JP2008254624A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】路面等から大きな衝撃があったときでも、歯車のバックラッシに起因して発生するラトル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】電動モータ９の動力を伝達するピニオン軸８２と、ピニオン軸８２に噛み合うとともに中間軸８３に取り付けられた第一中間歯車８４と、中間軸８３に取り付けられた第二中間歯車８５と、この第二中間歯車８５に噛み合う減速歯車８１と、から構成される二段減速機構８を有する。二段減速機構８において発生する噛み合い衝撃を吸収するための衝撃吸収機構８６を中間軸８３における第一中間歯車８４と第二中間歯車８５との間に設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、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。

自動車に搭載される従来の電動パワーステアリング装置は、図６に示すように、操舵部材１００から操向車輪（図示省略）に至る操舵機構Ａに連結された電動モータ１０９を備えており、このモータ動力を操舵機構Ａに付与することで操舵部材１００でのドライバーによる操舵動作を補助するようになっている。また、このような電動パワーステアリング装置Ｅの回動軸である出力軸１２４には、減速歯車１８１及びこれに第一、第二中間歯車１８４，１８５を介して噛み合うピニオン軸１８２を有する二段減速機構１０８と、前記ピニオン軸１８２が出力軸１２４に一体回転可能に取り付けられる操舵補助用の前記電動モータ１０９とが連結されている。また、二段減速機構１０８の減速歯車１８１は、例えば一段のはすば歯車により構成されており、さらにその歯車歯部と第二中間歯車１８５の歯車歯部、及び第一中間歯車１８４の歯車歯部とピニオン軸１８２の歯部との噛み合い部において、ある程度のバックラッシが存在するよう構成されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開昭６２−２１４０５５号公報

しかしながら、前述した従来の電動パワーステアリング装置Ｅでは、不整路等を走行して路面から大きな衝撃があった場合、前記歯車のバックラッシに起因するラトル音が発生するという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、路面等から大きな衝撃があったときでも、歯車のバックラッシに起因して発生するラトル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を目的とする。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に連動連結された回動軸に対して操舵補助用の電動モータの動力を二段減速機構を介して伝達するようにした電動パワーステアリング装置であって、前記二段減速機構は、前記電動モータの動力を伝達するピニオン軸と、このピニオン軸に噛み合うとともに中間軸に取り付けられた第一中間歯車と、前記中間軸に取り付けられた第二中間歯車と、この第二中間歯車に噛み合う減速歯車とを備えており、前記二段減速機構において発生する噛み合い衝撃を吸収するための衝撃吸収機構が前記中間軸における前記第一中間歯車と第二中間歯車との間に設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置における前記衝撃吸収機構は、前記第一中間歯車と第二中間歯車との間で分断された前記中間軸の分断端間に設けられた弾性カップリングであることが好ましい。

このように構成された電動パワーステアリング装置によれば、前記中間軸における前記第一中間歯車と第二中間歯車との間に、前記二段減速機構において発生する噛み合い衝撃を吸収するための衝撃吸収機構が設けられているため、前記ピニオン軸と第一中間歯車、及び第二中間歯車と減速歯車とのバックラッシに伴う当該歯車の衝撃が緩和され、前記歯車のバックラッシに起因するラトル音が低減することができる。また、前記衝撃吸収機構が前記第一中間歯車と第二中間歯車との間で分断された前記中間軸の分断端間に設けられた弾性カップリングであれば、当該弾性カップリングを前記中間軸に容易に取り付けることができる。
なお、前記操舵機構において減速歯車は最もトルクが大きくなる歯車であり、その分、減速歯車と前記第二中間歯車との衝撃により最も大きなラトル音が発生する。そして、この発生したラトル音が減速歯車より前記操舵部材側に漏れることで車室内に騒音が伝わることとなる。
このため、本来、前記ラトル音の発生を最大限防止するには、前記弾性カップリングを、前記減速歯車の回動軸における当該減速歯車よりも路面からの衝撃が伝わる上流側である前記操向車輪側に設けることが好ましい。しかし、前記操向車輪側に設けた場合、減速歯車のトルクが前記弾性カップリングの許容トルクを上回り、前記弾性カップリングが破損してラトル音を効果的に低減できないという問題点があった。
これらの事情に鑑み、本発明の電動パワーステアリング装置では、前記弾性カップリングが、前記第一中間歯車と第二中間歯車との間で分断された前記中間軸の分断端間に設けてある。すなわち、中間軸に設けてある第一中間歯車及び第二中間歯車のトルクは前記減速歯車のトルクよりも小さく、前記弾性カップリングの許容できるトルクであるため、当該弾性カップリングの耐久性を向上させることができる。しかも、前記減速歯車との衝撃によって最も大きなラトル音を発生する第二中間歯車に隣接する（近い）位置に、弾性カップリングを設けているため、ラトル音を最も効果的に低減することができる。

また、本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵部材に連動連結された回動軸に対して操舵補助用の電動モータの動力を二段減速機構を介して伝達するようにした電動パワーステアリング装置であって、前記二段減速機構は、前記電動モータの動力を伝達するピニオン軸と、このピニオン軸に噛み合うとともに中間軸に取り付けられた第一中間歯車と、前記中間軸に取り付けられた第二中間歯車と、この第二中間歯車に噛み合う減速歯車とを備えており、前記二段減速機構において発生する噛み合い衝撃を吸収するための弾性部材を介して前記第一中間歯車が前記中間軸の外周に取り付けられていてもよい。

この場合、前記弾性カップリングを前記第一中間歯車と第二中間歯車との間で分断された前記中間軸の分断端間に設ける必要がないため、前記第一中間歯車と第二中間歯車との間隔を短くすることができ、操舵機構を小型化することができるとともに、歯車同士の衝撃に起因して発生するラトル音を低減することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、路面等から大きな衝撃があったときでも、歯車のバックラッシに起因して発生するラトル音を低減することができる。

以下、本発明の電動パワーステアリング装置を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置Ｅの主要部の構成を示す模式図である。図２は、図１の二段減速機構８の要部を示す拡大図である。図１において、電動パワーステアリング装置Ｅは、例えば自動車に搭載され、操舵部材（ステアリングホイール）１に加わるドライバーの操舵動作に応じて、操向車輪４の向きを変える操舵軸２を備えている。この操舵軸２には、操舵部材１が上端部に取り付けられる筒状の取付軸２１と、この取付軸２１に一体回転可能に連結された筒状の入力軸２２と、トーションバー２３を介在させて入力軸２２に同軸的に連結された筒状の回動軸である出力軸（回動軸）２４が設けられている。

取付軸２１は、ステアリングコラム２５内に収納された状態で車体側に固定されるものであり、その下端部には、トーションバー２３の一端部を内嵌固定した入力軸２２の上端部がピン２６により連結されている。また、前記トーションバー２３の他端部はピン２７により出力軸２４の下端部に内嵌固定されている。

入力軸２２及び出力軸２４は、車体側に固定され、かつ同図の上下方向に分離可能な第一、第二、及び第三ハウジングＨ１、Ｈ２、及びＨ３の内部にニードル軸受６１、第一玉軸受６２、及び第二玉軸受６３を介してそれぞれ回転自在に取り付けられている。
また、出力軸２４には、減速歯車８１及びこれに第一、第二中間歯車８４，８５を介して噛み合う第一ピニオン軸（ピニオン軸）８２を有する二段減速機構８と、前記第一ピニオン軸８２が出力軸２４に一体回転可能に取り付けられるとともに、トルクセンサ７の検出結果に応じて制御ユニット（図示せず）により駆動される操舵補助用の電動モータ９とが連結されている。そして、この二段減速機構８と電動モータ９とで、操舵部材１から操向車輪４に至る操舵機構Ａにモータ動力による操舵補助力を付与する操舵補助部を構成している。

出力軸２４の下端側には、図示しない自在継手などを介在させてラックピニオン式伝達機構３の第二ピニオン軸３１及びラック軸３２が順次連結されており、さらには左右の前記操向車輪４がタイロッド５及びボールジョイント６を介してラック軸３２の対応する左右端部に連結され、出力軸２４に接続されている。そして、操舵軸２の回転が、ラックピニオン式伝達機構３によって左右方向の直線運動に変換され、操向車輪４が転舵される。また、第二ピニオン軸３１は、第三玉軸受３４及び第二ニードル軸受３５により、ラックハウジング３３内に回転可能に取り付けられている。また、ラック軸３２は、サポートヨーク及びラックガイド（図示せず）により摺動支持された状態でラックハウジング３３内に収納されている。

二段減速機構８における減速歯車８１は、例えば一段のはすば歯車により構成されている。また、第二中間歯車８５も一段のはすば歯車により構成されており、中間軸８３にこの中間軸８３と一体回転可能に取り付けられている。そして、前記減速歯車８１の歯車歯部と第二中間歯車８５の歯車歯部８５ａとの噛み合い部において、バックラッシをある程度許容するように設定されている。
また、第一中間歯車８４も一段のはすば歯車により構成されており、中間軸８３にこの中間軸８３と一体回転可能、且つ前記第二中間歯車８５よりも上方（図１において上方）に取り付けられている。そして、第一中間歯車８４の歯車歯部８４ａと第一ピニオン軸８２との噛み合い部においても、バックラッシをある程度許容するように設定されている。このように、夫々の歯車の噛み合い部においてバックラッシをある程度許容した状態で、第一ピニオン軸８２を第一中間歯車８４及び第二中間歯車８５を介して減速歯車８１と一体回転可能にすることで、二段減速機構８でのギヤ効率を向上させた状態でモータ動力を出力軸２４に伝達している。

図２に示すように、第一中間歯車８４と第二中間歯車８５との間で分断された中間軸８３の分断端８３ｃ間に弾性カップリング８６が設けられている。図３は、弾性カップリング８６のＡ−Ａ線断面図を示している。これらの図に示すように、弾性カップリング８６は、互いに対向して接合している上側（図２において上側）の部材である第一接合部材８６ａ及び下側（図２において下側）の部材である第二接合部材８６ｂと、これら第一接合部材８６ａと第二接合部材８６ｂとの間に介在している弾性体８６ｃと、この弾性体８６ｃのＡ−Ａ線断面中心部を貫通して取り付けられているピン８６ｇとを備えている。

第一接合部材８６ａは、円盤状の上側円盤部８６ａ２とこの上側円盤部８６ａ２の外周縁に沿って等間隔で設けられるとともに下側に突出した４つの上側突出部８６ａ１とを備えている。また、第二接合部材８６ｂは、円盤状の下側円盤部８６ｂ２とこの下側円盤部８６ｂ２の外周縁に沿って等間隔で設けられるとともに上側に突出した４つの下側突出部８６ｂ１とを備えている。そして、前記第一接合部材８６ａと第二接合部材８６ｂとは、前記上側円盤部８６ａ２と下側円盤部８６ｂ２とを対向させた状態で、前記上側突出部８６ａ１と下側突出部８６ｂ１とを周方向に交互に配置させている。

また、前記第一接合部材８６ａと第二接合部材８６ｂの軸心部分には芯ずれ防止用のピン８６ｇが取り付けられている。ピン８６ｇは円柱状であり前記中間軸８３の分断端８３ｃの間に配置されている。また、ピン８６ｇの外周には平歯車形状の弾性体８６ｃが密着されている。弾性体８６ｃは、ゴム等より形成され、その外周に沿って等間隔で放射状に突出した８つの弾性歯部８６ｃ１が設けられている。この弾性歯部８６ｃ１が前記周方向に交互に配置された上側突出部８６ａ１と下側突出部８６ｂ１との隙間を埋める状態で配置されている。
すなわち、上記構成により弾性カップリング８６は、二段減速機構８において発生する歯車の噛み合い衝撃を吸収するための衝撃吸収機構を構成している。

上記構成の電動パワーステアリング装置Ｅでは、例えば第二中間歯車８５の歯車歯部８５ａと減速歯車８１の歯車歯部とが噛み合い、電動モータ９からの動力が減速歯車８１に伝達される際、前記弾性カップリング８６の第一接合部材８６ａが前記弾性体８６ｃを介して第二接合部材８６ｂにトルクを伝達する。このとき、第一接合部材８６ａからのトルクは弾性体８６ｃによってある程度低減されて第二接合部材８６ｂに伝達される。このため、従来の弾性体８６ｃを介さない状態でトルクが伝達される場合に比べ、第二中間歯車８５の歯車歯部８５ａと減速歯車８１の歯車歯部との衝撃が緩和（吸収）され、その分歯車同士の衝撃に起因して生じるラトル音が低減されるようになる。
なお、上記構成において第一接合部材８６ａから第二接合部材８６ｂへのトルクの伝達は、前記弾性体８６ｃによってある程度低減されるが、その程度は減速機構８のトルク伝達機能に支障を来たさない範囲に、つまりトルク伝達が十分になるように設定されている。

また、弾性カップリング８６が、中間軸８３における第一中間歯車８４と第二中間歯車８５との間で分断された分断端８３ｃ間に設けられているため、例えば前述した中間軸８３における減速歯車８１よりも下方（図１における下方）に設けられる場合と異なり、伝達されるトルクを弾性カップリング８６が十分に許容することができる。このため、弾性カップリング８６の耐久性を向上させることができる。さらに、減速歯車８１との衝撃によって、二段減速機構８で最も大きなラトル音を生じる第二中間歯車８５に隣接する（近い）位置に弾性カップリング８６が設けられているため、前記ラトル音を効果的に低減することもできる。

図４は、他の実施形態に係る二段減速機構８の要部を示す拡大図である。また、図５は、第一中間歯車８４のＢ−Ｂ線断面図である。この二段減速機構８の基本的構造は図２の二段減速機構８と同じであり、同一部分に同一の参照符号を付している。これらの図に示す二段減速機構８が図２の二段減速機構８と相違するところは、中間軸８３が分断されておらず、その分断端間に弾性カップリング８６が設けられていない点と、第二中間歯車８４，８７の中間軸８３への組み付け構造である。

中間軸８３は、外周に等間隔で放射状に突出した歯部８３ａを構成し、その歯部８３ａの外周には全周に亘ってゴム等の弾性体（弾性部材）８３ｂが密着されている。また、第二中間歯車８７には前記弾性体８３ｂの外周形状に対応した歯車形状のシャフト孔８７ｂが設けられており、第二中間歯車８７は弾性体８３ｂを介した状態で中間軸８３の歯部８３ａに前記シャフト孔８７ｂを噛み合わせた状態で固定されている。

このような構成の電動パワーステアリング装置Ｅでは、例えば第一ピニオン軸８２と第二中間歯車８７の歯車歯部８７ａとが噛み合い、電動モータ９からの動力が第二中間歯車８７に伝達される際、第二中間歯車８７が前記弾性体８３ｂを介して中間軸８３にトルクを伝達する。このとき、第二中間歯車８７からのトルクは弾性体８３ｂによってある程度低減されて中間軸８３に伝達される。このため、従来の弾性体８３ｂを介さずに中間軸と第二中間歯車とが一体化された状態でトルクが伝達される場合に比べ、第一ピニオン軸８２と第二中間歯車８７の歯車歯部８７ａとの衝撃が緩和（吸収）され、その分歯車同士の衝撃に起因して生じるラトル音が低減されるようになる。

また、この二段減速機構８であれば、図２で示した弾性カップリング８６を中間軸８３における第一中間歯車８４と第二中間歯車８７との間に設ける必要がないため、その分、第一中間歯車８４と第二中間歯車８７との間隔を短くすることができる。このため、操舵機構Ａを小型化することができる。
また、第二中間歯車８７がそのシャフト孔８７ｂを中間軸８３の歯部８３ａに噛み合うように中間軸８３に固定されているため、第二中間歯車８７が中間軸８３に対して芯ずれを起こすのを防止することもできる。
なお、上記構成において第二中間歯車８７から中間軸８３へのトルクの伝達は、前記弾性体８３ｂによってある程度低減されるが、その程度は減速機構８のトルク伝達機能に支障を来たさない範囲に、つまりトルク伝達が十分になるように設定されている。

本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、前記実施形態では、減速機構８の減速歯車８１が一段のはすば歯車から構成されているが、二段で構成されていてもよく、かさ歯車から構成されていてもよい。
また、前記実施形態において、弾性カップリング８６によるトルクの低減（吸収）を弾性体８６ｃにより行っているが、バネ状の弾性体を設け、これによって低減することも可能である。
さらに、下側突出部８６ｂ１及び上側突出部８６ａ１をそれぞれ４箇所設けているが、電動モータ９からの動力を十分に伝達可能なように構成されていればよく、例えばそれぞれ６箇所設けて噛み合わせてもよい。

本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の主要部の構成を示す模式図である。 図１における二段減速機構の要部を示す拡大図である。 図２における弾性カップリングのＡ−Ａ線断面図である。 他の実施形態に係る二段減速機構の要部を示す拡大図である。 図４における第一中間歯車のＢ−Ｂ線断面図である。 従来の電動パワーステアリング装置の主要部の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 操舵部材（ステアリングホイール）
４ 操向車輪
９ 電動モータ
８ 二段減速機構
２４ 出力軸（回動軸）
８１ 減速歯車（歯車）
８２ 第一ピニオン軸（ピニオン軸）
８３ 中間軸
８３ｂ 弾性体（弾性部材）
８４ 第一中間歯車
８５ 第二中間歯車
８６ 弾性カップリング（衝撃吸収機構）
８６ｃ 弾性体
８７ 第二中間歯車
８７ａ 歯車歯部（歯車）
Ａ 操舵機構
Ｅ 電動パワーステアリング装置

Claims (3)

1. 操舵部材に連動連結された回動軸に対して操舵補助用の電動モータの動力を二段減速機構を介して伝達するようにした電動パワーステアリング装置であって、
   前記二段減速機構は、前記電動モータの動力を伝達するピニオン軸と、このピニオン軸に噛み合うとともに中間軸に取り付けられた第一中間歯車と、前記中間軸に取り付けられた第二中間歯車と、この第二中間歯車に噛み合う減速歯車とを備えており、
   前記二段減速機構において発生する噛み合い衝撃を吸収するための衝撃吸収機構が前記中間軸における前記第一中間歯車と第二中間歯車との間に設けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記衝撃吸収機構は、前記第一中間歯車と第二中間歯車との間で分断された前記中間軸の分断端間に設けられた弾性カップリングよりなる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 操舵部材に連動連結された回動軸に対して操舵補助用の電動モータの動力を二段減速機構を介して伝達するようにした電動パワーステアリング装置であって、
   前記二段減速機構は、前記電動モータの動力を伝達するピニオン軸と、このピニオン軸に噛み合うとともに中間軸に取り付けられた第一中間歯車と、前記中間軸に取り付けられた第二中間歯車と、この第二中間歯車に噛み合う減速歯車とを備えており、
   前記二段減速機構において発生する噛み合い衝撃を吸収するための弾性部材を介して前記第一中間歯車が前記中間軸の外周に取り付けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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