JP2006206005A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、操舵機構の出力軸に伝達す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 that generates an auxiliary steering torque from an electric motor in accordance with a steering torque applied to a steering wheel, decelerates it by a reduction mechanism, and transmits it to an output shaft of the steering mechanism.
自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい(最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度)ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。 In a steering system of an automobile, a so-called power steering device that performs steering assist using an external power source is widely adopted. Conventionally, vane type hydraulic pumps have been used as power sources for power steering devices, and many of these hydraulic pumps are driven by an engine. However, this type of power steering device has a large engine drive loss due to the constant drive of the hydraulic pump (several horsepower to about 10 horsepower at the maximum load), so it can be used in light vehicles with small displacement. It was difficult, and it was unavoidable that the fuel consumption of a car with a relatively large displacement was reduced to a level that could not be ignored.
そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置(Electric Power Steering、以下EPSと記す)が近年注目されている。EPSには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。 Therefore, in order to solve these problems, an electric power steering device (Electric Power Steering, hereinafter referred to as EPS) using an electric motor as a power source has attracted attention in recent years. The EPS uses an in-vehicle battery as a power source for the electric motor, so there is no direct engine drive loss, and since the electric motor is started only at the steering assist time, a decrease in driving fuel consumption is suppressed, and electronic control is performed. It has the feature that it can be done very easily.
EPSでは、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、動力伝達機構(減速機)により減速して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。 In EPS, auxiliary steering torque is generated from the electric motor in response to the steering torque applied to the steering wheel, and is decelerated by the power transmission mechanism (reduction gear) and transmitted to the output shaft of the steering mechanism. Yes.
この動力伝達機構(減速機)として、ウォームギヤ機構を用いたEPSでは、電動モータの駆動軸側のウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構の出力軸(例えば、ピニオン軸、コラム軸)に嵌合してある。 In EPS using a worm gear mechanism as this power transmission mechanism (reduction gear), a worm wheel meshes with a worm on the drive shaft side of an electric motor, and this worm wheel is connected to an output shaft (for example, a pinion) of a steering mechanism. Shaft, column shaft).
ところで、特許文献1に開示してあるように、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置に於いて、減速部の出力軸に、ピニオン軸を一体化したものがある。一体的な出力軸とピニオン軸は、ラック部のラックハウジングに対して、着脱可能に構成してある。
By the way, as disclosed in
一方、カバーハウジングと、ギヤハウジングとは、ボルトで締結してあり、さらに、ギヤハウジングと、ラックハウジングとは、別々のボルトにより、締結してある。
しかしながら、ラック部は、減速部の出力軸と一体的であるピニオン軸を同時に組み付ける為、最終的にASSYにならなければ、その性能を確認できず、もし性能が未達の場合には、その要因調査が困難であり、また、その組替えにも、工数を要するといったことがある。 However, since the rack unit is assembled with the pinion shaft that is integral with the output shaft of the speed reduction unit at the same time, the performance cannot be confirmed unless it becomes ASSY in the end. It is difficult to investigate the cause of the problem, and it may take time and effort to change the factor.
また、カバーハウジングの締結部とラックハウジングの締結部とを、別々に設ける必要がある為、ギヤハウジングの外周に、締結部を配置した場合には、設定の自由度が限られる為、ラックハウジングに対する減速部の位相に制約が発生し、電動モータの位置が制約を受けるといったことなど、レイアウト上不利になるといったことがある。 Moreover, since it is necessary to provide the fastening part of a cover housing and the fastening part of a rack housing separately, when a fastening part is arrange | positioned on the outer periphery of a gear housing, since the freedom degree of a setting is restrict | limited, a rack housing There is a case that the phase of the speed reduction unit with respect to the motor is restricted and the position of the electric motor is restricted, which is disadvantageous in terms of layout.
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、減速部とラック部を各々独立して性能保証を容易にすることができ、その組立ても簡易であり、また、減速部とラックハウジングとの締結位置の自由度を増大でき、即ち、電動モータの位置の自由度を増大でき、ひいては、レイアウト上有利になる、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 the circumstances as described above, and the speed reduction portion and the rack portion can be made independent of each other and performance can be easily ensured. It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus that can increase the degree of freedom of the fastening position between the motor and the rack housing, that is, can increase the degree of freedom of the position of the electric motor, which is advantageous in terms of layout.
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、操舵機構のピニオン軸に伝達するピニオン・アシスト式の電動パワーステアリング装置に於いて、
前記減速機構の出力軸と、前記ピニオン軸とが分離可能であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to
The output shaft of the speed reduction mechanism and the pinion shaft are separable.
本発明の請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、前記減速機の出力軸を収納するカバーハウジング及びギヤハウジングと、前記ピニオン軸を収納するラックハウジングとは、同一のボルトにより、締結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 present invention, the cover housing and gear housing for storing the output shaft of the reduction gear and the rack housing for storing the pinion shaft are fastened by the same bolt. It is characterized by that.
本発明によれば、減速機構の出力軸と、ピニオン軸とが分離可能であることから、減速部とラック部を各々独立して性能保証を容易にすることができ、その組立ても簡易である。 According to the present invention, since the output shaft of the speed reduction mechanism and the pinion shaft can be separated, it is possible to easily guarantee the performance of the speed reduction portion and the rack portion independently, and the assembly is also simple. .
また、減速機の出力軸を収納するカバーハウジングとギヤハウジングと、ピニオン軸を収納するラックハウジングとは、同一のボルトにより、締結してあることから、減速部とラックハウジングとの締結位置の自由度を増大でき、即ち、電動モータの位置の自由度を増大でき、ひいては、レイアウト上有利にすることができる。 Further, since the cover housing and gear housing for storing the output shaft of the reduction gear and the rack housing for storing the pinion shaft are fastened by the same bolt, the fastening position of the speed reduction portion and the rack housing can be freely set. The degree of freedom can be increased, that is, the degree of freedom of the position of the electric motor can be increased, which can be advantageous in terms of layout.
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a pinion-assisted electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
本実施の形態では、ハウジングは、車両下方側のラックハウジングRHと、車両上方側のギヤハウジングGHと、このギヤハウジングGHに被せるカバーハウジングCHと、からなる。 In the present embodiment, the housing includes a rack housing RH on the lower side of the vehicle, a gear housing GH on the upper side of the vehicle, and a cover housing CH that covers the gear housing GH.
ラックハウジングRH内では、ピニオン軸1は、その下部が下側軸受2(ニードル軸受)により回転自在に支持してあり、その上部が上側軸受3により回転自在に支持してある。
In the rack housing RH, the lower part of the
ギヤハウジングGH及びカバーハウジングCH内には、ウォーム減速機が収納してある。そのウォームホイール5は、芯金(7)と、ギヤ歯6とからなるが、本実施の形態では、芯金(7)と、出力軸7とは、一体的に構成してある。
A worm reduction gear is accommodated in the gear housing GH and the cover housing CH. The
なお、ギヤ歯6は、電動モータ8に連結したウォーム9により駆動されるようになっている。
The
ピニオン軸1の上端部10(雄嵌合部)と、出力軸7の下端部11(雌嵌合部)とは、分離可能に構成してあるが、後に、図2を参照しつつ詳述する。
The upper end portion 10 (male fitting portion) of the
ピニオン軸1のピニオン1aには、ラック21が噛合してある。ラックガイド22は、ラック21の背面にローラ23をアジヤストカバー24によって常時押し付けてある。ローラ23は、軸25にニードル軸受26によって回転可能に軸支してある。
A
アジヤストカバー24は、バネを介してラック21の背面にローラ23を押し付けてある。これによって、ピニオン20とラック21との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック21が円滑に移動するようにしている。
The adjusting
ギヤハウジングGH内には、軸受31を介して、入力軸30が回転自在に支持してある。
An
入力軸30は、図示しないステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されている。入力軸30にその上端がピン32によって連結されたトーションバー33は、出力軸7の上端部に圧入により連結されている。
The
トーションバー33に作用するトルクを検出するトルクセンサー34は、センサーシャフト部35、検出コイル36及び37、円筒部材38から構成されている。センサーシャフト部35は、入力軸30の下端に形成され、センサーボックスの内側に圧入されたヨーク39に、検出コイル36及び37が配置されている。円筒部材38は、センサーシャフト部35と検出コイル36及び37の間に配置されている。
A
円筒部材38は、出力軸7に固定され、センサーシャフト部35に軸方向に延びた複数の凸条が円周方向に等間隔に形成されている。円筒部材38には、検出コイル36及び37に対向する位置に、円周方向に等間隔に複数の長方形の窓が形成されている。
The
ステアリングホイールを操作して入力軸30が回転すると、その回転力がトーションバー33を介して出力軸7に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸30と出力軸7を連結するトーションバー33に捩れが生じ、センサーシャフト部35の表面の凸条と円筒部材38の窓との間に相対回転が生じる。この相対回転で、センサーシャフト部35に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル36及び37がインダククンスの変化として検出する。この検出結果から、ト−ションバー33に作用するトルクを検出し、電動モータ8を駆動してウォーム9を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム9の回転は、ウォームホイール5、出力軸7、ピニオン軸1のピニオン1aを介してラック21に伝達され、ラック21に連結された図示しないタイロッドを介して舵輪の向きを変更する。
When the
図2は、図1に示したピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置を分解して示す縦断面図である。 FIG. 2 is an exploded vertical cross-sectional view of the pinion-assisted electric power steering device shown in FIG.
ピニオン軸1の上端部10(雄嵌合部)と、出力軸7の下端部11(雌嵌合部)とは、分離可能に構成してある。
The upper end portion 10 (male fitting portion) of the
なお、出力軸7は、鍛造加工することが望ましい。また、出力軸7は、2個の軸受18,19で支持されており、少なくともー方の軸受で軸方向変位不能且つ回転可能に支持されている。
The output shaft 7 is preferably forged. The output shaft 7 is supported by two
カバーハウジングCHには、ネジ山が設けられ、ギヤハウジングGHと、ボルト14で固定されており、インロー凹部12を有している。
The cover housing CH is provided with a screw thread, and is fixed with a gear housing GH and a
これにより、上側の減速部は、それ自体でフリクション、アシストトルクといった性能を測定することが可能である。 Thereby, the upper speed reduction unit can measure performance such as friction and assist torque by itself.
ボルト14は、カバーハウジングCHを締結してさらに延びており、ラックハウジングRHの締結部を貫通している。減速部とラック部を組込み後、ナット15で締結することによって完全に固定される。
The
また、ラック部は、上記のように、ラック21、ラックハウジングRH、ピニオン軸1、及び軸受2,3から成る。ラックハウジングRHには、減速部固定用の締結部及びインロー凸部13が設けられている。
In addition, the rack portion includes the
ピニオン軸1は、一端を上側軸受3(4点接触軸受)により、軸方向変位不能且つ回転可能に固定されており、その軸受3もラックハウジングRHに軸方向軸方向変位不能に固定されている。その他端は、下側軸受2(ニードル軸受)にて回転可能に支持されている。
One end of the
ラック部は、それ自体で機能を有しており、フリクションやアジャストガタといった性能を測定することが可能である。 The rack part has a function by itself, and can measure performances such as friction and adjustment backlash.
減速部とラック部は、各々に設けられたインロー凹凸部12,13を基準に組込まれ、シャフトの同軸と気密性を確保する。 The speed reduction part and the rack part are incorporated on the basis of the spigot uneven parts 12 and 13 provided in the respective parts, and ensure the coaxial and airtightness of the shaft.
減速部の出力軸7とピニオン軸1の結合部(雄・雌嵌合部10,11)は、複数の係合凹凸部を有しており、各凹凸部が噛みあうことによりトルクを伝達する。また、それらの間には若干隙間が設けられている為、組込み性を向上出来、さらにミスアライメントを吸収できる。
The connecting part (male / female
又、結合部(雄・雌嵌合部10,11)には、弾性体16が設けられていて、回転方向に剛性を有している為、ガタにならず異音等は発生しない。
In addition, the coupling part (male / female
ピニオン軸1の結合部(雄嵌合部10)には、熱処理が施されて、硬度を向上している。減速部の出力軸7の結合部(雌嵌合部11)は、塑性加工による塑性硬化により硬度を向上している。
A heat treatment is applied to the coupling portion (male fitting portion 10) of the
それぞれ性能を保証した減速部及びラック部を組立てることで、不良率の低減、工数の低減を図ることができる。 By assembling the speed reduction part and the rack part each of which guarantees the performance, it is possible to reduce the defect rate and the man-hours.
以上から、本実施の形態では、出力軸7と、ピニオン軸1とが分離可能であることから、減速部とラック部を各々独立して性能保証を容易にすることができ、その組立ても簡易である。
As described above, in the present embodiment, since the output shaft 7 and the
また、出力軸7を収納するカバーハウジングCHとギヤハウジングGHと、ピニオン軸1を収納するラックハウジングRHとは、同一のボルト14により、締結してあることから、減速部側のハウジングCH,GHとラックハウジングRHとの締結位置の自由度を増大でき、即ち、電動モータ8の位置の自由度を増大でき、ひいては、レイアウト上有利にすることができる。
Further, since the cover housing CH and the gear housing GH for storing the output shaft 7 and the rack housing RH for storing the
図3(a)は、図1に示したピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置をラック側から視た図であり、(b)は、従来に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置をラック側から視た図である。 3A is a view of the pinion-assisted electric power steering apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the rack side, and FIG. 3B is a diagram illustrating the conventional pinion-assisted electric power steering apparatus from the rack side. FIG.
本実施の形態は、カバーハウジングCHとギヤハウジングGHと、ラックハウジングRHとは、同一のボルト14及びナット15により締結してあることから、従来に比べて、ボルト・ナットの個数を減らすことができる。
In the present embodiment, since the cover housing CH, the gear housing GH, and the rack housing RH are fastened by the
図4は、本発明の実施の形態の変形例に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a pinion-assisted electric power steering device according to a modification of the embodiment of the present invention.
本変形例では、ボルト14は、カバーハウジングCHを締結するネジよりも、ラックハウジングRH締結のネジ(小径部14a)のサイズを小さくすることによって、締結トルクの差により、ラックハウジングRH締結時のボルト回転を防止できる。
In this modification, the
又、小径部14aは、ラックハウジングRHの組み込み基準とすることも可能である。
Further, the
ネジ加工長さが短く出来るので、コストを低減できるほか、ギヤハウジングGHとカバーハウジングCH締結時にネジ長さが短いので、組み込み時間を短縮できる。ギヤハウジングGH、カバーハウジングCH、ラックハウジングRHの締結部は、同一位相となり、ギヤハウジングGHの固定位相の自由度を高くできる。 Since the screw processing length can be shortened, the cost can be reduced and the assembly time can be shortened because the screw length is short when the gear housing GH and the cover housing CH are fastened. Fastening portions of the gear housing GH, the cover housing CH, and the rack housing RH have the same phase, and the degree of freedom of the fixed phase of the gear housing GH can be increased.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible.
CH カバーハウジング
GH ギヤハウジング
RH ラックハウジング
1 ピニオン軸
2 下側軸受
3 上側軸受
5 ウォームホイール
6 ギヤ歯
7 出力軸(芯金)
8 電動モータ
9 ウォーム
10 雄嵌合部
11 雌嵌合部
12 インロー凹部
13 インロー凸部
14 ボルト
14a 小径部
15 ナット
16 弾性体
18,19 軸受
1a ピニオン
21 ラック
22 ラックガイド
23 ローラ
24 アジャストカバー
25 軸
26 ニードル軸受
27 上側軸受
30 入力軸
31 軸受
32 ピン
33 トーションバー
34 トルクセンサー
35 センサーシャフト部
36、37 検出コイル
38 円筒部材
39 ヨーク
CH cover housing GH gear housing
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記減速機構の出力軸と、前記ピニオン軸とが分離可能であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In a pinion assist type electric power steering device that generates an auxiliary steering torque from an electric motor according to a steering torque applied to a steering wheel, decelerates by a reduction mechanism, and transmits it to a pinion shaft of the steering mechanism.
An electric power steering apparatus, wherein an output shaft of the speed reduction mechanism and the pinion shaft are separable.
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