JP2009280191A - 電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリング - Google Patents

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Abstract

【課題】チルトベアリングを構成する内輪がウォームシャフトの軸方向に移動できない構造を有するように改善して騒音発生を予防することができ、さらに商品に対する消費者の信頼を高められる電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリングを提供する。
【解決手段】モータ軸の先端に嵌合すると同時に、カップリングケースの中に挿入されて前記カップリングケースと一体に結合され回転するボディー部と、前記ボディー部の両側面から一体に突出形成され、各々の先端が前記カップリングケースとウォームシャフトのフランジに支持される複数の弾性突起とを含んでなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動式パワーステアリングに関し、より詳細には、チルトベアリングを構成する内輪がウォームシャフトの軸方向に移動することを防ぐことにより、ステアリングホイールの操舵時に発生する騒音およびラットルノイズの発生を予防できる電動式パワーステアリングに関する技術である。
一般的に、パワーステアリングはオイルの油圧を用いる方式と電気モータの動力を用いる方式がある。
前記油圧式は、油圧ポンプがエンジンの力で流体をポンピングして油圧を形成し、運転者がハンドルを回す時に操向する方向に油圧を送ってハンドリングが軽くなるようにするものであり、電動式パワーステアリング（ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅｎ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ；以下、ＭＤＰＳという）は、電気モータを用いて操舵力を向上させるものである。
前記ＭＤＰＳは走行条件に応じて電気モータが自動的に制御機能を発揮するようになり、これにより、前記油圧式パワーステアリングに比べ、より向上した操舵性能および操舵感を有する。
一方、前記ＭＤＰＳはステアリングシャフトが貫通して結合するウォームホイールおよび前記ウォームホイールと噛合するウォームシャフトを備え、また、前記ウォームホイールと前記ウォームシャフトの噛合を最適化するようにチルトベアリングを含んでなっている構成である。
しかし、上記のような従来のＭＤＰＳは、停車状態でステアリングホイールの操舵後リリース時に鈍い騒音が発生し、また、車両が険しい道や凹凸路を走行するに伴い、路面からの大きい反力がステアリングシャフトに伝えられる時に、前記ウォームホイールと前記ウォームシャフトとの間の離隔発生によりラットルノイズ（ｒａｔｔｌｅ ｎｏｉｓｅ）が発生する問題点がある。
上記のような騒音は上記のチルトベアリングを構成する内輪が前記ウォームシャフトの軸方向に移動することによって発生するものである。
そこで、本発明は、上記従来の電動式パワーステアリングにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、チルトベアリングを構成する内輪がウォームシャフトの軸方向に移動できない構造を有するように改善して騒音発生を予防することができ、さらに、商品に対する消費者の信頼を高められる電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリングを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリングは、モータ軸の先端に嵌合すると同時に、カップリングケースの中に挿入されて前記カップリングケースと一体に結合され回転するボディー部と、前記ボディー部の両側面から一体に突出形成され、各々の先端が前記カップリングケースとウォームシャフトのフランジに支持される複数の弾性突起とを有することを特徴とする。
チルトベアリングを構成する内輪が前記ウォームシャフトの軸方向に移動することによって騒音が発生する従来の方式にかわって、フレキシブルカップリングに備えられた弾性突起により、ウォームシャフトおよびチルトベアリングの内輪が軸の長さ方向に移動することを防ぐことにより、ステアリングホイールの操舵後リリースするときや路面からの大きい反力がステアリングシャフトに伝えられる時に発生する激しい騒音を予防できるという効果がある。
次に、本発明に係る電動式パワーステアリングを実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係る電動式パワーステアリング（ＭＤＰＳ）は、図１に示すように、ステアリングシャフト１を貫通して一体に結合されたウォームホイール１１と、前記ウォームホイール１１に噛合して結合されたウォームシャフト１２と、前記ウォームシャフト１２の両端に一体に結合されたチルトベアリング１３およびウォームシャフトベアリング１４と、前記チルトベアリング１３を貫通した前記ウォームシャフト１２の一端に結合され、電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御によって駆動し前記ウォームシャフト１２に動力を伝達するモータ１５と、一端は前記ウォームホイール１１を囲む部位のハウジング１６にボルト１７によって固定結合され、Ｌ字形に折り曲げられた他端は前記ハウジング１６を貫通し、その端部が前記ウォームシャフトベアリング１４を加圧するように設けられたリーフスプリング１８とを含んでなっている。
ここで、前記リーフスプリング１８は自らの弾性力で前記ウォームシャフトベアリング１４を前記ウォームホイール１１側に加圧し、それにより、前記ウォームホイール１１に対する前記ウォームシャフト１２の上下方向の離隔を無くすようになっており、そのために、前記ウォームシャフト１２は前記リーフスプリング１８の加圧力により、軸方向の中心線Ｃ１から上下方向にチルト動作（Ｃ２、Ｃ３）が可能であるべきであり、前記ウォームシャフト１２のチルト動作を可能にするものが前記チルトベアリング１３である。
要するに、前記チルトベアリング１３は、図２に示すように、前記ウォームシャフト１２の外周面に圧入結合される内輪１３ａと、前記ハウジング１６に固定結合される外輪１３ｂ、および前記内／外輪（１３ａ、１３ｂ）のベアリング溝（１３ｃ、１３ｄ）の中に設けられ、前記内／外輪（１３ａ、１３ｂ）の相対回転を可能にする複数のボールベアリング１３ｅからなっている。
ここで、前記内／外輪（１３ａ、１３ｂ）に形成されたベアリング溝（１３ｃ、１３ｄ）が前記ボールベアリング１３ｅより大きい楕円形に形成されることにより、前記チルトベアリング１３が前記ウォームシャフト１２のチルト動作を可能にする。
一方、前記ＭＤＰＳにおいて、前記ウォームシャフト１２と前記チルトベアリング１３および前記モータ１５の結合構造については図３の拡大断面図を参照してより詳細に説明する。
前記モータ１５はモータ軸１５ａとモータケース１５ｂとを含んで構成され、前記モータ軸１５ａにはカップリングケース２１がセレーション（ｓｅｒｒａｔｉｏｎ）を介して結合され、前記モータ軸１５ａと一体に回転する。
前記モータケース１５ｂは前記ＭＤＰＳのハウジング１６に結合された構造である。
前記カップリングケース２１の前記ウォームシャフト１２に向かう面にはケース溝２１ａが形成され、前記ケース溝２１ａにはフレキシブルカップリング２２が設けられる。
前記フレキシブルカップリング２２は、前記モータ軸１５ａの先端に嵌合されると同時に、前記カップリングケース２１および前記ウォームシャフト１２と雄雌結合し、前記カップリングケース２１の回転動力を前記ウォームシャフト１２に伝達する役割をする。
前記フレキシブルカップリング２２の形状は、図４により詳細に示したように、前記モータ軸１５ａとの結合のために中心部にモータ軸孔２２ａが形成されたボディー部２２ｂと、前記ボディー部２２ｂから放射状に形成された複数の突出部２２ｃを備えた構成であり、また、突出部２２ｃごとに両側面に弾性突起２２ｄが一体に突出形成された構造である。
一例として、前記突出部２２ｃは図示したように８個であり、前記突出部２２ｃの間の溝も８個であって、前記カップリングケース２１には前記突出部２２ｃの間の溝に一間ずつ飛ばして挿入される４個のケース突起（図示せず）が備えられ、前記ウォームシャフト１２には前記ケース突起が挿入されていない残りの４個の溝に挿入される４個のシャフト突起（図示せず）が備えられている。
よって、前記カップリングケース２１と前記ウォームシャフト１２は前記フレキシブルカップリング２２を介して結合され、前記モータ軸１５ａの回転動力は前記カップリングケース２１と前記フレキシブルカップリング２２を介して前記ウォームシャフト１２に伝達可能となる。
前記モータ軸１５ａに前記フレキシブルカップリング２２が嵌合した後、前記フレキシブルカップリング２２を貫通した前記モータ軸１５ａの先端には前記ウォームシャフト１２が嵌合する。
前記ウォームシャフト１２には軸の長さ方向にシャフト溝１２ａが形成され、前記シャフト溝１２ａに前記モータ軸１５ａが挿入され、前記モータ軸１５ａが挿入される一端には半径方向に拡張されたフランジ１２ｂが備えられる。
よって、前記ウォームシャフト１２に前記モータ軸１５ａが挿入されると、前記フレキシブルカップリング２２の弾性突起２２ｄは前記カップリングケース２１のケース溝２１ａおよび前記ウォームシャフト１２のフランジ１２ｂに各々支持されるように設けられる。
前記ウォームシャフト１２のシャフト溝１２ａには複数の操作によって切開されたブッシュ２３が前記モータ軸１５ａに嵌められ設けられ、前記ブッシュ２３はスプリング部材２４によって前記モータ軸１５ａ方向に弾性力の加圧を受けるように設けられる。
前記ブッシュ２３は前記スプリング部材２４の弾性力によって前記ウォームシャフト１２のフランジ１２ｂに支持される構造であり、前記ブッシュ２３が前記スプリング部材２４の弾性力によって前記ウォームシャフト１２のフランジ１２ｂに支持されると、前記ウォームシャフト１２も前記フレキシブルカップリング２２側に移動した状態となり、これにより、前記ウォームシャフト１２は軸の長さ方向に前記ウォームホイール１１との係合に離隔が生じなくなる。
前記ウォームシャフト１２の外側周縁面には前記チルトベアリング１３の内輪１３ａが結合され、前記内輪１３ａの一側面は前記ウォームシャフト１２のフランジ１２ｂに支持されるように設けられる。
よって、本発明の実施形態はフレキシブルカップリング２２に形成された弾性突起２２ｄが前記ウォームシャフト１２のフランジ１２ｂを加圧する構造であり、これにより、前記フランジ１２ｂは前記チルトベアリング１３の内輪１３ａを前記ウォームシャフト１２の軸の長さ方向に加圧する構造となり、前記内輪１３ａは前記ウォームシャフト１２の軸の長さ方向に移動できない状態となる。
このように、前記チルトベアリング１３を構成する内輪１３ａが前記ウォームシャフト１２の軸の長さ方向に移動できなくなると、ステアリングホイールの操舵後リリース時における鈍い騒音の発生を予防することができる。
つまり、ステアリングホイールの操舵後リリース時にウォームシャフト１２はウォームホイール１１の回転によって軸の長さ方向に動こうとする力を有し、この時、フレキシブルカップリング２２の弾性突起２２ｄがウォームシャフト１２を軸の長さ方向に支持することによって前記ウォームシャフト１２は軸の長さ方向に移動することができず、その結果前記ウォームシャフト１２に結合された前記チルトベアリング１３の内輪１３ａも前記ウォームシャフト１２の軸の長さ方向に移動することができず、ステアリングホイールの操舵後リリース時における鈍い騒音の発生を予防することができる。
また、本発明の実施形態はラットルノイズ（ｒａｔｔｌｅ ｎｏｉｓｅ）の発生も予防することができる。
すなわち、車両が険しい道や凹凸路を走行すると、路面からの大きい反力がステアリングシャフトに伝えられ、これにより、ウォームホイールが回転し、且つウォームシャフトは軸の長さ方向に動こうとする力を有する。
この時にも、フレキシブルカップリング２２の弾性突起２２ｄがウォームシャフト１２を軸の長さ方向に支持することにより、チルトベアリング１３の内輪１３ａは前記ウォームシャフト１２の軸の長さ方向に移動することができず、その結果ラットルノイズ（ｒａｔｔｌｅ ｎｏｉｓｅ）の発生も効果的に予防することができる。
本発明の実施形態のような弾性突起２２ｄがフレキシブルカップリング２２に備えられていなければ、ウォームシャフト１２を軸の長さ方向に支持することができず、それにより、ステアリングホイールの操舵後リリース時や路面からの大きい反力がステアリングシャフトに伝えられる時に、チルトベアリング１３の内輪１３ａがウォームシャフト１２の軸の長さ方向に移動しつつ激しい騒音を発生する。
よって、本発明の実施形態は、ＭＤＰＳの構成において騒音発生を予防できることによって室内をより静かにすることができ、さらに商品に対する消費者の信頼を一層高められる長所がある。
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
一般的な電動式パワーステアリングの構成を説明するための図である。 電動式パワーステアリングを構成するチルトベアリングの断面図である。 本発明に係るフレキシブルカップリングを介してウォームシャフトが設けられた状態を示すための断面図である。 本発明に係るフレキシブルカップリングの斜視図である。
符号の説明
１１：ウォームホイール
１２：ウォームシャフト
１２ａ：シャフト溝
１２ｂ：フランジ
１３：チルトベアリング
１４：ウォームシャフトベアリング
１５：モータ
１５ａ：モータ軸
１５ｂ：モータケース
１６：ハウジング
１７：ボルト
１８：リーフスプリング
２１：カップリングケース
２２：フレキシブルカップリング
２２ａ：モータ軸孔
２２ｂ：ボディー部
２２ｃ：突出部
２２ｄ：弾性突起

Claims (3)

  1. モータ軸の先端に嵌合すると同時に、カップリングケースの中に挿入されて前記カップリングケースと一体に結合され回転するボディー部と、
    前記ボディー部の両側面から一体に突出形成され、各々の先端が前記カップリングケースとウォームシャフトのフランジに支持される複数の弾性突起と、
    を有することを特徴とする電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリング。
  2. 前記弾性突起は、前記ボディー部から放射状に形成された複数の突出部ごとに両側面に一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリング。
  3. 前記弾性突起は、ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）からなることを特徴とする、請求項１に記載の電動式パワーステアリングのフレキシブルカップリング。
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