JP2006088775A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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亮輔 山▲崎▼
Keizo Arita
敬三 有田
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Abstract

【課題】 簡単な構成で噛合部のバックラッシュ量を組立て後に容易に調整することができるようにする。
【解決手段】 電動モータの出力軸に連動連結されるウォーム3を支持する第1のハウジング8と、ウォーム3と噛合するウォームホイール4を支持する操舵軸と、該操舵軸を支持し、第1のハウジング8に取着される第2のハウジング9とを備えており、第1のハウジング8に、第2のハウジング9をウォーム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相対的に揺動可能に枢支する頭付ねじ(枢支部)と、第1のハウジング8と第2のハウジング9とを前記頭付ねじを中心として相対揺動させる軸体15(揺動手段)と、該軸体15が相対揺動させた状態を維持するナット(維持手段)とを備える構成とした。
【選択図】 図4

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。
減速歯車機構は前記電動モータの出力軸に軸継手を介して連動連結されるウォームと、該ウォームと噛合し、前記舵取手段に繋がるウォームホイールとを備えており、該減速歯車機構がハウジングに収容支持されている。このハウジングはウォームを支持する第1のハウジングと、ウォームホイールを支持する第2のハウジングとを有しており、第1及び第2のハウジングが複数本の雄ねじで結合されている。また、電動モータのモータハウジングが第1のハウジングに複数本の雄ねじで結合されている。
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、複数本の雄ねじによりハウジングに取着される電動モータの出力軸の周りに偏心凸部を設け、該偏心凸部に嵌合される偏心凹部を前記ハウジングに設け、さらに前記雄ねじが挿入される長孔をモータハウジングに設けて、該モータハウジングを前記ハウジングに回転可能に取着し、前記雄ねじを弛緩した状態でモータハウジングを回転させることにより、前記偏心凸部の偏心凹部との係合位置を変え、出力軸と一体に形成された駆動歯車をラジアル方向へ偏倚させ、噛合部のバックラッシュ量を低減するように構成されたものが知られている(例えば、特許文献1。)。
特許第3232072号公報
ところが、特許文献1のように電動モータの出力軸の周りに偏心凸部及び偏心凹部が設けられた電動パワーステアリング装置にあっては、電動モータとハウジングとの両方に高精度の偏心部を設ける必要があるため、加工性が悪く、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、主たる目的は電動モータの出力軸周りに偏心凸部及び偏心凹部を設けることなく噛合部のバックラッシュ量を組立て後に容易に調整す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、電動モータの出力軸に連動連結される駆動歯車と、該駆動歯車を回転可能に支持し、前記電動モータのモータケースが取着される第1のハウジングと、前記駆動歯車と噛合する従動歯車と、該従動歯車を回転可能に支持し、舵取手段に繋がる回転軸と、該回転軸を支持し、第1のハウジングに取着される第2のハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置において、第1のハウジングに、第2のハウジング又は前記モータケースを前記駆動歯車及び従動歯車の芯間距離が長短となる方向へ相対的に揺動可能に枢支する枢支部と、第1のハウジングと第2のハウジング又は第1のハウジングと前記モータケースとを前記枢支部を中心として相対揺動させる揺動手段と、該揺動手段が相対揺動させた状態を維持する維持手段とを備えることを特徴とする。
第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記枢支部は前記回転軸又は前記出力軸の軸芯に対し一方側へ偏倚した第1偏倚部に配してあり、前記揺動手段は前記回転軸又は前記出力軸の軸芯に対し他方側へ偏倚した第2偏倚部に配してあることを特徴とする。
第3発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記揺動手段は、第1のハウジング及び第2のハウジングの一方又は第1のハウジング及び前記モータケースの一方に回転可能に支持され、その外周部に凸部を有する軸体と、前記凸部と係合し、第1のハウジング及び第2のハウジングの他方又は第1のハウジング及び前記モータケースの他方に設けられた係合凹部とを有することを特徴とする。
第4発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記維持手段は、前記軸体に設けられたねじ部、及び該ねじ部に螺着されるナットであることを特徴とする。
第1発明によれば、第2のハウジングの取着箇所に枢支部と揺動手段とが設けられている場合、揺動手段を操作することにより第1及び第2のハウジングの一方を、枢支部を中心として前記芯間距離が長短となる方向へ揺動させることができるため、駆動歯車及び従動歯車の噛合部のバックラッシュ量をハウジングの外部で調整することができ、出力軸の周りに偏心凸部及び偏心凹部が設けられたものに比べてハウジング等の加工性を改善でき、コストを低減できる。しかも、調整した状態を維持手段により維持することができる。
また、モータケースの取着箇所に枢支部と揺動手段とが設けられている場合、揺動手段を操作することにより第1のハウジング及びモータケースの一方を、枢支部を中心として前記芯間距離が長短となる方向へ揺動させ、電動モータの出力軸に連動連結されている駆動歯車を従動歯車に対して接離方向へ移動させることが可能であるため、前記噛合部のバックラッシュ量をハウジングの外部で調整することができ、出力軸の周りに偏心凸部及び偏心凹部が設けられたものに比べてハウジング等の加工性を改善でき、コストを低減できる。しかも、調整した状態を維持手段により維持することができる。
第2発明によれば、枢支部及び揺動手段間の距離を比較的長くすることができるため、揺動手段による第1及び第2のハウジングの相対揺動量又は第1のハウジングとモータケースとの相対揺動量を容易に微調整することができ、噛合部のバックラッシュ量をハウジングの外部で容易に微調整することができる。
第3発明によれば、一つの軸体を操作することにより、該軸体の凸部と係合凹部との係合位置を変えつつ第1及び第2のハウジングを相対揺動、又は第1のハウジング及びモータケースを相対揺動させることができるため、噛合部のバックラッシュ量をハウジングの外部で簡易に調整することができる。
第4発明によれば、一つの軸体を操作した後、該軸体のねじ部に螺着されるナットを緊締することにより第1及び第2のハウジングの相対揺動、又は第1のハウジング及びモータケースの相対揺動を阻止することができ、調整したバックラッシュ量を維持することができる。
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。
実施の形態1
図1は本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態1の全体構成を示す断面図、図2は減速歯車機構部分の構成を示す断面図、図3は要部の構成を示す拡大断面図、図4は要部の構成を示す一部破断平面図、図5は軸体の構成を示すもので、(a) は正面図、(b) は左側面図、(c) は右側面図、(d) は横断面図である。
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により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と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、該減速歯車機構Aに繋がる舵取手段5とを備えている。
舵取手段5は、一端部が舵取りのための操舵輪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、操舵輪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、その他端部がトーションバー52の他端部に連結され、減速歯車機構Aに繋がる回転軸としての第2の操舵軸53とを備え、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は回転中心部の両方に軸部3a,3bを有する金属製の軸部材からなり、両方の軸部3a,3bが転がり軸受6,7を介して第1のハウジング8内に回転可能に支持されており、軸継手2により軸部3aが出力軸1aに連動連結されている。軸部3aは、外周部にセレーションからなる凹凸条を有する。
軸継手2は軸部3aの凹凸条と、その一端側が出力軸1aに一体回転可能に外嵌され、他端部に前記凹凸条と噛合する凹凸条を有する連動連結筒2aとを備える。
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おり、第2の操舵軸53が転がり軸受10,11を介して第2のハウジング9内に回転可能に支持されている。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。
第1のハウジング8はウォーム3及びウォームホイール4を収容する空洞を有しており、ウォーム3を収容する空洞の両側に嵌合孔8a,8bが設けられており、ウォームホイール4を収容する空洞の一側に嵌合孔8cが設けられている。嵌合孔8a,8bには軸部3a,3bに外嵌された転がり軸受6,7が内嵌され、ウォーム3を回転可能に支持しており、嵌合孔8cには第2の操舵軸53の他端側に外嵌される転がり軸受11が遊嵌合される。また、第1のハウジング8は一方の嵌合孔8aに連なる第1の取着部8dと、ウォームホイール4を収容する空洞に連なる第2の取着部8eとが設けられており、第1の取着部8dに電動モータ1のモータケース1bが複数本の雄ねじ20により取着されている。
第2の取着部8eは第2の操舵軸53の軸芯と直交する直交面を有する2つの鍔部からなり、一方の鍔部にねじ孔81が穿設されており、他方の鍔部に挿通孔82が穿設されており、ねじ孔81に螺着される頭付ねじ14が枢支部を構成している。ねじ孔81及び挿通孔82は第2の操舵軸53の軸芯と平行になっている。
第2のハウジング9は筒部51a及び第2の操舵軸53と、第1の操舵軸51に加わるトルクを検出するためのトルクセンサ12とを収容するように円筒形をなしており、一端部内側には筒部51aを支持するニードル軸受13が内嵌されており、他端部内側には嵌合孔9aが設けられており、中央部にはトルクセンサ12が支持されており、また、他端部には第2の取着部8eに取着される被取着部9bが設けられている。嵌合孔9aには第2の操舵軸53を支持する転がり軸受10が内嵌されている。
被取着部9bは第2の操舵軸53の軸芯と直交する直交面を有し、第2の操舵軸53の軸芯に対し一方側及び他方側へ偏倚する第1偏倚部9c及び第2偏倚部9dからなり、一方の第1偏倚部9cに、ねじ孔81と向き合う被枢支部としての貫通孔91が穿設されており、他方の第2偏倚部9dに、挿通孔82と向き合い、該挿通孔82よりも大径とした係合凹部としての係合孔92が穿設されており、貫通孔91に挿入する枢支部としての頭付ねじ14をねじ孔81に締込むことにより第1偏倚部9cを第2の取着部8eに枢支し、係合孔92に挿入する揺動手段としての軸体15を回転操作することにより挿通孔82に対して係合孔92の位置を偏倚させ、第2のハウジング9を第1のハウジング8に対して揺動させるように構成されている。係合孔92は挿通孔82に対して偏芯しており、軸体15の回転量、換言すれば凸部15cの位置に応じて挿通孔82に対する係合孔92の偏倚量が増減するように構成されている。
軸体15は、軸芯上のねじ部15a及び頭部15b間の軸部の外周部にラジアル方向へ突設された凸部15cを有する雄ねじからなり、凸部15cが係合凹部としての係合孔92に挿入され、ねじ部15aが挿通孔82に挿通され、該ねじ部15aの先端部分に維持手段としてのナット16が螺着され、また、頭部15bが第2偏倚部9dに当接する。
トルクセンサ12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操舵輪Bに加わる操舵トルクを検出するものであり、該トルクセンサ12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において、減速歯車機構Aを組立てる場合、両方の軸部3a,3bに転がり軸受6,7が嵌合されたウォーム3を第1のハウジング8内に挿入し、転がり軸受6,7を介してウォーム3を回転可能に支持した後、ウォームホイール4及び該ウォームホイール4の一側に転がり軸受10が嵌合された第2の操舵軸53の他端側を、第1のハウジング8の嵌合孔8cに遊嵌合された転がり軸受11内に挿入し、第2の操舵軸53の一端側を第2のハウジング9内に挿入し、転がり軸受10を嵌合孔9aに内嵌することにより第2の操舵軸53を第2のハウジング9に回転自在に支持し、被取着部9bを第2の取着部8eに対向させる。この状態で被取着部9bの貫通孔91に頭付ねじ14を挿入し、該頭付ねじ14を第2の取着部8eのねじ孔81に緊締することにより被取着部9bを第2の取着部8eに取着する。また、係合孔92及び挿通孔82に軸体15を挿入し、該軸体15のねじ部15aにナット16を螺着することにより、被取着部9bを第2の取着部8eに固定する。
この組立て時、ウォーム3と噛合するウォームホイール4を第2の操舵軸53により回転させて噛合部のバックラッシュ量が適正であるか否かを検査する。
検査の結果、バックラッシュ量が適正でない場合、頭付ねじ14及びナット16を若干弛緩し、第2のハウジング9を第1のハウジング8に対して揺動可能とし、軸体15を回して凸部15cの係合孔92との係合位置を変え、頭付ねじ14を中心として、換言すれば枢支部を中心として第2のハウジング9を第1のハウジング8に対して揺動させる。この第2のハウジング9の揺動により第2のハウジング9に支持されている第2の操舵軸53及び第2の操舵軸53に嵌合固定されているウォームホイール4が、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偏倚し、噛合部のバックラッシュ量を調整することができる。このバックラッシュ量を調整した後、ナット16及び頭付ねじ14を緊締することにより、第2のハウジング9を第1のハウジング8に固定することができ、バックラッシュ量の調整状態を維持することができる。
以上説明した実施の形態1では第1のハウジング8の第2の取着部8eにねじ孔81を設け、第2のハウジング9の被取着部9bに係合孔92を設け、第2のハウジング9を第1のハウジング8に対して揺動可能に構成したが、その他、第2のハウジング9の被取着部9bにねじ孔81を設け、第1のハウジング8の第2の取着部8eに係合孔92を設け、第1のハウジング8を第2のハウジング9に対して揺動可能に構成してもよい。
実施の形態2
図6は本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態2の構成を示す断面図、図7は実施の形態2の要部の構成を示す側面図である。
この電動パワーステアリング装置は、実施の形態1のように第2のハウジング9を第1のハウジング8に取着する取着箇所に枢支部及び軸体15を設ける代わりに、モータケース1bを第1のハウジング8に取着する取着箇所に枢支部及び軸体15を設け、モータケース1bを第1のハウジング8に対して芯間距離Hが長短となる方向へ相対的に揺動可能に枢支したものである。
第1の取着部8dは、ウォーム3の回転中心線と直交する直交面を有しており、該第1の取着部8dの2つの周方向位置に等間隔で鍔部8f,8fが突設されており、一方の鍔部8fにねじ孔83が、また、他方の鍔部8fに挿通孔84がそれぞれ穿設されている。このねじ孔83及び挿通孔84はウォーム3の回転中心線と平行になっている。
モータケース1bは内側に固定子が取着される有底の円筒部1c及び該円筒部1cの開放端に連なり、第1の取着部8dに取着される被取着部1dを有する。被取着部1dには鍔部8f,8fと対向し、出力軸1aの軸芯に対し一方側へ偏倚する第1偏倚部としての鍔部1e、及び出力軸1aの軸芯に対し他方側へ偏倚する第2偏倚部としての鍔部1eが設けられており、一方の鍔部1eに、ねじ孔83と向き合う貫通孔17が穿設されており、他方の鍔部1eに、挿通孔84と向き合い、該挿通孔84よりも大径とした係合凹部としての係合孔18が穿設されており、貫通孔17に挿入する枢支部としての頭付ねじ14をねじ孔83に締込むことによりモータケース1bを第1の取着部8dに枢支し、係合孔18に挿入する揺動手段としての軸体15を回転操作することによりモータケース1bを第1の取着部8dに対して揺動させるように構成されている。係合孔18は挿通孔84に対して偏芯しており、軸体15の回転量、換言すれば凸部15cの位置に応じて挿通孔84に対する係合孔18の偏倚量が増減するように構成されている。
また、出力軸1aに連動連結筒2aにより連動連結されるウォーム3は、転がり軸受7を嵌合孔8bに遊嵌合することにより、転がり軸受6への支持部を中心として出力軸1aと一体的に揺動可能に構成してある。尚、ウォームを揺動させる手段として、転がり軸受7を嵌合孔8bに遊嵌合する代わりに、転がり軸受6を嵌合孔8aに遊嵌合し、転がり軸受7への支持部を中心として出力軸1aと一体的に揺動可能に構成してもよい。
以上のように構成された電動パワーステアリング装置において、電動モータ1及び減速歯車機構Aを組立てる場合、両方の軸部3a,3bに転がり軸受6,7が嵌合されたウォーム3を第1のハウジング8内に挿入し、転がり軸受6,7を介してウォーム3を回転可能に支持した後、ウォームホイール4及び該ウォームホイール4の一側に転がり軸受10が嵌合された第2の操舵軸53の他端側を、第1のハウジング8の嵌合孔8cに嵌合された転がり軸受11内に挿入し、第2の操舵軸53の一端側を第2のハウジング9内に挿入し、転がり軸受10を嵌合孔9aに内嵌することにより第2の操舵軸53を第2のハウジング9に回転自在に支持し、被取着部9bを第2の取着部8eに複数の頭付ねじにより取着する。また、ウォーム3の軸部3aに設けられた凹凸条に、電動モータ1の出力軸1aに一体回転可能に外嵌された連動連結筒2aを嵌合し、軸部3a及び出力軸1aを連動連結し、モータケース1bの被取着部1dを第1のハウジング8の第1の取着部8dに対向させる。この状態で鍔部1eの貫通孔17に頭付ねじ14を挿入し、該頭付ねじ14を第1の取着部8dのねじ孔83に緊締することにより被取着部1dを第1の取着部8dに取着する。また、挿通孔84及び係合孔18に軸体15を挿入し、該軸体15のねじ部15aにナット16を螺着することにより、被取着部1dを第1の取着部8dに固定する。
この組立て時、ウォーム3と噛合するウォームホイール4を第2の操舵軸53により回転させて噛合部のバックラッシュ量が適正であるか否かを検査する。
検査の結果、バックラッシュ量が適正でない場合、頭付ねじ14及びナット16を若干弛緩し、モータケース1bを第1のハウジング8に対して揺動可能とし、軸体15を回して凸部15cの係合孔18との係合位置を変え、頭付ねじ14を中心としてモータケース1bを第1のハウジング8に対して揺動させる。このモータケース1bの揺動によりモータケース1bに支持されている出力軸1a及び連動連結筒2aを介してウォーム3が、転がり軸受6への支持部を中心として芯間距離Hが長短となる方向へ揺動し、噛合部のバックラッシュ量を調整することができる。このバックラッシュ量を調整した後、ナット16及び頭付ねじ14を緊締することにより、モータケース1bを第1のハウジング8に固定することができ、バックラッシュ量の調整状態を維持することができる。
以上説明した実施の形態2では第1のハウジング8の第1の取着部8dにねじ孔83を設け、モータケース1bの被取着部1dに係合孔18を設け、モータケース1bを第1のハウジング8に対して揺動可能に構成したが、その他、モータケース1bの被取着部1dにねじ孔83を設け、第1のハウジング8の第1の取着部8dに係合孔18を設け、第1のハウジング8をモータケース1bに対して揺動可能に構成してもよい。
その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
尚、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。
本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態1の全体構成を示す断面図である。 実施の形態1の減速歯車機構部分の構成を示す断面図である。 実施の形態1の要部の構成を示す拡大断面図である。 要部の構成を示す一部破断平面図である。 軸体の構成を示すもので、(a) は正面図、(b) は左側面図、(c) は右側面図、(d) は横断面図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態2の構成を示す断面図である。 実施の形態2の要部の構成を示す側面図である。
符号の説明
1 電動モータ
1a 出力軸
1b モータケース
1e,1e 鍔部(第1偏倚部,第2偏倚部)
3 ウォーム(駆動歯車)
4 ウォームホイール(従動歯車)
5 舵取手段
53 第2の操舵軸(回転軸)
8 第1のハウジング
9 第2のハウジング
9c 第1偏倚部
9d 第2偏倚部
92 係合孔(係合凹部)
H 芯間距離
14 頭付ねじ(枢支部)
15 軸体(揺動手段)
15a ねじ部
15c 凸部
16 ナット(維持手段)

Claims (4)

  1. 電動モータの出力軸に連動連結される駆動歯車と、該駆動歯車を回転可能に支持し、前記電動モータのモータケースが取着される第1のハウジングと、前記駆動歯車と噛合する従動歯車と、該従動歯車を回転可能に支持し、舵取手段に繋がる回転軸と、該回転軸を支持し、第1のハウジングに取着される第2のハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置において、第1のハウジングに、第2のハウジング又は前記モータケースを前記駆動歯車及び従動歯車の芯間距離が長短となる方向へ相対的に揺動可能に枢支する枢支部と、第1のハウジングと第2のハウジング又は第1のハウジングと前記モータケースとを前記枢支部を中心として相対揺動させる揺動手段と、該揺動手段が相対揺動させた状態を維持する維持手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記枢支部は前記回転軸又は前記出力軸の軸芯に対し一方側へ偏倚した第1偏倚部に配してあり、前記揺動手段は前記回転軸又は前記出力軸の軸芯に対し他方側へ偏倚した第2偏倚部に配してある請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 前記揺動手段は、第1のハウジング及び第2のハウジングの一方又は第1のハウジング及び前記モータケースの一方に回転可能に支持され、その外周部に凸部を有する軸体と、前記凸部と係合し、第1のハウジング及び第2のハウジングの他方又は第1のハウジング及び前記モータケースの他方に設けられた係合凹部とを有する請求項1又は2記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記維持手段は、前記軸体に設けられたねじ部、及び該ねじ部に螺着されるナットである請求項3記載の電動パワーステアリング装置。
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