JP2007290441A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォーム軸をウォームホイール方向に付勢する際の金属接触による異音の発生を防止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】ギヤハウジング１０に収容され、基端部が電動モータ６の出力軸６ａに連結され且つ外周にウォーム１４ａが設けられたウォーム軸１４と、前記ウォーム１４ａに噛合し、操舵軸４に連結されたウォームホイール１５と、前記ウォーム軸１４の一端部側に取り付けられ、前記ウォーム軸１４の先端側を前記ウォームホイール１５方向へ向けて偏倚可能に支持する軸受１７と、この軸受１７を前記ウォームホイール１５方向へ付勢する付勢手段とを備えている。前記付勢手段が、前記軸受１７の外周と前記ギヤハウジング１０との間に配置され、互いに非接触状態で対向させた一対の磁石２５，２６である。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助す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は、操舵補助用の電動モータ及び当該電動モータの回転力を減速して舵取手段に伝える減速機構を備えており、操舵手段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、舵取りのためのドライバーの労力負担を軽減するように構成されている。

減速機構は、基端部が前記電動モータの出力軸に連結され且つ外周にウォームが設けられたウォーム軸と、このウォーム軸のウォームに噛合し、操舵軸に連結されたウォームホイールとを備えている。このような減速機構が用いられた電動パワーステアリング装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音を低減すべく、前記ウォーム軸の一端部側に取り付けられた軸受をコイルスプリングや板ばね等の弾性体によりウォームホイール方向に付勢してバックラッシュを減少させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２０３１５４号公報

この場合、金属製の弾性体を用いて軸受をウォームホイール方向に付勢しているため、弾性体と軸受との金属接触によって異音が発生する場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ウォーム軸をウォームホイール方向に付勢する際の金属接触による異音の発生を防止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を目的としている。

本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明の電動パワーステアリング装置は、ギヤハウジングに収容され、基端部が電動モータの出力軸に連結され且つ外周にウォームが設けられたウォーム軸と、
このウォーム軸のウォームに噛合し、操舵軸に連結されたウォームホイールと、
前記ウォーム軸の一端部側に取り付けられ、前記ウォーム軸の先端側を前記ウォームホイール方向へ向けて偏倚可能に支持する軸受と、
この軸受を前記ウォームホイール方向へ付勢する付勢手段とを備え、
前記電動モータの回転によって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置において、
前記付勢手段が、前記軸受の外周と前記ギヤハウジングとの間に配置され、互いに非接触状態で対向させた一対の磁石であることを特徴としている。

この構成によれば、一対の磁石を接触させることなく、磁石間の磁力によってウォーム軸をウォームホイール方向へ付勢するため、従来の金属製の弾性体で付勢する場合のように弾性体と軸受とが金属接触することにより生じる異音の発生を防止することができる。

上記電動パワーステアリング装置において、前記一対の磁石のうちの一方の磁石が、前記軸受の外周に非磁性部材を介在させた状態で配置されていることが好ましい。この場合、軸受と磁石との間に非磁性部材を介在させることにより、軸受に磁性による悪影響を与えることを防止することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ウォーム軸をウォームホイール方向に付勢する際の金属接触による異音の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るパワーステアリング装置の要部構成を示す断面図である。
このパワーステアリング装置ＰＳは、上端に操舵輪（ステアリングホイール）１を取り付ける第１操舵軸２と、この第１操舵軸２の下端にトーションバー３を介して連結された筒状の第２操舵軸４と、上記第１操舵軸２と第２操舵軸４との相対的な回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、このトルクセンサ５の検出結果や車速、操舵輪１の操舵角等に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ６と、この電動モータ６の回転を減速して第２操舵軸４に伝達する減速機構Ａとを備えている。
上記第１操舵軸２は、第１ステアリングコラム７及び第２ステアリングコラム８に包囲された状態で支持されており、第１ステアリングコラム７は図示しないブラケットを介して車体に取り付けられている。また、上記トルクセンサ５はセンサハウジング９に収容されている。また、上記減速機構Ａはギヤハウジング１０に収容されており、上記電動モータ６はギヤハウジング１０に取り付けられている。

上記第１操舵軸２は、上端部に前記操舵輪が取り付けられた筒状の第１軸体２ａと、この第１軸体２ａの下端部に軸方向への移動が許容された状態で一体回転可能に嵌合された棒状の第２軸体２ｂと、この第２軸体２ｂにピン２ｃにより連結された筒状の第３軸体２ｄとを備えている。上記第１軸体２ａは、その中間部が軸受１１を介して円筒状の第１ステアリングコラム７に回転自在に支持されている。また、上記第１及び第２軸体２ａ，２ｂ間には、自動車の衝突時等においてドライバーから操舵輪１に作用する衝撃エネルギーを吸収するための合成樹脂製の緩衝部材２ｅが設けられている。さらに、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との間には上記トルクセンサ５が設けられている。

上記第２ステアリングコラム８は、その上端部が第１ステアリングコラム７に摺動自在に嵌合され、下端部が前記センサハウジング９に嵌合されており、上記衝撃エネルギーを吸収する際に、第１ステアリングコラム７を第２ステアリングコラム８に対して軸方向へ移動させ得るようになっている。
上記第２操舵軸４の内部にはトーションバー３が導入されており、当該第２操舵軸４の下端部は、ピン４ａにより前記トーションバー３に一体回転可能に連結されている。また、この第２操舵軸４の軸方向の中間部は、一対の軸受１２，１３を介して上記ギヤハウジング１０に回転可能に支持されており、これら軸受１２，１３の間に、後述するウォームホイール１５の内周が一体回転可能に嵌合されている。

減速機構Ａは、図２に示すように、基端部が上記電動モータ６の出力軸６ａに連結され、且つ第２操舵軸４の軸線と直交させた状態で配置されたウォーム軸１４と、上記第２操舵軸４に一体回転可能に嵌合されたウォームホイール１５とによって構成されており、ウォーム軸１４外周の軸方向の中間部に一体形成されているウォーム１４ａがウォームホイール１５に噛み合わされている。
したがって、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との相対的な回転変位量に基づく操舵トルクが上記トルクセンサ５によって検出され、このトルクセンサ５の検出結果に基づいて電動モータ６を駆動し、この電動モータ６の回転をウォーム１４ａとウォームホイール１５とによって減速して第２操舵軸４に伝達する。そして、この第２操舵軸４の回転が、車輪に連結された、例えばラックピニオン式の舵取手段にユニバーサルジョイントＪ（図１参照）を介して伝達される。

減速機構Ａのウォーム軸１４は、両端に軸部１４ｂ，１４ｃを有しており、一端の軸部１４ｂがボール軸受からなる第１軸受１６を介してアルミニウム製のギヤハウジング１０に回転自在に支持された状態で電動モータ６の出力軸６ａに継合され、他端の軸部１４ｃが第２軸受１７を介してギヤハウジング１０に支持されている。なお、軸部１４ｂ，１４ｃは、軸受１６，１７の内輪１６ａ，１７ａにそれぞれ圧入されている。
ウォームホイール１５は、合成樹脂製の環状歯体１５ａと、この環状歯体１５ａの内側に結合された金属製の芯部材１５ｂとからなり、この芯部材１５ｂが第２操舵軸４の途中に嵌合固定されている。

ギヤハウジング１０はウォーム軸１４を収容し、このウォーム軸１４の軸部１４ｂ，１４ｃを、転がり軸受１６，１７を介して回転自在に支持した第１収容部１８と、ウォームホイール１５を収容し、このウォームホイール１５を第２操舵軸４及びこの第２操舵軸４に嵌合された２つの転がり軸受１２，１３（図１参照）を介して支持した第２収容部１９とを有する。
第１収容部１８は、ウォーム軸１４の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には転がり軸受１６を遊嵌合により支持する支持孔１８ａ及びこの支持孔１８ａに連なる大径孔１８ｂ及びモータ取付部１８ｃが設けられており、大径孔１８ｂには転がり軸受１６の外輪１６ｂに接触して転がり軸受１６の軸長方向への移動を制限するためのプラグ２０が嵌合されている。また、モータ取付部１８ｃには電動モータ６が取り付けられている。

電動モータ６の出力軸６ａとウォーム軸１４の軸部１４ｂとは、その一端部にそれぞれ４つの噛合歯を有する第１及び第２継体２１，２２が取り付けられ、これら継体２１，２２の間に、その外周部に前記噛合歯を噛合する８つの噛合歯を有する弾性歯体２３を介することにより継合されている。各継体２１，２２の噛合歯は、歯元から歯先にかけて歯先が小となり、さらに回転中心側縁から外周側縁にかけて歯厚が大となるように傾斜する歯面としてある。
弾性歯体２３は、第１継体２１の４つの噛合歯と噛合する４つの噛合部及び第２継体２２の４つの噛合歯と噛合する４つの噛合部が交互に配置されており、それぞれ噛合することにより、各継体２１，２１と弾性歯体２３との間の回転方向の隙間及び軸長方向の隙間をなくすとともに、ウォーム軸１４を反モータ側へ押圧することができるようにしてある。なお、第１継体２１は出力軸６ａに嵌合されており、また、第２継体２２は軸部１４ｂにセレーション嵌合されている。また、弾性歯体２３の第１継体２１の噛合歯と噛合する噛合部と第２継体２２の噛合歯と噛合する噛合部とは、軸長方向へ互いに逆向きとなるように形成してあり、弾性歯体２３の噛合部と第１継体２１の噛合歯との間、弾性歯体２３の噛合部と第２継体２２の噛合歯との間で軸長方向の力が加わるように噛み合わせることにより、出力軸６ａによって軸長方向への移動が阻止されている第１継体２１に対して第２継体２２を反モータ側へ押圧する。

第１収容部１８の他端部には、第２軸受１７及びこの第２軸受１７に外嵌された筒状の磁石固定ケース２４を、図２において上下方向に遊動可能に支持する支持孔１８ｄが設けられている。第２軸受１７はボール軸受によって構成されたものであり、その外輪１７ｂには非磁性部材としての前記磁石固定ケース２４が圧入され、当該磁石固定ケース２４には断面が円弧状の第１磁石２５が固定されている。
図３及び図４を参照して、磁石固定ケース２４は、樹脂、ゴム、アルミニウム等の非磁性体からなる筒状のものであり、図３の左右方向の厚みｔ１が第２軸受１７の外輪１７ｂと支持孔１８ｄの周面との間の距離とほぼ等しい厚みに設定され、ウォームホイール１５方向（ウォーム軸１４の軸長方向に直交する方向）の厚みｔ２が上記厚みｔ１よりも小さく設定されている。さらに、磁石固定ケース２４の反ウォームホイール側外周面の中央部には凸部２４ａが設けられ、この凸部２４ａのほぼ中央部には凹部２４ｂが形成されており、この凹部２４ｂの底面部に前記第１磁石２５がモールド、接着等により固着されている。上記のように厚みｔ１，ｔ２を設定することにより、支持孔１８ｄと磁石固定ケース２４との間にウォームホイール１５方向へ移動させることができるだけの円弧状の隙間が設けられ、磁石固定ケース２４を外嵌した第２軸受１７は、ウォームホイール１５方向へは動くことができるが図３の左右方向には動けないようになっている。
そして、磁石固定ケース２４の凸部２４ａに対向する支持孔１８ｄの反ウォームホイール側周面の周方向中央部には段状の凹部１８ｅが設けられ、凹部１８ｅに断面が円弧状の第２磁石２６が軽圧入されている。両磁石２５，２６は、径方向に極性を有しており、同一極が隙間を有して対峙するように配置されている。また、ここでは両磁石２５，２６として永久磁石が用いられている。

この同一極が対峙するように配置された両磁石２５，２６の磁性反発力によって、第２軸受１７をウォームホイール１５方向に付勢することができ、これにより、ウォーム１４ａやウォームホイール１５の歯に摩耗が生じた場合に、それらの歯の噛み合わせ部分でガタ（噛み合わせ誤差）が生じるのを防ぐようになっている。このように、磁石の磁性反発力を利用し、両磁石２５，２６が非接触の状態で付勢することができるため、従来の付勢手段のように弾性体と軸受とが金属接触することにより生じる異音の発生を防止することができる。また、第１磁石２５と第２軸受１７の外輪１７ｂとの間には非磁性部材である磁石固定ケース２４が介在しているので、第２軸受１７に磁性による悪影響を与えることを防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るパワーステアリング装置について説明する。図５は、第２実施形態に係る減速機構Ａを示す断面図である。本実施形態における減速機構Ａは、一対の磁石２５，２６が、ウォーム軸１４よりもウォームホイール１５側に設けられている点が上記第１実施形態と異なっている。すなわち、第２軸受１７の外輪１７ｂに、磁石固定ケース２４の凸部２４ａがウォームホイール１５側を向くように嵌合されているとともに、磁石固定ケース２４の凸部２４ａに対向する支持孔１８ｄのウォームホイール側周面の周方向中央部には段状の凹部１８ｆが設けられて、磁石固定ケース２４に固着される第１磁石２５と、支持孔１８ｄの凹部１８ｆに圧入される第２磁石２６とが、異なる極が対峙して磁性が吸着するように隙間を有して配置されている。この場合、一対の磁石２５，２６の磁性吸着力により付勢することができる。なお、上記以外の構成及び作用は、上述した第１実施形態と同様である。

なお、上記の説明では、第２軸受１７のウォームホイール１５方向への移動を可能とするため、磁石固定ケース２４のウォームホイール１５方向（ウォーム軸１４の軸長方向に直交する方向）の厚みｔ２を小さくしたが、磁石固定ケース２４の厚みを変えるのではなく、第１収容部１８の支持孔１８ｄを長穴とすることによって、第２軸受１７をウォームホイール１５方向への移動させてもよい。
また、第１磁石２５を固着する磁石固定ケース２４として筒状のものを使用しているが、筒状のものに限定されるわけではなく、磁石固定ケース２４は第２軸受１７と第１磁石２５との間に介在して第１磁石２５を保持できるものであればよい。
なお、磁石固定ケース２４を用いることなく、第２軸受１７の外輪１７ｂに直接第１磁石２５を取り付けることも可能である。
なお、磁石２５，２６は、永久磁石以外に電磁石を用いることも可能である。

本発明の第１実施形態に係るパワーステアリング装置の要部構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るパワーステアリング装置の減速機構を示す断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の拡大断面図である。 磁石固定ケースの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るパワーステアリング装置の減速機構を示す断面図である。

符号の説明

６ 電動モータ
１４ ウォーム軸
１４ａ ウォーム
１５ ウォームホイール
１６ 第１軸受
１７ 第２軸受
１８ 第１収容部
１８ｄ 支持孔
２４ 磁石固定ケース
２５ 第１磁石（付勢手段）
２６ 第２磁石（付勢手段）
ＰＳ パワーステアリング装置

Claims (2)

1. ギヤハウジングに収容され、基端部が電動モータの出力軸に連結され且つ外周にウォームが設けられたウォーム軸と、
   このウォーム軸のウォームに噛合し、操舵軸に連結されたウォームホイールと、
   前記ウォーム軸の一端部側に取り付けられ、前記ウォーム軸の先端側を前記ウォームホイール方向へ向けて偏倚可能に支持する軸受と、
   この軸受を前記ウォームホイール方向へ付勢する付勢手段とを備え、
   前記電動モータの回転によって操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置において、
   前記付勢手段が、前記軸受の外周と前記ギヤハウジングとの間に配置され、互いに非接触状態で対向させた一対の磁石であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記一対の磁石のうちの一方の磁石が、前記軸受の外周に非磁性部材を介在させた状態で配置されている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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