JP2008162352A

JP2008162352A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2008162352A
Application number: JP2006352628A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Bando; 勇気坂東; Yorinobu Kanayama; 順宣金山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】噛合部のバックラッシュ量内で小歯車及び大歯車の間に相対速度が発生する際、この相対速度を小さくすることができ、歯打ち音を低減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の出力軸に繋がる小歯車３と、該小歯車３の歯３２に噛合する歯４１を有し、舵取手段に繋がる大歯車４とを備え、小歯車３の歯３２の歯底面３２ａに、大歯車４の歯４１の歯先面４１ａが接触して小歯車３及び大歯車４の相対速度を小さくする弾性体９を設け、路面からの逆入力荷重、又は転舵により小歯車３及び大歯車４の間に相対速度が発生する際、弾性体９が抵抗を加え、相対速度を小さくすることができるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は小歯車及び大歯車を有し、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回転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小歯車及び大歯車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。）。

このように小歯車及び大歯車が用いられた電動パワーステアリング装置にあっては、小歯車及び大歯車の噛合部に適宜のバックラッシュ量を設けて小歯車及び大歯車の噛合部の歯面間に発生する摩擦抵抗を減じ、高効率にて滑らかな伝動を行わせることができるように構成されている。

ところが、噛合部にバックラッシュ量が設けられているため、例えば凹凸を有する路面上を走行中に、路面から操向輪を経て大歯車に伝わる逆入力荷重により、該大歯車が微小に回転振動し、バックラッシュ量内で小歯車に対して相対速度が発生し、大歯車及び小歯車の歯面同士が衝突して耳障りな歯打ち音が発生する。また、電動モータが発生する回転力を小歯車から大歯車に伝達して操舵補助している状態から転舵により操舵補助の方向が逆転し、小歯車が逆回転して小歯車及び大歯車の間に相対速度が発生した際も同様に歯打ち音が発生する。

この歯打ち音の低減対策として、特許文献１では大歯車の歯部分を合成樹脂製とし、歯面同士の衝突を緩和することにより、歯打ち音の低減を図っている。
特開２００３−３２７１４３号公報

ところが、特許文献１のように大歯車の歯部分を合成樹脂製とすることにより歯打ち音を低減する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、大歯車の歯部分が、走行中の温度変化、吸湿等の影響により膨張するため、初期に設定された適正なバックラッシュ量を保てなくなり、伝動効率が低下し、滑らかな伝動をなし得なくなる虞れがある。また、膨張量を見込んだ設計により対応することは可能であるが、合成樹脂製の歯部分に高い形状精度は期待し得ないために効果に疑問がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は噛合部のバックラッシュ量内で小歯車及び大歯車の間に相対速度が発生する際、この相対速度を小さくすることができ、歯打ち音を低減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出力軸に繋がる小歯車と、該小歯車の歯に噛合する歯を有し、舵取手段に繋がる大歯車とを備え、前記電動モータの回転により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、前記小歯車及び大歯車の少なくとも一方で、且つ前記小歯車又は大歯車の歯の歯先面及び歯底面の少なくとも一方に、前記歯先面及び歯底面の少なくとも他方に接触して前記小歯車及び大歯車の相対速度を小さくする弾性体を設けてあ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、前記弾性体は前記小歯車の歯の歯底面に設け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、前記弾性体は前記大歯車の歯の歯先面が接触する際に撓むことができる厚さに形成してあることを特徴とする。

第１発明にあっては、路面からの逆入力荷重、又は転舵により小歯車及び大歯車の間に相対速度が発生する際、弾性体が抵抗を加え、相対速度を小さくすることができるため、歯打ち音を低減できる。また、小歯車及び大歯車の相対速度を小さくすることにより歯打ち音を低減するため、換言すれば、バックラッシュ量を確保することができるため、小歯車及び大歯車の高い回転性を確保することができる。また、小歯車及び大歯車の材料に関係なく歯打ち音を低減できるため、小歯車及び大歯車を金属製とし、剛性を高めることができる。

第２発明にあっては、面積が比較的少ない小歯車の歯の歯底面に弾性体が設けられているため、弾性体の容量を低減でき、装置全体の軽量化を図ることができるとともに、弾性体の取着作業性を高めることができ、コストを低減し得る。また、弾性体が歯面に接触するのを確実に防ぐことができ、弾性体の耐久性を高めることができる。

第３発明にあっては、小歯車、大歯車及び歯車を支持する支持部材の寸法精度を緩和することができ、コストをより一層低減し得る。

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である。この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及び該小歯車３に噛合する大歯車４と、該小歯車３及び大歯車４を回転自在に支持する支持部材としてのハウジング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の検出結果等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に伝達され、操舵補助す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及び軸受７，７が外嵌され、大歯車４を両持ちしている。

図２は小歯車及び大歯車を抽出した模式図、図３は小歯車の歯部分を拡大した断面図、図４は小歯車及び大歯車の噛合部を拡大した断面図である。
小歯車３及び大歯車４は金属製のはすば歯車を用いてなり、小歯車３及び大歯車４の噛合部には適宜のバックラッシュ量が設けられ、高い回転性が得られるように構成されている。

小歯車３は軸長方向両側へ延出され、下側軸体１３と平行的に配置される軸３１を有し、該軸３１に軸受８，８が外嵌され、小歯車３を両持ちしている。

小歯車３の歯３２の歯底面３２ａには、大歯車４の歯４１の歯先面４１ａに接触して小歯車３及び大歯車４の相対速度を小さくするゴム製の弾性体９を設けてある。

弾性体９は、大歯車４の歯４１の歯先面４１ａが弾性体９に接触する際に若干撓み、該歯先面４１ａが食込むことができる厚さに形成してある。また、弾性体９は例えば加硫接着により設けてあるが、その他、歯底面３２ａの一つに対応する大きさに形成された複数の板部材を接着剤で接着してもよいし、また、全ての歯底面３２ａに対応する複数の板部及び該板部の一端を連結する連結環部を有する構成とし、該連結環部の板部を歯底面３２ａに接着剤等の固定手段により固定する構成としていもよい。

大歯車４は下側軸体１３に嵌合される嵌合孔を中心部に有しており、歯先４１ａの丸みを、標準歯形の歯先の丸みより大きくし、弾性体９との無用な緩衝をなくするように構成されている。

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に連通孔を介して連通し、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とを有し、第１収容部５１の開放口に電動モータ２が取外しを可能に取着されている。
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、ステアリングホイールの操作に応じて上側軸体１１が一方向、又は、他方向に回転し、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を経て下側軸体１３に伝達され、操舵補助される。このとき、小歯車３及び大歯車４の間に相対速度は発生しない。

転舵により操舵補助の方向が逆転し、小歯車３が逆回転したとき、小歯車３及び大歯車４の間に相対速度が発生するが、小歯車３には、大歯車４の歯先面４１ａが弾性体９と接触することによって発生する摩擦抵抗力が加わっているため、この摩擦抵抗力により逆回転する小歯車３に抵抗を加えることができ、小歯車３の相対速度を小さくすることができ、歯打ち音を低減できる。

路面から操向輪及び下側軸体１３を経て大歯車４に逆入力荷重が加わり、大歯車４が小歯車３に対して微小に回転振動したとき、大歯車４及び小歯車３の間に相対速度が発生するが、大歯車４には、歯先面４１ａが弾性体９と接触することによって発生する摩擦抵抗力が加わっているため、この摩擦抵抗力により大歯車４の回転振動に抵抗を加えることができ、大歯車４の相対速度を小さくすることができ、歯打ち音を低減できる。

また、大歯車４の歯先面４１ａが弾性体９に接触しているため、小歯車３及び大歯車４を支持する支持孔の中心間距離等を高い精度に加工することなく小歯車３及び大歯車４に所定の摩擦抵抗力を得ることができ、ハウジング５等の加工性を高めることができる。

尚、以上説明した実施の形態では、小歯車３及び大歯車４の一方が逆回転する場合について説明したが、その他、小歯車３及び大歯車４の一方が停止、あるいは、減速し、小歯車３及び大歯車４に相対速度が発生した場合でも弾性体９にて相対速度を小さくして歯打ち音を低減できる。

図５は要部の他の構成を示す断面図である。この実施の形態では、歯底面３２ａに弾性体９を設ける代わりに、歯３２の歯底面３２ａに弾性体９を接着剤等の取着手段により取着してある。

図６は要部の他の構成を示す断面図である。この実施の形態では、弾性体９をゴム製とする代わりに、断面凸形をなす金属板、合成樹脂板等の板ばねにより形成してあり、この弾性体９を接着剤等の取着手段により歯先面３２ｂに取着してある。

また、以上説明した実施の形態では小歯車３の歯底面３２ａ又は歯先面３２ｂに弾性体９を設けたが、その他、弾性体９は大歯車４の歯底面４１ｂ又は歯先面４１ａに設けてもよいし、また、小歯車３及び大歯車４の一方又は両方の歯底面３２ａ，４１ｂ、歯先面３２ｂ，４１ａに設けてもよいのであり、歯底面３２ａ，４１ｂ、歯先面３２ｂ，４１ａの少なくとも一個所に設ける構成であればよい。

また、以上説明した実施の形態では小歯車３及び大歯車４をはすばとしたが、その他、平歯としてもよいし、また、小歯車３及び大歯車４をウォーム、ウォームホイールとしてもよい。

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小歯車及び大歯車を抽出した模式図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の小歯車の歯部分を拡大した断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の小歯車及び大歯車の噛合部を拡大した断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の他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他の構成を示す断面図である。

符号の説明

１操舵軸（舵取手段）、２電動モータ、３小歯車、３２歯、３２ａ歯底面、４大歯車、４１歯、４１ａ歯先面、９弾性体

Claims

操舵補助用の電動モータの出力軸に繋がる小歯車と、該小歯車の歯に噛合する歯を有し、舵取手段に繋がる大歯車とを備え、前記電動モータの回転により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、前記小歯車及び大歯車の少なくとも一方で、且つ前記小歯車又は大歯車の歯の歯先面及び歯底面の少なくとも一方に、前記歯先面及び歯底面の少なくとも他方に接触して前記小歯車及び大歯車の相対速度を小さくする弾性体を設けてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記弾性体は前記小歯車の歯の歯底面に設けてある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記弾性体は前記大歯車の歯の歯先面が接触する際に撓むことができる厚さに形成してある請求項２記載の電動パワーステアリング装置。