JP4232536B2

JP4232536B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4232536B2
Application number: JP2003143349A
Authority: JP
Inventors: 愼治西川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-05-21
Also published as: JP2004345444A

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】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ及び該電動モータの回転力を舵取手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段の動作を前記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構成されている。
【０００３】
減速歯車機構は前記電動モータの回転に連動する小歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する大歯車としてのウォームホイールとを備えており、ウォームの両端部が転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持されている。
このように減速歯車機構が用いられた電動パワーステアリング装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部にバックラッシュが発生し、また、転がり軸受のアキシアル隙間によってウォームが軸長方向へガタつくことになる。
【０００４】
そこで、バックラッシュに対してはウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が長短となる方向への移動が可能であり前記ウォームの反電動モータ側を支持する円柱形の軸受部材と、前記ウォームを軸受部材を介してウォームホイールの方向へ付勢するコイルバネと、該コイルバネを介して前記軸受部材を移動させる操作体とを設け、該操作体を操作することにより、前記回転中心間距離を調整し、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくして転舵時等のバックラッシュによる歯打ち音をなくするように構成された電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
また、ウォームの軸長方向へのガタつきに対しては、電動モータ側転がり軸受の外輪の一側面に当接するねじ環を前記ハウジングに螺着し、該ねじ環が外輪を軸長方向へ押付ることにより転がり軸受のアキシアル隙間を少なくし、ウォームの軸長方向へのガタつきを低減するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１のように軸受部材、コイルバネ及び操作体が設けられた電動パワーステアリング装置にあっては、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくするために比較的多くの部品点数が必要であり、さらに、ウォームの軸長方向へのガタつきを低減するためにねじ環が必要であり、加工工数及び組立て工数が増加してコスト高となり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は前記噛合部のバックラッシュ量の減少と、小歯車の軸長方向へのガタつきの低減とを達成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にある。
【０００９】
【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、電動モータの出力軸に連動連結され、反モータ側が転がり軸受により回転自在に支持された小歯車と、該小歯車に噛合し、舵取手段に繋がる大歯車とを備え、前記電動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、前記小歯車を大歯車に向けて押付ける第１押付部及び前記転がり軸受の外輪を前記小歯車の軸長方向一方に向けて押付ける第２押付部を有し、外周面が中心軸線に対してテーパをなす弾性環体を備え、該弾性環体における内周面及び外周面間が前記第１押付部であり、外周部が前記第２押付部であることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、弾性環体の第１押付部により小歯車を大歯車に向けて押付け、噛合部に予圧を加えることができるため、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。また、弾性環体は第１押付部に加えて第２押付部を有し、この第２押付部により転がり軸受に軸長方向の予圧を加えることができるため、転がり軸受のアキシアル隙間を低減でき、アキシアル隙間による音鳴りを減少させることができる。しかも、外周面が中心軸線に対してテーパをなす弾性環体であるため、該弾性環体を中心軸線に対してテーパをなす嵌合孔に挿入して、該弾性環体を軸長方向へ撓ませることにより弾性体を組み込むことができ、組込み作業性をより一層向上できる。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記小歯車の軸長方向他方への移動を規制する規制手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、小歯車に加わる軸長方向他方向への力が比較的大きい場合、小歯車が第２押付部の弾性復元力に打ち勝って軸長方向他方へ移動することになるが、この小径歯車の移動を規制手段により規制することができるため、弾性環体の破損を防ぐことができ、弾性環体の耐久性を高めることができる。
【００１５】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記小歯車が挿入されたハウジングと、前記小歯車のモータ側を支持し、前記ハウジングに遊嵌された軸受と、該軸受の外周面及び前記ハウジングの間に介装された弾性部材とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
第３発明にあっては、弾性環体の第１押付部により反電動モータ側が押付られた小歯車は電動モータ側軸受への支持部を中心として揺動することになるが、電動モータ側の軸受はハウジングに遊嵌されており、さらに軸受の外周面及びハウジングの間に弾性部材が介装されているため、この弾性部材を中心として小歯車を揺動させることができ、小歯車の揺動許容量を多くすることができる。
【００１７】
【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。
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図、図２は電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図、図３は図１のIII −III 線の拡大断面図である。
【００１８】
電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ１と、該電動モータ１の出力軸１ａに軸継手２を介して連結される小歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する大歯車としてのウォームホイール４を有する減速歯車機構Ａと、該減速歯車機構Ａを収容して支持する支持部材としてのハウジング５と、前記減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段６とを備えている。
【００１９】
この舵取手段６は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がる第１の操舵軸６１と、該操舵軸６１の他端部に連結され、操舵輪Ｂ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６２と、該トーションバー６２の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる第２の操舵軸６３とを備え、該第２の操舵軸６３がユニバーサルジョイントを介して例えばラックピニオン式の舵取機構（不図示）に繋がる。
【００２０】
ハウジング５は歯車本体３ａの両端に軸部３ｂ，３ｃを有するウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ｂ，３ｃを、転がり軸受７，８を介して回転自在に支持した第１収容部５ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を第２の操舵軸６３及び第２の操舵軸６３に嵌合された２つの転がり軸受９，１０を介して支持した第２収容部５ｂとを有する。
【００２１】
第１収容部５ａはウォーム３の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には転がり軸受７を支持する支持孔５１と、該支持孔５１に連なる径方向の段部５２と、該段部５２に連なるモータ取付部５３とが設けられており、段部５２に転がり軸受７の外輪７ａの一側面が当接している。第１収容部５ａの他端部には弾性環体２０を介して転がり軸受８を支持し、その中心軸線に対してテーパをなす支持孔５４及び該支持孔５４に連なる環状溝５５が設けられている。また、モータ取付部５３に電動モータ１が取付けられている。
【００２２】
減速歯車機構Ａのウォーム３は複数条の歯を有する歯車本体３ａの両端に軸部３ｂ，３ｃを有する。一方の軸部３ｂは転がり軸受７の内輪７ｂに圧入され、転がり軸受７及び該転がり軸受７に外嵌された弾性環体１３を介して支持孔５１に回転自在に支持されている。他方の軸部３ｃは転がり軸受８の内輪８ａに圧入され、転がり軸受８を介して支持孔５４に回転自在に支持されている。ウォームホイール４は第２の操舵軸６３の途中に嵌合固定されており、この第２の操舵軸６３が２つの転がり軸受９，１０を介して第２収容部５ｂに回転自在に支持されている。
【００２３】
図４は弾性環体の構成を示す拡大断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線の断面図である。
弾性環体２０はウォーム３をウォームホイール４に向けて押付ける第１押付部２０ａ及び転がり軸受８の外輪８ｂをウォーム３の軸長方向一方、換言すれば電動モータ１に向けて押付ける第２押付部２０ｂを有しており、内側に転がり軸受８の外輪８ｂが圧入されており、外周面が中心軸線に対してテーパをなしており、テーパをなす支持孔５４に内嵌してある。
【００２４】
この弾性環体２０は内側に内環部材２１が内嵌され、外側に外環部材２２が外嵌されたゴム環からなり、支持孔５４に内嵌して軸長方向に撓ませた状態で環状溝５５に止め輪１１を嵌め込むことにより軸長方向への弾性復元力が発生し、この弾性復元力が転がり軸受８を介して軸部３ｃに加わり、さらに歯車本体３ａから軸部３ｂを経て転がり軸受７の内輪７ｂに加わり、転がり軸受８，７に軸長方向の予圧を加えるようにしてある。また、内環部材２１の一端には外輪８ｂの一側面に当接する鍔部２１ａが突設されている。尚、内環部材２１、外環部材２２は合成樹脂材料、金属材料等のゴム材料よりも硬質の材料からなる。
【００２５】
第１押付部２０ａは、径方向への撓みが可能になっており、この第１押付部２０ａの弾性復元力によりウォーム３をウォームホイール４に向けて押付けるようにしてある。第１押付部２０ａの撓みは、例えば支持孔５４の中心及び転がり軸受９，１０を嵌合支持する支持孔５６，５７の中心間距離Ｌを、ウォーム３のピッチ円直径φｄのφｄ／２と、ウォームホイール４のピッチ円直径φＤのφＤ／２とを加算した寸法よりも小さくなるように設定し、ウォーム３の軸部３ａ，３ｂを転がり軸受７，８で支持したとき、弾性環体２０がウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ撓むようにしてある。
【００２６】
弾性環体２０と止め輪１１との間にはウォーム３の軸部３ｃの端面と向き合う当接部１２ａを有する規制手段としての規制体１２が設けられている。この規制体１２はその中心部に凸状の当接部１２ａを有し、外周部に鍔部１２ｂを有する円板からなり、鍔部１２ｂが外嵌部材２２の一端に当接し、外嵌部材２２を介して弾性環体２０を軸長方向へ撓ませるようにしてある。
【００２７】
ウォーム３の軸部３ｂを支持する転がり軸受７は支持孔５１に遊嵌されており、外輪７ａ及び支持孔５１の間に撓みが可能な弾性部材１３が介装されている。この弾性部材１３はＯリングからなり、支持孔５１の周面に設けられた環状溝５８に嵌合されている。
【００２８】
電動モータ１の出力軸１ａとウォーム３の軸部３ｂとは可撓性を有する軸継手２を介して軸長方向への相対移動を可能に結合されている。この軸継手２はゴム性の筒部材２ａと、該筒部材２ａに内嵌された２つの伝動筒部材２ｂ，２ｂとからなり、この伝動筒部材２ｂ，２ｂ、出力軸１ａ及び軸部３ｂにセレーションが設けられている。
【００２９】
尚、ハウジング５内には、トーションバー６２の捩れに応じた第１の操舵軸６１及び第２の操舵軸６３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が内装されており、該トルクセンサ１４が検出したトルク等に基づいて電動モータ１が駆動制御されるように構成されている。
【００３０】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、ウォーム３を組込む場合、例えば支持孔５１に弾性部材１３が嵌合保持された状態で、軸部３ｂに転がり軸受７の内輪７ｂが圧入され、軸部３ｃに転がり軸受８の内輪８ａが圧入されたウォーム３を第１収容部５ａに挿入し、転がり軸受７の外輪７ａの外周面を弾性部材１３に接触させる。そして、弾性環体２０を支持孔５４に挿入し、該弾性環体２０を外輪８ｂに外嵌することにより弾性環体２０を介して転がり軸受８を支持孔５４に支持する。
【００３１】
この場合、弾性環体２０を軸長方向へ押付け、軸長方向へ撓ませた状態で止め輪１１を環状溝５５に嵌合することにより弾性環体２０を固定することができ、しかも、弾性環体２０の第１押付部２０ａが回転中心環距離Ｈが長くなる方向へ撓むとともに（図３参照）、第２押付部２０ｂが軸長方向へ撓み、第１押付部２０ａの弾性復元力によりウォーム３をウォームホイール４に向けて押付け、噛合部に予圧を加えることができ、第２押付部２０ｂの弾性復元力により転がり軸受８、ウォーム３及び転がり軸受７を軸長方向へ押付け、転がり軸受７，８に軸長方向の予圧を加えることができる。この結果、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、転がり軸受７，８のアキシアル隙間を低減できる。
【００３２】
また、第１押付部２０ａによりウォームホイール４に向けて押付けられたウォーム３は転がり軸受７への支持部を中心として揺動することになるが、転がり軸受７は支持孔５１に遊嵌されており、さらに外輪７ａの外周面及び支持孔５１の間に弾性部材１３が介装されているため、この弾性部材１３を中心としてウォーム３を揺動させることができ、ウォーム３の揺動許容量を多くすることができる。
【００３３】
また、ウォーム３及びウォームホイール４は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれているため、ウォーム３及びウォームホイール４に回転トルクが加わるとき、ウォーム３に軸長方向への押付力が加わることになる。軸長方向一方への押付力は転がり軸受７を介して段部５２に加わり、軸長方向他方への押付力は軸部３ｃから規制体１２の当接部１２ａに加わり、ウォーム３の軸長方向への移動を規制することができる。従って、弾性環体２０の撓み量を制限でき、弾性環体２０の過剰撓みによる破損を防ぐことができる。
【００３４】
尚、以上説明した実施の形態では、支持孔５４と支持孔５６，５７との中心間距離Ｌを、φｄ／２とφＤ／２とを加算した寸法よりも小さくなるように設定することにより、第１押付部２０ａを撓ませるように構成したが、その他、例えば弾性環体２０の外輪８ｂへの嵌合孔、換言すれば内環部材２１を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ偏心させ、ウォーム３の軸部３ｃを転がり軸受８で支持したとき、弾性環体２０が回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ撓むようにしてもよい。
【００３５】
また、以上説明した実施の形態では、ハウジング５の支持孔５４自体が中心軸線に対してテーパをなすように構成したが、その他、ハウジング５に内嵌される嵌合環（不図示）の内周面が中心軸線に対してテーパをなす支持孔５４を構成するようにしてもよい。
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、ウォーム３である小歯車及びウォームホイール４である大歯車を備えたウォーム歯車である他、ベベルギヤ、ハイポイドギヤであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、弾性環体により噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、転がり軸受のアキシアル隙間を低減でき、アキシアル隙間による音鳴りを減少させることができ、しかも、組込み作業性をより一層向上できる。
【００３７】
第２発明によれば、小歯車に加わる軸長方向他方向への力が比較的大きい場合においても弾性環体の破損を防ぐことができ、弾性環体の耐久性を高めることができる。
【００３９】
第３発明によれば、弾性部材を中心として小歯車を揺動させることができ、小歯車の揺動許容量を多くすることができる。
【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減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】図１のIII −III 線の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の弾性環体の構成を示す拡大断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線の断面図である。
【符号の説明】
１電動モータ
１ａ出力軸
３ウォーム（小歯車）
４ウォームホイール（大歯車）
５ハウジング
６舵取手段
７転がり軸受（軸受）
８転がり軸受
１２規制体（規制手段）
１３弾性部材
２０弾性環体
２０ａ第１押付部
２０ｂ第２押付部

Claims

電動モータの出力軸に連動連結され、反モータ側が転がり軸受により回転自在に支持された小歯車と、該小歯車に噛合し、舵取手段に繋がる大歯車とを備え、前記電動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、前記小歯車を大歯車に向けて押付ける第１押付部及び前記転がり軸受の外輪を前記小歯車の軸長方向一方に向けて押付ける第２押付部を有し、外周面が中心軸線に対してテーパをなす弾性環体を備え、該弾性環体における内周面及び外周面間が前記第１押付部であり、外周部が前記第２押付部であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記小歯車の軸長方向他方への移動を規制する規制手段を備えている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記小歯車が挿入されたハウジングと、前記小歯車のモータ側を支持し、前記ハウジングに遊嵌された軸受と、該軸受の外周面及び前記ハウジングの間に介装された弾性部材とを備えている請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。