JP2007015449A - Electric power steering device and connection structure of rotating shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置及び回転軸の連結構造に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering device and a connecting structure of a rotating shaft.
従来、ステアリング操作に応じて往復動可能に設けられたラック軸と、該ラック軸と同軸に配置されモータ駆動により回転する中空シャフトとを有し、該中空シャフトの回転をボールねじ機構にてラック軸の往復動に変換することにより操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置(EPS)が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rack shaft provided so as to be able to reciprocate according to a steering operation, and a hollow shaft that is arranged coaxially with the rack shaft and rotated by a motor drive, the rotation of the hollow shaft is racked by a ball screw mechanism. A so-called rack assist type electric power steering device (EPS) is known which applies an assist force to a steering system by converting the shaft into a reciprocating motion.
そして、このようなラックアシスト型のEPSには、ラック軸と同軸配置された中空状のモータシャフトを有する所謂同軸型のもの(特許文献1参照)、或いは駆動源であるモータをラック軸(中空シャフト)に対してその軸線(モータシャフト)が斜交するように配置した所謂ラッククロス型のものがある(例えば、特許文献2参照)。
ところで、多くの場合、ラック軸には、焼入れ処理等の強化対策が施されており、その曲げ剛性は極めて高いものとなっている。しかしながら、実際の使用環境においては、縁石への衝突時等、操舵輪に極めて大きな外部入力が印加される場合もある。従って、如何にラック軸が高い剛性を有するとはいえ、このような過大な応力が印加された場合には、同ラック軸にある程度の撓みが発生するのが必然である。 By the way, in many cases, strengthening measures such as quenching are applied to the rack shaft, and its bending rigidity is extremely high. However, in an actual usage environment, a very large external input may be applied to the steered wheels, such as when a collision with a curb. Therefore, although the rack shaft has high rigidity, when such an excessive stress is applied, it is inevitable that a certain amount of bending occurs in the rack shaft.
しかし、上記のようなラックアシスト型のEPSにおいては、ラック軸はボールねじ機構を介して中空シャフトに連結され、該中空シャフトはハウジングに軸支されている。即ち、これら部材は、極めてリジッドに連結されている。従って、ラック軸を撓ませるような応力が入力された場合であっても、その撓みを許容することができず、その応力が中空シャフトを介して直接的にハウジングへと伝達されることで異音が発生するおそれがある。 However, in the rack assist type EPS as described above, the rack shaft is connected to a hollow shaft via a ball screw mechanism, and the hollow shaft is pivotally supported by the housing. That is, these members are extremely rigidly connected. Therefore, even if a stress that causes the rack shaft to bend is input, the deflection cannot be allowed, and the stress is transmitted directly to the housing via the hollow shaft. Sound may be generated.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、静粛性の高い電動パワーステアリング装置及びそれを可能とする回転軸の連結構造を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device with high quietness and a connecting structure of a rotating shaft that enables the electric power steering device.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、軸方向に往復動可能に設けられたラック軸と、前記ラック軸が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフトと、前記中空シャフトの回転を前記ラック軸の往復動に変換するボールねじ機構と、前記中空シャフト及びボールねじ機構を収容するハウジングとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記中空シャフトは、前記ハウジングに軸支される第1シャフトと、前記ボールねじ機構が設けられた第2シャフトとからなり、前記第1シャフト及び第2シャフトの一端には、それぞれ軸線を挟んで対向する位置において軸方向に延びる一対の係合突部が設けられ、該第1シャフト及び第2シャフトは、それぞれの両係合突部を結ぶ直線が互いに直交するように配置されるとともに、前記第1シャフト及び第2シャフト間には、該第1シャフト及び第2シャフトの各係合突部がそれぞれ挿入される係合溝が形成されたリング部材を有する連結部材が介在され、前記リング部材は、弾性材料からなり、前記第1シャフト及び第2シャフトの各係合突部は、対応する各係合溝内に挿入されることにより、該各係合溝内において周方向に隙間なく係合されること、を要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
上記構成によれば、第2シャフトをハウジングにて軸支することなく、第1シャフトと一体回転可能且つ該第1シャフトに対して径方向に揺動可能に連結することができ、これによりラック軸の撓みを許容することが可能になる。従って、同ラック軸を撓ませる応力が印加された場合であっても、その応力が直接にハウジングに伝達されるのを防止してこれに伴う異音の発生を防止することができる。また、各係合溝と各係合突部との間の隙間、即ち回転ガタをなくすことで、それに起因する当たり音の発生を防止することができる。そして、リング部材自体を弾性材料により形成することで、各係合溝と各係合突部との間の適切な径方向変位性と、弾性部材の耐久性とを両立させることができる。従って、その耐久性を損なうことなく、より好適に第1シャフトと第2シャフトとを揺動可能に連結することができ、これにより、その静粛性をより向上させることができる。 According to the above configuration, the second shaft can be coupled to the first shaft so as to be rotatable integrally with the first shaft without being pivotally supported by the housing, and to be swingable in the radial direction. It becomes possible to allow the shaft to bend. Therefore, even when a stress that deflects the rack shaft is applied, it is possible to prevent the stress from being directly transmitted to the housing and to prevent the generation of abnormal noise. Further, by eliminating the gaps between the respective engagement grooves and the respective engagement protrusions, i.e., the rotational play, it is possible to prevent the occurrence of a hitting sound resulting therefrom. By forming the ring member itself from an elastic material, it is possible to achieve both appropriate radial displacement between each engagement groove and each engagement protrusion and durability of the elastic member. Therefore, the first shaft and the second shaft can be more preferably pivotably connected without impairing the durability thereof, and the quietness thereof can be further improved.
請求項2に記載の発明は、前記各係合突部の少なくとも一つについて、その周方向の移動を規制することにより、前記第1シャフト及び第2シャフト間の周方向における相対変位を所定角度範囲内に制限する規制手段を備えること、を要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, the relative displacement in the circumferential direction between the first shaft and the second shaft is set at a predetermined angle by restricting the circumferential movement of at least one of the engagement protrusions. The gist is to provide a restricting means for limiting within the range.
請求項3に記載の発明は、前記第1シャフト側又は第2シャフト側の少なくとも一方の前記係合突部は、その軸方向長さが前記リング部材の軸方向長さよりも長く形成されるとともに、前記第1シャフト又は第2シャフトには、該長く形成された係合突部に対向する位置に該係合突部が挿入される係合凹部が形成され、前記規制手段は、前記係合凹部の周方向幅を前記所定角度範囲に対応して前記係合突部の周方向幅よりも広く設定することにより形成されること、を要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, at least one of the engagement protrusions on the first shaft side or the second shaft side is formed such that an axial length thereof is longer than an axial length of the ring member. The first shaft or the second shaft is formed with an engagement recess into which the engagement protrusion is inserted at a position opposite to the elongated engagement protrusion. It is formed by setting the circumferential width of the concave portion to be wider than the circumferential width of the engaging protrusion corresponding to the predetermined angle range.
請求項4に記載の発明は、前記連結部材には、前記第1シャフト及び第2シャフトの前記係合突部に対応して形成された挿通孔を有する規制部材が設けられ、前記規制手段は、前記挿通孔の少なくとも一つの周方向幅を前記所定角度範囲に対応して前記係合突部の周方向幅よりも広く設定することにより形成されること、を要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the connecting member is provided with a restricting member having an insertion hole formed corresponding to the engaging protrusion of the first shaft and the second shaft, and the restricting means includes: The gist is that the insertion hole is formed by setting at least one circumferential width of the insertion hole wider than the circumferential width of the engagement protrusion corresponding to the predetermined angle range.
上記各構成によれば、その回転トルクにより、第1シャフトと第2シャフトとの間に周方向の相対変位、即ち捻れが生じた場合であっても、規制手段によりその相対変位が所定角度内に制限される。従って、過大な回転トルクが伝達された場合に、第1シャフトと第2シャフトとの間に生ずる周方向の相対変位を抑え、それに伴う回転伝達遅れを防止することができる。 According to each of the above configurations, even when a circumferential relative displacement, that is, a twist, occurs between the first shaft and the second shaft due to the rotational torque, the relative displacement is within a predetermined angle by the regulating means. Limited to Therefore, when an excessive rotational torque is transmitted, it is possible to suppress the relative displacement in the circumferential direction that occurs between the first shaft and the second shaft, and to prevent a rotational transmission delay associated therewith.
請求項5に記載の発明は、前記各係合溝の周方向壁面には金属層が形成されること、を要旨とする。
上記構成によれば、各係合突部との摩擦により、リング部材が磨耗するのを防止することができ、これにより、その耐久性をより向上させることができる。
The gist of the invention described in
According to the said structure, it can prevent that a ring member wears by friction with each engaging protrusion, Thereby, the durability can be improved more.
請求項6に記載の発明は、同軸配置された一組の回転軸の対向する各端部に、それぞれ軸線を挟んで対向する位置において軸方向に延びる一対の係合突部を設け、その両係合突部を結ぶ直線が互いに直交するように両回転軸を配置するとともに、両回転軸間には、該両回転軸の各係合突部がそれぞれ挿入される係合溝を有するリング部材が介在された回転軸の連結構造であって、前記リング部材は、弾性材料からなり、前記各係合突部は、対応する前記各係合溝内に挿入されることにより該各係合溝内において周方向に隙間なく係合されるとともに、前記各係合突部の少なくとも一つについて、その周方向の移動を規制することにより、前記両回転軸間の周方向における相対変位を所定角度範囲内に制限する規制手段を備えること、を要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, a pair of engaging projections extending in the axial direction are provided at opposite positions of a pair of rotating shafts arranged coaxially at positions facing each other across the axis. Both rotating shafts are arranged so that the straight lines connecting the engaging protrusions are orthogonal to each other, and a ring member having an engaging groove into which the engaging protruding portions of the both rotating shafts are respectively inserted between the rotating shafts. The ring member is made of an elastic material, and the respective engaging protrusions are inserted into the corresponding engaging grooves to thereby form the engaging grooves. And the relative displacement in the circumferential direction between the two rotating shafts is set at a predetermined angle by restricting the circumferential movement of at least one of the engaging protrusions. The provision of a restricting means for limiting within the scope; That.
上記構成によれば、各係合溝と各係合突部との間の隙間、即ち回転ガタをなくすことで、それに起因する当たり音の発生を防止することができる。そして、リング部材自体を弾性材料により形成することで、各係合溝と各係合突部との間の適切な径方向変位性と、弾性部材の耐久性とを両立させることができる。従って、その耐久性を損なうことなく、より好適に両回転軸を揺動可能に連結することができ、これにより、その静粛性をより向上させることができる。また、その回転トルクにより、両回転軸間に周方向の相対変位、即ち捻れが生じた場合であっても、規制手段によりその相対変位が所定角度内に制限される。従って、過大な回転トルクが伝達された場合に、両回転軸間に生ずる周方向の相対変位を抑え、それに伴う回転伝達遅れを防止することができる。 According to the said structure, generation | occurrence | production of the contact sound resulting from it can be prevented by eliminating the clearance gap between each engagement groove | channel and each engagement protrusion, ie, rotation backlash. By forming the ring member itself from an elastic material, it is possible to achieve both appropriate radial displacement between each engagement groove and each engagement protrusion and durability of the elastic member. Therefore, the two rotary shafts can be more preferably pivotably connected without impairing the durability thereof, and the quietness thereof can be further improved. Further, even if a relative displacement in the circumferential direction, that is, a twist occurs between the two rotation shafts due to the rotational torque, the relative displacement is limited within a predetermined angle by the restricting means. Therefore, when excessive rotational torque is transmitted, the relative displacement in the circumferential direction generated between the two rotation shafts can be suppressed, and the accompanying rotation transmission delay can be prevented.
本発明によれば、静粛性の高い電動パワーステアリング装置及びそれを可能とする回転軸の連結構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric power steering device with high silence and a connecting structure of a rotating shaft that enables the electric power steering device.
以下、本発明をラッククロス型の電動パワーステアリング装置(EPS)に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のEPS1は、ステアリング操作に応じて軸方向に往復動するラック軸2と、該ラック軸2が挿通されるとともにモータ駆動により回転する中空シャフト3と、該中空シャフト3の回転をラック軸2の往復動に変換するボールねじ機構4とを備えている。即ち、本実施形態のEPS1は、モータ駆動により、ステアリング操作に応じてラック軸2を往復動させることによって操舵系にアシスト力を付与する所謂ラックアシスト型のEPSであり、詳しくは、駆動源であるモータ5をラック軸2(中空シャフト3)に対してその軸線が斜交するように配置した所謂ラッククロス型のEPSである。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a rack cross type electric power steering device (EPS) will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
詳述すると、本実施形態のEPS1は、中空シャフト3及びボールねじ機構4、並びにモータ5の回転を中空シャフト3に伝達する入力軸6を収容するハウジング7を備えている。ハウジング7には、略円筒状に形成された第1収容室8及び第2収容室9が形成されており、第2収容室9は、その軸線が第1収容室8の軸線と斜交するとともに、その一端が同第1収容室8内に開口し、他端がハウジング7外部に開口するように形成されている。そして、第1収容室8には、その軸線に沿うように中空シャフト3が回転可能に収容され、第2収容室9には、同様に入力軸6が回転可能に収容されている。
More specifically, the
本実施形態では、第2収容室9の外部側開口端9aには、駆動源であるモータ5が取着されており、同モータ5の出力軸5aの一端は、第2収容室9内に収容された入力軸6の外部側端部6aに連結されている。また、入力軸6の他端側、即ち第1収容室8内に開口された内部側開口端9bに延設された内部側端部6bには傘歯車12が設けられており、第1収容室8内に収容された中空シャフト3の外周には、この傘歯車12に対応する傘歯車13が取着されている。そして、入力軸6と中空シャフト3とは、その傘歯車12と傘歯車13とが噛合されることにより、入力軸6の回転が中空シャフト3に伝達可能となるように連結されている。
In the present embodiment, a
一方、ラック軸2は、第1収容室8を軸線方向に貫通し、同第1収容室8内に収容された中空シャフト3内に挿通されるように同ハウジング7に貫設されており、ハウジング7に設けられたすべり軸受14及びラックガイド(図示略)に軸支されることにより、その軸方向に沿って往復動可能に同ハウジング7に支持されている。そして、ラック軸2は、中空シャフト3の一端に設けられたボールねじ機構4を介して同中空シャフト3と連結されている。
On the other hand, the rack shaft 2 penetrates through the
即ち、駆動源であるモータ5(の出力軸5a)の回転は、斜交配置された入力軸6を介して中空シャフト3に伝達される。そして、その中空シャフト3の回転がボールねじ機構4によりラック軸2の往復動に変換され、同ラック軸2がステアリング操作に応じた方向に移動することによって、操舵系にアシスト力が付与されるようになっている。
That is, the rotation of the motor 5 (the
また、本実施形態では、中空シャフト3は、傘歯車13が設けられた第1シャフト15と、ボールねじ機構4が設けられた第2シャフト16とからなり、これら第1シャフト15と第2シャフト16とは、該第1シャフト15及び第2シャフト16間に介在された連結部材17を介して一体回転可能且つ径方向に揺動可能に連結されている。尚、ボールねじ機構4は、内周面に螺子溝が形成された筒状のナット部材18、ラック軸2の外周に形成された螺子部19、並びにこれらナット部材18及び螺子部19の両螺子溝により形成される転動路内に配設された複数のボール20により構成されており、本実施形態では、そのナット部材18により第2シャフト16が構成されている。そして、中空シャフト3は、その第1シャフト15が第1収容室8に設けられた軸受21a,21bに軸支されることにより回転可能にハウジング7に支承されている。
In the present embodiment, the
即ち、本実施形態では、第2シャフト16の外周には軸受22が固着されているものの、同軸受22はハウジング7には固定されていない。そして、その外輪とハウジング7の内周面との間には隙間が形成されている。従って、外部入力等によりラック軸2に同ラック軸2を撓ませるような応力が入力された場合には、第2シャフト16が径方向に揺動、即ち第1シャフト15に対して同第2シャフト16の軸線が径方向にずれる(径方向変位)ことができ、これにより、その衝撃荷重がハウジング7に伝達されるのを防止することが可能になっている。
That is, in the present embodiment, the
(回転軸の連結構造)
次に、本実施形態のEPSにおける回転軸としての第1シャフト及び第2シャフトの連結構造について説明する。図2(a)(b)は第1シャフトと第2シャフトとの間の連結構造を示す斜視図、図3は連結部材の分解斜視図、図4は連結部分の径方向断面図、そして、図5は、規制手段を構成する係合凹部と係合突部との関係を示す模式図である。
(Rotating shaft connection structure)
Next, the connection structure of the 1st shaft and the 2nd shaft as a rotating shaft in EPS of this embodiment is demonstrated. 2A and 2B are perspective views showing a connection structure between the first shaft and the second shaft, FIG. 3 is an exploded perspective view of the connection member, FIG. 4 is a radial sectional view of the connection portion, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the engaging recess and the engaging protrusion that constitute the restricting means.
図2(a)(b)に示すように、本実施形態の連結部材17は、弾性部材により形成された環状のリング部材25を備えており、同リング部材25には、その周方向に沿って90°間隔で同リング部材25を軸方向に貫通する係合溝26が形成されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the connecting
図3に示すように、本実施形態では、リング部材25は、円弧状に形成された4個のゴムスプリング31と、環状配置されたこれら各ゴムスプリング31をその周方向に沿って等間隔(90°間隔)に保持するホルダ部材32とにより構成されている。そして、本実施形態では、これら各ゴムスプリング31及びホルダ部材32により形成されたリング部材25が、略円筒状のカバー33内に収容されることにより形成されている。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
具体的には、ホルダ部材32は、環状配置された各ゴムスプリング31の隣り合う2つをそれぞれ跨ぐように対向配置されその内周面31aに当接する一対の第1ホルダ35と、該各第1ホルダ35と周方向に90°ずれた位置において、それぞれ隣り合う2つのゴムスプリング31を跨ぐようにその外周面31bに当接する一対の第2ホルダ36とを備えている。尚、本実施形態では、これら各第1ホルダ35及び第2ホルダ36は、金属(鉄系材)により形成されている。そして、円弧状をなすこれら第1ホルダ35及び第2ホルダ36の各ホルダ本体35a,36aの両端には、対応する各ゴムスプリング31の周方向端面31cに当接する保持片35b,36bが形成されている。即ち、本実施形態では、第1ホルダ35と第2ホルダ36との間に各ゴムスプリング31を挟持し、その各保持片35b,36bにより該各ゴムスプリング31の周方向の移動を規制することによりリング部材25が形成されている。そして、その等間隔にて環状配置された各ゴムスプリング31間の隙間により係合溝26が形成されている。
Specifically, the
一方、図2(a)(b)に示すように、第1シャフト15並びに第2シャフト16の各連結側端部15a,16aには、それぞれ軸方向外側に延設された一対の係合突部41,42が設けられており、該各係合突部41,42は、それぞれ第1シャフト15及び第2シャフト16の軸線を挟んで対向配置(周方向に180°間隔で配置)されている。そして、本実施形態では、第1シャフト15及び第2シャフト16は、互いの各係合突部41,42が周方向に90°ずれた位置となる、即ち、第1シャフト15側の両係合突部41を結ぶ直線mと、第2シャフト16側の両係合突部42間を結ぶ直線nとが直交するように対向配置される(図4参照)。そして、その各係合突部41,42が対応する連結部材17(リング部材25)の係合溝26内に挿入されることにより、同連結部材17を介して一体回転可能、且つ径方向に揺動可能に連結されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a pair of engagement protrusions extending outward in the axial direction are provided on the connection
詳述すると、図4に示すように、本実施形態では、リング部材25側の各係合溝26の周方向幅W0と、該各係合溝26内に挿入される第1シャフト15及び第2シャフト16の各係合突部41,42の周方向幅W1は略等しく(詳しくはわずかに、W1>W0)設定されている。尚、本実施形態では、各係合溝26は、各ゴムスプリング31の周方向端面31cに第1ホルダ35及び第2ホルダ36の保持片35b,36bを当接させることにより形成されるため、該各係合溝26の周方向幅W0は、周方向において対向する各保持片35b間及び各保持片36b間の距離となる。
More specifically, as shown in FIG. 4, in this embodiment, the circumferential width W0 of each
即ち、本実施形態では、各係合突部41,42が各係合溝26内に挿入され該各係合溝26と係合された状態において、その周方向の隙間がゼロとなるように設定されており、これにより各係合突部41,42は、対応する各係合溝26内において周方向(回転方向)に隙間なく係合されている。そして、第1シャフト15及び第2シャフト16を径方向に変位させる応力が発生した場合には、その応力によってリング部材25を構成する各ゴムスプリング31が弾性変形するようになっている。
In other words, in the present embodiment, in a state where the
つまり、本実施形態の連結部材17では、この各ゴムスプリング31の弾性変形が、公知のオルダム継手の作動原理、即ち係合溝内における各軸係合突部の径方向への摺動(すべり対偶)に相当する。そして、その弾性変形により第1シャフト15及び第2シャフト16の径方向変位、即ち第1シャフト15に対する第2シャフト16の径方向の揺動を許容する構成となっている。
That is, in the connecting
また、図5に示すように、本実施形態では、第2シャフト16側の各係合突部42の軸方向長さL1は、リング部材25の軸方向長さL0よりも長く設定されており(L1>L0)、各係合突部42は、その組付け状態において、リング部材25を貫通し、その先端42aが第1シャフト15側に突出されている。そして、第1シャフト15の連結側端部15aには、各係合突部42に対応する位置に該各係合突部42の周方向幅W1よりも広い周方向幅W2(W2>W1)を有する係合凹部43が凹設されている。
Further, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the axial length L1 of each engaging
即ち、本実施形態では、その連結状態において、第2シャフト16側の各係合突部42は、リング部材25を貫通しその先端42aが第1シャフト15側の係合凹部43内に挿入されている。そして、これら係合突部42の先端42a及び係合凹部43の周方向壁面43aにより、第1シャフト15及び第2シャフト16間の周方向における相対変位が所定角度θの範囲内に制限されるようになっている。尚、本実施形態では、上記所定角度θが約±1°となるように係合凹部43の周方向幅W2が設定されている。
That is, in the present embodiment, in the connected state, each
(作用・効果)
次に、上記のように構成された本実施形態のEPSの作用・効果について説明する。
上述のように、ラック軸に同ラック軸を撓ませるような応力が入力された場合、ラック軸及び中空シャフト、並びにこれらを支持・収容するハウジングが互いにリジッドに連結される従来の構造では、ラック軸の撓みを許容することができず、その応力が直接的にハウジングへと伝達されることで異音が発生するおそれがある。
(Action / Effect)
Next, the operation and effect of the EPS of the present embodiment configured as described above will be described.
As described above, when a stress that causes the rack shaft to bend is input to the rack shaft, the rack shaft, the hollow shaft, and the housing that supports and accommodates them are rigidly connected to each other in the rack structure. The shaft cannot be allowed to bend, and abnormal noise may be generated by transmitting the stress directly to the housing.
この点を踏まえ、本実施形態では、中空シャフト3は、ハウジング7に軸支された第1シャフト15と、ボールねじ機構4が設けられた第2シャフト16とからなり、第2シャフト16はハウジング7に軸支されることなく、連結部材17を介して第1シャフト15と一体回転可能且つ該第1シャフト15に対して径方向に揺動可能に連結されている。従って、ラック軸2の撓みを許容することが可能であり、同ラック軸2を撓ませる応力が印加された場合であっても、その応力が直接にハウジング7に伝達されるのを防止してこれに伴う異音の発生を防止することができる。
In view of this point, in this embodiment, the
さて、同軸配置された一組の回転軸を、一体回転可能、且つ径方向に揺動可能に連結する構造としては、オルダム継手を用いるのが一般的である。しかしながら、オルダム継手は、係合溝内における各係合突部の径方向への摺動、即ちすべり対偶をその作動原理とするものであり、係合溝内における同係合溝壁面と係合突部との間には、周方向(回転方向)にある程度の隙間(ガタ)が存在する。このため、ラックアシスト型のEPSの中空シャフトのように起動と停止、及び回転方向の反転が頻繁に繰り返される用途に適用した場合、この回転ガタに起因する当たり音が発生し静粛性が損なわれるという問題がある。 An Oldham coupling is generally used as a structure for connecting a pair of coaxially arranged rotating shafts so that they can rotate together and swing in the radial direction. However, the Oldham joint is based on the sliding principle of each engagement protrusion in the engagement groove, that is, the sliding pair, and is engaged with the wall surface of the engagement groove in the engagement groove. A certain amount of gap (backlash) exists in the circumferential direction (rotation direction) between the protrusions. For this reason, when applied to an application where the start and stop and the reversal of the rotation direction are frequently repeated as in the rack assist type EPS hollow shaft, a hitting sound is generated due to this play and the silence is impaired. There is a problem.
そこで、従来、例えば特開2004−324780号公報や特開2004−44709号公報等には、係合溝と係合突部と間に弾性部材を介在させ、この弾性部材により同係合溝壁面と係合突部との間の隙間をなくしたものがある。即ち、弾性部材の弾性変形により、係合溝と係合突部との間の径方向変位を確保しつつ、同係合溝と係合突部との間の回転ガタに起因する当たり音の発生を防止するのである。 Therefore, conventionally, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-324780 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-44709, an elastic member is interposed between the engagement groove and the engagement protrusion, and the wall surface of the engagement groove is formed by this elastic member. And the clearance between the engagement protrusions is eliminated. That is, the elastic deformation of the elastic member secures the radial displacement between the engagement groove and the engagement protrusion, and the hit sound caused by the rotation play between the engagement groove and the engagement protrusion. It prevents the occurrence.
しかしながら、このような構成では、係合溝と係合突部との間に介在される弾性部材が薄肉となるため、係合溝と係合突部との間の適切な径方向変位性と、弾性部材の耐久性とを両立するのが困難である。即ち、係合溝と係合突部との間の適切な径方向変位性を確保すべく弾性部材を軟質なものとすれば、同弾性部材の耐久性が低下することとなり、反対に弾性部材の耐久性を向上させるべく同弾性部材を硬質なものとすれば係合溝と係合突部との間の適切な径方向変位性が確保できないという問題がある。従って、EPSのように高い耐久性が要求される用途には適用し難いのが実情である。 However, in such a configuration, since the elastic member interposed between the engagement groove and the engagement protrusion is thin, an appropriate radial displacement between the engagement groove and the engagement protrusion is obtained. It is difficult to achieve both the durability of the elastic member. That is, if the elastic member is made soft so as to ensure an appropriate radial displacement between the engagement groove and the engagement protrusion, the durability of the elastic member will be reduced, and conversely the elastic member If the elastic member is made hard in order to improve the durability, there is a problem that appropriate radial displacement between the engaging groove and the engaging protrusion cannot be ensured. Therefore, the actual situation is that it is difficult to apply to applications that require high durability such as EPS.
この点、本実施形態のEPS1においては、
(1)連結部材17は、第1シャフト15及び第2シャフト16間に介在されるとともに該第1シャフト15及び第2シャフト16の各係合突部41,42がそれぞれ挿入される係合溝26を有するリング部材25を備える。そして、そのリング部材25自体を弾性材料により形成するとともに、各係合突部41,42は、対応する各係合溝26内において周方向(回転方向)に隙間なく係合される。
In this regard, in the
(1) The
このような構成とすれば、各係合溝26と各係合突部41,42との間の回転ガタをなくして、それに起因する当たり音の発生を防止することができる。そして、リング部材25自体を弾性材料により形成することで、各係合溝26と各係合突部41,42との間の適切な径方向変位性と、弾性部材の耐久性とを両立させることができる。従って、その耐久性を損なうことなく、より好適に第1シャフト15と第2シャフト16とを揺動可能に連結することができ、これにより、その静粛性をより向上させることができる。
With such a configuration, it is possible to eliminate the rotation play between the
(2)第2シャフト16側の各係合突部42の軸方向長さL1は、リング部材25の軸方向長さL0よりも長く設定され(L1>L0)、各係合突部42は、その組付け状態において、リング部材25を貫通し、その先端42aが第1シャフト15側に突出される。そして、第1シャフト15の連結側端部15aには、各係合突部42に対応する位置に該各係合突部42の周方向幅W1よりも広い周方向幅W2(W2>W1)を有する係合凹部43が凹設され、リング部材25を貫通した係合突部42の先端42aは、同係合凹部43内に挿入される。
(2) The axial length L1 of each engaging
このような構成とすれば、その回転トルクにより、第1シャフト15と第2シャフト16との間に周方向の相対変位が生じた場合であっても、係合突部42の先端42aと係合凹部43の周方向壁面43aとが当接する。そして、これにより、その相対変位が係合凹部43の周方向幅W2及び各係合突部42の周方向幅W1により規定される所定角度θ内に制限される。従って、過大な回転トルクが伝達された場合に、第1シャフト15と第2シャフト16との間に生ずる周方向の相対変位、即ち捻れを抑え、それに伴う回転伝達遅れを防止することができる。
With such a configuration, even when a relative displacement in the circumferential direction occurs between the
(3)リング部材25は、円弧状に形成された4個のゴムスプリング31と、環状配置されたこれら各ゴムスプリング31をその周方向に沿って等間隔(90°間隔)に保持する金属製の第1ホルダ35及び第2ホルダ36とにより構成される。そして、各係合溝26は、各ゴムスプリング31の周方向端面31cに第1ホルダ35及び第2ホルダ36の保持片35b,36bを当接させることにより形成される。
(3) The
このような構成とすれば、各係合溝26の周方向壁面43aに金属層が形成されることになる。従って、各係合突部41,42との摩擦により、リング部材25を構成する各ゴムスプリング31が磨耗するのを防止することができ、その耐久性をより向上させることができる。
With such a configuration, a metal layer is formed on the
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明をラッククロス型の電動パワーステアリング装置(EPS)に具体化したが、同軸型のEPSに具体化してもよい。また、回転軸の連結構造については、ラックアシスト型のEPS以外の用途に適用してもよい。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In the present embodiment, the present invention is embodied in a rack cross type electric power steering device (EPS), but may be embodied in a coaxial EPS. Further, the rotating shaft coupling structure may be applied to uses other than the rack assist type EPS.
・本実施形態では、第2シャフト16側の各係合突部42の先端42aと第1シャフト15側に設けられた係合凹部43により、第1シャフト15と第2シャフト16との間の周方向相対変位を制限する規制手段を構成することとした。しかし、これに限らず、第1シャフト15側の各係合突部41の軸方向長さを延長して第2シャフト16側に係合凹部を設ける構成としてもよく、その両方を備える構成としてもよい。つまり、規制手段は、各係合突部41,42のうちの少なくとも一つについて、その周方向の移動を規制するものであればよい。
-In this embodiment, between the
・更に、連結部材側に規制手段を構成する規制部材を設けてもよい。具体的には、図6及び図7に示すように、円弧状に形成された4個のゴムスプリング51と、環状配置されたこれら各ゴムスプリング51をその周方向に沿って等間隔(90°間隔)に保持する略有底筒状のホルダ部材52とにより連結部材53(リング部材54)を構成する。そして、ホルダ部材52の底部52aに、ラック軸2が挿通される貫通孔52bを設けるとともに、第1シャフト15側の各係合突部41が挿通される挿通孔55、及び第2シャフト16側の各係合突部42が挿通される挿通孔56を形成する。そして、これら各挿通孔55,56のうちの少なくとも一つとそれに挿通される係合突部41,42により規制手段を構成すればよい。
-Furthermore, you may provide the control member which comprises a control means in the connection member side. Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, four rubber springs 51 formed in an arc shape and each of the rubber springs 51 arranged in an annular shape are equally spaced along the circumferential direction (90 °). A connecting member 53 (ring member 54) is constituted by a substantially bottomed
更に詳述すると、図8に示すように、連結部材53では、規制手段としてのホルダ部材52において、第2シャフト16側の係合突部42が挿通される挿通孔56の周方向幅W3が係合突部42の周方向幅W1よりも広く設定されている(W3>W1)。そして、これにより、第1シャフト15と第2シャフト16との間に周方向の相対変位が挿通孔56の周方向幅W3及び係合突部42の周方向幅W1に対応する所定角度θ(例えば約±1°)内に制限されるようになっている。
More specifically, as shown in FIG. 8, in the
即ち、第1シャフト15側の係合突部41が挿通される挿通孔55の周方向幅を同係合突部41の周方向幅(L1)と略等しく設定することで、連結部材53は第1シャフト15と回転遅れを伴うことなく一体回転する。従って、第2シャフト16側の係合突部42が挿通される挿通孔56に、本実施形態において第1シャフト15側に設けられた係合凹部43と同様の機能を持たせることができる。その結果、本実施形態と同様に、大きな回転トルクが伝達された場合であっても、第1シャフト15と第2シャフト16との間に生ずる周方向の相対変位、即ち捻れを抑えてそれに伴う回転伝達遅れを防止することができる。尚、挿通孔56ではなく、挿通孔55の周方向幅を広く設定してもよく、更には、挿通孔55,56のうち少なくとも一の周方向幅を広く設定すればよい。
That is, by setting the circumferential width of the
・また、図9に示すように、弾性部材により一体に成形された環状のリング部材57を用いる構成としてもよい。
-Moreover, as shown in FIG. 9, it is good also as a structure using the cyclic |
1…電動パワーステアリング装置(EPS)、2…ラック軸、3…中空シャフト、4…ボールねじ機構、5…モータ、7…ハウジング、15…第1シャフト、16…第2シャフト、17,53…連結部材、18…ナット部材、25,54,57…リング部材、26…係合溝、31,51…ゴムスプリング、35…第1ホルダ、36…第2ホルダ、35b,36b…保持片、41,42…係合突部、42a…先端、43…係合凹部、43a…周方向壁面、55,56…挿通孔、L0,L1…軸方向長さ、W0,W1,W2,W3…周方向幅、θ…所定角度、m,n…直線。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記中空シャフトは、前記ハウジングに軸支される第1シャフトと、前記ボールねじ機構が設けられた第2シャフトとからなり、前記第1シャフト及び第2シャフトの一端には、それぞれ軸線を挟んで対向する位置において軸方向に延びる一対の係合突部が設けられ、該第1シャフト及び第2シャフトは、それぞれの両係合突部を結ぶ直線が互いに直交するように配置されるとともに、前記第1シャフト及び第2シャフト間には、該第1シャフト及び第2シャフトの各係合突部がそれぞれ挿入される係合溝が形成されたリング部材を有する連結部材が介在され、
前記リング部材は、弾性材料からなり、前記第1シャフト及び第2シャフトの各係合突部は、対応する各係合溝内に挿入されることにより、該各係合溝内において周方向に隙間なく係合されること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 A rack shaft provided so as to be capable of reciprocating in an axial direction; a hollow shaft through which the rack shaft is inserted and rotated by a motor drive; and a ball screw mechanism for converting rotation of the hollow shaft into reciprocating motion of the rack shaft; An electric power steering device comprising a housing for housing the hollow shaft and the ball screw mechanism,
The hollow shaft includes a first shaft that is pivotally supported by the housing and a second shaft that is provided with the ball screw mechanism, and an axial line is interposed between one end of the first shaft and the second shaft, respectively. A pair of engaging protrusions extending in the axial direction are provided at opposing positions, and the first shaft and the second shaft are arranged so that straight lines connecting the both engaging protrusions are orthogonal to each other, and Between the first shaft and the second shaft, a connecting member having a ring member in which an engaging groove into which each engaging protrusion of the first shaft and the second shaft is inserted is interposed,
The ring member is made of an elastic material, and the engagement protrusions of the first shaft and the second shaft are inserted into the corresponding engagement grooves, thereby causing the engagement grooves in the circumferential direction. An electric power steering device characterized by being engaged without a gap.
前記各係合突部の少なくとも一つについて、その周方向の移動を規制することにより、前記第1シャフト及び第2シャフト間の周方向における相対変位を所定角度範囲内に制限する規制手段を備えること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
Restricting means for restricting relative displacement in the circumferential direction between the first shaft and the second shaft within a predetermined angle range by restricting movement in the circumferential direction of at least one of the engagement protrusions. An electric power steering device characterized by that.
前記第1シャフト側又は第2シャフト側の少なくとも一方の前記係合突部は、その軸方向長さが前記リング部材の軸方向長さよりも長く形成されるとともに、前記第1シャフト又は第2シャフトには、該長く形成された係合突部に対向する位置に該係合突部が挿入される係合凹部が形成され、
前記規制手段は、前記係合凹部の周方向幅を前記所定角度範囲に対応して前記係合突部の周方向幅よりも広く設定することにより形成されること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 2,
At least one of the engaging protrusions on the first shaft side or the second shaft side has an axial length longer than an axial length of the ring member, and the first shaft or the second shaft. Is formed with an engagement recess into which the engagement protrusion is inserted at a position opposite to the elongated engagement protrusion,
The restricting means is formed by setting a circumferential width of the engaging recess to be wider than a circumferential width of the engaging protrusion corresponding to the predetermined angle range;
An electric power steering device.
前記連結部材には、前記第1シャフト及び第2シャフトの前記係合突部に対応して形成された挿通孔を有する規制部材が設けられ、
前記規制手段は、前記挿通孔の少なくとも一つの周方向幅を前記所定角度範囲に対応して前記係合突部の周方向幅よりも広く設定することにより形成されること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 2,
The connecting member is provided with a restricting member having an insertion hole formed corresponding to the engaging protrusion of the first shaft and the second shaft,
The restricting means is formed by setting at least one circumferential width of the insertion hole wider than a circumferential width of the engaging protrusion corresponding to the predetermined angle range;
An electric power steering device.
前記各係合溝の周方向壁面には金属層が形成されること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 4,
A metal layer is formed on a circumferential wall surface of each engagement groove;
An electric power steering device.
前記リング部材は、弾性材料からなり、前記各係合突部は、対応する前記各係合溝内に挿入されることにより該各係合溝内において周方向に隙間なく係合されるとともに、
前記各係合突部の少なくとも一つについて、その周方向の移動を規制することにより、前記両回転軸間の周方向における相対変位を所定角度範囲内に制限する規制手段を備えること、を特徴とする回転軸の連結構造。 A pair of engaging protrusions extending in the axial direction are provided at opposite positions of the pair of rotating shafts arranged coaxially at positions facing each other across the axis, and straight lines connecting the both engaging protrusions are mutually connected. Both rotating shafts are arranged so as to be orthogonal to each other, and a rotating shaft coupling structure in which a ring member having an engaging groove into which each engaging protrusion of each rotating shaft is inserted is interposed between the rotating shafts. Because
The ring member is made of an elastic material, and the engagement protrusions are engaged with the engagement grooves without any gaps in the circumferential direction by being inserted into the corresponding engagement grooves.
Restricting means for limiting relative displacement in the circumferential direction between the two rotation shafts within a predetermined angle range by restricting movement in the circumferential direction of at least one of the engaging protrusions. The rotating shaft connection structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005196518A JP2007015449A (en) | 2005-07-05 | 2005-07-05 | Electric power steering device and connection structure of rotating shaft |
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