JP3780172B2

JP3780172B2 - 電動式動力舵取装置

Info

Publication number: JP3780172B2
Application number: JP2001054836A
Authority: JP
Inventors: 要城下; 照夫筒井; 悦郎喜多見
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002255048A

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電動モータを用いてなる電動式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電動式舵取装置として、操舵輪に連なる第１操舵軸と、この第１操舵軸にトーションバーを介して連結されると共に舵取機構に連なる第２操舵軸とを備える装置がある。この装置では、第１および第２の操舵軸の回転方向への相対変位量をトルクセンサにより検出し、このトルクセンサの検出結果に基づいて電動モータの回転を減速機構を介して第２操舵軸に伝えることにより、操舵輪の回転に応じた舵取機構の動作を電動モータ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している。
【０００３】
上記の減速機構として、ウォームとウォームホイールを有するものが提供されている。ウォームが設けられているウォーム軸およびウォームホイールが設けられている第２操舵軸は、その軸長方向の両端が軸受により支持されている。
ウォーム軸及びウォームホイールを組み付けるときに、加工精度の範囲内でウォームとウォームホイールとの間に適当なバックラッシが存在するように調整されている。
【０００４】
一方、バックラッシが原因となる騒音を防止するため、通例、ウォームホイールとして合成樹脂製のものが使用される。
しかしながら、合成樹脂製のウォームホイールは吸湿によって寸法が変化する。また、合成樹脂製のウォームホイールは電動式動力舵取装置のハウジングを構成する例えばアルミニウム合金等と比較して、温度上昇による寸法変化が大きい。
【０００５】
このため、ウォーム軸とウォームホイールとの芯間距離が変化し、その結果、バックラッシの量が変化して、騒音の原因となったり、作動抵抗が大きくなって操舵フィーリングが悪くなったりするおそれがある。
そこで、例えば特開２０００−４３７３９号公報のように、ウォーム軸をウォームホイールに向けて偏倚可能とし、付勢手段によってウォーム軸をその偏倚方向である径方向へ付勢することにより、バックラッシを一定に維持することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、付勢手段およびこの付勢手段の付勢力を調整する部材を、ウォーム軸の径方向に沿って配置しなければならない関係上、装置が大型になるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型で簡単な構造にてバックラッシを一定に維持できる電動式動力舵取装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、
本発明は、ハウジングに取り付けられて操舵補助力を発生する電動モータの回転を、ウォーム軸及びウォームホイールを介して操舵軸に伝える電動式動力舵取装置において、上記操舵軸を回転自在に支持する軸受と、ハウジングに形成され、上記軸受を径方向であってウォーム軸から遠ざかる方向に偏倚可能に保持する軸受保持孔と、軸受保持孔の多くともウォーム軸側の半周部と軸受との間に介在する吸湿部材とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、ウォームホイールが吸湿により膨張するのと同様に、吸湿部材が吸湿により膨張し、該吸湿部材が軸受を介して操舵軸をウォーム軸から遠ざかる方向に偏倚させる。これより、ウォームホイールの膨張にかかわらず、バックラッシを一定に維持することができる。しかも、これを、軸受と軸受保持孔の間に吸湿部材を介在させるという小型で簡単な構造にて実現することができる。特に、軸受がウォームホイールとウォーム軸の芯間距離の変化に追随して変位できるので、ウォームホイールの寸法変化にかかわらず、操舵軸をガタ等を生じさせないで安定して保持することができる。
【０００９】
上記の操舵軸は、ウォームホイールが一体的に連結される軸であれば良い。したがって、ステアリングホイールが連結される第１の操舵軸であっても良く、ラックアンドピニオン機構等の舵取り機構が連結される第２の操舵軸であっても良い。
また、上記吸湿部材とウォームホイールとは吸湿による寸法変化が略等しい合成樹脂を含んでいれば、吸湿の影響を確実に回避して、バックラッシを一定に維持することができる。
【００１０】
また、上記吸湿部材とウォームホイールとは熱膨張による寸法変化が略等しい合成樹脂を含んでいれば、温度や吸湿の影響を確実に回避して、バックラッシを一定に維持することができる。
上記の吸湿部材とウォームホイールとは同種の合成樹脂を用いても良いし、異種の合成樹脂を用いてもよい。
また、上記ウォームホイールは芯金と芯金により保持される合成樹脂とを含んでいれば、下記の点で好ましい。まず、ウォームホイールの強度を確保しつつ歯打ち音等の騒音の発生を防止することができる。しかも、合成樹脂を薄肉にできるので、吸湿部材として薄肉のものを用いても、ウォームホイールの寸法変化に見合う膨張量を得ることができることになり、結果として、吸湿部材の薄肉化を図って全体として小型の電動式動力舵取装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。図１を参照して、本電動式動力舵取装置（以下では単に動力舵取装置という）では、ステアリングホイール１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１２】
第１及び第２の操舵軸２，３を支持するギヤハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ギヤハウジング５は、互いに嵌め合わされる上ハウジング６と下ハウジング７により構成されている。具体的には、上ハウジング６は筒状をなし、その下端６ａが下ハウジング７の上端外周の環状段部７ａに嵌め合わされている。上ハウジング６は減速ギヤ機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、下ハウジング７はトルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。
【００１３】
上記ウォームギヤ機構８は、図２に示すように、電動モータ３１の回転軸３２に例えばスプライン３３等の継手機構を介して連結されるウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように第１の操舵軸２の軸方向中間部に一体回転可能に取り付けられるウォームホイール１２とを備える。ウォームホイール１２は第１の操舵軸２に一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、芯金１２ａの周囲を取り囲んで歯を形成する合成樹脂部材１２ａとを備えている。芯金１２ａは例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１４】
図２を参照して、ウォーム軸１１の両端は上ハウジング６により保持される一対の転がり軸受３４，３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。両転がり軸受３４，３５の内輪がウォーム軸１１の対応するくびれ部に配置され、ウォーム軸１１の一端側の転がり軸受３４の外輪は上ハウジング６に位置決めされ、ウォーム１１の他端側（モータ側）の転がり軸受３５の外輪は予圧調整部材３６により、転がり軸受３４側へ付勢されている。
【００１５】
予圧調整部材３６は例えばねじからなり、上ハウジング６に形成されるねじ孔にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４，３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。３７は予圧調整部材３６を止定するロックナットである。
図１を参照して、第１の操舵軸２は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１及び第２の転がり軸受１３，１４により回転自在に支持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５は上ハウジング６により支持されている。
【００１６】
図１及び図２を参照して、第２の転がり軸受１４の外輪１６は、下ハウジング７の上端の筒状突起７ｂ内の軸受保持孔４１に嵌め入れられて保持されている。第２の転がり軸受１４の内輪１７は第１の操舵軸２に締まりばめにより嵌め合わされている。
図２を参照して、軸受保持孔４１は、そのウォーム軸１１側となる多くとも半周部４１ａに、段付き状に窪む収容凹部４２を形成している。この収容凹部４２には、断面半円弧状の板からなる吸湿部材４３が収容され、この吸湿部材４３は第２の転がり軸受１４の外輪１６の外周面に接している。吸湿部材４３はウォームホイール１２の合成樹脂部材１２ｂと同種又は異種の合成樹脂からなる。
【００１７】
一方、軸受保持孔４１の、ウォーム軸１１と反対側にある半周部４１ｂは、長円状の半円弧面をなし、この半周部４１ｂとこれに対向する外輪１６の外周面との間に微小な隙間Ｓ（例えば１０〜２０μｍ）を設けて、第２の転がり軸受１４を、ウォーム軸１１から遠ざかる径方向に偏倚させることができるようにしている。
図１を参照して、トーションバー４は第１及び第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２０により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２１により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。
【００１８】
上記の連結ピン２１は、第２の操舵軸３と同軸に配置される第３の操舵軸２２を、第２の操舵軸３と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２２の下端には、図示しないピニオンが一体に形成されており、このピニオンは車両の左右方向に延びる図示しないラック軸と噛み合って、舵取機構を構成する。第３の操舵軸２２の周囲はステアリングコラムを構成するチューブ２３内を貫通している。第２の操舵軸３の下部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２４を介して下ハウジング１０に回転自在に支持されている。
【００１９】
第２の操舵軸３の上部の縮径部２５と第１の操舵軸２の下部の孔２６とは、第１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
本実施の形態によれば、ウォームホイール１２が吸湿により膨張するのと同様にして、吸湿部材１２が吸湿により膨張することにより、吸湿部材１２が第２の転がり軸受１４を介して第１の操舵軸２をウォーム軸１１から遠ざかる方向に偏倚させる。これより、ウォームホイール１２の膨張にかかわらず、ウォーム軸１１とウォームホイール１２の噛み合い部分のバックラッシを一定に維持することができる。その結果、騒音の発生を防止でき、且つ回転抵抗の増大に伴う操舵フィーリングの悪化を防止することができる。しかも、これを、第２の転がり軸受１４と軸受保持孔４１の間に吸湿部材４３を介在させるという小型で簡単な構造にて実現することができる。
【００２０】
特に、第２の転がり軸受１４がウォームホイール１２とウォーム軸１１の芯間距離Ｄの変化に追随して変位するので、ウォームホイール１２の寸法変化にかかわらず、第１の操舵軸２をガタ等を生じさせないで安定して保持することができる。
吸湿部材４３、及びウォームホイール１２の合成樹脂部材１２ｂに用いられる合成樹脂（例えばポリアミド樹脂）は、同種であっても異種であっても良いが、吸湿による寸法変化が略等しい合成樹脂が採用される。
【００２１】
また、吸湿部材４３及び合成樹脂部材１２ｂに用いる合成樹脂として、熱膨張による寸法変化が略等しい合成樹脂を用いれば、温度や湿度の影響を確実に回避して、バックラッシを一定に維持することができる。
また、ウォームホイール１２を芯金１２ａと合成樹脂部材１２ｂにより構成したので、下記の利点がある。すなわち、芯金１２ａによる補強でウォームホイール１２の強度を高く確保しつつ、合成樹脂部材１２ｂにより歯打ち音等の騒音の発生を防止することができる。しかも、合成樹脂部材１２ｂとしては薄肉にできるので、この合成樹脂部材１２ｂの膨張量にバランスさせる膨張量を実現するための吸湿部材としても薄肉のものを用いることが可能となる。その結果、吸湿部材４３の薄肉化を図って全体として小型の電動式動力舵取装置を提供することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、第１の操舵軸２にウォームホイール１２を設ける場合に則して説明したので、第１の操舵軸２を支持する第２の転がり軸受１４に沿わせて吸湿部材４３を設けたが、仮に、第２の操舵軸３にウォームホイール１２を設けるとすると、第２の操舵軸３を支持する転がり軸受に沿わせて吸湿部材を設けることになる。すなわち、吸湿部材を設ける軸受は、ウォームホイール１２が一体的に連結される軸であれば良い。
【００２３】
また、上記の実施の形態では、吸湿部材４３が外輪１６のウォーム軸１１側の略半周に沿うものとしたが、略半周の中央を含んで１／４周〜１／２周の範囲であれば、吸湿部材４３に第２の転がり軸受１４を偏倚させる付勢力を発揮させることができる。
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１電動式動力舵取装置
２第１の操舵軸
３第２の操舵軸
４トーションバー
５ギヤハウジング
６上ハウジング
７下ハウジング
８ウォームギヤ機構
１１ウォーム軸
１２ウォームホイール
１２ａ芯金
１２ｂ合成樹脂部材
１４第２の転がり軸受
１６外輪
１７内輪
４１軸受保持孔
４１ａ，４１ｂ半周部
４２収容凹部
４３吸湿部材
Ｄ芯間距離
Ｓ隙間

Claims

ハウジングに取り付けられて操舵補助力を発生する電動モータの回転を、ウォーム軸及びウォームホイールを介して操舵軸に伝える電動式動力舵取装置において、
上記操舵軸を回転自在に支持する軸受と、
ハウジングに形成され、上記軸受を径方向であってウォーム軸から遠ざかる方向に偏倚可能に保持する軸受保持孔と、
軸受保持孔の多くともウォーム軸側の半周部と軸受との間に介在する吸湿部材とを備えることを特徴とする電動式動力舵取装置。
請求項１において、上記吸湿部材とウォームホイールとは吸湿による寸法変化が略等しい合成樹脂を含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。
請求項１又は２において、上記吸湿部材とウォームホイールとは熱膨張による寸法変化が略等しい合成樹脂を含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。
請求項１，２又は３において、上記ウォームホイールは芯金と芯金により保持されて歯を形成する合成樹脂部材とを含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。