JP2005231486A

JP2005231486A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2005231486A
Application number: JP2004042884A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shiina; 晶彦椎名; Masashi Kuze; 真史久世
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】ウォームの支持部を小型にでき、しかも、回転中心間距離が長短となる方向への移動量を確保できるとともに、噛合反力による音鳴りを低減できる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動モータの出力軸に連動連結されたウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイールと、ウォームの反電動モータ側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８と、該軸受部材８を収容する収容孔７５を有する支持部材７と、前記軸受部材８を前記回転中心間距離が短くなる方向へ弾圧する弾圧部材とを備え、前記軸受部材８の外周部に前記回転中心間距離が長短となる側が深底となり、前記回転中心間距離が長短となる方向と交差する側が浅底となる環状溝８３を設け、該環状溝８３にＯリング８４を保持した。
【選択図】図３

Description

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。

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、操舵手段の操作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。

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おり、収容孔を有する支持部材内に回転自在に支持されている。

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低減するため、ウォームの反電動モータ側をウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が短くなる方向へ弾圧し、前記噛合部に予圧を加える弾圧環が設けられている（例えば、特許文献１。）。

また、減速歯車機構のウォーム歯車等は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォームからウォームホイールに回転トルクが加わるとき、換言すれば電動モータの回転によって操舵補助する場合、及び逆入力荷重によりウォームホイールからウォームに回転トルクが加わるとき、ウォームがウォームホイールの歯すじに沿って径方向へ動くように分力（以下噛合反力と云う）が発生する。この噛合反力によりウォームが径方向へ押圧されるとともに、ウォームの反電動モータ側に外嵌された転がり軸受が前記収容孔内で前記回転中心間距離が長短となる方向と交差する方向へ動き、該転がり軸受が収容孔の周面に当接して音鳴りすることになる。このため、特許文献１にあっては、前記転がり軸受の外周部に、前記回転中心間距離が長短となる側の弾性復元力を前記回転中心間距離が長短となる方向と交差する側の弾性復元力よりも小さくした弾圧環を外嵌することにより、前記回転中心間距離が長短となる方向への移動量を確保でき、しかも、噛合反力によるウォーム及び転がり軸受の動きを抑制でき、噛合反力による音鳴りを低減できるように構成されている。
特開２００１−３１５６５３号公報

ところが、特許文献１によれば、転がり軸受の外周部に設けられた弾圧環は、転がり軸受の外輪に外嵌される内環部材と、収容孔に内嵌される外環部材と、内環部材及び外環部材に加硫接着された弾性部材とを有する構成であるため、ウォームの支持部が大形となり、改善策が要望されていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、駆動歯車の支持部を小型にでき、しかも、前記回転中心間距離が長短となる方向への移動量を確保できるとともに、噛合反力による音鳴りを低減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。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの出力軸に連動連結された駆動歯車と、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、該軸受部材を収容する収容孔を有する支持部材と、前記軸受部材を前記回転中心間距離が短くなる方向へ弾圧する弾圧手段とを備え、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、前記軸受部材又は前記収容孔は、少なくとも前記回転中心間距離が短くなる側が深底となり、前記回転中心間距離が長短となる方向と交差する側が浅底となる環状溝を有しており、該環状溝に弾性体が保持されていることを特徴とする。

第１発明にあっては、等しい厚さの弾性体を環状溝に保持することにより、前記回転中心間距離が短くなる側の深底部では弾性体と収容孔との間の隙間を大きくでき、換言すれば前記回転中心間距離が長短となる方向への移動量を確保でき、弾性体を撓ませることなく噛合部に予圧を加えることが可能であり、また、前記回転中心間距離が長短となる方向と交差する側の浅底部では弾性体と収容孔との間の隙間を小さくできるため、噛合反力による駆動歯車及び軸受部材の動きを抑制することができ、噛合反力による音鳴りを低減できる。また、軸受部材の外周りには環状溝及び該環状溝に保持された弾性体が設けられているため、駆動歯車の支持部を小型にできる。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性体は前記軸受部材の外周部に設けられた前記環状溝に外嵌されたＯリングであることを特徴とする。

第２発明にあっては、環状溝の周長よりも短い周長を有するＯリングを環状溝に外嵌することにより、該Ｏリングを環状溝の底に沿って変形させることができ、弾性体と収容孔との間の隙間を簡易に違えることができる。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記軸受部材は前記駆動歯車の反電動モータ側に外嵌された転がり軸受、及び前記環状溝を有し前記転がり軸受に外嵌された軸受ハウジングを備えていることを特徴とする。

第３発明にあっては、転がり軸受と別個の軸受ハウジングを成形する場合、この軸受ハウジングの成形用型により環状溝を形成することができるため、周方向位置の深さが異なる環状溝を有する軸受部材を簡易に得ることができ、コストを低減できる。

第１発明によれば、前記回転中心間距離が長短となる方向への移動量を確保でき、弾性体を撓ませることなく噛合部に予圧を加えることができ、しかも、噛合反力による駆動歯車及び軸受部材の動きを抑制することができ、噛合反力による音鳴りを低減できる。また、軸受部材の外周りには環状溝及び該環状溝に保持された弾性体が設けられているため、駆動歯車の支持部を小形にできる。

第２発明によれば、Ｏリングを環状溝の底に沿って変形させることができ、弾性体と収容孔との間の隙間を簡易に違えることができる。

第３発明によれば、周方向位置の深さが異なる環状溝を有する軸受部材を簡易に得ることができ、コストを低減できる。

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。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部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構成を示す断面図、図３は図１のIII −III 線の拡大断面図、図４は図１のIV−IV線の拡大断面図、図５は軸継手の拡大した分解斜視図である。

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に軸継手２を介して連動連結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、ウォームホイール４に繋がる舵取手段５とを備えている。

この舵取手段５は、一端部が舵取りのためのステアリングホイール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、ステアリングホイール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、ウォームホイール４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。

減速歯車機構Ａのウォーム３は両端に軸部３ａ，３ｂを有しており、一方の軸部３ａが転がり軸受６を介してアルミニウム製の支持部材７に回転自在に収容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、他方の軸部３ｂが軸受部材８を介して支持部材７に収容支持されている。尚、軸部３ａは転がり軸受６の内輪に圧入されている。また、転がり軸受６は普通の深溝玉軸受からなる。

ウォームホイール４は外周部に歯を有する合成樹脂製の環状歯体４１と、該環状歯体４１の内側に結合された金属製の芯部材４２とからなり、この芯部材４２が第２の操舵軸５３の途中に嵌合固定されている。また、合成樹脂製の環状歯体４１により、ウォームとの噛合による音鳴りを低減するようにしてある。

支持部材７はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ａ，３ｂ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９，１０を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。

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を遊嵌合により支持する支持孔７１と、該支持孔７１に連なる段部７２及びねじ孔７３と、モータ取付部７４が設けられており、転がり軸受６の外輪に接触して外輪を段部７２との間で固定するためのねじ環１１がねじ孔７３に螺着されている。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。

電動モータ１の出力軸１ａ及びウォーム３の軸部３ａは、出力軸１ａに突設された２つの偏心ピン２１，２１と、軸部３ａに突設された２つの偏心ピン２２，２２と、縁部に各偏心ピン２１，２１、２２，２２が内嵌されたそれぞれ２つの伝動孔２３ａ，２３ａ、２３ｂ，２３ｂを有し、板厚方向が出力軸１ａの軸線方向となる弾性板体２３とを備えた軸継手２により連動連結されている。

第１収容部７ａの他端部には、軸受部材８を収容する収容孔７５及び該収容孔７５の中心部に臨む貫通孔７６が設けられており、また、支持部材７の外側には受座７７が突設されている。

軸受部材８は軸部３ｂに内輪が外嵌された転がり軸受８１と、該転がり軸受８１の外輪に外嵌固定された軸受ハウジング８２とを備えている。軸受ハウジング８２は、転がり軸受８１に外嵌され、収容孔７５に遊嵌された有底の円筒部８２ａと、該円筒部８２ａの底部に円筒部８２ａと同芯的に突設され、貫通孔７６に挿入された軸部８２ｂとを有しており、軸部８２ｂ及び受座７７に引張りコイルバネからなる弾圧部材１２が掛設され、ウォーム３を該ウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが短くなる方向に弾圧している。

円筒部８２ａの外周部には回転中心間距離Ｈが長短となる側が平坦状の深底となり、回転中心間距離が長短となる方向と交差する側が円弧状の浅底となる長円形周面の環状溝８３が設けられており、この環状溝８３にゴム製のＯリング等の弾性条体からなる弾性体８４が保持されている。ウォーム３に加わる噛合反力は回転中心間距離Ｈが長短となる方向に加わる芯間成分Ｆ及び歯筋成分Ｆ１の合力Ｆ２として軸受ハウジング８２に加わるため、環状溝８３の浅底部分は前記合力Ｆ２が加わる領域に形成されている。また、軸受ハウジング８２はアルミニウム、合成樹脂材料を割型成形してなり、この成形時に環状溝８３が形成される。また、軸受ハウジング８２の底部と収容孔７５との間には隙間を設け、底部が支持部材７と接触しないようにしてある。

弾性体８４は環状溝８３の周長よりも短い周長を有するＯリングからなり、該Ｏリングを環状溝８３に外嵌することにより、該Ｏリングを環状溝８３の底に沿って変形させている。このＯリングは全周にかけて等しい厚さになっているため、回転中心間距離Ｈが短くなる側の深底部では弾性体８４と収容孔７５との間の隙間が大であり、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する側の浅底部では弾性体８４と収容孔７５との間の隙間が小であり、弾性体８４の撓み許容量が多くなっている。

また、軸受ハウジング８２の軸部８２ｂには回転中心間距離Ｈが長短となる方向に穿設された引掛孔８２ｃを有しており、該引掛孔８２ｃに弾圧部材１２（引張りコイルバネ）の一端部が嵌入されることにより、軸受ハウジング８２の周方向位置を維持し、環状溝８３の深底部及び浅底部の周方向位置を維持するようにしてある。尚、軸受ハウジング８２の周方向位置の維持は、例えば貫通孔７６及び軸部８２ｂを長円形とすることにより軸受ハウジング８２の支持部材７に対する回転を禁止することにより構成してもよい。

尚、支持部材７内には、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ステアリングホイールＢに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が内装されており、該トルクセンサ１３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。

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及び電動モータ１を組込む場合、軸部３ａに転がり軸受６が外嵌され、軸部３ｂに軸受部材８が外嵌されたウォーム３を支持部材７の第１収容部７ａに挿入し、軸継手２の偏心ピン２２，２２を伝動孔２３ｂ，２３ｂに内嵌し、偏心ピン２１，２１を伝動孔２３ａ，２３ａに内嵌し、電動モータ１をモータ取付部７４に取付ける一方、支持部材７の貫通孔７６に挿入された軸部８２ｂの引掛孔８２ｃに弾圧部材１２（引張りコイルバネ）の一端部を嵌入し、弾圧部材１２の他端部を受座７７に引掛けることにより、ウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向に弾圧し、噛合部に予圧を加える。

予圧が加えられたウォーム３は、転がり軸受６の軸線方向中央近傍位置を中心として回転中心間距離Ｈが小さくなる方向に移動し、軸継手２の弾性板体２３は撓む。この場合、ウォーム３の反電動モータ側を支持する軸受部材８の環状溝８３に保持した弾性体８４及び収容孔７５間の隙間は、回転中心間距離Ｈが長短となる側で大きくなっているため、弾性体８４を撓ませることなく軸受部材８を回転中心間距離Ｈが短くなる方向に移動させることができ、噛合部に予圧を加えることができる。この予圧は弾性体８４を撓ませることなく加えることができるため、弾性体８４の弾性復元力に影響されない予圧を得ることができる。従って、ウォーム３に加わる噛合反力、ウォームホイール４の環状歯体４１の膨張、膨潤等によりウォーム３及び軸受部材８が回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ離隔移動するのを弾圧部材１２により抑制することができる。また、軸継手２は弾性板体２３が撓むことによりウォーム３の前記離隔移動を許容するため、軸継手２部分での音鳴りを低減できる。

また、軸受部材８の環状溝８３に保持した弾性体８４及び収容孔７５間の隙間は、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する側で小さくなっており、弾性体８４の撓み許容量が多くなっているため、ウォーム３に加わる噛合反力によりウォーム３及び軸受部材８が回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する方向に動くとき、弾性体８４が収容孔７５に押付けられて撓み、ウォーム３及び軸受部材８の動きを抑制することができ、音鳴りを低減することができる。

尚、以上説明した実施の形態ではウォームホイール４が合成樹脂製の環状歯体４１を有する構成としたため、回転中心間距離Ｈが長短となる側で深底となる環状溝８３を備える構成としたが、その他、ウォームホイール４の全体が金属製である場合は回転中心間距離Ｈが短くなる側で深底となる環状溝８３を備える構成としてもよい。実施の形態のように、環状歯体４１が合成樹脂製である場合、周囲温度により環状歯体４１が膨張し、また、周囲湿度により環状歯体４１が膨潤することになり、また、周囲温度により環状歯体４１が収縮し、また、周囲湿度により環状歯体４１が収縮することになるため、実施の形態の環状溝８３は回転中心間距離Ｈが長短となる側で深底となるようにしてある。また、この環状溝８３に保持する弾性体８４としてゴム製のＯリングを用いたが、その他、環状溝８３に弾性体８４を加硫接着等の保持手段によって保持した構成としてもよい。また、環状溝８３は軸受部材８の軸受ハウジング８２に設けたが、その他、支持部材７の収容孔７５に設けてもよい。この場合、弾性体８４は環状溝８３に保持するか、又は、支持部材７の収容孔７５に内嵌される筒部材の環状溝８３に保持した構成とすることにより簡易に保持することができる。

また、以上説明した実施の形態では軸受部材８として転がり軸受８１及び軸受ハウジング８２を備える構成としたが、その他、外周部に環状溝８３が設けられた転がり軸受からなる構成としてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、弾圧手段として引張りコイルバネからなる弾圧部材１２を用いたが、その他、圧縮コイルバネからなる弾圧部材を用いてもよいのであり、弾圧手段の構成、及び弾圧手段の配置位置は特に制限されない。
また、以上説明した実施の形態では、減速歯車機構としてウォーム３である駆動歯車及びウォームホイール４である従動歯車を備えたウォーム歯車としたが、その他、ベベルギヤ、ハイポイドギヤ、ヘリカルギヤであってもよい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す拡大断面図である。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１のIII −III 線の拡大断面図である。図１のIV−IV線の拡大断面図である。軸継手の拡大した分解斜視図である。

符号の説明

１電動モータ
１ａ出力軸
３駆動歯車（ウォーム）
４従動歯車（ウォームホイール）
５舵取手段
７支持部材
７５収容孔
８軸受部材
８１転がり軸受
８２軸受ハウジング
８３環状溝
８４弾性体（Ｏリング）
１２弾圧部材（弾圧手段）

Claims

電動モータの出力軸に連動連結された駆動歯車と、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、該軸受部材を収容する収容孔を有する支持部材と、前記軸受部材を前記回転中心間距離が短くなる方向へ弾圧する弾圧手段とを備え、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、前記軸受部材又は前記収容孔は、少なくとも前記回転中心間距離が短くなる側が深底となり、前記回転中心間距離が長短となる方向と交差する側が浅底となる環状溝を有しており、該環状溝に弾性体が保持さ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。
前記弾性体は前記軸受部材の外周部に設けられた前記環状溝に外嵌されたＯリングである請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記軸受部材は前記駆動歯車の反電動モータ側に外嵌された転がり軸受、及び前記環状溝を有し前記転がり軸受に外嵌された軸受ハウジングを備えている請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。