JP3653611B2 - 電動式舵取装置 - Google Patents
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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８は従来における電動式舵取装置の断面図、図９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８，図９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の下端部にトーションバー１０２を介してその上端部が同軸的に連結され、その下端部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８，図９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が用いられた舵取装置にあっては、その噛合部のバックラッシュ量が大きいときはバックラッシュ音が発生し、該バックラッシュ音が自動車の室内に洩れることになる。
【０００６】
そこで従来にあっては、前記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。
【０００７】
本発明の出願人は一端に軸部を有するウォームをラジアル方向へ移動可能とし、該ウォームを囲むハウジングと、前記軸部が挿入される軸受との間に前記ウォームをウォームホイールに向けて移動させる弾性体等の移動手段を設け、バックラッシュ量を少なくするようにした電動式舵取装置を先に提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電動式舵取装置にあっては、操向輪の縁石乗り上げ等によって操向輪から操舵軸を介して逆入力荷重が伝わった場合、ウォームがウォームホイールに対しラジアル方向へ離間するように押圧されることになるため、上述した如く弾性体等の移動手段によってバックラッシュ量を少なくするようにした電動式舵取装置にあっては、前記逆入力荷重がウォームから前記移動手段に加わり、該移動手段が過剰に弾性変形するとともに、ウォームの回転中心が過剰に傾斜し、ウォームの他端を支持する転がり軸受に肩乗り上げが発生したり、ウォームが破損したりする可能性があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決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及び発明の効果】
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、ラジアル方向への移動が可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車に向けて移動させる移動体と、該移動体を移動可能に保持する保持孔を有し、前記駆動歯車を支持する支持部材と、前記保持孔の端部を閉じる蓋体と、前記移動体を付勢するコイルスプリングとを備え、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式舵取装置において、前記移動体は合成樹脂材料により形成されており、前記駆動歯車に加わる逆入力荷重によって前記移動体と前記蓋体との間の隙間を前記移動体が移動し、該移動体が許容限度以下で撓んだとき前記駆動歯車の従動歯車に対する離隔移動を制限する制限手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、移動体によって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、駆動歯車に加わった前記逆入力荷重を前記移動体とは別個に設けられた前記制限手段が負担し、駆動歯車の従動歯車に対する離隔移動を制限するため、前記逆入力荷重による合成樹脂製の移動体の破壊を防止でき、駆動歯車を支持する軸受に肩乗り上げが発生したり、駆動歯車が破損したりすることを良好に防止することができる。
【００１２】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記制限手段は、前記駆動歯車及び前記支持部材の少なくとも一方に設けてあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、駆動歯車の支持部材に制限手段を設けることができるため、制限手段の構造を簡素にでき、該制限手段の加工、組み付け作業性を良好にでき、比較的コストを低減できる。
【００１４】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記駆動歯車は軸長方向一端に軸部を備えており、前記支持部材は前記軸部が挿入される凹孔を有しており、前記制限手段は前記軸部及び凹孔の一方に設けてあることを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、駆動歯車の軸部及び該軸部が挿入される凹孔の少なくとも一方に制限手段が設けてあるため、該制限手段を比較的小形に形成することができ、制限手段による減速機構部分の大形化を回避できる。
【００１６】
第４発明に係る電動式舵取装置は前記制限手段は前記凹孔の内側に取付けられた環であることを特徴とする。
【００１７】
第４発明にあっては、駆動歯車の軸部が挿入される比較的小径寸法の凹孔に環が取付けてあるため、駆動歯車の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００１８】
第５発明に係る電動式舵取装置は、前記制限手段は前記軸部と一体に形成された凸部であることを特徴とする。
【００１９】
第５発明にあっては、駆動歯車の軸部を加工するとき、該軸部とともに制限手段を設けることができるため、制限手段の組込み作業が必要でなく、より一層コストの低減を図ることができる。
【００２０】
第６発明に係る電動式舵取装置は、前記制限手段は前記軸部に取付けられた環であることを特徴とする。
【００２１】
第６発明にあっては、駆動歯車の軸部に環が取付けてあるため、駆動歯車の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００２２】
【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。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動式舵取装置の断面図、図２は減速機構部分の断面図である。
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。
【００２３】
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とを備えており、この第３の収容部８ｃに連通するケースを有する前記モータ６がハウジングに取付けられている。
【００２４】
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、前記ウォーム７１の一端に設けられた軸部７１ａが挿入される円柱形の凹孔８１及び該凹孔８１の内周面（内側）に臨み、前記軸部７１ａのラジアル方向に向けて穿設された円柱形の保持孔８２を有する支持部材８０が設けられている。この支持部材８０は前記ハウジング８と一体に形成されているが、その他、ハウジング８と別体とし、ボルト等の取付手段によってハウジング８に取付けてもよい。
【００２５】
凹孔８１はその軸長方向の長さが保持孔８２の内径寸法よりも長く形成してあり、該凹孔８１の軸長方向中間に前記保持孔８２が臨んでいる。
【００２６】
また、収容部８ｃの他端には嵌合孔８３及び該嵌合孔８３に連続する環状溝８４が設けられ、該環状溝８４に止め環１０が嵌合されている。
【００２７】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がるウォーム７１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定され、舵取機構に繋が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の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。
【００２８】
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、その両端に軸部７１ａ，７１ｂが設けられている。一端の軸部７１ａは前記凹孔８１に挿入され、さらに前記保持孔８２に軸長方向移動可能に保持された移動体９によって回転可能に支持されている。他端の軸部７１ｂは転がり軸受１１を介して前記嵌合孔８３に回転可能に支持されており、前記環状溝８４に嵌合された止め環１０によって転がり軸受１１の軸長方向への移動を拘束している。また、他端の軸部７１ｂが継筒１２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。
【００２９】
軸部７１ｂは図２の如くその周面が軸芯に対し凸形に湾曲しており、この湾曲周面を中心としてウォーム７１を揺動させることが可能にしてある。
【００３０】
図３は図２のIII −III 線の拡大断面図である。
移動体９は合成樹脂材料によって円柱形に形成されており、その軸長方向の中間位置、換言すれば前記保持孔８２に沿って移動する移動方向の中間位置に前記軸部７１ａの周面に当接する当接部９１を有し、前記軸部７１ａが挿入される挿入孔９２が設けてあり、前記当接部９１に対し前記移動方向の両側位置に、移動体９が前記移動方向と交差する方向へ動くことを制限する環状の弾性体１３，１３が設けてある。尚、移動体９は小径部と大径部とを有し、この小径部及び大径部に弾性体１３，１３を設けてあるが、その他、全長にかけてほぼ同径であってもよく、その形状は特に制限されない。
【００３１】
弾性体１３，１３は合成ゴム製のＯリングを用いてなり、移動体９の周面に離隔して形成された一対の環状溝９３，９３に嵌め込まれており、該弾性体１３，１３が保持孔８２の内面と接触することにより移動体９の前記移動方向と交差する方向への動きを制限している。
【００３２】
当接部９１は前記軸部７１ａの少なくとも２つの周方向位置に当接するように略Ｖ字形の傾斜面によって形成されており、当接部９１が軸部７１ａに当接した状態で移動体９を軸部７１ａのラジアル方向へ移動させることにより前記ウォーム７１をウォームホイール７２に向けて移動させるようにしてある。
【００３３】
また、移動体９はコイルスプリング等の弾性体１４によって前記移動方向へ付勢されている。この弾性体１４は前記保持孔８２の開放縁部に着脱可能に螺着された蓋体１５と移動体９との間に介在されており、弾性体１４の力によって移動体９を移動させ、該移動体９の当接部９１を比較的小さい力で軸部７１ａに押付け、ウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ付勢している。尚、弾性体１４によって付勢された移動体９と前記蓋体１５との間には適宜寸法の隙間が生じている。
【００３４】
図４は減速機構部分の拡大断面図である。
このように移動体９によってラジアル方向へ移動するウォーム７１の軸部７１ａが挿入された前記凹孔８１に、前記軸部７１ａの周面が当接してウォーム７１のウォームホイール７２に対する離隔移動を制限する制限部１６（制限手段）が設けてある。
【００３５】
この制限部１６は、凹孔８１の保持孔８２に対して前記収容部８ｃと反対側の孔部分８１ａの内径寸法を、保持孔８２に対して前記収容部８ｃ側の孔部分８１ｂの内径寸法よりも小径の寸法とすることにより形成してある。
【００３６】
制限部１６は前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対してラジアル方向へ離隔移動したとき、移動体９に該移動体９の許容応力以上の応力が加わるまでの間に前記軸部７１ａが制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動を阻止し、移動体９に過剰応力が加わることを防止するものである。従って、前記逆入力荷重によって移動体９と蓋体１５との間の隙間量を移動体９が移動し、該移動体９が許容限度以下で撓んだとき軸部７１ａが制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動を阻止するようにしてある。
【００３７】
実施の形態１において、ウォーム７１を組み込む場合、蓋体１５の螺着により弾性体１４を介して移動体９を移動させ、ウォーム７１をウォームホイール７２に接触させ、ウォームホイール７２を回してバックラッシュが生じていないのを確認することによってウォーム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なくすることができる。
【００３８】
操向輪の縁石乗り上げ等によって操向輪から第２の操舵軸４を介してウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部に逆入力荷重が伝わり、該逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって合成樹脂製の移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの端縁部が制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。従って、移動体９に過剰応力が加わることを防止でき、前記逆入力荷重による移動体９の破損を防止でき、この移動体９の破損に伴う転がり軸受１１の肩乗り上げ及びウォーム７１の破損を防止することができる。
【００３９】
また、ウォーム７１の軸部７１ａが挿入される凹孔８１を制限部１６としてあるため、凹孔８１を加工するとき、該凹孔８１とともに制限部１６を設けることができ、制限部１６の組込み作業が必要でない。
【００４０】
尚、以上説明した実施の形態では弾性体１４によって付勢された移動体９と前記蓋体１５との間に適宜寸法の隙間が生じるようにしたが、その他、移動体９と蓋体１５とを接触させ、前記隙間をなくしてもよい。この場合、前記逆入力荷重によって合成樹脂製の移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの端縁部が制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動を阻止するように構成する。
【００４１】
また、以上説明した実施の形態では移動体９を合成樹脂製としたが、その他、移動体９を金属製としてもよい。この場合、例えば前記当接部９１を合成樹脂製としたり、移動体９及び蓋体１５の間に合成樹脂製のスペーサを介在させたりして、前記逆入力荷重によって当接部９１又はスペーサを撓ませ、ウォーム７１を若干離隔移動させるようにしてもよい。
【００４２】
実施の形態２
図５は実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態２の電動式舵取装置は、ウォーム７１の軸部７１ａが挿入される凹孔８１自体を制限手段とする代わりに、前記凹孔８１の内周面（内側）に、凹孔８１の内径寸法よりも小径の内径寸法を有する円形の環１７を取付け、該環１７を前記制限手段としたものである。
【００４３】
実施の形態２において、前記環１７は合成樹脂製であり、前記凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃと反対側の前記孔部分８１ａに圧入によって固定してある。
【００４４】
実施の形態２にあっては、前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの端縁部が前記環１７に当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。
【００４５】
また、前記環１７は比較的小径寸法の凹孔８１に取付けてあるため、ウォーム７１の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００４６】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００４７】
実施の形態３
図６は実施の形態３における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態３の電動式舵取装置は、ウォーム７１の軸部７１ａが挿入される凹孔８１を制限部としたり、前記凹孔８１に環１７を取付けたりする代わりに、前記軸部７１ａと一体に形成された凸部１８を前記制限手段としたものである。
【００４８】
実施の形態３において、前記軸部７１ａは、その基端部に軸部７１ａと一体の凸部１８を断面が円形となるように形成し、該凸部１８が前記凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃ側の孔部分８１ｂに当接することが可能としてある。
【００４９】
実施の形態３にあっては、前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの凸部１８が凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃ側の孔部分８１ｂに当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。
【００５０】
また、軸部７１ａを加工するとき、該軸部７１ａとともに凸部１８を加工することができるため、制限手段の組込み作業が必要でない。
【００５１】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００５２】
実施の形態４
図７は実施の形態４における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態４の電動式舵取装置は、ウォーム７１の軸部７１ａと一体に制限手段を設ける代わりに、軸部７１ａの基端部に軸部７１ａの外径寸法よりも大径の外径寸法を有する円形の環１９を取付け、該環１９を前記制限手段としたものである。
【００５３】
実施の形態４において、前記環１９は合成樹脂製であり、前記軸部７１ａの基端部に圧入によって固定してある。
【００５４】
実施の形態４にあっては、前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの環１９が凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃ側の孔部分８１ｂに当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。
【００５５】
また、前記環１９は比較的小径寸法の軸部７１ａに取付けてあるため、ウォーム７１の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００５６】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００５７】
尚、以上説明した実施の形態では、軸部７１ａ及び凹孔８１の一方に制限手段を設けたが、その他、この制限手段は軸部７１ａ及び凹孔８１の両方に例えば１／２に分けて設けてもよい。
【００５９】
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実施の形態１における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。
【図５】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。
【図６】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態３における減速機構部分の拡大断面図である。
【図７】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態４における減速機構部分の拡大断面図である。
【図８】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図９】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
９ 移動体
１６ 制限部（制限手段）
１７，１９ 環
１８ 凸部
７１ 駆動歯車（ウォーム）
７１ａ 軸部
７２ 従動歯車（ウォームホイール）
８０ 支持部材
８１ 凹孔
８２ 保持孔
【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８は従来における電動式舵取装置の断面図、図９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８，図９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の下端部にトーションバー１０２を介してその上端部が同軸的に連結され、その下端部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８，図９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が用いられた舵取装置にあっては、その噛合部のバックラッシュ量が大きいときはバックラッシュ音が発生し、該バックラッシュ音が自動車の室内に洩れることになる。
【０００６】
そこで従来にあっては、前記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。
【０００７】
本発明の出願人は一端に軸部を有するウォームをラジアル方向へ移動可能とし、該ウォームを囲むハウジングと、前記軸部が挿入される軸受との間に前記ウォームをウォームホイールに向けて移動させる弾性体等の移動手段を設け、バックラッシュ量を少なくするようにした電動式舵取装置を先に提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電動式舵取装置にあっては、操向輪の縁石乗り上げ等によって操向輪から操舵軸を介して逆入力荷重が伝わった場合、ウォームがウォームホイールに対しラジアル方向へ離間するように押圧されることになるため、上述した如く弾性体等の移動手段によってバックラッシュ量を少なくするようにした電動式舵取装置にあっては、前記逆入力荷重がウォームから前記移動手段に加わり、該移動手段が過剰に弾性変形するとともに、ウォームの回転中心が過剰に傾斜し、ウォームの他端を支持する転がり軸受に肩乗り上げが発生したり、ウォームが破損したりする可能性があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決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及び発明の効果】
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、ラジアル方向への移動が可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車に向けて移動させる移動体と、該移動体を移動可能に保持する保持孔を有し、前記駆動歯車を支持する支持部材と、前記保持孔の端部を閉じる蓋体と、前記移動体を付勢するコイルスプリングとを備え、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式舵取装置において、前記移動体は合成樹脂材料により形成されており、前記駆動歯車に加わる逆入力荷重によって前記移動体と前記蓋体との間の隙間を前記移動体が移動し、該移動体が許容限度以下で撓んだとき前記駆動歯車の従動歯車に対する離隔移動を制限する制限手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、移動体によって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、駆動歯車に加わった前記逆入力荷重を前記移動体とは別個に設けられた前記制限手段が負担し、駆動歯車の従動歯車に対する離隔移動を制限するため、前記逆入力荷重による合成樹脂製の移動体の破壊を防止でき、駆動歯車を支持する軸受に肩乗り上げが発生したり、駆動歯車が破損したりすることを良好に防止することができる。
【００１２】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記制限手段は、前記駆動歯車及び前記支持部材の少なくとも一方に設けてあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、駆動歯車の支持部材に制限手段を設けることができるため、制限手段の構造を簡素にでき、該制限手段の加工、組み付け作業性を良好にでき、比較的コストを低減できる。
【００１４】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記駆動歯車は軸長方向一端に軸部を備えており、前記支持部材は前記軸部が挿入される凹孔を有しており、前記制限手段は前記軸部及び凹孔の一方に設けてあることを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、駆動歯車の軸部及び該軸部が挿入される凹孔の少なくとも一方に制限手段が設けてあるため、該制限手段を比較的小形に形成することができ、制限手段による減速機構部分の大形化を回避できる。
【００１６】
第４発明に係る電動式舵取装置は前記制限手段は前記凹孔の内側に取付けられた環であることを特徴とする。
【００１７】
第４発明にあっては、駆動歯車の軸部が挿入される比較的小径寸法の凹孔に環が取付けてあるため、駆動歯車の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００１８】
第５発明に係る電動式舵取装置は、前記制限手段は前記軸部と一体に形成された凸部であることを特徴とする。
【００１９】
第５発明にあっては、駆動歯車の軸部を加工するとき、該軸部とともに制限手段を設けることができるため、制限手段の組込み作業が必要でなく、より一層コストの低減を図ることができる。
【００２０】
第６発明に係る電動式舵取装置は、前記制限手段は前記軸部に取付けられた環であることを特徴とする。
【００２１】
第６発明にあっては、駆動歯車の軸部に環が取付けてあるため、駆動歯車の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００２２】
【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。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動式舵取装置の断面図、図２は減速機構部分の断面図である。
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。
【００２３】
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とを備えており、この第３の収容部８ｃに連通するケースを有する前記モータ６がハウジングに取付けられている。
【００２４】
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、前記ウォーム７１の一端に設けられた軸部７１ａが挿入される円柱形の凹孔８１及び該凹孔８１の内周面（内側）に臨み、前記軸部７１ａのラジアル方向に向けて穿設された円柱形の保持孔８２を有する支持部材８０が設けられている。この支持部材８０は前記ハウジング８と一体に形成されているが、その他、ハウジング８と別体とし、ボルト等の取付手段によってハウジング８に取付けてもよい。
【００２５】
凹孔８１はその軸長方向の長さが保持孔８２の内径寸法よりも長く形成してあり、該凹孔８１の軸長方向中間に前記保持孔８２が臨んでいる。
【００２６】
また、収容部８ｃの他端には嵌合孔８３及び該嵌合孔８３に連続する環状溝８４が設けられ、該環状溝８４に止め環１０が嵌合されている。
【００２７】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がるウォーム７１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定され、舵取機構に繋が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の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。
【００２８】
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、その両端に軸部７１ａ，７１ｂが設けられている。一端の軸部７１ａは前記凹孔８１に挿入され、さらに前記保持孔８２に軸長方向移動可能に保持された移動体９によって回転可能に支持されている。他端の軸部７１ｂは転がり軸受１１を介して前記嵌合孔８３に回転可能に支持されており、前記環状溝８４に嵌合された止め環１０によって転がり軸受１１の軸長方向への移動を拘束している。また、他端の軸部７１ｂが継筒１２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。
【００２９】
軸部７１ｂは図２の如くその周面が軸芯に対し凸形に湾曲しており、この湾曲周面を中心としてウォーム７１を揺動させることが可能にしてある。
【００３０】
図３は図２のIII −III 線の拡大断面図である。
移動体９は合成樹脂材料によって円柱形に形成されており、その軸長方向の中間位置、換言すれば前記保持孔８２に沿って移動する移動方向の中間位置に前記軸部７１ａの周面に当接する当接部９１を有し、前記軸部７１ａが挿入される挿入孔９２が設けてあり、前記当接部９１に対し前記移動方向の両側位置に、移動体９が前記移動方向と交差する方向へ動くことを制限する環状の弾性体１３，１３が設けてある。尚、移動体９は小径部と大径部とを有し、この小径部及び大径部に弾性体１３，１３を設けてあるが、その他、全長にかけてほぼ同径であってもよく、その形状は特に制限されない。
【００３１】
弾性体１３，１３は合成ゴム製のＯリングを用いてなり、移動体９の周面に離隔して形成された一対の環状溝９３，９３に嵌め込まれており、該弾性体１３，１３が保持孔８２の内面と接触することにより移動体９の前記移動方向と交差する方向への動きを制限している。
【００３２】
当接部９１は前記軸部７１ａの少なくとも２つの周方向位置に当接するように略Ｖ字形の傾斜面によって形成されており、当接部９１が軸部７１ａに当接した状態で移動体９を軸部７１ａのラジアル方向へ移動させることにより前記ウォーム７１をウォームホイール７２に向けて移動させるようにしてある。
【００３３】
また、移動体９はコイルスプリング等の弾性体１４によって前記移動方向へ付勢されている。この弾性体１４は前記保持孔８２の開放縁部に着脱可能に螺着された蓋体１５と移動体９との間に介在されており、弾性体１４の力によって移動体９を移動させ、該移動体９の当接部９１を比較的小さい力で軸部７１ａに押付け、ウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ付勢している。尚、弾性体１４によって付勢された移動体９と前記蓋体１５との間には適宜寸法の隙間が生じている。
【００３４】
図４は減速機構部分の拡大断面図である。
このように移動体９によってラジアル方向へ移動するウォーム７１の軸部７１ａが挿入された前記凹孔８１に、前記軸部７１ａの周面が当接してウォーム７１のウォームホイール７２に対する離隔移動を制限する制限部１６（制限手段）が設けてある。
【００３５】
この制限部１６は、凹孔８１の保持孔８２に対して前記収容部８ｃと反対側の孔部分８１ａの内径寸法を、保持孔８２に対して前記収容部８ｃ側の孔部分８１ｂの内径寸法よりも小径の寸法とすることにより形成してある。
【００３６】
制限部１６は前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対してラジアル方向へ離隔移動したとき、移動体９に該移動体９の許容応力以上の応力が加わるまでの間に前記軸部７１ａが制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動を阻止し、移動体９に過剰応力が加わることを防止するものである。従って、前記逆入力荷重によって移動体９と蓋体１５との間の隙間量を移動体９が移動し、該移動体９が許容限度以下で撓んだとき軸部７１ａが制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動を阻止するようにしてある。
【００３７】
実施の形態１において、ウォーム７１を組み込む場合、蓋体１５の螺着により弾性体１４を介して移動体９を移動させ、ウォーム７１をウォームホイール７２に接触させ、ウォームホイール７２を回してバックラッシュが生じていないのを確認することによってウォーム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なくすることができる。
【００３８】
操向輪の縁石乗り上げ等によって操向輪から第２の操舵軸４を介してウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部に逆入力荷重が伝わり、該逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって合成樹脂製の移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの端縁部が制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。従って、移動体９に過剰応力が加わることを防止でき、前記逆入力荷重による移動体９の破損を防止でき、この移動体９の破損に伴う転がり軸受１１の肩乗り上げ及びウォーム７１の破損を防止することができる。
【００３９】
また、ウォーム７１の軸部７１ａが挿入される凹孔８１を制限部１６としてあるため、凹孔８１を加工するとき、該凹孔８１とともに制限部１６を設けることができ、制限部１６の組込み作業が必要でない。
【００４０】
尚、以上説明した実施の形態では弾性体１４によって付勢された移動体９と前記蓋体１５との間に適宜寸法の隙間が生じるようにしたが、その他、移動体９と蓋体１５とを接触させ、前記隙間をなくしてもよい。この場合、前記逆入力荷重によって合成樹脂製の移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの端縁部が制限部１６に当接し、ウォーム７１の離隔移動を阻止するように構成する。
【００４１】
また、以上説明した実施の形態では移動体９を合成樹脂製としたが、その他、移動体９を金属製としてもよい。この場合、例えば前記当接部９１を合成樹脂製としたり、移動体９及び蓋体１５の間に合成樹脂製のスペーサを介在させたりして、前記逆入力荷重によって当接部９１又はスペーサを撓ませ、ウォーム７１を若干離隔移動させるようにしてもよい。
【００４２】
実施の形態２
図５は実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態２の電動式舵取装置は、ウォーム７１の軸部７１ａが挿入される凹孔８１自体を制限手段とする代わりに、前記凹孔８１の内周面（内側）に、凹孔８１の内径寸法よりも小径の内径寸法を有する円形の環１７を取付け、該環１７を前記制限手段としたものである。
【００４３】
実施の形態２において、前記環１７は合成樹脂製であり、前記凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃと反対側の前記孔部分８１ａに圧入によって固定してある。
【００４４】
実施の形態２にあっては、前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの端縁部が前記環１７に当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。
【００４５】
また、前記環１７は比較的小径寸法の凹孔８１に取付けてあるため、ウォーム７１の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００４６】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００４７】
実施の形態３
図６は実施の形態３における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態３の電動式舵取装置は、ウォーム７１の軸部７１ａが挿入される凹孔８１を制限部としたり、前記凹孔８１に環１７を取付けたりする代わりに、前記軸部７１ａと一体に形成された凸部１８を前記制限手段としたものである。
【００４８】
実施の形態３において、前記軸部７１ａは、その基端部に軸部７１ａと一体の凸部１８を断面が円形となるように形成し、該凸部１８が前記凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃ側の孔部分８１ｂに当接することが可能としてある。
【００４９】
実施の形態３にあっては、前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの凸部１８が凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃ側の孔部分８１ｂに当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。
【００５０】
また、軸部７１ａを加工するとき、該軸部７１ａとともに凸部１８を加工することができるため、制限手段の組込み作業が必要でない。
【００５１】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００５２】
実施の形態４
図７は実施の形態４における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態４の電動式舵取装置は、ウォーム７１の軸部７１ａと一体に制限手段を設ける代わりに、軸部７１ａの基端部に軸部７１ａの外径寸法よりも大径の外径寸法を有する円形の環１９を取付け、該環１９を前記制限手段としたものである。
【００５３】
実施の形態４において、前記環１９は合成樹脂製であり、前記軸部７１ａの基端部に圧入によって固定してある。
【００５４】
実施の形態４にあっては、前記逆入力荷重によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム７１の軸部７１ａに当接している移動体９が弾性体１４の力に抗して移動し、該移動体９が蓋体１５に当接して移動体９の移動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体９が撓み、該移動体９に過剰応力が加わるまでの間に軸部７１ａの環１９が凹孔８１の保持孔８２に対して収容部８ｃ側の孔部分８１ｂに当接し、ウォーム７１の離隔移動が阻止される。
【００５５】
また、前記環１９は比較的小径寸法の軸部７１ａに取付けてあるため、ウォーム７１の既存の支持構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【００５６】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００５７】
尚、以上説明した実施の形態では、軸部７１ａ及び凹孔８１の一方に制限手段を設けたが、その他、この制限手段は軸部７１ａ及び凹孔８１の両方に例えば１／２に分けて設けてもよい。
【００５９】
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実施の形態１における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。
【図５】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。
【図６】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態３における減速機構部分の拡大断面図である。
【図７】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態４における減速機構部分の拡大断面図である。
【図８】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図９】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
９ 移動体
１６ 制限部（制限手段）
１７，１９ 環
１８ 凸部
７１ 駆動歯車（ウォーム）
７１ａ 軸部
７２ 従動歯車（ウォームホイール）
８０ 支持部材
８１ 凹孔
８２ 保持孔
Claims (6)
- 操舵補助用のモータの回転に連動し、ラジアル方向への移動が可能な駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車に向けて移動させる移動体と、該移動体を移動可能に保持する保持孔を有し、前記駆動歯車を支持する支持部材と、前記保持孔の端部を閉じる蓋体と、前記移動体を付勢するコイルスプリングとを備え、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式舵取装置において、前記移動体は合成樹脂材料により形成されており、前記駆動歯車に加わる逆入力荷重によって前記移動体と前記蓋体との間の隙間を前記移動体が移動し、該移動体が許容限度以下で撓んだとき前記駆動歯車の従動歯車に対する離隔移動を制限する制限手段を備えていることを特徴とする電動式舵取装置。
- 前記制限手段は、前記駆動歯車及び前記支持部材の少なくとも一方に設けてある請求項１記載の電動式舵取装置。
- 前記駆動歯車は軸長方向一端に軸部を備えており、前記支持部材は前記軸部が挿入される凹孔を有しており、前記制限手段は前記軸部及び凹孔の少なくとも一方に設けてある請求項１記載の電動式舵取装置。
- 前記制限手段は前記凹孔の内側に取付けられた環である請求項３記載の電動式舵取装置。
- 前記制限手段は前記軸部と一体に形成された凸部である請求項３記載の電動式舵取装置。
- 前記制限手段は前記軸部に取付けられた環である請求項３記載の電動式舵取装置。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
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