JP2011255818A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
電動パワーステアリング装置は、例えば、電動モータによって回転される小歯車と、小歯車に噛み合う大歯車とを備えている(例えば、特許文献1,2参照)。大歯車は、ステアリングシャフトに連結されている。電動モータの出力軸の回転は、小歯車および大歯車を介してステアリングシャフトに伝達される。これにより、運転者の操舵が補助される。
The electric power steering apparatus includes, for example, a small gear that is rotated by an electric motor and a large gear that meshes with the small gear (see, for example,
小歯車と大歯車との間には、適度なバックラッシが設けられており、両歯車の噛み合い抵抗が低減されている。しかしながら、バックラッシが設けられていることに起因する騒音が問題となることがある。具体的には、路面からの力が転舵輪およびステアリングシャフトを介して大歯車に入力されたとき(逆入力時)、大歯車は、小歯車に対してバックラッシ相当分、微小振動を起こす。これにより、騒音としての歯打ち音(ラトル音)が生じてしまう。 An appropriate backlash is provided between the small gear and the large gear, and the meshing resistance of both gears is reduced. However, noise due to the provision of backlash may be a problem. Specifically, when a force from the road surface is input to the large gear via the steered wheel and the steering shaft (in the reverse input), the large gear causes minute vibration corresponding to the backlash with respect to the small gear. Thereby, a rattling sound (rattle sound) as noise is generated.
特許文献2では、小歯車の歯底面にゴム製の弾性体を設けている。弾性体は、大歯車の歯先面に常時接触するようになっている。これにより、大歯車に摩擦抵抗が付与されており、大歯車の前記微小振動が抑制されるようになっている([0019]段落、[0024段落])。
すなわち、弾性体は、大歯車から摩擦抵抗を受けるようになっている。弾性体は、大歯車が回転しているときに小歯車の歯底面と略平行な方向の力(せん断力)を受けるので、弾性体が小歯車から外れるおそれがある。これを防ぐためには、弾性体と小歯車との結合力を十分高くする必要がある。
In Patent Document 2, a rubber elastic body is provided on the tooth bottom surface of the small gear. The elastic body is always in contact with the tooth tip surface of the large gear. As a result, a frictional resistance is imparted to the large gear, and the minute vibration of the large gear is suppressed ([0019] paragraph, [0024 paragraph]).
That is, the elastic body receives a frictional resistance from the large gear. Since the elastic body receives a force (shearing force) in a direction substantially parallel to the tooth bottom surface of the small gear when the large gear is rotating, the elastic body may be detached from the small gear. In order to prevent this, it is necessary to sufficiently increase the coupling force between the elastic body and the small gear.
このような課題は、小歯車として複数条の歯を有するウォーム軸を用いた場合に顕著である。ウォーム軸が複数条の歯を有している場合、ウォーム軸のリード(ウォーム軸が1回転したときのウォームホイールの送り量)が大きくなる分、弾性体がウォームホイールの歯から受ける摩擦抵抗(せん断力)が大きくなるからである。
また、複数条の歯の間には、複数本の歯溝がある。これら複数の歯溝のそれぞれの歯底面に弾性体を巻き付ける作業は、手間がかかるので作業性が悪い。
Such a problem is remarkable when a worm shaft having a plurality of teeth is used as a small gear. When the worm shaft has multiple teeth, the frictional resistance that the elastic body receives from the teeth of the worm wheel (the amount of worm wheel feed when the worm shaft makes one revolution) This is because the shearing force is increased.
Moreover, there are a plurality of tooth gaps between the plurality of teeth. The work of winding the elastic body around the respective tooth bottom surfaces of the plurality of tooth spaces is troublesome because it takes time and effort.
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、歯打ち音を少なくするための弾性部材と、この弾性部材を支持するウォーム軸との結合力をより高くでき、且つ、弾性部材をウォーム軸に組み付ける手間を少なく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。 The present invention has been made under such a background, and it is possible to increase the coupling force between an elastic member for reducing rattling noise and a worm shaft that supports the elastic member, and the elastic member is used as a worm. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can reduce the time and effort required to be assembled to a shaft.
上記目的を達成するため、本発明は、電動モータ(20)と、前記電動モータに動力伝達可能に連結されたウォーム軸(23)、このウォーム軸の所定の噛み合い領域(35)に噛み合い可能なウォームホイール(24)、および前記ウォーム軸に結合された弾性部材(55)を含むウォーム減速機(21)と、を備え、前記ウォーム軸は、複数条の歯部(57,58)と、これら複数条の歯部によって形成された複数の溝部(59,60)とを含み、前記弾性部材は、少なくとも前記噛み合い領域において前記複数の溝部のそれぞれの底(59c,60c)に配置され前記ウォームホイールに接触可能な複数の螺旋部(63,64;63A,64A)と、前記噛み合い領域から離隔した位置において前記複数の螺旋部を互いに接続する円筒部(61,62)とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置(1)を提供する(請求項1)。 To achieve the above object, the present invention is capable of meshing with an electric motor (20), a worm shaft (23) connected to the electric motor so as to be able to transmit power, and a predetermined meshing region (35) of the worm shaft. A worm reduction gear (21) including a worm wheel (24) and an elastic member (55) coupled to the worm shaft, the worm shaft including a plurality of teeth (57, 58), and these A plurality of grooves (59, 60) formed by a plurality of teeth, and the elastic member is disposed on each bottom (59c, 60c) of the plurality of grooves at least in the meshing region. A plurality of spiral portions (63, 64; 63A, 64A) that can contact the cylinder, and a cylinder that connects the plurality of spiral portions to each other at a position separated from the meshing region (61, 62) and an electric power steering apparatus characterized by comprising providing (1) (claim 1).
本発明によれば、弾性部材の螺旋部と、ウォームホイールとの接触により、ウォームホイールに摩擦抵抗が付与される。例えば、路面からの力が転舵輪およびステアリングシャフト等を介してウォームホイールに入力されたとき(逆入力時)において、ウォームホイールがウォーム軸に対してバックラッシ相当分、微小振動を起こすことを抑制できる。したがって、ウォームホイールとウォーム軸との衝突による歯打ち音(ラトル音)を抑制できる。 According to the present invention, frictional resistance is imparted to the worm wheel by the contact between the spiral portion of the elastic member and the worm wheel. For example, when the force from the road surface is input to the worm wheel via the steered wheels and the steering shaft (in reverse input), the worm wheel can be suppressed from causing minute vibrations corresponding to the backlash with respect to the worm shaft. . Therefore, the rattling noise (rattle noise) due to the collision between the worm wheel and the worm shaft can be suppressed.
また、円筒部は、各螺旋部を互いに連結することで、各螺旋部を補強する機能を有している。これにより、弾性部材の各部分の強度が高められている。しかも、円筒部は、ウォーム軸の周方向の全域に亘ってウォーム軸に接触できる。その結果、弾性部材とウォーム軸との結合力を高くできる。これにより、ウォーム軸が回転駆動しているときの螺旋部とウォームホイールとの摩擦接触に起因して、螺旋部がウォーム軸に対してずれることを抑制できる。特に、本発明では、ウォーム軸が複数条の歯部を有しており、ウォーム軸のリード(ウォーム軸が1回転したときのウォームホイールの送り量)が大きい。その分、弾性部材がウォームホイールの歯から受ける負荷(せん断力)が大きい。けれども、弾性部材とウォーム軸との結合の強度が十分に高いので、弾性部材がウォーム軸に対してずれることを確実に抑制できる。しかも、螺旋部は、ウォーム軸の歯部ではなく歯底に配置されており、且つ、円筒部は、ウォーム軸の噛み合い領域から離隔した位置に配置されている。これにより、ウォーム軸の歯とウォームホイールの歯との間の動力伝達部分に弾性部材が介在しないようにできる。したがって、弾性部材が強く圧縮されることはなく、弾性部材の劣化を抑制できる。 The cylindrical portion has a function of reinforcing each spiral portion by connecting the spiral portions to each other. Thereby, the intensity | strength of each part of an elastic member is raised. Moreover, the cylindrical portion can contact the worm shaft over the entire circumferential direction of the worm shaft. As a result, the coupling force between the elastic member and the worm shaft can be increased. Accordingly, it is possible to suppress the displacement of the spiral portion with respect to the worm shaft due to frictional contact between the spiral portion and the worm wheel when the worm shaft is rotationally driven. In particular, in the present invention, the worm shaft has a plurality of teeth, and the lead of the worm shaft (the feed amount of the worm wheel when the worm shaft makes one revolution) is large. Accordingly, the load (shearing force) that the elastic member receives from the teeth of the worm wheel is large. However, since the strength of the coupling between the elastic member and the worm shaft is sufficiently high, the elastic member can be reliably prevented from shifting with respect to the worm shaft. In addition, the spiral portion is disposed not at the tooth portion of the worm shaft but at the tooth bottom, and the cylindrical portion is disposed at a position separated from the meshing region of the worm shaft. Thereby, an elastic member can be prevented from intervening in the power transmission portion between the teeth of the worm shaft and the teeth of the worm wheel. Therefore, the elastic member is not strongly compressed, and deterioration of the elastic member can be suppressed.
さらに、複数の螺旋部を円筒部によって接続している。これにより、複数の螺旋部および円筒部を1つの部材として取り扱うことができる。その結果、1つの部材をウォーム軸に組み付けることにより、弾性部材をウォーム軸に組み付けることができる。したがって、弾性部材をウォーム軸に組み付ける手間を少なくできる。この場合の組み付けとは、弾性部材とウォーム軸とを別個に形成し弾性部材をウォーム軸に巻き付けることと、ウォーム軸を弾性部材の成型金型にインサートし弾性部材をウォーム軸に一体的に形成することの双方を含む。 Further, the plurality of spiral portions are connected by the cylindrical portion. Thereby, a some spiral part and a cylindrical part can be handled as one member. As a result, the elastic member can be assembled to the worm shaft by assembling one member to the worm shaft. Therefore, the trouble of assembling the elastic member to the worm shaft can be reduced. In this case, the elastic member and the worm shaft are separately formed and the elastic member is wound around the worm shaft, and the worm shaft is inserted into the molding die of the elastic member and the elastic member is integrally formed with the worm shaft. Including both to do.
弾性部材とウォーム軸とを別個に形成し弾性部材をウォーム軸に巻き付ける場合には、円筒部によって複数の螺旋部が連結されているので、複数の溝部のそれぞれに一括して螺旋部を組み付けることができる。すなわち、互いに連結されていない別体の螺旋部をそれぞれ対応する溝部に巻き付ける場合と比べて、弾性部材をウォーム軸に組み付ける手間を少なくできるので、作業性を向上できる。 When the elastic member and the worm shaft are formed separately and the elastic member is wound around the worm shaft, since the plurality of spiral portions are connected by the cylindrical portion, the spiral portions are assembled together in each of the plurality of groove portions. Can do. That is, as compared with the case where separate spiral portions that are not connected to each other are wound around the corresponding groove portions, the labor for assembling the elastic member to the worm shaft can be reduced, so that workability can be improved.
また、本発明において、前記円筒部の端部には、前記ウォーム軸と係合する係合部(67,68)が設けられている場合がある(請求項2)。この場合、弾性部材の円筒部とウォーム軸との結合力をより高くできる。
前記ウォーム軸は、前記歯部が形成されるウォーム軸本体と、このウォーム軸本体の端部から延び前記ウォーム軸よりも小径の支軸とを含み、前記係合部は、前記ウォーム軸本体の端部に係合している場合がある。この場合、弾性部材がウォーム軸から抜けることをより確実に規制できる。
In the present invention, the end of the cylindrical portion may be provided with an engaging portion (67, 68) that engages with the worm shaft (claim 2). In this case, the coupling force between the cylindrical portion of the elastic member and the worm shaft can be further increased.
The worm shaft includes a worm shaft main body on which the tooth portion is formed, and a support shaft extending from an end of the worm shaft main body and having a smaller diameter than the worm shaft, and the engaging portion is formed on the worm shaft main body. It may be engaged with the end. In this case, the elastic member can be more reliably restricted from coming off the worm shaft.
また、本発明において、前記ウォーム軸を回転可能に支持する軸受(41,42)をさらに備え、前記係合部は、前記ウォーム軸と前記軸受とにより挟まれている場合がある(請求項3)。この場合、ウォーム軸に対して弾性部材がウォーム軸の軸方向に位置ずれることをより確実に規制できる。
また、本発明において、前記弾性部材の外周に溝部(78)が形成されている場合がある(請求項4)。この場合、溝部を、グリース等の潤滑剤を溜めるための潤滑剤溜まりとして用いることができる。これにより、溝部の潤滑剤をウォーム軸およびウォームホイールに供給することができる。したがって、ウォーム軸の噛み合い領域に潤滑剤をより確実に供給できる。また、溝部の深さ等の形状を調節することにより、弾性部材の撓み易さを容易に調整できる。
The present invention may further include bearings (41, 42) for rotatably supporting the worm shaft, and the engagement portion may be sandwiched between the worm shaft and the bearing. ). In this case, it is possible to more reliably regulate the displacement of the elastic member in the axial direction of the worm shaft with respect to the worm shaft.
Moreover, in this invention, the groove part (78) may be formed in the outer periphery of the said elastic member (Claim 4). In this case, the groove portion can be used as a lubricant reservoir for storing a lubricant such as grease. Thereby, the lubricant in the groove can be supplied to the worm shaft and the worm wheel. Therefore, the lubricant can be more reliably supplied to the meshing region of the worm shaft. Moreover, the ease of bending of the elastic member can be easily adjusted by adjusting the shape such as the depth of the groove.
また、本発明において、前記ウォーム軸を回転可能に支持する軸受をさらに備え、前記円筒部は、前記軸受をシールするためのシール部(81;83)を含む場合がある(請求項5)。この場合、弾性部材にシール部を設けることで、弾性部材を軸受のためのシール部材としても用いることができる。これにより、部品点数をより少なくできる。
なお、上記において、括弧内の数字等は、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 present invention, there may be further provided a bearing that rotatably supports the worm shaft, and the cylindrical portion may include a seal portion (81; 83) for sealing the bearing. In this case, the elastic member can be used as a seal member for the bearing by providing the elastic member with the seal portion. Thereby, the number of parts can be reduced.
In addition, in the above, the numbers 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.
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる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に連結され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を介して連結されている中間軸5と、この中間軸5に自在継手6を介して連結されているピニオン軸7と、ラック軸10とを有している。ラック軸10は、ピニオン軸7の先端部に設けられたピニオン8に噛み合うラック9を形成しており、且つ車両の左右方向に延びている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric
ラック軸10の両端部にはそれぞれタイロッド11が連結されており、各タイロッド11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12に連結されている。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、この回転は中間軸5等を介してピニオン8に伝達され、ピニオン8およびラック9によって、車両の左右方向に沿うラック軸10の直線運動に変換される。これにより転舵輪12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に連なる入力軸としての第1操舵軸13と、自在継手4に連なる出力軸としての第2操舵軸14とを有している。これら第1および第2操舵軸13,14は、トーションバー15を介して同軸上に互いに連結されている。
トーションバー15の近傍には、トルクセンサ16が設けられている。トルクセンサ16は、トーションバー15のねじれに起因する第1操舵軸13と第2操舵軸14との相対回転変位量を検出するようになっている。このトルクセンサ16の検出信号は、制御部17に与えられる。制御部17は、トルクセンサ16からの検出信号に基づいて操舵部材2に加えられた操舵トルクを算出する。そして、制御部17は、算出した操舵トルクや車速センサ18からの車速検出信号等に基づいて、ドライバ19を介して操舵補助用の電動モータ20の駆動を制御する。これにより、電動モータ20が駆動し、その出力回転(動力)が、ウォームウォーム減速機21で減速され、さらに第2操舵軸14へ伝達される。第2操舵軸14に伝えられた動力は、さらに中間軸5等を介して、上記ラック軸10、タイロッド11およびナックルアーム等を含む舵取り機構22に伝えられ、運転者の操舵が補助される。
The steering
A
ウォーム減速機21は、電動モータ20により駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸23と、従動ギヤとしてのウォームホイール24と、ウォーム軸23およびウォームホイール24を収容するハウジング25とを含んでいる。
ウォーム軸23は、電動モータ20の出力軸20aに動力伝達可能に連結されている。ウォームホイール24は、ウォーム軸23に噛み合っている。ウォームホイール24は、第2操舵軸14に一体回転可能に連結されている。ウォームホイール24は、第2操舵軸14および中間軸5等を介して舵取り機構22に連結されている。
The
The
図2は、図1のウォーム減速機21周辺の主要部の一部断面図である。図2を参照して、電動モータ20は、出力軸20aと、出力軸20aを回転可能に支持するモータハウジング20bとを含んでいる。モータハウジング20bは、ハウジング25に固定されている。
ハウジング25はアルミニウム合金を用いて形成されている。ハウジング25は、ウォーム軸23を収容する筒状のウォーム軸収容部27と、ウォームホイール24を収容するウォームホイール収容部28とを含んでいる。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the main part around the
The
ウォーム軸収容部27の一端部にはフランジ部29が形成されている。このフランジ部29に、モータハウジング20bが固定されている。
ウォーム軸23は、例えば鉄等の金属を用いて形成されており、ウォームホイール24に噛み合う歯部31を含むウォーム軸本体32と、ウォーム軸本体32の一対の端部32a,32bからそれぞれ延設されウォーム軸本体32よりも小径の一対の支軸33,34とを含んでいる。
A
The
ウォーム軸23の軸方向X1に関するウォーム軸本体32の略中央には、噛み合い領域35が設けられている。ウォーム軸23の歯部31は、噛み合い領域35において、ウォームホイール24の歯部24cに噛み合うようになっている。ハウジング25内には、潤滑剤が収容されており、ウォーム軸23の噛み合い領域35に潤滑剤が供給されるようになっている。潤滑剤は、例えばグリースである。
A meshing
一方の支軸33は、ウォーム軸本体32に隣接する軸受連結部33aと、軸受連結部33aに隣接する継手連結部33bとを含んでいる。継手連結部33bは、電動モータ20の出力軸20aにスプライン継手等の継手36を介して一体回転可能に連結されている。一方の支軸33の軸受連結部33aおよび他方の支軸34には、それぞれ、ウォーム軸23を回転自在に支持する第1および第2軸受41,42が設けられている。
One
第1軸受41および第2軸受42は、玉軸受等の転がり軸受からなり、ウォーム軸収容部27に配置されている。これら第1軸受および第2軸受41,42の内輪41a,42aは、対応する支軸33,34にそれぞれ嵌合されている。
第1軸受41の外輪41bは、ウォーム軸収容部27に形成された第1軸受保持部43に相対回転を規制されて嵌合されている。第2軸受42の外輪42bは、ウォーム軸収容部27に形成された第2軸受保持部44に相対回転を規制されて嵌合されている。
The
The
これら、第1軸受41および第2軸受42は、シール軸受である。具体的には、第1軸受41の外輪41bには、一対のシール部材45,46が固定されている。これら一対のシール部材45,46は、第1軸受41の内輪41aと外輪41bとの間をシールしている。また、第2軸受42の外輪42bには、一対のシール部材45,46が固定されている。これら一対のシール部材45,46は、第2軸受42の内輪42aと外輪42bとの間をシールしている。
The
ウォームホイール24は、第2操舵軸14に一体回転可能且つ軸方向に相対移動不能に嵌合された金属製の芯金24aと、芯金24aの外周部に一体に設けられた合成樹脂部材24bとを有している。合成樹脂部材24bの外周部に形成された歯部24cは、ウォーム軸23の歯部31に噛み合っている。
ウォーム軸23の歯部31とウォームホイール24の歯部24cとの間には、適度なバックラッシが設けられており、両歯部24c,31の噛み合いの抵抗が少なくなるようにされている。
The
An appropriate backlash is provided between the tooth portion 31 of the
第1および第2軸受41,42は、予圧を付与されている。具体的には、第2軸受42の外輪42bは、ウォーム軸収容部27の一端に形成された環状の段部48に当接しており、これにより、軸方向X1に関して位置決めされている。第2軸受42の内輪42aは、ウォーム軸23の他方の支軸34とウォーム軸本体32との間に形成された環状の段部49に受けられている。
The first and
第1軸受41の内輪41aは、一方の支軸33とウォーム軸本体32との間に形成された段部50に当接している。第1軸受41の外輪41bは、予圧調整用のねじ部材51により、第2軸受42側へ付勢されている。
ねじ部材51は、ハウジング25の第1軸受保持部43に隣接して形成されたねじ孔にねじ込まれることにより、第1および第2軸受41,42に予圧を付与している。ロックナット53が、予圧調整後のねじ部材51を固定するためにねじ部材51に結合されている。
The
The
図3は、図2のウォーム軸23および弾性部材55周辺の拡大図であり、一部を断面で示している。図3を参照して、本実施形態の特徴の1つは、ウォーム軸23に弾性部材55を結合している点にある。この弾性部材55とウォームホイール24との弾性的な接触により、ウォーム軸23の歯部31とウォームホイール24の歯部24cとの衝突の衝撃を抑制するようにしてある。
FIG. 3 is an enlarged view around the
次に、ウォーム軸23のウォーム軸本体32の詳細と、弾性部材55の詳細について説明する。図4は、ウォーム軸23の一部を断面で示す側面図である。図4を参照して、ウォーム軸本体32の歯部31は、複数条(本実施形態において、2条)の歯部としての第1および第2歯部57,58を含んでいる。ウォーム軸本体32は、第1および第2歯部57,58によって形成された複数の溝部としての第1および第2溝部59,60を含んでいる。歯部57,58および溝部59,60は、それぞれ1つ設けられているけれども、図3および図4では、便宜上、歯部57,58および溝部59,60について、複数箇所に符号を付している。
Next, details of the worm shaft
第1および第2歯部57,58は、それぞれ、螺旋状に延びており、軸方向X1に関して、ウォーム軸本体32の略全域に亘って形成されている。これらの第1および第2歯部57,58は、ウォーム軸23の周方向に関して180°の位相差を持って配置されている。第1および第2歯部57,58は、それぞれ、歯すじ方向に見たときに、例えば断面山形形状に形成されており、互いに同じ形状に形成されている。
The first and
第1および第2溝部59,60は、それぞれ、螺旋状に延びており、軸方向X1に関して、ウォーム軸本体32の略全域に亘って形成されている。第1および第2溝部59,60は、互いに同じ形状に形成されている。図4において、第1溝部59の一対の端面59a,59bは、実線で表されており、第2溝部60の一対の端面60a,60bは、点線で表されている。
Each of the first and
ウォーム軸本体32の一対の端部32a,32bは、それぞれ、円筒部32c,32dを含んでいる。円筒部32c,32dの曲率半径は、略同じである。
図3を参照して、弾性部材55は、ゴム等の弾性部材を用いて形成された一体成形品である。弾性部材55の厚み(肉厚)は、例えば1mm程度である。弾性部材55は、射出成形等により単品の状態に形成され、その後、ウォーム軸本体32に組み付けられることにより、ウォーム軸23に結合されている。なお、弾性部材55の射出成形時に金型にウォーム軸23をインサートしておき、弾性部材55の射出成形とウォーム軸23への結合とを一括して行ってもよい。
The pair of
Referring to FIG. 3, the
弾性部材55は、ウォーム軸本体32に例えば加硫接着等により結合されている。なお、ウォーム軸23のうち、弾性部材55との結合面には、ローレット加工等、結合面の面粗さを増すための加工が施されていてもよい。これにより、ウォーム軸23からの弾性部材55の剥がれをより確実に抑制できる。
弾性部材55は、一対の円筒部61,62と、複数の歯底螺旋部63,64と、複数の歯先螺旋部65,66とを含んでいる。歯底螺旋部63,64および歯先螺旋部65,66は、それぞれ1つ設けられているけれども、図3では、便宜上、歯底螺旋部63,64および歯先螺旋部65,66について、複数箇所に符号を付している。
The
The
円筒部61は、ウォーム軸本体32の円筒部32cに嵌められている。円筒部61のうち、第1軸受41に隣接する一端には、係合部67が設けられている。係合部67は、円筒部61から円筒部61の径方向内方に向けて突出する環状に形成されている。この係合部67は、ウォーム軸本体32の円筒部32cの端面に係合しており、円筒部32cと、第1軸受41の内輪41aとに挟まれている。これにより、係合部67は、弾性的に圧縮されている。
The
円筒部62は、円筒部61と同様の形状に形成されている。円筒部62は、ウォーム軸本体32の円筒部32dに嵌められている。円筒部62のうち、第2軸受42に隣接する一端には、係合部68が設けられている。係合部68は、円筒部62から円筒部62の径方向内方に向けて突出する環状に形成されている。この係合部68は、ウォーム軸本体32の円筒部32dの端面に係合しており、円筒部32dと、第2軸受42の内輪42aとに挟まれている。これにより、係合部68は、弾性的に圧縮されている。
The cylindrical part 62 is formed in the same shape as the
歯底螺旋部63,64は、ウォームホイール24の歯部24cの歯先面24dに摩擦接触するために設けられている。
歯底螺旋部63は、螺旋状に形成されており、第1溝部59の底面59c(歯底)に沿わされている。歯底螺旋部63の一端63aと、円筒部61とは、接続部69を介して連続している。接続部69は、第1溝部59の一端面59aに沿わされている。歯底螺旋部63の他端63bと、円筒部62とは、接続部70を介して連続している。接続部70は、第1溝部59の他端面59bに沿わされている。
The tooth
The tooth
歯底螺旋部64は、歯底螺旋部63と同様の形状に形成されている。具体的には、歯底螺旋部64は、螺旋状に形成されており、第2溝部60の底面60c(歯底)に沿わされている。歯底螺旋部64の一端64aと、円筒部61とは、接続部69と同様の接続部71を介して連続している。歯底螺旋部64の他端64bと、円筒部62とは、接続部70と同様の接続部72を介して連続している。
The tooth
歯先螺旋部65,66は、ウォームホイール24の歯部24cの歯底面24eに摩擦接触するために設けられている。
歯先螺旋部65は、螺旋状に形成されており、第1歯部57の歯先面(先端面)に沿わされている。歯先螺旋部65の一端65aは、円筒部61に接続されている。歯先螺旋部65の他端65bは、円筒部62に接続されている。
The tooth
The tooth
歯先螺旋部66は、歯先螺旋部65と同様の形状に形成されている。具体的には、歯先螺旋部66は、螺旋状に形成されており、第2歯部58の歯先面(先端面)に沿わされている。歯先螺旋部66の一端66aは、円筒部61に接続されている。歯先螺旋部66の他端66bは、円筒部62に接続されている。
上記の構成により、ウォーム軸23の噛み合い領域35には、弾性部材55の歯底螺旋部63,64および歯先螺旋部65,66が配置されている。また、ウォーム軸23の噛み合い領域35から離隔したウォーム軸本体32の円筒部32c,32dには、弾性部材55の円筒部61,62が配置されている。
The tooth
With the above configuration, the tooth
弾性部材55の円筒部61は、歯底螺旋部63,64の一端63a,64a同士を接続している。また、この円筒部61は、歯先螺旋部65,66の一端65a,66a同士を接続している。
弾性部材55の円筒部62は、歯底螺旋部63,64の他端63b,64b同士を接続している。また、円筒部62は、歯先螺旋部65,66の他端65b,66b同士を接続している。
The
The cylindrical portion 62 of the
上記の構成により、ウォーム軸23の第1および第2歯部57,58の歯面と、ウォームホイール24の歯部24cの歯面とは、直接接触することになる。したがって、ウォーム軸23とウォームホイール24との噛み合い部分(トルク伝達部分)には、弾性部材55は介在しない。
図1を参照して、以上の概略構成を有する電動パワーステアリング装置1において、例えば、車両が道路を直進走行しており、電動モータ20およびウォーム軸23が停止しているときを考える。このとき、道路が石畳等であると、道路からの反力(逆入力)は、転舵輪12およびステアリングシャフト3等を介してウォームホイール24に伝わる。これにより、ウォームホイール24は、微小振動を生じる。この微小振動は、ウォームホイール24とウォーム軸23との間にバックラッシが設けられているために生じる。
With the above configuration, the tooth surfaces of the first and
With reference to FIG. 1, in the electric
このとき、図3に示すように、ウォーム軸23の噛み合い領域35において、弾性部材55の歯底螺旋部63,64の少なくとも一方(図3では、例えば、歯底螺旋部63)は、ウォームホイール24の歯部24cの歯先面24dに弾性的に圧縮された状態で摩擦接触している。また、ウォーム軸23の噛み合い領域35において、弾性部材55の歯先螺旋部65,66の少なくとも一方(図3では、例えば歯先螺旋部66)は、ウォームホイール24の歯部24cの歯底面24eに弾性的に圧縮された状態で摩擦接触している。
At this time, as shown in FIG. 3, in the meshing
このように、弾性部材55の歯底螺旋部63,64の少なくとも一方と、歯先螺旋部65,66の少なくとも一方とがウォームホイール24に摩擦接触していることにより、ウォームホイール24の上記微小振動が減衰される。その結果、ウォームホイール24の歯部24cがウォーム軸23の第1および第2歯部57,58に接触する際の衝撃(衝突速度)が緩和され、ウォーム軸23とウォームホイール24との接触による騒音(歯打ち音)が低減される。
As described above, since at least one of the tooth
一方、操舵補助力を転舵輪12に付与するために、電動モータ20が駆動することで、ウォーム軸23とウォームホイール24とが噛み合ったとき、弾性部材55の係合部67または68は、ウォームホイール24からの反力によって、ウォーム軸本体32と対応する軸受41,42との間で弾性的に圧縮される。これにより、ウォーム軸23とウォームホイール24との噛み合いの際の衝撃が緩和される。その結果、操舵中立状態(車両直進状態)での操舵フィーリング(中立感)を含めた操舵フィーリングの向上を達成できる。
On the other hand, when the
以上説明したように、本実施形態によれば、弾性部材55の歯底螺旋部63,64と、ウォームホイール24の歯部24cとの接触および歯先螺旋部65,66とウォームホイール24との接触により、ウォームホイール24に摩擦抵抗が付与されている。例えば、路面からの力が転舵輪12およびステアリングシャフト3等を介してウォームホイール24に入力されたとき(逆入力時)において、ウォームホイール24がウォーム軸23に対してバックラッシ相当分、微小振動を起こすことを抑制できる。したがって、ウォームホイール24とウォーム軸23との衝突による歯打ち音(ラトル音)を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the contact between the tooth
また、弾性部材55の円筒部61,62は、各歯底螺旋部63,64を互いに連結することで、歯底螺旋部63,64を補強する機能を有している。同様に、円筒部61,62は、歯先螺旋部65,66を互いに連結することで、歯先螺旋部65,66を補強する機能を有している。これにより、弾性部材55の各部分の強度が高められている。しかも、円筒部61,62は、ウォーム軸23の周方向の全域に亘ってウォーム軸本体32の円筒部32c,32dに接触している。その結果、弾性部材55とウォーム軸23との結合力を高くすることができる。これにより、ウォーム軸23が回転駆動しているときの歯底螺旋部63,64とウォームホイール24との摩擦接触に起因して、歯底螺旋部63,64がウォーム軸23に対して剥離することを抑制できる。同様に、歯先螺旋部65,66がウォーム軸23に対して剥離することを抑制できる。
Further, the
特に、本実施形態では、ウォーム軸23が複数条の歯部としての第1および第2歯部57,58を有しており、ウォーム軸23のリード(ウォーム軸23が1回転したときのウォームホイール24の歯部24cの送り量)が大きい。その分、弾性部材55の歯底螺旋部63,64および歯先螺旋部65,66がウォームホイール24の歯部24cから受ける負荷(せん断力)は大きい。けれども、弾性部材55とウォーム軸23との結合の強度が十分に高いので、弾性部材55がウォーム軸23に対してずれることを確実に抑制できる。
In particular, in this embodiment, the
しかも、歯底螺旋部63,64は、ウォーム軸23の第1および第2歯部57,58の歯面ではなく第1および第2溝部59,60の底面59c,60cに配置されており、且つ、歯先螺旋部65,66は、第1および第2歯部57,58の歯面ではなく歯先面に配置されており、且つ、円筒部61,62は、ウォーム軸23の噛み合い領域35から離隔した位置に配置されている。これにより、ウォーム軸23の第1および第2歯部57,58とウォームホイール24の歯部24cとの間の動力伝達部分には弾性部材55が介在しない。したがって、弾性部材55が強く圧縮されることはなく、弾性部材55の劣化を抑制できる。
Moreover, the
さらに、複数の歯底螺旋部63,64を円筒部61,62によって接続している。これにより、複数の歯底螺旋部63,64および円筒部61,62を1つの部材として取り扱うことができる。その結果、1つの部材をウォーム軸23に組み付けることにより、弾性部材55をウォーム軸23に組み付けることができる。したがって、弾性部材55をウォーム軸23に組み付ける手間を少なくできる。
Further, the plurality of tooth
弾性部材55をウォーム軸23に巻き付ける際、円筒部61,62によって複数の歯底螺旋部63,64が連結されているので、第1および第2溝部59,60のそれぞれに一括して歯底螺旋部63,64を組み付けることができる。すなわち、互いに連結されていない別体の歯底螺旋部をそれぞれ対応する溝部に巻き付ける場合と比べて、弾性部材55をウォーム軸23に組み付ける手間を少なくできるので、作業性を向上できる。このような作業性の向上の効果は、複数の歯先螺旋部65,66を円筒部61,62によって接続していることで、より向上されている。
When the
また、弾性部材55の円筒部61,62には、ウォーム軸本体32と係合する係合部67,68が設けられている。これにより、弾性部材55の円筒部61,62とウォーム軸23との結合の強度をより高くできる。
さらに、係合部67,68は、ウォーム軸本体32の対応する円筒部32c,32dの端面に接触している。これにより、弾性部材55がウォーム軸23から抜けることをより確実に規制できる。
In addition, the
Further, the engaging
また、弾性部材55の係合部67,68は、ウォーム軸本体32と対応する軸受41,42とにより挟まれている。これにより、ウォーム軸23に対して弾性部材55が軸方向X1に位置ずれすることをより確実に規制できる。
またウォーム軸23とウォームホイール24との歯打ち音を抑制するための機構を設けても、電動パワーステアリング装置1の性能が変化することはない。例えば、歯打ち音を抑制するために、ウォーム軸をウォームホイールに押し付ける構成を採用した場合を考える。この場合、ウォーム軸の他端(電動モータから遠いほうの端部)をばね等の付勢部材でウォームホイール側に付勢する構成が考えられる。これにより、ウォーム軸がウォームホイールに押圧され、両者間のバックラッシが詰められる。その結果、ウォームホイールの微小振動が抑制され、歯打ち音が抑制される。しかしながら、この場合、ウォーム軸の中心軸線は、ウォーム軸が付勢部材で付勢される前の状態から傾くので、電動モータの出力軸(ロータ)の中心軸線も一緒に傾いてしまう。このため、電動モータのロータがステータに対して傾くので、電動モータのコギングトルクが増大し、電動パワーステアリング装置の性能が変化(悪化)してしまう。特に、電動モータの出力軸とウォーム軸とが一体成形されているときに、この現象が顕著に現れる。
Further, the engaging
Even if a mechanism for suppressing the rattling noise between the
これに対し、本実施形態では、ウォーム軸23に設けた弾性部材55とウォームホイール24の歯部24cとの摩擦抵抗により、ウォームホイール24の微小振動を抑制するようになっており、ウォーム軸23を傾ける構成とはなっていない。したがって、ウォーム軸23や、電動モータ20の出力軸20a(ロータ)の中心軸線が傾いてしまうことはない。よって、電動モータ20のコギングトルクが大きくなることはない。したがって、電動モータ20の出力軸20aとウォーム軸23とが別体で形成されているか、一体成形されているかに拘わらず、電動パワーステアリング装置1の性能が低下することを抑制できる。
On the other hand, in this embodiment, the minute vibration of the
しかも、電動パワーステアリング装置1を長期間使用したときには、ウォーム軸23とウォームホイール24との間のバックラッシが大きくなり、ウォームホイール24の微小振動の振幅が大きくなるけれども、弾性部材55の摩擦抵抗により、ウォームホイール24の微小振動を減衰する効果を確実に維持できる。したがって、長期間に亘って、ウォームホイール24の微小振動による歯打ち音を抑制することができる。
Moreover, when the electric
また、弾性部材55を一体成形していることにより、弾性部材55をコスト安価に形成できる。その上、ウォーム軸23に弾性部材55を接着し易く、且つ、両者の結合の強度をより高くできる。
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、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, since the
The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
例えば、図5に示すように、係合部67に爪部75を設けるとともに、円筒部32cの端面に溝76を設け、爪部75に溝76を嵌めてもよい。これにより、弾性部材55がウォーム軸23から外れることをより確実に抑制できる。なお、爪部75および溝76は、円筒状でもよいし、円弧状でもよい。また、係合部68にも、爪部75および溝76を設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 5, the engaging
また、歯底螺旋部63,64に代えて、図6に示すように、歯底螺旋部63A,64Aを設けてもよい。歯底螺旋部63A,64Aは、(1)第1および第2溝部59,60の延びる方向(歯すじ方向)と直交する断面形状が、中央ほど窪んだ凹形形状に形成されている点と、(2)溝部78を有している点とが、歯底螺旋部63,64と異なっている。
溝部78は、少なくとも噛み合い領域35において、歯底螺旋部63A,64Aの外周に複数設けられている。溝78は、歯底螺旋部63A,64Aのそれぞれに複数設けられている。各溝78の深さは、相異なっていてもよいし、一定でもよい。
Further, in place of the tooth
A plurality of
この構成によれば、ウォームホイール24の歯部24cがウォーム軸23の第1および第2歯部57,58に接触する直前に、ウォームホイール24の歯部24cの歯先面24dと対応する歯底螺旋部63A,64Aとが接触する。これにより、ウォームホイール24とウォーム軸23との接触の衝撃をより確実に緩和できるので、歯打ち音をより小さくできる。また、溝部78に、グリース等の潤滑剤を溜めることができる。これにより、溝78の潤滑剤をウォーム軸23およびウォームホイール24に供給できるので、ウォーム軸23の噛み合い領域35での潤滑をより確実に行うことができる。よって、電動パワーステアリング装置1の耐久性を向上できる。また、溝78の深さ等の形状を調整することにより、弾性部材55の撓み易さを容易に調整できる。
According to this configuration, immediately before the
また、図7に示すように、第1軸受41の内輪41aと外輪41bとの間をシールするための環状のシール部81を円筒部61に設けてもよい。シール部81は、円筒部61と単一の材料を用いて一体に形成されている。シール部81は、第1軸受41の一端において、内輪41aと外輪41bとの間を塞いでいる。シール部81には、リップ81a,81bが設けられている。リップ81aは、第1軸受41の外輪41bの内周面に摺動可能に接触している。リップ81bは、第1軸受41の外輪41bの一端面に摺動可能に接触している。
Further, as shown in FIG. 7, an
この構成によれば、弾性部材55にシール部81を設けることで、弾性部材55を第1軸受41のためのシール部材としても用いることができる。これにより、電動パワーステアリング装置1の部品点数をより少なくできる。部品点数の低減を通じて製造コストを低減できる。
また、図8に示すように、第1軸受41の外輪41bの内周面に溝41cを設け、この溝41cに弾性部材55のリップ82を有するシール部83を摺動可能に接触させてもよい。これにより、シール性能をより向上できる。
According to this configuration, the
Further, as shown in FIG. 8, a
なお、シール部81,83と同様のシール部を弾性部材55の円筒部62に設けてもよい。これにより、第1軸受41にシール部81,83を設けたのと同様の効果を第2軸受42について発揮することができる。
また、各上記実施形態において、ウォーム軸23は、2条の歯部57,58を有する構成を説明したけれども、これに限定されない。例えば、3条以上の歯部を有するウォーム軸を用いてもよい。
Note that a seal portion similar to the
Moreover, in each said embodiment, although the worm axis |
また、弾性部材55の円筒部61,62は、ウォーム軸23の噛み合い領域35から離隔した位置にあればよく、ウォーム軸本体32の端部32a,32bに配置されていなくてもよい。さらに、円筒部61,62の両方を設ける必要はなく、円筒部61または円筒部62を廃止してもよい。
Further, the
1…電動パワーステアリング装置、20…電動モータ、21…ウォーム減速機、23…ウォーム軸、24…ウォームホイール、35…噛み合い領域、41,42…軸受、55…弾性部材、57…第1歯部(ウォーム軸の歯部),58…第2歯部(ウォーム軸の歯部)、59…第1溝部、59c…底面(溝部の底)、60…第2溝部、60c…底面(溝部の底)、61,62…円筒部、63,64,63A,64A…歯底螺旋部(螺旋部)、67,68…係合部、78…(弾性部材の外周の)溝部、81,83…シール部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電動モータに動力伝達可能に連結されたウォーム軸、このウォーム軸の所定の噛み合い領域に噛み合い可能なウォームホイール、および前記ウォーム軸に結合された弾性部材を含むウォーム減速機と、を備え、
前記ウォーム軸は、複数条の歯部と、これら複数条の歯部によって形成された複数の溝部とを含み、
前記弾性部材は、少なくとも前記噛み合い領域において前記複数の溝部のそれぞれの底に配置され前記ウォームホイールに接触可能な複数の螺旋部と、前記噛み合い領域から離隔した位置において前記複数の螺旋部を互いに接続する円筒部とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor;
A worm shaft coupled to the electric motor to transmit power, a worm wheel meshable with a predetermined meshing region of the worm shaft, and a worm speed reducer including an elastic member coupled to the worm shaft,
The worm shaft includes a plurality of teeth and a plurality of grooves formed by these teeth.
The elastic member is disposed at the bottom of each of the plurality of grooves at least in the meshing region, and connects the plurality of spirals that can contact the worm wheel and the plurality of spirals at a position spaced from the meshing region. An electric power steering apparatus comprising:
前記係合部は、前記ウォーム軸と前記軸受とにより挟ま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。 The bearing according to claim 2, further comprising a bearing rotatably supporting the worm shaft,
The electric power steering apparatus, wherein the engaging portion is sandwiched between the worm shaft and the bearing.
前記円筒部は、前記軸受をシールするためのシール部を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
The bearing according to any one of claims 1 to 4, further comprising a bearing that rotatably supports the worm shaft,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the cylindrical portion includes a seal portion for sealing the bearing.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140116 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140515 |