JP2009173183A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブギヤとアイドルギヤ、およびアイドルギヤとドリブンギヤとをそれぞれ理想的な噛合い状態に維持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２１のモータシャフトに連結された金属製のドライブギヤ２４と、ボールナット１６に設けられた金属製のドリブンギヤ１９を、回転軸線方向にオフセットして配置し、ドライブギヤの回転をドリブンギヤに伝達する金属製のアイドルギヤの両端部に、第１樹脂ギヤ３１と第２樹脂ギヤ３２をそれぞれ一体的に取付け、アイドルギヤを第１および第２樹脂ギヤを介してドライブギヤおよびドリブンギヤにバックラッシュがない状態で噛合させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックラッシュによる異音等を防止できるギヤ減速機構を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。

電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献１に記載されているように、ラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介して螺合する回転可能なボールナットと平行に電動モータを配置し、電動モータのモータシャフトにドライブギヤを連結するとともに、ボールナットにドリブンギヤを設け、これらドライブギヤとドリブンギヤとをアイドルギヤを介して噛合させたギヤ減速機構を備えたモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置がある。

この種の電動パワーステアリング装置のギヤ減速機構においては、一般に、ドライブギヤ、ドリブンギヤおよびアイドルギヤがそれぞれ金属にて構成されているため、バックラッシュの除去が難しく、バックラッシュによる異音等の発生が避けられない問題がある。

このために、ギヤ減速機構の噛合い性能を向上するために、例えば、特許文献２に記載されているように、金属ギヤと樹脂ギヤを組合わせた、いわゆるハイブリッドギヤ（複合ギヤ）の採用が検討されている。
特開２００５−２８０５５５号公報 実開平１−１１６２５０号公報

特許文献２に記載された複合ギヤを、例えば、特許文献１に記載されているようなモータ平行タイプの電動パワーステアリング装置に適用するために、アイドルギヤを複合ギヤにて構成すると、１つの複合ギヤをドライブギヤとドリブンギヤの両方に噛合わせる必要がある。しかしながら、ドライブギヤと複合ギヤ、および複合ギヤとドリブンギヤではそれぞれ噛合状態が異なるため、両方を理想的な噛合い状態に保つことは事実上困難であり、どちらかの噛合いが犠牲となってバックラッシュが残存する問題がある。

本発明は、上記した従来の問題を解消するためになされたもので、ドライブギヤとアイドルギヤ、およびアイドルギヤとドリブンギヤとをそれぞれ理想的な噛合い状態に維持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ものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに回転可能に支持されラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介して螺合するボールナットと、該ボールナットに設けられた金属製のドリブンギヤと、前記ギヤハウジングに前記ボールねじ軸と平行に設置され回転可能なモータシャフトを有する電動モータと、該電動モータの前記モータシャフトに連結された金属製のドライブギヤと、該ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤに噛合し前記ドライブギヤの回転を前記ドリブンギヤに伝達する金属製のアイドルギヤを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ドライブギヤと前記ドリブンギヤを、回転軸線方向にオフセットして配置し、前記アイドルギヤの両端部に第１樹脂ギヤと第２樹脂ギヤをそれぞれ一体的に取付け、前記ドライブギヤを前記アイドルギヤと前記第１樹脂ギヤとに噛合させ、前記ドリブンギヤを前記アイドルギヤと前記第２樹脂ギヤとに噛合させたことである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第１樹脂ギヤおよび前記第２樹脂ギヤの回転軸線方向の肉厚は、前記アイドルギヤの回転軸線方向の肉厚より薄幅に形成されていることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記第１樹脂ギヤと前記第２樹脂ギヤは、前記アイドルギヤの回転方向の歯幅よりも大きな歯幅を有し、前記ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤに前記第１および第２樹脂ギヤが噛合うように組付けられることである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項３において、前記第１樹脂ギヤと前記第２樹脂ギヤは、前記ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤとの間に所定以上の力が作用された際に、前記ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤに前記アイドルギヤを直接接触させるように弾性変形するようになっていることである。

請求項１に係る発明によれば、ドライブギヤとドリブンギヤを、回転軸線方向にオフセットして配置し、アイドルギヤの両端部に第１樹脂ギヤと第２樹脂ギヤをそれぞれ一体的に取付け、ドライブギヤをアイドルギヤと第１樹脂ギヤとに噛合させ、ドリブンギヤをアイドルギヤと第２樹脂ギヤとに噛合させたので、ドライブギヤとアイドルギヤ、およびアイドルギヤとドリブンギヤをそれぞれ理想的な噛合い状態に維持することができ、異音の発生を抑制することができる。従って、低騒音の電動パワーステアリング装置を実現でき、操舵フィーリングを向上することができる。

請求項２に係る発明によれば、第１樹脂ギヤおよび第２樹脂ギヤの回転軸線方向の肉厚は、アイドルギヤの回転軸線方向の肉厚より薄幅に形成されているので、２つの樹脂ギヤを含むアイドルギヤの軸方向寸法を極力小さくすることができ、電動パワーステアリング装置の限られたスペースに容易に組込むことができる。

請求項３に係る発明によれば、第１樹脂ギヤと第２樹脂ギヤは、アイドルギヤの回転方向の歯幅よりも大きな歯幅を有し、ドライブギヤおよびドリブンギヤに第１および第２樹脂ギヤが噛合うように組付けられるようになっているので、第１および第２樹脂ギヤとドライブギヤおよびドリブンギヤとの噛合いによって、低騒音のギヤ減速機構を得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、第１樹脂ギヤと第２樹脂ギヤは、ドライブギヤおよびドリブンギヤとの間に所定以上の力が作用された際に、ドライブギヤおよびドリブンギヤにアイドルギヤを直接接触させるように弾性変形するようになっているので、ドライブギヤの駆動力をドリブンギヤに高剛性に伝達することができ、高剛性の電動パワーステアリング装置を実現することができる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１０の外観図を示し、図２は電動パワーステアリング装置１０の要部断面図を示す。

図１および図２において、電動パワーステアリング装置１０は、ギヤハウジング１１を備え、ギヤハウジング１１は、互いに一体結合された第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂと、第２ハウジング１１ｂに固定されたエンドカバー１１ｃからなっている。第１ハウジング１１ａには、図略のステアリングホイールによって回転される入力軸としてのピニオン軸１３が回転可能に支持されている。また、第１および第２ハウジング１１ａ、１１ｂならびにエンドカバー１１ｃには、ピニオン軸１３と噛合い自動車の進行方向と直交する幅方向に延びる転舵軸としてのラック軸１４が軸方向移動可能に貫挿されている。ラック軸１４にはボールねじ軸１５が一体的に形成され、ラック軸１４の両端部は、図示してないがタイロッドおよびナックルアームを介して操向車輪に連結される。

第２ハウジング１１ｂには、図２に詳細図示するように、ボールナット１６が軸受１７を介して、ラック軸１４と同心的に回転可能に支持されている。ボールねじ軸１５の外周およびボールナット１６の内周には、ねじ溝１５ａ、１６ａが形成され、これらねじ溝１５ａ、１６ａはボール１８を介して螺合されている。ボールナット１６の外周には、金属製のドリブンギヤ１９が一体的に取付けられている。上記したボールねじ軸１５およびボールナット１６の各ねじ溝１５ａ、１６ａならびにボール１８によって、ボールねじ機構２０が構成され、このボールねじ機構２０によって、ボールナット１６の回転運動がボールねじ軸１５（ラック軸１４）の軸方向運動に変換されるようになっている。

また、エンドカバー１１ｃには、ラック軸１４と平行に配置された電動モータ２１が設置されている。電動モータ２１のモータシャフトは、第２ハウジング１１ｂに軸受２２を介してラック軸１４と平行な軸線の回りに回転可能に支持された駆動軸２３に連結されている。駆動軸２３は金属製からなり、その一端にドライブギヤ２４が一体的に設けられている。第２ハウジング１１ｂには、ラック軸１４と駆動軸２３との間に、中間軸２５がラック軸１４および駆動軸２３と平行に固定配置されている。中間軸２５上には、ドライブギヤ２４およびドリブンギヤ１９に同時に噛合する金属製のアイドルギヤ２６が、軸受２７を介してラック軸１４と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。これらドライブギヤ２４、アイドルギヤ２６およびドリブンギヤ１９によって、電動モータ２１の回転をボールナット１６に減速して伝達するギヤ減速機構を構成している。

ドライブギヤ２４とアイドルギヤ２６とドリブンギヤは、回転軸線方向に僅かずつオフセットして配置されている。アイドルギヤ２６は、ドライブギヤ２４とドリブンギヤ１９の回転軸線方向の中間位置に配置されており、回転軸線方向においてドライブギヤ２４およびドリブンギヤ１９の各歯幅のほぼ半分以上に亘って噛合うように歯幅が設定されている。アイドルギヤ２６の両端部には、ドライブギヤ２４に噛合する第１樹脂ギヤ３１と、ドリブンギヤ１９に噛合する第２樹脂ギヤ３２がボルト等によって一体的に取付けられている。

第１および第２樹脂ギヤ３１、３２の回転軸線方向の肉厚は、アイドルギヤ２６の回転軸線方向の肉厚より薄幅に形成されており、また、図３に示すように、アイドルギヤ２６の歯２６ａと異なる歯形形状の歯３１ａ、３２ａを有している。これら第１および第２樹脂ギヤ３１、３２の歯３１ａ、３２ａの回転方向の歯幅は、アイドルギヤ２６の歯２６ａの回転方向の歯幅より大きく形成されており、アイドルギヤ２６の歯２６ａの両側に第１樹脂ギヤ３１および第２樹脂ギヤ３２の各歯３１ａ、３２ａが僅かに突出するように構成されている。

そして、組付け時においては、図４（ａ）に示すように、アイドルギヤ２６の一端側に取付けた第１樹脂ギヤ３１が、ドライブギヤ２４にバックラッシュがない状態で噛合されるとともに、アイドルギヤ２６の他端側に取付けた第２樹脂ギヤ３２が、ドリブンギヤ１９にバックラッシュがない状態で噛合されるようになっている。しかるに、ドライブギヤ２４とアイドルギヤ２６との間およびアイドルギヤ２６とドリブンギヤ１９との間の伝達力が大きくなると、図４（ｂ）に示すように、第１および第２樹脂ギヤ３１、３２の各歯３１ａ、３２ａが弾性変形して、ドライブギヤ２４およびドリブンギヤ１９にアイドルギヤ２６が直接接触され、ドライブギヤ２４の駆動力をドリブンギヤ１９に高剛性に伝達できるようになっている。

次に、上記のように構成された電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。図略のステアリングホイールを操舵すると、操舵トルクがピニオン軸１３に入力され、ピニオン軸１３とラック軸１４とによるラックピニオン機構を介してラック軸１４が軸方向に移動される。

ピニオン軸１３に入力された操舵トルクは、図略のトルクセンサにより検出され、検出された操舵トルクに基づいて電動モータ２１が回転制御され、補助トルクを発生させる。電動モータ２１による補助トルクは、駆動軸２３に形成したドライブギヤ２４、アイドルギヤ２６およびドリブンギヤ１９を介してボールナット１６に伝達され、ボールナット１６の回転によりラック軸１４が軸方向に移動され、運転者によるステアリングホイールの操舵力が軽減される。

この際、ドライブギヤ２４とアイドルギヤ２６、およびアイドルギヤ２６とドリブンギヤ１９は、アイドルギヤ２６に取付けられた第１および第２樹脂ギヤ３１、３２によって、バックラッシュがない状態で噛合されているので、ドライブギヤ２４とアイドルギヤ２６、およびアイドルギヤ２６とドリブンギヤ１９は、第１および第２樹脂ギヤ３１、３２を介してそれぞれ理想的な噛合い状態に保持されている。すなわち、ドライブギヤ２４はアイドルギヤ２６と第１樹脂ギヤ３１とに噛合し、ドリブンギヤ１９はアイドルギヤ２６と第２樹脂ギヤ３２とに噛合することで、それぞれ理想的な噛合い状態に保持している。

従って、ステアリングホイールの操舵に伴って電動モータ２１が駆動されると、ドライブギヤ２４が回転され、ドライブギヤ２４の回転はアイドルギヤ２６を介してドリブンギヤ１９に伝達され、ボールナット１６が回転される。これにより、ボールねじ軸１５が軸方向に移動される。

ドライブギヤ２４と第１樹脂ギヤ３１、および第２樹脂ギヤ３２とドリブンギヤ１９との各間に、所定以上の伝達力が作用されると、図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に、第１および第２樹脂ギヤ３１、３２の各歯３１ａ、３２ａが弾性変形して、ドライブギヤ２４およびドリブンギヤ１９にアイドルギヤ２６が直接接触するので、バックラッシュによる歯打ち音を防止するとともに、ドライブギヤ２４の駆動力をドリブンギヤ１９に高剛性に伝達できるようになる。

上記したように、本実施の形態における電動パワーステアリング装置１０によれば、アイドルギヤ２６の両端部に取付けた第１および第２樹脂ギヤ３１、３２によって、ドライブギヤ２４とアイドルギヤ２６、およびアイドルギヤ２６とドリブンギヤ１９をそれぞれ理想的な噛合い状態に維持することができ、異音の発生を抑制することができる。従って、低騒音の電動パワーステアリング装置１０を実現することができる。

また、第１および第２樹脂ギヤ３１、３２は、アイドルギヤ２６の肉厚より薄幅に形成されているので、２つの樹脂ギヤ３１、３２を含むアイドルギヤ２６の軸方向寸法を極力小さくすることができ、電動パワーステアリング装置１０の限られたスペースに容易に組込むことができる。

上記した実施の形態においては、薄幅の樹脂ギヤ３１、３２をボルト等によってアイドルギヤ２６の両端部に一体的に取付けるようにしたが、樹脂ギヤ３１、３２はインサート成形等によってアイドルギヤ２６に取付けることもできる。

本発明の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置の外観図である。 図１の要部拡大断面図である。 樹脂ギヤを取付けたアイドルギヤを示す斜視図である。 アイドルギヤとドライブギヤおよびドリブンギヤの噛合い状態を示す図である。

符号の説明

１０…電動パワーステアリング装置、１１…ギヤハウジング、１３…ピニオン軸、１４…ラック軸、１５…ボールねじ軸、１６…ボールナット、１９…ドリブンギヤ、２１…電動モータ、２４…ドライブギヤ、２６…アイドルギヤ、３１、３２…樹脂ギヤ。

Claims (4)

1. ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに回転可能に支持されラック軸に形成したボールねじ軸にボールを介して螺合するボールナットと、該ボールナットに設けられた金属製のドリブンギヤと、前記ギヤハウジングに前記ボールねじ軸と平行に設置され回転可能なモータシャフトを有する電動モータと、該電動モータの前記モータシャフトに連結された金属製のドライブギヤと、該ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤに噛合し前記ドライブギヤの回転を前記ドリブンギヤに伝達する金属製のアイドルギヤを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ドライブギヤと前記ドリブンギヤを、回転軸線方向にオフセットして配置し、前記アイドルギヤの両端部に第１樹脂ギヤと第２樹脂ギヤをそれぞれ一体的に取付け、前記ドライブギヤを前記アイドルギヤと前記第１樹脂ギヤとに噛合させ、前記ドリブンギヤを前記アイドルギヤと前記第２樹脂ギヤとに噛合させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、前記第１樹脂ギヤおよび前記第２樹脂ギヤの回転軸線方向の肉厚は、前記アイドルギヤの回転軸線方向の肉厚より薄幅に形成さ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。
3. 請求項１または請求項２において、前記第１樹脂ギヤと前記第２樹脂ギヤは、前記アイドルギヤの回転方向の歯幅よりも大きな歯幅を有し、前記ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤに前記第１および第２樹脂ギヤが噛合うように組付けられることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項３において、前記第１樹脂ギヤと前記第２樹脂ギヤは、前記ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤとの間に所定以上の力が作用された際に、前記ドライブギヤおよび前記ドリブンギヤに前記アイドルギヤを直接接触させるように弾性変形するようになっ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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