JP2007196751A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動歯車及び従動歯車の回転に従って循環する潤滑油脂の循環量を多くすることができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵補助用の電動モータに連動連結されるウォーム６と、該ウォーム６に噛合する合成樹脂製の環状歯体７１及び該環状歯体７１を保持した金属製の芯体７２を有し、操舵軸３に取着されるウォームホイールとを備え、環状歯体７１の歯幅方向の側面であり、且つ回転中心からの距離が複数の周方向位置で異なる箇所に凸部７３を設け、ウォームホイールの周りに塗布される潤滑油脂を撹拌し、潤滑油脂を噛合部の歯面間に移行させ得るようにした。
【選択図】図１

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歯車対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。）。

上述のように歯車対が用いられる場合、歯車対の噛合部にバックラッシュが発生するため、このバックラッシュによる歯打ち音の低減化を図る必要がある。

バックラッシュによる歯打ち音を低減する手段として、歯車対の回転中心間距離を調整するための調整機構を設けたり、歯車対の歯の寸法精度を高めたりすることが行われている。しかし、このような手段によると、構造が複雑になったり、加工及び組立て作業性が悪くなったりするため、改善策が要望されている。

バックラッシュによる歯打ち音を簡易に低減するには、例えば弾性機能を有する潤滑油脂を用い、該潤滑油脂を歯車対に塗布し、該潤滑油脂を噛合部の歯面間に介在させることにより、噛合部の歯面同士が直接当接するのを防ぐことが考えられる。
特開２００５−２６３９８９号公報

ところで、潤滑油脂により歯打ち音を低減する手段にあっては、噛合部の歯面間に潤滑油脂が常に介在する必要があるため、潤滑油脂の潤滑性を高めるべく潤滑油脂のちょう度を高め、流動性の向上を図る必要がある。しかし、潤滑油脂の流動性が高くなると、歯車対が収容支持されるハウジングの内面に潤滑油脂が付着し、歯車対の回転とともに循環する潤滑油脂量が減少することが考えられる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は適度の流動性を有する潤滑油脂が駆動歯車及び従動歯車の回転に従って循環する循環量を多くする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、操舵補助用の電動モータの回転力を駆動歯車と、該駆動歯車に噛合する従動歯車とを介して舵取機構に伝え、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、前記駆動歯車及び従動歯車の少なくとも一方の歯幅方向の側面は、凸部を有す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、前記凸部は、回転中心からの距離が複数の周方向位置で異なる箇所に配されてい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、前記駆動歯車及び従動歯車の径方向内外間で周方向へ偏倚し、潤滑油脂を歯先側へ誘導すべき誘導面を前記凸部は有することを特徴とする。

第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記誘導面は前記周方向の両側に径方向外方が狭い略ハ字形をなすことを特徴とする。

第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記従動歯車は合成樹脂製の環状歯体及び該環状歯体の内側に結合された金属製の芯体を有し、前記凸部は前記環状歯体に溶着又は環状歯体と一体成形されていることを特徴とする。

第１発明によれば、ハウジング等の静止部材に収容支持される駆動歯車及び従動歯車に塗布された潤滑油脂が、駆動歯車及び従動歯車の回転に従って前記静止部材の内面に付着するような場合、塗布された潤滑油脂を前記凸部により撹拌することができ、この撹拌により潤滑油脂を駆動歯車及び従動歯車の少なくとも一方に繰り返し付着させることが可能である。従って、適度の流動性を有する潤滑油脂が駆動歯車及び従動歯車の回転に従って循環する循環量を長期間に亘って確保することが可能であり、駆動歯車及び従動歯車の噛合部の歯面間に長期間に亘って潤滑油脂を介在させることが可能であり、バックラッシュによる歯打ち音を低減することが可能である。

第２発明によれば、凸部は回転中心からの距離が複数の周方向位置で異なるため、回転中心からの距離が異なる複数の位置で潤滑油脂を順次撹拌することができ、この撹拌により潤滑油脂を駆動歯車及び従動歯車の少なくとも一方に短い周期で繰り返し付着させることが可能である。従って、適度の流動性を有する潤滑油脂が駆動歯車及び従動歯車の回転に従って循環する循環量を長期間に亘って確保することが可能であり、駆動歯車及び従動歯車の噛合部の歯面間に長期間に亘って潤滑油脂を介在させることが可能であり、バックラッシュによる歯打ち音を低減することが可能である。

第３発明によれば、駆動歯車及び従動歯車の径方向内外間で周方向へ偏倚し、潤滑油脂を歯先側へ誘導すべき誘導面を凸部に設けてあるため、回転中心からの距離が異なる複数の位置で潤滑油脂が順次撹拌されるとき、潤滑油脂を凸部の誘導面に沿って歯側へスムーズに移行させることが可能であり、噛合部の歯面間により一層長期間に亘って潤滑油脂を介在させることが可能である。

第４発明によれば、周方向の両側に径方向外方が狭い略ハ字形をなす誘導面を有するため、左方向へ操舵されるときは、潤滑油脂を凸部の一面の誘導面に沿って歯側へスムーズに移行させることが可能であり、右方向へ操舵されるときは、潤滑油脂を凸部の他面の誘導面に沿って歯側へスムーズに移行させることが可能であり、噛合部の歯面間により一層長期間に亘って潤滑油脂を介在させることが可能である。

第５発明によれば、複数の凸部を合成樹脂製の環状歯体に溶着、又は、合成樹脂製の環状歯体と一体成形することにより簡易に構成することができ、割安にできる。

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要部の構成を示す拡大断面図、図２はウォームホイールの構成を示す正面図、図３は電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図、図４は減速歯車機構部分の構成を示す断面図である。

電動パワーステアリング装置は、一端が舵取りのための操舵輪Ａに繋がり、他端に筒部１ａを有する第１の操舵軸１と、前記筒部１ａ内に挿入されてその一端が前記操舵軸１の他端に同軸的に連結され、前記操舵輪Ａに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー２と、その一端部が前記筒部１ａの周りに挿入され、その他端が前記トーションバー２の他端に同軸的に連結される第２の操舵軸３と、前記トーションバー２の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸１，３の相対回転変位量によって前記操舵輪Ａに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、該トルクセンサ４が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ５と、該電動モータ５の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸３に伝達する駆動歯車（以下ウォームという）６及び従動歯車（以下ウォームホイールという）７を有する減速歯車機構Ｂと、前記トルクセンサ４及び前記減速歯車機構Ｂが収容されるハウジング８とを備えている。

減速歯車機構Ｂは、前記第２の操舵軸３の軸芯と交叉するように配置され、前記電動モータ５の出力軸５ａに繋がる軸部６ａを有する金属製のウォーム６と、該ウォーム６に噛合し、第２の操舵軸３の中間に嵌合固定されるウォームホイール７とを備え、該ウォーム６及びウォームホイール７の噛合により出力軸５ａの回転を減速して第２の操舵軸３に伝達し、該第２の操舵軸３からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。

ウォームホイール７は、ウォーム６に噛合する複数の歯７ａを外周部に有する合成樹脂製の環状歯体７１と、該環状歯体７１の内側に結合された金属製の芯体７２とを備え、該芯体７２の中心部に穿設された貫通孔７２ａが第２の操舵軸３に嵌合される。また、合成樹脂製の環状歯体７１を備えることにより、ウォーム６との噛合による音鳴りを小さくし、歯７ａの加工性を良好にしてある。

環状歯体７１の歯幅方向の一側面７１ａには、偏心軌跡Ｃ上の複数の周方向位置、換言すると回転中心Ｏからの距離が複数の周方向位置で異なる箇所に凸部７３が一体的に設けられている。この凸部７３は環状歯体７１の内周面と歯底との間に８等配されている。

凸部７３の夫々は径方向外方に向けて略台形をなしており、該凸部７３の前記周方向の一面を、径方向内外間で周方向一方へ偏倚し、ウォームホイール７が他方向へ回転するとき潤滑油脂を歯先側へ誘導すべき第１の誘導面７３ａとし、周方向の他面を、径方向内外間で周方向他方へ偏倚し、ウォームホイール７が一方向へ回転するとき潤滑油脂を歯先側へ誘導すべき第２の誘導面７３ｂとしてある。第１及び第２の誘導面７３ａ，７３ｂは径方向外方が狭い略ハ字形をなしている。凸部７３の夫々は、環状歯体７１及び凸部７３に対応するキヤビティが設けられた成形型により一体に成形される。この成形は芯体７２をインサートとしてキヤビティに収容配置し、溶融された合成樹脂材料をキヤビティに注入することにより行われており、芯体７２と一体に結合されている。

芯体７２は軟鋼等の金属材料によって円板形に形成してあり、その外側周面にスプライン等の凸条を設けて前記環状歯体７１と相対回転及び軸長方向へ相対移動しないように結合してある。

ハウジング８は、ウォーム６を二つの転がり軸受９，１０により両持ちに収容支持する第１収容部８ａと、該第１収容部８ａに連なり、ウォームホイール７を二つの転がり軸受１１，１２及び第２の操舵軸３により両持ちに収容支持する第２収容部８ｂと、該第２の収容部８ｂに連なりトルクセンサ４を収容支持する第３の収容部８ｃとを有する。第２収容部８ｂの一側面７１ａと対向する内面には環状凹所８ｄが設けられており、この環状凹所８ｄに凸部７３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が組み立てられる際には、ウォーム６及びウォームホイール７にグリース等の粘性が比較的高い潤滑油脂が塗布され、さらに、ウォームホイール７及びハウジング８の内面間の空間Ｄ（環状凹所８ｄ）にも潤滑油脂が塗布される。この潤滑油脂は、合成樹脂材料を含有し、一般的なグリースよりも粘性が低く弾性機能を有するグリースを用いる。

以上の電動パワーステアリング装置は、操舵輪Ａの操舵力が第１及び第２の操舵軸１，３、ユニバーサルジョイントから例えばラックピニオン式の舵取機構に伝達されるとともに、操舵輪Ａの操舵に伴って生ずる操舵トルクに応じて電動モータ５が駆動され、該電動モータ５の回転がウォーム６及びウォームホイール７から第２の操舵軸３に伝動され、舵取りのための運転者の労力負担を軽減することができる。

しかして、電動モータ５の回転に伴ってウォーム６及びウォームホイール７が回転すると、ウォーム６及びウォームホイール７に付着している潤滑油脂がウォーム６及びウォームホイール７とともに移動し、前記潤滑油脂は噛合部の歯面の間に介在し、歯面の間に弾性機能を有する潤滑油脂の油膜が生じるため、この潤滑油脂の弾性機能により歯面の間の衝突エネルギを吸収することができ、前記噛合部のバックラッシュによる音鳴りを低減することができる。従って、減速歯車機構Ｂの多少の寸法誤差及び組立て誤差を許容することができ、コストの低減を図ることができる。

ウォーム６及びウォームホイール７が回転するとき、ウォームホイール７の一側面７１ａに突設されている凸部７３の夫々が空間Ｄ内の潤滑油脂を順次撹拌し、空間Ｄ内の潤滑油脂をウォームホイール７の一側面７１ａに繰り返し付着させることができる。このウォームホイール７の一側面７１ａに付着した潤滑油脂はウォームホイール７の回転に伴う遠心力により歯側に移行し、歯側で余分になった潤滑油脂は環状凹所８ｄに戻され、ハウジング８の内面との間に生じる流動抵抗により空間Ｄに戻される。従って、潤滑油脂を長期間に亘って歯面間に介在させることができ、噛合部のバックラッシュによる音鳴りを長期間に亘って低減することができる。

また、ウォームホイール７の一側面７１ａに突設されている凸部７３の周方向一面及び他面は誘導面７３ａ，７３ｂになっているため、ウォームホイール７が一方向へ回転し、凸部７３の夫々が空間Ｄ内の潤滑油脂を順次撹拌するとき、凸部７３の他面に臨む潤滑油脂を第２の誘導面７３ｂに沿って歯側にスムーズに移行させることができ、また、ウォームホイール７が他方向へ回転し、凸部７３の夫々が空間Ｄ内の潤滑油脂を順次撹拌するとき、凸部７３の一面に臨む潤滑油脂を第１の誘導面７３ａに沿って歯側にスムーズに移行させることができる。従って、潤滑油脂をより一層長期間に亘って歯面間に介在させることができ、噛合部のバックラッシュによる音鳴りをより一層長期間に亘って低減することができる。

尚、以上説明した実施の形態において、潤滑油脂は、弾性機能を有するグリースを用いる他、合成樹脂材料を含有しない一般的なグリースを用いてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、ウォームホイール７の一側面７１ａに凸部７３を設けたが、その他、凸部７３はウォームホイール７の両側面、又はウォーム６の幅方向の側面に設けてもよい。また、凸部７３はウォーム６及びウォームホイール７の一方にだけ設ける構成としてもよいし、また、両方に設ける構成としてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、合成樹脂製の環状歯体７１及び金属製の芯体７２を有するウォームホイール７を備える構成としたが、その他、ウォームホイール７は全体が金属製であってもよい。また、合成樹脂製の環状歯体７１と一体に凸部７３を成形したが、その他、凸部７３は環状歯体７１と別個に形成された凸部７３を環状歯体７１に溶着する構成としてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、ウォーム６である駆動歯車及びウォームホイール７である従動歯車６を有する減速歯車機構Ｂを備える構成としたが、その他、減速歯車機構Ｂは平歯車、はすば歯車、やまば歯車を有する機構であってもよい。

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ウォームホイールの構成を示す正面図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体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減速歯車機構部分の構成を示す断面図である。

符号の説明

５ 電動モータ
６ 駆動歯車（ウォーム）
７ 従動歯車（ウォームホイール）
７１ 環状歯体
７２ 芯体
７３ 凸部
７３ａ 第１の誘導面
７３ｂ 第２の誘導面

Claims (5)

1. 操舵補助用の電動モータの回転力を駆動歯車と、該駆動歯車に噛合する従動歯車とを介して舵取機構に伝え、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、前記駆動歯車及び従動歯車の少なくとも一方の歯幅方向の側面は、凸部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記凸部は、回転中心からの距離が複数の周方向位置で異なる箇所に配されている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記駆動歯車及び従動歯車の径方向内外間で周方向へ偏倚し、潤滑油脂を歯先側へ誘導すべき誘導面を前記凸部は有する請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記誘導面は前記周方向の両側に径方向外方が狭い略ハ字形をなす請求項３記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記従動歯車は合成樹脂製の環状歯体及び該環状歯体の内側に結合された金属製の芯体を有し、前記凸部は前記環状歯体に溶着又は環状歯体と一体成形されている請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。

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