JP2011079396A - Vehicular steering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置として、操舵補助用の電動モータと、電動モータの出力を伝動する伝動装置とを備えるものがある。
特許文献1の電動パワーステアリング装置は、電動モータのモータハウジングと、伝動装置を収容する伝動ハウジングとの間に、制御装置が収容された制御ハウジングを介在させている。また、伝動装置側からの異物(例えば潤滑剤や摩耗粉など)が制御ハウジング内に進入することを防止するために、制御ハウジング内の空間を、中心空間と周囲空間とに仕切る筒状の仕切り部材を用いている。
As an electric power steering apparatus as a vehicle steering apparatus, there is an electric power steering apparatus that includes an electric motor for assisting steering and a transmission device that transmits an output of the electric motor.
In the electric power steering device of
ところで、特許文献1では、上記の周囲空間のスペースを広く確保するために、制御ハウジングと伝動ハウジングとの嵌合部の断面は矩形とされている。このため、電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸との芯がずれ易いという問題がある。
一方、特許文献1の図3および図4の例では、仕切り部材が制御ハウジングの端面にねじ止めされている。また、特許文献1の図5の例では、仕切り部材の端部が制御ハウジングの端面のねじ孔にねじ込まれている。しかしながら、このようなねじ結合では、電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸とを精度良く芯合わせできるような精度で、制御ハウジングと伝動ハウジングとを結合することは困難である。
By the way, in
On the other hand, in the example of FIGS. 3 and 4 of
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸とを精度良く芯合わせすることができる安価な車両用操舵装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a background, and an object thereof is to provide an inexpensive vehicle steering apparatus capable of accurately aligning the rotation shaft of the electric motor and the transmission shaft of the transmission device. To do.
上記目的を達成するため、本発明は、モータハウジング(22)および回転軸(23)を有する電動モータ(18)の駆動を制御する制御装置(16)と、上記回転軸と継手を介してトルク伝達可能に連結された伝動軸(32)を有する伝動装置(19)と、上記伝動装置を収容する伝動ハウジング(26)と、上記モータハウジングと上記伝動ハウジングとの間に介在する中間ハウジング(29)と、上記中間ハウジングおよび伝動ハウジングによって区画される収容室(R1)の内部を、上記制御装置が収容される外側空間(S1)と、上記伝動軸および上記回転軸が挿通される内側空間(S2)とに仕切るとともに、上記伝動軸と上記回転軸とを芯合わせするように、上記伝動ハウジングと上記中間ハウジングとを円筒面(38a,50a;49a,50b)どうしの嵌合により連結する筒状の芯合わせ部材(50)と、を備えた車両用操舵装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a control device (16) for controlling driving of an electric motor (18) having a motor housing (22) and a rotating shaft (23), and a torque via the rotating shaft and a joint. A transmission device (19) having a transmission shaft (32) connected so as to be able to transmit, a transmission housing (26) for housing the transmission device, and an intermediate housing (29) interposed between the motor housing and the transmission housing ), And the inside of the accommodation chamber (R1) defined by the intermediate housing and the transmission housing, the outer space (S1) in which the control device is accommodated, and the inner space (in which the transmission shaft and the rotation shaft are inserted) And the transmission housing and the intermediate housing are cylindrical surfaces (38a, 5) so that the transmission shaft and the rotation shaft are aligned with each other. a; 49a, 50b) if a cylindrical centering member for coupling (50) by Shino fit, to provide a vehicle steering apparatus having a.
本発明では、筒状の芯合わせ部材が、伝動ハウジングと中間ハウジングとを円筒面どうしの嵌合により連結するので、伝動軸と回転軸とを精度良く芯合わせすることができる。 また、上記伝動ハウジングは、上記伝動軸と同心の第1の円筒面(38a)を含み、上記中間ハウジングは、上記回転軸と同心の第2の円筒面(49a)を含み、上記芯合わせ部材は、上記第1の円筒面に液密的に嵌合する第3の円筒面(50a)と、上記第2の円筒面に液密的に嵌合する第4の円筒面(50b)と、を含む場合がある(請求項2)。この場合、Oリングその他のシール構造を採用しなくても、外側空間と内側空間との間を確実に封止することができ、したがって、構造を簡素化することができる。 In the present invention, since the cylindrical centering member connects the transmission housing and the intermediate housing by fitting the cylindrical surfaces, the transmission shaft and the rotation shaft can be accurately aligned. The transmission housing includes a first cylindrical surface (38a) concentric with the transmission shaft, and the intermediate housing includes a second cylindrical surface (49a) concentric with the rotating shaft, and the centering member. A third cylindrical surface (50a) that fits liquid-tightly to the first cylindrical surface, a fourth cylindrical surface (50b) that fits liquid-tightly to the second cylindrical surface, (Claim 2). In this case, the outer space and the inner space can be reliably sealed without using an O-ring or other sealing structure, and the structure can be simplified.
また、上記中間ハウジングは、上記第1の円筒面を有する第1の筒状部(38)を含み、上記伝動ハウジングは、上記第2の円筒面を有する第2の筒状部(49)を含む場合がある(請求項3)。この場合、芯合わせ部材が、中間ハウジングおよび伝動ハウジングからそれぞれ延びる第1および第2の筒状部に嵌合するようにしたので、内側空間に配置される回転軸、伝動軸および継手等の位置形状に合わせて、第1の筒状部および第2の筒状部の長さや径を自在に設定でき、設計の自由度を高くすることができる。 The intermediate housing includes a first cylindrical portion (38) having the first cylindrical surface, and the transmission housing includes a second cylindrical portion (49) having the second cylindrical surface. (Claim 3). In this case, since the centering member is fitted to the first and second cylindrical portions extending from the intermediate housing and the transmission housing, positions of the rotary shaft, the transmission shaft, the joint, and the like disposed in the inner space The length and diameter of the first cylindrical portion and the second cylindrical portion can be freely set according to the shape, and the degree of freedom in design can be increased.
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。 In the above description, the alphanumeric characters in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結された中間軸5と、中間軸5に自在継手6を介して連結されたピニオン軸7と、ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン7aに噛み合うラック8aを有して自動車の左右方向としての軸方向X1に延びる転舵軸としてのラック軸8とを有している。ピニオン軸7およびラック軸8によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構A1が構成されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric
ラック軸8は、車体に固定されるハウジング9内に、図示しない複数の軸受を介して、軸方向X1に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸8の両端部はハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する転舵輪11に連結されている。
The rack shaft 8 is supported in a housing 9 fixed to the vehicle body through a plurality of bearings (not shown) so as to be linearly reciprocable along the axial direction X1. Both end portions of the rack shaft 8 protrude to both sides of the housing 9, and
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック8aによって、ラック軸8の軸方向X1への直線運動に変換される。これにより、転舵輪11の転舵が達成される。
ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連結された入力軸12と、中間軸5に連結された出力軸13とを含む。入力軸12と出力軸13とは、トーションバー14を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、操舵部材2に所定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸12および出力軸13は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
When the
The
ステアリングシャフト3の周囲に配置されたトルクセンサ15は、入力軸12および出力軸13の相対回転変位量に基づいて、操舵部材2に入力された操舵トルクを検出する。また、トルクセンサ15のトルク検出結果は、制御装置としてのECU16(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)に入力される。
電動パワーステアリング装置1は、操舵補助機構17を備えている。操舵補助機構17は、操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構A1に伝動するための伝動装置としての減速機構19とを含む。電動モータ18としては、例えば、三相のブラシレスモータが用いられている。また、減速機構19としては、例えばウォームギヤなどの食い違い軸歯車機構や、複数の平歯車または斜歯歯車により構成された平行軸歯車機構などを用いることができる。
A
The electric
本実施の形態では、減速機構19として、小径の駆動ギヤ20と、駆動ギヤ20に噛み合わされた大径の被動ギヤ21とを有する平行軸歯車機構が用いられている。駆動ギヤ20は電動モータ18によって回転駆動され、被動ギヤ21は駆動ギヤ20によって回転駆動される。被動ギヤ21は、ステアリングシャフト3の出力軸13と同伴回転可能に設けられている。
In the present embodiment, a parallel shaft gear mechanism having a small-
電動モータ18が駆動ギヤ20を回転駆動すると、駆動ギヤ20によって被動ギヤ21が回転駆動され、被動ギヤ21および出力軸13が同伴回転する。そして、出力軸13の回転は、中間軸5を介してピニオン軸7に伝達される。ピニオン軸7の回転は、ラック軸8の軸方向X1への移動に変換される。これにより、転舵輪11が転舵される。すなわち、電動モータ18によって駆動ギヤ20を回転駆動することで、転舵輪11が転舵され、運転者の操舵が補助されるようになっている。
When the
電動モータ18は、ECU16によって制御される。ECU16は、トルクセンサ15からのトルク検出結果や図示しない車速センサからの車速検出結果等に基づいて電動モータ18を制御する。
図2は、操舵補助機構17の図解的な部分断面側面図である。また、図3は、図2の一部を拡大した図である。図4は、操舵補助機構17をステアリングシャフト3の軸方向に沿ってみた概略図である。
The
FIG. 2 is a schematic partial sectional side view of the
図2に示すように、電動モータ18は、筒状のモータハウジング22と、回転軸23と、モータハウジング22の内周に固定された環状のステータ24と、ステータ24と対向し且つ回転軸23と同伴回転する環状のロータ25とを備えている。ステータ24は、モータハウジング22の内周に固定され、複数のティースを有する環状のステータコア24aと、ステータコア24aの各ティースに巻回されたコイル24bとを有している。ロータ25は、回転軸23と同伴回転可能に連結された環状のロータコア25aと、ロータコア25aの外周に同伴回転可能に設けられた例えばリング状の永久磁石25bとを有している。リング状の永久磁石25bは、その周方向に並ぶ複数の磁極を有している。
As shown in FIG. 2, the
伝動装置としての減速機構19は、伝動ハウジング26内に収容されている。伝動ハウジング26は、ステアリングシャフト3の軸方向Y1に分割可能な第1の伝動ハウジング27と第2の伝動ハウジング28とを組み合わせて構成されている。
モータハウジング22と第1の伝動ハウジング27との間には、筒状の中間ハウジング29が介在している。中間ハウジング29は、モータハウジング22の一端に嵌合された環状突起からなる第1の端部30と、第1の伝動ハウジング27に嵌合された第2の端部31とを有している。
The
A cylindrical
減速機構19の駆動ギヤ20は、伝動軸32の外周に同伴回転可能に連結されている。その伝動軸32は、駆動ギヤ20を挟んだ両側において、第1および第2の軸受33,34を介して、伝動ハウジング26によって回転可能に支持されている。第1の軸受33は、第1の伝動ハウジング27によって保持され、第2の軸受34は、第2の伝動ハウジング28によって保持されている。第1の軸受33は、内、外輪間に環状のオイルシールを介在させた公知のシール軸受により構成されており、伝動ハウジング26内の潤滑剤が、後述する仕切りユニットU1内へ漏れ出ないようにしている。
The
第1の伝動ハウジング27は、駆動ギヤ20および被動ギヤ21を取り囲む第1の外周壁35と、第1の外周壁35の一端を閉塞する端壁36と、端壁36から電動モータ18側へ延びる矩形断面をなす第2の外周壁37と、端壁36から電動モータ18側へ突出する第1の筒状部38とを備えている。第1の伝動ハウジング27の第2の外周壁37の一端が、中間ハウジング29の第2の端部31の例えば外周に嵌合されており、これにより、中間ハウジング29および第1の伝動ハウジング27によって、ECU16等を収容するための収容室R1が区画されている。
The
端壁36には、伝動軸32を挿通させるための挿通孔39が形成されている。上記第1の軸受33は、挿通孔39の内周の軸受保持部39aに保持された状態で、伝動軸32を回転可能に支持している。上記の第1の筒状部38の外周面は、挿通孔39の軸受保持部39aと同心の第1の円筒面38aに形成されている。したがって、第1の筒状部38の第1の円筒面38aは、伝動軸32と同心に配置されている。
An
一方、電動モータ18のモータハウジング22は、筒状部40と、筒状部40の一端を閉塞する端壁41とを有している。端壁41の内側に、筒状突起からなる軸受保持部42が形成され、その軸受保持部42の内周に保持された第3の軸受43によって、電動モータ18の回転軸23の第1の端部23aが回転可能に支持されている。
中間ハウジング29は、断面矩形をなす外周壁44と、外周壁の44の一端を閉塞する端壁45と、端壁45からモータハウジング22側へ突出し、モータハウジング22に嵌合された環状突起(第1の端部30に相当)とを備えている。端壁45がモータハウジング22内のモータ室と、収容室R1とを仕切る仕切り壁として機能している。
On the other hand, the
The
その仕切り壁としての端壁45には、電動モータ18の回転軸23を挿通させる挿通孔47が形成されている。その挿通孔47の内周の軸受保持部47aに保持された第4の軸受48によって、回転軸23の途中部が回転可能に支持されている。
中間ハウジング29は、端壁45から減速機構19側へ延びる第2の筒状部49を有している。第2の筒状部49の外周面は、挿通孔47の軸受保持部47aと同心の第2の円筒面49aに形成されている。したがって、第2の筒状部49の第2の円筒面49aは、回転軸23と同心に配置されている。
An
The
第1の伝動ハウジング27の第1の筒状部38および中間ハウジング29の第2の筒状部49に、電動モータ18の回転軸23と減速機構19の伝動軸32とを芯合わせするための筒状の芯合わせ部材50が嵌合されている。
図3に示すように、芯合わせ部材50は、その一端に、第1の筒状部38の第1の円筒面38aに嵌合した第3の円筒面50aを有し、その他端に、第2の筒状部49の第2の円筒面49aに嵌合した第4の円筒面50bとを有している。第1の筒状部38、第2の筒状部49および芯合わせ部材50によって、筒状の仕切りユニットU1が構成されている。
For aligning the
As shown in FIG. 3, the centering
上述したように、中間ハウジング29および第1の伝動ハウジング27によって、収容室R1が区画されている。仕切りユニットU1は、上記収容室R1の内部を、仕切りユニットU1の周囲の外側空間S1と、仕切りユニットU1の内部の内側空間S2とに仕切っている。外側空間S1内に、制御装置としてのECU16が収容されている。また、内側空間S2内で、伝動軸32と電動モータ18の回転軸23とが、継手52を介して同軸上にトルク伝達可能に連結されている。
As described above, the storage chamber R <b> 1 is defined by the
ECU16には、FETその他のスイッチング素子を実装したパワー基板161や、パワー基板161に実装されたパワー回路を制御するための制御基板162や、電動モータ18に流れる電流のリップルを除去するための複数のコンデンサや、必要に応じて電動モータ18に流れる電流を遮断するためのリレー等が含まれている。
モータハウジング22内には、電動モータ18のロータ25の回転位置を検出する回転位置センサ71が収容されている。回転位置センサ71は、中間ハウジング29に固定されたステータ72と、回転軸23と同伴回転可能に設けられたロータ73とを有している。電動モータ18のステータ24の各コイル24bからのバスバー端子74や、回転位置センサ71からの信号線75が、端壁45を貫通して、パワー基板161や制御基板162に接続されている。
The
A
芯合わせ部材50は、大円筒53と、小円筒54と、大円筒53と小円筒54とを連結する環状板部55と、小円筒54の端部から径方向内方へ延設された環状の端壁56とを備えている。大円筒53の内周に、第1の筒状部38の外周の第1の円筒面38aに嵌合する第3の円筒面50aが設けられている。また、端壁56の内周に、第2の円筒部49の外周の第2の円筒面49aに嵌合する第4の円筒面50bが設けられている。
The centering
継手52は、電動モータ18の回転軸23の第2の端部23bと例えばセレーション嵌合を用いて同伴回転可能に連結された第1の部材57と、伝動軸32の端部と例えば圧入嵌合を用いて同伴回転可能に連結された第2の部材58と、第1の部材57および第2の部材58の間に介在し、第1の部材57および第2の部材58をトルク伝達可能に連結する弾性部材59とを備えている。
The joint 52 includes a
図4に示すように、中間ハウジング29の外周壁44は矩形状をしており、外周壁44において相対向する位置から一対の取付フランジ60が延設されている。一方、図5に示すように、第1の伝動ハウジング27の第2の外周壁37から、中間ハウジング29の一対の取付フランジ60に対向する一対の取付フランジ61が、延設されている。取付フランジ60にはねじ挿通孔60aが挿通され、取付フランジ61にはねじ孔61aが形成されている。中間ハウジング29の各取付フランジ60のねじ挿通孔60aを挿通して、第1の伝動ハウジング27の対応する取付フランジ61のねじ孔61aにねじ込まれた固定ねじ62によって、取付フランジ60,61を介して、中間ハウジング29および第1の伝動ハウジング26が互いに締結されている。
As shown in FIG. 4, the outer
本実施の形態によれば、筒状の芯合わせ部材50が、第1の伝動ハウジング27と中間ハウジング29とを対応する円筒面38a,50a;49a,50bどうしの嵌合により連結するので、減速機構19の伝動軸32と電動モータ18の回転軸23とを精度良く芯合わせすることができる。
また、第1の伝動ハウジング27に形成された、伝動軸32と同心の第1の円筒面38aに、芯合わせ部材50の第3の円筒面50aが液密的に嵌合し、また、中間ハウジング29に形成された、回転軸23と同心の第2の円筒面49aに、芯合わせ部材50の第4の円筒面50bが液密的に嵌合するので、Oリングその他のシール構造を採用しなくても、外側空間S1と内側空間S2との間を確実に封止することができ、したがって、構造を簡素化することができる。
According to the present embodiment, the cylindrical centering
Further, the third
芯合わせ部材50が、第1の伝動ハウジング27から延びる第1の筒状部38および中間ハウジング29から延びる第2の筒状部49に嵌合するようにしたので、内側空間S2に配置される回転軸23、伝動軸32および継手52等の位置や形状に合わせて、第1の筒状部38および第2の筒状部49の長さや径を自在に設定でき、設計の自由度を高くすることができる。
Since the centering
なお、組立てのときには、中間ハウジング29の第2の筒状部49に芯合わせ部材50を予め装着した状態で、当該中間ハウジング29と伝動ハウジング26とを組み付け、その組み付けと同時に、中間ハウジング29によって支持された回転軸23の第2の端部23bと、伝動ハウジング26によって支持された伝動軸32および継手52の第1の部材57とをセレーション嵌合させるようにすることができる。
At the time of assembly, the
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記の実施の形態では、芯合わせ部材50を2段の円筒により形成したが、これに限らず、シングルの円筒であってもよいし、3段以上の円筒であってもよい。
また、第1の筒状部38および第2の筒状部49の何れか一方を廃止し、第1の伝動ハウジング27または中間ハウジング29に形成された挿通孔の内周の円筒面に、芯合わせ部材の対応する円筒面を嵌合させるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the centering
Further, either one of the first
また、芯合わせ部材50を、第1の筒状部38および第2の筒状部49の何れか一方と単一の材料で一体に形成してもよい。その他、本発明は、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
Further, the
1…電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置)、2…操舵部材、3…ステアリングシャフト、A…転舵機構、16…ECU(制御装置)、17…操舵補助機構、18…伝動モータ、19…減速機構(伝動装置)、20…駆動ギヤ、21…被動ギヤ、22…モータハウジング、23…回転軸、26…伝動ハウジング、27…第1の伝動ハウジング、28…第2の伝動ハウジング、29…中間ハウジング、32…伝動軸、38…第1の筒状部、38a…第1の円筒面、49…第2の筒状部、49a…第2の円筒面、50…芯合わせ部材、50a…第3の円筒面、50b…第4の円筒面、U1…芯合わせユニット、R1…収容室、S1…外側空間、S2…内側空間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記回転軸と継手を介してトルク伝達可能に連結された伝動軸を有する伝動装置と、
上記伝動装置を収容する伝動ハウジングと、
上記モータハウジングと上記伝動ハウジングとの間に介在する中間ハウジングと、
上記中間ハウジングおよび伝動ハウジングによって区画される収容室の内部を、上記制御装置が収容される外側空間と、上記伝動軸および上記回転軸が挿通される内側空間とに仕切るとともに、上記伝動軸と上記回転軸とを芯合わせするように、上記伝動ハウジングと上記中間ハウジングとを円筒面どうしの嵌合により連結する筒状の芯合わせ部材と、を備えた車両用操舵装置。 A control device for controlling the driving of an electric motor having a motor housing and a rotating shaft;
A transmission device having a transmission shaft coupled to the rotary shaft via a joint so as to transmit torque;
A transmission housing that houses the transmission device;
An intermediate housing interposed between the motor housing and the transmission housing;
The inside of the accommodation chamber defined by the intermediate housing and the transmission housing is partitioned into an outer space in which the control device is accommodated and an inner space in which the transmission shaft and the rotation shaft are inserted, and the transmission shaft and the above A vehicle steering apparatus comprising: a cylindrical centering member that connects the transmission housing and the intermediate housing by fitting between cylindrical surfaces so as to center the rotation shaft.
上記伝動ハウジングは、上記伝動軸と同心の第1の円筒面を含み、
上記中間ハウジングは、上記回転軸と同心の第2の円筒面を含み、
上記芯合わせ部材は、上記第1の円筒面に液密的に嵌合する第3の円筒面と、上記第2の円筒面に液密的に嵌合する第4の円筒面と、を含む車両用操舵装置。 In claim 1,
The transmission housing includes a first cylindrical surface concentric with the transmission shaft,
The intermediate housing includes a second cylindrical surface concentric with the rotation shaft,
The centering member includes a third cylindrical surface that is liquid-tightly fitted to the first cylindrical surface, and a fourth cylindrical surface that is liquid-tightly fitted to the second cylindrical surface. Vehicle steering system.
上記伝動ハウジングは、上記第2の円筒面を有する第2の筒状部を含む、車両用操舵装置。 In Claim 2, the intermediate housing includes a first cylindrical portion having the first cylindrical surface,
The transmission housing includes a second cylindrical portion having the second cylindrical surface.
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