JP3646205B2

JP3646205B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3646205B2
Application number: JP2000267705A
Authority: JP
Inventors: 裕人佐々木; 武夫飯野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-09-04
Also published as: JP2002067992A

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パワーステアリング装置に関する。
【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５は従来における電動パワーステアリング装置の断面図、図６は減速機構部分の断面図である。
自動車用の電動パワーステアリング装置としては、図５に示すように例えば舵取りのための操舵輪１００に上端が連結される第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６に示すように一対の転がり軸受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】
このように減速機構が用いられる場合、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し、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするため、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、改善策が要望されていた。
【０００６】
そこで、特開２０００−４３７３９号に記載されている如くモータ側軸部が転がり軸受を介してハウジングに回転可能に支持されたウォームのモータと反対側軸部をラジアル方向へ移動可能とし、該軸部に嵌合された軸受の周面に当接する押付体を介して前記軸受を付勢し、前記ウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加えるバネ体を設け、該ばね体の撓み量を調整することにより前記回転中心間距離を調整し、バックラッシュ量を調整することができるようにした電動パワーステアリング装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の減速機構のウォーム歯車等は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォーム１０６からウォームホイール１０７へ回転トルクが加わるとき、換言すればモータ１０５の回転によって操舵補助するとき、ウォーム１０６がウォームホイール１０７の歯すじに沿ってラジアル方向へ動くように比較的大きな分力（噛合反力）が発生し、該分力によりウォーム１０６がラジアル方向へ強く押圧されることになるのに対し、特開２０００−４３７３９号の電動パワーステアリング装置は、ウォームの一端の軸部に嵌合され、ラジアル方向へ移動可能としてある軸受が前記噛合部に予圧を加える方向へ付勢されているだけであり、該軸受が前記付勢方向と交差する方向へ動くことを阻止していないため、ウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加え、ウォームの回転中心線が非予圧時の回転中心線に対して傾斜した状態で操舵補助するとき、上述したラジアル方向への分力（噛合反力）によって予圧時の回転中心線に対してウォームがラジアル方向へと動き、該ウォームが偏心回転、換言すれば振れ回りすることになり、噛合部の噛合不良及びトルクむらが発生することになるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決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を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、ハウジング内に軸受で支持されており、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の従動歯車との噛合部に予圧を加えるべく前記軸受をラジアル方向へ付勢する付勢手段とを備え、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パワーステアリング装置において、前記軸受の周りに、該軸受の周面に接触して軸受の付勢方向への動きを案内する案内部を有する合成樹脂製の案内部材が設けてあることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、駆動歯車を支持した軸受の周面が、該軸受の周りに設けられた合成樹脂製の案内部材の案内部に接触し、該案内部が軸受の動き方向を、噛合部に予圧を加える方向に規制しているため、駆動歯車は従動歯車に対して適正な噛合伝達を保持することができ、トルクむらをなくすることができるとともに、噛合反力の変動による駆動歯車のラジアル方向への動きをより一層スムーズに行わせることができる。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、ハウジング内に両端部が一対の軸受で支持されており、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の従動歯車との噛合部に予圧を加えるべく一方の軸受をラジアル方向へ付勢する付勢手段とを備え、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パワーステアリング装置において、前記一対の軸受は転がり軸受であり、一方の軸受の周面に接触して該軸受の付勢方向への動きを案内する案内部を有する合成樹脂製の案内部材と、他方の軸受の外輪をアキシャル方向へ押すことによって前記駆動歯車のアキシャル方向への移動を規制するねじ環とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、ねじ環の締め込み力が他方の軸受から駆動歯車を介して一方の軸受に伝達され、夫々の軸受の外輪及び内輪を相対移動させて駆動歯車のアキシャル方向へのガタつきをなくし、操舵補助するとき駆動歯車に加わるスラスト荷重を内輪及び外輪間の転動体部分で受止めることができ、しかも、駆動歯車を支持した一方の軸受の周面が、該軸受の周りに設けられた合成樹脂製の案内部材の案内部に接触し、該案内部が軸受の動き方向を、噛合部に予圧を加える方向に規制しているため、駆動歯車は従動歯車に対して適正な噛合伝達を保持することができ、トルクむらをなくすることができるとともに、噛合反力の変動による駆動歯車のラジアル方向への動きをより一層スムーズに行わせることができる。
【００１３】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記案内部材は前記軸受のアキシャル方向一端面に接触して軸受の動きを案内する案内片が設けてあることを特徴とする。
【００１４】
第３発明にあっては、駆動歯車を支持する軸受の一端面が案内部材の案内片に接触した状態で軸受のラジアル方向への動きを案内するため、噛合反力の変動による駆動歯車のラジアル方向への動きをより一層スムーズに行わせることができる。
【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パワーステアリング装置の断面図である。
電動パワーステアリング装置は、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、図３は図２のIII −III 線の拡大断面図である。
収容部８ｃはウォーム７１のアキシャル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及び該嵌合孔８１の内面に臨むように穿設された保持孔８２が設けられ、該保持孔８２に前記ウォーム７１の一端の軸部７１ａを支持する第１の転がり軸受９をウォーム７１のウォームホイール７２との噛合部に予圧を加えるべくラジアル方向へ付勢する付勢手段１０が保持してある。
【００１８】
この付勢手段１０はコイルスプリング等のばね体を用いてなり、前記転がり軸受９の外輪（外周面）に当接し、保持孔８２内で移動可能な押付体１１と、保持孔８２に螺着された調整ねじ１２との間に付勢手段１０を介在し、調整ねじ１２を回転操作することにより付勢手段１０の撓み量を調節し、該付勢手段１０の力によって転がり軸受９を前記噛合部に予圧を加える方向へ付勢している。尚、前記調整ねじ１２には該調整ねじ１２の弛緩を防止するロックナット１３を螺着してある。
【００１９】
収容部８ｃの他端には第２の嵌合孔８３及び該嵌合孔８３に連続するねじ孔８４が設けられ、該ねじ孔８４にウォーム７１のアキシャル方向位置を調節するねじ環２０が螺着されており、該ねじ環２０にロックナット２１が螺着されている。さらに、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。
【００２０】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がる軸部７１ｂ及び前記軸部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の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。
【００２１】
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してあり、その両端に一体に設けられた軸部７１ａ，７１ｂに第１及び第２の転がり軸受９，２２が嵌合してある。
【００２２】
第１の転がり軸受９の周りには、該転がり軸受９の周面に接触して転がり軸受９のラジアル方向への動きを案内する案内部３１，３１を有する案内部材３０が設けてある。
【００２３】
図４は案内部材の斜視図である。
この案内部材３０は、比較的摩擦係数が小さい合成樹脂等の材料によって円筒形に形成してあり、前記第１の嵌合孔８１に嵌合固定してある。案内部材３０の内面にはほぼ平行な平坦面からなる２つの案内部３１，３１が設けてあり、また、前記保持孔８２に臨む位置にはラジアル方向に貫通する孔３２が設けてあり、さらに、アキシャル方向の一端にはラジアル方向へ延出され、前記転がり軸受９のアキシャル方向一端面（外輪）に接触して転がり軸受９のラジアル方向への動きを案内する円板形の案内片３３が設けてある。
【００２４】
以上の如く構成した電動パワーステアリング装置において、ウォーム７１を組み込む場合、例えば転がり軸受９，２２が嵌合されたウォーム７１を第２の嵌合孔８３から第３の収容部８ｃに挿入し、第１の転がり軸受９を案内部材３０内に、また、第２の転がり軸受２２を第２の嵌合孔８３に夫々位置させ、ねじ環２０をねじ孔８４に螺着する。
【００２５】
このねじ環２０の回転操作力は転がり軸受２２の外輪、転動体、内輪を介してウォーム７１に伝達され、転がり軸受２２のアキシャル方向への隙間がなくなるとともにウォーム７１が第１の転がり軸受９に向けて移動し、さらに、ねじ環２０の回転操作力がウォーム７１から第１の転がり軸受９の内輪、転動体及び外輪を介して案内部材３０の案内片３３に伝達され、転がり軸受９のアキシャル方向への隙間がなくなり、ウォーム７１のアキシャル方向へのガタつきを防止することができる。
【００２６】
次に調整ねじ１２を回転操作することにより付勢手段１０及び押付体１１を介して転がり軸受９が案内部材３０の案内部３１，３１に沿ってラジアル方向へと付勢され、ウォーム７１のウォームホイール７２との噛合部に予圧を加えることができ、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、また、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。
【００２７】
しかも、第１の転がり軸受９は、その周面が案内部材３０の案内部３１，３１に接触し、該案内部３１，３１が転がり軸受９の動き方向を、噛合部に予圧を加える方向に規制しているため、ウォーム７１はウォームホイール７２の軸長方向に関して適正な噛合位置を保持することができるとともに、トルクむらをなくすることができる。
【００２８】
また、ねじ環２０の締め込み力が第２の転がり軸受２２からウォーム７１を介して第１の転がり軸受９に伝達され、夫々の軸受２２，９の外輪及び内輪を相対移動させてウォーム７１のアキシャル方向へのガタつきをなくし、操舵補助するときウォーム７１に加わるスラスト荷重を内輪及び外輪間の転動体部分で受止めることができ、しかも、ウォーム７１を支持した第１の転がり軸受９の外輪が案内部材３０の案内部３１，３１に接触し、該案内部３１，３１が転がり軸受９の動き方向を、噛合部に予圧を加える方向に規制しているため、ウォーム７１はウォームホイール７２の軸長方向に関して適正な噛合位置を保持することができるとともに、噛合反力の変動によるウォーム７１のラジアル方向への移動をスムーズに行わせることができる。
【００２９】
また、案内部材３０は比較的摩擦係数が小さい材料で形成してあり、さらに、案内部材３０の一端に案内片３３が設けてあるため、噛合反力の変動によるウォーム７１のラジアル方向への移動をより一層スムーズに行わせることができる。
【００３０】
尚、以上説明した実施の形態では、ウォーム７１の一端部を支持する軸受として転がり軸受９を用いたが、その他、すべり軸受を用いてもよい。
【００３１】
また、以上説明した実施の形態の減速機構７は、ウォーム７１である駆動歯車７１及びウォームホイールである従動歯車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駆動歯車及びハイポイドホイールである従動歯車を備えたハイポイド歯車であってもよい。さらに、減速機構はベベルギヤであってもよい。
【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断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング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】本発明に係る電動パワーステアリング装置の案内部材の斜視図である。
【図５】従来における電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図６】従来における電動パワーステアリング装置の減速機構部分の断面図である。
【符号の説明】
６モータ
９第１の転がり軸受（軸受）
１０付勢手段
２０ねじ環
２２第２の転がり軸受（軸受）
３０案内部材
３１案内部
３３案内片
７１駆動歯車（ウォーム）
７２従動歯車（ウォームホイール）

Claims

ハウジング内に軸受で支持されており、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の従動歯車との噛合部に予圧を加えるべく前記軸受をラジアル方向へ付勢する付勢手段とを備え、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パワーステアリング装置において、前記軸受の周りに、該軸受の周面に接触して軸受の付勢方向への動きを案内する案内部を有する合成樹脂製の案内部材が設けてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
ハウジング内に両端部が一対の軸受で支持されており、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の従動歯車との噛合部に予圧を加えるべく一方の軸受をラジアル方向へ付勢する付勢手段とを備え、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パワーステアリング装置において、前記一対の軸受は転がり軸受であり、一方の軸受の周面に接触して該軸受の付勢方向への動きを案内する案内部を有する合成樹脂製の案内部材と、他方の軸受の外輪をアキシャル方向へ押すことによって前記駆動歯車のアキシャル方向への移動を規制するねじ環とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記案内部材は前記軸受のアキシャル方向一端面に接触して軸受の動きを案内する案内片が設けてある請求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング装置。