JP3658682B2

JP3658682B2 - 電動式舵取装置

Info

Publication number: JP3658682B2
Application number: JP2000087497A
Authority: JP
Inventors: 智行武井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2020-03-27
Also published as: JP2001270448A

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１１は従来における電動式舵取装置の断面図、図１２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１１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１２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。また、噛合部のバックラッシュ量が小さいときは舵取機構を介して車輪に繋がる第２の操舵軸１０３及びウォームホイール１０７からウォーム１０６に回転力が伝達され、該ウォーム１０６がウォームホイール１０７に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、一対の転がり軸受１０８，１０８で支持されたウォーム１０６は上述したようにラジアル方向への移動が阻止されていることによってトルク詰まりとなり、モータ１００が操舵補助した後の操舵輪の戻り性が低下するという問題がある。
【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】
また、前記ウォームを支持する軸受の外周面に環状溝を設けて該環状溝にＣ形リングを嵌合し、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たとき、前記Ｃ形リングを撓ませ、ウォームをウォームホイールに対してラジアル方向へ離間移動させたり、又は、ウォームを支持する軸受をラジアル方向へ移動可能とし、該軸受をラジアル方向へ付勢するスプリング及び該スプリングを保持する調節ねじを設け、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たとき、前記スプリングを撓ませ、ウォームをウォームホイールに対してラジアル方向へ離間移動させたりすることによりトルク詰まりをなくし、モータが操舵補助した後の操舵輪の戻り性を良好にするように構成された電動式舵取装置が知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如くＣ形リングを用いたり、スプリングを用いたりしてウォーム（小径歯車）がウォームホイール（大径歯車）に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、該ウォームを離間移動させるように構成された従来の電動式舵取装置にあっては、部品点数が増加するとともに、組み付け作業性が悪化することになり改善が要望されていた。
【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、ハウジング内に収容されている小径歯車及び該小径歯車に噛合する大径歯車を備え、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、前記小径歯車は合成樹脂製のすべり軸受を介して前記ハウジング内に回転可能に支持されており、前記すべり軸受には前記小径歯車の一端部が嵌合される嵌合孔の周りに前記嵌合孔部分のラジアル方向への偏倚を許容する凹所が設けてあることを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、小径歯車が大径歯車に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、合成樹脂製のすべり軸受の可撓性によって小径歯車を大径歯車に対してラジアル方向へ離間移動させることができ、トルク詰まりをなくすることができる。従って、すべり軸受によってバックラッシュ音の発生を防止することができるとともに、モータが操舵補助した後の操舵輪の戻り性を良好にすることができ、また、小径歯車を合成樹脂製のすべり軸受で支持するため、従来の如くＣ形リング、スプリングを用いるものに比較して部品点数を少なくでき、コストを低減できる。しかも、小径歯車が大径歯車に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、凹所によってすべり軸受の嵌合孔部分をラジアル方向へ偏倚させることができ、小径歯車を大径歯車に対してラジアル方向へより一層良好に離間移動させることができ、トルク詰まりをより一層良好にな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性をより一層良好にできる。
【００１４】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記嵌合孔はその一端部の内径寸法が他端部の内径寸法よりも大きくしてあり、前記凹所は前記嵌合孔の他端部の周りに設けてあることを特徴とする。
【００１５】
第２発明にあっては、嵌合孔に嵌合した小径歯車が嵌合孔の一端部では非接触であり、嵌合孔の他端部で接触するため、小径歯車が大径歯車に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、凹所及び嵌合孔の一端部との間で撓み、嵌合孔の他端部をラジアル方向へ良好に偏倚させることができ、小径歯車を大径歯車に対してラジアル方向へより一層良好に離間移動させることができ、トルク詰まりをより一層良好にな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性をより一層良好にできる。
【００１６】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記凹所は環状であり、該凹所が前記嵌合孔の一端部とラジアル方向の位置でオーバーラップしていることを特徴とする。
【００１７】
第３発明にあっては、環状の凹所と嵌合孔の一端部との間の撓み性をより一層良好にでき、嵌合孔の他端部をラジアル方向へより一層良好に偏倚させることができ、小径歯車を大径歯車に対してラジアル方向へより一層良好に離間移動させることができ、トルク詰まりをより一層良好にな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性をより一層良好にできる。
【００１８】
【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に伝達する小径歯車（以下ウォームと云う）７１及び大径歯車（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が収容されているハウジング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。
【００１９】
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。
【００２０】
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孔底部８０を有する第１の嵌合孔８１が設けられ、該嵌合孔８１に合成樹脂製のすべり軸受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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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が前記すべり軸受９の嵌合孔９ａに回転自在に嵌合され、他端の軸部７１ａが転がり軸受１２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１２の外輪に当接し、該ねじ環１０及び当接部８４によって転がり軸受１２の軸長方向への移動を制限している。また、他端の軸部７１ａが継筒１３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。
【００２４】
図３はウォームを支持するすべり軸受部分の拡大断面図、図４は図３のIV−IV線の断面図である。
すべり軸受９は比較的柔軟性を有するナイロン樹脂（例えばＭＣナイロン、６−６ナイロン）、ポリアセタール、テフロン等の熱可塑性合成樹脂からなり、その嵌合孔９ａの一端部の内径寸法を他端部の内径寸法よりも大きくして環状の第１の凹所９１とし、嵌合孔９ａの一端部では前記軸部７１ａが非接触であり、嵌合孔９ａの他端部で前記軸部７１ａが接触するようにしてある。
【００２５】
嵌合孔９ａの他端部の周りであり、ラジアル方向の中間位置には前記他端部のラジアル方向への偏倚を許容する環状の第２の凹所９２が設けてあり、この凹所９２によって嵌合孔９ａの一端部周りを非撓み筒部９ｂとし、嵌合孔９ａの他端部周りを撓み筒部９ｃとしてある。
【００２６】
第２の凹所９２は前記第１の凹所９１とラジアル方向の位置でオーバーラップさせ、これら凹所９１，９２の間のオーバーラップ部分９ｄの撓み性を良好とし、このオーバーラップ部分９ｄを支点として前記撓み筒部９ｃを撓ませることができるようにしてある。また、すべり軸受９はその他端面を前記孔底部８０に当接させることにより反モータ方向への移動を阻止してあるため、前記孔底部８０の前記撓み筒部９ｃと向き合う部分には前記撓み筒部９ｃの撓みを許容する第３の凹所１４が設けてある。尚、この第３の凹所１４は孔底部８０に設ける代わりに、前記撓み筒部９ｃに設けてもよい。
【００２７】
実施の形態１においては、ウォーム７１のモータ側端部は転がり軸受１２で支持されており、ウォーム７１のモータ６と反対側端部は合成樹脂製のすべり軸受９で支持されており、さらに、このすべり軸受９は嵌合孔９ａの一端部では第１の凹所９１によって前記軸部７１ａが非接触であり、嵌合孔９ａの他端部で軸部７１ａが接触しており、さらに、嵌合孔９ａの他端部の周りには環状の第２の凹所９２が設けてあり、これら凹所９１，９２がラジアル方向の位置でオーバーラップしているため、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、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間するように押圧されたとき、オーバーラップ部分９ｄを支点として撓み筒部９ｃが撓み、嵌合孔９ａの他端部をラジアル方向へ良好に偏倚させることができ、ウォーム７１をウォームホイール７２に対してラジアル方向へより一層良好に離間移動させることができ、トルク詰まりをより一層良好になくすることができる。従って、すべり軸受９によってバックラッシュ音の発生を防止することができるとともに、モータ６が操舵補助した後の操舵輪１の戻り性をより一層良好にでき、しかも、ウォーム７１を合成樹脂製のすべり軸受９で支持するため、従来の如くＣ形リング、スプリングを用いるものに比較して部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
【００２８】
実施の形態２
図５は実施の形態２の構成を示すすべり軸受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、前記第２の凹所９２をラジアル方向の中間位置に設ける代わりに、嵌合孔９ａの他端部周りの外周面に第２の凹所９２を設けることによって撓み筒部９ｃが形成してある。
【００２９】
この実施の形態においても第１及び第２の凹所９１，９２がラジアル方向の位置でオーバーラップし、該オーバーラップ部分９ｄを支点とする撓み筒部９ｃの撓み性を良好にしてある。また、前記ハウジング８には前記第２の凹所９２に当接してすべり軸受９の反モータ方向への移動を阻止する移動阻止部８５が設けてある。尚、移動阻止部８５は図５に示す如くハウジング８の内径寸法を異ならせることによって形成する他、嵌合孔９ａに孔用の止め輪を取付けることによって形成してもよいし、また、前記撓み筒部９ｃの端面に当接する少なくとも１つの突起を孔底部８０に設けることによって構成してもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
実施の形態３
図６は実施の形態３の構成を示すすべり軸受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、前記第２の凹所９２を嵌合孔９ａの他端部の周りに設ける代わりに、嵌合孔９ａの中間部の周りに第２の凹所９２を環状に設けることによって撓み筒部９ｃが形成してある。
【００３２】
この実施の形態においても第１及び第２の凹所９１，９２がラジアル方向の位置でオーバーラップし、該オーバーラップ部分９ｄを支点とする撓み筒部９ｃの撓み性を良好にしてある。また、前記ハウジング８の内径は前記撓み筒部９ｃに対応する部分を非撓み筒部９ｂに対応する部分よりも大径寸法とし、前記撓み筒部９ｃの撓みを許容するようにしてある。
【００３３】
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。
【００３４】
尚、実施の形態１乃至３において、第２の凹所９２は第１の凹所９１とラジアル方向の位置でオーバーラップする構成とする他、非オーバーラップとなるようにしてもよい。
【００３５】
実施の形態４
図７は実施の形態４の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図、図８は図７のVIII−VIII線の断面図である。
この実施の形態４の電動式舵取装置は、前記第２の凹所９２を環状に形成する代わりに、ラジアル方向の中間位置であり、複数の周方向位置に第２の凹所９２を設けることによって嵌合孔９ａの他端部の周りを撓み易いようにしてある。
この実施の形態４においても第１及び第２の凹所９１，９２がラジアル方向の位置でオーバーラップし、該オーバーラップ部分９ｄを支点とする撓み筒部９ｃの撓み性を良好にしてある。尚、前記第２の凹所９２は非貫通の孔とする他、貫通孔としてもよい。
【００３６】
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。
【００３７】
実施の形態５
図９は実施の形態５の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
この実施の形態５の電動式舵取装置は、実施の形態２における前記第１の凹所９１をなくし、嵌合孔９ａの周りに第２の凹所９２だけを設け、この凹所９２によって嵌合孔９ａの一端部周りを撓み筒部９ｃとし、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間するように押圧されたとき、撓み筒部９ｃが撓むようにしてある。
【００３８】
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。
【００３９】
実施の形態６
図１０は実施の形態６の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
この実施の形態６の電動式舵取装置は、前記すべり軸受９がナイロン樹脂（例えばＭＣナイロン、６−６ナイロン）、ポリアセタール、テフロン等の熱可塑性合成樹脂によって円筒形に形成されており、該すべり軸受９の可撓性によってウォーム７１をウォームホイール７２に対してラジアル方向へ僅かに離間移動させることができるようにしてある。
【００４０】
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。
【００４１】
尚、以上説明した実施の形態の減速機構７は、ウォームである小径歯車７１及びウォームホイールである大径歯車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径歯車７１及びハイポイドホイールである大径歯車７２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減速機構部分の断面図である。
【図３】本発明に係る電動式舵取装置のウォームを支持するすべり軸受部分の拡大断面図である。
【図４】図３のIV−IV線の断面図である。
【図５】実施の形態２の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
【図６】実施の形態３の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
【図７】実施の形態４の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線の断面図である。
【図９】実施の形態５の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
【図１０】実施の形態６の構成を示すすべり軸受部分の拡大断面図である。
【図１１】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図１２】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
８ハウジング
９すべり軸受
９ａ嵌合孔
71 小径歯車（ウォーム）
72 大径歯車（ウォームホイール）
９２凹所

Claims

操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に収容されている小径歯車及び該小径歯車に噛合する大径歯車を備え、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、前記小径歯車は合成樹脂製のすべり軸受を介して前記ハウジング内に回転可能に支持されており、前記すべり軸受には前記小径歯車の一端部が嵌合される嵌合孔の周りに前記嵌合孔部分のラジアル方向への偏倚を許容する凹所が設けてあることを特徴とする電動式舵取装置。
前記嵌合孔はその一端部の内径寸法が他端部の内径寸法よりも大きくしてあり、前記凹所は前記嵌合孔の他端部の周りに設けてある請求項１記載の電動式舵取装置。
前記凹所は環状であり、該凹所が前記嵌合孔の一端部とラジアル方向の位置でオーバーラップしている請求項２記載の電動式舵取装置。