JP4275832B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は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、ステアリング軸に接続されたピニオン軸をラック軸に噛合いさせるとともに、モータの出力軸に連結されたウォームギヤをウォームホイールに噛合いさせ、このウォームホイールをピニオン軸に接続し、モータのトルクをラック軸に伝えることにて操舵アシストする。
【0003】
そして、従来技術では、特開昭61-33367号公報に記載の如く、ウォームギヤからラック軸に至るトルク伝達経路のギヤ類のバックラッシュによる歯面の衝突、振動を吸収するため、ウォームホイールを回転方向で緩衝部材を介してピニオン軸に接続している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来技術では、ウォームホイールはピニオン軸を介してギヤハウジングに支持されるようになっており、ギヤハウジングに直接支持されていない。他方、モータのトルク伝達時には、ウォームギヤがウォームホイールとの噛合部にトルクだけでなくスラスト荷重も及ぼす。スラスト荷重は、ウォームホイールのウォームギヤとの噛合部である周方向の一点に作用するものであり、ウォームホイールを傾けようとする力として作用する。このとき、ウォームホイールは、ギヤハウジングに上述の如くに間接的に支持されるものであるに過ぎないから安定を欠き、スラスト荷重により一定の傾きを生ずることを余儀なくされる。緩衝部材は、ウォームホイールから伝えられるトルク伝達のための弾性変形と、その傾きに起因するねじり変形とを同時に生じ、耐久劣化が早まる。
【0005】
本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、モータのトルク伝達経路でギヤ衝撃吸収機能を営む緩衝部材の耐久信頼性を向上することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明は、ステアリング軸に接続されたピニオン軸をギヤハウジングに支持し、このピニオン軸をラック軸に噛合いさせ、モータに駆動される操舵アシストギヤが、回転方向で緩衝部材を介して前記ピニオン軸に接続されてなる電動パワーステアリング装置において、前記操舵アシストギヤをギヤハウジングに保持される軸受にピニオン軸とは独立して回転自在に支持するとともに、前記緩衝部材をピニオン軸に結合したアームの係止部と、操舵アシストギヤに設けた係止部との間に挟持してなるようにしたものである。
【0007】
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の本発明において更に、前記操舵アシストギヤを支持する軸受が、ギヤハウジングにおけるピニオン軸の周囲に設けられる環状支持部に保持されるようにしたものである。
請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の本発明において更に、前記操舵アシストギヤが、モータの出力軸に結合されたウォームギヤと噛合うウォームホイールであり、前記軸受が該ウォームホイールの軸方向で該ウォームホイールの該ウォームギヤとの噛合位置に対応する位置に設けられるようにしたものである。
【0008】
【作用】
請求項1、2の発明によれば下記(1)の作用がある。
(1)操舵アシストギヤはピニオン軸とは独立に支持される。従って、操舵アシストギヤは、ギヤハウジングに直接支持されて安定化すること、及びピニオン軸より回転半径が大径となる部分で支持されて安定化する。このため、モータのトルク伝達時に、操舵アシストギヤに作用するスラスト荷重は、操舵アシストギヤの軸受に支持され、このスラスト荷重による操舵アシストギヤの傾きを抑制でき、結果として、この傾きに起因する緩衝部材のねじり変形を防止し、緩衝部材の耐久信頼性を向上できる。
【0009】
請求項3の発明によれば、下記(2)〜(4)作用がある。
(2)ウォームホイールはピニオン軸とは独立に支持される。従って、ウォームホイールは、ギヤハウジングに直接支持されて安定化すること、及びピニオン軸より回転半径が大径となる部分で支持されて安定化する。このため、モータのトルク伝達時に、ウォームホイールに作用するスラスト荷重は、ウォームホイールの軸受に支持され、このスラスト荷重によるウォームホイールの傾きを抑制でき、結果として、この傾きに起因する緩衝部材のねじり変形を防止し、緩衝部材の耐久信頼性を向上できる。
【0010】
(3)ウォームホイールの軸受は、ウォームホイールとウォームギヤの噛合い位置に設けられた。従って、ウォームギヤからウォームホイールに作用するラジアル荷重がウォームホイールに及ぼすモーメントを小さくでき、ウォームホイールの傾きを抑制できる。従って、ウォームホイールのウォームギヤとの噛合いの安定を確保でき、且つ緩衝部材のねじり変形をより防止できる。
【0011】
(4)ウォームホイールをギヤハウジングに直接強固に支持できるから、スラスト荷重の大きいウォーム減速装置を採用でき、容易に高減速比を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は電動パワーステアリング装置を示す模式図、図2は電動パワーステアリング装置を示す縦断面図、図3は図2のIII-III 線に沿う断面図、図4は図2のIV-IV 線に沿う断面図、図5は変形例を示す分解斜視図である。
【0013】
電動パワーステアリング装置10は、図1〜図3に示す如く、ステアリングホイールが接続されるステアリング軸12を、ギヤボックス11の内部でピニオン軸13に接続するとともに、このピニオン軸13をラック軸14に噛合いさせ、ラック軸14の中間部に連結ボルト15A、15Bを介して左右のタイロッド16A、16Bを連結し、運転者によるステアリングホイールの操舵力をギヤボックス11に固定のモータ17によりアシストするものである。
【0014】
ギヤボックス11は、図2に示す如く、第1〜第3のギヤハウジング11A〜11Cからなり、ステアリング軸12とピニオン軸13を軸受21、軸受22、23で支持するとともに、ステアリング軸12とピニオン軸13をそれらの内部でトーションバー24により連結している。
【0015】
ギヤボックス11は、トルクセンサ30を構成する2個の検出コイル31、32をステアリング軸12、ピニオン軸13に係合している円筒状のコア33を囲むように、第1ハウジング11Aに設けている。コア33は、ピニオン軸13のガイドピン34に係合する縦溝35を備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、ステアリング軸12のスライダピン36に係合するスパイラル溝37を備える。これにより、ステアリングホイールに加えた操舵トルクがステアリング軸12に付与され、トーションバー24の弾性ねじり変形により、ステアリング軸12とピニオン軸13の間に回転方向の相対変位を生ずると、ステアリング軸12とピニオン軸13の回転方向の変位がコア33を軸方向に変位させるものとなり、このコア33の変位による検出コイル31、32の周辺の磁気的変化に起因する検出コイル31、32のインダクタンスが変化する。即ち、コア33がステアリング軸12側へ移動すると、コア33が近づく方の検出コイル31のインダクタンスが増加し、コア33が遠ざかる方の検出コイル32のインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。
【0016】
ギヤボックス11は、ピニオン軸13の反トルクセンサ30側の端部のピニオン歯13Aに、ラック軸14のラック歯14Aを噛合いさせている。このとき、第3ギヤハウジング11Cにはキャップ11Dが固定され、キャップ11Dにスプリング38を介してバックアップされるラックガイド39がラック軸14を背面支持している。
【0017】
ギヤボックス11は、図3に示す如く、モータ17を第3ギヤハウジング11Cに支持するとともに、モータ17の出力軸にクラッチ18を介して結合されるウォームギヤ41を、軸受42、43により第3ギヤハウジング11Cに両端支持している。そして、ギヤボックス11は、ウォームギヤ41に噛合う操舵アシストギヤとしてのウォームホイール44を、軸受50により後述する如くに第3ギヤハウジング11Cに支持している。ウォームホイール44は、ボス44Aとリム44Bからなり、リム44Bに歯44Cを備え、ボス44Aをインサート金具により構成して強度を確保し、リム44Bを樹脂により構成してウォームギヤ41との噛合い音の静粛を図っている。
【0018】
軸受50は、ウォームホイール44のボス44Aの内周に外輪50Bを装着されて止め輪51により保持されるとともに、第3ギヤハウジング11Cの環状支持部52に内輪50Aを装着されて止め輪(又はナット)53により保持され、結果として、ウォームホイール44をピニオン軸13とは独立して回転自在にギヤボックス11に支持する。そして、軸受50は、ウォームホイール44の軸方向で、ウォームホイール44のウォームギヤ41との噛合位置(歯44Cの位置)の対応する位置(軸方向同一位置)に設けられている。尚、ウォームホイール44は、ボス44Aに軸受50の外輪50Bを保持した状態で、軸受50の内輪50Aを第3ギヤハウジング11Cの環状支持部52に装着し、止め輪53をボス44Aの開口から環状支持部52に係着することにより、ギヤボックス11に組込まれる。
【0019】
ウォームホイール44は、回転方向で緩衝部材60を介してピニオン軸13に接続されている。緩衝部材60は、ゴム等の弾性体からなり、図4に示す如く、環状部61の内側周方向複数位置に緩衝部62を備える。緩衝部62は、U字状をなし、その両端部を環状部61の内周に結合してある。これにより、緩衝部材60は、ピニオン軸13にキー63を介して結合したアーム64の外周に設けた放射状係止部65を相隣る緩衝部62、62の間に隙間なく挿入するとともに、ウォームホイール44のボス44Aの上面に設けた突状係止部66を緩衝部62の中空部(U字で囲まれる内部)に隙間なく挿入することにより、該緩衝部材60をそれらの係止部65、66の間に回転方向で隙間なく挟持される。
【0020】
即ち、電動パワーステアリング装置10にあっては、車速センサ(不図示)や上述のトルクセンサ30の検出結果を得たコントロールユニット(不図示)により、所定のアシスト力マップから、モータ17の駆動電流を決定し、車速と操舵トルクに応じた適切な操舵アシスト力となるモータ17のトルクをピニオン軸13に付与する。尚、モータ17とウォームギヤ41との間に設けられるクラッチ18は、アシスト不要時(高速時)に操舵アシスト力を遮断する。
【0021】
本実施形態によれば、以下の作用がある。
▲1▼ウォームホイール44はピニオン軸13とは独立に支持される。従って、ウォームホイール44は、第3ギヤハウジング11Cに直接支持されて安定化すること、及びピニオン軸13より回転半径が大径となる部分で支持されて安定化する。このため、モータ17のトルク伝達時に、ウォームホイール44に作用するスラスト荷重は、ウォームホイール44の軸受50に支持され、このスラスト荷重によるウォームホイール44の傾きを抑制でき、結果として、この傾きに起因する緩衝部材60のねじり変形を防止し、緩衝部材60の耐久信頼性を向上できる。
【0022】
▲2▼ウォームホイール44の軸受50は、ウォームホイール44とウォームギヤ41の噛合い位置に設けられた。従って、ウォームギヤ41からウォームホイール44に作用するラジアル荷重がウォームホイール44に及ぼすモーメントを小さくでき、ウォームホイール44の傾きを抑制できる。従って、ウォームホイール44のウォームギヤ41との噛合いの安定を確保でき、且つ緩衝部材60のねじり変形をより防止できる。
【0023】
▲3▼ウォームホイール44を第3ギヤハウジング11Cに直接強固に支持できるから、スラスト荷重の大きいウォーム減速装置を採用でき、容易に高減速比を得ることができる。
【0024】
▲4▼ピニオン軸13の軸受23、ウォームホイール44の軸受50を同一の第3ギヤハウジング11Cに設けているから、ピニオン軸13とウォームホイール44の同軸組付精度を簡易に高精度化できる。
【0025】
▲5▼ウォームギヤ41の軸受42、43、ウォームホイール44の軸受50を同一の第3ギヤハウジング11Cに設けているから、ウォームギヤ41とウォームホイール44の軸間距離精度を簡易に高精度化し、両者の噛合い精度を簡易に高精度化できる。
【0026】
図5は図4の緩衝部材60の変形例に係る緩衝部材70である。緩衝部材70は、ゴム等の弾性体からなり、環状部71の内側周方向複数位置に、角棒状緩衝部72を片持ちレバー状に結合したものである。緩衝部材70は、ピニオン軸13に結合されるアーム73の外周の放射状係止部74と、ウォームホイール44のボス44Aの上面に設けた突状係止部75を、緩衝部材70の相隣る緩衝部72、72が形成する各凹部に隙間なく交互に挿入することにより、該緩衝部材70をそれらの係止部74、75の間に回転方向で隙間なく挟持される。
【0027】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、モータのトルク伝達経路でギヤ衝撃吸収機能を営む緩衝部材の耐久信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
【図2】 図2は電動パワーステアリング装置を示す縦断面図である。
【図3】 図3は図2のIII-III線に沿う断面図である。
【図4】 図4は図2のIV-IV線に沿う断面図である。
【図5】 図5は変形例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
10 電動パワーステアリング装置
11 ギヤハウジング
12 ステアリング軸
13 ピニオン軸
14 ラック軸
17 モータ
41 ウォームギヤ
44 ウォームホイール(操舵アシストギヤ)
50 軸受
52 環状支持部
60、70 緩衝部材
64、73 アーム
65、66、74、75 係止部
Claims (3)
- ステアリング軸に接続されたピニオン軸をギヤハウジングに支持し、このピニオン軸をラック軸に噛合いさせ、
モータに駆動される操舵アシストギヤが、回転方向で緩衝部材を介して前記ピニオン軸に接続されてなる電動パワーステアリング装置において、
前記操舵アシストギヤをギヤハウジングに保持される軸受にピニオン軸とは独立して回転自在に支持するとともに、
前記緩衝部材をピニオン軸に結合したアームの係止部と、操舵アシストギヤに設けた係止部との間に挟持してなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記操舵アシストギヤを支持する軸受が、ギヤハウジングにおけるピニオン軸の周囲に設けられる環状支持部に保持される請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記操舵アシストギヤが、モータの出力軸に結合されたウォームギヤと噛合うウォームホイールであり、前記軸受が該ウォームホイールの軸方向で該ウォームホイールの該ウォームギヤとの噛合位置に対応する位置に設けられる請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
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