JP3579779B2

JP3579779B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3579779B2
Application number: JP680896A
Authority: JP
Inventors: 要城下
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: JPH09193815A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動モータにより操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
操舵補助力の発生源として電動モータを用いる電動パワーステアリング装置が実用化されている。これは、操舵機構の中途に配された操舵補助用のモータを、操舵トルクの検出結果に基づいて駆動し、該モータの回転力にて操舵力を補助することにより、操舵操作に要する労力負担を軽減するものである。
【０００３】
図４は従来の電動パワーステアリング装置の要部を示す拡大縦断面図である。操舵輪の操作で駆動される上部軸１と、下部軸２とはトーションバー３を介して同軸上に連結され、筒形をなす共通のハウジング４内に回動自在に支承されている。上部軸１の上端は、図示しない操舵輪に連結されており、また下部軸２はその下端部近傍の外周に形成されたピニオン２ａをこれに交叉するラック軸５に噛合させ、該ラック軸５の軸長方向への摺動に応じて舵取りがなされるラック・ピニオン式の操舵機構を構成している。上部軸１と下部軸２との連結部には、上部軸１と下部軸２との連結部に生じる相対角変位を、操舵トルクとして検出するトルクセンサ６を設けている。
【０００４】
下部軸２の中途部外周には、大傘歯車７ａが歯面を上部軸１側方向にして嵌着してあり、この嵌着位置近傍において、前記ハウジング４には、円筒形をなす固定ハウジング４０が外方に延設してある。この固定ハウジング４０の開口端には、操舵力を補助するモータ１１の出力を係断する電磁クラッチ１２、及びモータ１１の出力を増力する遊星ローラ減速装置１７を同心状に並設した補助力発生部１０が嵌着されている。該補助力発生部１０の出力軸である回転軸１４は、固定ハウジング４０内を経てハウジング４内に延設され、この延設端に嵌着された小傘歯車７ｂが前記大傘歯車７ａに噛合されており、小傘歯車７ｂと大傘歯車７ａとで減速歯車（ベベルギヤ）７が構成されている。
【０００５】
また小傘歯車７ｂと大傘歯車７ａとのバックラッシュを、遊星ローラ減速装置１７の出力側に設けられ、回転軸１４を大傘歯車７ａ側へ付勢する皿ばねＡにて適当な値に調整するようになっている。
このような構成により、前記モータ１１の回転力は、電磁クラッチ１２及び遊星ローラ減速装置１７を経て回転軸１４に伝達され、次いで小傘歯車７ｂ及びこれに噛合する大傘歯車７ａを介して下部軸２に伝達され、更にピニオン２ａとラック軸５との噛合により該ラック軸５の軸長方向の摺動力に変換されて操舵補助がなされる。
【０００６】
モータ１１は、前記トルクセンサ６による操舵トルクの検出結果に基づいて駆動され、その回転力により操舵力を補助する。
一方、同様の電動パワーステアリング装置において、小ギヤに噛合する大ギヤを、その軸方向に移動させてバックラッシュを調整する構造は、特開平４−１６３２７８号公報に示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように構成された従来の前者の電動パワーステアリング装置においては、小傘歯車を軸方向へ移動可能にして、皿ばねによる付勢力で小傘歯車と大傘歯車とのバックラッシュを調整しているが、小傘歯車の軸心に対する歯面の傾斜角度が、大傘歯車の軸心に対する歯面の傾斜角度より小さい場合には、大傘歯車の歯に沿って小傘歯車が軸方向に広範囲に移動する。そのため、小傘歯車と大傘歯車とのバックラッシュが変化する範囲が大きく、両傘歯車の噛合状態がガタつく状態が起こり得て、異常音が発生する虞れがある。
【０００８】
一方、特開平４−１６３２７８号公報に示されている後者の電動パワーステアリング装置では大ギヤの外周側を、ばねとボールとを用いた弾性支持用の付勢手段で軸方向へ付勢しているため、大ギヤが、その軸線に対して傾倒して、ピニオン軸を支点にして大ギヤの外周側が軸線方向に揺動する摺りこぎ運動をすることが起こり得、それによって大ギヤと小ギヤとの噛合状態がガタついて異常音が生じる虞れがある等の問題がある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、減速歯車のバックラッシュを円滑に自動調整するようにし、歯車の噛合による異常音が発生しない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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、モータの回転力を、減速機を介して操舵機構に連結される軸に伝達して、操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、前記減速機は、前記モータの回転軸に取付けた小歯車と、前記軸に軸方向に移動可能に嵌合され前記小歯車に噛合している大歯車と、該大歯車を前記小歯車に接近する方向へ付勢する手段と、前記大歯車の前記軸の軸心に対する傾倒を防止する傾倒防止手段とを備え、該傾倒防止手段は、前記軸に摺動可能に嵌合されており、前記大歯車の一側軸端部側に位置している環状体と、前記軸に摺動可能に嵌合され、前記大歯車と前記軸との間に介装され、前記大歯車の他側軸端部側に位置しているスリーブとで構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、小歯車が回転すると大歯車が回転し、両歯車の噛合により大歯車が小歯車から離反する方向へ移動すると、大歯車は、付勢手段である皿ばねの付勢力で小歯車側へ付勢される。そして、小歯車と大歯車とのバックラッシュが調整され、適正なバックラッシュが得られる。また傾倒防止手段である、操舵機構に連結される軸に嵌合し、大歯車の一側軸端部側に配設された環状体、及び大歯車の他側軸端部側に配設されたスリーブにより、大歯車の各軸端部が支承されて大歯車が前記軸の軸心に対して傾倒せず、小歯車と大歯車との噛合状態が安定する。
これにより、小歯車と大歯車とのバックラッシュが常に適正になる。また、小歯車と大歯車との噛合状態が安定して、歯車の噛合による異常音が低減する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を発明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要部の拡大縦断面図である。操舵輪が取付けられる上部軸２０の上端部に、一端を固定しているトーションバー３０の他端が、下端部が図示しない操舵機構に連結される下部軸３１の上端部に嵌入されており、下部軸３１とトーションバー３０とに跨がって径方向に嵌入したピン３２により、下部軸３１とトーションバー３０とが同軸で連結されている。
【００１５】
そして、トーションバー３０及び下部軸３１は、筒形をなす共通のハウジング３５内に配設されている。下部軸３１は、その上端側及び上端側から適長離隔した位置に夫々外嵌させた玉軸受３３，３４を介して、ハウジング３５に回転自在に支承されている。下部軸３１の下端側に配設されている玉軸受３４の下部軸３１の下端側の軸端部は、その軸端面に沿って下部軸３１の外周面に形成した周設溝３１ａに嵌合されているＣ型止め環３６に当接されていて、玉軸受３４は下部軸３１の下端側方向への移動が阻止されている。玉軸受３４の下部軸３１の上端側の軸端面から、下部軸３１の上端側へ適長離隔した位置に僅かな段差３１ｄが形成され、その小径側である下部軸３１の外周面には下部軸３１に沿った適長寸法のインボリュートセレーション３１ｂが形成されている。インボリュートセレーション３１ｂの下部軸３１上端側には僅かな段差３１ｄが形成されており、それより下部軸３１上端側はインボリュートセレーション３１ｂの外径よりやや大径となっている。
【００１６】
インボリュートセレーション３１ｂは、大傘歯車３７がその歯面３７ａを、下部軸３１の上端側に向けて外嵌されており、大傘歯車３７は下部軸３１の軸方向、即ちインボリュートセレーション３１ｂの長さ方向に摺動可能になっている。大傘歯車３７の下部軸３１上端側であって、大傘歯車３７の内周側の軸端面には、軸方向へ突出する下部軸３１と同心の環状突部３７ｂが形成されており、環状突部３７ｂの内径寸法は大傘歯車３７がインボリュートセレーション３１ｂと係合する部分の内径寸法より、下部軸３１の段差３１ｄに相応する長さだけ、大径に形成されている。
【００１７】
一方、大傘歯車３７の下部軸３１下端側であって、大傘歯車３７の内周側の軸端部には、軸方向へ突出し下部軸３１と同心の環状突部３７ｃが形成されており、環状突部３７ｃの内径寸法は、環状突部３７ｂの外形寸法より若干大径に形成されている。環状突部３７ｃの内周側には、環状突部３７ｃの軸方向長さと略同寸の厚さを有する環状のスリーブ３８が圧入されて内嵌されている。スリーブ３８は下部軸３１に摺動自在に外嵌されている。そして、環状突部３７ｂと環状突部３７ｃとスリーブ３８とにより傾倒防止手段を構成している。スリーブ３８と玉軸受３４の内輪との間には、下部軸３１に外嵌された皿ばね３９が配設されている。
【００１８】
下部軸３１に嵌合されている大傘歯車３７の近傍位置において、ハウジング３５には円筒形をなす固定ハウジング４０が外方に延出させて配設されている。この固定ハウジング４０の開口端４０ａには、操舵力を補助する図示しないモータで回転させられる回転軸４１の先端部が配設されており、回転軸４１の先端には小傘歯車４２が取付けられている。そして小傘歯車４２は大傘歯車３７と噛合されている。前記皿ばね３９は、その付勢力によって大傘歯車３７を玉軸受３４から離反する方向、つまり白抜矢符と反対方向へ移動させる向きの力を与えるようにしており、それによってバックラッシュを最適に調整されるようになっている。
【００１９】
なお、大，小傘歯車３７，４２が回転していない状態では皿ばね３９によって大傘歯車３７に予圧を与えずに大傘歯車３７と小傘歯車４２とのバックラッシュを略零になすべく調整されている。
【００２０】
このような構成により、図示しないモータを駆動すると、モータの回転軸４１が回転し、小傘歯車４２が回転する。そして小傘歯車４２と噛合している大傘歯車３７が回転し下部軸３１が回転させられて、操舵操作による操舵力がモータの発生力により補助される。そして、大傘歯車３７が回転させられると、大，小傘歯車３７，４２の噛合により大傘歯車３７が、小傘歯車４２から離反する方向、即ち白抜矢符方向に移動し、バックラッシュが発生する。しかし、大傘歯車３７が玉軸受３４に接近すると、皿ばね３９が変形し、大傘歯車３７の移動に抗する付勢力が作用し、大傘歯車３７の移動量が規制されて、大傘歯車３７と小傘歯車４２とのバックラッシュが最適な値に調整される。
【００２１】
また、小傘歯車４２の回転が停止し、大傘歯車３７が回転しなくなった場合は、皿ばね３９の付勢力で、大傘歯車３７が小傘歯車４２側へ押圧されて、予圧を与えない状態で小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバックラッシュが零になる。このようにして、大傘歯車３７を軸方向に移動可能にすることにより小傘歯車を回転させた場合は、大傘歯車３７を軸方向に僅かに移動させて大，小傘歯車３７，４２によるバックラッシュを適正な値に調整して異常音の発生を確実に防止できる。また皿ばね３９を用いることにより大傘歯車３７を軸方向へ付勢する構造を安価になし得る。
【００２２】
また、大傘歯車３７は、その一側軸端部に設けた環状突部３７ｂの内周面が下部軸３１に沿って摺動し、他側軸端部に設けた環状突部３７ｃに内嵌させたスリーブ３８の内周面が下部軸３１に沿って摺動するので、、大傘歯車３７が軸線に対して傾倒することがなく、下部軸３１に沿って円滑に移動する。そのため、大傘歯車３７が、その外周側が軸線に対し揺動する摺りこぎ運動をすることがなく、大傘歯車３７が回転しても大傘歯車３７と小傘歯車４２との噛合状態が悪化せず、これによっても噛合に起因して生じる異常音の発生を確実に防止できる。また、環状突部３７ｂとスリーブ３８とにより、大傘歯車３７の傾倒を簡単な構造で安価に防止できる。
【００２３】
本発明の実施の形態では玉軸受３４の軸方向への移動をＣ型止め環３６により阻止したが、Ｃ型止め環３６の位置に下部軸３１にダブルナットを螺合させて阻止しても同様に係止できる。
【００２４】
図２は、今回開示される電動パワーステアリング装置の要部構成を示す拡大縦断面図である。下部軸３１はトーションバー３０を介して、操舵輪が取付けられる上部軸２０と連結されている。大傘歯車３７は、その歯面を下部軸３１の下端側に向けて、下部軸３１に嵌着されており、下部軸３１の中途に形成されているネジ溝３１ｅに螺合させた固定用ナット４４で大傘歯車３７を玉軸受３３の内輪に締付けて、大傘歯車３７が下部軸３１に固定されている。操舵力を補助する図示しないモータで回転させられる回転軸４１を挿通させている、遊星ローラを用いる減速機構のハウジング４５の回転軸筒部４５ａは、固定ハウジング４０の開口部４０ａに嵌入されて、遊星ローラを用いる減速機構が固定ハウジング４０に取付けられている。
【００２５】
ハウジング４５と固定ハウジング４０とが軸方向に対向している端部間にはシム４６が介装されている。ハウジング４５の回転軸筒部４５ａ側には、回転軸４１に外嵌された玉軸受４７が配設されている。回転軸４１は玉軸受４７とともに軸方向に僅かに移動可能になっている。ハウジング４５の玉軸受４７寄りの内周面には周設溝が形成されており、この周設溝にＣ型止め環５０が係入されている。Ｃ型止め環５０と玉軸受４７との間には、リング５１と皿ばね５２とが、皿ばね５２を玉軸受４７側に位置させて配設されている。リング５１と皿ばね５２の内，外径は略同寸に選定されている。
【００２６】
そして、皿ばね５２の内周側端縁がリング５１の内周側に当接しており、さらばね５２の外周側端縁が玉軸受４７の外輪に当接している。このようにして皿ばね５２で、回転軸４１に対し軸方向の予圧を与えており、それによって回転軸４１が回転していない状態では、大傘歯車３７と小傘歯車４２とをバックラッシュが零の状態で噛合させている。下部軸３１は玉軸受３３及び針状ころ軸受４３により筒形をなすハウジング３５内に回転自在に支承されている。回転軸４１の先端側は針状ころ軸受４８により回転軸筒部４５ａに支持されている。
【００２７】
この構成によれば、操舵力を補助するモータを駆動せず、回転軸４１が回転していない状態では、皿ばね５２の予圧によって回転軸４１を介して小傘歯車４２が大傘歯車３７側に押圧されて、小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバックラッシュが零になる。ここで、モータを駆動して回転軸４１を回転させると、小傘歯車４２が回転し、大傘歯車３７が回転する。そして両傘歯車３７，４２は、それらの歯の噛合により相互に離反する力が作用するが、大傘歯車３７が軸方向に固定されているため、小傘歯車４２が大傘歯車３７から離反する方向へ移動して、回転軸４１が矢符で示す方向へ僅かに移動することになる。
【００２８】
そうすると皿ばね５２が変形し、回転軸４１が移動する力に抗する付勢力が発生し、回転軸４１を矢符と反対方向へ僅かに押圧し、小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバックラッシュが適正になる。
なお、このバックラッシュの量は、シム４６の厚さ又は皿ばね５２の厚さを変更することにより適宜に選定できる。
【００２９】
図３は、今回開示される他の電動パワーステアリング装置の要部構成を示す拡大縦断面図である。筒形のハウジング３５の内側に嵌入されている玉軸受３３及び玉軸受３４に、図示しない操舵機構に連結される下部軸３１が嵌入されて、下部軸３１はハウジング３５に回転自在に支承されている。下部軸３１はトーションバー３０を介して操舵輪が取付けられる上部軸２０と連結されている。下部軸３１の中途位置には大傘歯車３７が嵌着されており、Ｃ型止め環６１により軸方向への移動を阻止して大傘歯車３７が下部軸３１に固定されている。
【００３０】
ハウジング３５に固定されている固定ハウジング４０には、軸受支持筒体４９を内嵌させており、軸受支持筒体４９及び固定ハウジング４０に共通に、操舵力を補助するモータＭの回転軸４１が挿通されており、回転軸４１の先端には小傘歯車４２が取付けられている。回転軸４１の先端側は、軸受支持筒体４９に内嵌させた玉軸受４７により回転自在に支承されている。玉軸受４７は回転軸４１とともに軸方向に僅かに移動可能になしている。また玉軸受４７と、軸受支持筒体４９の内側に形成されている軸受支持筒体４９と同心の環状突部４０ｂとの間に、玉軸受４７と略同外径寸法の皿ばね５２が介装されている。
【００３１】
一方、玉軸受４７の外輪の回転軸４１の先端側の軸端面には、軸受支持筒体４９の先端側内周面に形成している周設溝に嵌入してあるＣ型止め環５０の片面が当接している。このＣ型止め環５０により、玉軸受４７の小傘歯車４２方向への移動が阻止されている。回転軸４１の先端には、小傘歯車４２が取付けられており、小傘歯車４２の基端部側は針状ころ軸受６２により固定ハウジング４０に支承されている。そして皿ばね５２により玉軸受４７を介して回転軸４１に矢符と反対方向に付勢する軸方向の予圧を与えており、それによって、モータＭを駆動していないときの大傘歯車３７と小傘歯車４２とのバックラッシュを零にしている。
【００３２】
この構成によれば、操舵力を補助するモータＭを駆動せず、回転軸４１が回転していない状態では、皿ばね５２の予圧により玉軸受４７を介して小傘歯車４２が大傘歯車３７側に押圧されて、小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバックラッシュが零になっている。ここでモータＭを駆動して回転軸４１を回転させると、小傘歯車４２が回転して大傘歯車３７が回転する。
【００３３】
そして両傘歯車３７，４２は、それらの歯の噛合によって、相互に離反する力が作用するが、大傘歯車３７が軸方向に固定されているため、小傘歯車４２が大傘歯車３７から離反する方向に移動して、回転軸４１が矢符方向へ移動することになる。そうすると、皿ばね５２が変形し、回転軸４１が移動する力に抗する付勢力が発生し、回転軸４１を矢符と反対方向に僅かに押圧し、小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバックラッシュが適正になる。
【００３４】
なお、このバックラッシュの量は皿ばね５２の厚さを変更することにより適宜に選定できる。
本発明の実施の形態においては、大傘歯車と小傘歯車とによる減速構造としたが、ハイポイドギヤによる減速構造であっても同様の効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る電動パワーステアリング装置は、大歯車を軸方向に移動可能にして、大歯車を付勢手段により軸方向へ付勢できるようになし、大歯車と噛合する小歯車とのバックラッシュを調整可能に構成したので、大歯車の僅かな移動量でバックラッシュを適正に調整できる。
【００３６】
また、大歯車には傾倒防止手段を備えて、大歯車が傾倒しないようにしたので、小歯車と大歯車との噛合状態が安定し、大歯車の傾斜に起因する異常音の発生を皆無になし得る。なお、付勢手段を皿ばねとすることにより、簡単に安価に構成できる。また、傾倒防止手段を、大歯車の一側軸端部側に位置する環状体と、他側軸端部側に位置して、大歯車と、大歯車が嵌合している軸との間に介装されているスリーブとで構成することにより簡単に安価に構成できる等、本発明は優れた電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す拡大縦断面図である。
【図２】今回開示される電動パワーステアリング装置の要部構成を示す拡大縦断面図である。
【図３】今回開示される他の電動パワーステアリング装置の要部構成を示す拡大縦断面図である。
【図４】従来の電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
３１下部軸
３３，３４玉軸受
３５ハウジング
３７大傘歯車
３７ｂ環状突部
３８スリーブ
４０固定ハウジング
４１回転軸
４２小傘歯車

Claims

モータの回転力を、減速機を介して操舵機構に連結される軸に伝達して、操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記減速機は、前記モータの回転軸に取付けた小歯車と、前記軸に軸方向に移動可能に嵌合され前記小歯車に噛合している大歯車と、該大歯車を前記小歯車に接近する方向へ付勢する手段と、前記大歯車の前記軸の軸心に対する傾倒を防止する傾倒防止手段とを備え、該傾倒防止手段は、前記軸に摺動可能に嵌合されており、前記大歯車の一側軸端部側に位置している環状体と、前記軸に摺動可能に嵌合され、前記大歯車と前記軸との間に介装され、前記大歯車の他側軸端部側に位置しているスリーブとで構成さ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。