JP3764541B2

JP3764541B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP3764541B2
Application number: JP28401796A
Authority: JP
Inventors: 康夫清水; 勝治渡辺
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JPH10129509A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動パワーステアリング装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ステアリングハンドルの操舵力を軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステアリング装置が多用されてきた。この種の電動パワーステアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構及び摩擦係合伝達手段を介してステアリング系に伝達するものであって、例えば実開昭６０−１８８０６４号「モータ駆動型ステアリング装置のロック解除装置」の技術がある。
【０００３】
この技術は、その公報の図１〜図３によれば、電動モータ２１（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）の出力軸の先端にウォームギヤ機構のウォームシャフト２７を嵌合し、このウォームシャフト２７にフリーホイールクラッチを介してウォームギヤ２２を連結し、このウォームギヤ２２にウォームホイール２３を噛み合わせ、このウォームホイール２３にピニオンシャフト２４を連結したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術は、モータ２１の出力軸並びにウォームシャフト２７を単に軸受で回転可能に支持するだけのものであり、軸並びに軸受に不可避的に備っている寸法誤差が累積して、ウォームのバックラッシュの増幅などの要因となり、機構の寿命に影響がでる。そこで、その対策として、次の構成が考えられる。
【０００５】
図１１は従来の電動パワーステアリング装置の電動機及びウォームギヤ機構の組立図であり、電動機１０１の出力軸１０２の先端にウォームギヤ機構１０３のウォームシャフト１０４を軸方向に嵌合し、このウォームシャフト１０４のウォーム１０５にホイール１０６を噛み合わせたことを示す。出力軸１０２は後端を軸受１０７で支持し、ウォームシャフト１０４は先端及び後端を軸受１０８，１０９で支持したものである。
【０００６】
そして、ウォームギヤ機構用ハウジング１１１にねじ込んだ調整ボルト１１２にて、ボール１１３を介してウォームシャフト１０４の先端を軸方向に押すことで、出力軸１０２並びにウォームシャフト１０４の軸方向の遊びがないように予圧調整作業（ガタ取り）をする。予圧調整作業が完了した後、調整ボルト１１２をロックナット１１４でロックし、キャップ１１５を被せて防水する。キャップ１１５を被せるので、ハウジング１１１のねじ部と調整ボルト１１２との隙間から水が侵入しない。
【０００７】
しかし、上記図１１に示す従来の技術は、予圧調整のための部品が多く必要であるとともに、予圧調整作業が必要であり、生産性を高めることは難しい。
また、キャップ１１５が破損したり脱落すると、ねじ部の隙間から内部へ水が侵入する虞れがあり、水が侵入すると、電動機１０１やウォームギヤ機構１０３の寿命に影響を及ぼす。
【０００８】
本発明の目的は、（１）電動機の軸とウォーム軸の軸方向の予圧調整のための部品を少なくするとともに、予圧調整作業が不要な構成とすること、（２）電動機やウォームギヤ機構の内部に水が侵入する虞れのない電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構を介してステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記ウォームギヤ機構を収納するハウジングと前記電動機のケースとで収納空間を形成し、この収納空間に電動機の軸とウォーム軸とを一体に形成した出力軸の先端部を第１軸受で支持した状態で収納し、出力軸の後端部を第２軸受で前記ケース内に支持することで、出力軸を２点のみで支持し、出力軸を軸方向に押す弾性部材を前記第１軸受とハウジングとの間に配置し、前記弾性部材のみで出力軸を押すようにしたことを特徴とする。
【００１０】
（１）ウォームギヤ機構を収納するハウジングと電動機のケースとで形成した収納空間に出力軸並びに弾性部材を組込むだけで、出力軸へ軸方向の予圧を与えることができる。このため、予圧調整用ボルトやねじ孔が不要であり、部品数が少なく機械加工も少なくなるので、組立工数を削減でき、生産性が高まる。また、予圧調整作業や予圧調整後の検査作業が不要になる。さらに、予圧調整用ボルトのためのねじ孔がないので、ケースやハウジングに水が侵入する虞れはなく、このため、電動パワーステアリング装置の信頼性が高まる。
【００１１】
（２）操舵トルクに応じた補助トルクを発生するための電動機の軸と、補助トルクをステアリング系に伝達するためのウォームギヤ機構のウォーム軸とを、一体に形成して出力軸とし、この出力軸の両端部を回転可能に支持したことにより、従来技術のように電動機の軸にウォームギヤ機構のウォーム軸を嵌合連結する必要がないので隙間が発生せず、この隙間によるステアリングハンドルの回転に余分な遊びがなくなり、操舵フィーリングが高まる。
【００１２】
（３）出力軸は軸受間距離が長いので従来技術よりも撓み易い。このため、ホイールが熱膨張してウォームを押圧した際に出力軸が撓むので、歯圧が過大にならず摩擦抵抗を軽減でき、操舵フィーリングが高まる。
（４）軸受の数量を２個に減少できるので部品数が少なくなり、電動機とウォームギヤ機構の組立工数が減るので生産性が向上し、また、コストダウンを図れる。
（５）電動機のロータとウォームとを備えた出力軸を両端部の２点だけで支持する構成なので、出力軸の組付け精度が高く、組付性も良い。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記弾性部材が非線形ばね特性を有したことを特徴とする。
【００１４】
圧縮荷重が一定又は微小量変化する場合にたわみ量が大きく変化するという、非線形ばね特性を有した弾性部材を使用するので、出力軸並びに出力軸を組付ける各部の軸方向寸法誤差（加工誤差、組立誤差など）を、充分に吸収することができる。
その結果、出力軸へ軸方向の予圧を与えた際に、軸方向寸法誤差に伴う予圧の変動は小さいので、出力軸回りの寸法公差を大きく設定した場合でも、適切な予圧設定をすることができる。また、出力軸回りの寸法公差が大きいので、加工が容易であり、生産性が高い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図であり、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングハンドル２で発生したステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段３と、この操舵トルク検出手段３の検出信号に基づいて制御信号を発生する制御手段４と、この制御手段４の制御信号に基づいて操舵トルクに応じた補助トルクを発生する電動機５と、この電動機５の補助トルクをステアリング系に伝達するトルク伝達手段６及び機械式クラッチ４０とからなり、ピニオン７、ラック８ａを介して車輪（操舵輪）９，９を転舵するものである。
【００１６】
図２は本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部拡大断面図であり、電動パワーステアリング装置１は、上記ステアリングハンドル２（図１参照）に連結した管状の入力軸１１と、この入力軸１１内に挿通し且つ入力軸１１に上部をピン１２で結合したトーションバー（弾性部材）１３と、このトーションバー１３の下部にピン１４で結合し下部に上記ピニオン７を設けた出力軸１５とで、主たるステアリング系をなすものである。
トーションバー１３は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであって、入力軸１１と出力軸１５との間での相対ねじり変位を発生する。ラック８ａは、この図の表裏方向に延びるラック軸８に設けたものである。入力軸１１とトーションバー１３と出力軸１５とは、同心上にある。
図中、１６，１７，１８は軸受、１９はダストカバーである。
【００１７】
操舵トルク検出手段３は、入・出力軸１１，１５間の相対ねじれ角を検出することによりステアリング系の操舵トルクを検出するものであり、本実施の形態ではポテンショメータを用いた。
このポテンショメータは、図示せぬ抵抗素子及び抵抗素子に沿って移動する摺動接点を内蔵した検出本体部２１と、この検出本体部２１内の摺動接点を作動するべく回転する棒状の作動子２２とからなる。そして、ポテンショメータは、入力軸１１の外周面に検出本体部２１をボルト止めし、出力軸１５の外周面の係合溝１５ａに作動子２２の先端部を係合し、さらに、この作動子２２をねじりばね２３にて係合溝１５ａの一方の側壁側に弾発するものである。
【００１８】
前記検出本体部２１は、ハウジング２４側のコネクタ２５に電気ケーブル２６を介して接続したものであり、この電気ケーブル２６は、入力軸１１へ取付けたケーブルリール２７に複数巻回（例えば、３巻き程度）したものである。
【００１９】
後述するトルク伝達手段６のホイール３６は、出力軸１５の上部にブッシュ３６ａを介して回転自在に取付けた厚肉の円筒部材であり、この円筒部材に、ギヤ部３６ｂと入力部材３６ｃとを軸方向に下から順に形成したものである。
前記入力部材３６ｃは、内部に機械式クラッチ４０を配置したものであり、この機械式クラッチ４０の断面構成については、図５にて詳述する。
【００２０】
図３は図２の３−３線断面図であり、電動機５とトルク伝達手段６の断面構造を示す。
電動機５はケース３１と、ステータ３２と、ロータ３３と、このロータ３３を取付けた金属製の補助トルク出力軸３４（以下「出力軸３４」と称する。）とからなる。
前記トルク伝達手段６は、前記ハウジング２４に収納したウォームギヤ機構であり、ウォーム３５とホイール３６とからなる。
ハウジング２４とケース３１とは、互いにボルト結合することにより密閉した収納空間Ｓを形成する。
【００２１】
ところで、前記出力軸３４は、電動機５の軸とトルク伝達手段（ウォームギヤ機構）６のウォーム軸とを一体化した長い軸であり、この軸は、両端部を玉軸受等からなる第１軸受３７及び第２軸受３８で回転可能に支持された状態で、収納空間Ｓに収納したものである。
詳しくは、出力軸３４は両端部を小径とした段付き軸である。ハウジング２４内に軸方向移動可能に嵌合した第１軸受３７は、出力軸３４の先端部を支持し、ケース３１内に軸方向移動不能に嵌合した第２軸受３８は、出力軸３４の後端部を支持する。
【００２２】
また、ハウジング２４の内端面と第１軸受３７のアウタリングの軸方向端面との間に、非線形ばね特性弾性部材としての皿ばね３９を設けたことにより、出力軸３４は、皿ばね３９の弾発力で軸方向に押された状態である。
【００２３】
図４は本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部分解斜視図であり、入力軸１１の下端に、機械式クラッチ４０の一構成部品である三脚付き環状の位置制御手段６４をセレーション嵌合し、この位置制御手段６４の下部に３つの位置制御部材６５…（…は複数を示す。以下同じ。）を備えたことを示す。このため、位置制御部材６５…は、図１に示すステアリングハンドル２に連結したことになる。
一方、ピニオン７を設けた出力軸１５は、基部上端に出力部材６１を備える。
【００２４】
図５は図２の５−５線断面図であり、本発明に係る機械式クラッチ４０の断面構成を示す。なお、ハウジング２４は省略した。
機械式クラッチ４０は、上記電動機５の補助トルクの作用方向がステアリング系の操舵方向と一致した場合のみ、電動機５の補助トルクをステアリング系に伝達するものであり（ワンウエイクラッチの集合体）、すなわち、複数組の摩擦係合式クラッチ機構の集合体である。
これらの摩擦係合式クラッチ機構は、入力部材３６ｃの矢印Ｘ方向（図反時計回り方向）に係合する３組の第１クラッチ機構４１…と、矢印Ｘと逆廻り方向に係合する３組の第２クラッチ機構５１…である。第１クラッチ機構４１…と第２クラッチ機構５１…とは、同一円上に交互に並んでいる。
【００２５】
詳しくは、第１・第２クラッチ機構４１…，５１…は、上記入力・出力部材３６ｃ，６１間に形成したテーパ状空間部６２…と、これらのテーパ状空間部６２…に介在して入力部材３６ｃと出力部材６１とを係合する円柱状の係合部材６３…と、これらの係合部材６３…の位置決めをなす位置制御部材６５…と、これらの位置制御部材６５…に向って係合部材６３…を弾発する弾性部材としての圧縮ばね６６…とからなる。
【００２６】
出力部材６１は、概ねおむすび形断面形状（角部を切り落とした２等辺三角形断面の３つの辺を円弧状とした形状）を呈する。
テーパ状空間部６２…は、入力部材３６ｃの円形内周面と出力部材６１の係合面（多角形外周面）との間に形成した、いわゆる周方向端部がテーパ形状を呈する空間部である。位置制御部材６５…は、互いに離間しつつ、入力部材３６ｃと出力部材６１との間の同一円上に等ピッチで、回転可能に配置した部材である。
このような構成の機械式クラッチ４０は、位置制御部材６５…の移動にともなって、入力部材３６ｃと出力部材６１とを係合・非係合に選択的に切換えるものである。
【００２７】
ところで、第１・第２クラッチ機構４１…，５１…のうち、特定の各１組（以下、「特定第１・第２クラッチ機構４１Ａ，５１Ａ」と称する。）は、他の組よりも早いタイミングで非係合状態になるものである。
具体的には、特定第１・第２クラッチ機構４１Ａ，５１Ａの係合部材６３…の位置決めをなす位置制御部材６５（以下、「特定位置制御部材６５Ａ」と称する。）の円弧長Ｌ₁が、他の位置制御部材６５…の円弧長Ｌ₂よりも大きい。そして、断面略２等辺三角形である出力部材６１において、１つの角部に特定位置制御部材６５Ａを配置し、互いに等角度の２つの角部に他の位置制御部材６５…を配置したものである。
【００２８】
一方、上記出力部材６１は、出力軸１５の径方向に移動可能である。
具体的には、出力部材６１に長円若しくは楕円の貫通孔６１ａを開け、この貫通孔６１ａに円形の出力軸１５を嵌合し、且つ、貫通孔６１ａの長手軸上にピン１４を通し、このピン１４に弾性部材としての圧縮ばね６７を通し、この圧縮ばね６７で出力部材６１を貫通孔６１ａの長手軸方向に弾発するようにした。
【００２９】
次に、上記構成の電動パワーステアリング装置１の組立手順を、図２及び図３に基づき説明する。なお、組立手順は上記構成の理解を容易にするために説明したものであり、この手順に限定するものではない。
▲１▼図３に示すように、ハウジング２４内に皿ばね３９をセットする。
▲２▼出力軸３４の両端部に第１・第２軸受３７，３８を組付ける。
▲３▼ケース３１にロータ３３付き出力軸３４を挿入し、第２軸受３８を組付ける。
▲４▼ハウジング２４に出力軸３４を挿入しつつ、ハウジング２４とケース３１を合せ、その後、ボルト止めする。
▲５▼この時点で、ハウジング２４の内端面と第１軸受３７のアウタリングの軸方向端面との間に、皿ばね３９が圧縮されつつセットされる。
▲６▼その後、ホイール３６を回転しつつウォーム３５に噛み合わせながら、図２に示す操舵トルク検出手段３、入・出力軸１１，１５、ホイール３６、機械式クラッチ４０からなる部分組立品を、ハウジング２４内にセットする。
▲７▼ハウジング２４内にラック軸８を挿入し、ピニオン７にラック８ａを噛み合わせて、組立作業を完了する。
【００３０】
次に、上記構成の電動機５とトルク伝達手段６の作用を、図３及び図６に基づき説明する。
図３に示すように、ハウジング２４とケース３１とを合せてボルト止めした時点で、収納空間Ｓ内の皿ばね３９は、ハウジング２４の内端面と第１軸受３７のアウタリングの軸方向端面との間で圧縮される。
その結果、皿ばね３９は第１軸受３７、出力軸３４、第２軸受３８をこの順に軸方向に押すように弾発する。このため、出力軸３４や第１・第２軸受３７，３８は、皿ばね３９の弾発力により予圧を与えられるので、軸方向の遊びがない。
【００３１】
また、電動機５の軸とウォーム軸とを一体化した出力軸３４の両端部を支持したので、上記従来の技術のように、電動機５の軸にウォームギヤ機構６のウォーム軸を嵌合にて連結する必要がなく、このため隙間が発生せず、この隙間によるステアリングハンドル２の回転に、余分な遊びがない。
【００３２】
さらに、出力軸３４は、両端部だけを第１・第２軸受３７，３８で支持された長い軸であり、軸受間距離が長いので曲げ剛性が小さく撓み易い。このため、ホイール３６が径方向に熱膨張してウォーム３５を押圧した際に、歯圧が過大にならず摩擦抵抗を軽減できる。
さらにまた、出力軸３４は、皿ばね３９の弾性力により軸方向の熱膨張等を吸収される。
【００３３】
図６は本発明に係る皿ばねのばね特性図であり、縦軸を皿ばねに作用する圧縮荷重Ｐとし、横軸を皿ばねのたわみ量（圧縮寸法）δとしたものである。
一般に皿ばねは、圧縮荷重がある程度になると、その圧縮荷重のまま、たわみδだけが増すという「定荷重ばね」の性質、すなわち、非線形ばね特性を有する。
本実施の形態では、非線形ばね特性弾性部材として、前記のような特性を有する皿ばね３９を用いたものであり、この図に示すばね特性を有する。詳しくは、皿ばね３９の「定荷重ばね」の性質の部分において、圧縮荷重ＰがＰ₁からＰ₂まで微小量変化（荷重変化量ΔＰ）する場合に、たわみ量δはδ₁からδ₂まで大きく変化する（たわみ変化量Δδ）。
【００３４】
このばね特性を利用して、たわみ量δがδ₁からδ₂までの範囲になるように、皿ばね３９を圧縮しつつセットするものである。たわみ変化量Δδの大きい部分で皿ばね３９を使用するので、出力軸３４並びに出力軸３４を組付ける各部（以下「出力軸回り」と称する。）の軸方向寸法誤差を、充分に吸収することができる。
その結果、出力軸３４へ軸方向の予圧を与えた際に、軸方向寸法誤差に伴う予圧の変動は小さいので、出力軸回りの寸法公差を大きく設定した場合でも、適切な予圧設定をすることができる。また、出力軸回りの寸法公差が大きいので、加工が容易である。
【００３５】
さらに、収納空間Ｓに出力軸３４並びに皿ばね３９を組込むだけで、出力軸３４へ軸方向の予圧を与えることができる。収納空間Ｓに出力軸３４並びに皿ばね３９を組込んだ後に、予圧を調整する必要がないので、予圧調整用ボルトやねじ孔が不要であり、しかも、予圧調整作業や予圧調整後の検査作業が不要である。また、予圧調整用ボルトのためのねじ孔がないので、ハウジング２４やケース３１に水が侵入する虞れはない。
【００３６】
次に、上記構成の機械式クラッチ４０の作用を、図１、図７〜図１０に基づき説明する。
図７〜図１０は本発明に係る機械式クラッチの作用図である。
図１において、ステアリングハンドル２を操舵しない場合、操舵トルク検出手段３の信号が無いので、制御手段４はアシスト命令信号を出力しない。このため、電動機５は補助トルクを発生しない状態であり、図７に示すように各第１・第２クラッチ機構４１…、５１…は、全て解除状態（中立状態）にある。
【００３７】
次に、ステアリングハンドル２の操舵トルクが小さく、電動機５が補助トルクを発生しない場合、入力軸１１（図２参照）に連結した位置制御部材６５…と出力部材６１との間の位相は、ほとんど変化しない。この場合には、各位置制御部材６５…が、例えば、この図の反時計回り方向に若干移動するものの、第１クラッチ機構４１…は係合するには至らない。このため、出力部材６１は、電動機５のフリクションやイナーシャの影響を受けず、図２に示すステアリング系（入力軸１１→トーションバー１３→出力軸１５）の操舵トルクで回転し、出力軸１５を駆動する。
【００３８】
一方、ステアリングハンドル２の操舵トルクが大きく、電動機５が補助トルクを発生している場合、入力軸１１に連結した位置制御部材６５…（特定位置制御部材６５Ａを含む）と出力部材６１との間の位相が大きく変化する。例えば図８に示すように、位置制御部材６５…が矢印Ｘ方向に大きく移動すると、全ての第１クラッチ機構４１…の係合部材６３…は、圧縮ばね６６…の弾発力で、テーパ状空間部６２…の周方向端部に移動し、摩擦力にて入力・出力部材３６ｃ，６１間を係合状態に切換える。その結果、全ての第１クラッチ機構４１…は係合状態になる。
電動機５が回転することで、入力部材３６ｃは矢印Ｘ方向に回転し、第１クラッチ機構４１…を介して出力部材６１に補助トルクを伝達する。このため、出力部材６１は、ステアリング系（入力軸１１→トーションバー１３→出力軸１５）の操舵トルクに、電動機５が発生した補助トルクを付加した複合トルクで矢印Ｘ方向に回転し、出力軸１５を駆動する。
【００３９】
その後、何等かの理由で電動機５による補助トルクの伝達が継続している場合に、第１クラッチ機構４１…は次のようにして解除になる。
ステアリングハンドル２を逆方向に操舵すると、図８に示すように全ての位置制御部材６５…は入力部材３６ｃの回転方向と反対方向（矢印Ｙ方向）に回る。そして、特定位置制御部材６５Ａは、他の位置制御部材６５…よりも先に、矢印Ｙ方向右隣の係合部材６３（便宜的に「係合部材６３Ａ」と称する。）に当接し、摩擦力及び弾発力に抗して押出す。
【００４０】
このため、係合部材６３Ａは特定第１クラッチ機構４１Ａの係合を解除する。
この時点で、他の位置制御部材６５…は係合部材６３…と当接していない。従って、他の係合部材６３…から出力部材６１に継続して、図中の矢印Ｚ₁，Ｚ₂で示すベクトルが作用しており、これらのベクトルの合力に基づき、出力部材６１に図中の矢印Ｚ₃で示す偏荷重が作用する。その結果、出力部材６１は圧縮ばね６７の弾発力に抗し、ピン１４を案内として特定位置制御部材６５Ａ側に僅かに移動する。従って、他の係合部材６３…の係合力が弱まる。
【００４１】
その直後に、他の位置制御部材６５…も係合部材６３…と当接して、図１０に示すように元の中立位置に戻す。その結果、他の第１クラッチ機構４１…も解除される。出力部材６１は圧縮ばね６６の弾発力により、中立位置に自動復帰する。
この場合、係合部材６３…には摩擦力が発生しないので、他の位置制御部材６５…で押圧する解除力は、圧縮ばね６６…の弾発力に抗するだけの小さいものですむ。
このように、入力部材３６ｃの回転が持続しているにもかかわらず、３組の第１クラッチ機構４１…の係合を解除するのに、最大１組分の小さい解除力ですみ、しかも、確実に解除できる。
【００４２】
一方、第２クラッチ機構５１…は、上記第１クラッチ機構４１…と逆作動をするものであり、ステアリングハンドル２を逆方向に操舵した場合に、上記図７〜図１０にて説明した作用と同様の操作で、係合・非係合に切換えることができる。
【００４３】
なお、上記本発明の実施の形態において、非線形ばね特性弾性部材は出力軸３４を軸方向に押すことができれば、取付け位置は自由であり、例えば、第１軸受３７を軸方向移動不能に取付け、第２軸受３８を軸方向移動可能に取付け、この第２軸受３８のアウタリングの軸方向端面とケース３１の内端面との間に、非線形ばね特性弾性部材を設けたものでもよい。
また、非線形ばね特性弾性部材は、皿ばね３９に限定するものではない。
さらに、上記弾性部材６６，６７は、圧縮ばねに限定するものではない。
【００４４】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１記載の発明は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをウォームギヤ機構を介してステアリング系に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記ウォームギヤ機構を収納するハウジングと前記電動機のケースとで収納空間を形成し、この収納空間に電動機の軸とウォーム軸とを一体に形成した出力軸の先端部を第１軸受で支持した状態で収納し、出力軸の後端部を第２軸受で前記ケース内に支持することで、出力軸を２点のみで支持し、出力軸を軸方向に押す弾性部材を前記第１軸受とハウジングとの間に配置し、前記弾性部材のみで出力軸を押すようにしたことを特徴とする。
【００４５】
（１）ウォームギヤ機構を収納するハウジングと電動機のケースとで形成した収納空間に出力軸並びに弾性部材を組込むだけで、出力軸へ軸方向の予圧を与えることができる。このため、予圧調整用ボルトやねじ孔が不要であり、部品数が少なく機械加工も少なくなるので、組立工数を削減でき、生産性が高まる。また、予圧調整作業や予圧調整後の検査作業が不要になる。さらに、予圧調整用ボルトのためのねじ孔がないので、ケースやハウジングに水が侵入する虞れはなく、このため、電動パワーステアリング装置の信頼性が高まる。
【００４６】
（２）操舵トルクに応じた補助トルクを発生するための電動機の軸と、補助トルクをステアリング系に伝達するためのウォームギヤ機構のウォーム軸とを、一体に形成して出力軸とし、この出力軸の両端部を回転可能に支持したことにより、従来技術のように電動機の軸にウォームギヤ機構のウォーム軸を嵌合連結する必要がないので隙間が発生せず、この隙間によるステアリングハンドルの回転に余分な遊びがなくなり、操舵フィーリングが高まる。
【００４７】
（３）出力軸は軸受間距離が長いので従来技術よりも撓み易い。このため、ホイールが熱膨張してウォームを押圧した際に出力軸が撓むので、歯圧が過大にならず摩擦抵抗を軽減でき、操舵フィーリングが高まる。
（４）軸受の数量を２個に減少できるので部品数が少なくなり、電動機とウォームギヤ機構の組立工数が減るので生産性が向上し、また、コストダウンを図れる。
（５）電動機のロータとウォームとを備えた出力軸を両端部の２点だけで支持する構成なので、出力軸の組付け精度が高く、組付性も良い。
【００４８】
請求項２記載の発明は、前記弾性部材が非線形ばね特性を有したことを特徴とする。
【００４９】
圧縮荷重が一定又は微小量変化する場合にたわみ量が大きく変化するという、非線形ばね特性を有した弾性部材を使用するので、出力軸並びに出力軸を組付ける各部の軸方向寸法誤差（加工誤差、組立誤差など）を、充分に吸収することができる。
その結果、出力軸へ軸方向の予圧を与えた際に、軸方向寸法誤差に伴う予圧の変動は小さいので、出力軸回りの寸法公差を大きく設定した場合でも、適切な予圧設定をすることができる。また、出力軸回りの寸法公差が大きいので、加工が容易であり、生産性が高い。
【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全体構成図
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部拡大断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部分解斜視図
【図５】図２の５−５線断面図
【図６】本発明に係る皿ばねのばね特性図
【図７】本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図８】本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図９】本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図１０】本発明に係る機械式クラッチの作用図
【図１１】従来の電動パワーステアリング装置の電動機及びウォームギヤ機構の組立図
【符号の説明】
１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングハンドル、３…操舵トルク検出手段、５…電動機、６…トルク伝達手段（ウォームギヤ機構）、３１…ケース、３２…ステータ、３３…ロータ、３４…出力軸、３５…ウォーム、３６…ホイール、３７…第１軸受、３８…第２軸受、３９…非線形ばね特性弾性部材（皿ばね）、４０…機械式クラッチ、Ｓ…収納空間。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in an electric power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electric power steering devices have been frequently used in order to reduce the steering force of the steering wheel to give a comfortable steering feeling. This type of electric power steering device generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque by an electric motor, and transmits this auxiliary torque to a steering system via a worm gear mechanism and friction engagement transmission means. Japanese Patent No. 60-188064 “Unlocking device for motor-driven steering device” is available.
[0003]
In this technique, according to FIGS. 1 to 3 of the publication, the worm shaft 27 of the worm gear mechanism is fitted to the tip of the output shaft of the electric motor 21 (the numbers are those cited in the publication. The same applies hereinafter). A worm gear 22 is connected to the worm shaft 27 via a free wheel clutch, a worm wheel 23 is engaged with the worm gear 22, and a pinion shaft 24 is connected to the worm wheel 23.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional technique merely supports the output shaft of the motor 21 and the worm shaft 27 so as to be rotatable by a bearing, and dimensional errors unavoidably provided in the shaft and the bearing accumulate, It causes factors such as amplification of worm backlash, and affects the life of the mechanism. Therefore, the following configuration can be considered as a countermeasure.
[0005]
FIG. 11 is an assembly diagram of an electric motor and a worm gear mechanism of a conventional electric power steering apparatus. A worm shaft 104 of the worm gear mechanism 103 is fitted in the tip of the output shaft 102 of the electric motor 101 in the axial direction. 105 indicates that the wheel 106 is engaged. The output shaft 102 has a rear end supported by a bearing 107, and the worm shaft 104 has a front end and a rear end supported by bearings 108 and 109.
[0006]
Then, with the adjusting bolt 112 screwed into the worm gear mechanism housing 111, the tip of the worm shaft 104 is pushed in the axial direction via the ball 113 so that there is no play in the axial direction of the output shaft 102 and the worm shaft 104. Perform preload adjustment work (backlash removal). After the preload adjustment work is completed, the adjustment bolt 112 is locked with a lock nut 114 and covered with a cap 115 for waterproofing. Since the cap 115 is covered, water does not enter from the gap between the threaded portion of the housing 111 and the adjustment bolt 112.
[0007]
However, the conventional technique shown in FIG. 11 requires many parts for preload adjustment and requires preload adjustment work, and it is difficult to increase productivity.
In addition, if the cap 115 is damaged or dropped, there is a risk that water may enter the gap through the gap between the threaded portions. If water enters, the life of the electric motor 101 or the worm gear mechanism 103 is affected.
[0008]
The object of the present invention is to (1) reduce the number of parts for adjusting the preload in the axial direction of the motor shaft and the worm shaft, and to eliminate the need for preload adjustment work, and (2) the interior of the motor and worm gear mechanism. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that does not cause water to enter.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an electric power steering apparatus that generates an auxiliary torque according to a steering torque by an electric motor and transmits the auxiliary torque to a steering system via a worm gear mechanism. A housing space is formed by the housing for housing the worm gear mechanism and the case of the motor, and the shaft of the motor and the worm shaft are integrated into the housing space. Formed into Output shaft Tip of The With the first bearing Store in a supported state, By supporting the rear end of the output shaft in the case with the second bearing, the output shaft is supported only at two points, The elastic member that pushes the output shaft in the axial direction Arranged between the first bearing and the housing The output shaft is pushed only by the elastic member.
[0010]
(1) A preload in the axial direction can be applied to the output shaft simply by assembling the output shaft and the elastic member into the storage space formed by the housing for storing the worm gear mechanism and the case of the electric motor. This eliminates the need for preload adjusting bolts and screw holes, and reduces the number of parts and machining, thereby reducing the number of assembly steps and increasing the productivity. Also, preload adjustment work and inspection work after preload adjustment are not required. Further, since there is no screw hole for the preload adjusting bolt, there is no possibility of water entering the case or the housing, and the reliability of the electric power steering apparatus is increased.
[0011]
(2) A motor shaft for generating auxiliary torque corresponding to steering torque and a worm shaft of a worm gear mechanism for transmitting auxiliary torque to the steering system are integrally formed as an output shaft. Since both ends of the rotator are rotatably supported, there is no need to fit and connect the worm shaft of the worm gear mechanism to the shaft of the motor as in the prior art, so there is no gap, and extra space is added to the rotation of the steering handle by this gap. Play is eliminated and the steering feeling is enhanced.
[0012]
(3) Since the output shaft has a long distance between the bearings, the output shaft is more easily bent than the prior art. For this reason, since the output shaft bends when the wheel is thermally expanded and presses the worm, the tooth pressure does not become excessive, the frictional resistance can be reduced, and the steering feeling is enhanced.
(4) Since the number of bearings can be reduced to two, the number of parts is reduced, the number of assembling steps of the electric motor and the worm gear mechanism is reduced, the productivity is improved, and the cost can be reduced.
(5) Since the output shaft provided with the rotor and worm of the electric motor is supported at only two points on both ends, the assembly accuracy of the output shaft is high and the assemblability is good.
[0013]
The invention according to claim 2 is characterized in that the elastic member has a nonlinear spring characteristic.
[0014]
Since an elastic member with a nonlinear spring characteristic that the amount of deflection changes greatly when the compressive load is constant or changes by a small amount is used, the dimensional error in the axial direction (machining error, Assembly errors and the like) can be absorbed sufficiently.
As a result, when the axial preload is applied to the output shaft, the fluctuation of the preload due to the axial dimensional error is small, so even if the dimensional tolerance around the output shaft is set large, it is possible to set an appropriate preload. it can. In addition, since the dimensional tolerance around the output shaft is large, processing is easy and productivity is high.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention. The electric power steering apparatus 1 includes a steering torque detecting means 3 for detecting a steering torque of a steering system generated by a steering handle 2, and the steering torque detection. A control means 4 that generates a control signal based on the detection signal of the means 3, an electric motor 5 that generates an auxiliary torque according to the steering torque based on the control signal of the control means 4, and steering the auxiliary torque of the electric motor 5 It consists of a torque transmission means 6 for transmitting to the system and a mechanical clutch 40, and steers wheels (steering wheels) 9, 9 via a pinion 7 and a rack 8a.
[0016]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the electric power steering apparatus according to the present invention. The electric power steering apparatus 1 includes a tubular input shaft 11 connected to the steering handle 2 (see FIG. 1), and the input shaft 11. A torsion bar (elastic member) 13 inserted into the input shaft 11 and connected to the input shaft 11 with a pin 12; and an output shaft 15 connected to the lower portion of the torsion bar 13 with a pin 14 and provided with the pinion 7 below. The main steering system.
The torsion bar 13 is a member that literally generates a torsion angle accurately with respect to torque, and generates a relative torsional displacement between the input shaft 11 and the output shaft 15. The rack 8a is provided on the rack shaft 8 extending in the front and back direction in this figure. The input shaft 11, the torsion bar 13, and the output shaft 15 are concentric.
In the figure, 16, 17 and 18 are bearings, and 19 is a dust cover.
[0017]
The steering torque detecting means 3 detects the steering torque of the steering system by detecting the relative torsion angle between the input / output shafts 11 and 15, and a potentiometer is used in this embodiment.
This potentiometer includes a detection main body 21 incorporating a resistance element (not shown) and a sliding contact that moves along the resistance element, and a rod-shaped actuator 22 that rotates to operate the sliding contact in the detection main body 21. It consists of. The potentiometer bolts the detection main body 21 to the outer peripheral surface of the input shaft 11, engages the distal end portion of the actuator 22 with the engagement groove 15 a on the outer peripheral surface of the output shaft 15, and further, this actuator 22 The torsion spring 23 repels one of the side walls of the engaging groove 15a.
[0018]
The detection main body 21 is connected to a connector 25 on the housing 24 side via an electric cable 26, and this electric cable 26 is wound a plurality of times (for example, three turns) on a cable reel 27 attached to the input shaft 11. Degree).
[0019]
A wheel 36 of the torque transmission means 6 described later is a thick cylindrical member rotatably attached to the upper portion of the output shaft 15 via a bush 36a, and a gear portion 36b and an input member 36c are connected to the cylindrical member. It is formed in order from the bottom in the direction.
The input member 36c has a mechanical clutch 40 disposed therein, and the cross-sectional configuration of the mechanical clutch 40 will be described in detail with reference to FIG.
[0020]
3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2, and shows a cross-sectional structure of the electric motor 5 and the torque transmission means 6. As shown in FIG.
The electric motor 5 includes a case 31, a stator 32, a rotor 33, and a metal auxiliary torque output shaft 34 (hereinafter referred to as “output shaft 34”) to which the rotor 33 is attached.
The torque transmission means 6 is a worm gear mechanism housed in the housing 24 and comprises a worm 35 and a wheel 36.
The housing 24 and the case 31 form a sealed storage space S by bolting each other.
[0021]
By the way, the output shaft 34 is a long shaft in which the shaft of the electric motor 5 and the worm shaft of the torque transmission means (worm gear mechanism) 6 are integrated, and this shaft has a first bearing 37 consisting of ball bearings or the like at both ends. And it is stored in the storage space S in a state of being rotatably supported by the second bearing 38.
Specifically, the output shaft 34 is a stepped shaft with both ends having a small diameter. The first bearing 37 fitted in the housing 24 so as to be movable in the axial direction supports the tip end portion of the output shaft 34, and the second bearing 38 fitted in the case 31 so as not to move in the axial direction is arranged on the output shaft 34. Support the rear end.
[0022]
Further, by providing a disc spring 39 as a non-linear spring characteristic elastic member between the inner end surface of the housing 24 and the axial end surface of the outer ring of the first bearing 37, the output shaft 34 can It is in a state of being pushed in the axial direction by the generated force.
[0023]
FIG. 4 is an exploded perspective view of an essential part of the electric power steering apparatus according to the present invention. A tripod-equipped annular position control means 64 that is a component of the mechanical clutch 40 is serrated and fitted to the lower end of the input shaft 11. It is shown that three position control members 65... (... indicate a plurality. The same applies hereinafter) are provided below the position control means 64. For this reason, the position control members 65 are connected to the steering handle 2 shown in FIG.
On the other hand, the output shaft 15 provided with the pinion 7 includes an output member 61 at the upper end of the base.
[0024]
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 2, and shows a cross-sectional configuration of the mechanical clutch 40 according to the present invention. The housing 24 is omitted.
The mechanical clutch 40 transmits the auxiliary torque of the electric motor 5 to the steering system only when the direction of operation of the auxiliary torque of the electric motor 5 coincides with the steering direction of the steering system (one-way clutch assembly). The assembly of a plurality of sets of friction engagement clutch mechanisms.
These friction engagement clutch mechanisms include three sets of first clutch mechanisms 41... That engage in the arrow X direction (counterclockwise direction in the figure) of the input member 36c, and three sets that engage in the reverse direction of the arrow X. The second clutch mechanism 51. The first clutch mechanisms 41 and the second clutch mechanisms 51 are alternately arranged on the same circle.
[0025]
Specifically, the first and second clutch mechanisms 41, 51,... Are input via a tapered space portion 62 formed between the input / output members 36c, 61 and the tapered space portion 62. A cylindrical engagement member 63 that engages the member 36c and the output member 61, a position control member 65 that positions the engagement member 63, and the position control member 65 are engaged. It comprises compression springs 66 as elastic members that repel the combined members 63.
[0026]
The output member 61 has a generally rice ball-shaped cross-sectional shape (a shape in which three sides of an isosceles triangular cross-section with corners cut off are arc-shaped).
The tapered space portion 62 is a space portion formed between the circular inner peripheral surface of the input member 36c and the engagement surface (polygonal outer peripheral surface) of the output member 61, and a so-called circumferential end portion has a tapered shape. is there. The position control members 65 are members that are spaced apart from each other and rotatably disposed on the same circle between the input member 36c and the output member 61 at an equal pitch.
The mechanical clutch 40 having such a configuration selectively switches the input member 36c and the output member 61 between engagement and disengagement with the movement of the position control members 65.
[0027]
Of the first and second clutch mechanisms 41... 51..., One specific set (hereinafter referred to as “specific first and second clutch mechanisms 41A and 51A”) is earlier than the other sets. It becomes a non-engagement state at timing.
Specifically, the arc length L of the position control member 65 (hereinafter referred to as “specific position control member 65A”) that positions the engagement members 63... Of the specific first and second clutch mechanisms 41A, 51A. ₁ Is the arc length L of the other position control member 65. ₂ Bigger than. In the output member 61 having a substantially isosceles triangle cross section, the specific position control member 65A is disposed at one corner, and the other position control members 65 are disposed at two corners having the same angle. .
[0028]
On the other hand, the output member 61 is movable in the radial direction of the output shaft 15.
Specifically, an elliptical or elliptical through hole 61a is formed in the output member 61, the circular output shaft 15 is fitted into the through hole 61a, and the pin 14 is passed over the longitudinal axis of the through hole 61a. A compression spring 67 as an elastic member is passed through the pin 14, and the output member 61 is repelled in the longitudinal axis direction of the through hole 61 a by the compression spring 67.
[0029]
Next, the assembly procedure of the electric power steering apparatus 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS. The assembling procedure is described for facilitating the understanding of the above-described configuration, and is not limited to this procedure.
(1) As shown in FIG. 3, a disc spring 39 is set in the housing 24.
(2) First and second bearings 37 and 38 are assembled to both ends of the output shaft 34.
(3) The output shaft 34 with the rotor 33 is inserted into the case 31 and the second bearing 38 is assembled.
{Circle around (4)} While inserting the output shaft 34 into the housing 24, the housing 24 and the case 31 are aligned, and then bolted.
(5) At this time, the disc spring 39 is set while being compressed between the inner end surface of the housing 24 and the axial end surface of the outer ring of the first bearing 37.
(6) Thereafter, while rotating the wheel 36 and meshing with the worm 35, the sub-assembly comprising the steering torque detecting means 3, the input / output shafts 11 and 15, the wheel 36 and the mechanical clutch 40 shown in FIG. Set in housing 24.
(7) The rack shaft 8 is inserted into the housing 24, and the rack 8a is engaged with the pinion 7 to complete the assembling operation.
[0030]
Next, the operation of the electric motor 5 and the torque transmission means 6 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, when the housing 24 and the case 31 are bolted together, the disc spring 39 in the storage space S has an inner end surface of the housing 24 and an axial end surface of the outer ring of the first bearing 37. Compressed between.
As a result, the disc spring 39 elastically pushes the first bearing 37, the output shaft 34, and the second bearing 38 in this order in the axial direction. For this reason, the output shaft 34 and the first and second bearings 37 and 38 are preloaded by the elastic force of the disc spring 39, so there is no play in the axial direction.
[0031]
Further, since both ends of the output shaft 34 in which the shaft of the motor 5 and the worm shaft are integrated are supported, the worm shaft of the worm gear mechanism 6 is connected to the shaft of the motor 5 by fitting as in the above-described conventional technique. Therefore, no gap is generated, and there is no extra play in the rotation of the steering handle 2 due to this gap.
[0032]
Furthermore, the output shaft 34 is a long shaft that is supported only by the first and second bearings 37 and 38 at both ends, and the distance between the bearings is long. For this reason, when the wheel 36 is thermally expanded in the radial direction and presses the worm 35, the tooth pressure does not become excessive and the frictional resistance can be reduced.
Furthermore, the output shaft 34 absorbs axial thermal expansion and the like by the elastic force of the disc spring 39.
[0033]
FIG. 6 is a spring characteristic diagram of the disc spring according to the present invention, in which the vertical axis is the compression load P acting on the disc spring, and the horizontal axis is the deflection amount (compression dimension) δ of the disc spring.
In general, a disc spring has a “constant load spring” property, that is, a non-linear spring characteristic in which, when a compression load reaches a certain level, only the deflection δ increases with the compression load.
In the present embodiment, the disc spring 39 having the above characteristics is used as the non-linear spring characteristic elastic member, and has the spring characteristics shown in this figure. Specifically, in the portion of the “constant load spring” property of the disc spring 39, the compression load P is P ₁ To P ₂ The deflection amount δ is δ when the change is very small (load change amount ΔP). ₁ To δ ₂ (A deflection change amount Δδ).
[0034]
Using this spring characteristic, the deflection amount δ is δ ₁ To δ ₂ The disc spring 39 is set while being compressed so as to be in the above range. Since the disc spring 39 is used in the portion where the deflection change amount Δδ is large, the dimensional error in the axial direction of the output shaft 34 and each part (hereinafter referred to as “around the output shaft”) to which the output shaft 34 is assembled is sufficiently absorbed. Can do.
As a result, when the axial preload is applied to the output shaft 34, the fluctuation of the preload due to the axial dimensional error is small. Therefore, even when the dimensional tolerance around the output shaft is set large, an appropriate preload should be set. Can do. Further, since the dimensional tolerance around the output shaft is large, processing is easy.
[0035]
Furthermore, the axial preload can be applied to the output shaft 34 only by incorporating the output shaft 34 and the disc spring 39 into the storage space S. Since it is not necessary to adjust the preload after the output shaft 34 and the disc spring 39 are installed in the storage space S, preload adjustment bolts and screw holes are unnecessary, and preload adjustment work and inspection work after preload adjustment are performed. Is unnecessary. Further, since there is no screw hole for the preload adjusting bolt, there is no possibility that water enters the housing 24 or the case 31.
[0036]
Next, the operation of the mechanical clutch 40 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 and 7 to 10.
7 to 10 are operation diagrams of the mechanical clutch according to the present invention.
In FIG. 1, when the steering handle 2 is not steered, the control means 4 does not output an assist command signal because there is no signal from the steering torque detecting means 3. For this reason, the electric motor 5 is in a state in which no auxiliary torque is generated, and the first and second clutch mechanisms 41, 51,... Are all in a released state (neutral state) as shown in FIG.
[0037]
Next, when the steering torque of the steering wheel 2 is small and the electric motor 5 does not generate auxiliary torque, the phase between the position control member 65... Connected to the input shaft 11 (see FIG. 2) and the output member 61 is almost It does not change. In this case, the position control members 65 are slightly moved, for example, in the counterclockwise direction of the drawing, but the first clutch mechanisms 41 are not engaged. Therefore, the output member 61 is not affected by the friction or inertia of the electric motor 5, and rotates with the steering torque of the steering system (input shaft 11 → torsion bar 13 → output shaft 15) shown in FIG. To drive.
[0038]
On the other hand, when the steering torque of the steering wheel 2 is large and the electric motor 5 generates auxiliary torque, the position control member 65 (including the specific position control member 65A) connected to the input shaft 11 and the output member 61 The phase of changes significantly. For example, as shown in FIG. 8, when the position control members 65 are largely moved in the direction of the arrow X, the engagement members 63 of all the first clutch mechanisms 41 are tapered by the elastic force of the compression springs 66. It moves to the circumferential direction edge part of space part 62 ..., and the input / output members 36c and 61 are switched to an engagement state with a frictional force. As a result, all the first clutch mechanisms 41 are engaged.
As the electric motor 5 rotates, the input member 36c rotates in the direction of the arrow X and transmits auxiliary torque to the output member 61 via the first clutch mechanisms 41. For this reason, the output member 61 rotates in the direction of arrow X with the combined torque obtained by adding the auxiliary torque generated by the electric motor 5 to the steering torque of the steering system (input shaft 11 → torsion bar 13 → output shaft 15). 15 is driven.
[0039]
Thereafter, when the auxiliary torque is continuously transmitted by the electric motor 5 for some reason, the first clutch mechanisms 41 are released as follows.
When the steering handle 2 is steered in the reverse direction, as shown in FIG. 8, all the position control members 65... Rotate in the direction opposite to the rotation direction of the input member 36c (arrow Y direction). Then, the specific position control member 65A comes into contact with the engagement member 63 (referred to as “engagement member 63A” for the sake of convenience) adjacent to the right in the arrow Y direction before the other position control members 65. Extrude against force and resilience.
[0040]
For this reason, the engaging member 63A releases the engagement of the specific first clutch mechanism 41A.
At this time, the other position control members 65 are not in contact with the engagement members 63. Therefore, the other engagement members 63... Continue from the output member 61 to the arrow Z in the figure. ₁ , Z ₂ The vector indicated by 作用 acts, and based on the resultant force of these vectors, the output member 61 has an arrow Z in the figure. _Three The eccentric load shown by acts. As a result, the output member 61 resists the resilient force of the compression spring 67 and moves slightly toward the specific position control member 65A side with the pin 14 as a guide. Accordingly, the engagement force of the other engagement members 63 is weakened.
[0041]
Immediately thereafter, the other position control members 65 also come into contact with the engaging members 63 to return to the original neutral position as shown in FIG. As a result, the other first clutch mechanisms 41 are also released. The output member 61 automatically returns to the neutral position by the elastic force of the compression spring 66.
In this case, since no frictional force is generated in the engaging members 63, the release force pressed by the other position control members 65 is small enough to resist the elastic force of the compression springs 66.
In this way, in spite of the rotation of the input member 36c, the engagement of the three sets of the first clutch mechanisms 41 is disengaged with a small releasing force for a maximum of one set, It can be released reliably.
[0042]
On the other hand, the second clutch mechanisms 51... Operate in the reverse direction to the first clutch mechanisms 41... When the steering handle 2 is steered in the reverse direction and the operations described with reference to FIGS. It can be switched to engagement / disengagement by the same operation.
[0043]
In the above-described embodiment of the present invention, the non-linear spring characteristic elastic member can be attached to any position as long as the output shaft 34 can be pushed in the axial direction. For example, the first bearing 37 is attached so as not to move in the axial direction. The second bearing 38 may be attached to be movable in the axial direction, and a non-linear spring characteristic elastic member may be provided between the axial end surface of the outer ring of the second bearing 38 and the inner end surface of the case 31.
Further, the non-linear spring characteristic elastic member is not limited to the disc spring 39.
Further, the elastic members 66 and 67 are not limited to compression springs.
[0044]
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus that generates an auxiliary torque corresponding to a steering torque by an electric motor and transmits the auxiliary torque to a steering system through the worm gear mechanism, and a housing that houses the worm gear mechanism; A storage space is formed with the motor case, and the motor shaft and worm shaft are integrated in this storage space. Formed into Output shaft Tip of The With the first bearing Store in a supported state, By supporting the rear end of the output shaft in the case with the second bearing, the output shaft is supported only at two points, The elastic member that pushes the output shaft in the axial direction Arranged between the first bearing and the housing The output shaft is pushed only by the elastic member.
[0045]
(1) A preload in the axial direction can be applied to the output shaft simply by assembling the output shaft and the elastic member into the storage space formed by the housing for storing the worm gear mechanism and the case of the electric motor. This eliminates the need for preload adjusting bolts and screw holes, and reduces the number of parts and machining, thereby reducing the number of assembly steps and increasing the productivity. Also, preload adjustment work and inspection work after preload adjustment are not required. Further, since there is no screw hole for the preload adjusting bolt, there is no possibility of water entering the case or the housing, and the reliability of the electric power steering apparatus is increased.
[0046]
(2) A motor shaft for generating auxiliary torque corresponding to steering torque and a worm shaft of a worm gear mechanism for transmitting auxiliary torque to the steering system are integrally formed as an output shaft. Since both ends of the rotator are rotatably supported, there is no need to fit and connect the worm shaft of the worm gear mechanism to the shaft of the motor as in the prior art, so there is no gap, and extra space is added to the rotation of the steering handle by this gap. Play is eliminated and the steering feeling is enhanced.
[0047]
(3) Since the output shaft has a long distance between the bearings, the output shaft is more easily bent than the prior art. For this reason, since the output shaft bends when the wheel is thermally expanded and presses the worm, the tooth pressure does not become excessive, the frictional resistance can be reduced, and the steering feeling is enhanced.
(4) Since the number of bearings can be reduced to two, the number of parts is reduced, the number of assembling steps of the electric motor and the worm gear mechanism is reduced, the productivity is improved, and the cost can be reduced.
(5) Since the output shaft provided with the rotor and worm of the electric motor is supported at only two points on both ends, the assembly accuracy of the output shaft is high and the assemblability is good.
[0048]
The invention according to claim 2 is characterized in that the elastic member has a nonlinear spring characteristic.
[0049]
Since an elastic member with a nonlinear spring characteristic that the amount of deflection changes greatly when the compressive load is constant or changes by a small amount is used, the dimensional error in the axial direction (machining error, Assembly errors and the like) can be absorbed sufficiently.
As a result, when the axial preload is applied to the output shaft, the fluctuation of the preload due to the axial dimensional error is small, so even if the dimensional tolerance around the output shaft is set large, it is possible to set an appropriate preload. it can. In addition, since the dimensional tolerance around the output shaft is large, processing is easy and productivity is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an electric power steering apparatus according to the present invention.
3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a main part of an electric power steering apparatus according to the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG.
FIG. 6 is a spring characteristic diagram of a disc spring according to the present invention.
FIG. 7 is an operation diagram of a mechanical clutch according to the present invention.
FIG. 8 is an operation diagram of a mechanical clutch according to the present invention.
FIG. 9 is an operation diagram of a mechanical clutch according to the present invention.
FIG. 10 is an operation diagram of a mechanical clutch according to the present invention.
FIG. 11 is an assembly drawing of a motor and a worm gear mechanism of a conventional electric power steering device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering apparatus, 2 ... Steering handle, 3 ... Steering torque detection means, 5 ... Electric motor, 6 ... Torque transmission means (worm gear mechanism), 31 ... Case, 32 ... Stator, 33 ... Rotor, 34 ... Output shaft, 35 ... Worm, 36 ... Wheel, 37 ... First bearing, 38 ... Second bearing, 39 ... Non-linear spring characteristic elastic member (disc spring), 40 ... Mechanical clutch, S ... Storage space.

Claims

In an electric power steering apparatus that generates an auxiliary torque corresponding to a steering torque by an electric motor and transmits the auxiliary torque to a steering system via a worm gear mechanism, a housing space is provided between the housing for housing the worm gear mechanism and the case of the electric motor. formed, the axes of the electric motor and the worm shaft housed in a state where the tip portion of the output shaft formed integrally supported by the first bearing to the housing space, the inner case of the rear end portion of the output shaft in the second bearing So that the output shaft is supported at only two points, and an elastic member that pushes the output shaft in the axial direction is disposed between the first bearing and the housing, and the output shaft is pushed only by the elastic member. An electric power steering device characterized by that.

2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the elastic member has a nonlinear spring characteristic.