JP3658683B2 - 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９は従来における電動式舵取装置の断面図、図１０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１０に示すようにその両端部が一対の転がり軸受１０８，１０８を介してハウジング１１０の嵌合孔に支持され、該嵌合孔に連続するねじ孔に螺着されたねじ環を一方の転がり軸受の外輪に当接させ、ねじ環を回転操作することにより転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させ、一対の転がり軸受のスラスト隙間をなくし、ウォーム１０６の軸長方向へのガタつきを防止するようにしてあり、また、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、ラジアル方向及び軸長方向への移動が阻止されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ねじ環を用いてウォーム１０６の軸長方向へのガタつきを防止する場合、転がり軸受のスラスト隙間を確実になくするにはねじ環の回転操作による調整誤差をねじ環側で吸収するための誤差吸収手段が必要であり、また、ねじ環の回転操作によって転がり軸受の外輪を直接押圧する構造であるため、ねじ環の僅かな回転誤差によって転がり軸受に必要以上の予圧が加えられ、ウォーム１０６の回転トルクが増大し、操舵補助機構全体の摩擦抵抗が増大することになり、これにより、操舵輪の戻りの悪化、又は、操舵中立時のフィーリングの悪化を招くことになり改善策が要望されていた。
【０００６】
さらに、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製作されたウォーム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。
【０００８】
【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、ハウジング内に転がり軸受を介して回転可能に支持される駆動歯車及び該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車を備え、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、前記転がり軸受に嵌合された内側の環と、前記ハウジング内に嵌合された外側の環と、前記環の夫々に結合され、前記駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備えており、前記駆動歯車の軸長方向位置は、該駆動歯車から前記転がり軸受を介して前記弾性体にスラスト荷重が加わり、該スラスト荷重によって前記弾性体が撓む位置に設定してあることを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、弾性体によって駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させることができるため、バックラッシュ量を少なくすることができ、また、弾性体自体を嵌合固定することなく、該弾性体を内側の環と外側の環とに結合し、内側の環を軸受に嵌合し、外側の環をハウジングに嵌合するため、弾性体による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。即ち、偏倚方向への予圧が大きい場合、駆動歯車及び従動歯車の噛合部に加わる回転トルクが増大することになり、また、偏倚方向への予圧が小さい場合、噛合状態の経時変化によってバックラッシュが発生し易くなる。しかも、駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体がスラスト荷重方向に撓み、該弾性体が駆動歯車にスラスト荷重を加えているため、駆動歯車の軸長方向へのガタつきを防止でき、また、弾性的にスラスト荷重を加えるため、駆動歯車の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。
【００１０】
さらに、内側の環、外側の環及び弾性体が一体化されており、その内側の環の内周に軸受の外周を嵌合（圧入）した後、外側の環をハウジング内に嵌合することにより軸受及び弾性体をハウジング内に組み込むことができ、この弾性体の組込作業性を良好にできる。
【００１１】
第２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、ハウジング内に転がり軸受を介して回転可能に支持される駆動歯車及び該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車を備え、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、前記ハウジング内に嵌合された環と該環及び前記転がり軸受に結合され、前記駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備えており、前記駆動歯車の軸長方向位置は、該駆動歯車から前記転がり軸受を介して前記弾性体にスラスト荷重が加わり、該スラスト荷重によって前記弾性体が撓む位置に設定してあることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、弾性体によって駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させることができるため、バックラッシュ量を少なくすることができ、また、弾性体自体を嵌合固定することなく、該弾性体を環に結合し、該環をハウジングに嵌合するため、弾性体による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。しかも、駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体がスラスト荷重方向に撓み、該弾性体が駆動歯車にスラスト荷重を加えているため、駆動歯車の軸長方向へのガタつきを防止でき、また、弾性的にスラスト荷重を加えるため、駆動歯車の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。
【００１３】
さらに、軸受と環及び弾性体とが一体化されており、環をハウジング内に嵌合することにより軸受及び弾性体をハウジング内に組み込むことができ、この弾性体の組込作業性を良好にできる。
【００１６】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記弾性体は環状の円板であることを特徴とする。
【００１７】
第３発明にあっては、弾性体のラジアル方向への寸法を比較的大きくすることができるため、該弾性体をスラスト荷重方向へ撓ませ易くでき、弾性体が駆動歯車に加えるスラスト荷重を容易に小さくすることができる。
【００１８】
第４発明に係る電動式舵取装置は、前記駆動歯車の軸長方向位置を調節する位置調節体を備えていることを特徴とする。
【００１９】
第４発明にあっては、位置調節体を操作して駆動歯車の軸長方向位置を調節することにより弾性体を撓ませ、駆動歯車に適正なスラスト荷重を加えることができる。
【００２０】
第５発明に係る電動式舵取装置は、前記位置調節体は前記ハウジング内に螺着されたねじ環であり、前記軸受は前記駆動歯車の両端部に嵌合された一対を備え、その一方の軸受が前記弾性体を介して前記ハウジング内に保持され、他方の軸受が前記ねじ環と向き合い、該他方の軸受とねじ環との間に弾性環が設けてあることを特徴とする。
【００２１】
第５発明にあっては、ねじ環を回転操作することにより弾性環を介して他方の軸受から駆動歯車にスラスト荷重を加え、さらに一方の軸受を介して弾性体がスラスト荷重方向に撓み、該弾性体及び前記弾性環が駆動歯車にスラスト荷重を弾性的に加えるため、駆動歯車の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。
【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とを備えている。
【００２４】
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が設けられている。収容部８ｃの他端には環状溝８３を有する第２の嵌合孔８２及び該嵌合孔８２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の軸長方向位置を調節するねじ環９（位置調節体）が螺着されており、該ねじ環９にロックナット１０が螺着されている。また、前記環状溝８３には後記する第２の転がり軸受が当接してウォーム７１の軸長方向への移動を規制する止め輪２０が取外し可能に嵌合されている。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。
【００２５】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がる軸部を有するウォーム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。
【００２６】
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に第１の転がり軸受１１の内輪が圧入によって嵌合され、該転がり軸受１１の外輪の外周りに設けられ、前記ウォーム７１をウォームホイール７２に向けて偏倚させるゴム製の弾性体１２を介して一端の軸部７１ａが第１の嵌合孔８１に回転可能に支持されている。他端の軸部７１ｂは第２の転がり軸受１３を介して前記第２の嵌合孔８２に回転可能に支持され、前記ねじ孔８４に螺着されたねじ環９の締め込みによって転がり軸受１３を介してウォーム７１の軸長方向位置が調節される。また、他端の軸部７１ｂが継筒１４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。
【００２７】
図３は弾性体部分の縦断面図、図４は図２のIV−IV線の拡大断面図である。
弾性体１２は、図２に示す如く転がり軸受１１の外輪に圧入によって嵌合される金属製の内側の環１５の外周面と、該内側の環１５よりも大径寸法であり、前記第１の嵌合孔８１に圧入によって嵌合される金属製の外側の環１６の内周面とに加硫接着等の結合手段によって一体的に設けられ、非撓み状態で環状の円板になっている。尚、弾性体１２はゴム製である他、合成樹脂製であってもよい。
【００２８】
単体状態では、内側の環１５の中心Ｏは外側の環１６の中心Ｏ１に対しウォーム７１がウォームホイール７２に近づく側へ偏倚している。そして、図２の如く内側の環１５を転がり軸受１１に嵌合し、外側の環１６を第１の嵌合孔８１に嵌合してウォーム７１を組み付けたとき、弾性体１２の弾性復元力を内側の環１５及び転がり軸受１１を介してウォーム７１に加え、前記噛合部に予圧を与えている。
【００２９】
以上の如く構成した電動式舵取装置において、ウォーム７１を組み込む場合、例えば一体化された内側の環１５、外側の環１６及び弾性体１２の前記内側の環１５内周に軸受１１外周を圧入した状態で図２、図４の如く内側の環１５の中心Ｏが前記噛合部側となるようにして外側の環１６をハウジング８の第１の嵌合孔８１に圧入固定する。この後、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の一端の軸部７１ａを第１の転がり軸受１１の内輪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の他端の軸部７１ｂに第２の転がり軸受１３を嵌合し、ねじ環９をねじ孔８４に螺着する。
【００３０】
このねじ環９の回転操作力は転がり軸受１３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１３のスラスト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１１に向けて移動し、さらに、ねじ環９の回転操作力がウォーム７１から第１の転がり軸受１１の内輪、転動体、外輪及び内側の環１５を介して弾性体１２に伝達され、転がり軸受１１のスラスト隙間がなくなるとともに弾性体１２が図２の如くスラスト荷重方向へ撓み、この撓みによる弾性復元力がウォーム７１にスラスト荷重として加わり、該ウォーム７１の軸長方向へのガタつきを防止することができる。
【００３１】
さらに、図４の如く内側の環１５の中心Ｏは外側の環１６の中心Ｏ１に対しウォーム７１がウォームホイール７２に近づく側へ偏倚しているため、ウォーム７１のウォームホイール７２との噛合によって弾性体１２がラジアル方向へ撓み、該弾性体１２の弾性復元力が内側の環１５及び転がり軸受１１を介してウォーム７１に加わり、該ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することができる。
【００３２】
このように弾性体１２が前記噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することによりウォーム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、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。
【００３３】
しかも、弾性体１２は該弾性体１２自体を嵌合固定することなく、内側の環１５と外側の環１６とに結合し、内側の環１５を転がり軸受１１に嵌合し、外側の環をハウジング８の第１の嵌合孔８１に嵌合するため、弾性体１２による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。また、一体化された内側の環１５、外側の環１６及び弾性体１２の前記内側の環１５内周に軸受１１外周を嵌合した状態で、外側の環１６をハウジング８内に嵌合することにより転がり軸受１１及び弾性体１２をハウジング８内に組み込むことができるため、弾性体１２の組込作業性を良好にできる。
【００３４】
実施の形態２
図５は実施の形態２の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図、図６は図５のVI−VI線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、実施の形態１の如く内側の環１５を設けることなく、前記弾性体１２を第１の転がり軸受１１の外周面に加硫接着等の結合手段によって直接結合したものである。単体状態では転がり軸受１１の中心Ｏは外側の環１５の中心Ｏ１に対しウォーム７１がウォームホイール７２に近づく側へ偏倚しており、また、弾性体１２は非撓み状態で環状の円板になっている。
【００３５】
この実施の形態２においてウォーム７１を組み込む場合、第１の転がり軸受１１と外側の環１６及び環状の円板に形成された弾性体１２とが一体化されており、外側の環１６を第１の嵌合孔８１に嵌合することにより実施の形態１と同様にしてウォーム７１を組み込む。
【００３６】
実施の形態２にあっては、弾性体１２は該弾性体１２自体を嵌合固定することなく、転がり軸受１１と外側の環１６とに結合し、外側の環１６をハウジング８の第１の嵌合孔８１に嵌合するため、弾性体１２による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。また、外側の環１６をハウジング８内に嵌合することにより転がり軸受１１及び弾性体１２をハウジング８内に組み込むことができるため、弾性体１２の組込作業性を良好にできる。
【００３７】
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。
【００３８】
尚、実施の形態１，２において、前記弾性体１２はゴム製である他、内側の環１５及び外側の環１６に固定された合成樹脂製、又は、金属製の板ばねであってもよい。また、内側の環１５及び外側の環１６は金属製である他、合成樹脂製であってもよい。また、弾性体１２は環状の円板である他、複数の周方向位置に長円形等の貫通孔を有する形状としてもよいし、また、環状にすることなく、複数の周方向位置に離間して設けた形状としてもよい。
【００３９】
また、以上説明した実施の形態１、２では、弾性体１２によってウォーム７１の軸長方向へのガタつきを防止し、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ようにしたが、その他、弾性体１２によって前記噛合部のバックラッシュ量だけを少なくするようにしてもよい。この場合、ウォーム７１を支持する軸受として転がり軸受を用いる他、転がり軸受に代えて滑り軸受を用いてもよい。
【００４０】
実施の形態３
図７は実施の形態３の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図、図８はねじ環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、ハウジング８のねじ孔８４に螺着されたねじ環９を第２の転がり軸受１３に直接当接させることなく、ねじ環９と転がり軸受１３との間に、ねじ環９の締め込みによって撓むことが可能なＯリング等のゴム製の弾性環１７を介装し、ねじ環９の回転操作力を弾性環１７を介して転がり軸受１３に加えるようにしたものである。
【００４１】
この実施の形態３において、前記ねじ環９の一端には環状凹部９１を設け、該環状凹部９１に前記弾性環１７が嵌め込み保持されている。環状凹部９１は弾性環１７の厚み寸法よりも小さい寸法の深さとし、弾性環１７が転がり軸受１３の外輪に接触し、ねじ環９の締め込みによって撓むようにしてある。
【００４２】
実施の形態３にあっては、ねじ環９の回転操作力は弾性環１７、転がり軸受１３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１３のスラスト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１１に向けて移動し、さらに、ねじ環９の回転操作力がウォーム７１から第１の転がり軸受１１の内輪、転動体、外輪及び内側の環１５を介して弾性体１２に伝達され、転がり軸受１１のスラスト隙間がなくなるとともに弾性体１２及び弾性環１７がスラスト荷重方向へ撓み、この撓みによる弾性復元力がウォーム７１にスラスト荷重として加わり、該ウォーム７１の軸長方向へのガタつきを良好に防止することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
尚、以上説明した実施の形態１乃至３では、内側の環１５の中心又は転がり軸受１１の中心を外側の環１６の中心に対し偏倚させたが、その他、内側の環１５及び外側の環１６、又は転がり軸受１１及び外側の環１６を夫々同心とし、前記第１の嵌合孔８１の中心を第２の嵌合孔８２の中心に対し偏倚させてもよいし、また、このように偏倚させることなく、ウォームホイール７２を前記偏倚させる量に見合う寸法だけ大径の寸法に形成し、ウォーム７１との噛合部からウォーム７１をラジアル方向へ押上げ、前記弾性体１２を撓ませてウォーム７１に予圧を加えるようにしてもよい。
【００４５】
また、以上説明した実施の形態１乃至３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弾性体部分の縦断面図である。
【図４】図２のIV−IV線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の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図である。
【図６】図５のVI−VI線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３の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図である。
【図８】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態３の構成を示すねじ環部分の拡大断面図である。
【図９】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図１０】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 駆動歯車（ウォーム）
７２ 従動歯車（ウォームホイール）
８ ハウジング
９ 位置調節体（ねじ環）
１１ 軸受（第１の転がり軸受）
１２ 弾性体
１３ 軸受（第２の転がり軸受）
１５ 内側の環
１６ 外側の環
１７ 弾性環
【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９は従来における電動式舵取装置の断面図、図１０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１０に示すようにその両端部が一対の転がり軸受１０８，１０８を介してハウジング１１０の嵌合孔に支持され、該嵌合孔に連続するねじ孔に螺着されたねじ環を一方の転がり軸受の外輪に当接させ、ねじ環を回転操作することにより転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させ、一対の転がり軸受のスラスト隙間をなくし、ウォーム１０６の軸長方向へのガタつきを防止するようにしてあり、また、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、ラジアル方向及び軸長方向への移動が阻止されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ねじ環を用いてウォーム１０６の軸長方向へのガタつきを防止する場合、転がり軸受のスラスト隙間を確実になくするにはねじ環の回転操作による調整誤差をねじ環側で吸収するための誤差吸収手段が必要であり、また、ねじ環の回転操作によって転がり軸受の外輪を直接押圧する構造であるため、ねじ環の僅かな回転誤差によって転がり軸受に必要以上の予圧が加えられ、ウォーム１０６の回転トルクが増大し、操舵補助機構全体の摩擦抵抗が増大することになり、これにより、操舵輪の戻りの悪化、又は、操舵中立時のフィーリングの悪化を招くことになり改善策が要望されていた。
【０００６】
さらに、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製作されたウォーム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。
【０００８】
【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、ハウジング内に転がり軸受を介して回転可能に支持される駆動歯車及び該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車を備え、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、前記転がり軸受に嵌合された内側の環と、前記ハウジング内に嵌合された外側の環と、前記環の夫々に結合され、前記駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備えており、前記駆動歯車の軸長方向位置は、該駆動歯車から前記転がり軸受を介して前記弾性体にスラスト荷重が加わり、該スラスト荷重によって前記弾性体が撓む位置に設定してあることを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、弾性体によって駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させることができるため、バックラッシュ量を少なくすることができ、また、弾性体自体を嵌合固定することなく、該弾性体を内側の環と外側の環とに結合し、内側の環を軸受に嵌合し、外側の環をハウジングに嵌合するため、弾性体による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。即ち、偏倚方向への予圧が大きい場合、駆動歯車及び従動歯車の噛合部に加わる回転トルクが増大することになり、また、偏倚方向への予圧が小さい場合、噛合状態の経時変化によってバックラッシュが発生し易くなる。しかも、駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体がスラスト荷重方向に撓み、該弾性体が駆動歯車にスラスト荷重を加えているため、駆動歯車の軸長方向へのガタつきを防止でき、また、弾性的にスラスト荷重を加えるため、駆動歯車の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。
【００１０】
さらに、内側の環、外側の環及び弾性体が一体化されており、その内側の環の内周に軸受の外周を嵌合（圧入）した後、外側の環をハウジング内に嵌合することにより軸受及び弾性体をハウジング内に組み込むことができ、この弾性体の組込作業性を良好にできる。
【００１１】
第２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、ハウジング内に転がり軸受を介して回転可能に支持される駆動歯車及び該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車を備え、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、前記ハウジング内に嵌合された環と該環及び前記転がり軸受に結合され、前記駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備えており、前記駆動歯車の軸長方向位置は、該駆動歯車から前記転がり軸受を介して前記弾性体にスラスト荷重が加わり、該スラスト荷重によって前記弾性体が撓む位置に設定してあることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、弾性体によって駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させることができるため、バックラッシュ量を少なくすることができ、また、弾性体自体を嵌合固定することなく、該弾性体を環に結合し、該環をハウジングに嵌合するため、弾性体による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。しかも、駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体がスラスト荷重方向に撓み、該弾性体が駆動歯車にスラスト荷重を加えているため、駆動歯車の軸長方向へのガタつきを防止でき、また、弾性的にスラスト荷重を加えるため、駆動歯車の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。
【００１３】
さらに、軸受と環及び弾性体とが一体化されており、環をハウジング内に嵌合することにより軸受及び弾性体をハウジング内に組み込むことができ、この弾性体の組込作業性を良好にできる。
【００１６】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記弾性体は環状の円板であることを特徴とする。
【００１７】
第３発明にあっては、弾性体のラジアル方向への寸法を比較的大きくすることができるため、該弾性体をスラスト荷重方向へ撓ませ易くでき、弾性体が駆動歯車に加えるスラスト荷重を容易に小さくすることができる。
【００１８】
第４発明に係る電動式舵取装置は、前記駆動歯車の軸長方向位置を調節する位置調節体を備えていることを特徴とする。
【００１９】
第４発明にあっては、位置調節体を操作して駆動歯車の軸長方向位置を調節することにより弾性体を撓ませ、駆動歯車に適正なスラスト荷重を加えることができる。
【００２０】
第５発明に係る電動式舵取装置は、前記位置調節体は前記ハウジング内に螺着されたねじ環であり、前記軸受は前記駆動歯車の両端部に嵌合された一対を備え、その一方の軸受が前記弾性体を介して前記ハウジング内に保持され、他方の軸受が前記ねじ環と向き合い、該他方の軸受とねじ環との間に弾性環が設けてあることを特徴とする。
【００２１】
第５発明にあっては、ねじ環を回転操作することにより弾性環を介して他方の軸受から駆動歯車にスラスト荷重を加え、さらに一方の軸受を介して弾性体がスラスト荷重方向に撓み、該弾性体及び前記弾性環が駆動歯車にスラスト荷重を弾性的に加えるため、駆動歯車の回転トルクを小さくでき、摩擦抵抗を少なくすることができる。
【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とを備えている。
【００２４】
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が設けられている。収容部８ｃの他端には環状溝８３を有する第２の嵌合孔８２及び該嵌合孔８２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の軸長方向位置を調節するねじ環９（位置調節体）が螺着されており、該ねじ環９にロックナット１０が螺着されている。また、前記環状溝８３には後記する第２の転がり軸受が当接してウォーム７１の軸長方向への移動を規制する止め輪２０が取外し可能に嵌合されている。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。
【００２５】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がる軸部を有するウォーム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。
【００２６】
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に第１の転がり軸受１１の内輪が圧入によって嵌合され、該転がり軸受１１の外輪の外周りに設けられ、前記ウォーム７１をウォームホイール７２に向けて偏倚させるゴム製の弾性体１２を介して一端の軸部７１ａが第１の嵌合孔８１に回転可能に支持されている。他端の軸部７１ｂは第２の転がり軸受１３を介して前記第２の嵌合孔８２に回転可能に支持され、前記ねじ孔８４に螺着されたねじ環９の締め込みによって転がり軸受１３を介してウォーム７１の軸長方向位置が調節される。また、他端の軸部７１ｂが継筒１４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。
【００２７】
図３は弾性体部分の縦断面図、図４は図２のIV−IV線の拡大断面図である。
弾性体１２は、図２に示す如く転がり軸受１１の外輪に圧入によって嵌合される金属製の内側の環１５の外周面と、該内側の環１５よりも大径寸法であり、前記第１の嵌合孔８１に圧入によって嵌合される金属製の外側の環１６の内周面とに加硫接着等の結合手段によって一体的に設けられ、非撓み状態で環状の円板になっている。尚、弾性体１２はゴム製である他、合成樹脂製であってもよい。
【００２８】
単体状態では、内側の環１５の中心Ｏは外側の環１６の中心Ｏ１に対しウォーム７１がウォームホイール７２に近づく側へ偏倚している。そして、図２の如く内側の環１５を転がり軸受１１に嵌合し、外側の環１６を第１の嵌合孔８１に嵌合してウォーム７１を組み付けたとき、弾性体１２の弾性復元力を内側の環１５及び転がり軸受１１を介してウォーム７１に加え、前記噛合部に予圧を与えている。
【００２９】
以上の如く構成した電動式舵取装置において、ウォーム７１を組み込む場合、例えば一体化された内側の環１５、外側の環１６及び弾性体１２の前記内側の環１５内周に軸受１１外周を圧入した状態で図２、図４の如く内側の環１５の中心Ｏが前記噛合部側となるようにして外側の環１６をハウジング８の第１の嵌合孔８１に圧入固定する。この後、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の一端の軸部７１ａを第１の転がり軸受１１の内輪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の他端の軸部７１ｂに第２の転がり軸受１３を嵌合し、ねじ環９をねじ孔８４に螺着する。
【００３０】
このねじ環９の回転操作力は転がり軸受１３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１３のスラスト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１１に向けて移動し、さらに、ねじ環９の回転操作力がウォーム７１から第１の転がり軸受１１の内輪、転動体、外輪及び内側の環１５を介して弾性体１２に伝達され、転がり軸受１１のスラスト隙間がなくなるとともに弾性体１２が図２の如くスラスト荷重方向へ撓み、この撓みによる弾性復元力がウォーム７１にスラスト荷重として加わり、該ウォーム７１の軸長方向へのガタつきを防止することができる。
【００３１】
さらに、図４の如く内側の環１５の中心Ｏは外側の環１６の中心Ｏ１に対しウォーム７１がウォームホイール７２に近づく側へ偏倚しているため、ウォーム７１のウォームホイール７２との噛合によって弾性体１２がラジアル方向へ撓み、該弾性体１２の弾性復元力が内側の環１５及び転がり軸受１１を介してウォーム７１に加わり、該ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することができる。
【００３２】
このように弾性体１２が前記噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することによりウォーム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、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。
【００３３】
しかも、弾性体１２は該弾性体１２自体を嵌合固定することなく、内側の環１５と外側の環１６とに結合し、内側の環１５を転がり軸受１１に嵌合し、外側の環をハウジング８の第１の嵌合孔８１に嵌合するため、弾性体１２による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。また、一体化された内側の環１５、外側の環１６及び弾性体１２の前記内側の環１５内周に軸受１１外周を嵌合した状態で、外側の環１６をハウジング８内に嵌合することにより転がり軸受１１及び弾性体１２をハウジング８内に組み込むことができるため、弾性体１２の組込作業性を良好にできる。
【００３４】
実施の形態２
図５は実施の形態２の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図、図６は図５のVI−VI線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、実施の形態１の如く内側の環１５を設けることなく、前記弾性体１２を第１の転がり軸受１１の外周面に加硫接着等の結合手段によって直接結合したものである。単体状態では転がり軸受１１の中心Ｏは外側の環１５の中心Ｏ１に対しウォーム７１がウォームホイール７２に近づく側へ偏倚しており、また、弾性体１２は非撓み状態で環状の円板になっている。
【００３５】
この実施の形態２においてウォーム７１を組み込む場合、第１の転がり軸受１１と外側の環１６及び環状の円板に形成された弾性体１２とが一体化されており、外側の環１６を第１の嵌合孔８１に嵌合することにより実施の形態１と同様にしてウォーム７１を組み込む。
【００３６】
実施の形態２にあっては、弾性体１２は該弾性体１２自体を嵌合固定することなく、転がり軸受１１と外側の環１６とに結合し、外側の環１６をハウジング８の第１の嵌合孔８１に嵌合するため、弾性体１２による偏倚方向への予圧を適正範囲に容易に設定することができる。また、外側の環１６をハウジング８内に嵌合することにより転がり軸受１１及び弾性体１２をハウジング８内に組み込むことができるため、弾性体１２の組込作業性を良好にできる。
【００３７】
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。
【００３８】
尚、実施の形態１，２において、前記弾性体１２はゴム製である他、内側の環１５及び外側の環１６に固定された合成樹脂製、又は、金属製の板ばねであってもよい。また、内側の環１５及び外側の環１６は金属製である他、合成樹脂製であってもよい。また、弾性体１２は環状の円板である他、複数の周方向位置に長円形等の貫通孔を有する形状としてもよいし、また、環状にすることなく、複数の周方向位置に離間して設けた形状としてもよい。
【００３９】
また、以上説明した実施の形態１、２では、弾性体１２によってウォーム７１の軸長方向へのガタつきを防止し、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ようにしたが、その他、弾性体１２によって前記噛合部のバックラッシュ量だけを少なくするようにしてもよい。この場合、ウォーム７１を支持する軸受として転がり軸受を用いる他、転がり軸受に代えて滑り軸受を用いてもよい。
【００４０】
実施の形態３
図７は実施の形態３の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図、図８はねじ環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、ハウジング８のねじ孔８４に螺着されたねじ環９を第２の転がり軸受１３に直接当接させることなく、ねじ環９と転がり軸受１３との間に、ねじ環９の締め込みによって撓むことが可能なＯリング等のゴム製の弾性環１７を介装し、ねじ環９の回転操作力を弾性環１７を介して転がり軸受１３に加えるようにしたものである。
【００４１】
この実施の形態３において、前記ねじ環９の一端には環状凹部９１を設け、該環状凹部９１に前記弾性環１７が嵌め込み保持されている。環状凹部９１は弾性環１７の厚み寸法よりも小さい寸法の深さとし、弾性環１７が転がり軸受１３の外輪に接触し、ねじ環９の締め込みによって撓むようにしてある。
【００４２】
実施の形態３にあっては、ねじ環９の回転操作力は弾性環１７、転がり軸受１３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１３のスラスト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１１に向けて移動し、さらに、ねじ環９の回転操作力がウォーム７１から第１の転がり軸受１１の内輪、転動体、外輪及び内側の環１５を介して弾性体１２に伝達され、転がり軸受１１のスラスト隙間がなくなるとともに弾性体１２及び弾性環１７がスラスト荷重方向へ撓み、この撓みによる弾性復元力がウォーム７１にスラスト荷重として加わり、該ウォーム７１の軸長方向へのガタつきを良好に防止することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
尚、以上説明した実施の形態１乃至３では、内側の環１５の中心又は転がり軸受１１の中心を外側の環１６の中心に対し偏倚させたが、その他、内側の環１５及び外側の環１６、又は転がり軸受１１及び外側の環１６を夫々同心とし、前記第１の嵌合孔８１の中心を第２の嵌合孔８２の中心に対し偏倚させてもよいし、また、このように偏倚させることなく、ウォームホイール７２を前記偏倚させる量に見合う寸法だけ大径の寸法に形成し、ウォーム７１との噛合部からウォーム７１をラジアル方向へ押上げ、前記弾性体１２を撓ませてウォーム７１に予圧を加えるようにしてもよい。
【００４５】
また、以上説明した実施の形態１乃至３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弾性体部分の縦断面図である。
【図４】図２のIV−IV線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の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図である。
【図６】図５のVI−VI線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３の構成を示すウォーム支持部分の拡大断面図である。
【図８】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態３の構成を示すねじ環部分の拡大断面図である。
【図９】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図１０】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 駆動歯車（ウォーム）
７２ 従動歯車（ウォームホイール）
８ ハウジング
９ 位置調節体（ねじ環）
１１ 軸受（第１の転がり軸受）
１２ 弾性体
１３ 軸受（第２の転がり軸受）
１５ 内側の環
１６ 外側の環
１７ 弾性環
Claims (5)
- 操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に転がり軸受を介して回転可能に支持される駆動歯車及び該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車を備え、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、前記転がり軸受に嵌合された内側の環と、前記ハウジング内に嵌合された外側の環と、前記環の夫々に結合され、前記駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備えており、前記駆動歯車の軸長方向位置は、該駆動歯車から前記転がり軸受を介して前記弾性体にスラスト荷重が加わり、該スラスト荷重によって前記弾性体が撓む位置に設定してあることを特徴とする電動式舵取装置。
- 操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に転がり軸受を介して回転可能に支持される駆動歯車及び該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車を備え、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、前記ハウジング内に嵌合された環と該環及び前記転がり軸受に結合され、前記駆動歯車を従動歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備えており、前記駆動歯車の軸長方向位置は、該駆動歯車から前記転がり軸受を介して前記弾性体にスラスト荷重が加わり、該スラスト荷重によって前記弾性体が撓む位置に設定してあることを特徴とする電動式舵取装置。
- 前記弾性体は環状の円板である請求項１又は２記載の電動式舵取装置。
- 前記駆動歯車の軸長方向位置を調節する位置調節体を備えている請求項３記載の電動式舵取装置。
- 前記位置調節体は前記ハウジング内に螺着されたねじ環であり、前記軸受は前記駆動歯車の両端部に嵌合された一対を備え、その一方の軸受が前記弾性体を介して前記ハウジング内に保持され、他方の軸受が前記ねじ環と向き合い、該他方の軸受とねじ環との間に弾性環が設けてある請求項４記載の電動式舵取装置。
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