JP2013166500A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期にメンテナテスフリーで良好な操舵フィーリングと低騒音とを実現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】第１軸受３５及び第２軸受３６が、ウォーム１４の第１端部１４ａおよび第２端部１４ｂを支持する。ギヤハウジング１０内で、ウォーム１４を挟んで噛合い領域Ａと対向する位置に配置された剛性部材５１が、第１軸受３５と第２軸受３６とに当接する。弾性部材としての圧縮コイルばね５２が、ウォーム１４を挟んで噛合い領域Ａに対向する位置で、剛性部材５１をウォームホイール１５側へ付勢する。圧縮コイルばね５２は、剛性部材５１を介して両軸受３５，３６をウォームホイール１５側へ一括して付勢する。
【選択図】図２

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータの回転を、ウォームおよびウォームホイールを含む減速機によって減速する電動パワーステアリング装置において、ウォームとウォームホイールとのバックラッシを抑制する技術が提案されている。
例えば、特許文献１では、ウォーム軸の両端を支持する一対の軸受を一括して付勢する付勢部材として、積層された長さの異なる複数の板ばねを用いている。

また、特許文献２では、ハウジングの外部からの操作体による操作で、規定体が、ウォームの両端を支持する一対の軸受を介して、ウォームの軸長方向の位置を規定することにより、ウォームの軸長方向のがたつきを規制するとともに、ウォームとウォームホイールとの中心間距離を調整している。

特開２００３−８３３９９号公報 特開２００３−８１１００号公報

特許文献１では、長尺の板ばねの両端が、両軸受に当接して、両軸受を付勢している。このため、板ばねの弾性変形の態様によっては、両軸受を均等に押すことができない場合があり、その場合、ウォームが傾くおそれがある。ウォームが傾くと、長期の使用で、各軸受の軌道面に偏摩耗や圧痕が生じ、操舵フィーリングが悪くなったり、騒音が生じたりするおそれがある。

特許文献２では、長期の使用によって、ウォームとウォームホイールとの間に摩耗が生じて、バックラッシが大きくなると、規定体による規定位置を再調整するメンテナンスが必要である。
そこで、本発明の目的は、長期にメンテナテスフリーで良好な操舵フィーリングと低騒音とを実現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ことである。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、第１端部（１４ａ）および第２端部（１４ｂ）を有するウォーム（１４）と前記ウォームに噛合い領域（Ａ）で噛み合うウォームホイール（１５）とを含み、電動モータ（３２）の出力回転を減速する減速機（１３）と、前記減速機を収容したハウジング（１０）と、前記ウォームの第１端部および第２端部をそれぞれ支持する第１軸受（３５）および第２軸受（３６）と、前記ハウジング内で前記ウォームを挟んで前記ウォームホイールとは反対側の位置に配置され、前記第１軸受および前記第２軸受に当接した剛性部材（５１）と、前記剛性部材を介して前記第１軸受および前記第２軸受を前記ウォームホイール側へ一括して付勢する弾性部材（５２）と、を備え、前記弾性部材は、前記ウォームを挟んで前記噛合い領域（Ａ）に対向する位置で、前記剛性部材を前記ウォームホイール側へ付勢している電動パワーステアリング装置（１）を提供する。

なお、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等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項２のように、前記電動モータの回転軸（３３）とこれに対向する前記ウォームの端部（１４ａ）とを連結するオルダム継手（３４）を備えていてもよい。

また、請求項３のように、前記ハウジングに固定されて前記剛性部材を挿通し、前記剛性部材の移動を案内する案内軸（５３）を備えていてもよい。
また、請求項４のように、前記弾性部材は、前記案内軸を取り囲む圧縮コイルばねを含んでいてもよい。
また、請求項５のように、前記剛性部材は、前記案内軸が挿通された挿通孔（５６）を含み、前記挿通孔に、前記案内軸の外周に摺接するブッシュ（５７）が保持されていてもよい。

請求項１の発明によれば、ウォームの両端を支持する一対の軸受に当接する剛性部材を、ウォームを挟んで噛合い領域に対向する位置で、弾性部材によって一括してウォームホイール側に付勢する。したがって、弾性部材によって剛性部材を介して両軸受を均等に付勢してウォームの傾きを確実に抑制しつつ、長期にわたってウォームとウォームホイールとのバックラッシを自動的に除去することができる。また、ウォームの傾きに起因した、各軸受の軌道面の偏磨耗や圧痕の発生を長期に抑制することができるので、長期にわたってメンテナンスフリーで良好な操舵フィーリングと低騒音とを維持することができる。

請求項２の発明によれば、オルダム継手によって、電動モータの回転軸の中心軸線と、ウォームの中心軸線との偏心が許容されるので、ウォームの傾きをより確実に抑制しつつ、バックラッシを除去することができる。
請求項３の発明によれば、ハウジングに固定された案内軸によって剛性部材の移動を案内することで、剛性部材をスムーズに移動させることができる。

請求項４の発明によれば、案内軸が、剛性部材を案内する機能と弾性部材としての圧縮コイルばねを案内する機能を兼用するので、構造を簡素化することができる。
請求項５の発明によれば、ブッシュによって案内軸に対して剛性部材をスームズに変位させることができる。

本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置の要部の概略断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に相当する電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図２の向きを変えて拡大した、電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図に相当する、電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図に相当する、電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図に相当する、電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。
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と、一端に操舵部材２が連結されたステアリングシャフト３を備えている。図示していないが、ステアリングシャフト３の他端は、自在継手、インターミディエイトシャフトおよび自在継手を介してピニオン軸に連結されている。そのピニオン軸と、ピニオン軸に噛み合うラック軸とによって、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構（図示せず）が構成されている。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連結された第１操舵軸４と、第１操舵４に一体回転可能に連結された入力軸としての第２操舵軸５と、第２操舵軸５にトーションバー６を介して同軸的にトルク伝達可能に連結された第３操舵軸７とを備えている。
第２操舵軸５および第３操舵軸７を支持するハウジング８は、例えば、アルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング８は、互いに嵌め合わされたセンサハウジング９とギヤハウジング１０（減速機ハウジング）とによって構成されている。具体的には、センサハウジング９の下端の外周の環状凹部９ａに、ギヤハウジング１０の上端の筒状突起１０ａが嵌め合わされている。センサハウジング９およびギヤハウジング１０は、例えばアルミニウム製である。

センサハウジング９には、トルクセンサ１１、制御基板１２等が収容されている。ギヤハウジング１０には、減速機としてのウォームギヤ機構１３が収容されている。
ウォームギヤ機構１３は、駆動ギヤとしてのウォーム１４と、ウォーム１４に噛み合う被動ギヤとしてのウォームホイール１５とを備えている。ウォーム１４は、電動モータによって回転駆動される。ウォームホイール１５は、第３操舵軸７の軸方向の中間部に、一体回転可能で且つ軸方向移動不能に取り付けられている。

図２および拡大断面図である図３に示すように、ギヤハウジング１０内の側部には、ウォーム１４の第１端部１４ａおよび第２端部１４ｂをそれぞれ支持する第１軸受３５および第２軸受３６を一括してウォームホイール１５側へ付勢する付勢機構５０が設けられている。
図１および図２に示すように、本実施形態の主に特徴とするところは、付勢機構５０が、第１軸受３５および第２軸受３６に当接する例えば鉄製の剛性部材５１と、ウォーム１４とウォームホイール１５との噛合い領域Ａに対向する位置で剛性部材５１を付勢することにより、両軸受３５，３６を一括してウォームホイール１５側へ付勢する弾性部材としての圧縮コイルばね５２とを設けている点にある。

ウォームホイール１５は、第３操舵軸７に一体回転可能に結合された環状の芯金１５ａと、芯金１５ａの周囲を取り囲んで外周に歯が形成された合成樹脂部材１５ｂとを備えている。合成樹脂部材１５ｂは、芯金１５ａをインサートして樹脂成形されて、芯金１５ａと結合され一体化されている。
図１に示すように、第３操舵軸７は、ウォームホイール１５を軸方向の上下に挟んで配置された一対の軸受１６，１７によって、回転可能に支持されている。

一方の軸受１６の外輪１８は、センサハウジング９の下端の筒状突起９ｂ内に設けられた軸受保持部１９に嵌め入れられて、保持されている。また、軸受１６の外輪１８の上端面が、センサハウジング９の環状段部２０に当接しており、これにより、センサハウジング９に対しての、軸受１６の軸方向上方への移動が規制されている。軸受１６の内輪２１は、第３操舵軸７に、締まり嵌めによって嵌め合わされている。内輪２１の下端面は、ウォームホイール１５の芯金１５ａの上端面に当接している。

他方の軸受１７の外輪２２は、ギヤハウジング１０の軸受保持部２３に嵌め入れられて保持されている。外輪２２の下端面が、ギヤハウジング１０に設けられた環状段部２４に当接しており、これにより、ギヤハウジング１０に対する外輪２２の軸方向下方への移動が規制されている。軸受１７の内輪２５は、第３操舵軸７に、一体回転可能で且つ軸方向移動不能に取り付けられている。内輪２５は、第３操舵軸７に設けられた環状段部２６と、第３操舵軸７のねじ部に締め込まれたナット２７との間に挟持されている。

トーションバー６は、第２操舵軸５および第３操舵軸７を貫通している。トーションバー６の上端６ａは、連結ピン２８により、第１操舵軸４および第２操舵軸５の両者と一体回転可能に連結されている。トーションバー６の下端６ｂは、連結ピン２９により、第３操舵軸７と一体回転可能に連結されている。
第１操舵軸４は、ステアリングコラムを構成するチューブ３０内に挿通されている。第２操舵軸５の上部は、例えば針状ころ軸受からなる軸受３１を介して、センサハウジング９に回転可能に支持されている。

図２を参照して、ウォーム１４は、第１端部１４ａと、第２端部１４ｂと、第１端部１４ａと第２端部１４ｂとの間の中間部１４ｃとを備えている。ウォーム１４の第１端部１４ａは、電動モータ３２の回転軸３３に、オルダム継手３４を介して、トルク伝達可能に連結されている。オルダム継手３４は、電動モータ３２の回転軸３３の中心軸線Ｃ１と、ウォーム１４の中心軸線Ｃ２との偏心を許容しつつ、回転軸３３とウォーム１４との間にトルクを伝達する。中間部１４ｃに、ウォーム歯が形成されている。

図３および図５に示すように、ウォーム１４の第１端部１４ａは、ギヤハウジング１０によって保持された第１軸受３５によって回転可能に支持されている。図３および図６に示すように、ウォーム１４の第２端部１４ｂは、ギヤハウジング１０によって保持された第２軸受３６によって回転可能に支持されている。図３に示すように、第１軸受３５の内輪３７および第２軸受３６の内輪３８は、ウォーム１４の対応する端部１４ａ，１４ｂに形成されたくびれ部に嵌合されている。

図３および図５に示すように、第１軸受３５の外輪３９は、ギヤハウジング１０の軸受保持部４０に保持されている。図３および図６に示すように、第２軸受３６の外輪４１は、ギヤハウジング１０の軸受保持部４２に保持されている。
図５および図６に示すように、各軸受保持部４０，４２は、対応する軸受３５，３６の外輪３９，４１が、ウォーム１４とウォームホイール１５との中心間距離Ｄ１（ウォーム１４の中心軸線Ｃ２とウォームホイール１５の中心軸線Ｃ３との間の距離）を増減する方向Ｘ１に変位できるように、例えば長孔の一部の形状や長円の一部の形状に形成されている。

図３および図４を参照して、前述したように、付勢機構５０は、剛性部材５１と、圧縮コイルばね５２とを備えている。ギヤハウジング１０は、ウォーム１４を挟んで、ウォーム１４およびウォームホイール１５の噛合い領域Ａに対向する壁１０ｂを有している。壁１０ｂの内面に、案内軸５３が固定されている。弾性部材としての圧縮コイルばね５２は、案内軸５３を取り囲んでいる。すなわち、圧縮コイルばね５２も、ウォーム１４を挟んで噛合い領域Ａに対向する位置に配置されている。

剛性部材５１は、ウォーム１４を挟んでウォームホイール１５と対向する位置に配置されている。剛性部材５１は、ウォーム１４の中心軸線Ｃ２に平行に延びる長尺の部材である。図３に示すように、剛性部材５１は、第１端部５１ａと、第２端部５１ｂと、第１端部５１ａおよび第２端部５１ｂ間の中間部５１ｃとを備えている。第２端部５１ｂの厚みが、第１端部５１ａの厚みよりも厚くされている。これにより、対応する軸受３５，３６の外径の大きさに相違に拘らず、剛性部材５１がウォーム１４の中心軸線Ｃ２に平行になるようにしている。

図５に示すように、第１端部５１ａには、第１軸受３５の外輪３９の周方向の一部に当接する凹湾曲部からなる第１当接部５４が設けられている。図６に示すように、第２端部５１ｂには、第２軸受３６の外輪４１の周方向の一部に当接する凹湾曲部からなる第２当接部５５が設けられている。
図３および図４に示すように、剛性部材５１の中間部５１ｃには、案内軸５３が挿通される挿通孔５６が形成されている。挿通孔５６の内周には、案内軸５３の外周５３ａに摺接するブッシュ５７が固定されている。これにより、案内軸５３に対して、剛性部材５１およびブッシュ５７がスムーズに一体移動できるようになっている。

案内軸５３の外周５３ａには、剛性部材５１を挟んだ両側に、一対の環状突起からなる抜け止め用のストッパ５８，５９が設けられている。これらストッパ５８，５９によって、案内軸５３からの剛性部材５１の脱落が規制されている。
弾性部材としての圧縮コイルばね５２は、ギヤハウジング１０の壁１０ｂと剛性部材５１の中間部５１ｃとの間に弾性圧縮された状態で介在している。圧縮コイルばね５２は、ウォーム１４を挟んで噛合い領域Ａに対向する位置で、剛性部材５１を介して、第１軸受３５および第２軸受３６を一括してウォームホイール１５側（中心間距離Ｄを減じる方向）へ付勢している。

本実施形態によれば、ウォーム１４の第１端部１４ａおよび第２端部１４ｂをそれぞれ支持する第１軸受３５および第２軸受３６に当接する剛性部材５１を、ウォーム１４を挟んで噛合い領域Ａに対向する位置で、圧縮コイルばね５２（弾性部材）によって一括してウォームホイール１５側に付勢する。
したがって、圧縮コイルばね５２によって剛性部材５１を介して両軸受３５，３６を均等に付勢してウォーム１４の傾きを確実に抑制しつつ、長期にわたってウォーム１４とウォームホイール１５とのバックラッシを自動的に除去することができる。また、ウォーム１４の傾きに起因した、各軸受３５，３６の軌道面の偏磨耗や圧痕の発生を長期に抑制することができるので、長期にわたって、メンテナンスフリーで良好な操舵フィーリングと低騒音とを維持することができる。

また、オルダム継手３４によって、電動モータ３２の回転軸３３の中心軸線Ｃ１と、ウォーム１４の中心軸線Ｃ２との偏心が許容されるので、ウォーム１４の傾きをより確実に抑制しつつ、バックラッシを除去することができる。
また、ギヤハウジング１０に固定された案内軸５３によって剛性部材５１の移動を案内することで、剛性部材５１をスムーズに移動させることができる。

また、案内軸５３が、剛性部材５１を案内する機能と弾性部材としての圧縮コイルばね５２を案内する機能を兼用するので、構造を簡素化することができる。
また、剛性部材５１の挿通孔５６に保持されたブッシュ５７によって、案内軸５３に対して剛性部材５１をスームズに変位させることができる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の電動パワーステアリング装置は、コラム軸に相当するステアリングシャフトに、電動モータ３２の操舵補助力を付与するコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置であったが、ピニオン軸に操舵補助力を付与するピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置であってもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…電動パワーステアリング装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、４…第１操舵軸、５…第２操舵軸、６…トーションバー、７…第３操舵軸、１０…ギヤハウジング、１３…ウォームギヤ機構（減速機）、１４…ウォーム、１４ａ…第１端部、１４ｂ…第２端部、１４ｃ…中間部、１５…ウォームホイール、３２…電動モータ、３３…回転軸、３４…オルダム継手、３５…第１軸受、３６…第２軸受、５０…付勢機構、５１…剛性部材、５１ａ…第１端部、５１ｂ…第２端部、５１ｃ…中間部、５２…圧縮コイルばね（弾性部材）、５３…案内軸、５３ａ…外周、５４…第１当接部、５５…第２当接部、５６…挿通孔、５７…ブッシュ、５８，５９…ストッパ、Ａ…噛合い領域、Ｃ１…（回転軸の）中心軸線、Ｃ２…（ウォームの）中心軸線、Ｃ３…（ウォームホイールの）中心軸線、Ｄ１…中心間距離、Ｘ１…中心間距離を増減する方向

Claims (5)

1. 第１端部および第２端部を有するウォームと前記ウォームに噛合い領域で噛み合うウォームホイールとを含み、電動モータの出力回転を減速する減速機と、
   前記減速機を収容したハウジングと、
   前記ウォームの第１端部および第２端部をそれぞれ支持する第１軸受および第２軸受と、
   前記ハウジング内で前記ウォームを挟んで前記ウォームホイールとは反対側の位置に配置され、前記第１軸受および前記第２軸受に当接した剛性部材と、
   前記剛性部材を介して前記第１軸受および前記第２軸受を前記ウォームホイール側へ一括して付勢する弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材は、前記ウォームを挟んで前記噛合い領域に対向する位置で、前記剛性部材を前記ウォームホイール側へ付勢している電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、前記電動モータの回転軸とこれに対向する前記ウォームの端部とを連結するオルダム継手を備える電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または２において、前記ハウジングに固定され、前記剛性部材の挿通孔に挿通されて前記剛性部材の移動を案内する案内軸を備える電動パワーステアリング装置。
4. 請求項３において、前記弾性部材は、前記案内軸を取り囲む圧縮コイルばねを含む電動パワーステアリング装置。
5. 請求項３または４において、前記剛性部材は、前記案内軸が挿通された挿通孔を含み、前記挿通孔に、前記案内軸の外周に摺接するブッシュが保持されている電動パワーステアリング装置。

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