JP2013100046A

JP2013100046A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2013100046A
Application number: JP2011245497A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Machida; 精一待田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-05-23

Abstract

【課題】本発明は、減速機構を有する電動パワーステアリング装置における、電動モータと減速機構の継手と減速機構の駆動軸の相対的な変位を抑制し、騒音を長期に防止できる減速機構の電動パワーステアリング装置を提供する
【解決手段】ハウジング８と、前記ハウジング８内に設けられた減速機構７と、前記ハウジング８に取り付けられた電動モータ６と、前記減速機構７の入力軸７１と前記電動モータの回転軸６０とをスプライン嵌合により連結する継手９とを有する電動パワーステアリング装置において、前記入力軸７１または前記回転軸６０の前記継手９側のいずれか一方の先端に形成された凸状円錐面７１ｄと、この凸状円錐面７１ｄと対向するように前記継手９に形成された凹状円錐面９２ｂと前記凸状円錐面７１ｄと凹状円錐面９２ｂとを当接させる付勢手段１０を前記ハウジング８と前記電動モータ６との間に設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵捕助力の発生源としてモータを用いる電動パワーステアリング装置に関する。

自動車用の電動パワーステアリング装置には、操舵補助用の電動モータの出力回転を、減速機構を介して舵取り機構に伝えるものがある。通例、上記電動モータの回転軸は、例えばスプライン継手からなる継手を介して減速機構の駆動軸に連結されている。この継手は電動モータと減速機構を組付け時の電動モータの回転軸と駆動軸との芯ずれを許容するために設けられている。電動モータの回転軸は、継手の一端部の円筒面に例えば圧入嵌合され、減速機構の駆動軸は、継手の他端部に例えばスプライン嵌合される。

この場合、継手のスプライン歯と減速機構の駆動軸のスプライン歯との間に隙間（ガタ）がなければ、減速機構の駆動軸を継手に挿入することができないため、通常ガタを許容する設計がなされている。その結果、使用時に、上記ガタに起因して継手と減速機構の駆動軸が径方向や周方向に相対的に変位し、がたつき音（騒音）が生じてしまう。そこで、継手のスプライン歯と減速機構の駆動軸のスプライン歯との間のスプライン嵌合部にゴム製のＯリングを介在させて騒音を抑制している。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３４２５６号公報

しかしながら、Ｏリングは劣化したり、電動モータの回転トルクを受けてへたりを生じたりするため、騒音抑制効果が経時的に低下する場合がある。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、継手と減速機構の駆動軸との相対的変位を抑制し、経年変化による騒音を防止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。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられた減速機構と、前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、前記減速機構の入力軸と前記電動モータの回転軸とをスプライン嵌合により連結する継手と、前記減速機の操舵力を出力する出力軸とを有する電動パワーステアリング装置において、前記入力軸または前記回転軸の前記継手側のいずれか一方の先端に形成された凸状円錐面と、この凸状円錐面と対向するように前記継手に形成された凹状円錐面と前記凸状円錐面と凹状円錐面とを当接させる付勢手段を前記ハウジングと前記電動モータとの間に設けたことを要旨としている。

本発明によれば、前記入力軸または前記回転軸の前記継手側のいずれか一方の先端に形成された凸状円錐面と前記継手に形成された凹状円錐面が付勢手段により当接された状態になるので、前記減速機構の入力軸と前記電動モータの回転軸とのスプライン嵌合が径方向および円周方向に移動しにくくできる。

さらに請求項２に記載の発明は、前記付勢手段は、前記継手の半径方向延長上において、前記ハウジングと前記モータの取付け面のいずれかを曲面に形成し、この取付け面間に弾性体を設けたことを要旨としている。
すなわち、前記継手の半径方向延長上において、前記ハウジングと前記モータの取付け面のいずれかを曲面に形成することで、継手を支点として、前記減速機構の入力軸の変位を柔軟に吸収できる。そのため、前記減速機構の摩耗によるバックラッシの増加で前記減速機構の入力軸が軸方向や半径方向に大きく移動しても、この弾性体が移動を吸収する。

本発明によれば、継手と減速機構の駆動軸との相対変位を抑制し、経年変化による騒音を防止できる電動パワーステアリング装置を提供できる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１における減速機構部分の拡大断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の継手の拡大断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。実施の形態２における弾性体の（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）のI―I断面図

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の断面図、図２は減速機構部分の拡大断面図である。電動パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記操舵軸２の下端に同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、下端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達する駆動歯車（以下ウォームと云う）７１及び従動歯車（以下ウォームホイールと云う）７２を有する減速機構７と、前記トルクセンサ５及び前記減速機構７が収容されるハウジング８とを備え、このハウジング８に弾性体１０を介して前記モータ６が取付けられている。

ハウジング８は、前記トルクセンサ５を収容する第１の収容部８ａと、該収容部８ａに連続し、前記ウォームホイール７２を収容する第２の収容部８ｂと、該収容部８ｂに連続し、前記ウォーム７１を収容する第３の収容部８ｃとを備えている。

収容部８ｃは第２の操舵軸４の軸芯と交叉するように配置されたウォーム７１の軸長方向に長くなっており、その長手方向両端に軸受孔８１，８２が設けられている。また、一方の軸受孔８１は該軸受孔８１に遊嵌される転がり軸受７３を、他方の軸受孔８２は転がり軸受７４が取付けられている。

減速機構７は、前記モータ６の回転軸としての出力軸６０に継手９を介して連結された軸部７１ａを有するウォーム７１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定された合成樹脂製のウォームホイール７２とを備え、これらウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により前記出力軸６０の回転を減速して第２の操舵軸４（減速機構７の出力軸）に伝達し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。

ウォーム７１は一端の軸部７１ａが第１の転がり軸受７３を介して前記軸受孔８１に回転可能に支持されており、他端の軸部７１ｂが第２の転がり軸受７４を介して前記軸受孔８２に回転可能に支持されている。

ウォームホイール７２は、前記ウォーム７１に噛合する複数の歯を外側に有する合成樹脂製の環状歯体７２ａと、該環状歯体７２ａを保持した金属製の保持体７２ｂとを備え、該保持体７２ｂの中心部に穿設された貫通孔が前記第２の操舵軸４に嵌合されている。

モータ６とハウジング８との取付け部は、互いに所定間隔を隔てて対向するモータ６の支持板６ａおよびハウジングの支持板８ｄを有している。これらのモータ６の支持板取付け面６ｂと、ハウジング８の指示板の取付け面８ｅの間に弾性体１０を介して、固定ねじ６８を用いて締結されている。

図３は継手の拡大断面図である。継手９は金属材料によって円柱形に形成されており、その両端には軸心を等しくした嵌合孔９１，９２が設けてある。この嵌合孔９１，９２は内側にスプラインが形成されている。一方の嵌合孔９１には前記出力軸６０がスプライン嵌合され、他方の嵌合孔９２にはウォーム７１の軸部７１ａ（減速機構７の入力軸）が嵌合されている。

さらに、継手９の嵌合孔９１と嵌合孔９２間の中央部には、凹状の円錐面からなるテーパ面９２ｂが形成されている。このテーパ面９２ｂに対向するようにウォーム７１の軸部７１ａの軸方向先端には凸状の円錐面からなるテーパ面７１ｄが形成されている。そして、これらは、ウォーム７１に軸方向に作用する弾性体１０の付勢弾力により、テーパ面７１ｄ、９２ｂを互いに当接し圧接させるようになっている。

上記構成によれば、前記継手９と前記駆動軸７１とは、その一方に形成されたスプラインと、その他方に形成されたスプラインとを係合させることで、一体的に回転するように連結し、更に、前記継手９と前記駆動軸７１との間には、軸直交面に対して傾斜する回転面からなる一対のテーパ面７１ｄ、９２ｂを、前記付勢手段の付勢弾力により互いに当接し圧接させる構成としたので、テーパ面７１ｄ、９２ｂの摩擦力により、スプラインが径方向および円周方向に移動しにくいため、経年変化による継手と減速機構の駆動軸の相対的な変位を抑制でき、経年変化による騒音を防止できる。

また、ウォーム７１に軸方向に作用する弾性体１０の付勢弾力により継手９がウォーム７１にスラスト荷重を加えているため、ウォーム７１の軸長方向へのガタつきを防止でき、しかも、弾性的にスラスト荷重を加えるため、ウォーム７１の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。

図４は本発明の第２実施形態の構造を示し、図５（a）は弾性体２０の平面図であり、（ｂ）は弾性体２０の断面図の構造をしめしている。（ｂ）に示すように弾性体２０の断面が曲率Ｒの面を有しており、径方向に弾性体の厚さが増加しており、より柔軟性を持たしている。さらに、モータ６とハウジング取付け部は継手の半径方向延長上に配置している。

実施形態２では、モータ取付け部６aに弾性体２０で取付けられている部分は継手９の半径方向延長上であり、継手９の応力の支点となり、さらに弾性体２０が曲面であるため、継手９を支点として、応力を柔軟に吸収できるため、駆動軸７１の変位を柔軟に吸収できる。そのため、駆動軸７１の摩耗によるバックラッシの増加で駆動軸７１が軸方向や半径方向に移動しても、この弾性体２０が移動を吸収するため、テーパ面７１ｄ、９２ｂの摩擦力の変動が長期に起こらず、スプライン部９２ｂが軸方向および円周方向に移動しないため、騒音抑制効果を長期に維持することができる

さらに、回転軸６０をウォーム７１に向けて曲率R面の弾性体２０が付勢しているため、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗が増大したり、減速機構７周りの温度が比較的低温に低下してウォームホイール７２の環状歯体７２ａが収縮したりしてウォーム７１が傾動して回転する場合も同様に、弾性体２０の弾性復元力によってスプライン部のがたつきの発生はなく、さらにウォーム７１が軸方向にウォームホイール７２に向けて弾性的に動くことになり、バックラッシュ量の増加による、転舵時のウォーム７１とウォームホイール７２の歯打ち音についても、弾性体２０がウォーム７１の振動を吸収するため、歯打ち音を抑制できる。

尚、継手は円柱形状である他、筒形であってもよく、また、嵌合孔を有する非弾性の筒体が両端に結合された構成であってもよく、その構成は特に制限されない。

６…モータ、６０…出力軸、７１…駆動歯車（ウォーム）、７２…従動歯車（ウォームホイール）、９継手，１０，２０…弾性体

Claims

ハウジングと、前記ハウジング内に設けられた減速機構と、前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、前記減速機構の入力軸と前記電動モータの回転軸とをスプライン嵌合により連結する継手と、前記減速機構の操舵力を出力する出力軸とを有する電動パワーステアリング装置において、前記入力軸または前記回転軸の前記継手側のいずれか一方の先端に形成された凸状円錐面と、この凸状円錐面と対向するように前記継手に形成された凹状円錐面と前記凸状円錐面と凹状円錐面とを当接させる付勢手段を前記ハウジングと前記電動モータとの間に設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記付勢手段は、前記継手の半径方向延長上において、前記ハウジングと前記モータの取付け面のいずれかを曲面に形成し、この取付け面間に弾性体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。