JP3661086B2

JP3661086B2 - 電動式舵取装置

Info

Publication number: JP3661086B2
Application number: JP2000155492A
Authority: JP
Inventors: 英治田中; 泰啓中村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2001334946A

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は従来の電動式舵取装置のレイアウト構成を示す模式図である。
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とトーションバー１０２を介して繋がる第２の操舵軸１０３と、前記操舵輪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が検出したトルクに基づいて操舵補助用のモータ１０５を駆動制御する制御部１０６と、前記モータ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１０７及びウォームホイール１０８を有する減速機構と、ピニオンを有し、ユニバーサルジョイント１０９を介して前記第２の操舵軸１０３に繋がるピニオン軸１１０と、前記ピニオンに噛合するラック歯が設けられ、左右の操向輪１１１，１１１に舵取機構１１２，１１２を介して連結されるラック軸１１３とを備えている。
【０００４】
そして、操舵輪１００の回転による舵取り操作力を第１の操舵軸１０１、トーションバー１０２及びピニオン軸１１０を介してラック軸１１３に伝達し、該ラック軸１１３を軸長方向へ移動させ、舵取機構１１２，１１２を動作させるとともに、該舵取機構１１２，１１２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。
【０００５】
減速機構を構成するウォーム１０７は、第２の操舵軸１０３の軸芯と交叉するように配置されており、また、ウォームホイール１０８は環状の円板形に形成されるか、又は、ウォーム１０７に噛合する歯を有する環状歯体及び該環状歯体の内周面に嵌合された嵌合体を備えた構造に形成され、前記第２の操舵軸１０３に取付けられ、前記モータ１０５の出力軸、減速機構及び操舵軸１０３が直結されている。
【０００６】
図７は他の電動式舵取装置のウォームホイール部分の断面図、図８はウォームホイールの側面図である。
この減速機構のウォームホイール１２０は、特開平９−２２９７号公報に記載されている如くウォームに噛合する歯１２１を有し、その内周にスリーブ１２２が嵌合固定された環状歯体１２３と、前記スリーブ１２２の内周に相対回転を可能として嵌合され、割溝を有する縮径環１２４と、操舵軸１２５の外周に嵌合固定される内側環１２６の外周及び前記縮径環１２４の内周に加硫接着され、周方向に離隔して複数の貫通孔１２７を有する弾性環１２８とを備え、前記環状歯体１２３と操舵軸１２５との間で回転トルクが伝達されるように構成されている。
【０００７】
そして、前記回転トルクが過大になったとき、該回転トルクによって前記弾性環１２８が捩じれ変形し、この捩じれ変形に伴う弾性環１２８の縮径とともに縮径環１２４が縮径し、該縮径環１２４とスリーブ１２２との間の摩擦抵抗が低下し、縮径環１２４及び環状歯体１２３が相対回転し、モータの出力軸を空転させるようにしてある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く構成された前者の電動式舵取装置にあっては、モータ１０５の出力軸、減速機構及び操舵軸１０３が直結されているため、不整備の道路等で操向輪１１１が凹凸部へ乗り上げたとき、操舵輪１００の回転による舵取り操作力と関係なく一般的にキックバックとして操向輪１１１から操舵軸１０３に逆入力荷重が入力され、運転者に不快なフィーリングを与えることになる。
【０００９】
即ち、操向輪１１１が凹凸部へ乗り上げたとき、ラック軸１１３が軸長方向へ移動し、ピニオン軸１１０及び操舵軸１０３を介してトーションバー１０２に捩じれが発生し、このトーションバー１０２の捩じれをトルクセンサ１０４が検出し、制御部１０６からの指令によってモータ１０５が駆動され、該モータ１０５から減速機構を介して操舵軸１０３に伝達される回転トルクが瞬間的に変動し、この回転トルクの変動が操舵軸１０３，１０１から操舵輪１００に伝達され、運転者に不快なフィーリングを与えることになる。
【００１０】
さらに、操舵輪１００の回転により動作する舵取機構１１２の動作を補助する場合、モータ１０５から大きな操舵補助力がウォーム１０７に急激に加わったときの急激なトルクの立上りを緩和することができず、運転者に不快なフィーリングを与えることになる。
【００１１】
また、後者の電動式舵取装置にあっては、ウォームに噛合する環状歯体１２３と、操舵軸１２５との間に弾性環１２８が設けてあるため、上述の如くモータから減速機構を介して操舵軸１２５に伝達される回転トルクが瞬間的に変動する場合においても、前記回転トルクの変動を前記弾性環１２８によって吸収することができるが、使用によって縮径／復元を繰り返す弾性環１２８が破損した場合、縮径環１２４とスリーブ１２２との間の摩擦抵抗が低下しモータから操舵軸１２５に回転トルクを伝達することができなくなり、また、環状歯体１２３は軸長方向の全長にかけて弾性環１２８を介して内側環１２６に支持されているため、環状歯体１２３の素体に歯切り加工を施したり、ウォーム及びウォームホイール１２０を組み付けたりする場合に弾性環１２８が撓み、環状歯体１２３の芯ずれが生じ易いという問題があっった。
【００１２】
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。
【００１３】
【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出力を駆動歯車と、該駆動歯車に噛合する歯を外側に有する環状歯体及び該環状歯体の内側に嵌合された嵌合体を備えた従動歯車とを介して操舵機構に伝え、操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記環状歯体及び嵌合体は、互いに噛合が可能な歯を夫々備えており、該両方の歯の間に弾性体が設けてあり、且つ前記歯の部分は前記嵌合体が環状歯体に嵌合される方向に対してテーパを有していることを特徴とする。
【００１４】
第１発明にあっては、モータの出力を駆動歯車に噛合する環状歯体の歯から弾性体を介して嵌合体の歯に伝達することができるため、操向輪から操舵軸にキックバックとして入力される逆入力荷重の変動を前記弾性体によって良好に吸収することができ、操舵フィーリングを安定させることができる。また、環状歯体及び嵌合体の歯は互いに噛合が可能にしてあるため、使用によって弾性体が破損した場合においても、モータの出力を環状歯体の歯から嵌合体の歯へと確実に伝達することができる。しかも、両方の歯の噛合によって環状歯体の軸長方向へのガタ付きを良好に防止することができる。
【００１９】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記環状歯体及び嵌合体の一方は、嵌合体が環状歯体に嵌合される方向への移動を制限する移動制限部を有しており、嵌合体及び環状歯体の他方を前記移動制限部に向けて押圧する押圧体を備えていることを特徴とする。
【００２０】
第２発明にあっては、移動制限部及び押圧体によって環状歯体と嵌合体とを簡易に一体にすることができるため、従動歯車の組み付けを簡易に行うことができる。
【００２１】
第３発明に係る電動式舵取装置は、前記移動制限部は円形であり、前記嵌合体及び環状歯体の他方は前記移動制限部の周面に嵌合して前記弾性体のラジアル方向への撓みを防止する撓み防止部を有していることを特徴とする。
【００２２】
第３発明にあっては、環状歯体に加わるラジアル方向の荷重を撓み防止部及び移動制限部から嵌合体へと伝達することができるため、弾性体をラジアル方向へ撓ませることなく歯が形成されていない環状歯体に歯切り加工を施すことができ、さらに、弾性体をラジアル方向へ撓ませることなく組み付けることができ、歯切り加工時及び組み付け時の従動歯車の芯ずれをなくすることができる。
【００２３】
【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レイアウト構成を示す模式図、図２は電動式舵取装置の断面図である。
【００２４】
電動式舵取装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下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上端が前記操舵軸２の下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、その上端部が前記筒部の周りに挿入され、その下端が前記トーションバー３の下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操舵補助用のモータ６を駆動制御する制御部７と、前記モータ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）８及び該ウォーム８に噛合する従動歯車（以下ウォームホイールと云う）９を有する減速機構１０と、前記トルクセンサ５及び前記減速機構１０が収容されるハウジング１１とを備え、このハウジング１１に前記モータ６が取付けられている。
【００２５】
さらに、第２の操舵軸４の下端はユニバーサルジョイント１２を介してピニオン軸１３に繋がり、該ピニオン軸１３に設けられたピニオンと左右の操向輪１４，１４に舵取機構１５，１５を介して連結されるラック軸１６に設けられたラック歯とが噛合し、操舵輪１の回転による舵取り操作力をラック軸１６に伝達し、該ラック軸１６を軸長方向へ移動させ、舵取機構１５，１５を動作させるとともに、該舵取機構１５，１５の動作を前記モータ６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。
【００２６】
図３は減速機構部分の拡大断面図、図４はウォームホイールの拡大断面図、図５はウォームホイールの分解した拡大断面図である。
ウォーム８は前記操舵軸４の軸芯と交叉するように配置されており、ウォームホイール９は前記操舵軸４を前記ハウジング１１内に支持する第１及び第２の軸受１７，１８の間に配置され、前記操舵軸４の中間に嵌合固定されている。
【００２７】
このウォームホイール９は前記ウォーム８に噛合する複数の歯９ａを有する環状歯体９１と、該環状歯体９１の内側に弾性体１９を介して嵌合された環状の嵌合体９２とを備え、該嵌合体９２の中心部に穿設された貫通孔９２ａが操舵軸４に嵌合される。
【００２８】
環状歯体９１の内側及び嵌合体９２の外側には互いに噛合が可能な歯９１ａ，９２ｂが設けられており、さらに、両方の歯９１ａ，９２ｂの部分は嵌合体９２が嵌合される方向（軸長方向）に対するテーパを有している。嵌合体９２の歯９２ｂの大径側端には環状歯体９１の嵌合方向（軸長方向）への移動を制限する円形の移動制限部９２ｃが全周にかけて設けられている。さらに、この移動制限部９２ｃの周面に嵌合して前記弾性体１９のラジアル方向への撓みを防止する撓み防止部９１ｂが前記環状歯体９１の歯９１ａの軸長方向端部に設けてある。
【００２９】
弾性体１９は前記歯９１ａ，９２ｂの夫々に嵌合された凹部１９ａを有する環に形成されている。この弾性体１９は前記歯９２ｂに合成ゴム等の弾性材料をコーティングすることによって歯９２ｂと一体に形成されている。
【００３０】
また、ウォームホイール９と前記軸受１８との間には前記環状歯体９１を前記移動制限部９２ｃに向けて押圧する環状の押圧体２０が配置され、該押圧体２０が操舵軸４に圧入固定されている。
【００３１】
以上の如く構成された電動式舵取装置は歯９２ｂに弾性体１９が設けられた嵌合体９２を第１の軸受１７が圧入固定された操舵軸４に嵌合固定し、該嵌合体９２の歯９２ｂに前記弾性体１９を介して歯９ａが形成されていない環状歯体９１を嵌合する。このとき歯９１ａ，９２ｂの部分は嵌合方向（軸長方向）に対するテーパを有するため、環状歯体９１の軸長方向へのガタ付きを良好に防止することができる。
【００３２】
また、歯９１ａ，９２ｂが嵌合されたとき、撓み防止部９１ｂが移動制限部９２ｃの周面に嵌合され、環状歯体９１に加わるラジアル方向の荷重が撓み防止部９１ｂから移動制限部９２ｃへと伝達され、弾性体１９のラジアル方向への撓みを防ぐことができる。
【００３３】
そして、押圧体２０を操舵軸４に嵌合固定し、該押圧体２０によって環状歯体９１を移動制限部９２ｃに向けて押圧し、環状歯体９１と嵌合体９２とを一体にする。
【００３４】
このように環状歯体９１と嵌合体９２とを一体にした状態で環状歯体９１の外周面に歯切り加工が施され、歯９ａが形成される。この歯切り加工時のラジアル方向への荷重は上述の如く撓み防止部９１ｂから移動制限部９２ｃへと伝達されるため、芯ずれを発生させることなく歯９ａを形成することができる。
【００３５】
環状歯体９１に歯切り加工が施された後、第２の軸受１８が圧入固定された操舵軸４をハウジング１１内に挿入し、該操舵軸４を軸受１７，１８を介してハウジング１１に支持し、ウォーム８をウォームホイール９に噛合させる。
【００３６】
電動式舵取装置が組み込まれた自動車の操向輪１４，１４が不整備の道路等で凹凸部へ乗り上げることによりラック軸１６が軸長方向へ移動し、ピニオン軸１３及び操舵軸４を介してトーションバー３に捩じれが発生し、このトーションバー３の捩じれをトルクセンサ５が検出し、制御部７からの指令によってモータ６が瞬間的に駆動されるとき、換言すればキックバックとして操向輪１４，１４から操舵軸４に逆入力荷重が入力され、モータ６が瞬間的に操舵補助を行うとき、ウォーム８からウォームホイール９に伝達される回転トルクの変動を弾性体１９によって吸収することができ、操舵フィーリングを安定させることができる。
【００３７】
しかも、環状歯体９１及び嵌合体９２の歯９１ａ，９２ｂは弾性体１９を設けない状態で互いに噛合が可能にしてあるため、使用によって弾性体１９が破損した場合においても、モータ６の出力を環状歯体９１の歯９１ａから嵌合体９２の歯９２ｂへと確実に伝達することができる。
【００３８】
また、操舵輪１の回転により動作する舵取機構１５，１５の動作を補助する場合、モータ６から大きな操舵補助力がウォーム８に急激に加わったときの急激なトルクの立上りをウォームホイール９の弾性体１９によって良好に緩和することができ、操舵フィーリングを安定させることができる。
【００３９】
尚、以上説明した実施の形態では、環状歯体９１及び嵌合体９２の歯９１ａ，９２ｂの間に環状の弾性体１９を設けたが、その他、弾性体１９は歯９１ａ，９２ｂの周方向側面の間にのみ設けてもよい。また、弾性体１９はコーティングによって形成される他、環状に成形されたものを歯９１ａ，９２ｂに嵌合したり、歯９１ａ又は９２ｂに加硫接着したりしてもよい。
【００４０】
また、以上説明した実施の形態の減速機構１０は、ウォームである駆動歯車８及びウォームホイールである従動歯車９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レイアウト構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る電動式舵取装置の断面図である。
【図３】本発明に係る電動式舵取装置の減速機構部分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ウォームホイール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ウォームホイールの分解した拡大断面図である。
【図６】従来の電動式舵取装置のレイアウト構成を示す模式図である。
【図７】従来の他の電動式舵取装置のウォームホイール部分の断面図である。
【図８】従来の他の電動式舵取装置のウォームホイールの側面図である。
【符号の説明】
６モータ
８駆動歯車（ウォーム）
９従動歯車（ウォームホイール）
９ａ歯
９１環状歯体
９１ａ歯
９１ｂ撓み防止部
９２嵌合体
９２ｂ歯
９２ｃ移動制限部
１９弾性体
２０押圧体

Claims

操舵補助用のモータの出力を駆動歯車と、該駆動歯車に噛合する歯を外側に有する環状歯体及び該環状歯体の内側に嵌合された嵌合体を備えた従動歯車とを介して操舵機構に伝え、操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記環状歯体及び嵌合体は、互いに噛合が可能な歯を夫々備えており、該両方の歯の間に弾性体が設けてあり、且つ前記歯の部分は前記嵌合体が環状歯体に嵌合される方向に対してテーパを有していることを特徴とする電動式舵取装置。
前記環状歯体及び嵌合体の一方は、嵌合体が環状歯体に嵌合される方向への移動を制限する移動制限部を有しており、嵌合体及び環状歯体の他方を前記移動制限部に向けて押圧する押圧体を備えている請求項１記載の電動式舵取装置。
前記移動制限部は円形であり、前記嵌合体及び環状歯体の他方は前記移動制限部の周面に嵌合して前記弾性体のラジアル方向への撓みを防止する撓み防止部を有している請求項２記載の電動式舵取装置。