JP2007050845A - Power steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that generates a steering assist force by an electric motor.
車両用の電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System) には、減速機が用いられている。例えば、電動モータの出力軸の回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して減速することで、電動モータの出力を増幅して舵取り機構に伝達し、ステアリング操作をトルクアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。 A reduction gear is used in an electric power steering system (EPS) for a vehicle. For example, an electric power steering device that amplifies the output of the electric motor and transmits it to the steering mechanism by decelerating the rotation of the output shaft of the electric motor via a worm shaft and worm wheel, and torque assists the steering operation has been proposed. ing.
ウォーム軸とウォームホイールとの間には、適度のバックラッシが必要であるが、バックラッシが過大になると、騒音の原因となる。そこで、バックラッシを調整するために、複リード式のウォーム軸を用いることが提案されている(例えば特許文献1を参照)。この場合、ウォーム軸を軸方向に移動することで、バックラッシが調整される。
一方、ウォーム軸の一対の端部をそれぞれ支持する一対の軸受の予圧の設定を容易にすることを目的として、一対の軸受のうちの一方に、2個のアンギュラ軸受を、それらのスラスト面が背面組合せになるように並べて設けた電動パワーステアリング装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
On the other hand, for the purpose of facilitating the setting of the preload of the pair of bearings that respectively support the pair of end portions of the worm shaft, two angular bearings are provided on one of the pair of bearings, and their thrust surfaces are There has been proposed an electric power steering apparatus that is arranged side by side so as to form a combination on the back (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1の電動パワーステアリング装置では、ウォーム軸の一対の端部をそれぞれ軸受により固定し、さらに各軸受をそれぞれ対応するプラグ等の止め具で軸方向に支持する構造が採用されている。したがって、バックラッシの調整を行うには、各止め具も一緒に調整する必要があり、調整に手間がかかるという問題がある。また、部品点数が増大するという問題もある。 The electric power steering apparatus of Patent Document 1 employs a structure in which a pair of end portions of the worm shaft are fixed by bearings, and each bearing is supported in the axial direction by a stopper such as a corresponding plug. Therefore, in order to adjust the backlash, it is necessary to adjust the stoppers together, and there is a problem that the adjustment takes time. There is also a problem that the number of parts increases.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でバックラッシの調整を容易に行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus that can easily adjust the backlash with a simple structure.
上記目的を達成するため、本発明は、出力軸を有する操舵補助用の電動モータと、この電動モータの出力軸の回転を舵取り機構に伝達するための伝達機構とを備え、この伝達機構は、第1および第2の端部を有する複リード式のウォーム軸と、このウォーム軸に噛み合うウォームホイールとを含み、上記ウォーム軸の第1の端部は、電動モータの出力軸によって継手を介して軸方向移動自在に支持され、ウォーム軸の第2の端部は、ウォーム軸と軸方向に一体移動可能な組合せアンギュラ軸受により支持され、組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸の軸方向の位置を調整するための調整部材を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention includes a steering assisting electric motor having an output shaft, and a transmission mechanism for transmitting the rotation of the output shaft of the electric motor to a steering mechanism. A multi-lead worm shaft having first and second ends, and a worm wheel meshing with the worm shaft, the first end of the worm shaft being connected via a joint by the output shaft of the electric motor The second end of the worm shaft is supported by a combination angular bearing that can move integrally with the worm shaft in the axial direction, and the position of the worm shaft in the axial direction is adjusted via the combination angular bearing. It is characterized by providing the adjustment member for doing.
本発明では、ウォーム軸の第1の端部は継手を介して電動モータの出力軸により支持されるので、ウォーム軸の第1の端部を支持する軸受は不要である。したがって、構造の簡素化を図ることができ、小型化にも寄与できる。また、ウォーム軸の第2の端部を支持する組合せアンギュラ軸受を介して、複リード式のウォーム軸の軸方向の位置を調整するのみで、簡便に、バックラッシの調整が行える。 In the present invention, since the first end portion of the worm shaft is supported by the output shaft of the electric motor via the joint, a bearing that supports the first end portion of the worm shaft is unnecessary. Therefore, the structure can be simplified and the size can be reduced. Further, the backlash can be easily adjusted only by adjusting the position of the multi-lead type worm shaft in the axial direction via the combination angular bearing that supports the second end portion of the worm shaft.
また、組合せアンギュラ軸受であれば、例えば2個の内輪の締め付けのみで、予圧調整が行える。具体的には、上記ウォーム軸の第2の端部に設けられた雄ねじ部に螺合するナットとこれに対向してウォーム軸に設けられた段部との間に、組合せアンギュラ軸受の2個の内輪が軸方向に挟持されることにより、組合せアンギュラ軸受の予圧が調整されている場合がある(請求項2)。 In the case of a combined angular bearing, for example, the preload adjustment can be performed only by tightening two inner rings. Specifically, two of the combination angular bearings are provided between a nut screwed into a male screw portion provided at the second end portion of the worm shaft and a step portion provided on the worm shaft so as to face the nut. In some cases, the preload of the combined angular bearing is adjusted by sandwiching the inner ring in the axial direction (claim 2).
また、上記ウォーム軸を何れかの軸方向に付勢する付勢部材と、上記ウォーム軸を収容する収容孔を形成するハウジングとを備え、上記収容孔の内周面に、雌ねじ部が形成され、上記調整部材は、上記収容孔の雌ねじ部に螺合するねじ部材を含み、このねじ部材は、付勢部材に抗して組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸を軸方向に移動させる場合がある(請求項3)。この場合、ねじ部材を回動させる操作のみで、簡便にバックラッシ調整が行える。 And an urging member that urges the worm shaft in any axial direction and a housing that forms an accommodation hole for accommodating the worm shaft, and an internal thread portion is formed on an inner peripheral surface of the accommodation hole. The adjusting member includes a screw member that is screwed into the female screw portion of the accommodation hole, and the screw member may move the worm shaft in the axial direction via the combination angular bearing against the biasing member. (Claim 3). In this case, the backlash adjustment can be easily performed only by the operation of rotating the screw member.
また、上記調整部材としてのねじ部材は、筒状をなし、ハウジングの収容孔の内周面と組合せアンギュラ軸受の2個の外輪の外周面との間に介在し、上記2個の外輪を支持する周側壁を含み、この周側壁の外周面に、収容孔の内周面の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成される場合がある(請求項4)。この場合、組合せアンギュラ軸受を支持する部材自体に、ねじ(雄ねじ部)を形成しているので、構造の簡素化を図ることができ、また、組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸を確実に軸方向に移動させることができる。 The screw member as the adjusting member has a cylindrical shape, and is interposed between the inner peripheral surface of the housing housing hole and the outer peripheral surfaces of the two outer rings of the combined angular bearing, and supports the two outer rings. In some cases, a male screw portion that is engaged with the female screw portion of the inner peripheral surface of the accommodation hole is formed on the outer peripheral surface of the peripheral side wall. In this case, since the screw (male thread) is formed in the member itself that supports the combined angular bearing, the structure can be simplified, and the worm shaft can be securely axially connected through the combined angular bearing. Can be moved to.
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結される中間軸5と、中間軸5に自在継手6を介して連結されるピニオン軸7と、ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン歯7aに噛み合うラック歯8aを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有している。ピニオン軸7およびラックバー8により舵取り機構Aとしてのラックアンドピニオン機構が構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 includes a steering shaft 3 connected to a steering member 2 such as a steering wheel, an
ラックバー8は車体に固定されるハウジング9内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー8の両端部はハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する操向輪11に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン歯7aおよびラック歯8aによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー8の直線運動に変換される。これにより、操向輪11の転舵が達成される。
The
When the steering member 2 is operated and the steering shaft 3 is rotated, this rotation is converted into a linear motion of the
ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連なる入力軸3aと、ピニオン軸7に連なる出力軸3bとに分割されており、これら入、出力軸3a,3bはトーションバー12を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー12を介する入、出力軸3a,3b間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ13が設けられており、このトルクセンサ13のトルク検出結果は、ECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)14に与えられる。ECU14では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路15を介して操舵補助用の電動モータ16を駆動制御する。電動モータ16の出力回転が伝動装置としての減速機17を介して減速されてステアリングシャフト3の出力軸3bに伝達され、さらにピニオン軸7を介してラックバー8の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
The steering shaft 3 is divided into an
A
減速機17は、電動モータ16により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸18と、このウォーム軸18に噛み合うと共にステアリングシャフト3の出力軸3bに一体回転可能に連結される従動ギヤとしてのウォームホイール19を備える。
図2を参照して、ウォーム軸18は、電動モータ16の出力軸20と同軸上に配置されている。ウォーム軸18は、その軸長方向に離隔する第1および第2の端部18a,18bを有し、第1および第2の端部18a,18b間の中間部18cに歯部を有する。
The
With reference to FIG. 2, the
ウォームホイール19は、ステアリングシャフト3の出力軸3bの軸方向中間部に一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール19は、出力軸3bに一体回転可能に結合される環状の芯金19aと、芯金19aの周囲を取り囲み外周に歯部19cを形成した合成樹脂部材19bとを備える。芯金19aは、例えば合成樹脂部材19bの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
The
ウォーム軸18は、減速機17のハウジング21に形成された収容孔21a内に収容されている。ウォーム軸18およびウォームホイール19の歯の噛み合い部分を含む領域にはグリース等の潤滑剤が充填されている。
ウォーム軸18の第1の端部18aと電動モータ16の出力軸20とは、筒状の継手22を介して同軸上に動力伝達可能に連結されている。ウォーム軸18の第1の端部18aおよび電動モータ16の出力軸20が、継手22の対応する端部からそれぞれ嵌め入れられて継手22に結合している。
The
The
具体的には、ウォーム軸18の第1の端部18aに設けられたスプライン部18dが、第1の軸方向X1および第2の軸方向X2に移動可能に継手22にスプライン結合されている。一方、電動モータ16の出力軸20が例えば圧入により継手22に結合されている。これにより、ウォーム軸18の第1の端部18aは、継手22を介して電動モータ16の出力軸20によって支持されている。ウォーム軸18の第1の軸方向X1は、継手22に向かう方向であり、第2の軸方向X2は第1の軸方向X1と反対方向である。
Specifically, a
一方、ウォーム軸18の第2の端部18bは、組合せアンギュラ軸受としての組合せアンギュラ玉軸受23によって回転自在に支持されている。組合せアンギュラ玉軸受23は、当該組合せアンギュラ玉軸受23を介してウォーム軸18を第1または第2の軸方向X1,X2に移動させることにより、ウォーム軸18とウォームホイール19のバックラッシを調整するための調整部材としてのねじ部材24により支持されている。
On the other hand, the
このねじ部材24は、有底の筒状をなしており、周側壁25と端壁26を有している。周側壁25の外周には、雄ねじ部25aが形成され、この雄ねじ部25aは、ハウジング21の収容孔21aに形成された雌ねじ部21bに螺合している。また、雄ねじ部25aには、ねじ部材24を止定したロックナット27が螺合している。端壁26には、ねじ部材24を回動操作するための工具係合孔26aが形成されている。
The
また、ウォーム軸18は、例えば圧縮コイルばね等の弾性部材からなる付勢部材28によって、第1の軸方向X1に付勢されている。付勢部材28は、ねじ部材24の端壁26と組合せアンギュラ玉軸受23をウォーム軸18に止定するためのナット37(図4参照)との間に介在している。付勢部材28としては、例えば図2に示すような圧縮コイルばねを用いることができるが、これに限らず、皿ばねを用いることができる。また、付勢部材28としては、金属部材に限らず、ゴム体、樹脂体等を用いることもできる。
The
図3を参照して、ウォーム軸18は複リード式である。したがって、ウォーム軸18は、第1の軸方向X1に進むにつれて歯厚が増大し、第2の軸方向X2に進むにつれて歯厚が減少するようになっている。すなわち、ウォーム軸18のピッチP1が、ピッチP2よりも小さくなっている。
したがって、ウォーム軸18を第1の軸方向X1に移動させれば、ウォーム軸18とウォームホイール19のバックラッシを減少させることができ、また、ウォーム軸18を第2の軸方向X2に移動させれば、上記のバックラッシを増大させることができる。このようにして、バックラッシを調整することができる。
Referring to FIG. 3, the
Therefore, if the
次いで、図4を参照して、組合せアンギュラ玉軸受23は、内輪29、外輪30および転動体31を含むアンギュラ玉軸受32と、内輪33、外輪34および転動体35を含むアンギュラ玉軸受36との2個の軸受を組み合わせて構成されている。アンギュラ玉軸受32およびアンギュラ玉軸受36は、背面組合せで使用したときに所定の予圧が付与されるように、差幅が調整されている。
Next, referring to FIG. 4, the combination
ウォーム軸18の第2の端部18bの外周には、雄ねじ部18eが形成されており、この雄ねじ部18eに、ナット37が螺合している。このナット37とこれに対向してウォーム軸18に設けられた段部18fとの間に、組合せアンギュラ玉軸受23の2個の内輪29,33が軸方向に挟持され、その結果、背面組合せアンギュラ玉軸受23に、適正な予圧が付与されている。
A
ねじ部材24の周側壁25の内周面によって、各アンギュラ玉軸受32,36の外輪30,34が回転不能に支持されている。また、ねじ部材24の周側壁25は、端壁26と反対側の端部に、径方向内方へ突出する係合突起38を形成している。この係合突起38は、アンギュラ玉軸受32の外輪30の端面30aに係合しており、組合せアンギュラ玉軸受23を一括して第2軸方向X2に移動させることができるようになっている。
The outer rings 30 and 34 of the
係合突起38は、周側壁25の全周に設けられてよいし、また、周方向の一部に設けられてもよい。
本実施の形態によれば、ウォーム軸18の第1の端部18aは、継手22を介して電動モータ16の出力軸20により支持されるので、ウォーム軸18の第1の端部18aを支持する軸受が不要である。したがって、構造の簡素化を図ることができ、小型化にも寄与できる。また、ウォーム軸18の第2の端部18bを支持する組合せアンギュラ玉軸受23を介して、複リード式のウォーム軸18の軸方向の位置を調整するのみで、簡便に、バックラッシの調整が行える。
The
According to the present embodiment, the
また、組合せアンギュラ玉軸受23であれば、ウォーム軸18の段部18fとナット37との間に、2個の内輪29,33を挟持して締め付けるのみで、当該組合せアンギュラ玉軸受23に適正な予圧を付与することができる。
また、ねじ部材24を回動操作するのみで、付勢部材28によって第1の軸方向X1に付勢されているウォーム軸18の軸方向の位置を調整できるので、非常に簡便にバックラッシを調整することができる。
Further, in the case of the combined angular
Further, since the position of the
特に、ねじ部材24が筒状をなし、ハウジング21の収容孔21aの内周面と組合せアンギュラ玉軸受23の2個の外輪30,34の外周面との間に介在して上記2個の外輪を支持する周側壁25を含む。したがって、組合せアンギュラ玉軸受23を支持する部材自体に、ねじ(雄ねじ部25a)が形成されるので、構造の簡素化を図ることができ、また、組合せアンギュラ玉軸受23を介してウォーム軸18を確実に軸方向に移動させることができる。
In particular, the
次いで、図5は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態が図2の実施の形態と異なるのは、ウォーム軸18を第2の軸方向X2に付勢する付勢部材28Aを設け、この付勢部材28Aに抗して、組合せアンギュラ玉軸受23を第1の軸方向X1に移動させることのできるねじ部材24Aを設けた点にある。
付勢部材28Aとしては、継手22内に収容され、ウォーム軸18の第1の端部18aと電動モータ16の出力軸20との間に介在する弾性部材を用いることができる。弾性部材としては、金属製の圧縮コイルばね、皿ばねの他、ゴム体や合成樹脂体を用いることができる。
Next, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 2 in that a biasing
As the urging
また、ねじ部材24Aの係合突起38Aは、周側壁25の軸方向の中間部に設けられ、組合せアンギュラ玉軸受23のアンギュラ玉軸受36の外輪34の端面を第1の軸方向X1に押すことになる。他の構成については、図2の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態においても、図2の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
Further, the
その他、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。 In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1…電動パワーステアリング装置、A…舵取り機構、16…電動モータ、17…減速機(伝達機構)、18…ウォーム軸、18a…第1の端部、18b…第2の端部、18d…スプライン部、18e…雄ねじ部、18f…段部、X1…第1の軸方向(ウォーム軸の軸方向)、X2…第2の軸方向(ウォーム軸の軸方向)、19…ウォームホイール、20…出力軸、21…ハウジング、21a…収容孔、21b…雌ねじ部、22…継手、23…組合せアンギュラ玉軸受(組合せアンギュラ軸受)、24,24A…ねじ部材(調整部材)、25…周側壁、25a…雄ねじ部、26…端壁、28,28A…付勢部材、29,33…内輪、30,34…外輪、31,35…転動体、32,36…アンギュラ玉軸受、37…ナット、38,38A…係合突起。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, A ... Steering mechanism, 16 ... Electric motor, 17 ... Reduction gear (transmission mechanism), 18 ... Worm shaft, 18a ... First end, 18b ... Second end, 18d ... Spline Part, 18e ... male screw part, 18f ... step part, X1 ... first axial direction (axial direction of worm axis), X2 ... second axial direction (axial direction of worm axis), 19 ... worm wheel, 20 ... output Shaft, 21 ... Housing, 21a ... Accommodating hole, 21b ... Female thread, 22 ... Joint, 23 ... Combined angular ball bearing (combined angular bearing), 24, 24A ... Screw member (adjusting member), 25 ... Peripheral side wall, 25a ... Male thread portion, 26 ... end wall, 28, 28A ... biasing member, 29, 33 ... inner ring, 30, 34 ... outer ring, 31, 35 ... rolling element, 32, 36 ... angular ball bearing, 37 ... nut, 38, 38A ... engagement Cause.
Claims (4)
この電動モータの出力軸の回転を舵取り機構に伝達するための伝達機構とを備え、
この伝達機構は、第1および第2の端部を有する複リード式のウォーム軸と、このウォーム軸に噛み合うウォームホイールとを含み、
上記ウォーム軸の第1の端部は、電動モータの出力軸によって継手を介して軸方向移動自在に支持され、
ウォーム軸の第2の端部は、ウォーム軸と軸方向に一体移動可能な組合せアンギュラ軸受により支持され、
組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸の軸方向の位置を調整するための調整部材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。 An electric motor for steering assistance having an output shaft;
A transmission mechanism for transmitting the rotation of the output shaft of the electric motor to the steering mechanism;
The transmission mechanism includes a multi-lead worm shaft having first and second ends, and a worm wheel meshing with the worm shaft,
The first end portion of the worm shaft is supported by the output shaft of the electric motor so as to be axially movable through a joint,
The second end of the worm shaft is supported by a combination angular bearing that can move integrally with the worm shaft in the axial direction,
An electric power steering apparatus comprising an adjustment member for adjusting the position of the worm shaft in the axial direction via a combined angular bearing.
上記収容孔の内周面に、雌ねじ部が形成され、
上記調整部材は、上記収容孔の雌ねじ部に螺合するねじ部材を含み、
このねじ部材は、付勢部材に抗して組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸を軸方向に移動させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In Claim 1 or 2, it comprises a biasing member that biases the worm shaft in any axial direction, and a housing that forms a housing hole that houses the worm shaft,
A female screw part is formed on the inner peripheral surface of the accommodation hole,
The adjustment member includes a screw member that is screwed into the female screw portion of the accommodation hole,
The screw member moves the worm shaft in the axial direction through a combination angular bearing against the urging member.
この周側壁の外周面に、収容孔の内周面の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部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。 4. The screw member as the adjustment member according to claim 3, wherein the screw member has a cylindrical shape and is interposed between the inner peripheral surface of the housing receiving hole and the outer peripheral surfaces of the two outer rings of the combined angular bearing. Including a peripheral side wall supporting the outer ring,
An electric power steering device characterized in that a male screw portion that is screwed into a female screw portion of an inner peripheral surface of the accommodation hole is formed on the outer peripheral surface of the peripheral side wall.
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