JP2012224262A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ軸とウォーム軸にアライメント不良がある場合、リヤ側のモータ軸受部がラジアル荷重を受け、モータケース内側の側面と軸受外輪との打音が発生したり、ロータマグネットとステータとの磁気吸引力のアンバランスにより作動音が悪化することを防止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】モータケース４０のリヤ側のリヤ穴５１の周囲に金属製のスペーサ形状の突起部５０が取り付けられ、また、リヤ軸受３６の外輪には全周にわたり凹形状である溝部５２が設けられ、この溝部５２と突起部５０にウェーブワッシャ４３が接触した状態でリヤ軸受３６を押圧している。電動モータ１１のリヤ側回転軸３４は、リヤ軸受３６およびウェーブワッシャ４３を介して、モータケース４０内で回転可能で、かつウェーブワッシャ４３による押圧状態で、ラジアル方向の移動を抑制するように支持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転者により行われるハンドル（ステアリングホイール）等の操舵部材の操作に応じて、電動モータを駆動して運転者の操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関し、特には、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達する減速装置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。

従来、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達する減速装置を備えた電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献1参照）。
特許文献１には、電動モータの回転軸とウォーム軸との間に、弾性部材を介在させて、両軸間のがたつきを防止する減速装置を備えた電動パワーステアリング装置が記載されている。

また、ウォーム軸の揺動を許容する減速装置を備えた電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２には、ウォーム軸の一端の軸部側に設けられた移動体により、さらに、ウォーム軸の他端の軸部に設けられた凸部によって、ウォーム軸を凸部中心に揺動させることができる減速装置を備えた電動パワーステアリング装置が記載されている。

特開２００２−１４５０８３号公報 特開２００２−２１９４３号公報

特許文献１あるいは特許文献２に記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転軸とウォーム軸の間の２軸相互の振れ、がたつき、偏心などへの対応をしたものである。
しかし、モータ軸とウォーム軸にアライメント不良がある場合、電動モータのリヤ側の軸受部がラジアル荷重を受け、モータケース内側の側面と軸受外輪との打音が発生したり、電動モータのロータのマグネットとステータとの磁気吸引力のアンバランスが生じ、作動音が発生する場合がある。

図４は、モータ軸とウォーム軸にアライメント不良がある場合に、電動モータのリヤ側の軸受部への影響を説明する図である。
電動モータ１１の回転軸２１は、モータ側ジョイント部６１及びウォーム側ジョイント部３２を介してウォーム軸１３に接続されている。
電動モータ１１の回転軸２１は、ウォーム側では、モータ側軸受３５を介して、また、リヤ側、すなわち、リヤ側回転軸３４は、リヤ軸受３６およびウェーブワッシャ４３を介してモータケース４０に回転可能に支持されている。

電動モータ１１の回転軸２１とウォーム軸１３の両軸の間に、アライメント不良、すなわち、軸ずれ（同軸度ずれ）、傾き、あるいは、振れ回りがある場合には、その軸ずれ等は、継手ユニット１５により吸収されるものの、一定の負荷が電動モータ１１の回転軸２１とウォーム軸１３の継手ユニット１５、すなわち、図４の負荷作用部２９で示す位置で発生する。その負荷は、モータ側軸受３５の中央の中点３０を中心にしたモーメント（長さＬ１およびＬ２）となって、電動モータ１１のリヤ側に作用し、リヤ軸受３６が、ラジアル（半径）方向の荷重を受けることになる。したがって、電動モータ１１の回転軸２１とウォーム軸１３の両軸の間のアライメント不良が大きい場合には、図４に示す接触箇所７０で、リヤ軸受３６の外輪とモータケース４０内側の側面とが当たり、打音が発生したり、電動モータ１１のロータ４２のマグネットとステータ４１との磁気吸引力のアンバランスに起因して作動音が悪化する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動モータの回転軸とウォーム軸の両軸の間にアライメント不良がある場合、モータケース内側の側面と軸受外との打音の発生やロータマグネットとステータとの磁気吸引力のアンバランスによる作動音の悪化を防止した電動モータを備えた電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフトに負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータと、前記ステアリングシャフトに接続されたウォームホイールと、前記ウォームホイールに係合するウォーム軸と、前記電動モータおよび前記ウォーム軸を収容するケースと、前記ケース内で、前記電動モータの第１モータ回転軸を支持するモータ側軸受と、前記ケース内で、前記電動モータの第２モータ回転軸を支持するリヤ軸受と、前記ケース内で、前記リヤ軸受を介して前記電動モータの第２モータ回転軸を押圧状態で回転可能に支持するウェーブワッシャと、前記ケース内で、前記ウォーム軸の第１ウォーム軸を支持するウォーム側軸受と、前記ケース内で、前記ウォーム軸の第２ウォーム軸を支持するウォーム軸リヤ軸受と、前記第１モータ回転軸と前記第１ウォーム軸とを嵌合する嵌合部とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記ケース内で、前記ケースと前記電動モータの第２モータ回転軸との同軸上の空間に設けられた突起部と、前記リヤ軸受の外輪に設けられた溝部とを備え、前記ウェーブワッシャは、一方は前記突起部に当接し、他方は前記溝部に係合することを要旨とする。

上記構成によれば、電動モータの回転軸とウォーム軸の両軸の間に、アライメント不良があった場合においても、モータケース内のリヤ側に設けた突起部と、リヤ軸受の外輪に設けた溝部に電動モータの第２モータ回転軸側のウェーブワッシャが接することにより、リヤ軸受がモータケース内でラジアル（半径）方向に動かないように押接されるため、リヤ軸受とモータケースとの接触による打音の発生や電動モータのロータのマグネットとステータとの磁気吸引力のアンバランスに起因した作動音の悪化を防止できる。

電動モータの回転軸とウォーム軸の両軸の間にアライメント不良がある場合、モータケース内側の側面と軸受外輪との打音の発生やロータマグネットとステータとの磁気吸引力のアンバランスによる作動音の悪化を防止した電動モータを備えた電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図。 図１に示す電動パワーステアリング装置の詳細図。 図２に示す電動モータの具体的構成を示す詳細図。 モータ回転軸とウォーム軸にアライメント不良がある場合に、リヤ側のモータ軸受部への影響を説明する図。

本発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。動力操舵装置１の舵取機構２は、例えば、ラックアンドピニオン式のものである。舵取機構２は、ステアリングホイール４が一端に設けられた車体にステアリングコラムを介して回転自在に支持されるステアリングシャフト６と、このステアリングシャフト６の他端に設けられたピニオン７と、このピニオン７と噛み合うラック９を有してステアリングホイール４の動きにより車輪５を操向するために往復移動するラック軸８とを有している。ラック軸８は、車両の進行方向に対して左右となる車両の幅方向に延びており、ラック軸８の端部には、タイロッド１０等を介して車輪５が連結されている。

動力駆動機構である電動パワーステアリング装置３は、操舵補助力の駆動源としての電動モータ１１と、この電動モータ１１からのトルクをステアリングシャフト６に伝達するウォーム軸１３およびウォームホイール１４からなるウォームギヤ１２と、ウォーム軸１３および電動モータ１１の回転軸２１との間に介在してトルク伝達する継手ユニット１５と、ステアリングシャフト６に負荷されるトルクを検出するトルクセンサ１６と、このトルクセンサ１６からの出力信号に応じて電動モータ１１を制御しつつ駆動するマイクロコンピュータ等を含む制御部（ＥＣＵ）１７とを有している。

また、電動パワーステアリング装置３では、ステアリングシャフト６に負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータ１１の回転を、ウォーム軸１３およびウォームホイール１４を介して舵取機構２のステアリングシャフト６に伝える。

図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置３の詳細図である。電動パワーステアリング装置３は、ウォーム軸１３を回転可能に支持するウォーム側軸受１８、１９と、ウォーム側軸受１８、１９、ウォームギヤ１２、ウォーム軸１３、ウォームホイール１４等を収容するケース２０とを有している。ケース２０は、ステアリングコラム（図示せず）に固定されている。ケース２０内で、ウォームホイール１４は、ステアリングシャフト６と一体に回転可能に取り付けられている。ケース２０はウォーム軸１３の回転軸２４および円柱部２５を、それぞれウォーム側軸受１８、１９を介して回転可能に支持している。ウォーム側軸受１９は、ケース２０に設けられたねじ機構４９、調整部材４８等により、その位置が調整可能に支持されている。

さらに、ケース２０には、モータケース４０が固定され、そのモータケース４０は、電動モータ１１を構成するステータ４１、ロータ４２、モータ側軸受３５、リヤ軸受３６、ウェーブワッシャ４３等を収容している。電動モータ１１の回転軸２１は、ウォーム軸１３側では、モータ側軸受３５により支持され、他端のリヤ側、すなわち、リヤ側回転軸３４は、リヤ軸受３６およびウェーブワッシャ４３を介して、モータケース４０内で回転可能で、かつウェーブワッシャ４３による押圧状態で支持されている。このとき、継手ユニット１５から過大な負荷が加わった場合には、所定量のラジアル方向の荷重に対しウェーブワッシャ４３がラジアル方向に移動しないように支持されている。

図３は、図２に示す電動パワーステアリング装置３において、電動モータ１１の具体的構成を示す詳細図である。

図３に示すように、モータケース４０は、電動モータ１１を構成するステータ４１、ロータ４２、リヤ軸受３６、ウェーブワッシャ４３等を収容している。モータケース４０のリヤ側にはロータ４２を組み付けるためのリヤ穴５１が設けられており、このリヤ穴５１の周囲に金属製の突起部５０が、スペーサとして例えば接着により取り付けられている。また、リヤ軸受３６の外輪には全周にわたり凹形状である溝部５２が設けられ、この溝部５２と突起部５０にウェーブワッシャ４３が接触した状態でリヤ軸受３６を押圧している。電動モータ１１のリヤ側回転軸３４は、リヤ軸受３６およびウェーブワッシャ４３を介して、モータケース４０内で回転可能で、かつウェーブワッシャ４３による押圧状態で支持されている。したがって、継手ユニット１５から過大な負荷が加わった場合には、ラジアル方向の移動を抑制するように支持されている。

本発明は、このことによって、アライメント不良によって生じた負荷が、電動モータ１１のリヤ側、すなわち、リヤ側回転軸３４およびリヤ軸受３６に作用させないようにしたものである。
このように、電動モータ１１の回転軸２１とウォーム軸１３の間のアライメント不良があった場合、その軸ずれ等によりウェーブワッシャ４３が滑らないようにするとともに、リヤ軸受３６がラジアル方向の荷重を受けてもウェーブワッシャ４３がラジアル方向の移動を抑制するようにしたものである。

以上の構成により、電動モータ１１の回転軸２１と、ウォーム軸１３の両軸の間にアライメント不良があった場合、リヤ軸受３６で発生するラジアル荷重をウェーブワッシャ４３の軸方向の荷重を受けて吸収し、リヤ軸受３６のラジアル方向への移動が抑制される。
その結果、電動モータ１１のリヤ軸受３６への影響も少なくなり、リヤ軸受３６とモータケース４０との接触による打音の発生や電動モータ１１のロータ４２のマグネットとステータ４１との磁気吸引力のアンバランスに起因した作動音の悪化を防ぐことができる。

次に、上記のように構成された本実施形態の電動パワーステアリング装置３の作用および効果について説明する。
電動モータ１１の回転軸２１とウォーム軸１３の両軸の間には、組立時のアライメント不良や、ウォーム軸１３とウォームホイール１４（図２参照）との間のバックラッシュ調整のためのウォーム軸１３の調整などによって、アライメント不良が存在する。
このとき、このアライメント不良により電動モータ１１のリヤ軸受３６のラジアル方向の荷重が発生するが、ウェーブワッシャ４３の一方をモータケース４０内のリヤ側に設けた突起部５０に接触させ、他方をリヤ軸受３６の外輪に設けた溝部５２に係合させることにより、ウェーブワッシャ４３を滑らないようにし、リヤ軸受３６がラジアル方向に移動することを抑制する。

これにより、ウェーブワッシャ４３の軸方向の荷重はそのままで、ラジアル方向の荷重に対抗しリヤ側回転軸３４を支持し、モータケース４０内側の側面とリヤ軸受外輪３６との打音の発生や電動モータ１１のロータ４２のマグネットとステータ４１との磁気吸引力のアンバランスによる作動音の悪化を防止できる。
さらに、ウェーブワッシャ４３の軸方向の荷重を小さくし、軸受損等の機械的な摩擦により発生するモータのロストルクの増加を抑制することにより、操舵後のハンドル（ウォームホイール）の戻りの遅れ等を低減し、操舵フィーリングの低下を防ぐことができるとともに、軸受の磨耗を抑制し、軸受の作動および耐久性を向上できる。
また、上記構成により、ウェーブワッシャ４３の位置決めが容易にできるため、電動モータ１１の回転軸２１の組付け精度が向上する。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図３に示す突起部５０はリング形状の金属材料としたが、樹脂製のカプラー等の樹脂成形品を使用しウェーブワッシャ４３と当接するようにすることも可能である。このとき、リヤ軸受３６と対面するモータケース４０内の側面側も樹脂カプラーで覆われ、リヤ軸受３６がラジアル方向に動いても、樹脂との接触となるため打音が抑制される。
また、本実施形態では、車両のステアリングホイールに適用した例を示したが、工作機械等に具体化してもよい。

１：動力操舵装置、２：舵取機構、３：電動パワーステアリング装置、
４：ステアリングホイール、５：車輪、６：ステアリングシャフト、７：ピニオン、
８：ラック軸、９：ラック、１０：タイロッド、１１：電動モータ、１２：ウォームギヤ、
１３：ウォーム軸、１４：ウォームホイール、１５：継手ユニット、１６：トルクセンサ、
１７：ＥＣＵ（制御部）、１８，１９：ウォーム側軸受、２０：ケース、
２１：モータ回転軸、２４：ウォーム軸回転軸、２５：ウォーム部円柱部、
２９：負荷作用部、３０：中点、３２：ウォーム側ジョイント部、３３：弾性部材、
３４：リヤ側回転軸、３５：モータ側軸受、３６：リヤ軸受、４０：モータケース、
４１：ステータ、４２：ロータ、４３：ウェーブワッシャ、４８：調整部材、
４９：ねじ機構、５０：モータケース突起部、５１：モータケース部リヤ穴、
５２：リヤ軸受外輪溝部

Claims (1)

1. ステアリングシャフトに負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータと、
   前記ステアリングシャフトに接続されたウォームホイールと、
   前記ウォームホイールに係合するウォーム軸と、
   前記電動モータおよび前記ウォーム軸を収容するケースと、
   前記ケース内で、前記電動モータの第１モータ回転軸を支持するモータ側軸受と、
   前記ケース内で、前記電動モータの第２モータ回転軸を支持するリヤ軸受と、
   前記ケース内で、前記リヤ軸受を介して前記電動モータの第２モータ回転軸を押圧状態で回転可能に支持するウェーブワッシャと、
   前記ケース内で、前記ウォーム軸の第１ウォーム軸を支持するウォーム側軸受と、
   前記ケース内で、前記ウォーム軸の第２ウォーム軸を支持するウォーム軸リヤ軸受と、
   前記第１モータ回転軸と前記第１ウォーム軸とを嵌合する嵌合部と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ケース内で、前記ケースと前記電動モータの第２モータ回転軸との同軸上の空間に設けられた突起部と、
   前記リヤ軸受の外輪に設けられた溝部と、を備え、
   前記ウェーブワッシャは、
   一方は前記突起部に当接し、他方は前記溝部に係合す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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