JP3888607B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3888607B2 JP3888607B2 JP2001060266A JP2001060266A JP3888607B2 JP 3888607 B2 JP3888607 B2 JP 3888607B2 JP 2001060266 A JP2001060266 A JP 2001060266A JP 2001060266 A JP2001060266 A JP 2001060266A JP 3888607 B2 JP3888607 B2 JP 3888607B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- worm
- worm shaft
- electric motor
- steering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/50—Other types of ball or roller bearings
- F16C19/507—Other types of ball or roller bearings with rolling elements journaled in one of the moving parts, e.g. stationary rollers to support a rotating part
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
- F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
- F16H2057/0213—Support of worm gear shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
- F16H55/24—Special devices for taking up backlash
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
- F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/19623—Backlash take-up
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/19642—Directly cooperating gears
- Y10T74/19698—Spiral
- Y10T74/19828—Worm
- Y10T74/19842—Distribution of pressure
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、電動機の駆動力を直接利用してドライバの操舵力をアシストする。電動パワーステアリング装置を搭載した車両は一般に普及しており、この電動パワーステアリング装置により、ステアリングの動きが軽快になり、ドライバは強い力でステアリングを操作する必要がなくなる。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置において、電動機の駆動力を与える手段として、ウォーム軸とウォームホイールを用いた、いわゆるピニオンアシストタイプのものが知られている。その例として、たとえば特開平１１−４３０６２号に開示された電動パワーステアリング装置がある。この電動パワーステアリング装置は、図８に示すように、ステアリングの操作によって回転するステアリング軸に補助操舵力を与えるための電動機５１を有している。電動機５１にはウォーム軸５２が接続されており、ステアリング軸と連結されたピニオン軸５３には、ウォーム軸５２のウォームギア５２Ａと噛み合うウォームホイール５４がピニオン軸５３と同軸に固定されて取り付けられている。ウォーム軸５２の両端５２Ｂ，５２Ｃは、それぞれ玉軸受５５，５６によって支持されている。そして、電動機５１の補助操舵力は、ウォーム軸５２のウォームギア５２Ａおよびこれに噛み合うウォームホイール５４を介してピニオン軸５３に伝達される。この補助操舵力で、ドライバがステアリングを操作する際の操舵力を補助して軽減するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報に開示された電動パワーステアリング装置５０においては、ウォーム軸５２の両端部が単に玉軸受５５，５６で回転可能に自由支持されているのみである。このため、ウォーム軸５２の剛性（保持力）がさほど大きくないので、ウォーム軸５２が撓みやすくなる。ここで、たとえば操舵中にハンドルを戻そうとすると、図示しないトルクセンサが感知する操舵トルクは減少しているので、電動機５１が発生する補助操舵力を減少させるように制御する。このとき、スムーズにウォームホイール５４からウォーム軸５２を介して電動機５１を回転させてハンドルを戻さなくてはならないが、このときにウォーム軸５２が撓んでいると、電動機５１の補助操舵力が減少することによってウォームギア５２Ａの回転軸に作用する曲げモーメントが減少するので、撓んでいたウォーム軸５２が元に戻ろうとして復元変形が生じる。この復元変形はウォームギア５２Ａを回転させない方向の力となって働くので、ウォームホイール５４からの回転力をスムーズに電動機５１に対して伝達できなくなる。この結果、図示しないトルクセンサと制御装置、および電動機５１の間の適切な関係にずれが生じる。この関係のずれが電動機５１の慣性モーメントを受けてさらに増長され、ハンドルからの戻りを阻害し、操舵フィーリングを悪化させるという問題があった。
【０００５】
また、ウォーム軸５２の撓みなどに伴い、ウォームギア５２Ａとウォームホイール５４の間に所定のクリアランスを超える隙間が生じてしまうことがある。このような隙間が生じると、ウォームギア５２Ａとウォームホイール５４の間の不要なバックラッシュが大きくなる。その結果、電動機５１の補助操舵力をステアリング軸に完全に伝達できないという問題があった。
【０００６】
これらのウォーム軸５２の撓みにより生じる問題は、電動機５１から与えられる補助操舵力が大きくなるとさらに顕著となる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置におけるウォーム軸の撓みを防止することにより、操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに、電動機の補助操舵力を確実にステアリング軸に伝達できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１に係る発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に操舵力を加えるための電動機と、前記電動機を駆動する制御手段と、軸方向に変位することによって操舵輪を転舵するラック軸と、このラック軸に対してラック・アンド・ピニオン機構により噛み合わされるピニオン軸と、前記電動機によって回転させられるウォーム軸と、前記ピニオン軸と一体的に設けられ、前記ウォーム軸と噛み合わされるウォームホイールと、を有する電動パワーステアリング装置において、前記ウォーム軸の一端が前記電動機に連結されているとともに、前記ウォーム軸の前記一端を支持する複数の玉軸受と、前記ウォーム軸の他端を支持する複数の玉軸受が設けられており、前記一端の玉軸受間距離よりも前記他端の玉軸受間距離の方が大きいことを特徴とする。
【０００９】
梁の両端を固定支持としたときの曲げモーメントは、自由支持したとした場合の１／２となるので、梁の両端を固定支持した場合は、両端を自由支持した場合よりも曲げモーメントを少なくすることができる。すなわち、ウォーム軸の一端が前記電動機に連結されているとともに、ウォーム軸の電動機に連結されている側と、電動機に連結されていない側とに複数の玉軸受が設けられているため、曲げモーメントが少なく、高い剛性をもってウォーム軸を支持することができる。また、電動機に取り付けられていない側の玉軸受間距離の方を電動機に取り付けられている方の玉軸受間距離よりも大きくすることにより、ウォーム軸の一端と他端とを均一な剛性で固定支持することができるので、さらに確実にウォーム軸の撓みを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図、図２はその要部平断面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明に係る電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２を有しており、ステアリングホイール２は、ステアリング軸３を介してピニオン軸４に連結されている。ピニオン軸４には、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ５およびトルク伝達手段６が取り付けられており、トルク伝達手段６は、いわゆる倍力装置であり、ステアリング系に補助操舵力を加えるための電動機７に接続されている。ピニオン軸４の下端に設けられたピニオン４Ａは、ラック軸８に形成されたラック歯８Ａと噛み合わされており、ピニオン軸４の回転がラック軸８の軸方向の変位に変換されて、操舵輪９，９を転舵する。また、トルクセンサ５は制御装置１０に接続されており、トルク信号を出力している。制御装置１０では、少なくともトルクセンサ５から出力されたトルク信号Ｔに基づいて、補助操舵力を算出し、電動機制御信号ＶOを電動機７に出力して電動機７を制御している。
【００２２】
トルク伝達手段６は、図２および図３に示すように、ピニオン軸４に対して同軸に固定されたウォームホイール１１を有している。電動機７にはウォーム軸１２が連結されており、ウォーム軸１２に設けられたウォームギヤ１２Ａがウォームホイール１１に噛み合わされている。電動機７を駆動してウォーム軸１２が回転すると、ウォームギヤ１２Ａに噛み合わされたウォームホイール１１が回転しウォームホイール１１とともにピニオン軸４が回転するようになっている。こうして、電動機７の補助操舵力（操舵力）がピニオン軸４に伝達され、ピニオン軸４を介してステアリング軸３に伝達される。
【００２３】
また、ウォーム軸１２の一端１２Ｂは、ウォーム軸１２の軸方向に隣接して配設された一端側第１玉軸受１４Ａおよび一端側第２玉軸受１４Ｂによって回転を許容する状態で固定支持されている。この２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂが、ウォーム軸１２の一端１２Ｂを固定支持する固定支持手段となり、高い剛性をもってウォーム軸１２の一端１２Ｂを固定支持している。さらに、ウォーム軸１２の他端１２Ｃも同様に、ウォーム軸１２の軸方向に隣接して配設された他端側第１玉軸受１５Ａおよび他端側第２玉軸受１５Ｂによって回転を許容する状態で固定支持されている。この２つの他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂが、ウォーム軸１２の他端１２Ｃを固定支持する固定支持手段となり、高い剛性をもってウォーム軸１２の他端１２Ｃを固定支持している。ここで、ウォーム軸１２の一端１２Ｂに設けられた一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂの玉同士の離間距離Ｌ１と他端１２Ｃに設けられた他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂの玉同士の離間距離Ｌ２は同一であり、十分に長い長さとなるように設定されている。
【００２４】
以上の構成を有する本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の動作、作用について説明する。
図１に示すステアリングホイール２をドライバが操作すると、トルクセンサ５は操舵トルクを検出する。トルクセンサ５で検出された操舵トルクは、トルク信号Ｔとして制御装置１０に出力される。制御装置１０では、少なくともトルク信号Ｔで表される操舵トルクを用い、適宜車速度・舵角などの条件を加味しながら、ステアリング系に付与される電動機７から出力される補助操舵力を算出する。この補助操舵力に基づいて、電動機７に電動機制御信号ＶOを出力する。電動機７は、電動機制御信号ＶOに基づいて駆動し、図２に示すウォーム軸１２を回転させる。ウォーム軸１２が回転する際、ウォーム軸１２の一端１２Ｂは一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂで固定支持されている。また、ウォーム軸１２の他端１２Ｃは他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂで固定支持されている。このように、ウォーム軸の両端１２Ｂ，１２Ｃが固定支持されていることにより、いわゆる両端固定された状態となっている。
【００２５】
ここで、ウォーム軸１２を梁に例えてその支持力について説明する。図４（ａ）に示すように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持しているときに梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたとする。また、図４（ｂ）に示すように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを自由支持しているときに梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたとする。いま、梁Ｈの長さをｌとすると、図４（ａ）の曲げモーメント図に示すように、両端ＨＡ，ＨＢを固定支持された梁Ｈに掛かる曲げモーメントはＰｌ／８である。また、図４（ｂ）の曲げモーメント図に示すように、両端ＨＡ,ＨＢを自由支持された梁Ｈに掛かる曲げモーメントはＰｌ／４である。このように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持としたときの曲げモーメントは、自由支持したとした場合の１／２となる。したがって、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持した場合は、自由支持した場合よりも曲げモーメントを少なくすることができる。
【００２６】
また、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持された梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたときの梁Ｈの最大撓み量δmaxは、下記の（１）式で表される。
δmax＝Ｐｌ3／１９２ＥＩｚ…（１）
ただし、Ｐ：梁Ｈに掛かる力
ｌ：梁Ｈの長さ
Ｅ：ヤング率
Ｉｚ：断面二次モーメント
これに対して、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを自由支持された梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたときの梁Ｈの最大撓み量δmaxは、下記（２）式で示される。
δmax＝Ｐｌ3／４８ＥＩｚ…（２）
ただし、Ｐ：梁Ｈに掛かる力
ｌ：梁Ｈの長さ
Ｅ：ヤング率
Ｉｚ：断面二次モーメント
したがって、両端を固定支持された梁Ｈの撓み量は、両端を自由端支持された梁Ｈの撓み量の１／４となる。このように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持した場合には、自由支持した場合よりも撓みの少ない構造とすることができる。したがって、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持した場合には、剛性が高く、撓みの少ない構造とすることができる。
【００２７】
このように、梁Ｈの両端を固定支持した場合には、両端を自由支持した場合よりも高い剛性をもって棒材を支持することができ、その最大撓み量も小さくなる。同様の原理により本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１では、ウォーム軸１２をそれぞれ２つの玉軸受１４Ａ，１４Ｂ、１５Ａ，１５Ｂによって固定支持しているため、従来の自由支持されたものよりも高い剛性をもってウォーム軸１２を支持することができる。その結果、電動機７の駆動力によりウォーム軸１２の中間部に力Ｐが加わった場合、曲げモーメントの大きさが１／２となり、最大撓み量が１／４となるので、ウォーム軸１２の撓みを効果的に防止することができる。したがって、ウォーム軸の撓みによるステアリングホイールを戻す際の不具合を防止し、もって電動パワーステアリング装置１における操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに、電動機７による補助操舵力を確実にステアリング軸３に伝達することができる。
【００２８】
また、本実施形態において、たとえば電動機７の重量が大きく、ウォーム軸１２の一端１２Ｂと他端１２Ｃの間で剛性が異なる場合がある。たとえば、電動機７の回転軸との連結が強固な場合には、ウォーム軸１２の一端１２Ｂの方が他端１２Ｃよりも剛性が高くなる（撓み角が小さくなる）。このような状態にあるときには、ウォーム軸１２の他端１２Ｃを固定支持する２つの他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂの間の離間距離Ｌ２を、一端１２Ｂを固定支持する２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂの間の離間距離Ｌ１よりも大きくすることができる。このように、具体的には、ウォーム軸１２における他端１２Ｃ側の他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂの間の離間距離Ｌ２を他端１２Ｂ側の２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂの間の離間距離を大きくすることにより、他端１２Ｃの剛性を一端１２Ｂ側の剛性よりも高くすることができる。その結果、電動機７の回転軸との連結部の強度に応じてウォーム軸１２における一端１２Ｂと他端１２Ｃを均一な剛性で固定支持することができるので、さらに確実にウォーム軸１２の撓みを防止することができる。
【００２９】
次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【００３０】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０は、前記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１と比較して、トルク伝達手段のみの構成が相違している。したがって、その相違する部分について主に説明し、また、前記第１の実施形態と比較して、同一の部材等については同一の番号を付しておく。
【００３１】
図５に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０におけるトルク伝達手段２１は、ピニオン軸４に対して同軸に固定されたウォームホイール１１を有している。電動機７にはウォーム軸１２が連結されており、ウォーム軸１２に設けられたウォームギヤ１２Ａがウォームホイール１１に噛み合わされている。電動機７を駆動してウォーム軸１２が回転すると、ウォームギヤ１２Ａに噛み合わされたウォームホイール１１が回転し、ウォームホイール１１とともにピニオン軸４が回転するようになっている。こうして、電動機７の補助操舵力はピニオン軸４に伝達される。かかる構成は、前記第１の実施形態と同一である。
【００３２】
また、ウォーム軸１２の一端１２Ｂは、ウォーム軸１２の軸方向に隣接して配設された２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂによって回転を許容する状態で固定支持されている。一方、ウォーム軸１２の他端１２Ｃは、ニードル軸受２２によって回転を許容する状態で固定支持されている。このように、ウォーム軸１２の他端１２Ｃがニードル軸受２２によって固定支持されている点で、本実施形態は前記実施形態と異なる。
【００３３】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０におけるウォーム軸１２は、その一端１２Ｂ側が２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂで固定支持されているとともに、他端１２Ｃ側がニードル軸受２２で固定支持されている。ニードル軸受２２においては、内輪および外輪にニードルローラが軸長手方向にわたって接しているので、玉軸受と比較して互いに径方向に接触する部分が多い。したがって、ニードル軸受２２で固定支持されたウォーム軸１２の他端１２Ｃ側は、２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂで固定支持された一端１２Ｂ側よりも径方向の力への支持強度が大きくなっている。そのため、他端１２Ｃにおけるニードル軸受２２による固定支持は、一端１２Ｂにおける２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂによる固定支持よりも高い剛性で支持されている。したがって、電動機７の回転軸との連結により、一端１２Ｂ側の剛性が高くなっている場合でも、他端１２Ｃ側を支持強度の高いニードル軸受２２で固定支持することにより、ウォーム軸１２における一端１２Ｂと他端１２Ｃの剛性を均一にすることができる。その結果、ウォーム軸の撓みを防ぐとともに、ステアリングホイール２を左回転で戻す場合と右回転で戻す場合との操舵フィーリングの差（左右差）を減少させることができる。そうして、操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機７による操舵力を確実にピニオン軸３に伝達することができる。
【００３４】
続いて、第３の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図、図７は図６のＹ−Ｙ線断面図である。
【００３５】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３０は、前記第２の実施形態と同様に、前記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１と比較して、トルク伝達手段のみの構成が相違している。したがって、その相違する部分について主に説明し、前記第１の実施形態と比較して、同一の部材等については同一の番号を付しておく。
【００３６】
図６に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３０におけるトルク伝達手段３１は、ピニオン軸４に対して同軸に固定されたウォームホイール１１を有している。電動機７にはウォーム軸１２が連結されており、ウォーム軸１２に設けられたウォームギヤ１２Ａがウォームホイール１１に噛み合わされている。電動機７を駆動してウォーム軸１２が回転すると、ウォームギヤ１２Ａに噛み合わされたウォームホイール１１が回転し、ウォームホイール１１とともにピニオン軸４が回転するようになっている。こうして、電動機７の補助操舵力はピニオン軸４に伝達される。かかる構成は、前記第１および第２実施形態と同一である。
【００３７】
ウォーム軸１２の一端１２Ｂは、玉軸受３２によって回転を許容する状態で支持されており、他端１２Ｃは玉軸受３３によって回転を許容する状態で支持されている。また、ウォーム軸１２の軸方向ほぼ中央部分には、中間支持手段３５が設けられている。中間支持手段３５は、ウォーム軸１２を介してウォームホイール１１に対して相反する位置に設けられており、ウォーム軸１２をウォームホイール１１の方向に付勢する付勢手段３４を有している。この付勢手段３４によって、ウォーム軸におけるウォームホイールとの噛み合い部の反対側からウォーム軸１２をウォームホイール１１の方向に付勢している。この付勢手段３４は、ウォーム軸１２をウォームホイール１１との噛み合わせ部側に付勢するものであり、スプリング３６、上ロール３７、下ロール３８、およびローラホルダ３９を備えている。
【００３８】
付勢手段３４は、ウォーム軸１２のウォームホイール１１との噛み合い部の反対側に配設された上ロール３７および下ロール３８を有している。また、上ロール３７および下ロール３８を回転自在に支持するローラホルダ３９を有しており、さらにはローラホルダ３９を付勢するスプリング３６を有している。上ロール３７および下ロール３８は、いずれもウォームギヤ１２Ａに当接しており、スプリング３６の付勢力をウォームギヤ１２Ａに伝達している。また、上ロール３７および下ロール３８の回転軸はローラホルダ３９によって固定されており、上下方向への移動は禁止されている。
【００３９】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３０におけるウォーム軸１２は、軸方向のほぼ中央部が中間支持手段３５で支持されている。ウォーム軸１２の撓み量は、その中間部で最も大きくなることが多い。そこで、中間支持部材３５でウォーム軸１２を支持していることからウォーム軸１２の撓みを効果的に防止することができる。そのため、ウォーム軸の撓みを防止してウォーム軸の撓みによるステアリングホイールを戻す際の不具合を防止し、もって操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機による操舵力を確実にピニオン軸に伝達することができる。
また、ウォーム軸１２の中間部を支持していることから、ウォーム軸１２の軸方向における強度のばらつきを少なくすることができる。そのため、操舵フィーリングの左右差を減少させることができる。
さらに、中間支持手段３５は、付勢手段３４を有しており、たとえばウォーム軸１２のわずかな撓みなどに伴い、ウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１の間に所定のクリアランス以上の隙間が生じてしまいそうになる。このようなときでも、スプリング３６の付勢力が上ロール３７および下ロール３８を介してウォーム軸１２に伝達され、この付勢力によってウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１の間の隙間を所定のクリアランスに保つことができる。したがって、ウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１が確実に噛み合うので、ウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１の間の不要なバックラッシュを防止することができる。その結果、電動機７の補助操舵力を、ウォーム軸１２を介して確実にウォームホイール１１に伝達することができる。
【００４０】
また、スプリング３６の付勢力は、回転自在である上ロール３７および下ロール３８を介してウォーム軸１２に伝達されている。このため、スプリング３６の付勢力によってウォーム軸１２の回転が抑制されることはない。しかも、ウォーム軸１２に当接する上ロール３７および下ロール３８は、上下方向への移動が禁止されているので、ウォーム軸１２が上下方向に移動するのを抑制している。その分、ウォーム軸１２の上下方向の撓みを防止している。その結果、操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機の補助操舵力を確実にステアリング軸に伝達することができる。さらに、上下ローラ３７，３８を用いているので、フリクションの少ない支持構造とすることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ウォーム軸１２の両端部をそれぞれ玉軸受３２，３３で支持しているが、たとえば中間支持手段でウォーム軸１２の他端１２Ｃの支持力を得ることができれば、ウォーム軸１２の他端１２Ｃに玉軸受を設けない態様とし、組み付け性を優先した態様とすることもできる。
なお、前記実施形態では、ドライバによる手動操舵力に加えて、さらに電動機による補助操舵力を付加してアシストする電動パワーステアリング装置について説明したが、操舵輪を転舵させるラック軸に連結されるピニオン軸に対して、ウォームホイールおよびウォーム軸により電動機の駆動力を付加する構成とするものであれば、他の態様のものについても適用することができる。たとえば、電気信号に基づいて制御される電動機の駆動力のみにより操舵輪を転舵させるステア・バイ・ワイヤ構造や四輪操舵構造などにおいても本発明を適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のとおり、請求項１に係る発明によれば、ウォーム軸を固定支持することにより、高い剛性をもってウォーム軸を支持することができる。したがって、ウォーム軸の撓みを防止してウォーム軸の撓みによるステアリングホイールを戻す際の不具合を防止し、もって操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機による操舵力を確実にピニオン軸に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】（ａ）は、両端を固定支持した梁のモデルの模式図およびその曲げモーメント図、（ｂ）両端を自由支持した梁のモデルの模式図およびその曲げモーメント図である。
【図５】第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【図７】図６のＹ−Ｙ線断面図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリング軸
４ ピニオン軸
４Ａ ピニオン
５ トルクセンサ
６ トルク伝達手段
７ 電動機
８ ラック軸
８Ａ ラック歯
１０ 制御装置
１１ ウォームホイール
１２ ウォーム軸
１２Ａ ウォームギヤ
１２Ｂ 一端
１２Ｃ 他端
１４Ａ （一端側第１）玉軸受（固定支持手段）
１４Ｂ （一端側第２）玉軸受（固定支持手段）
１５Ａ （他端側第１）玉軸受（固定支持手段）
１５Ｂ （他端側第２）玉軸受（固定支持手段）
２２ ニードル軸受
３４ 付勢手段
３５ 中間支持手段
３６ スプリング
３７ 上ロール
３８ 下ロール
３９ ローラホルダ
Ｔ トルク信号
ＶO 電動機制御信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、電動機の駆動力を直接利用してドライバの操舵力をアシストする。電動パワーステアリング装置を搭載した車両は一般に普及しており、この電動パワーステアリング装置により、ステアリングの動きが軽快になり、ドライバは強い力でステアリングを操作する必要がなくなる。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置において、電動機の駆動力を与える手段として、ウォーム軸とウォームホイールを用いた、いわゆるピニオンアシストタイプのものが知られている。その例として、たとえば特開平１１−４３０６２号に開示された電動パワーステアリング装置がある。この電動パワーステアリング装置は、図８に示すように、ステアリングの操作によって回転するステアリング軸に補助操舵力を与えるための電動機５１を有している。電動機５１にはウォーム軸５２が接続されており、ステアリング軸と連結されたピニオン軸５３には、ウォーム軸５２のウォームギア５２Ａと噛み合うウォームホイール５４がピニオン軸５３と同軸に固定されて取り付けられている。ウォーム軸５２の両端５２Ｂ，５２Ｃは、それぞれ玉軸受５５，５６によって支持されている。そして、電動機５１の補助操舵力は、ウォーム軸５２のウォームギア５２Ａおよびこれに噛み合うウォームホイール５４を介してピニオン軸５３に伝達される。この補助操舵力で、ドライバがステアリングを操作する際の操舵力を補助して軽減するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報に開示された電動パワーステアリング装置５０においては、ウォーム軸５２の両端部が単に玉軸受５５，５６で回転可能に自由支持されているのみである。このため、ウォーム軸５２の剛性（保持力）がさほど大きくないので、ウォーム軸５２が撓みやすくなる。ここで、たとえば操舵中にハンドルを戻そうとすると、図示しないトルクセンサが感知する操舵トルクは減少しているので、電動機５１が発生する補助操舵力を減少させるように制御する。このとき、スムーズにウォームホイール５４からウォーム軸５２を介して電動機５１を回転させてハンドルを戻さなくてはならないが、このときにウォーム軸５２が撓んでいると、電動機５１の補助操舵力が減少することによってウォームギア５２Ａの回転軸に作用する曲げモーメントが減少するので、撓んでいたウォーム軸５２が元に戻ろうとして復元変形が生じる。この復元変形はウォームギア５２Ａを回転させない方向の力となって働くので、ウォームホイール５４からの回転力をスムーズに電動機５１に対して伝達できなくなる。この結果、図示しないトルクセンサと制御装置、および電動機５１の間の適切な関係にずれが生じる。この関係のずれが電動機５１の慣性モーメントを受けてさらに増長され、ハンドルからの戻りを阻害し、操舵フィーリングを悪化させるという問題があった。
【０００５】
また、ウォーム軸５２の撓みなどに伴い、ウォームギア５２Ａとウォームホイール５４の間に所定のクリアランスを超える隙間が生じてしまうことがある。このような隙間が生じると、ウォームギア５２Ａとウォームホイール５４の間の不要なバックラッシュが大きくなる。その結果、電動機５１の補助操舵力をステアリング軸に完全に伝達できないという問題があった。
【０００６】
これらのウォーム軸５２の撓みにより生じる問題は、電動機５１から与えられる補助操舵力が大きくなるとさらに顕著となる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置におけるウォーム軸の撓みを防止することにより、操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに、電動機の補助操舵力を確実にステアリング軸に伝達できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１に係る発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に操舵力を加えるための電動機と、前記電動機を駆動する制御手段と、軸方向に変位することによって操舵輪を転舵するラック軸と、このラック軸に対してラック・アンド・ピニオン機構により噛み合わされるピニオン軸と、前記電動機によって回転させられるウォーム軸と、前記ピニオン軸と一体的に設けられ、前記ウォーム軸と噛み合わされるウォームホイールと、を有する電動パワーステアリング装置において、前記ウォーム軸の一端が前記電動機に連結されているとともに、前記ウォーム軸の前記一端を支持する複数の玉軸受と、前記ウォーム軸の他端を支持する複数の玉軸受が設けられており、前記一端の玉軸受間距離よりも前記他端の玉軸受間距離の方が大きいことを特徴とする。
【０００９】
梁の両端を固定支持としたときの曲げモーメントは、自由支持したとした場合の１／２となるので、梁の両端を固定支持した場合は、両端を自由支持した場合よりも曲げモーメントを少なくすることができる。すなわち、ウォーム軸の一端が前記電動機に連結されているとともに、ウォーム軸の電動機に連結されている側と、電動機に連結されていない側とに複数の玉軸受が設けられているため、曲げモーメントが少なく、高い剛性をもってウォーム軸を支持することができる。また、電動機に取り付けられていない側の玉軸受間距離の方を電動機に取り付けられている方の玉軸受間距離よりも大きくすることにより、ウォーム軸の一端と他端とを均一な剛性で固定支持することができるので、さらに確実にウォーム軸の撓みを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図、図２はその要部平断面図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明に係る電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２を有しており、ステアリングホイール２は、ステアリング軸３を介してピニオン軸４に連結されている。ピニオン軸４には、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ５およびトルク伝達手段６が取り付けられており、トルク伝達手段６は、いわゆる倍力装置であり、ステアリング系に補助操舵力を加えるための電動機７に接続されている。ピニオン軸４の下端に設けられたピニオン４Ａは、ラック軸８に形成されたラック歯８Ａと噛み合わされており、ピニオン軸４の回転がラック軸８の軸方向の変位に変換されて、操舵輪９，９を転舵する。また、トルクセンサ５は制御装置１０に接続されており、トルク信号を出力している。制御装置１０では、少なくともトルクセンサ５から出力されたトルク信号Ｔに基づいて、補助操舵力を算出し、電動機制御信号ＶOを電動機７に出力して電動機７を制御している。
【００２２】
トルク伝達手段６は、図２および図３に示すように、ピニオン軸４に対して同軸に固定されたウォームホイール１１を有している。電動機７にはウォーム軸１２が連結されており、ウォーム軸１２に設けられたウォームギヤ１２Ａがウォームホイール１１に噛み合わされている。電動機７を駆動してウォーム軸１２が回転すると、ウォームギヤ１２Ａに噛み合わされたウォームホイール１１が回転しウォームホイール１１とともにピニオン軸４が回転するようになっている。こうして、電動機７の補助操舵力（操舵力）がピニオン軸４に伝達され、ピニオン軸４を介してステアリング軸３に伝達される。
【００２３】
また、ウォーム軸１２の一端１２Ｂは、ウォーム軸１２の軸方向に隣接して配設された一端側第１玉軸受１４Ａおよび一端側第２玉軸受１４Ｂによって回転を許容する状態で固定支持されている。この２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂが、ウォーム軸１２の一端１２Ｂを固定支持する固定支持手段となり、高い剛性をもってウォーム軸１２の一端１２Ｂを固定支持している。さらに、ウォーム軸１２の他端１２Ｃも同様に、ウォーム軸１２の軸方向に隣接して配設された他端側第１玉軸受１５Ａおよび他端側第２玉軸受１５Ｂによって回転を許容する状態で固定支持されている。この２つの他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂが、ウォーム軸１２の他端１２Ｃを固定支持する固定支持手段となり、高い剛性をもってウォーム軸１２の他端１２Ｃを固定支持している。ここで、ウォーム軸１２の一端１２Ｂに設けられた一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂの玉同士の離間距離Ｌ１と他端１２Ｃに設けられた他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂの玉同士の離間距離Ｌ２は同一であり、十分に長い長さとなるように設定されている。
【００２４】
以上の構成を有する本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の動作、作用について説明する。
図１に示すステアリングホイール２をドライバが操作すると、トルクセンサ５は操舵トルクを検出する。トルクセンサ５で検出された操舵トルクは、トルク信号Ｔとして制御装置１０に出力される。制御装置１０では、少なくともトルク信号Ｔで表される操舵トルクを用い、適宜車速度・舵角などの条件を加味しながら、ステアリング系に付与される電動機７から出力される補助操舵力を算出する。この補助操舵力に基づいて、電動機７に電動機制御信号ＶOを出力する。電動機７は、電動機制御信号ＶOに基づいて駆動し、図２に示すウォーム軸１２を回転させる。ウォーム軸１２が回転する際、ウォーム軸１２の一端１２Ｂは一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂで固定支持されている。また、ウォーム軸１２の他端１２Ｃは他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂで固定支持されている。このように、ウォーム軸の両端１２Ｂ，１２Ｃが固定支持されていることにより、いわゆる両端固定された状態となっている。
【００２５】
ここで、ウォーム軸１２を梁に例えてその支持力について説明する。図４（ａ）に示すように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持しているときに梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたとする。また、図４（ｂ）に示すように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを自由支持しているときに梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたとする。いま、梁Ｈの長さをｌとすると、図４（ａ）の曲げモーメント図に示すように、両端ＨＡ，ＨＢを固定支持された梁Ｈに掛かる曲げモーメントはＰｌ／８である。また、図４（ｂ）の曲げモーメント図に示すように、両端ＨＡ,ＨＢを自由支持された梁Ｈに掛かる曲げモーメントはＰｌ／４である。このように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持としたときの曲げモーメントは、自由支持したとした場合の１／２となる。したがって、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持した場合は、自由支持した場合よりも曲げモーメントを少なくすることができる。
【００２６】
また、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持された梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたときの梁Ｈの最大撓み量δmaxは、下記の（１）式で表される。
δmax＝Ｐｌ3／１９２ＥＩｚ…（１）
ただし、Ｐ：梁Ｈに掛かる力
ｌ：梁Ｈの長さ
Ｅ：ヤング率
Ｉｚ：断面二次モーメント
これに対して、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを自由支持された梁Ｈの中央上方から力Ｐを加えたときの梁Ｈの最大撓み量δmaxは、下記（２）式で示される。
δmax＝Ｐｌ3／４８ＥＩｚ…（２）
ただし、Ｐ：梁Ｈに掛かる力
ｌ：梁Ｈの長さ
Ｅ：ヤング率
Ｉｚ：断面二次モーメント
したがって、両端を固定支持された梁Ｈの撓み量は、両端を自由端支持された梁Ｈの撓み量の１／４となる。このように、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持した場合には、自由支持した場合よりも撓みの少ない構造とすることができる。したがって、梁Ｈの両端ＨＡ，ＨＢを固定支持した場合には、剛性が高く、撓みの少ない構造とすることができる。
【００２７】
このように、梁Ｈの両端を固定支持した場合には、両端を自由支持した場合よりも高い剛性をもって棒材を支持することができ、その最大撓み量も小さくなる。同様の原理により本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１では、ウォーム軸１２をそれぞれ２つの玉軸受１４Ａ，１４Ｂ、１５Ａ，１５Ｂによって固定支持しているため、従来の自由支持されたものよりも高い剛性をもってウォーム軸１２を支持することができる。その結果、電動機７の駆動力によりウォーム軸１２の中間部に力Ｐが加わった場合、曲げモーメントの大きさが１／２となり、最大撓み量が１／４となるので、ウォーム軸１２の撓みを効果的に防止することができる。したがって、ウォーム軸の撓みによるステアリングホイールを戻す際の不具合を防止し、もって電動パワーステアリング装置１における操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに、電動機７による補助操舵力を確実にステアリング軸３に伝達することができる。
【００２８】
また、本実施形態において、たとえば電動機７の重量が大きく、ウォーム軸１２の一端１２Ｂと他端１２Ｃの間で剛性が異なる場合がある。たとえば、電動機７の回転軸との連結が強固な場合には、ウォーム軸１２の一端１２Ｂの方が他端１２Ｃよりも剛性が高くなる（撓み角が小さくなる）。このような状態にあるときには、ウォーム軸１２の他端１２Ｃを固定支持する２つの他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂの間の離間距離Ｌ２を、一端１２Ｂを固定支持する２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂの間の離間距離Ｌ１よりも大きくすることができる。このように、具体的には、ウォーム軸１２における他端１２Ｃ側の他端側玉軸受１５Ａ，１５Ｂの間の離間距離Ｌ２を他端１２Ｂ側の２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂの間の離間距離を大きくすることにより、他端１２Ｃの剛性を一端１２Ｂ側の剛性よりも高くすることができる。その結果、電動機７の回転軸との連結部の強度に応じてウォーム軸１２における一端１２Ｂと他端１２Ｃを均一な剛性で固定支持することができるので、さらに確実にウォーム軸１２の撓みを防止することができる。
【００２９】
次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【００３０】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０は、前記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１と比較して、トルク伝達手段のみの構成が相違している。したがって、その相違する部分について主に説明し、また、前記第１の実施形態と比較して、同一の部材等については同一の番号を付しておく。
【００３１】
図５に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０におけるトルク伝達手段２１は、ピニオン軸４に対して同軸に固定されたウォームホイール１１を有している。電動機７にはウォーム軸１２が連結されており、ウォーム軸１２に設けられたウォームギヤ１２Ａがウォームホイール１１に噛み合わされている。電動機７を駆動してウォーム軸１２が回転すると、ウォームギヤ１２Ａに噛み合わされたウォームホイール１１が回転し、ウォームホイール１１とともにピニオン軸４が回転するようになっている。こうして、電動機７の補助操舵力はピニオン軸４に伝達される。かかる構成は、前記第１の実施形態と同一である。
【００３２】
また、ウォーム軸１２の一端１２Ｂは、ウォーム軸１２の軸方向に隣接して配設された２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂによって回転を許容する状態で固定支持されている。一方、ウォーム軸１２の他端１２Ｃは、ニードル軸受２２によって回転を許容する状態で固定支持されている。このように、ウォーム軸１２の他端１２Ｃがニードル軸受２２によって固定支持されている点で、本実施形態は前記実施形態と異なる。
【００３３】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０におけるウォーム軸１２は、その一端１２Ｂ側が２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂで固定支持されているとともに、他端１２Ｃ側がニードル軸受２２で固定支持されている。ニードル軸受２２においては、内輪および外輪にニードルローラが軸長手方向にわたって接しているので、玉軸受と比較して互いに径方向に接触する部分が多い。したがって、ニードル軸受２２で固定支持されたウォーム軸１２の他端１２Ｃ側は、２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂで固定支持された一端１２Ｂ側よりも径方向の力への支持強度が大きくなっている。そのため、他端１２Ｃにおけるニードル軸受２２による固定支持は、一端１２Ｂにおける２つの一端側玉軸受１４Ａ，１４Ｂによる固定支持よりも高い剛性で支持されている。したがって、電動機７の回転軸との連結により、一端１２Ｂ側の剛性が高くなっている場合でも、他端１２Ｃ側を支持強度の高いニードル軸受２２で固定支持することにより、ウォーム軸１２における一端１２Ｂと他端１２Ｃの剛性を均一にすることができる。その結果、ウォーム軸の撓みを防ぐとともに、ステアリングホイール２を左回転で戻す場合と右回転で戻す場合との操舵フィーリングの差（左右差）を減少させることができる。そうして、操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機７による操舵力を確実にピニオン軸３に伝達することができる。
【００３４】
続いて、第３の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図、図７は図６のＹ−Ｙ線断面図である。
【００３５】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３０は、前記第２の実施形態と同様に、前記第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１と比較して、トルク伝達手段のみの構成が相違している。したがって、その相違する部分について主に説明し、前記第１の実施形態と比較して、同一の部材等については同一の番号を付しておく。
【００３６】
図６に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３０におけるトルク伝達手段３１は、ピニオン軸４に対して同軸に固定されたウォームホイール１１を有している。電動機７にはウォーム軸１２が連結されており、ウォーム軸１２に設けられたウォームギヤ１２Ａがウォームホイール１１に噛み合わされている。電動機７を駆動してウォーム軸１２が回転すると、ウォームギヤ１２Ａに噛み合わされたウォームホイール１１が回転し、ウォームホイール１１とともにピニオン軸４が回転するようになっている。こうして、電動機７の補助操舵力はピニオン軸４に伝達される。かかる構成は、前記第１および第２実施形態と同一である。
【００３７】
ウォーム軸１２の一端１２Ｂは、玉軸受３２によって回転を許容する状態で支持されており、他端１２Ｃは玉軸受３３によって回転を許容する状態で支持されている。また、ウォーム軸１２の軸方向ほぼ中央部分には、中間支持手段３５が設けられている。中間支持手段３５は、ウォーム軸１２を介してウォームホイール１１に対して相反する位置に設けられており、ウォーム軸１２をウォームホイール１１の方向に付勢する付勢手段３４を有している。この付勢手段３４によって、ウォーム軸におけるウォームホイールとの噛み合い部の反対側からウォーム軸１２をウォームホイール１１の方向に付勢している。この付勢手段３４は、ウォーム軸１２をウォームホイール１１との噛み合わせ部側に付勢するものであり、スプリング３６、上ロール３７、下ロール３８、およびローラホルダ３９を備えている。
【００３８】
付勢手段３４は、ウォーム軸１２のウォームホイール１１との噛み合い部の反対側に配設された上ロール３７および下ロール３８を有している。また、上ロール３７および下ロール３８を回転自在に支持するローラホルダ３９を有しており、さらにはローラホルダ３９を付勢するスプリング３６を有している。上ロール３７および下ロール３８は、いずれもウォームギヤ１２Ａに当接しており、スプリング３６の付勢力をウォームギヤ１２Ａに伝達している。また、上ロール３７および下ロール３８の回転軸はローラホルダ３９によって固定されており、上下方向への移動は禁止されている。
【００３９】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置３０におけるウォーム軸１２は、軸方向のほぼ中央部が中間支持手段３５で支持されている。ウォーム軸１２の撓み量は、その中間部で最も大きくなることが多い。そこで、中間支持部材３５でウォーム軸１２を支持していることからウォーム軸１２の撓みを効果的に防止することができる。そのため、ウォーム軸の撓みを防止してウォーム軸の撓みによるステアリングホイールを戻す際の不具合を防止し、もって操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機による操舵力を確実にピニオン軸に伝達することができる。
また、ウォーム軸１２の中間部を支持していることから、ウォーム軸１２の軸方向における強度のばらつきを少なくすることができる。そのため、操舵フィーリングの左右差を減少させることができる。
さらに、中間支持手段３５は、付勢手段３４を有しており、たとえばウォーム軸１２のわずかな撓みなどに伴い、ウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１の間に所定のクリアランス以上の隙間が生じてしまいそうになる。このようなときでも、スプリング３６の付勢力が上ロール３７および下ロール３８を介してウォーム軸１２に伝達され、この付勢力によってウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１の間の隙間を所定のクリアランスに保つことができる。したがって、ウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１が確実に噛み合うので、ウォームギヤ１２Ａとウォームホイール１１の間の不要なバックラッシュを防止することができる。その結果、電動機７の補助操舵力を、ウォーム軸１２を介して確実にウォームホイール１１に伝達することができる。
【００４０】
また、スプリング３６の付勢力は、回転自在である上ロール３７および下ロール３８を介してウォーム軸１２に伝達されている。このため、スプリング３６の付勢力によってウォーム軸１２の回転が抑制されることはない。しかも、ウォーム軸１２に当接する上ロール３７および下ロール３８は、上下方向への移動が禁止されているので、ウォーム軸１２が上下方向に移動するのを抑制している。その分、ウォーム軸１２の上下方向の撓みを防止している。その結果、操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機の補助操舵力を確実にステアリング軸に伝達することができる。さらに、上下ローラ３７，３８を用いているので、フリクションの少ない支持構造とすることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ウォーム軸１２の両端部をそれぞれ玉軸受３２，３３で支持しているが、たとえば中間支持手段でウォーム軸１２の他端１２Ｃの支持力を得ることができれば、ウォーム軸１２の他端１２Ｃに玉軸受を設けない態様とし、組み付け性を優先した態様とすることもできる。
なお、前記実施形態では、ドライバによる手動操舵力に加えて、さらに電動機による補助操舵力を付加してアシストする電動パワーステアリング装置について説明したが、操舵輪を転舵させるラック軸に連結されるピニオン軸に対して、ウォームホイールおよびウォーム軸により電動機の駆動力を付加する構成とするものであれば、他の態様のものについても適用することができる。たとえば、電気信号に基づいて制御される電動機の駆動力のみにより操舵輪を転舵させるステア・バイ・ワイヤ構造や四輪操舵構造などにおいても本発明を適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のとおり、請求項１に係る発明によれば、ウォーム軸を固定支持することにより、高い剛性をもってウォーム軸を支持することができる。したがって、ウォーム軸の撓みを防止してウォーム軸の撓みによるステアリングホイールを戻す際の不具合を防止し、もって操舵フィーリングの悪化を防ぐとともに電動機による操舵力を確実にピニオン軸に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】（ａ）は、両端を固定支持した梁のモデルの模式図およびその曲げモーメント図、（ｂ）両端を自由支持した梁のモデルの模式図およびその曲げモーメント図である。
【図５】第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【図７】図６のＹ−Ｙ線断面図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置の要部平断面図である。
【符号の説明】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリング軸
４ ピニオン軸
４Ａ ピニオン
５ トルクセンサ
６ トルク伝達手段
７ 電動機
８ ラック軸
８Ａ ラック歯
１０ 制御装置
１１ ウォームホイール
１２ ウォーム軸
１２Ａ ウォームギヤ
１２Ｂ 一端
１２Ｃ 他端
１４Ａ （一端側第１）玉軸受（固定支持手段）
１４Ｂ （一端側第２）玉軸受（固定支持手段）
１５Ａ （他端側第１）玉軸受（固定支持手段）
１５Ｂ （他端側第２）玉軸受（固定支持手段）
２２ ニードル軸受
３４ 付勢手段
３５ 中間支持手段
３６ スプリング
３７ 上ロール
３８ 下ロール
３９ ローラホルダ
Ｔ トルク信号
ＶO 電動機制御信号
Claims (1)
- ステアリング系に操舵力を加えるための電動機と、前記電動機を駆動する制御手段と、
軸方向に変位することによって操舵輪を転舵するラック軸と、このラック軸に対してラック・アンド・ピニオン機構により噛み合わされるピニオン軸と、前記電動機によって回転させられるウォーム軸と、前記ピニオン軸と一体的に設けられ、前記ウォーム軸と噛み合わされるウォームホイールと、を有する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォーム軸の一端が前記電動機に連結されているとともに、前記ウォーム軸の前記一端を支持する複数の玉軸受と、前記ウォーム軸の他軸を支持する複数の玉軸受が設けられており、前記一端の玉軸受間距離よりも前記他端の玉軸受間距離の方が大きいことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001060266A JP3888607B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 電動パワーステアリング装置 |
| US10/079,610 US20020121401A1 (en) | 2001-03-05 | 2002-02-19 | Electric motor assist type power steering apparatus |
| DE10208725A DE10208725B4 (de) | 2001-03-05 | 2002-02-28 | Elektromotorische Servolenkvorrichtung |
| US10/695,150 US6832662B2 (en) | 2001-03-05 | 2003-10-27 | Electric motor assist type power steering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001060266A JP3888607B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002264827A JP2002264827A (ja) | 2002-09-18 |
| JP3888607B2 true JP3888607B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=18919711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001060266A Expired - Fee Related JP3888607B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20020121401A1 (ja) |
| JP (1) | JP3888607B2 (ja) |
| DE (1) | DE10208725B4 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1323005C (zh) * | 2001-12-03 | 2007-06-27 | 日本精工株式会社 | 电动转向装置 |
| CN100519300C (zh) * | 2003-02-20 | 2009-07-29 | 日本精工株式会社 | 电动动力转向装置 |
| US7784491B2 (en) * | 2005-02-22 | 2010-08-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Cover on power steering reservoir assembly |
| US7721616B2 (en) * | 2005-12-05 | 2010-05-25 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Sprung gear set and method |
| JP2007196751A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Jtekt Corp | 電動パワーステアリング装置 |
| US8294311B2 (en) * | 2006-03-06 | 2012-10-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric motor and electric power steering apparatus |
| US8250940B2 (en) * | 2006-07-20 | 2012-08-28 | Steering Solutions Ip Holding Corporation | System and method for controlling contact between members in operable communication |
| JP5088527B2 (ja) * | 2006-08-11 | 2012-12-05 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| DE102007052057A1 (de) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | Valeo Systèmes d'Essuyage | Elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge sowie Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines solchen Antriebs |
| DE102008013059B4 (de) * | 2008-03-06 | 2017-12-14 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | System mit Getriebe |
| JP2010280034A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Nikken Kosakusho Works Ltd | ロータリテーブル装置 |
| DE102009028380B4 (de) * | 2009-08-10 | 2015-05-07 | Zf Lenksysteme Gmbh | Vorrichtung zum Andrücken einer Schnecke |
| JP5780429B2 (ja) * | 2011-11-16 | 2015-09-16 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
| JP5798946B2 (ja) * | 2012-02-24 | 2015-10-21 | カヤバ工業株式会社 | 電動パワーステアリング装置、及びそれに用いられる軸連結器 |
| US9499191B2 (en) * | 2012-06-22 | 2016-11-22 | Takata AG | Superposition drive for a superimposed steering system of a motor vehicle |
| DE102013207142B4 (de) * | 2013-04-19 | 2014-12-11 | Ford Global Technologies, Llc | Schneckengetriebe |
| US11088588B2 (en) * | 2015-08-10 | 2021-08-10 | Nidec Corporation | Motor with an upper bearing including a washer, a lower bearing, and bearing holding portions |
| KR102033558B1 (ko) * | 2018-05-18 | 2019-10-17 | 주식회사 만도 | 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기 |
| CN111668972B (zh) * | 2019-03-05 | 2023-08-22 | 日本电产株式会社 | 无刷马达及包含该无刷马达的电气产品 |
| CN114165576A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-11 | 合众新能源汽车有限公司 | 一种汽车电动转向减速箱齿轮轴固定结构 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3664718A (en) * | 1970-09-21 | 1972-05-23 | Heald Machine Co | Toolhead |
| US3932960A (en) * | 1974-04-29 | 1976-01-20 | Bryant Grinder Corporation | Single slide grinding machine |
| US4739855A (en) * | 1985-07-22 | 1988-04-26 | Mazda Motor Corporation | Vehicle steering system having a steering ratio changing mechanism |
| US4611934A (en) * | 1985-09-09 | 1986-09-16 | Cincinnati Milacron Inc. | Device for preloading bearings |
| JPH03249451A (ja) * | 1990-02-27 | 1991-11-07 | Aiseru Kk | ウォームギヤのブレーキ装置 |
| JP2565809B2 (ja) * | 1991-09-04 | 1996-12-18 | 宏 豊政 | ウオームギア |
| JPH06211152A (ja) * | 1993-01-19 | 1994-08-02 | Aisin Seiki Co Ltd | 車輌の操舵装置 |
| JP3376869B2 (ja) * | 1997-05-29 | 2003-02-10 | 日本精工株式会社 | 電動式パワーステアリング装置 |
| US6155377A (en) * | 1997-08-01 | 2000-12-05 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Variable gear ratio steering system |
| JP2001080529A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-03-27 | Koyo Seiko Co Ltd | 動力舵取装置及び動力伝達継手 |
| US20020084136A1 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-04 | Fowlkes Edward Taylor | Power steering system with roller yoke |
-
2001
- 2001-03-05 JP JP2001060266A patent/JP3888607B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-02-19 US US10/079,610 patent/US20020121401A1/en not_active Abandoned
- 2002-02-28 DE DE10208725A patent/DE10208725B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-10-27 US US10/695,150 patent/US6832662B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040094353A1 (en) | 2004-05-20 |
| JP2002264827A (ja) | 2002-09-18 |
| US20020121401A1 (en) | 2002-09-05 |
| DE10208725B4 (de) | 2006-04-13 |
| DE10208725A1 (de) | 2002-11-14 |
| US6832662B2 (en) | 2004-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3888607B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JPH0529979Y2 (ja) | ||
| JP2000159128A (ja) | 電動式パワーステアリング装置 | |
| WO2020080435A1 (ja) | ステアリング装置 | |
| JP3934925B2 (ja) | ケーブル式ステアリング装置 | |
| JP2002021943A (ja) | 電動式舵取装置 | |
| JP2015003611A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP4654532B2 (ja) | ジョイント構造並びにそれを用いた減速機構及び操舵補助装置 | |
| JP4571444B2 (ja) | 車両用電動パワーステアリング装置 | |
| JP2949604B2 (ja) | 電動式動力舵取装置 | |
| JP2694213B2 (ja) | 動力舵取装置 | |
| JP2002154443A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2004322919A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3942147B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP4645929B2 (ja) | 電動式パワーステアリング装置及びその組み付け方法 | |
| JP4193635B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| JP4790746B2 (ja) | 電動式ステアリング装置 | |
| JP4352325B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2830992B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP4114560B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3985678B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP2006088848A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3646201B2 (ja) | 車両用操舵装置 | |
| JP2982375B2 (ja) | 車両用ステアリング装置 | |
| JP4193636B2 (ja) | 車両用操舵装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060906 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060913 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061106 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061122 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091208 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101208 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101208 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111208 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111208 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121208 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131208 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |