JP3624309B2 - 電動式舵取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の舵取りは、車室の内部に配された操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
図６は従来例における電動式舵取装置の断面図、図７は減速機構部分の断面図である。
自動車用の電動式舵取装置としては、図６に示すように、例えば舵取りのための操舵輪１００に連結される第１の操舵軸１０１と、該操舵軸１０１の下端にトーションバー１０２を介してその上端が同軸的に連結され、その下端が車輪に繋がる舵取機構に連結される第２の操舵軸１０３と、操舵輪１００を回転することによって第１の操舵軸１０１に加わるトルクを前記トーションバー１０２に生じる捩れによって検出するトルクセンサ１０４と、該トルクセンサ１０４の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ１０５と、該モータ１０５の出力軸に繋がり、該出力軸の回転を減速して前記第２の操舵軸１０３に伝達するウォーム１０６及びウォームホイール１０７を有する減速機構とを備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を前記モータ１０５の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
減速機構を構成するウォーム１０６は図７に示す如く一対の転がり軸受１０８，１０８を介してハウジング１１０の嵌合孔に支持され、ウォームホイール１０７が設けられている第２の操舵軸１０３は一対の転がり軸受１０９，１０９を介してハウジング１１０の嵌合孔に支持され、ラジアル方向及びアキシアル方向への移動が阻止されている。
【０００５】
このようにウォーム１０６及びウォームホイール１０７が用いられる場合、その噛合部のバックラッシュ量を少なくするため、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の回転中心間距離と、前記転がり軸受１０８，１０９が嵌合される嵌合孔の中心間距離とが許容範囲内で一致するように加工されたウォーム１０６、ウォームホイール１０７、転がり軸受１０８，１０９、第２の操舵軸１０３、ハウジング１１０が選択され組み立てられているが、この組立てに多くの時間を要することになり、また、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の歯の摩耗が増大することによってバックラッシュ量が増加することになり、改善策が要望されていた。
【０００６】
また、モータ１０５の出力軸に繋がるウォーム１０６を支持する転がり軸受１０８，１０８の外周面と前記ハウジング１１０の嵌合孔との間にゴム製のゴム環を設けるか、又は、ウォーム１０６を支持する転がり軸受１０８，１０８の内周面とウォーム１０６の軸部との間に前記ゴム環を設け、該ゴム環の弾性復元力によってウォーム１０６をラジアル方向へ付勢し、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の噛合部のバックラッシュ量を少なくするように構成された電動式舵取装置が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如くゴム環を用いてバックラッシュ量を少なくするように構成された従来の電動式舵取装置にあっては、操舵の都度転がり軸受の外周りに設けたゴム環にラジアル方向への荷重及び回転トルクが加わることになるため、ゴム環にへたり等の劣化が生じ易く、この劣化によってバックラッシュ量が増加するという問題があり、また、ゴム環自体の弾性復元力がウォームを付勢するため、この付勢による予圧荷重の設定の自由度が比較的低いし、また、ゴム環が拡径によって組み付けられるとき、該ゴム環が破損する恐れが多かった。また、グリース等の潤滑剤によって劣化する恐れがあった。
【０００８】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用のモータの回転に連動する小径ギヤをすべり軸受が支持し、該すべり軸受の外周りにコイルばねをその軸心が環状になるように巻回してある構成としたり、小径ギヤのモータと反対側端部はすべり軸受が支持して、該すべり軸受の外周りに前記コイルばねを巻回してあり、小径ギヤのモータ側端部は転がり軸受が支持してある構成としたりすることにより、コイルばねによってバックラッシュ量を少なくすることができ、しかも、このコイルばねの耐久性を向上することができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができる電動式舵取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、コイルばねの巻き付け角を軸心に対して３０°乃至７５°とすることにより、撓み量に対する弾性復元力の変化量を比較的少なくすることができ、小径ギヤ及び大径ギヤの噛合部の抵抗を小さくすることができる電動式舵取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】
第１発明に係る電動式舵取装置は、操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に軸受を介して回転可能に支持される小径ギヤ及び該小径ギヤに噛合し、前記小径ギヤの回転中心と非平行に配される操舵軸に取付けられる大径ギヤを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記軸受はすべり軸受であり、その内周部に前記すべり軸受が遊嵌され、その外周部が前記ハウジング内に嵌合固定される保持筒を備えており、該保持筒の内周部又は前記すべり軸受の外周部に環状溝が設けられており、該環状溝にコイルばねをその軸心が環状になるように巻回してあり、前記すべり軸受及び前記保持筒の周方向一部には夫々ピン孔が設けられており、これらピン孔に前記すべり軸受の回転を止める回り止めピンが挿入されていることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記小径ギヤの前記モータと反対側端部は前記すべり軸受が支持し、小径ギヤのモータ側端部は転がり軸受が支持していることを特徴とする。
【００１２】
第１発明及び第３発明にあっては、小径ギヤをハウジング内に支持するとき、環状溝にコイルばねを嵌合保持し、該コイルばねを内周部と外周部との間で若干撓ませた状態で該コイルばねをすべり軸受とともにハウジング内に挿入支持し、小径ギヤにラジアル方向への予圧を加える。この予圧によって小径ギヤが大径ギヤへ付勢され、これら小径ギヤ及び大径ギヤの噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、しかも、すべり軸受を用い、該すべり軸受の外周りにその軸心が環状になるように巻回してあるコイルばねが設けてあるため、ハウジングの軸受周りを小形化でき、軽量化を図ることができる。また、コイルばねを環状に巻回することにより形成されているため、ゴム環を用いた従来のものに比較してコイルばねの耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、また、組み付け時にコイルばねが破損することを防止することができる。
【００１３】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記コイルばねの巻き付け角が軸心に対して３０°乃至７５°であることを特徴とする。
【００１４】
第２発明にあっては、コイルばねが内周部と外周部との間で３０°乃至７５°に傾斜しているため、撓み量に対する弾性復元力の変化量を比較的少なくすることができ、小径ギヤ及び大径ギヤの噛合部の抵抗を小さくすることができる。従って、モータが操舵補助した後の操舵輪の戻り抵抗を小さくすることができ、操舵輪を円滑に戻すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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式舵取装置の断面図である。
電動式舵取装置は、一端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、他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一端が前記操舵軸２の他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、その一端部が前記筒部の周りに挿入され、その他端が前記トーションバー３の他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に伝達する小径ギヤ（以下ウォームと云う）７１及び大径ギヤ（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に前記モータ６が取付けられている。
【００１６】
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。
【００１７】
図２は減速機構部分の断面図である。
収容部８ｃはウォーム７１の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端に第１の嵌合孔８１が設けられ、該嵌合孔８１に保持筒９が圧入によって嵌合されている。また、収容部８ｃの他端には第２の嵌合孔８２及び該嵌合孔８２に連続するねじ孔８３が設けられ、該ねじ孔８３にねじ環１０が螺着されている。また、収容部８ｃの長手方向中間には後記する第２の軸受の一端が略半円形の座体１１を介して当接する当接部８４が設けられている。
【００１８】
また、ハウジング８には前記第３の収容部８ｃに連通するケースを有する前記モータ６が取付けられている。
【００１９】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がる軸部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るウォームホイール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舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。
【００２０】
ウォーム７１は第２の操舵軸４の軸芯と交叉するように配置されており、その一端の軸部７１ａにオイルレスのブッシュ１２が嵌合固定されており、該ブッシュ１２に筒形のすべり軸受１３が回転自在に嵌合され、該すべり軸受１３が前記保持筒９内に遊嵌されることによって、一端の軸部７１ａが第１の嵌合孔８１に回転自在に支持され、他端の軸部７１ａが転がり軸受１４を介して前記第２の嵌合孔８２に回転自在に支持され、前記ねじ孔８３に螺着されたねじ環１０が転がり軸受１４の外輪に当接し、該ねじ環１０、前記前記座体１１及び当接部８４によって転がり軸受１４の軸長方向への移動を拘束している。また、他端の軸部７１ａが継筒１５の内面にスプライン嵌合されて前記出力軸６０に連結されている。尚、一端の軸部７１ａには止め輪１６が設けられ、該止め輪１６によってウォーム７１がモータ６と反対方向へ移動することを拘束してある。
【００２１】
図３は図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 線の拡大断面図である。
すべり軸受１３は、前記保持筒９に遊嵌してその嵌合隙間量だけ保持筒９に対しラジアル方向への移動を可能としてあり、また、外周面には複数の環状溝１７，１７が離隔して設けてあり、これら環状溝１７，１７に前記保持筒９の内周面と接触するコイルばね１８，１８がその軸心が環状になるように嵌合保持してある。また、このすべり軸受１３及び前記保持筒９の周方向一部には夫々ピン孔１３ａ，９ａが設けてあり、これらピン孔１３ａ，９ａに回止めピン１９を挿入することによりすべり軸受１３の保持筒９に対する回転を阻止し、この相対回転によってコイルばね１８，１８が摩耗することを防止してある。
【００２２】
図４はコイルばねの正面図、図５はコイルばねの撓み量と弾性復元力との関係を示す図である。
コイルばね１８は線径が０．１乃至０．２ｍｍの金属線をコイル状に巻回したものであり、これらコイルばね１８，１８をその軸心が環状になるように巻回し、その両端を結合してある。これらコイルばね１８，１８はその内周部が前記環状溝１７に保持され、外周部が前記保持筒９の内周面に接触し、内周部及び外周部の間の撓みによってすべり軸受１３をラジアル方向へ付勢し、ウォーム７１をウォームホイール７２との噛合部へ付勢している。また、コイルばね１８は巻き付け角が軸心に対して３０°乃至７５°となるように傾斜させ、撓み量に対する弾性復元力の変化量を比較的少なくしてある。
【００２３】
実施の形態において、ウォーム７１を組み込む場合、例えば環状溝１７にコイルばね１８が嵌合保持されたすべり軸受１３を内部に遊嵌してなる保持筒９をハウジング８の第１の嵌合孔８１に圧入して取付けた状態で、第２の嵌合孔８２から第３の収容部８ｃにウォーム７１を挿入し、該ウォーム７１の一端側軸部７１ａに嵌合固定されたブッシュ１２を前記すべり軸受１３に嵌合支持するとともに、第２の嵌合孔８２及びウォーム７１の他端側軸部７１ａに転がり軸受１４を嵌合し、ねじ環１０をねじ孔８３に螺着することにより転がり軸受１４の外輪を座体１１及びねじ環１０間で挟み込みウォーム７１の軸長方向への移動を拘束する。
【００２４】
この組込まれたウォーム７１を付勢するコイルばね１８は、その内周部がすべり軸受１３に当接し、全周位置からすべり軸受１３を付勢するため、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。しかも、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗量が増大したり、合成樹脂製のウォームホイール７２が冬季の低温等によって収縮したりすることによって噛合状態が経時変化したときにおいてもバックラッシュ量を少なくすることができる。
【００２５】
さらに、コイルばね１８はその軸心が環状になるように巻回してあるため、ゴム環を用いた従来のものに比較してコイルばね１８の耐久性を高めることができ、長期間にかけて良好に使用することができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、また、組み付け時にコイルばねが破損することを防止することができる。また、すべり軸受１３の外周りにコイルばね１８が設けてあるため、ハウジング８の軸受周りを小形化でき、軽量化を図ることができる。また、予圧を加えた状態においてはコイルばね１８の撓み量に対する弾性復元力の変化量が比較的少ないため、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合抵抗を小さくすることができ、モータ６が操舵補助した後の操舵輪の戻り抵抗を小さくすることができる。
【００２６】
尚、以上説明した実施の形態では、ハウジング８に固定する保持筒９を設け、該保持筒９に遊嵌するすべり軸受１３にコイルばね１８を保持したが、その他、すべり軸受１３に環状溝１７を設ける代わりに該環状溝１７を保持筒９の内周面に設け、該コイルばね１８を保持筒９に保持してもよい。実施の形態の如く保持筒９を設けることにより、コイルばね１８及びすべり軸受１３のハウジング８内への組込が容易にできる。また、ブッシュ１２をなくし、ウォーム７１の一端側軸部７１ａをすべり軸受１３に直接嵌合してもよい。
【００２７】
また、コイルばね１８はその両端を結合して環状としてあるが、コイルばねの両端を結合することなくコイルばねを例えば前記環状溝１７内でその軸心が略Ｃ字形になるように巻回することにより環状としてもよい。また、コイルばね１８は複数である他、一つとしてもよい。
【００２８】
また、以上説明した実施の形態の減速機構７は、ウォームである小歯車７１及びウォームホイールである大歯車７２を備えたウォーム歯車である他、ハイポイドピニオンである小歯車７１及びハイポイドホイールである大歯車７２を備えたハイポイド歯車であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
第１発明及び第３発明によれば、コイルばねをその軸心が環状になるように巻回し、該コイルばねがすべり軸受をラジアル方向へ付勢するため、小径ギヤ及び大径ギヤの噛合部のバックラッシュ量を良好に少なくすることができ、しかも、保持筒を備えるため、コイルばね及びすべり軸受のハウジング内への組込が容易にできる。さらに、ピン孔及び回り止めピンを備えるため、すべり軸受の保持筒に対する回転を阻止し、相対回転によってコイルばねが摩耗することを防止できる。また、すべり軸受を用い、該すべり軸受の外周りにコイルばねが設けてあるため、ハウジングの軸受周りを小形化でき、軽量化を図ることができる。
【００３０】
さらにコイルばねはその軸心が環状になるように巻回してあるため、ゴム環を用いた従来のものに比較してコイルばねの耐久性を高めることができ、長期間にかけてバックラッシュによる音鳴りが自動車の車室に洩れることを防止できるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、また、組み付け時にコイルばねが破損することを防止することができる。
【００３１】
第２発明によれば、コイルばねが内周部と外周部との間で３０°乃至７５°に傾斜しており、撓み量に対する弾性復元力の変化量を比較的少なくすることができるため、小径ギヤ及び大径ギヤの噛合抵抗を小さくすることができ、モータが操舵補助した後の操舵輪の戻り抵抗を小さくでき、操舵輪を円滑に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式舵取装置の断面図である。
【図２】本発明に係る電動式舵取装置の減速機構部分の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ −ＩＩＩ 線の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動式舵取装置のコイルばねの正面図である。
【図５】本発明に係る電動式舵取装置のコイルばねの撓み量と弾性復元力との関係を示す図である。
【図６】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図７】従来における電動式舵取装置の減速機構部分の断面図である。
【符号の説明】
４ 操舵軸
６ モータ
７ 減速機構
７１ 小径ギヤ（ウォーム）
７２ 大径ギヤ（ウォームホイール）
８ ハウジング
１３ すべり軸受
１８ コイルばね

Claims (3)

1. 操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に軸受を介して回転可能に支持される小径ギヤ及び該小径ギヤに噛合し、前記小径ギヤの回転中心と非平行に配される操舵軸に取付けられる大径ギヤを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記軸受はすべり軸受であり、その内周部に前記すべり軸受が遊嵌され、その外周部が前記ハウジング内に嵌合固定される保持筒を備えており、該保持筒の内周部又は前記すべり軸受の外周部に環状溝が設けられており、該環状溝にコイルばねをその軸心が環状になるように巻回してあり、前記すべり軸受及び前記保持筒の周方向一部には夫々ピン孔が設けられており、これらピン孔に前記すべり軸受の回転を止める回り止めピンが挿入されていることを特徴とする電動式舵取装置。
2. 前記コイルばねの巻き付け角が軸心に対して３０°乃至７５°である請求項１記載の電動式舵取装置。
3. 前記小径ギヤの前記モータと反対側端部は前記すべり軸受が支持し、小径ギヤのモータ側端部は転がり軸受が支持している請求項１又は請求項２記載の電動式舵取装置。

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