JP2006044449A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an electric power steering apparatus using an electric motor as a generation source of a steering assist force.
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、操作部材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。 An electric power steering device for a vehicle includes an electric motor for assisting steering and a reduction gear mechanism that transmits a rotational force of the electric motor to the steering means, and the operation of the steering means according to the operation of the operation member is It is configured to assist by the rotation of the electric motor and reduce the labor burden on the driver for steering.
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、収容孔を有するハウジング内に回転自在に支持されている。 The reduction gear mechanism includes a worm as a drive gear interlocking with the rotation of the electric motor, and a worm wheel as a driven gear meshing with the worm, and is rotatably supported in a housing having an accommodation hole. .
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、その両端軸部が転がり軸受により支持される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芯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ばね環が設けられている(例えば、特許文献1。)。
ところが、特許文献1のばね環は、転がり軸受の外輪に外嵌される内環部材と、ハウジングの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になるという問題があった。
However, the spring ring of
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形にでき、しかも、噛合反力による噛合状態の悪化を低減でき、また、噛合反力による音鳴りをより一層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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce the size of the support portion of the drive gear, reduce the deterioration of the meshing state due to the meshing reaction force, and further reduce the noise caused by the meshing reaction force. An object is to provide an electric power steering device that can be reduced.
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、前記電動モータと反対側に軸部を有する駆動歯車と、該駆動歯車と噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車と、前記軸部に嵌合された軸受と、該軸受を駆動歯車及び従動歯車の芯間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する支持部材と、前記軸受を前記芯間距離が短くなる方向へ弾圧するばね体とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記軸受及び前記ばね体を収容し、前記軸受の移動を案内する案内部を有する合成樹脂製のケースを備えることを特徴とする。 An electric power steering device according to a first aspect of the present invention is interlocked and connected to an output shaft of an electric motor, a drive gear having a shaft portion on the opposite side of the electric motor, and a driven gear that meshes with the drive gear and is connected to steering means. A bearing fitted to the shaft, a support member that supports the bearing so that the distance between the centers of the drive gear and the driven gear is longer, and the distance between the bearings is shorter. An electric power steering apparatus including a spring body that elastically presses in a direction includes a case made of a synthetic resin having a guide portion that accommodates the bearing and the spring body and guides the movement of the bearing.
第1発明にあっては、駆動歯車の電動モータと反対側の軸部に嵌合された軸受、及び該軸受を弾圧するばね体が合成樹脂製のケースに収容されており、該ケースが軸受の移動を案内するため、芯間距離が長短となる方向と交差する側へ駆動歯車が動くのを抑制でき、しかも、ばね体をケースの内面に当接させることができ、ばね体による音鳴りを低減できる。 In the first invention, the bearing fitted to the shaft portion of the drive gear opposite to the electric motor and the spring body for elastically pressing the bearing are accommodated in the synthetic resin case, and the case is a bearing. The movement of the drive gear can be suppressed to the side crossing the direction in which the distance between the cores becomes longer and shorter, and the spring body can be brought into contact with the inner surface of the case. Can be reduced.
第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ケースは前記軸受の外周部に該軸受と一体移動を可能に嵌合された移動体と、該移動体を移動可能に収容した固定体とを有しており、該固定体の内面と前記軸受との間に前記ばね体を配置してあることを特徴とする。 In the electric power steering apparatus according to a second aspect of the invention, the case includes a moving body that is fitted to the outer peripheral portion of the bearing so as to be able to move integrally with the bearing, and a fixed body that accommodates the moving body so as to be movable. The spring body is disposed between the inner surface of the fixed body and the bearing.
第2発明にあっては、ケースの固定体が支持部材に固定され、該固定体に移動可能に収容された移動体が軸受と一体に移動するため、噛合反力による軸受及び移動体の相対移動をなくし、噛合反力による音鳴りをより一層低減できる。しかも、ばね体は固定体の内面と軸受との間に配置されているため、ばね体による音鳴りを低減できる。 In the second invention, the stationary body of the case is fixed to the support member, and the movable body movably accommodated in the stationary body moves integrally with the bearing. The movement can be eliminated and the noise due to the meshing reaction force can be further reduced. Moreover, since the spring body is disposed between the inner surface of the fixed body and the bearing, it is possible to reduce the noise generated by the spring body.
第3発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記支持部材は前記固定体が嵌入される嵌入孔を有しており、該嵌入孔と前記固定体との間に粘弾性体を配置してあることを特徴とする。 In the electric power steering apparatus according to a third aspect of the invention, the support member has an insertion hole into which the fixed body is inserted, and a viscoelastic body is disposed between the insertion hole and the fixed body. It is characterized by.
第3発明にあっては、支持部材の嵌入孔の寸法のバラツキを粘弾性体により吸収することができ、しかも、駆動歯車に伝播する振動を粘弾性体により吸振することができるため、電動モータ側で発生した異音が駆動歯車に伝播した場合、この異音による駆動歯車の振動を抑制でき、前記異音が舵取手段から操作部材に伝わるのを抑制できる。また、振動が支持部材に伝播するのを抑制できる。 In the third invention, since the viscoelastic body can absorb the variation in the size of the insertion hole of the support member, and the vibration propagating to the drive gear can be absorbed by the viscoelastic body, the electric motor When the abnormal noise generated on the side propagates to the drive gear, the vibration of the drive gear due to the abnormal noise can be suppressed, and the abnormal noise can be suppressed from being transmitted from the steering means to the operation member. Moreover, it can suppress that a vibration propagates to a supporting member.
第1発明によれば、芯間距離が長短となる方向と交差する側へ駆動歯車が動くのを抑制でき、しかも、ばね体による音鳴りを低減できる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress the drive gear from moving to the side intersecting the direction in which the distance between the cores becomes longer and shorter, and to reduce the noise generated by the spring body.
第2発明によれば、噛合反力による軸受及び移動体の相対移動がなく、噛合反力による音鳴りをより一層低減でき、しかも、ばね体による音鳴りを低減できる。 According to the second aspect of the present invention, there is no relative movement of the bearing and the moving body due to the meshing reaction force, and it is possible to further reduce the noise caused by the meshing reaction force and to reduce the noise caused by the spring body.
第3発明によれば、支持部材の嵌入孔の寸法のバラツキを粘弾性体により吸収することができ、しかも、電動モータ側で発生した異音による駆動歯車の振動を抑制でき、前記異音が舵取手段から操作部材に伝わるのを抑制できる。また、振動が支持部材に伝播するのを抑制できる。 According to the third invention, the variation in the size of the insertion hole of the support member can be absorbed by the viscoelastic body, and the vibration of the drive gear due to the abnormal noise generated on the electric motor side can be suppressed. Transmission from the steering means to the operation member can be suppressed. Moreover, it can suppress that a vibration propagates to a supporting member.
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は図1のII−II線の断面図、図3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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a main part of an electric power steering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. It is.
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とを備える。
The electric power steering device includes an
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(操作部材)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。
The
減速歯車機構Aのウォーム3は回転中心部の両方に軸部3a,3bを有しており、一方の軸部3aが転がり軸受6を介して支持部材としてのアルミニウム製のハウジング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に転がり軸受8が嵌合されている。尚、軸部3aを出力軸1aに連動連結する軸継手2は、転がり軸受6の軸線方向中央近傍位置を中心としてウォーム3を若干揺動させ得るように構成されている。
The
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4aと、該環状歯体4aの内側に結合された金属製の芯部材4bとからなり、この芯部材4b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4aにより、ウォーム3との噛合による音鳴りを低減するようにしてある。
The
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3a,3bを、転がり軸受6,8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。
The
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及び環状溝73と、モータ取付部74とが設けられており、転がり軸受6の外輪に接触して外輪を段部72との間で固定する波形の止め輪11が環状溝73に嵌合されている。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。
The first accommodating portion 7a is elongated in the axial direction of the
第1収容部7aの他端部には、転がり軸受8の外周部に嵌合されたケース20を嵌入支持する嵌入孔75と、該嵌入孔75から反電動モータ側へ貫通するねじ孔76とが設けられており、該ねじ孔76に蓋体12が螺着されている。嵌入孔75はウォーム3及びウォームホイール4の芯間距離Hが長短となる方向へ離隔して対向する二面と、芯間距離Hが長短となる方向と直交する方向へ離隔して対向する二面とを有する四角形をなしており、この嵌入孔75に合成樹脂製のケース20が内嵌保持されている。
At the other end of the first housing portion 7a, a
ケース20は転がり軸受8の外周部に該転がり軸受8と一体移動を可能に嵌合された合成樹脂製の凹形をなす移動体21と、該移動体21を移動可能に収容した合成樹脂製の四角筒形をなす固定体22とを有しており、該固定体22が四角筒形をなす粘弾性体13を介して嵌入孔75に嵌入されている。
The
移動体21は転がり軸受8の外周の半周長よりも長い周長の円弧内面21aを有しており、この円弧内面21aが転がり軸受8の外周部に嵌合されている。
The moving
固定体22は嵌入孔75よりも若干小形の四角筒形をなしており、芯間距離Hが長短となる方向と直交する側の二面を、転がり軸受8及び移動体21の移動を案内する案内部22a,22aとしてあり、芯間距離Hが長短となる側の二面と移動体21との間に、移動体21の芯間距離Hが長短となる方向への移動を許容する隙間20a,20aが設けられている。また、芯間距離Hが長くなる側の一面を凹面22bとし、該凹面22bと転がり軸受8の芯間距離Hが長くなる側の外周部との間に、芯間距離Hが短くなる方向へ転がり軸受8を弾圧するばね体としての板ばね14を設けている。この板ばね14は扁平状のばね鋼板からなる。 粘弾性体13はゴム材料、可撓性を有する合成樹脂材料からなり、嵌入孔75と固定体22との間に配置されている。
The
尚、ハウジング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15が内装されており、該トルクセンサ15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。
The
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の軸部3aに圧入された転がり軸受6が支持孔71に遊嵌合され、軸部3bに圧入された転がり軸受8がケース20の移動体21内に嵌入され、ケース20内の板ばね14が転がり軸受8の外周面に当接し、転がり軸受8及びウォーム3を芯間距離Hが短くなる方向に弾圧し、ウォーム3及びウォームホイール4の噛合部に予圧を加える。
In the electric power steering apparatus configured as described above, the rolling bearing 6 press-fitted into the shaft portion 3 a of the
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芯間距離Hが短くなる方向へ移動し、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、バックラッシュによる歯打ち音を低減できる。しかも、転がり軸受8の外周部には合成樹脂製の移動体21が一体移動を可能に嵌合されており、この移動体21が固定体22の案内部22a,22aに沿って移動可能になっているため、噛合部の摩耗、ウォームホイール4の温度変化による膨張、収縮等により噛合部の噛合状態が変化する場合でも、板ばね14の弾圧力によりウォーム3を円滑に移動させることができる。また、芯間距離Hが長くなる側に板ばね14が設けられており、芯間距離Hが長短となる方向と交差する側では合成樹脂製のケース20が転がり軸受8の動きを制限しているため、噛合部の噛合状態を維持することができ、噛合反力による噛合状態の悪化を低減でき、さらに、噛合反力による音鳴りを低減できる。
The
また、板ばね14はケース20内で転がり軸受8を弾圧するため、噛合反力により芯間距離Hが長くなる方向へウォーム3及び転がり軸受8が移動するとき、板ばね14がハウジング7に当接するのを防ぐことができ、板ばね14による音鳴りをなくすることができる。
Further, since the
また、ハウジング7の嵌入孔75とケース20との間には粘弾性体13が配置されているため、嵌入孔75の寸法のバラツキを粘弾性体13により吸収することができる。また、軸継手2部分等で発生した振動がウォーム3に伝播する場合、この振動を粘弾性体13により吸振することができるため、電動モータ1側で発生した異音がウォーム3に伝播した場合、この異音によるウォーム3の振動を抑制でき、前記異音が舵取手段5からステアリングホイールBに伝わるのを抑制できる。
In addition, since the
以上説明した実施の形態ではウォーム3を芯間距離Hが長短となる方向へ移動可能に構成したものについて説明したが、その他、例えばウォームホイール4を芯間距離Hが長短となる方向へ移動可能に構成してもよい。図4は他の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態の電動パワーステアリング装置は、一端部が舵取りのためのステアリングホイールに繋がり、他端部にウォームホイール4が外嵌固定された操舵軸54と、該操舵軸54を回転可能に支持するアルミニウム製のハウジング7と、該ハウジング7内に転がり軸受を介して回転可能に支持されるウォーム3と、電動モータ1とを備えている。ウォームホイール4は合成樹脂製の環状歯体4aと、金属製の芯部材4bとからなる。
In the above-described embodiment, the
操舵軸54の一端部は転がり軸受(図示せず)によりハウジング7に支持されており、操舵軸54の他端側で、ウォームホイール4の両側には転がり軸受9,10が外嵌固定されている。ウォームホイール4に対して他端側の転がり軸受10はハウジング7内の第1の嵌合孔77に内嵌固定され、ウォームホイール4に対して一端側の転がり軸受9はハウジング7内の第2の嵌合孔78に遊嵌合されており、第2の嵌合孔78と転がり軸受9との間に若干の隙間78aが設けられている。
One end of the steering
第1の嵌合孔77とウォーム3が支持された嵌合孔との中心間距離H1を、ウォーム3及びウォームホイール4の芯間距離Hよりも小さくし、操舵軸54を一端部の転がり軸受と他端部の転がり軸受10との間で僅かに撓ませ、この操舵軸51の撓み復元力によりウォームホイール4をウォーム3に弾圧するように構成されている。
The center-to-center distance H1 between the first
図4の実施の形態によれば、操舵軸54の撓み復元力によりウォームホイール4をウォーム3に弾圧しているため、合成樹脂製の環状歯体4aを有するウォームホイール4が雰囲気温度の低下により収縮したり、噛合部が摩耗したりした場合、噛合部のバックラッシュ量を前記隙間78aの範囲内で少なくすることができ、バックラッシュによる異音の発生を低減できる。また、ウォームホイール4が雰囲気温度の上昇により膨張した場合、該ウォームホイール4を前記隙間78aの範囲内で芯間距離Hが長くなる方向へ移動させることができ、噛合部のトルク上昇を緩和できる。
According to the embodiment of FIG. 4, since the
尚、以上説明した実施の形態ではウォーム3の電動モータと反対側を支持する軸受として、転がり軸受8を用いたが、その他、すべり軸受を用いてもよい。
また、以上説明した実施の形態では移動体21及び固定体22を有するケース20としたが、その他、このケース20は移動体21をなくし、転がり軸受8の移動を案内する案内部22a,22aを有する固定体22を有する構成としてもよい。この場合、転がり軸受8の外輪が案内部22a,22aに接触し、芯間距離Hが長短となる方向への移動を案内する。
In the embodiment described above, the rolling
Further, in the embodiment described above, the
また、以上説明した実施の形態では嵌入孔75と固定体22との間に粘弾性体13を配置した構成としたが、その他、粘弾性体13をなくし、ケース20を嵌入孔75に直接嵌入する構成としてもよい。
In the embodiment described above, the
また、以上説明した実施の形態では、減速歯車機構Aとして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。
In the embodiment described above, the reduction gear mechanism A is the worm gear provided with the
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
7 ハウジング(支持部材)
75 嵌入孔
8 転がり軸受(軸受)
13 粘弾性体
14 板ばね(ばね体)
20 ケース
21 移動体
22 固定体
22a 案内部
H 芯間距離
1 Electric motor
5 Steering means 7 Housing (support member)
75
13
20
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