モータ４が装着されている。

電動モータ４のモータ軸４ａ(図２参照)は、トルクリミッタ８を介してウォーム２を有するウォーム軸２ａに連結されている。ウォーム軸２ａのモータ４側端部である嵌合軸部２ｂには雄スプライン２ｃが設けられ、トルクリミッタ８側のスプライン軸(従動側部材、図２参照)５の内周面に設けられた雌スプラインと嵌合することにより連結されている。ウォーム軸２ａは、ギヤハウジング１側に固定された第１軸受６及び第２軸受７を介してギヤハウジング１内に回転自在に取り付けられている。第１軸受６はスナップリング２３によりギヤハウジング１に対して位置決め固定されている。

ウォームホイール３は、操舵機構の出力軸１４（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に外嵌・固定され、この出力軸１４はトーションバー１４ａを内嵌している。

上記トルクリミッタ８は、図２に示すように、(電動モータ４の)モータ軸４ａの先端部に設けた嵌合軸部４ｂを圧入した孔部１５ｂを有するハブ１５ａをその中央部に設けたカップ状の駆動側部材１５と、ウォーム軸２ａの嵌合軸部２ｂにスプライン結合したハブ５ａを有する略円板状の従動側部材(スプライン軸)５とを備えており、駆動側部材１５の外周部にカバー１７の基部をかしめ固定して構成されている。このカバー１７の側板部と駆動側部材１５の側板部の間には、順次(図中、左側から)、板バネ１８、プレッシャプレート１９、摩擦板２０、従動側部材５の円板部５ｂ、摩擦板２１が狭圧して介装されている。プレッシャプレート１９の係合片１９ａはカバー１７に設けた係合孔１７ａに係合させることにより、プレッシャプレート１９の自由な回転を阻止している。駆動側部材１５のハブ１５ａは、従動側部材５のハブ５ａの内周部５ｃに対して緩く内嵌(インロー結合)している。２２は駆動側部材１５と従動側部材５の間に狭持されたＯリング等のシール部材である。

このように、トルクリミッタ８は、従動側部材５の円板部５ａ及び摩擦板２０がプレッシャプレート１９を介してバネ１８により、駆動側部材１５の摩擦板２１側に押圧されることにより、従動側部材５と駆動側部材１５間に所定の摩擦抵抗力を生み出し、トルクリミッタとしての機能を発揮するようになっている。

そして、図１に示すように、ウォーム軸２ａを軸支する軸受の内、モータ側に配設された第１軸受６においては、その内輪６ｂの軸方向両端側に、リング状の弾性部材９の一端縁が各々固定されており、弾性部材９の他端縁は各々ウォーム軸２ａ側に固定されている。これにより、ウォーム軸２(ウォーム２)は第１軸受６の軸心を支点として、ウォームホイール３側に弾性的にわずかに揺動可能に設置されている。

他方、電動モータ４と反対側の第２軸受７は、その外輪７ａはギヤハウジング１側に固定されたホルダー１１に内嵌・固定されており、内輪７ｂには厚みのある筒状の部材であるブッシュ１０が内嵌・固定され、このブッシュ１０にウォーム軸２ａが内嵌している。即ち、ウォーム軸２ａはブッシュ１０を介して第２軸受７の内輪７ｂに支持されている。このブッシュ１０の内径は、ウォーム軸２ａとわずかな隙間が存在するように設定されており、ウォーム軸２ａはこの部分でわずかに揺動自在に設置されている。

ウォーム軸２ａの電動モータ４とは反対側の軸端部は、付勢部材１２により軸支されており、この付勢部材１２の外周には、ギヤハウジング１の軸受穴１ａと同心に、弾性体であるトーションスプリング１３が巻き付けられている。このトーションスプリング１３は、軸端方向へ延在するように形成されたホルダー１１の一部である円弧部１１ａに一端が固定されている。付勢部材１２のウォームホイール３側の外周部の外径は、その反対側の外径よりもかなり小さく、この部分に対向する円弧部１１ａの内径は、この付勢部材１２の外径よりもやや大きく、ウォーム軸２ａがモータ軸４ａと同一軸心上にある時には、付勢部材１２との間に所定の隙間ｄを配するように設定されている。

この隙間ｄにより、付勢部材１２はウォームホイール３方向へ変位可能となるので、ウォーム軸２ａは、トーションスプリング１３の巻き戻そうとする力によってウォームホイール３方向へ付勢され、ウォーム２のウォームホイール３に対する予圧力を発生する。

上記の構成において、図示しないステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータ４の駆動力をウォーム２とウォームホイール３により減速した補助操舵トルクを発生して、操舵機構の出力軸１４に伝達する。

トルクリミッタ８は、摩擦式であって、電動モータ４から所定大きさ以上のトルク(衝撃トルク)が入力された時には、ウォーム軸２ａと一体の従動側部材５の円板部５ａに対して、モータ軸４ａと一体の駆動側部材１５が摩擦板１９,２０による摩擦抵抗力を越えて滑りを起こし相対回転することより、駆動側部材１５と従動側部材５に過大なトルクが作用するのを防止すると共に、ウォーム２やウォームホイール３を保護することができる。

また、このトルクリミッタ８においては、ウォーム軸２ａと一体の従動側部材５の円板部５ｂは、板バネ１８によりカバー１７を介して駆動側部材１５側に弾性的に支持され、モータ軸４ａ方向に直交する面から傾斜・揺動可能に設置されると共に、駆動側部材１５のハブ１５ａは従動側部材５の内周部５ｃに対して緩く内嵌しているので、上記の如く、ウォーム軸２ａが、ウォームホイール３への予圧のために、トーションスプリング１３の付勢力によってモータ軸４ａ方向より若干傾いても、円板部５ｂが弾性的に変位、あるいはモータ軸４ａのラジアル方向に変位することにより、その軸ずれ(偏芯)を許容することができる。

したがって、トルクリミッタ８は、衝撃トルクを吸収する機能だけではなく、ウォーム軸２ａの偏芯を許容するという従来用いていたジョイント部材の機能をも兼ね備えているため、別にジョイント部材を用いる必要がなくなり、部品点数を削減することができる。牽いては信頼性の向上にも繋がる。

また、トルクリミッタ８のウォーム軸２ａの偏芯を許容する機能により、同軸度等の部品精度を下げることができるという効果も期待できる。

本発明の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図。 図１の減速機構のトルクリミッタ部分を示す拡大断面図。

符号の説明

１：ギヤハウジング
２：ウォーム(駆動ギヤ)
２ａ：ウォーム軸
２ｂ：嵌合軸部
３：ウォームホイール(従動ギヤ)
４：電動モータ
４ａ：モータ軸
５： 従動側部材(スプライン軸)
６：第１軸受
７：第２軸受
８：トルクリミッタ
９：弾性部材
１０：ブッシュ
１１：ホルダー
１２：付勢部材
１３：トーションスプリング(弾性体)
１４：出力軸
１５：駆動側部材

Claims (2)

1. 電動モータの駆動力を少なくとも駆動ギヤと従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速するもので、前記駆動ギヤの軸は２つの軸受によって軸支された構成の減速機構を備え、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、前記減速機構による補助操舵トルクを発生し、これを操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
   前記駆動ギヤは、前記従動ギヤへの予圧のために弾性体によって従動ギヤ側へ付勢されており、且つ、前記電動モータの軸と前記駆動ギヤの軸との間に、前記付勢による駆動ギヤの軸の偏芯を許容する機能を有するトルクリミッタを設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記駆動ギヤと前記従動ギヤは、ウォームとウォームホイールであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。

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