JP2006076500A

JP2006076500A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2006076500A
Application number: JP2004264211A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Ishii; 暢浩石井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: JP4400381B2

Abstract

【課題】ウォームとウォームホイールの軸間距離がハウジングの加工精度及び組立精度の影響を受けるのを抑えることができる、電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】出力軸７に外嵌・固定されるウォームホイール４と、ウォーム５との噛み合いから構成される減速機構部が、出力軸７上で、ラック３ａとピニオン２の噛み合い部より下側に配置され、且つ、この減速機構部の下側で、出力軸７を軸支する軸受９が配設されたピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置１であって、ウォームホイール４は、ギヤ歯部４ａよりもピニオン２側に軸方向断面が凹んだ形状をしており、この凹み部内に軸受９を配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置に関し、特に、その小型化や車両搭載性の向上、及び操舵フィーリングの改良に関するものである。

従来のピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置は、特許文献１に示すように、電動モータからのアシストトルクを減速して出力軸であるピニオン軸に伝達するウォームとウォームホイールから成る減速機構部と、出力軸上、この減速機構部の下側に設けられたもので、軸の回転トルクを操舵力に変換するピニオンとラックの噛み合い部とを備えている。それぞれのギヤ噛み合い部には、伝達効率向上や耐磨耗性向上のために、ギヤ材質に応じて最適な配合成分を含んだ別々のグリースが用いられる。

また、最近は、車両への搭載性の関係から、図２に示すように、上記減速機構部と、ラック３ａとピニオン２との噛み合い部との位置関係を逆にした構造を採用する場合もある。
特開２０００―９５１２０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の内、図２に示したもの、即ち、ウォーム５やウォームホイール４を含む減速機構部を、出力軸７上、ラック軸３の下方に配置した装置においては、特許文献１のように、減速機構部をピニオン２とラック３ａの噛み合い部より上側に設けたものに比較すると、ピニオン２とラック３ａの噛み合い中心から減速機構部より下側の軸受９までの出力軸７上の距離Ｌが長くなる。このため、ピニオン２とラック３ａの噛み合い部に作用する荷重に対して曲げ強度を確保するために、出力軸径をより大きくする必要があり、重量増及びコスト増になるという問題点があった。

また、出力軸７のラック軸３位置から下端までの長さが長くなるので、これに伴い、装置の車両搭載時の最低地上高さが小さくなってしまう。

さらに、出力軸７は、下端側の軸受９により軸方向及び径方向に位置決めされた状態で支持されているが、この軸受９とウォーム５が、それぞれ別のギヤボックス１０ａと１０ｂ(ハウジング１０の一部)に組み込まれているため、ウォーム５とウォームホイール４の軸間距離は、それぞれのギヤボックス１０ａ,１０ｂの接合部１０ｆにおける内外径の加工精度及びその組立精度の影響を受けてしまう。これがラトル音(歯打ち音)発生の原因となったり、逆に、バックラッシュが小さくなる影響を受ける場合には、フリクションが大きくなって操舵フィーリングが悪化してしまうので、バックラッシュが組立後、規格値以内におさまらない場合には、分解、再組立等が必要となり、組立作業性が悪いという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善して、車両搭載性を維持しながら出力軸の曲げ強度を確保することができ、且つ、ウォームとウォームホイールの軸間距離がギヤボックス(ハウジング)の加工精度及び組立精度の影響を受けるのを極力抑えることができる、簡単な構成の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、ハンドルからの回転を入力する入力軸と、動力補助用モータの回転出力用ウォームと、該ウォームに噛み合い、該ウォームと共に減速機構部を構成するウォームホイールを外嵌固定し、前記入力軸と同心の出力軸と、該出力軸上前記ウォームホイールと同心に形成されたピニオンと、該ピニオンに噛み合うラックを備え、往復動により車輪を操舵するラック軸と、これら各構成部品の全部又は一部を収納保持するハウジングと、前記減速機構部が、前記ピニオンと前記ラックとの噛み合い部に対し、前記入力軸とは反対側に設けられており、前記出力軸の一方の端部を前記ウォームホイールに関し前記ピニオンとは反対側で前記ハウジングに軸支する軸受とから成る電動パワーステアリング装置において、前記ウォームホイールはその外周のギヤ歯部よりも前記ピニオン側に軸方向に凹んだ内径部で前記出力軸に外嵌固定されており、これら外周ギヤ歯部と該凹んだ内径部で形成された空間内で前記軸受が前記出力軸を軸支していることを特徴としている。

また、前記下側軸受と前記ウォームは、同一のハウジング内に組み込まれていることが好ましい。

本発明によれば、ウォームホイールの凹んだ内径部に形成された空間内に、軸受を潜り込ませた形で配置したことから、出力軸を従来より短くすることができるので、車両搭載性を維持しながら出力軸の曲げ強度を保持することができ、出力軸の軽量化、及び低コスト化をも図ることができる。それと共に、車両搭載時の最低地上高さを大きくすることができる。

また、当該軸受とウォームホイールは、同一のハウジング内に組み込む構成にすれば、ハウジングの加工誤差や組立誤差の影響を最小限にすることができて、組み立て後のバックラッシュ値のバラツキが抑えられる。このため規格値内のバックラッシュ値となるよう組立てることが容易となり、組立作業性が向上する。

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軸方向部分断面図である。

図１において、本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置１の構成について説明する。第１ハウジング１０ａと第２ハウジング１０ｂから成るハウジング１０内に入力軸８、及び出力軸７が回転自在に支持されている。入力軸８は中空で、その上端８ａは図示しないステアリングシャフトに連結され、ステアリングシャフトは図示しないステアリングホイールに連結されている。入力軸８と出力軸７との間にはトーションバー（図示なし）が同軸的に連結されていて、弾性的に相対回転可能となっている。第１ハウジング１０ａの図１上方部における入力軸８を支持し、包囲する部分にはトルク検出機構部が収納されている。

出力軸７にはピニオン２が形成されており、このピニオン２に、所定角傾いて配置されたラック軸３に形成されたラック３ａが噛み合っている。ラック軸３は出力軸７の回転により往復動して、車輪を操舵する。

ラック軸３は、プレッシャパッド１３ａ、弾性部材１３ｂ、プラグ１３ｃ等から成るラックサポート装置１３により背面から支持され、これによりピニオン２に対して弾性的に押圧するようになっている。プラグ１３ｃはナット１５により第１ハウジング１０ａに固定されている。このように、ラック３ａとピニオン２の噛み合い部、及びラックサポート装置１３は第１ハウジング１０ａ内に組み込まれている。

出力軸７のピニオン２の下方には、ウォームホイール４が圧入等により外嵌・固定されている。ウォームホイール４は樹脂製のギヤ歯４ａを有しており、電動モータ６の軸６ａに固定されたウォーム５と噛み合っている。このウォームホイール４は、その出力軸７に外嵌する軸嵌合部４ｂを、ギヤ歯４ａを外嵌するギヤ外嵌部４ｃよりも軸方向上側(ラック３ａ側)に所定距離ずらすことにより円筒状の空間Ｓを配した形状、即ち、その軸方向断面が上に凹んだ形状であって、軸嵌合部４ｂがギヤ歯４ａに対して上側に凹んだ形に成形されている。このウォームホイール４とウォーム５により減速機構部が構成されている。

出力軸７は、４点接触式の下側軸受９(以後、軸受９と言う)により、回転自在に支持されると共に軸方向及び径方向に位置決めされている。この軸受９は、上記の如く、ウォームホイール４の軸嵌合部４ｂを上側にずらして形成された空間Ｓ内に潜り込ませた形で配置されている。

具体的には、軸受９の外輪９ａは、この空間Ｓ内に下側から突き出すように入り込んだ円筒形状の軸受支持部１０ｃ(第２ハウジング１０ｂの一部)に設けた段部１０ｄに、ねじカバー１１を第２ハウジング１０ｂに対してねじ込むことにより固定されている。一方、軸受９の内輪９ｂは、ナット１２を出力軸７に対してねじ込むことにより出力軸７に取り付けられている。このように、軸受９と上記減速機構部は、第１ハウジング１０ａと一体的に接合されている単体の第２ハウジング１０ｂ内に組み込まれている。

出力軸７は、この軸受９と、ラック３ａとピニオン２の噛み合い部近傍の上側に配置された、図示しないもう一方の軸受とにより軸支されている。

出力軸７上の、ピニオン２とウォームホイール４の中間位置には、オイルシール等に用いる弾性体から成るリング状のシール部材１４が、第１ハウジング１０ａの内周面に設けた段部１０ｅに圧入等で内嵌・固定されると共に、出力軸７に外嵌した形で配設されている。このシール部材１４の内径は、出力軸７の外径より微小量大きく設定されており、出力軸７はシール部材１４に対して回転自在とされている。このシール部材１４はグリースの減速機構部への侵入を封じる機能を有している。

上記の構成において、軸受９は、ウォームホイール４の軸嵌合部４ｂを上側にずらして形成された空間Ｓ内に潜り込ませた形で配置したことから、軸受９を所定量上側(ラック３ａ側)へ移動することができるので、ラック３ａとピニオン２の噛み合い中心と軸受９のとの距離Ｌが短くなるのに伴って、出力軸７も短くすることができる。

したがって、車両搭載性を維持しながら出力軸７の曲げ強度を保持することができ、しかも、出力軸の軽量化、及び低コスト化が可能となる。それと共に、出力軸７の下端部が従来より上側に位置するようになるので、車両搭載時の最低地上高さをより大きく採ることができる。

また、軸受９とウォームホイール４は、繋ぎ目のない単体の第２ハウジング１０ｂ内に組み込まれているので、従来のように、２つのハウジングの接合部における加工誤差や組立誤差の累積がウォーム５とウォームホイール４の軸間距離に影響を与えるのを防止することができる、若しくは最小限にすることができることから、組み立て後のバックラッシュのバラツキが抑えられる。これにより、バックラッシュの値を規格値以内に組立てることが容易となるので、再組立等により、バックラッシュ値を調整する必要がなくなり、組立作業性が向上する。

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軸方向部分断面図である。従来の電動パワーステアリング装置を示す軸方向部分断面図である。

符号の説明

１：電動パワーステアリング装置
２：ピニオン
３：ラック軸
３ａ：ラック
４：ウォームホイール
４ａ：ギヤ歯
４ｂ：軸外嵌部
４ｃ：ギヤ外嵌部
５：ウォーム
６：電動モータ
６ａ：モータ軸
７：出力軸
８：入力軸
９：軸受(下側軸受)
１０：ハウジング
１０ａ：第１ハウジング
１０ｂ：第２ハウジング
１１：ねじカバー
１２：ナット

Claims

ハンドルからの回転を入力する入力軸と、
動力補助用モータの回転出力用ウォームと、
該ウォームに噛み合い、該ウォームと共に減速機構部を構成するウォームホイールを外嵌固定し、前記入力軸と同心の出力軸と、
該出力軸上前記ウォームホイールと同心に形成されたピニオンと、
該ピニオンに噛み合うラックを備え、往復動により車輪を操舵するラック軸と、
これら各構成部品の全部又は一部を収納保持するハウジングと、
前記減速機構部が、前記ピニオンと前記ラックとの噛み合い部に対し、前記入力軸とは反対側に設けられており、前記出力軸の一方の端部を前記ウォームホイールに関し前記ピニオンとは反対側で前記ハウジングに軸支する軸受とから成る電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームホイールはその外周のギヤ歯部よりも前記ピニオン側に軸方向に凹んだ内径部で前記出力軸に外嵌固定されており、これら外周ギヤ歯部と該凹んだ内径部で形成された空間内で前記軸受が前記出力軸を軸支していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記下側軸受と前記ウォームは、同一のハウジング内に組み込まれてい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。