JP3788576B2

JP3788576B2 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP3788576B2
Application number: JP2000389445A
Authority: JP
Inventors: 祥仁柴村; 哲也村上
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP2002187561A

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パワーステアリング装置に関する。
【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は従来における電動パワーステアリング装置の断面図、図７は減速機構部分の断面図である。
自動車用の電動パワーステアリング装置としては、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７に示すように一対の転がり軸受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は図６に示すように一対の転がり軸受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。
【０００６】
そこで、特開２０００−４３７３９に記載されている如くモータ側軸部が転がり軸受を介してハウジングに回転可能に支持されたウォームのモータと反対側軸部をラジアル方向へ移動可能とし、該軸部に嵌合された軸受の周面に当接する押付体を介して前記軸受を付勢し、前記ウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加えるばね体を設け、該ばね体の撓み量を調整することにより前記回転中心間距離を調整し、バックラッシュ量を調整することができるようにした電動パワーステアリング装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く押付体及びばね体を用いて前記回転中心間距離を調整するようにした伝動パワーステアリング装置にあっては、ウォームが収容されるハウジングに、前記ウォームの軸心と直交する取付孔を穿設する必要があるため、ハウジングの加工性が悪化することになり、さらに、偏倚手段の部品点数が増加するとともに、偏倚手段の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。
【０００８】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、駆動歯車を支持する軸受が嵌合された内側周面及び静止側部材に嵌合された外側周面の間に設けられた弧状の凹所と、該凹所よりもラジアル方向の内側で撓みが可能な弧状の撓み板部とを有する筒体を用いて駆動歯車を従動歯車の方向へ偏倚させる構成とすることにより、バックラッシュ量を少なくすることができるとともに、駆動歯車を収容する静止側部材の加工性及び偏倚手段の組み付け作業性を良好にすることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、前記凹所を筒部の一端に開放され、他端で閉鎖された環状とすることにより、筒体を成形によって簡易を形成することができ、偏倚手段のコストの低減化を図ることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、前記凹所よりもラジアル方向の外側で撓みが可能な弧状の撓み板部を有する筒体とすることにより、撓み板部の肉厚を減少することなく撓み板部の撓み量に対する弾性復元力を小さくすることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、筒体が嵌合された嵌合部をウォームの軸長方向へ貫通する貫通孔とし、一端において前記凹所よりもラジアル方向の内側が閉鎖された筒体とすることにより、筒体の嵌合部への組込を簡易にできるとともに、嵌合部の一端を筒体によって閉鎖することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、軸受で支持されており、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車の方向へ偏倚させる偏倚手段とを備え、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パワーステアリング装置において、前記偏倚手段は前記軸受が嵌合された内側周面及び静止側部材に嵌合された外側周面の間に設けられた弧状の凹所と、該凹所よりもラジアル方向の内側で撓みが可能な弧状の撓み板部とを有する筒体であることを特徴とする。
【００１３】
第１発明にあっては、筒体の撓み可能な撓み板部によって駆動歯車を従動歯車の方向へ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る。しかも、偏倚手段が駆動歯車と同心的に形成される筒体であるため、該筒体が嵌合される嵌合部を前記駆動歯車が収容される収容部とともに加工することができるとともに、筒体を駆動歯車の軸長方向へ挿入して組み込むことができる。また、駆動歯車が従動歯車と噛合する噛合部に加わる噛合反力によって駆動歯車が従動歯車に対しラジアル方向へ離間するとき、撓み板部が凹所内で撓みつつ外側板部に当接し、前記撓み板部の撓み量を制限することができるため、駆動歯車が許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム及びウォームホイールの噛合いを良好にできる。
【００１４】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記凹所は筒体の一端に開放され、他端で閉鎖された環状であることを特徴とする。
【００１５】
第２発明にあっては、筒体を成形によって簡易を形成することができ、偏倚手段の部品点数を１つにすることが可能であり、偏倚手段のコストの低減化を図ることができる。
【００１６】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記筒体は前記凹所よりもラジアル方向の外側で撓みが可能な弧状の撓み板部を有していることを特徴とする。
【００１７】
第３発明にあっては、凹所よりも外側の撓み板部を撓ませつつ内側の撓み板部を撓ませることができるため、撓み板部の肉厚を減少することなく撓み板部の撓み量に対する弾性復元力を小さくすることができる。
【００１８】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記静止側部材は前記外側周面が嵌合された嵌合部を前記駆動歯車の軸長方向へ貫通する貫通孔としてあり、前記筒体は一端において前記凹所よりもラジアル方向の内側が閉鎖されていることを特徴とする。
【００１９】
第４発明にあっては、駆動歯車の軸長方向へ貫通する嵌合部に筒体の外側周面を嵌合することにより、前記嵌合部の一端を筒体によって閉鎖することができるため、換言すれば、筒体が前記収容部の蓋部材を兼ねるため、部品点数の削減化及びコストの低減化を図ることができる。
【００２０】
【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パワーステアリング装置の断面図である。
電動パワーステアリング装置は、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（図２参照）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。
【００２１】
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。
【００２２】
図２は減速機構部分の拡大断面図である。
第３の収容部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及び環状の抜止溝８２が設けられている。また、第３の収容部８ｃの他端には第２の嵌合孔８３と、該嵌合孔８３の一端に連続する当接部８４と、嵌合孔８３の他端に連続するねじ孔８５とが設けられ、該ねじ孔８５にねじ環９が螺着されている。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。
【００２３】
減速機構７は、両端に軸部７１ａ，７１ｂを有し、他端の軸部７１ｂが前記モータ６の出力軸６０に繋がるウォーム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の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。
【００２４】
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１０の内輪が嵌合され、該転がり軸受１０の外輪に固定された合成樹脂製の筒体２０が前記第１の嵌合孔８１に嵌合されることによって、一端の軸部７１ａが第１の嵌合孔８１に回転可能に支持され、他端の軸部７１ｂが第２の転がり軸受１１を介して前記第２の嵌合孔８３に回転可能に支持され、前記ねじ孔８５に螺着されたねじ環９が第２の転がり軸受１１の外輪に当接し、さらに、転がり軸受１１の外輪が前記当接部８４に当接し、第２の転がり軸受１１及びウォーム７１の軸長方向への移動を拘束している。また、他端の軸部７１ｂが継筒１２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。
【００２５】
図３はウォーム支持部分の拡大断面図、図４は図３のIV−IV線の断面図である。
筒体２０は、比較的柔軟性を有するナイロン樹脂、ポリアセタール、テフロン（登録商標）等の熱可塑性合成樹脂を成形してなり、前記転がり軸受１０が嵌合された内側周面及び前記第１の嵌合孔８１に嵌合された外側周面の間に設けられた環状の凹所２１と、該凹所２１よりもラジアル方向の内側で撓みが可能な環状の撓み板部２２と、該撓み板部２２の他端に連なり、凹所２１よりもラジアル方向の外側で撓みが可能な環状の撓み板部２３と、撓み板部２２の一端に連なり、該撓み板部２２の一端が閉鎖された蓋部２４とを有している。従って、図２、図３に示すように筒体２０は、一端において凹所２１よりもラジアル方向の内側が蓋部２４により閉鎖されている。
【００２６】
単体状態では内側の撓み板部２２の中心は外側の撓み板部２３の中心に対しウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ偏倚させる側へ偏倚し、内側の撓み板部２２の弾性復元力が転がり軸受１０を介してウォーム７１に加わり、該ウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ偏倚させている。
【００２７】
凹所２１は筒体２０の一端に開放され、他端で閉鎖された環状であり、その幅寸法を例えば０．１mm乃至０．５mm程度、好適には略０．３mmとし、さらに、この凹所２１によって形成された撓み板部２２，２３の肉厚を夫々０．５mm乃至２．０mm程度とし、凹所２１の幅寸法以内で凹所２１の底部分を支点として内側の撓み板部２２を撓み可能とし、この撓みにより転がり軸受１０を介してウォーム７１をウォームホイール７２の方向へ偏倚させるようにしてある。
【００２８】
外側の撓み板部２３は、その一端側と他端側とで肉厚寸法を異ならせ、他端側の肉厚寸法を一端側の肉厚寸法よりも小さくして他端側を一端側に対して撓み可能とし、一端側を前記嵌合孔８１に嵌合し、他端側を非嵌合としてある。
【００２９】
さらに、内側の撓み板部２２の一端部内側には前記転がり軸受１０の外輪に当接する当接部２５を設け、該当接部２５及び軸部７１ａに突設された鍔部７１ｃによって転がり軸受１０の移動を阻止してある。また、前記抜止溝８２に嵌合された抜止環１３によって筒体２０の嵌合孔８１からの抜出しが阻止されている。
【００３０】
以上の如く構成した電動パワーステアリング装置において、ウォーム７１を組み込む場合、第２の転がり軸受１１が嵌合されたウォーム７１を第２の嵌合孔８３から第３の収容部８ｃに挿入し、第２の転がり軸受１１を第２の嵌合孔８３に夫々嵌合させ、ねじ環９をねじ孔８５に螺着することによりウォーム７１のモータ側軸部７１ｂをハウジング８に支持することができるとともに、ウォーム７１の軸長方向への移動を規制することができる。
【００３１】
次に内側の撓み板部２２の中心が外側の撓み板部２２の中心に対して前記噛合点側となるようにして筒体２０の内側周面を転がり軸受１０に嵌合するとともに、外側の撓み板部２３の一端側を嵌合孔８１に嵌合することにより、筒体２０の内側の撓み板部２２が凹所２１の底部分を支点としてウォームホイール７２と反対側へ撓み、該内側の撓み板部２２の弾性復元力によって転がり軸受を介してウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ偏倚させることができる。
【００３２】
このウォーム７１の偏倚によりウォーム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。しかも、ウォーム７１がウォームホイール７２と噛合する噛合部に加わる噛合反力によってウォーム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、内側の撓み板部２２が凹所２１内で撓みつつ外側の撓み板部２３に当接し、前記内側の撓み板部２２の撓み量を制限することができる。従って、ウォームが許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合いを良好にできる。
【００３３】
また、筒体２０はウォーム７１と同心的に形成されているため、該筒体２０が嵌合される嵌合孔８１を前記ウォーム７１が収容される第３の収容部８ｃとともに加工することができ、さらに、筒体２０をウォーム７１と同方向に挿入して簡易に組み込むことができる。組み込まれた筒体２０は第１の嵌合孔８１を閉鎖するため、換言すれば、筒体２０が前記収容部８ｃの蓋部材を兼ねるため、部品点数の削減化及びコストの低減化を図ることができる。
【００３４】
また、以上の如く筒体を組み込んだ後、前記抜止溝８２に抜止環１３を嵌合することによりウォーム７１の一端軸部をハウジング８に支持することができるとともに、転がり軸受１０及び筒体２０の軸長方向への移動を規制することができる。
【００３５】
実施の形態２
図５は実施の形態２の筒体の構成を示すもので、(a) は拡大断面図、(b) は(a) のＶ−Ｖ線の断面図である。
この実施の形態２の電動パワーステアリング装置は、実施の形態１の如く環状の凹所２１を有する筒体２０を用いる代わりに、ウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ偏倚させるべき力が発生する第１位置及び該第１位置と反対側の第２位置に弧状の凹所２１ａと、該凹所２１ａよりもラジアル方向の内側及び外側で撓みが可能な弧状の撓み板部２２ａ，２３ａとを有する筒体２０ａを用いたものである。
【００３６】
実施の形態２においては、筒体２０ａの非凹所部分が転がり軸受１０の動き方向を、ウォーム７１をウォームホイール７２との噛合点へ偏倚させる方向に規制しているため、ウォーム７１はウォームホイール７２の軸長方向に関して適正な噛合位置を保持することができる。
【００３７】
即ち、減速機構７のウォーム７１等は、回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォーム７１からウォームホイール７２へ回転トルクが加わるとき、換言すればモータ６の回転によって操舵補助するとき、ウォーム７１がウォームホイール７２の歯すじに沿ってラジアル方向へ動くように分力（噛合反力）が発生し、該分力によりウォーム７１がラジアル方向へ押圧されることになるが、実施の形態２では、転がり軸受１０の動き方向を前記凹所２１ａが設けられた方向に規制し、非凹所方向への動きを防ぐようにしてあるため、ウォーム７１の噛合位置をウォームホイール７２の軸長方向に関して適正に保持することができる。
【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】
尚、以上説明した実施の形態において、前記筒体２０，２０ａは合成樹脂製である他、ゴム製、金属製の板ばねであってもよい。また、筒体２０，２０ａが有する凹所２１，２１ａは実施の形態１の如く環状としたり、実施の形態２の如くウォーム７１をウォームホイール７２の方向へ偏倚させるべき力が発生する第１位置及び該第１位置と反対側の第２位置としたりする他、例えば前記第１位置にのみ設けた構成としてもよい。
【００４０】
また、以上説明した実施の形態では、筒体２０の内側の撓み板部２２を外側の撓み板部２２の中心に対し偏倚させたが、その他、内側及び外側の撓み板部２２，２３を同心とし、前記第１の嵌合孔８１を第２の嵌合孔８３の中心に対し偏倚させ、筒体２０の撓み板部２２によって転がり軸受１０を介してウォーム７１をウォームホイール７２の方向へ偏倚させるようにしてもよい。
【００４１】
また、以上説明した実施の形態では、ウォーム７１の一端の軸部７１ａをハウジング８に支持する軸受として転がり軸受１０を用いたが、その他、この軸受はすべり軸受であってもよい。
【００４２】
また、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。
【００４３】
【発明の効果】
第１発明によれば、筒体によってバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、駆動歯車を収容する静止側部材の加工性及び偏倚手段の組み付け作業性を良好にすることができ、さらに、駆動歯車が許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム及びウォームホイールの噛合いを良好にできる。
【００４４】
第２発明によれば、筒体を成形によって簡易を形成することができ、偏倚手段のコストの低減化を図ることができる。
【００４５】
第３発明によれば、凹所よりも外側の撓み板部を撓ませつつ内側の撓み板部を撓ませることができるため、撓み板部の肉厚を減少することなく撓み板部の撓み量に対する弾性復元力を小さくすることができる。
【００４６】
第４発明によれば、嵌合部の一端を筒体によって閉鎖することができるため、部品点数の削減化及びコストの低減化を図ることができる。
【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断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速機構部分の拡大断面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置のウォーム支持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】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の筒体の構成を示すもので、(a) は拡大断面図、(b) は(a) のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】従来における電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図７】従来における電動パワーステアリング装置の減速機構部分の断面図である。
【符号の説明】
６モータ
８ハウジング（静止側部材）
１０転がり軸受（軸受）
２０筒体
２１凹所
２２内側の撓み板部
２３外側の撓み板部
７１ウォーム（駆動歯車）
７２ウォームホイール（従動歯車）
８１嵌合部（嵌合孔）

Claims

軸受で支持されており、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を従動歯車の方向へ偏倚させる偏倚手段とを備え、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パワーステアリング装置において、前記偏倚手段は前記軸受が嵌合された内側周面及び静止側部材に嵌合された外側周面の間に設けられた弧状の凹所と、該凹所よりもラジアル方向の内側で撓みが可能な弧状の撓み板部とを有する筒体であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記凹所は筒体の一端に開放され、他端で閉鎖された環状である請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記筒体は前記凹所よりもラジアル方向の外側で撓みが可能な弧状の撓み板部を有している請求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
前記静止側部材は前記外側周面が嵌合された嵌合部を前記駆動歯車の軸長方向へ貫通する貫通孔としてあり、前記筒体は一端において前記凹所よりもラジアル方向の内側が閉鎖されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。