JP3937386B2

JP3937386B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3937386B2
Application number: JP2001013415A
Authority: JP
Inventors: 丈博猿渡; 邦洋岡; 雅規有馬
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002211420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータによって車両の操舵補助力を得る電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前記電動パワーステアリング装置として、電動モータの回転を、その出力軸に連結された第１の傘歯車と、この第１の傘歯車に対して互いの軸線を直交させた状態で噛合された第２の傘歯車とを介して、ラック軸を包囲した回転体に伝達し、この回転体の回転運動を、当該回転体とラック軸との間に設けられたボールねじによってラック軸の直線運動に変換可能とし、前記電動モータを操舵輪（ハンドル）の回転に応答させて回転駆動させることにより、前記ラック軸に連結された転舵輪を転舵するための手動操舵力を補助するようにしたものが提供されている。
【０００３】
ところが前記した従来の電動パワーステアリング装置においては、前記第１，第２の各傘歯車の加工精度や組立精度に起因して、両者の噛み合わせ部分にバックラッシュが発生することがあり、このバックラッシュが発生すると、ステアリングホイールの操舵時にいわゆる歯打ち音が発生し、これが車内に洩れて運転者や同乗者に不快感を与えるおそれがあった。
【０００４】
そこで、電動モータを装置のハウジングに対して偏芯移動可能とし、電動パワーステアリング装置の組み立て時に、前記第２の傘歯車に対する第１の傘歯車の位置を電動モータの偏芯移動によって調整することにより、前記バックラッシュが生じるのを防止す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（例えば特開２０００−１９０８５５号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように装置の組み立て時にバックラッシュが生じないように調整しても、装置の長期間の使用によって前記一対の傘歯車の歯面が磨耗することから、バックラッシュが発生するのを避けることは困難である。このため、電動パワーステアリング装置を定期的に分解してバックラッシュ調整を行う必要がある等、煩雑なメンテナンスが必要であるという問題があった。
この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、長期間に亘ってバックラッシュが生じるのを防止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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためのこの発明の電動パワーステアリング装置は、電動モータによって回転駆動される第１の傘歯車と、直線移動によって転舵輪を転舵させるラック軸と、前記第１の傘歯車に対して互いの軸線を交差させた状態で噛合された第２の傘歯車と、前記ラック軸を包囲した状態で、前記第１の傘歯車が位置する側の一端部に配置された第１の転がり軸受及び他端部に配置された第２の転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、前記第２の傘歯車と一体回転可能な回転体と、この回転体と前記ラック軸との間に構成されたボールねじとを備え、前記電動モータの回転を前記第１傘歯車及び第２傘歯車を介して回転体に伝達することにより前記ラックを直線移動させて、転舵輪を転舵するための手動操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングは、前記第１の転がり軸受を介在して前記回転体の一端部を支持する第１のハウジングと、前記第２の転がり軸受を介在して前記回転体の他端部を支持するとともに互いの軸方向の相対位置を調整するための位置調整機構を介して前記第１のハウジングに連結された第２のハウジングとを、有し、前記回転体は、その一端部が、前記第１の転がり軸受に軸方向への移動を許容した状態で保持されるとともに、その他端部を支持する前記第２の転がり軸受の外輪が、軸方向への移動を許容した状態で第２のハウジングに保持されることで、前記第１及び第２のハウジングに対して、軸方向に相対移動可能であり、前記第２の傘歯車は、前記回転体と同行して軸方向に移動可能とされ、前記回転体を支持する前記第２の転がり軸受の外輪の外側面と、前記第２のハウジングとの間には、前記回転体及び前記第２の転がり軸受を介して、前記第２の傘歯車を前記第１の傘歯車方向に付勢する付勢部材が、前記第２の転がり軸受の外側面と、この外側面に対向して前記第２のハウジングに形成された付勢部材受け部と、の間に介在して配置されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
前記の構成の電動パワーステアリング装置によれば、長期間の使用によって各傘歯車が磨耗しても、前記付勢部材によって第２の傘歯車を当該摩耗に追従させて第１の傘歯車側に移動させることができる。このため、両傘歯車の噛み合い部分においてバックラッシュが生じるのを防止することができる。
【０００８】
また、前記電動パワーステアリング装置は、前記付勢部材によって第２の転がり軸受の外輪を付勢し、この付勢力を回転体を介して第２の傘歯車に伝達することができるとともに、前記第２の傘歯車を回転体に同行させて第１の傘歯車方向へ移動させることができる。このため、前記付勢部材と回転体との相対回転を許容するための軸受が不要となる。
【０００９】
また、前記電動パワーステアリング装置においては、前記位置調整機構によって、第１のハウジングと第２のハウジングとの軸方向の相対位置を調整することにより、前記第２の転がり軸受の外輪の外側面と、この外側面に対向するハウジングの付勢部材受け部との間の間隔を調整することができ、この間隔調整により前記付勢部材による第２の傘歯車の付勢力を調整することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下この発明の電動パワーステアリング装置の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す断面図である。この電動パワーステアリング装置は、長尺のハウジングＨと、このハウジングＨに取り付けられた電動モータ１と、この電動モータ１によって回転駆動される第１の傘歯車２と、前記ハウジングＨの内部を挿通し、直線移動によって図示しない転舵輪を転舵させるラック軸３と、前記第１の傘歯車２に噛合された第２の傘歯車４と、前記ラック軸３を包囲した状態でハウジングＨに回転自在に支持された回転体５と、この回転体５と前記ラック軸３との間に構成されたボールねじ６と、前記第２の傘歯車４を第１の傘歯車方向へ付勢する付勢部材７（図２参照）と、操舵輪の回転をラック軸３の直線運動に変換するラックピニオン機構８とによって主要部が構成されている。
【００１１】
前記ハウジングＨは、回転体５の図において右端部を支持する第１のハウジングＨ１と、前記回転体５の図において左端部を支持する第２のハウジングＨ２と、前記電動モータ１及び第１の傘歯車２を支持する第３のハウジングＨ３とに分割されている。
図２も参照して、前記第１のハウジングＨ１と第２のハウジングＨ２とは、位置調整機構１０によって軸方向の相対位置を調整できるように互いに連結されている。この位置調整機構１０は、前記第１のハウジングＨ１の左端内周に形成された雌ねじ１０ａと、第２のハウジングＨ２の右端外周に形成され、前記雌ねじ１０ａにねじ込まれた雄ねじ１０ｂと、この雄ねじ１０ｂにねじ込まれたロックナット１０ｃとによって構成されており、前記雌ねじ１０ａに対する雄ねじ１０ｂのねじ込み深さを調整することによって、第１のハウジングＨ１と第２のハウジングＨ２との軸方向の相対位置を調整することができ、この状態でロックナット１０ｃを締め付けることによって、両者の軸方向の相対位置がずれるのを規制することができる。
【００１２】
電動モータ１は、その出力軸１ａに第１の傘歯車２が一体回転可能に取り付けられている。この第１の傘歯車２は鉛直方向に延びる支軸２ａを備えており、この支軸２ａの上端は、ジョイント１ｂを介して電動モータ１の出力軸１ａに一体回転間可能に連結されている。また、前記支軸２ａの途中部は一対の転がり軸受１２を介して第３のハウジングＨ３に回転自在に支持されている。この第３のハウジングＨ３は第１のハウジングＨ１にねじ込まれて連結されている。
【００１３】
ラック軸３は第１のハウジングＨ１及び第２のハウジングＨ２によって、軸方向へ直線移動可能に支持されている。このラック軸３の両端は、図示しない転舵輪にボールジョイント１６を介して連結されており、その直線移動によって転舵輪を転舵させることができる。このラック軸３の図において右端側には、前記ラックピニオン機構８の一部を構成するラックギヤが形成されている。
【００１４】
第２の傘歯車４は回転体５の外周に嵌合されており、キー等によって回転体５との相対回転が規制されている。この第２の傘歯車４の軸線と前記第１の傘歯車２の軸線とは互いに直交させてあり、第２の傘歯車４を第１の傘歯車２に対して図において左側に配置した状態で両者を噛み合わせてある。
回転体５はラック軸３の外周に隙間を有して嵌合されており、その右端部は第１の転がり軸受１３を介して第１のハウジングＨ１に回転自在に支持され、左端部は第２の転がり軸受１４を介して第２のハウジングＨ２に回転自在に支持されている。この回転体５のうちの前記第２の傘歯車４の背後部分には、当該第２の傘歯車４が第１の傘歯車２から離反する方向へ移動するのを規制する段部５ａが形成されている。
【００１５】
前記第１の転がり軸受１３はボール軸受によって構成されており、回転体５の軸方向への移動を許容した状態で、当該回転体５を保持している。また、前記第２の転がり軸受１４についても、ボール軸受によって構成されており、その内輪は回転体５で兼用している。この第２の転がり軸受１４の外輪１４ａと第２のハウジングＨ２とは、軸方向への相対移動が許容されている。したがって、第２の転がり軸受１４の外輪１４ａの左側面（外側面）を第１の傘歯車２方向へ押圧することにより、回転体５を右方向へ移動させることができ、この移動に同行させて第２の傘歯車４を第１の傘歯車２方向へ移動させることができる。
【００１６】
ボールねじ６は、前記回転体５とラック軸３との間に構成されており、回転体５の回転をラック軸３の直線運動に変換する。
付勢部材７は皿ばねによって構成されており、前記第２の転がり軸受１４の外輪１４ａの左側面と、この左側面に対向させた状態で隙間Ｓを設けて第２のハウジングＨ２に形成されたばね受け部（付勢部材受け部）１５との間に介在している（図３参照）。この付勢部材７は所定量弾性収縮させた状態で前記隙間Ｓに介在してあり、これにより、第２の傘歯車４を、第２の転がり軸受１４及び回転体５を介して第１の傘歯車２方向に常時付勢することができる。このように第２の転がり軸受１４を介して第２の傘歯車４を付勢することにより、前記付勢部材７と回転体５との相対回転を許容するための軸受を別途設ける必要がなく、その分、装置の構造を簡素にすることができる。
【００１７】
ラックピニオン機構８は、図示しない操舵輪によって回転駆動されるステアリングシャフト８ａと、このステアリングシャフト８ａに連結されたピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合され、前記ラック軸３に形成されたラックギヤとを備えており、操舵輪の回転操作に伴ってラック軸３を直線運動させることができる。前記ステアリングシャフト８ａの回転トルクはトルクセンサによって検出され、この検出された回転トルクに応じた動力で前記電動モータ１が駆動されて、ラック軸３に操舵補助力が付与される。
【００１８】
以上の構成の電動パワーステアリング装置は、第２の傘歯車４が付勢部材７によって第１の傘歯車２に弾性的に押し付けられているので、長期間の使用によって各傘歯車２，４が磨耗しても、前記付勢部材７によって第２の傘歯車４を当該摩耗に追従させて回転体５とともに第１の傘歯車２側に移動させることができる。このため、両傘歯車２，４の噛み合い部分においてバックラッシュが生じるのを長期間に亘って防止することができる。
【００１９】
また、前記位置調整機構１０によって第１のハウジングＨ１と第２のハウジングＨ２との軸方向の相対位置を調整することにより、前記第２の転がり軸受１４とばね受け部１５との間の間隔（隙間Ｓ）を調整することができ、この間隔調整により前記付勢部材７による第２の傘歯車４の付勢力を調整することができる。このため、装置の組み立て時において、例えば第２のハウジングＨ２を第１のハウジングＨ１にねじ込む際のトルクを感知することによって、前記第１の傘歯車２に対して第２の傘歯車４を適正な接触圧に噛み合わせることができ、これによりバックラッシュを容易且つ適正に調整することができる
【００２０】。
この発明は前記実施の形態に限定されるものでなく、例えば第２の傘歯車４を回転体５に対して軸方向へ移動可能に取り付け、この第２の傘歯車４の背後に付勢部材７を配置して、第２の傘歯車４を直接付勢部材７により付勢するようにすること、第１の傘歯車２と第２の傘歯車４の互いの軸線を直角でなく斜めに交差させるようにすること等、種々の設計変更を施すことができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の電動パワーステアリング装置によれば、長期間の使用によって各傘歯車が磨耗しても、前記付勢部材によって第２の傘歯車を当該摩耗に追従させて第１の傘歯車側に移動させることができるので、両傘歯車の噛み合い部分においてバックラッシュが生じるのを防止することができる。このため、メンテンナンスを要することなく、歯打ち音の発生を防止することができ、この歯打ち音に起因して運転者や同乗者に不快感を与えるのを長期間に亘って防止することができる。
【００２２】
また、上記電動パワーステアリング装置によれば、付勢部材の付勢力を第２の転がり軸受の外輪を介して回転体に伝達して、前記第２の傘歯車を回転体に同行させて第１の傘歯車方向へ移動させることができるので、前記付勢部材と回転体との相対回転を許容するための軸受が不要であり、その分、装置の構造を簡素にすることができる。
【００２３】
また、上記電動パワーステアリング装置によれば、位置調整機構によって、第１のハウジングと第２のハウジングとの軸方向の相対位置を調整することにより、付勢部材による第２の傘歯車の付勢力を調整することができるので、バックラッシュを容易且つ適正に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電動パワーステアリング装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】前図の要部拡大断面図である。
【図３】付勢部材部分を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１電動モータ
１ａ出力軸
２第１の傘歯車
３ラック軸
４第２の傘歯車
５回転体
６ボールねじ
７付勢部材
８ラックピニオン機構
１０取付位置調整機構
１３第１の転がり軸受
１４第２の転がり軸受
１５ばね受け部（付勢部材受け部）
Ｈハウジング
Ｈ１第１のハウジング
Ｈ２第２のギヤハウジング
Ｈ３第３のハウジング

Claims

電動モータによって回転駆動される第１の傘歯車と、直線移動によって転舵輪を転舵させるラック軸と、前記第１の傘歯車に対して互いの軸線を交差させた状態で噛合された第２の傘歯車と、前記ラック軸を包囲した状態で、前記第１の傘歯車が位置する側の一端部に配置された第１の転がり軸受及び他端部に配置された第２の転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、前記第２の傘歯車と一体回転可能な回転体と、この回転体と前記ラック軸との間に構成されたボールねじとを備え、前記電動モータの回転を前記第１傘歯車及び第２傘歯車を介して回転体に伝達することにより前記ラックを直線移動させて、転舵輪を転舵するための手動操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジングは、前記第１の転がり軸受を介在して前記回転体の一端部を支持する第１のハウジングと、前記第２の転がり軸受を介在して前記回転体の他端部を支持するとともに互いの軸方向の相対位置を調整するための位置調整機構を介して前記第１のハウジングに連結された第２のハウジングとを、有し、
前記回転体は、その一端部が、前記第１の転がり軸受に軸方向への移動を許容した状態で保持されるとともに、その他端部を支持する前記第２の転がり軸受の外輪が、軸方向への移動を許容した状態で第２のハウジングに保持されることで、前記第１及び第２のハウジングに対して、軸方向に相対移動可能であり、
前記第２の傘歯車は、前記回転体と同行して軸方向に移動可能とされ、
前記回転体を支持する前記第２の転がり軸受の外輪の外側面と、前記第２のハウジングとの間には、前記回転体及び前記第２の転がり軸受を介して、前記第２の傘歯車を前記第１の傘歯車方向に付勢する付勢部材が、前記第２の転がり軸受の外側面と、この外側面に対向して前記第２のハウジングに形成された付勢部材受け部と、の間に介在して配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。