JP2007050752A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レイアウトの自由な減速機構を備えた電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】 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補助操舵トルクを発生し、これを操舵機構の出力軸１４に伝達する装置で、電動モータ４の軸４ａと駆動ギヤ２の軸２ａ間に、電動モータ４の駆動力を屈曲した方向にも伝達可能なフレキシブルシャフト５が設けられることにより、電動モータ４の軸４ａは、駆動ギヤ２の軸２ａ方向に対して、任意に設定可能な所定の角度αを持って配置されていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ギヤ打音の抑制を図った減速機構を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来より、ウォーム及びウォームホイールが用いられた減速機構を有する電動パワーステアリング装置において、ウォーム軸及びウォームホイールを組み付ける時に、ウォーム、ウォーム軸、これを支持する軸受部、ウォームホイール及びこれを支持する操舵軸等の寸法誤差によって、組立後に比較的大きな割合でバックラッシュが生じることになる。

このため、ウォームとウォームホイールの噛み合い部より連続したギヤ打音が発生するという問題点があった。この対策としては、各部品を精度毎に分けて組み付ける等の方法を採っていた。

しかも、近年のように操舵補助力の高出力化が進んでくると、ウォーム及びウォームホイールの歯の磨耗が増大して、バックラッシュの発生が避けられなくなる。この場合、バックラッシュによるギヤ打音が自動車の車室まで響いてくるという不具合が生じることになる。

これらの問題に対して、特許文献１のように、ギヤ打音を抑制するためにウォームをウォームホイール方向に予圧してバックラッシュを無くす方法が知られている。
特開２０００−４３７３９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においては、駆動ギヤであるウォームをウォームホイール方向に予圧することによるウォーム軸とモータ軸との変位(傾き)は、ウォーム軸とモータ軸の連結部の構造上、微小変位しか許容できず、モータのレイアウトの自由度が少ないという問題点があった。

さらに、近年の高出力化の傾向に反して装置自体の小型化が求められているので、装置の車両上のレイアウトがますます困難になってきている。

本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、モータのレイアウトの自由度や、これに伴う車両上の装置レイアウトの自由度を向上させることができる減速機構を備えた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、電動モータの駆動力を少なくとも駆動ギヤと従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速する減速機構を備え、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、前記減速機構による補助操舵トルクを発生し、これを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おいて、前記電動モータの軸と前記駆動ギヤの軸との間には、電動モータの駆動力を屈曲した方向にも伝達可能な駆動伝達部材が設けられることにより、前記電動モータの軸は、前記駆動ギヤの軸方向に対して、任意に設定可能な所定の角度を持って配置されていることを特徴としている。

本発明の電動パワーステアリング装置に用いる駆動伝達部材としては、フレキシブルシャフト、又は傘歯車又はダブルカルダンジョイントが好ましい。

本発明によれば、電動モータの軸は、駆動伝達部材により、駆動ギヤの軸方向に対して所定の角度αを持って配置され、その角度αは自由に設定可能であるので、スペースを有効利用することができてモータレイアウトの自由度、及び車両上の装置レイアウトの自由度を向上させることができる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図、図２はフレキシブルシャフトの外観を示す斜視図(ａ)と構造を示す斜視図(ｂ)である。

本発明の第１実施形態は、図１に示すように、減速機構であるウォームギヤ機構のギヤハウジング１内に、駆動ギヤであるウォーム２と、このウォーム２に噛み合った従動ギヤであるウォームホイール３とが収納してあり、ギヤハウジング１の側方には、ウォーム２を駆動する電動モータ４が装着されている。

電動モータ４のモータ軸４ａ(図３参照)には、駆動伝達部材であるフレキシブルシャフト５の一端部が連結され、同シャフト５の他端部はウォーム２を有するウォーム軸２ａに連結されている。モータ軸４ａはウォーム軸２ａ方向に対して所定の角度αを持って配設されており、この配置はフレキシブルシャフト５を湾曲させることにより実現している。これにより、電動モータ４の回転トルクをウォーム２に伝達することができる。このモータ軸４ａとウォーム軸２ａのなす角度αは、フレキシブルシャフト５の長さや曲げ方を選定することにより、自由に設定することができる。

ウォーム軸２ａは、ギヤハウジング１側に固定された第１軸受６及び第２軸受７を介してギヤハウジング１内に回転自在に取り付けられている。第１軸受６はスナップリング２３によりギヤハウジング１に対して位置決め固定されている。

ウォームホイール３は、操舵機構の出力軸１４（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に外嵌・固定され、この出力軸１４はトーションバー１４ａを内嵌している。

フレキシブルシャフト５は、用途に応じた多くの種類があるが、一般的に図２(ａ)に示すような外観を有しており、駆動側軸と従動側軸の正確な芯出しが不要で、機器のレイアウトの自由度が高く、回転中でも駆動側軸と従動側軸の相対位置を変えることができ、しかも伝達効率が高い、等の多くの特長を有している。

このフレキシブルシャフト５は、図２（ｂ）にも示すように、中心部のインナーシャフト(インナーワイヤ)１５と、インナーシャフト１５を外嵌するアウターチューブ(ケーシング)１６と、本体の両端部分である軸端部(接続金具)１７とから成っている。

インナーシャフト１５は、１本のワイヤに数層のワイヤを巻き付けて構成され、それぞれの層は数本のワイヤから成り、一層毎に逆方向に巻き付けられている。アウターチューブ１６は、ねじられるように回転するインナーシャフト１５を外部から支え、これがループ状になるのを防ぐ機能を有している。インナーシャフト１５とアウターチューブ１６の各層間にグリースが封入されていて、インナーシャフト１５が回転し易い構造になっている。このように、アウターチューブ１６はインナーシャフト１５の軸受としての機能をも有している。軸端部１７は、モータ軸４ａとウォーム軸２ａとを接続する部分で、一般に鋼材が用いられるが、ステンレス材でも良い。

図１に示すように、ウォーム軸２ａを軸支する軸受の内、モータ４側に配設された第１軸受６においては、その内輪６ｂの軸方向両端側に、リング状の弾性部材９の一端縁が各々固定されており、弾性部材９の他端縁は各々ウォーム軸２ａ側に固定されている。これにより、ウォーム軸２(ウォーム２)は第１軸受６の軸心を支点として、ウォームホイール３側に弾性的にわずかに揺動可能となっている。

他方、電動モータ４と反対側の第２軸受７は、その外輪７ａはギヤハウジング１側に固定されたホルダー１１に内嵌・固定されており、内輪７ｂには厚みのある筒状の部材であるブッシュ１０が内嵌・固定され、このブッシュ１０にウォーム軸２ａが内嵌している。即ち、ウォーム軸２ａはブッシュ１０を介して第２軸受７(内輪７ｂ)に支持されている。このブッシュ１０の内径は、ウォーム軸２ａとわずかな隙間が存在するように設定されており、ウォーム軸２ａはこの部分でわずかに揺動自在に設置されている。

ウォーム軸２ａの電動モータ４とは反対側の軸端部は、付勢部材１２により軸支されており、この付勢部材１２の外周には、ギヤハウジング１の軸受穴１ａの中心と同心に、弾性体であるトーションスプリング１３が巻き付けられている。このトーションスプリング１３は、軸２ａ端方向へ延在するように形成されたホルダー１１の一部である円弧部１１ａに一端が固定されている。付勢部材１２のウォームホイール３側の外周部の外径は、その反対側の外径よりもかなり小さく、この部分に対向する円弧部１１ａの内径は、この付勢部材１２の外径よりもやや大きく、ウォーム軸２ａがウォームホイール３に対して予圧されていない状態にある時には、付勢部材１２との間に所定の隙間ｄを配するように設定されている。

この隙間ｄにより、付勢部材１２はウォームホイール３方向へ変位可能となるので、ウォーム軸２ａは、トーションスプリング１３の巻き戻そうとする力によってウォームホイール３方向へ付勢され、ウォーム２のウォームホイール３に対する予圧力を発生する。

上記の構成において、図示しない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４の駆動力をウォーム２とウォームホイール３により減速した補助操舵トルクを発生して、操舵機構の出力軸１４に伝達する。

ウォーム軸２ａが、トーションスプリング１３の作用によってウォームホイール３方向へ予圧力を発生する際、ウォーム軸２ａの第１軸受６の軸中心を支点として揺動し、ウォーム軸２ａのモータ４側軸端が軸ずれ(偏芯)するが、フレキシブルシャフト５はそれを許容することができる。このように、フレキシブルシャフト５に若干の変位があったとしても、従来のように、それ自体が騒音を発することはない。

上記の如く、モータ軸４ａは、フレキシブルシャフト５により、ウォーム軸２ａ方向に対して所定の角度αを持ってウォーム軸２ａに連結されているが、この角度αは、フレキシブルシャフト５の性質上、自由に設定することができるので、スペースを有効利用することができてモータレイアウトの自由度を向上させることができる。したがって、高出力化に反して装置の小型化が求められる中で、車両上の装置レイアウトの自由度を向上させることができる。

尚、モータ軸４ａを出力軸１４と平行に配置することにより、スペースをより有効に利用することができる。

但し、フレキシブルシャフト５の性質上、回転トルク伝達可能な最小曲げ半径が設定されており、この曲げ半径が小さくなる程回転トルクは低下するため、フレキシブルシャフト５の長さと、モータ軸とウォーム軸のなす角度αを設定する際、スペースが許す範囲で、フレキシブルシャフト５の曲げ半径が最小曲げ半径より小さくならないように、ある程度の長さを有していて、比較的大きな曲げ半径になるように設定するのが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。

図３は本発明の第２実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図である。

この第２実施形態は、上記第１実施形態と略同様であって、同一部材及び部分には同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

異なっているのは、フレキシブルワイヤ５の代わりに２つの傘歯車８ａ,８ｂを用いた点である。傘歯車８ａはモータ軸４ａ端に固定され、傘歯車８ｂはウォーム軸２ａのモータ側端部に固定されて互いに噛み合っている。モータ軸４ａはウォーム軸２ａ方向に対して角度αを持って設置されている。

この構成において、ウォーム軸２ａが、トーションスプリング１３の作用によってウォームホイール３方向へ予圧力を発生する際、ウォーム軸２ａの第１軸受６の軸中心を支点として揺動し、ウォーム軸２ａのモータ４側軸端が軸ずれ(偏芯)するが、傘歯車８ｂの傘歯車８ａに対する噛み合いにある程度の余裕を持たせておくことにより、この軸ずれを許容することができる。このように、傘歯車８ｂと傘歯車８ａの噛み合いに若干の変位があったとしても、従来のように騒音を発するのを極力抑えることができる。

また、モータ軸４ａとウォーム軸２ａのなす角度αは、傘歯車８ａ,８ｂの種類の選定と、噛み合い方向の選定により、(第１実施形態程ではないかも知れないが)ある程度自由に設定することができるので、スペースを有効利用することができてモータレイアウトの自由度、及び車両上の装置レイアウトの自由度を向上させることができる。

尚、第１実施形態と同様に、モータ軸４ａを出力軸１４と平行に配置することにより、スペースをより有効に利用することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。

図４は本発明の第３実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図である。

この第３実施形態は、上記第１及び第２実施形態と略同様であって、同一部材及び部分には同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

異なっているのは、第１実施形態のフレキシブルワイヤ５及び第２実施形態の２つの傘歯車８ａ，８ｂの代わりにダブルカルダンジョイント４０を用いた点である。ダブルカルダンジョイント４０は一端でモータ軸４ａ端に連結され、他端でウォーム軸２ａのモータ側端部に連結されている。モータ軸４ａはウォーム軸２ａ方向に対して角度αを持って設置されている。

本発明の第１実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図。 図１のフレキシブルシャフトの外観を示す斜視図(ａ)と構造を示す斜視図(ｂ)。 本発明の第２実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図。 本発明の第３実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構を示す軸方向断面図。

符号の説明

１：ギヤハウジング
２：ウォーム(駆動ギヤ)
２ａ：ウォーム軸
３：ウォームホイール(従動ギヤ)
４：電動モータ
４ａ：モータ軸
５：フレキシブルシャフト(駆動伝達部材)
６：第１軸受
７：第２軸受
８ａ,８ｂ：傘歯車(駆動伝達部材)
９：弾性部材
１０：ブッシュ
１１：ホルダー
１２：付勢部材
１３：トーションスプリング(弾性体)
１４：出力軸
４０：ダブルカルダンジョイント

Claims (5)

1. 電動モータの駆動力を少なくとも駆動ギヤと従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速する減速機構を備え、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、前記減速機構による補助操舵トルクを発生し、これを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おいて、
   前記電動モータの軸と前記駆動ギヤの軸との間に、電動モータの駆動力を屈曲した方向にも伝達可能な駆動伝達部材が設けられることにより、前記電動モータの軸は、前記駆動ギヤの軸方向に対して、任意に設定可能な所定の角度を持って配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記駆動伝達部材は、ワイヤを用いたフレキシブルシャフトであ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。
3. 前記駆動伝達部材は、２つの傘歯車を噛み合わせたものであ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。
4. 前記駆動伝達部材は、タブルカルダンジョイントから成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。
5. 前記減速機構において、前記駆動ギヤの軸は弾性体により従動ギヤ側へ予圧されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。

Images