JP2006056296A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動歯車を既存のものに比べて大形にすることなく、バックラッシュ量を安定させるための部品点数を削減できるようにする。
【解決手段】 操舵補助用の電動モータ１によって回転され、ウォームホイール５と噛合するウォーム４の回転中心部に貫通孔４１を設け、該貫通孔４１に可撓軸３を挿通し、該可撓軸３の一端部を電動モータ１の出力軸１ａに連動連結し、他端部を貫通孔４１内に結合し、可撓軸３の撓みによりウォーム４をラジアル方向へ弾圧し、ウォーム４及びウォームホイール５の噛合部のバックラッシュ量を低減し、バックラッシュによる音鳴りを低減するようにした。
【選択図】 図１

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、ステアリングホイール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駆動歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車としてのウォームホイールと、ウォーム及びウォームホイールを回転可能に収容支持するハウジングとを備える。

ウォーム、ウォームホイール及びハウジングには夫々寸法誤差があるため、この寸法誤差を無視して組合せられた場合、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に多少が発生する。バックラッシュ量が多いときは転舵時に歯打ち音が発生し、該歯打ち音が自動車の室内に洩れることになり、また、バックラッシュ量が少ないときはトルクが上昇しウォーム及びウォームホイールを円滑に回転させることができなくなる。

噛合部のバックラッシュ量を安定させることができるようにした電動パワーステアリング装置として、ウォームを、歯を有する筒形歯体と、該筒形歯体の中心孔に配置された非撓軸と、該非撓軸の周面及び筒形歯体間に加硫成形された粘弾性筒とにより構成し、粘弾性筒をラジアル方向へ撓ませた状態でウォームをハウジングに組み込むことにより、ウォームをウォームホイールに弾圧し、噛合部に予圧を加えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１。）。
特開２００３−２０７０２９号公報

ところが、特許文献１のように筒形歯体、非撓軸及び粘弾性筒からなるウォームを用いて噛合部のバックラッシュ量を安定させるように構成された電動パワーステアリング装置にあっては、バックラッシュ量を安定させるための部品点数が増加し、組込み作業性が悪化することになり、また、ウォームの回転中心部に非撓軸及び粘弾性筒が配置されるため、ウォームが大形となり、改善策が要望されていた。

本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は駆動歯車を既存のものに比べて大形にすることなく、バックラッシュ量を安定させるための部品点数を削減できる電動パワーステアリング装置を提供する点にある。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車と噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記駆動歯車の回転中心部に、前記駆動歯車をラジアル方向へ弾圧する可撓軸を配してあることを特徴とする。

第１発明にあっては、駆動歯車の回転中心部に配された可撓軸により駆動歯車を従動歯車に弾圧し、噛合部に予圧を加えることができるため、噛合部のバックラッシュ量を低減することができる。また、可撓軸は駆動歯車の回転中心部に配されているため、駆動歯車を既存のものに比べて大形にする必要がない。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記可撓軸は前記駆動歯車に結合してあることを特徴とする。

第２発明にあっては、駆動歯車に結合された可撓軸を電動モータの出力軸に連動連結し、出力軸の回転を可撓軸から駆動歯車に伝動することができるため、電動モータの出力軸の軸芯に対して駆動歯車が偏心又は偏角している場合においても、噛合部のバックラッシュ量を低減できる。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記可撓軸は一端部が前記電動モータの出力軸に連動連結され、他端部が前記駆動歯車に結合してあることを特徴とする。

第３発明にあっては、電動モータの出力軸の軸芯に対して駆動歯車が偏心又は偏角している場合においても、噛合部のバックラッシュ量を低減できる。

第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動歯車は前記可撓軸に対してラジアル方向へ揺動可能としてあることを特徴とする。

第４発明にあっては、駆動歯車にラジアル方向の噛合反力が加わった場合、該駆動歯車を可撓軸に対して揺動させることができるため、噛合反力によるトルクの上昇を抑制できる。

第１発明によれば、駆動歯車の回転中心部に配された可撓軸により噛合部のバックラッシュ量を安定させることができるため、駆動歯車を既存のものに比べて大形にすることなく、バックラッシュ量を安定させるための部品点数を削減できる。

第２発明によれば、電動モータの出力軸の軸芯に対して駆動歯車が偏心又は偏角している場合においても、噛合部のバックラッシュ量を低減できる。

第３発明によれば、電動モータの出力軸の軸芯に対して駆動歯車が偏心又は偏角している場合においても、噛合部のバックラッシュ量を低減できる。

第４発明によれば、噛合反力によるトルクの上昇を抑制できる。

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を介してその一端部が連動連結される可撓軸３と、該可撓軸３の他端部に結合される駆動歯車としてのウォーム４及び該ウォーム４と噛合する従動歯車としてのウォームホイール５を有する減速歯車機構Ａと、ウォームホイール５に繋がる舵取手段６とを備える。

この舵取手段６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６１ａを有する第１の操舵軸６１と、筒部６１ａ内に挿入されてその一端部が第１の操舵軸６１の筒部６１ａ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６２と、他端部がトーションバー６２の他端部に連結され、ウォームホイール５に繋がる第２の操舵軸６３とを備え、第２の操舵軸６３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４は回転中心部に可撓軸３が挿入される貫通孔４１を有しており、また、回転中心部の一方（電動モータと反対側）に軸部４２を有しており、該軸部４２が転がり軸受７を介してハウジング８内に回転自在に支持される。貫通孔４１は軸部４２側を小径の孔部４１ａとし、軸部４２と反対側を大径の孔部４１ｂとし、この大径の孔部４１ｂと可撓軸３の周面との間に空洞ができるようにしてある。大径の孔部４１ｂには環状凹部４３及び該環状凹部４３に内嵌された粘弾性環９が設けられている。この粘弾性環９は小径の孔部４１ａと反対側開放縁の近傍に設けられているが、その位置は特に制限されない。また、軸部４２は回転中心に対して傾斜するテーパ外周面とし、転がり軸受７の内輪との間に隙間を生じさせ、軸部４２を支点としてラジアル方向へ揺動可能にしてある。

可撓軸３は全長に亘ってほぼ等径としたトーションバーからなり、一端部が伝動筒１０及び該伝動筒１０に外嵌された転がり軸受１１を介してハウジング８内に回転可能に支持されており、他端部が貫通孔４１の小径の孔部４１ａに圧入され、ウォーム４を一体回転させるように構成されている。

伝動筒１０は大径部と、該大径部に連なる小径部及び鍔部を有しており、中心の孔部に可撓軸３の一端部が圧入され、大径部に転がり軸受１１の内輪が圧入され、小径部に軸継手２が相対回転不可能に嵌合され、出力軸１ａの回転を軸継手２から可撓軸３に伝動するように構成されている。

軸継手２はゴム材料等からなる粘弾性体２１を介して互いに咬合する２つの継体２２からなり、一方の継体２２が出力軸１ａに相対回転不可能に嵌合され、他方の継体２２が伝動筒１０に相対回転不可能に嵌合されている。

ウォームホイール５は外周部に歯を有する合成樹脂製の環状歯体５ａと、該環状歯体５ａの内側に結合された金属製の芯部材５ｂとからなり、この芯部材５ｂが第２の操舵軸６３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５ａにより、ウォーム４との噛合による音鳴りを低減するようにしてある。

ハウジング８はウォーム４を収容し、該ウォーム４の軸部４２を、転がり軸受７を介して回転可能に支持した第１収容部８ａと、ウォームホイール５を収容し、該ウォームホイール５を第２の操舵軸６３及び該第２の操舵軸６３に嵌合された２つの転がり軸受１２，１３を介して支持した第２収容部８ｂとを有する。

第１収容部８ａはウォーム４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１１を遊嵌合により支持する支持孔８１と、該支持孔８１に連なるねじ孔８２と、該ねじ孔８２に連なるモータ取付部８３とが設けられており、ねじ孔８２に螺着するねじ環１４を締込むことにより転がり軸受１１の外輪、転動体及び内輪を介して伝動筒１０をアキシャル方向へ押圧し、さらに伝動筒１０から可撓軸３及び軸部４２を介して転がり軸受７の内輪をアキシャル方向へ押圧し、転がり軸受７，１１のガタつきを低減するように構成されている。また、モータ取付部８３に電動モータ１が取付けられている。また、第１収容部８ａの他端部には転がり軸受７を遊嵌合により支持する支持孔８４が支持孔８１と同心的に設けられている。

また、第２収容部８ｂには転がり軸受１２，１３を内嵌支持する支持孔８５，８６が同心的に設けられている。支持孔８１，８４及び支持孔８５，８６の中心間距離Ｈ１は、ウォーム４及びウォームホイール５の芯間距離Ｈよりも短くしてある。

尚、ハウジング８内には、トーションバー６２の捩れに応じた操舵軸６１、６３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。

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４の軸部４２に転がり軸受７が外嵌され、貫通孔４１の小径の孔部４１ａに可撓軸３の他端部が圧入され、可撓軸３の一端部に伝動筒１０が圧入され、該伝動筒１０に転がり軸受１１が外嵌されたウォームユニットを第１収容部８ａに挿入し、転がり軸受７によりウォーム４の電動モータ１と反対側を支持孔８４に支持し、転がり軸受１１により可撓軸３の一端部を支持孔８１に支持する。また、第２の操舵軸６３にウォームホイール５及び転がり軸受１２，１３を嵌合固定してなるホイールユニットを第２収容部８ｂに挿入し、転がり軸受１２，１３により第２の操舵軸６３を支持孔８５，８６に支持する。

このようにウォームユニット及びホイールユニットを組込んだ場合、中心間距離Ｈ１は芯間距離Ｈよりも短くなっており、しかも、ウォーム４の回転中心部に可撓軸３を配置し、ウォーム４を芯間距離Ｈが短くなる方向へ弾圧し、ウォーム４及びウォームホイール５の噛合部に予圧を加える。従って、前記噛合部のバックラッシュ量を低減でき、また、ウォーム４及びウォームホイール５の歯が摩耗した場合においてもバックラッシュ量を低減でき、バックラッシュによる歯打ち音を低減できる。

ウォームホイール５の歯を有する環状歯体５ａは金属製の芯部材５ｂの線膨張係数よりも高い線膨張係数を有する合成樹脂製であるため、雰囲気温度等によるウォームホイール５の温度変化によって環状歯体５ａが膨張、収縮し、ラジアル方向への体積が増加、減少することになるが、この場合、体積が増加した環状歯体５ａはウォーム４に押付けられ、この押付けによってウォーム４が可撓軸３とともにラジアル方向内方へ撓み、体積増加の一部を可撓軸３によって吸収することができ、噛合い詰まりをなくし得る。また、体積が減少した環状歯体５ａに、可撓軸３により弾圧されているウォーム４が押付けられ、噛合部のバックラッシュ量を低減できる。

また、ウォーム４は転がり軸受７への支持部を支点として揺動可能であるため、ウォーム４に加わる噛合反力によりウォーム４を芯間距離が長くなる方向へ揺動させることができ、トルクの上昇を抑制できる。従って、ウォーム４及びウォームホイール５を円滑に回転させることができる。このようにウォーム４が揺動するとき、該ウォーム４の環状凹部４３に設けられた粘弾性環９が可撓軸３の周面に当接し、緩衝するため、当接音を低減できる。また、ウォーム４は軸部４２のテーパ外周面の一部が揺動支点となるため、ウォーム４の許容揺動角度を比較的大きくすることができる。

また、可撓軸３はトーションバーであるため、経年劣化等による可撓軸のへたりがなく、長期間に亘って弾圧性を維持することができ、また、可撓軸３は圧入により組込まれているため、組込作業性を向上できる。また、適度の操舵角となるまで電動モータ１が駆動されない操舵領域で操舵力がウォームホイール５からウォーム４に伝動されるとき、可撓軸３を捩じらせて電動モータ１の慣性を逃がすことができ、操舵負荷を低減できる。

図３は電動パワーステアリング装置の他の実施の形態を示す分解斜視図、図４は組立てた状態を示す斜視図である。
この電動パワーステアリング装置は、舵取りのためのステアリングホイールに繋がる操舵軸６４と、該操舵軸６４を回転可能に収容支持したハウジング８と、該ハウジング８に取着され、操舵軸６４に減速歯車機構Ａを介して繋がる電動モータ１と、ハウジング８に結合され、該ハウジング８を車体に取着するためのブラケット１６，１７とを有する電動パワーステアリング装置本体Ｃと、該電動パワーステアリング装置本体Ｃを被覆する被覆箱１８とを備える。

被覆箱１８は合成樹脂材料、ゴム材料等の吸振性を有する材料からなり、電動パワーステアリング装置本体Ｃの外形に対応した形状に成形されている。被覆箱１８はヒンジ１８ｂにより開閉可能に連結された２つの半体１８ａ，１８ａと、該半体１８ａ，１８ａ内に敷き詰めて保持された吸振部材（図示せず）と、半体１８ａ，１８ａの閉状態を維持するための止め具１８ｃとを有する。半体１８ａ，１８ａの開放縁には操舵軸６４の両端部を外部に突き出させるための凹部１８ｄ，１８ｄが設けられている。また、吸振部材は粘弾性を有するゴム材料、発泡材料等からなる。

電動パワーステアリング装置はウォーム４及びウォームホイール５の噛合部からバックラッシュによる異音が発生し易く、また、電動モータ１及びウォーム４間の軸継手２部分に生じるラジアル方向の隙間、及びウォーム４を転がり軸受７により回転自在に支持する支持部分に生じる隙間によって異音が発生し易く、この異音が操舵軸６４を伝播してステアリングホイールに伝わることになるが、図３、図４に示した実施の形態では電動パワーステアリング装置本体Ｃを被覆箱１８が被覆しており、操舵軸６４に伝播する振動を被覆箱１８内の吸振部材により吸振することができるため、電動モータ１側で発生した異音による操舵軸６４の振動を抑制でき、前記異音が操舵軸６４から操作部材としてのステアリングホイールに伝わるのを抑制できる。

また、電動パワーステアリング装置を運搬する場合においても被覆箱１８が装着されているため、運搬時等の打ち傷をなくすることができる。

尚、以上説明した実施の形態ではウォーム４を、電動モータ１と反対側の軸部４２を支点として揺動可能としたが、その他、電動モータ１側に軸部を有するウォーム４とし、該ウォーム４を電動モータ１側の軸部を支点として揺動可能とし、このウォーム４の電動モータ１と反対側に可撓軸３の他端部を結合し、ウォーム４を弾圧する構成としてもよい。

また、ウォーム４の回転中心部に貫通孔４１を設け、該貫通孔４１に可撓軸３を配置したが、その他例えば回転中心部の電動モータ１側に孔を設け、該孔に可撓軸３の他端部を結合し、ウォーム４を弾圧する構成としてもよいし、また、回転中心部の両方側に孔を設け、各孔に可撓軸３，３を結合し、一方の可撓軸３を出力軸１ａに連動連結し、他方の可撓軸３をハウジング８内に回転可能に支持し、ウォーム４を弾圧する構成としてもよい。

また、以上説明した実施の形態ではウォーム４の回転中心部に配置した可撓軸３を出力軸１ａに連動連結し、該可撓軸３をウォーム４に結合したが、その他、出力軸１ａに連動連結される軸部及び回転中心部の電動モータ１と反対側に孔を有するウォーム４とし、該軸部を電動モータ１側の転がり軸受１１に回転可能に支持し、軸部を支点として揺動可能とし、このウォーム４の電動モータ１と反対側の孔に可撓軸３を当接させ、該可撓軸３をハウジング８内に支持してウォーム４を弾圧する構成としてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、減速歯車機構として駆動歯車であるウォーム４及び従動歯車であるウォームホイール５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減速歯車機構部分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。 電動パワーステアリング装置の他の実施の形態を示す分解斜視図である。 電動パワーステアリング装置を組立てた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 電動モータ
１ａ 出力軸
３ 可撓軸
４ ウォーム（駆動歯車）
５ ウォームホイール（従動歯車）
６ 舵取手段

Claims (4)

1. 電動モータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車と噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記駆動歯車の回転中心部に、前記駆動歯車をラジアル方向へ弾圧する可撓軸を配してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記可撓軸は前記駆動歯車に結合してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記可撓軸は一端部が前記電動モータの出力軸に連動連結され、他端部が前記駆動歯車に結合してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記駆動歯車は前記可撓軸に対してラジアル方向へ揺動可能としてある請求項３記載の電動パワーステアリング装置。

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