JP2007196743A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小歯車を両持ちする軸受間のスパンを短くすることができ、しかも、歯車対の周りに塗布された潤滑油脂が軸受の外部に流出するのを防ぐことができるようにする。
【解決手段】その軸が平行に配置され互いに噛合する小歯車３及び大歯車４と、小歯車３を両持ちで支持する第１及び第２の軸受２０，２２とを有し、小歯車３は該小歯車の歯溝に連なり、且つ歯たけより浅い深さの溝３ｃと、該溝３ｃの途中に設けられた環状溝３１とを有しており、該環状溝３１に封止環１０を外嵌し、溝３ｃ周りに第１の軸受２０を外嵌し、該第１の軸受２０と溝３ｃとの間を封止環１０により封止した。
【選択図】図２

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としては、例えば操舵輪に繋がる入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力軸の相対角変位量によって前記入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出したトルク等に基づいて操舵補助用の電動モータを駆動し、該電動モータの回転力を減速歯車機構を介して舵取手段に伝達することにより操舵輪の回転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（例えば、特許文献１参照。）。

減速歯車機構は、電動パワーステアリング装置を小形化するために、ウォーム歯車に比べて動力伝達効率が高く、且つその軸が平行に配置され互いに噛合う平歯車対、又は、はすば歯車対が用いられている。この歯車対は回転中心部にあけられた軸孔を有し、夫々の軸孔に軸が嵌入されており、また、夫々が軸受により両持ちされている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３１４７６６号公報

ところが、特許文献１のように構成された電動パワーステアリング装置にあっては、小歯車の軸孔に軸が嵌入されるため、小歯車の小径化が制限され、歯車対の所定の軸間距離で減速比を大きくすることが困難であった。

歯車対の所定の軸間距離で減速比を大きくするには、例えば棒部材に直接歯切りされた小歯車を用いることが考えられる。しかし、棒部材に直接歯切りされた小歯車は、該小歯車の歯溝に連なり、且つ歯たけより浅い深さの溝が設けられており、また、歯車対の周りには潤滑油脂が塗布されるため、前記溝と離隔した位置に両持ち用の軸受を配置し、歯車対周りの潤滑油脂が前記溝を伝って外部に流出するのを防ぐ必要がある。

しかし、このように構成した電動パワーステアリング装置にあっては、小歯車を両持ちする軸受間のスパンが長くなり、小歯車が撓み易くなる。このため、歯車対に加わる負荷が増加したときに小歯車の撓み量が多くなり、噛合部のバックラッシュ量が多くなり、噛合部での音鳴りが大きくなるという不具合がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は小歯車を両持ちする軸受間のスパンを短くすることができ、しかも、小歯車の周りに塗布された潤滑油脂が軸受の外部に流出するのを防ぐ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、その軸が平行に配置され互いに噛合する小歯車及び大歯車と、前記小歯車を両持ちで支持する第１及び第２の軸受とを有し、前記小歯車が電動モータの出力軸に繋がり、前記大歯車が舵取手段に繋がり、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記小歯車は、該小歯車の歯溝に連なり、且つ歯たけより浅い深さの溝を有しており、該溝周りに第１の軸受を外嵌してあり、該第１の軸受と前記溝との間を封止する封止部材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、前記溝の周りは、該溝の溝底径より小径の環状溝を有し、該環状溝に環状の前記封止部材を外嵌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、前記第１及び第２の軸受は、小歯車の歯幅方向中央からの距離が等しい位置に配してあることを特徴とする。

第１発明にあっては、小歯車は該小歯車の歯溝に連なり、且つ歯たけより浅い深さの溝を有するため、所定の軸間距離内で小歯車及び大歯車の減速比を大きくすることができ、しかも、前記溝周りに軸受を外嵌してあり、該軸受と前記溝との間を封止部材が封止しているため、小歯車を両持ちする軸受間のスパンを短くすることができ、噛合部での音鳴りを低減できるとともに、小歯車の周りに塗布された潤滑油脂が軸受の外部に流出するのを防ぐことができる。

第２発明にあっては、全周長で等厚の環状の封止部材を用いることができるため、該封止部材を簡易に組込むことができ、しかも、より一層封止性を高めることができる。

第３発明にあっては、歯幅方向中央からの距離が等しい位置に両持ちの軸受を配してあるため、小歯車としてはすば歯車が用いられる場合、舵取手段の操作方向が左右のいずれであっても、小歯車の撓み量を均等にでき、操舵フィーリングを向上できる。

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。図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図２は要部の構成を示す拡大断面図、図３は小歯車の構成を示す拡大断面図、図４は図３のIV−IV線の断面図である。

電動パワーステアリング装置は、操作部材としてのステアリングホイールに連なり、舵取手段としての操舵軸１と、操舵補助用の電動モータ２と、該電動モータ２の回転力を操舵軸１に増加して加える小歯車３及び大歯車４と、小歯車３及び大歯車４を回転自在に支持するハウジング５と、ステアリングホイールの操作に応じて操舵軸１に加わるトルクを検出するトルクセンサ６とを備え、該トルクセンサ６の検出結果に基づいて電動モータ２が駆動され、該電動モータ２の回転力が小歯車３及び大歯車４を介して操舵軸１に伝動されるように構成されている。

操舵軸１は、その上部がステアリングホイールに繋がる上側軸体１１と、該上側軸体１１の下部に連結されたトーションバー１２と、該トーションバー１２の下部に連結され、自在軸継手を介して例えばラックピニオン式の転舵機構に繋がる下側軸体１３とを有しており、ステアリングホイールの操作に応じてトーションバー１２が捩じれ、上側軸体１１及び下側軸体１３に操舵トルクが加わるように構成されている。

上側軸体１１の下部にはトーションバー１２の上部が挿入された筒部１１ａが結合されている。下側軸体１３はトーションバー１２の下部及び筒部１１ａの先端部が挿入されるように筒形に形成されており、この下側軸体１３及び筒部１１ａの周りにトルクセンサ６が配置されている。また、下側軸体１３の中途に、大歯車４及び転がり軸受７が外嵌された第１の嵌合部１３ａと、第１の嵌合部１３ａに鍔部を介して連なり、転がり軸受８が外嵌された第２の嵌合部１３ｂと、第１及び第２の嵌合部１３ａ，１３ｂに連なり、螺子環９，９が螺着された螺子部１３ｃ，１３ｃとを有しており、螺子環９，９の締込みにより転がり軸受７，８の内輪を下側軸体１３に固定している。また、大歯車４の両側に転がり軸受７，８が配され、大歯車４を両持ちしている。

小歯車３は棒部材の一方側を歯切り装置ではすばに歯切りすることにより形成されており、棒部材の他方側にスプライン３ａが設けられており、該スプライン３ａ部分が電動モータ２の出力軸２ａにスプライン嵌合により連動連結されている。小歯車３の一側には嵌合軸部３ｂが設けられており、他側には小歯車３の歯溝に連なり、且つ歯たけより浅い深さの溝３ｃが設けられている。

この溝３ｃ部分は、歯切り工具を棒部材の一端から軸長方向へ移動させつつ小歯車３を歯切りするとき、小歯車３の歯溝を延長した位置に設けられるものであり、図３に示すように外周部を切削し、小歯車３のピッチ円以下の直径に形成されている。

溝３ｃの途中には、図３に示すように溝３ｃの溝径より小径の環状溝３１が設けられており、該環状溝３１にＯリングからなる封止部材としての封止環１０が外嵌されており、該封止環１０及び溝３ｃの周りに第１の転がり軸受２０が外嵌され、該転がり軸受２０の内輪が封止環１０の外周面に接触し、溝３ｃ及び第１の転がり軸受２０の間を封止している。また、スプライン３ａ部分と溝３ｃとの境界部には環状溝３２を設け、該環状溝３２に封止環２１を外嵌してスプライン嵌合部分を封止してある。

嵌合軸部３ｂは小歯車３のピッチ円以下の直径に形成されており、該嵌合軸部３ｂに第２の転がり軸受２２が外嵌されており、第１及び第２の転がり軸受２０，２２により小歯車３を両持ちしている。また、嵌合軸部３ｂは歯切り工具を棒部材の一端から軸長方向へ移動させつつ歯切りするとき、小歯車３の歯底と同径の溝が形成されている。

第１及び第２の転がり軸受２０，２２は小歯車３の歯幅方向中央からの距離が等しい位置に配してあり、第２の転がり軸受２２の内輪の一端が小歯車３の一端に当接し、第１の転がり軸受２０の内輪の一端が小歯車３の他端に当接し、小歯車３の軸長方向への移動を規制している。

大歯車４は軸心部に嵌合孔４ａを有するはすば歯車を用いてなり、嵌合孔４ａに下側軸体１３の第１の嵌合部１３ａが嵌入されている。

ハウジング５は、小歯車３を収容する第１収容部５１と、該第１収容部５１に連通し、大歯車４及び下側軸体１３を収容する第２収容部５２と、該第２収容部５２に連通し、トルクセンサ６を収容する第３収容部５３とを有する。

第１収容部５１は有底の円筒形をなし、第１及び第２の転がり軸受２０，２２の外輪を内嵌支持する第１及び第２の支持部５１ａ，５１ｂと、第２の支持部５１ｂに連なる雌螺子部５１ｃとが設けられており、また、第１収容部５１の一側を小歯車３の径方向へ貫通して第２収容部５２に開口する連通孔５４が設けられており、該連通孔５４に大歯車４の周方向の一部が挿入され、該大歯車４が小歯車３に噛合している。雌螺子部５１ｃには第１の転がり軸受２０の外輪に当接する螺子環２３が螺着されており、該螺子環２３の締込みにより、第１及び第２の転がり軸受２０，２２と小歯車３とのガタつきをなくするようにしてある。第２の支持部５１ｂには環状溝５１ｅが設けられており、該環状溝５１ｅに、転がり軸受２０の外周部を封止する封止環２４が内嵌されている。また、第１収容部５１の開放口には電動モータ２が取外しを可能に取着されている。

第２収容部５２は、転がり軸受７，８の外輪を内嵌支持する第３及び第４の支持部５２ａ，５２ｂを有しており、第３及び第４の支持部５２ａ，５２ｂの間に大歯車４が配置されている。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、棒部材に直接歯切りされた小歯車３を備えるため、大歯車４及び小歯車３の所定の軸間距離で減速比を大きくすることができる。従って、大歯車４を大径化することなく適宜の減速比を得ることができ、電動パワーステアリング装置を小形化できる。

また、大歯車４の歯部及び小歯車３にはグリース等の潤滑油脂を塗布し、大歯車４及び小歯車３の摩耗及び噛合音を低減する。塗布された潤滑油脂の一部は溝３ｃに侵入するが、該溝３ｃの途中には環状溝３１及び該環状溝３１に外嵌された封止環１０があり、溝３ｃを封止してあるため、潤滑油脂が溝３ｃから外部へ流出するのを防ぐことができる。また、塗布された潤滑油脂の一部は嵌合軸部３ｂの溝に侵入するが、嵌合軸部３ｂは第１収容部５１の底部５１ｄに臨み閉鎖空間に配置されているため、潤滑油脂の流出量を制限できる。

また、はすばの小歯車３を両持ちする転がり軸受２０，２２は歯幅方向中央からの距離が等しい位置に配してあるため、操作部材としてのステアリングホイールが左方向、右方向へ操作されるときの小歯車３の撓み量を均等にできる。

尚、以上説明した実施の形態では、小歯車３の溝３ｃに環状溝３１を設け、該環状溝３１に封止環１０を外嵌して潤滑油脂の流出を防ぐように構成したが、その他、環状溝３１をなくし、溝３ｃの途中をゴム、合成樹脂等の可撓性部材、又は塗料により埋めるように構成してもよい。

また、小歯車３の嵌合軸部３ｂは、歯切り加工するときの溝が形成された構成としたが、その他、溝をなくした構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態では大歯車４、小歯車３をはすばとしたが、その他、平歯としてもよい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す拡大断面図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の小歯車の構成を示す拡大断面図である。 図３のIV−IV線の断面図である。

符号の説明

１ 操舵軸（舵取手段）
２ 電動モータ
２ａ 出力軸
３ 小歯車
３ｃ 溝
４ 大歯車
１０ 封止環（封止部材）
２０ 第１の転がり軸受（第１の軸受）
２２ 第２の転がり軸受（第２の軸受）
３１ 環状溝

Claims (3)

1. その軸が平行に配置され互いに噛合する小歯車及び大歯車と、前記小歯車を両持ちで支持する第１及び第２の軸受とを有し、前記小歯車が電動モータの出力軸に繋がり、前記大歯車が舵取手段に繋がり、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記小歯車は、該小歯車の歯溝に連なり、且つ歯たけより浅い深さの溝を有しており、該溝周りに第１の軸受を外嵌してあり、該第１の軸受と前記溝との間を封止する封止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。
2. 前記溝の周りは、該溝の溝底径より小径の環状溝を有し、該環状溝に環状の前記封止部材を外嵌してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記第１及び第２の軸受は、小歯車の歯幅方向中央からの距離が等しい位置に配してある請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。

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