JP4620290B2

JP4620290B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP4620290B2
Application number: JP2001188818A
Authority: JP
Inventors: 洋平 ▲はま▼; 勤加藤; 裕志藤田
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003002213A

Description

【０００１】
【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、特開平11-342856に記載の如く、電動モータをハウジングに固定し、該ハウジングに操舵装置のアシスト軸を支持し、電動モータの回転軸にアシスト軸を接続し、電動モータのトルクを操舵装置に伝えて操舵アシストする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、電動モータの回転軸をモータケースに支持するに際し、回転軸に軸方向のガタがあると、このガタが打音の発生源となってしまうため、回転軸を軸方向に移動させないように両端部に設けた軸受の２点間で位置決め支持する等、複雑な構成を必要としている。
【０００４】
本発明の課題は、電動パワーステアリング装置において、簡素な構成により、電動モータの回転軸の軸方向のガタを安定的になくすことにある。
【０００５】
本発明の他の課題は、電動パワーステアリング装置の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸に作用する過大推力に対しアシスト軸を弾性支持状態下で軸方向に移動可能としながら、電動モータの回転軸の軸方向のガタを安定的になくすことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電動モータをハウジングに固定し、該ハウジングに操舵装置のアシスト軸を支持し、電動モータの回転軸にアシスト軸を接続してなる電動パワーステアリング装置において、電動モータの回転軸とアシスト軸を接続体を介して接続し、回転軸をアシスト軸と反対方向に押圧する弾性体を接続体の側傍に設け、弾性体を接続体の端面の外周及び／又は内周に突設した突条部により該接続体の径方向で支持し、接続体の内周と、電動モータの回転軸又はアシスト軸の外周の間に、トルクリミッタを介装したものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記アシスト軸を軸方向の双方向に弾性支持したものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記電動モータの回転軸とアシスト軸を接続体を介して同芯結合したものである。
【００１０】
【作用】
請求項１の発明によれば下記(a)〜(f)の作用がある。
(a)電動モータの回転軸とアシスト軸の接続体の側傍に弾性体を設けるだけの簡素な構成により、回転軸は弾性体の弾発力によって反アシスト軸の方向に押圧され、軸受を含めた回転軸の軸方向のガタをなくし、打音の発生を防止できる。
【００１１】
(b)弾性体を接続体の端面に設けた突条部により該接続体の径方向で支持したから、弾性体が接続体の内外に脱落したり、内側に脱落してアシスト軸や回転軸に干渉、噛込んで破損したり、該アシスト軸や該回転軸に接触してキズ付けることを回避できる。
(c)タイヤの縁石乗り上げ時等に、トルク伝達ギヤのストロークが急停止せしめられたとき、電動モータへの給電が停止されても電動モータが回転し続けようとすることによる慣性トルクが生ずるが、この慣性トルクをトルクリミッタの滑りにより吸収できる。即ち、電動モータの回転軸からアシスト軸に伝えられるリミットトルク以上の慣性トルクを、回転軸とアシスト軸の間のトルクリミッタの存在により遮断し、結果としてトルク伝達ギヤの損傷を防止し、操舵フィーリングの悪化を回避できる。
(d)回転軸とアシスト軸はインロー結合され、両者の回転中心を簡易に安定的に一致させることができるから、両者の回転中心のずれに起因する偏動荷重がトルクリミッタに作用しない。従って、トルクリミッタは、回転トルクのみ作用するものになり、部品の加工組付精度に影響されない簡易な構成により、リミットトルクの安定を維持し、安定した衝撃緩和特性を確保できる。また、トルクリミッタの耐久性を向上できる。
(e)電動モータからトルク伝達ギヤに伝えられる衝撃力を低減できるから、トルク伝達ギヤを支持するハウジングの耐久性を向上でき、ハウジングの薄肉化による装置の軽量化を実現できる。
(f)回転軸とアシスト軸を接続する接続体の内部にトルクリミッタを介装することにより、トルクリミッタの脱落を防止できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば下記(g)、(h)の作用がある。
(g)アシスト軸をハウジングに対し、軸方向の双方向に弾性支持した。従って、電動パワーステアリング装置の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸に過大推力が作用すると、アシスト軸が弾性支持状態下で軸方向に移動でき、結果として、アシスト軸に接続されているトルク伝達ギヤの歯面に生ずる衝撃力を緩和して歯面同士の叩き音を低減し、或いはアシスト軸の慣性推力によるトルク伝達経路の損傷を回避する。
【００１３】
(h)弾性体が接続体の側傍で、アシスト軸の周囲に組付けられていて、アシスト軸が上述(g)により軸方向に移動しても、弾性体は前述(b)によって接続体の径方向に支持されているから、移動するアシスト軸に弾性体が接触して引き込まれて弾性体が破損したり、アシスト軸をキズ付けることを回避できる。
【００１４】
請求項３の発明によれば下記(i)の作用がある。
(i)電動モータの回転軸とアシスト軸を接続体を介して同芯結合することによって同軸化する構造を採用したから、回転軸の一端部のみを軸受で支持し、アシスト軸寄りの端部は不支持とする片持ち支持が可能となり、回転軸のための使用軸受個数を削減できる。
【００１９】
【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一部破断して示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４は図３の要部拡大図、図５は図４のV−V線に沿う断面図、図６は電動パワーステアリング装置の変形例を示す要部拡大図である。
【００２０】
電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、不図示のブラケットにより車体フレーム等に固定されるアルミ合金製のギヤハウジング１１（第１〜第３のギヤハウジング１１Ａ〜１１Ｃ）を有する。そして、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６を第１ギヤハウジング１１Ａに左右動可能に支持している。ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間には、操舵トルク検出装置１７を設けてある。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤハウジング１１に支持される。
【００２１】
操舵トルク検出装置１７は、図２に示す如く、ステアリング軸１２、ピニオン軸１４に係合している円筒状のコア１７Ｃを囲む２個の検出コイル１７Ａ、１７Ｂを第３ギヤハウジング１１Ｃに設けている。コア１７Ｃは、ピニオン軸１４のガイドピン１７Ｄに係合する縦溝１７Ｅ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１７Ｆに係合するスパイラル溝１７Ｇ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１３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１４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１４の回転方向の変位がコア１７Ｃを軸方向に変位させるものとなり、このコア１７Ｃの変位による検出コイル１７Ａ、１７Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル１７Ａ、１７Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コア１７Ｃがステアリング軸１２側へ移動すると、コア１７Ｃが近づく方の検出コイル１７Ａのインダクタンスが増加し、コア１７Ｃが遠ざかる方の検出コイル１７Ｂ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。
【００２２】
第１ギヤハウジング１１Ａ内でラック軸１６の一端を挟んでピニオン１５と相対する部分に設けられているシリンダ部１８には、図２に示す如く、ラックガイド１９が内蔵され、ラックガイド１９（ブッシュ１９Ａ）はシリンダ部１８に被着されるキャップ２０により背面支持されるばね２１によりラック軸１６の側に弾発され、ラック軸１６のラック１６Ａをピニオン１５に押し付けるとともに、ラック軸１６の一端を摺動自在に支持する。尚、ラック軸１６の他端側は軸受２２により支持される。また、ラック軸１６の中間部には連結ボルト２２Ａ、２２Ｂにより左右のタイロッド２３Ａ、２３Ｂが連結される。
【００２３】
第２ギヤハウジング１１Ｂには、図３に示す如く、電動モータ３０のモータケース３１が固定され、電動モータ３０の回転軸３２には接続体８０を介してアシスト軸３３が結合され、アシスト軸３３はボールベアリング等の軸受９１、９２により第２ギヤハウジング１１Ｂに両端支持されている。そして、アシスト軸３３の中間部にウォームギヤ３７を一体に備え、このウォームギヤ３７に噛合うウォームホイール３８をピニオン軸１４の中間部に固定してある。電動モータ３０の発生トルクは、ウォームギヤ３７とウォームホイール３８の噛合い、ピニオン１５とラック１６Ａの噛合いを介してラック軸１６に操舵アシスト力となって付与され、運転者がステアリング軸１２に付与する操舵力をアシストする。
【００２４】
ここで、電動モータ３０は、図３に示す如く、鉄等の磁性材料により形成される筒状のヨーク５２と、ヨーク５２の内周の周方向複数位置にマグネット収容区画５３Ｂを形成する絶縁性樹脂材料により形成された筒状体５３Ａからなるマグネットホルダ５３と、マグネットホルダ５３のマグネット収容区画５３Ｂに収容されて位置決め保持されるマグネット５４と、マグネットホルダ５３に位置決め保持されたマグネット５４の内側に圧入される非磁性材料の極薄板により成形されたマグネットカバー５５（不図示）とからなる固定子５１を有する。
【００２５】
また、電動モータ３０は、固定子５１の内側に挿入されて回転軸３２に固定される回転子５６を有する。回転子５６は、回転軸３２の外周に設けられるアマチュアコア５７とコンミテータ５８とからなる。
【００２６】
また、電動モータ３０は、回転子５６のコンミテータ５８に接触せしめられるブラシ６１と、ブラシ６１を位置決め保持するブラシホルダ６２を有する。また、電動モータ３０は、ブラシホルダ６２に位置決め保持されたブラシ６１にピグテールを介して接続される給電コネクタ６３を有する。
【００２７】
電動モータ３０は、ブラシ６１から回転子５６のコンミテータ５８を経てアマチュアコア５７に給電されると、アマチュアコア５７の磁力線が固定子５１のマグネット５４で発生している磁界を切ることにより、回転子５６が回転する。
【００２８】
尚、電動モータ３０は、ヨーク５２を一端開口他端閉塞の円筒体とし、このヨーク５２をモータケース３１としている。ヨーク５２は、ハウジング１１Ｂに固定される一端フランジ部５２Ａと他端閉塞部５２Ｂを有する。
【００２９】
次に、電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３のモータケース３１、ハウジング１１Ｂへの支持構造について説明する。
【００３０】
(A)アシスト軸３３の支持構造（図４）
アシスト軸３３は、図４に示す如く、ハウジング１１Ｂに対し、軸方向の双方向に弾性支持され、電動パワーステアリング装置１０の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸３３の軸方向に作用する過大推力を吸収可能とする。
【００３１】
具体的には、アシスト軸３３は、図４に示す如く、ウォームギヤ３７の両側に装填した軸受９１と軸受９２によりハウジング１１Ｂに両端支持される。軸受９１は内輪９１Ａと外輪９１Ｂと転走体９１Ｃからなるアンギュラ玉軸受等にて構成され、内輪９１Ａをアシスト軸３３に軸方向に相対移動可能となるように隙間嵌めし、外輪９１Ｂをハウジング１１Ｂの段差部９３と、ハウジング１１Ｂに係着されるストッパリング９４の間に挟持してハウジング１１Ｂに固定される。軸受９２は内輪９２Ａと外輪９２Ｂと転走体９２Ｃからなるアンギュラ玉軸受等にて構成され、内輪９２Ａをアシスト軸３３に軸方向に相対移動可能となるように隙間嵌めし、外輪９２Ｂをハウジング１１Ｂの段差部９５に圧入等して固定される。
【００３２】
アシスト軸３３は、軸受９１に対するウォームギヤ３７の側に設けたつば状内輪係止部９６と該軸受９１の内輪９１Ａの間に弾性変形具９７を介装し、かつ軸受９２に対するウォームギヤ３７の側に設けたつば状内輪係止部９８と該軸受９２の内輪９２Ａの間に弾性変形具９９を介装してある。弾性変形具９７と弾性変形具９９は、四角断面円環状のゴムからなる弾性体９７Ａ、９９Ａと、弾性体９７Ａ、９９Ａの両側面に焼付きにて結合した平板円板状座金９７Ｂ、９７Ｃ、９９Ｂ、９９Ｃとからなり、アシスト軸３３への上述の装填状態下で、弾性体９７Ａ、９９Ａに一定の予圧縮量（一定の衝撃緩和性能）を付与されて組込まれ、結果として、アシスト軸３３を軸方向の双方向に弾性支持する。
【００３３】
(B)回転軸３２の支持構造（図３、図４、図５）
電動モータ３０の回転軸３２は、図３、図４に示す如く、一端部をモータケース３１（ヨーク５２）の他端閉塞部５２Ｂの中心部に設けた軸受７１に支持し、他端部を不支持構造とした。
【００３４】
具体的には、回転軸３２の一端部は、内輪７１Ａと外輪７１Ｂと転走体７１Ｃからなるアンギュラ玉軸受等にて構成される軸受７１によりモータケース３１に支持される。そして、回転軸３２の他端部は、前述した如く、アシスト軸３３の一端部と接続体８０を介して接続される。このとき、回転軸３２の他端部に軸方向で離隔して設けた２つの嵌合軸部３２Ａ、３２Ａを接続体８０の嵌合孔部８１にガタなく相対滑り回転可能に結合（インロー結合）するとともに、アシスト軸３３の一端部に設けた歯付嵌合軸部３３Ａを接続体８０の歯付嵌合孔部８２にガタなく相対回転不可能に結合（JIS B 1603のインボリュートスプライン大径合わせ）し、回転軸３２とアシスト軸３３を接続体８０を介して同芯結合する。尚、アシスト軸３３の一端のインボリュートスプラインとの近傍で接続体８０とインロー結合することもできる。
【００３５】
従って、電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３は互いに同芯結合され、結果として回転軸３２のアシスト軸３３に接続される側の端部はモータケース３１に対し軸受を介さない不支持構造とし、アシスト軸３３の両端部を前述の軸受９１、９２を介してハウジング１１Ｂに２点支持し、回転軸３２の一端部だけを上述の軸受７１によりモータケース３１に１点支持するものとした。
【００３６】
更に、接続体８０の嵌合孔部８１の内周と、電動モータ３０の回転軸３２の両嵌合軸部３２Ａ、３２Ａに挟まれて陥凹状をなす外周の間にトルクリミッタ８３を介装した。トルクリミッタ８３は、図５に示す如く、接続体８０の上述の内周と回転軸３２の上述の外周の間に圧入等されて径方向に弾発支持されるばね、樹脂等の弾性リングからなり、電動パワーステアリング装置１０の通常使用されるトルク（リミットトルクより小なるトルク）では、弾性リングの弾発力により接続体８０と回転軸３２を滑りなく結合し続け、他方、タイヤが操舵中に縁石に乗り上げる等により、ラック軸１６のストロークが急停止せしめられたときの電動モータ３０の慣性トルクがその弾性リングの弾発力を越える衝撃トルク（リミットトルク以上のトルク）に対しては、回転軸３２を接続体８０に対してスリップさせ、電動モータ３０のトルクを接続体８０の側に伝達させないように機能する。
【００３７】
電動モータ３０は、回転軸３２を前述の軸受７１で支持するに際し、回転軸３２を内輪７１Ａに圧入し、外輪７１Ｂをモータケース３１に隙間嵌め（又は外輪７１Ｂをモータケース３１に圧入し、回転軸３２を内輪７１Ａに隙間嵌め）しており、結果として、回転軸３２の軸方向に生じ得るガタの発生を以下の如くにより防いでいる。即ち、接続体８０の嵌合孔部８１と歯付嵌合孔部８２の間に設けた段差部８０Ａを回転軸３２の端面に軸方向で衝合させる状態で、回転軸３２を反アシスト軸３３の方向に押圧する皿ばね（又はＯリング）からなる環状弾性体８５を接続体８０の側傍に設けた。具体的には、弾性体８５は、接続体８０の端面と軸受９１の内輪９１Ａの端面との間に介装される。そして、弾性体８５は、接続体８０の端面の外周に突設した環状突条部８６の内側に保持され、この突条部８６により接続体８０の径方向にアシスト軸３３と隙間をもって支持可能とされる。
【００３８】
尚、弾性体８５は、図６に示す如く、接続体８０の端面の内周に突設した環状突条部８７の外側に保持され、この突条部８７により接続体８０の径方向にアシスト軸３３と干渉なく支持可能とされるものでも良い。
【００３９】
本実施形態によれば以下の作用がある。
▲１▼電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３の接続体８０の側傍に弾性体８５を設けるだけの簡素な構成により、回転軸３２は弾性体８５の弾発力によって反アシスト軸３３の方向に押圧され、軸受７１を含めた回転軸３２の軸方向のガタをなくし、打音の発生を防止できる。
【００４０】
▲２▼弾性体８５を接続体８０の端面に設けた突条部８６（８７）により該接続体８０の径方向でアシスト軸３３と隙間を持って（離間して）支持したから、弾性体８５が接続体８０の内外に脱落したり、内側に脱落してアシスト軸３３や回転軸３２に干渉、噛込んで破損したり、該アシスト軸３３や該回転軸３２に接触してキズ付けることを回避できる。
【００４１】
▲３▼アシスト軸３３をハウジング１１に対し、軸方向の双方向に弾性支持した。従って、電動パワーステアリング装置１０の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸３３に過大推力が作用すると、アシスト軸３３が弾性支持状態下で軸方向に移動でき、結果として、アシスト軸３３に接続されているウォームギヤ３７の歯面に生ずる衝撃力を緩和して歯面同士の叩き音を低減し、或いはアシスト軸３３の慣性推力によるトルク伝達経路の損傷を回避する。
【００４２】
▲４▼弾性体８５が接続体８０の側傍で、アシスト軸３３の周囲に組付けられていて、アシスト軸３３が上述▲３▼により軸方向に移動しても、弾性体８５は前述▲２▼によって接続体８０の径方向に支持されているから、移動するアシスト軸３３に弾性体８５が接触して引き込まれて弾性体８５が破損したり、アシスト軸３３をキズ付けることを回避できる。
【００４３】
▲５▼電動モータ３０の回転軸３２とアシスト軸３３を接続体８０を介して同芯結合することによって同軸化する構造を採用したから、回転軸３２の一端部のみを軸受７１で支持し、アシスト軸３３寄りの端部は不支持とする片持ち支持が可能となり、回転軸３２のための使用軸受個数を削減できる。
【００４４】
▲６▼タイヤの縁石乗り上げ時等に、ウォームギヤ３７のストロークが急停止せしめられたとき、電動モータ３０への給電が停止されても電動モータ３０が回転し続けようとすることによる慣性トルクが生ずるが、この慣性トルクをトルクリミッタ８３の滑りにより吸収できる。即ち、電動モータ３０の回転軸３２からアシスト軸３３に伝えられるリミットトルク以上の慣性トルクを、回転軸３２とアシスト軸３３の間のトルクリミッタ８３の存在により遮断し、結果としてウォームギヤ３７の損傷を防止し、操舵フィーリングの悪化を回避できる。
【００４５】
▲７▼回転軸３２とアシスト軸３３はインロー結合され、両者の回転中心を簡易に安定的に一致させることができるから、両者の回転中心のずれに起因する偏動荷重がトルクリミッタ８３に作用しない。従って、トルクリミッタ８３は、回転トルクのみ作用するものになり、部品の加工組付精度に影響されない簡易な構成により、リミットトルクの安定を維持し、安定した衝撃緩和特性を確保できる。また、トルクリミッタ８３の耐久性を向上できる。
【００４６】
▲８▼電動モータ３０からウォームギヤ３７、ウォームホイール３８等に伝えられる衝撃力を低減できるから、ウォームギヤ３７やウォームホイール３８を支持するハウジング１１の耐久性を向上でき、ハウジング１１の薄肉化による装置の軽量化を実現できる。
【００４７】
▲９▼回転軸３２とアシスト軸３３を接続する接続体８０の内部にトルクリミッタ８３を介装することにより、トルクリミッタ８３の脱落を防止できる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、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。例えば、電動モータの回転軸とアシスト軸の同芯結合は、接続体を介さずに、回転軸に設けた嵌合軸部（又は嵌合孔部）とアシスト軸に設けた嵌合孔部（又は嵌合軸部）を互いにガタなく相対滑り回転可能に結合（インロー結合）することによってなされても良い。
【００４９】
【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、簡素な構成により、電動モータの回転軸の軸方向のガタを安定的になくすことができる。また、本発明によれば、電動パワーステアリング装置の反転駆動時や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、アシスト軸に作用する過大推力に対しアシスト軸を弾性支持状態下で軸方向に移動可能としながら、電動モータの回転軸の軸方向のガタを安定的になくすことができる。
【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一部破断して示す正面図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
【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３の要部拡大図である。
【図５】図５は図４のV−V線に沿う断面図である。
【図６】図６は電動パワーステアリング装置の変形例を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
１０電動パワーステアリング装置
１１ハウジング
３０電動モータ
３２回転軸
３３アシスト軸
８０接続体
８３トルクリミッタ
８５弾性体
８６、８７突条部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
As described in JP-A-11-342856, an electric power steering device has an electric motor fixed to a housing, supports the assist shaft of the steering device in the housing, and connects the assist shaft to the rotating shaft of the electric motor. This torque is transmitted to the steering device to assist the steering.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, when the rotary shaft of the electric motor is supported by the motor case, if there is a backlash in the axial direction on the rotary shaft, this backlash will be a source of sound generation, so the rotary shaft is not moved in the axial direction. Thus, a complicated configuration is required, such as positioning and supporting between two bearings provided at both ends.
[0004]
An object of the present invention is to stably eliminate the backlash in the axial direction of the rotating shaft of the electric motor with a simple configuration in the electric power steering apparatus.
[0005]
Another object of the present invention is to enable the assist shaft to move in the axial direction under an elastic support state against an excessive thrust acting on the assist shaft during reverse driving of the electric power steering device or when riding on a curb of a tire. It is to stably eliminate the backlash in the axial direction of the rotating shaft of the electric motor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus in which an electric motor is fixed to a housing, an assist shaft of a steering device is supported on the housing, and the assist shaft is connected to a rotation shaft of the electric motor. The shaft and the assist shaft are connected via a connecting body, an elastic body that presses the rotating shaft in the direction opposite to the assist shaft is provided on the side of the connecting body, and the elastic body is provided on the outer periphery and / or inner periphery of the connecting body. It is supported in the radial direction of the connecting body by the protruding ridges , and a torque limiter is interposed between the inner periphery of the connecting body and the outer periphery of the rotating shaft or assist shaft of the electric motor .
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the assist shaft is elastically supported in both axial directions.
[0008]
According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the rotating shaft and the assist shaft of the electric motor are concentrically coupled via a connecting body.
[0010]
[Action]
According to the invention of claim 1, the following actions (a) to (f) are obtained.
(a) With a simple configuration in which an elastic body is provided beside the connecting body of the rotating shaft and the assist shaft of the electric motor, the rotating shaft is pressed in the direction of the counter-assist shaft by the elastic force of the elastic body, The backlash in the axial direction of the included rotation shaft can be eliminated and the occurrence of hitting sound can be prevented.
[0011]
(b) Since the elastic body is supported in the radial direction of the connecting body by the protrusions provided on the end face of the connecting body, the elastic body falls off inside or outside the connecting body or falls inside to assist the shaft or the rotating shaft. It is possible to avoid damage due to interference, biting and contact with the assist shaft or the rotation shaft.
(c) When the torque transmission gear stroke is suddenly stopped, for example, when the tire curb rides up, inertial torque is generated due to the electric motor continuing to rotate even if the power supply to the electric motor is stopped. The inertia torque can be absorbed by the slip of the torque limiter. In other words, the inertia torque exceeding the limit torque transmitted from the rotating shaft of the electric motor to the assist shaft is cut off by the presence of the torque limiter between the rotating shaft and the assist shaft, and as a result, the torque transmission gear is prevented from being damaged, The deterioration of the ring can be avoided.
(d) The rotating shaft and the assist shaft are in-row coupled, and the rotational centers of both can be easily and stably matched, so that the eccentric load caused by the deviation of the rotational centers of the two does not act on the torque limiter. Therefore, the torque limiter acts only on the rotational torque, and with a simple configuration that is not affected by the machining and assembling accuracy of the parts, it is possible to maintain the stability of the limit torque and secure a stable impact relaxation characteristic. Further, the durability of the torque limiter can be improved.
(e) Since the impact force transmitted from the electric motor to the torque transmission gear can be reduced, the durability of the housing that supports the torque transmission gear can be improved, and the weight of the device can be reduced by making the housing thinner.
(f) The torque limiter can be prevented from falling off by interposing the torque limiter inside the connecting body that connects the rotating shaft and the assist shaft.
[0012]
The invention according to claim 2 has the following actions (g) and (h) .
(g) The assist shaft was elastically supported with respect to the housing in both axial directions. Therefore, when the thrust is applied to the assist shaft during reverse driving of the electric power steering device or when the curb rides on the tire, the assist shaft can move in the axial direction under the elastic support state. The impact force generated on the tooth surfaces of the torque transmission gear is reduced to reduce the hitting sound between the tooth surfaces, or the damage of the torque transmission path due to the inertia thrust of the assist shaft is avoided.
[0013]
(h) Even if the elastic body is assembled on the side of the connecting body and around the assist shaft, and the assist shaft is moved in the axial direction by the above (g) , the elastic body is connected by the above-mentioned (b) . Therefore, it is possible to prevent the elastic body from being brought into contact with the moving assist shaft and being damaged, and the elastic body from being damaged or scratching the assist shaft.
[0014]
The invention according to claim 3 has the following effect (i) .
(i) Since the rotating shaft of the electric motor and the assist shaft are coaxially coupled by connecting them through a connecting body, the structure is such that only one end of the rotating shaft is supported by the bearing, and the end near the assist shaft. Can be supported in a cantilevered manner, and the number of bearings used for the rotating shaft can be reduced.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a partially cutaway front view of the electric power steering apparatus, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 3 is an enlarged view of a main part, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged view of the main part showing a modification of the electric power steering apparatus.
[0020]
The electric power steering apparatus 10 includes an aluminum alloy gear housing 11 (first to third gear housings 11A to 11C) fixed to a vehicle body frame or the like by a bracket (not shown) as shown in FIGS. . A pinion shaft 14 is connected to a steering shaft 12 to which a steering wheel is coupled via a torsion bar 13, a pinion 15 is provided on the pinion shaft 14, and a rack shaft 16 including a rack 16 A meshing with the pinion 15 is provided. The first gear housing 11A is supported so as to be movable left and right. A steering torque detecting device 17 is provided between the steering shaft 12 and the pinion shaft 14. The steering shaft 12 and the pinion shaft 14 are supported by the gear housing 11 via bearings 12A, 14A, and 14B.
[0021]
As shown in FIG. 2, the steering torque detection device 17 includes two detection coils 17A and 17B surrounding a cylindrical core 17C engaged with the steering shaft 12 and the pinion shaft 14 in the third gear housing 11C. Yes. The core 17C includes a vertical groove 17E that engages with the guide pin 17D of the pinion shaft 14 so as to be movable only in the axial direction, and includes a spiral groove 17G that engages with the slider pin 17F of the steering shaft 12. As a result, a steering torque applied to the steering wheel is applied to the steering shaft 12, and when a relative displacement in the rotational direction occurs between the steering shaft 12 and the pinion shaft 14 due to elastic torsional deformation of the torsion bar 13, The displacement in the rotational direction of the pinion shaft 14 causes the core 17C to be displaced in the axial direction, and the inductance of the detection coils 17A and 17B due to the magnetic change around the detection coils 17A and 17B due to the displacement of the core 17C changes. . That is, when the core 17C moves to the steering shaft 12 side, the inductance of the detection coil 17A closer to the core 17C increases, and the inductance of the detection coil 17B farther away from the core 17C decreases. Can be detected.
[0022]
As shown in FIG. 2, a rack guide 19 is built in a cylinder portion 18 provided in a portion facing the pinion 15 across one end of the rack shaft 16 in the first gear housing 11A. 19A) is springed toward the rack shaft 16 by a spring 21 supported on the back surface by a cap 20 attached to the cylinder portion 18, and the rack 16A of the rack shaft 16 is pressed against the pinion 15 and one end of the rack shaft 16 is Support slidably. The other end side of the rack shaft 16 is supported by the bearing 22. Further, the left and right tie rods 23A and 23B are connected to the intermediate portion of the rack shaft 16 by connecting bolts 22A and 22B.
[0023]
As shown in FIG. 3, a motor case 31 of the electric motor 30 is fixed to the second gear housing 11 B, and an assist shaft 33 is coupled to the rotating shaft 32 of the electric motor 30 via a connecting body 80. Are supported at both ends by the second gear housing 11B by bearings 91 and 92 such as ball bearings. A worm gear 37 is integrally provided at an intermediate portion of the assist shaft 33, and a worm wheel 38 meshing with the worm gear 37 is fixed to the intermediate portion of the pinion shaft 14. The generated torque of the electric motor 30 is applied as a steering assist force to the rack shaft 16 through the meshing of the worm gear 37 and the worm wheel 38, and the meshing of the pinion 15 and the rack 16A, and the driver imparts the torque to the steering shaft 12. Assist the steering force to do.
[0024]
Here, as shown in FIG. 3, the electric motor 30 has a cylindrical yoke 52 formed of a magnetic material such as iron, and an insulating property in which magnet housing sections 53 B are formed at a plurality of circumferential positions on the inner periphery of the yoke 52. A magnet holder 53 made of a cylindrical body 53 A formed of a resin material, a magnet 54 that is received and positioned and held in a magnet receiving section 53 B of the magnet holder 53, and an inner side of the magnet 54 that is positioned and held by the magnet holder 53. It has a stator 51 composed of a magnet cover 55 (not shown) formed of a very thin plate of a nonmagnetic material to be press-fitted.
[0025]
Further, the electric motor 30 has a rotor 56 that is inserted inside the stator 51 and fixed to the rotary shaft 32. The rotor 56 includes an armature core 57 and a commutator 58 provided on the outer periphery of the rotating shaft 32.
[0026]
The electric motor 30 includes a brush 61 that is brought into contact with the commutator 58 of the rotor 56 and a brush holder 62 that positions and holds the brush 61. In addition, the electric motor 30 includes a power supply connector 63 connected to the brush 61 positioned and held by the brush holder 62 via a pigtail.
[0027]
When electric power is supplied from the brush 61 to the armature core 57 via the commutator 58 of the rotor 56, the electric motor 30 turns off the magnetic field generated by the magnet 54 of the stator 51 by the magnetic lines of force of the armature core 57. 56 rotates.
[0028]
In the electric motor 30, the yoke 52 is a cylindrical body with one end opened and the other end closed, and the yoke 52 is a motor case 31. The yoke 52 has one end flange portion 52A and the other end closing portion 52B fixed to the housing 11B.
[0029]
Next, a support structure for the rotating shaft 32 of the electric motor 30 and the assist shaft 33 to the motor case 31 and the housing 11B will be described.
[0030]
(A) Support structure for assist shaft 33 (FIG. 4)
As shown in FIG. 4, the assist shaft 33 is elastically supported in both directions in the axial direction with respect to the housing 11 B, and the shaft of the assist shaft 33 is used when the electric power steering device 10 is driven in reverse, or when the curb of the tire is climbed. The excessive thrust acting in the direction can be absorbed.
[0031]
Specifically, as shown in FIG. 4, the assist shaft 33 is supported on both ends of the housing 11 B by bearings 91 and bearings 92 loaded on both sides of the worm gear 37. The bearing 91 is constituted by an angular ball bearing including an inner ring 91A, an outer ring 91B, and a rolling element 91C. The inner ring 91A is fitted into the assist shaft 33 so as to be relatively movable in the axial direction, and the outer ring 91B is fitted into the housing 11B. Are fixed between the step portion 93 and the stopper ring 94 engaged with the housing 11B. The bearing 92 is constituted by an angular ball bearing including an inner ring 92A, an outer ring 92B, and a rolling element 92C. The inner ring 92A is fitted into the assist shaft 33 so as to be relatively movable in the axial direction, and the outer ring 92B is fitted into the housing 11B. Are fixed to the step portion 95 by press-fitting or the like.
[0032]
The assist shaft 33 has an elastic deformation tool 97 interposed between a collar-shaped inner ring locking portion 96 provided on the worm gear 37 side with respect to the bearing 91 and an inner ring 91A of the bearing 91, and on the worm gear 37 side with respect to the bearing 92. An elastic deformation tool 99 is interposed between the provided collar-shaped inner ring locking portion 98 and the inner ring 92A of the bearing 92. The elastic deforming tool 97 and the elastic deforming tool 99 include elastic bodies 97A and 99A made of rubber having an annular ring shape, and flat plate disk-shaped washers 97B and 97C bonded to both side surfaces of the elastic bodies 97A and 99A by seizure. 99B, 99C, and the elastic body 97A, 99A is provided with a certain amount of pre-compression (constant impact relaxation performance) in the above-described state of being loaded onto the assist shaft 33. As a result, the assist shaft 33 Is elastically supported in both axial directions.
[0033]
(B) Support structure of rotating shaft 32 (FIGS. 3, 4, and 5)
As shown in FIGS. 3 and 4, the rotating shaft 32 of the electric motor 30 has one end supported by a bearing 71 provided at the center of the other end closing portion 52 B of the motor case 31 (yoke 52) and the other end thereof. An unsupported structure was adopted.
[0034]
Specifically, one end portion of the rotating shaft 32 is supported on the motor case 31 by a bearing 71 configured by an angular ball bearing or the like including an inner ring 71A, an outer ring 71B, and a rolling element 71C. The other end portion of the rotating shaft 32 is connected to one end portion of the assist shaft 33 via the connection body 80 as described above. At this time, the two fitting shaft portions 32A and 32A provided at the other end portion of the rotating shaft 32 in the axial direction are coupled to the fitting hole portion 81 of the connecting body 80 so as to be capable of relative sliding rotation (inlay coupling). ) And a toothed fitting shaft portion 33A provided at one end portion of the assist shaft 33 is coupled to the toothed fitting hole portion 82 of the connecting body 80 so as not to rotate relative to each other (JIS B 1603 involute spline large diameter). And the rotation shaft 32 and the assist shaft 33 are concentrically coupled via the connection body 80. It should be noted that the connecting body 80 can also be in-row coupled in the vicinity of the involute spline at one end of the assist shaft 33.
[0035]
Therefore, the rotating shaft 32 and the assist shaft 33 of the electric motor 30 are concentrically coupled to each other. As a result, the end portion of the rotating shaft 32 on the side connected to the assist shaft 33 is not supported by the motor case 31 without a bearing. The two ends of the assist shaft 33 are supported on the housing 11B via the bearings 91 and 92, and only one end of the rotating shaft 32 is supported on the motor case 31 by the bearing 71. .
[0036]
Further, a torque limiter 83 is interposed between the inner periphery of the fitting hole portion 81 of the connection body 80 and the outer periphery that is sandwiched between both fitting shaft portions 32A and 32A of the rotating shaft 32 of the electric motor 30. did. As shown in FIG. 5, the torque limiter 83 is formed from an elastic ring such as a spring or resin that is press-fitted between the above-described inner periphery of the connection body 80 and the above-described outer periphery of the rotary shaft 32 and is elastically supported in the radial direction. Thus, with the normally used torque (torque smaller than the limit torque) of the electric power steering device 10, the connecting body 80 and the rotary shaft 32 continue to be coupled without slipping by the elastic force of the elastic ring, while the tire is being steered. For the impact torque (torque more than the limit torque) when the inertia torque of the electric motor 30 exceeds the elastic force of the elastic ring when the stroke of the rack shaft 16 is suddenly stopped by riding on the curb. It functions so that the rotating shaft 32 slips with respect to the connection body 80, and the torque of the electric motor 30 is not transmitted to the connection body 80 side.
[0037]
When the electric motor 30 supports the rotary shaft 32 with the above-described bearing 71, the rotary shaft 32 is press-fitted into the inner ring 71A, and the outer ring 71B is fitted into the motor case 31 with a gap (or the outer ring 71B is press-fitted into the motor case 31 to rotate. The shaft 32 is fitted in the inner ring 71A with a gap), and as a result, the occurrence of play that can occur in the axial direction of the rotating shaft 32 is prevented as follows. That is, the rotating shaft 32 is made to be the anti-assist shaft in a state where the stepped portion 80A provided between the fitting hole portion 81 and the toothed fitting hole portion 82 of the connecting body 80 is abutted with the end surface of the rotating shaft 32 in the axial direction. An annular elastic body 85 made of a disc spring (or O-ring) that presses in the direction 33 is provided on the side of the connection body 80. Specifically, the elastic body 85 is interposed between the end surface of the connection body 80 and the end surface of the inner ring 91 A of the bearing 91. The elastic body 85 is held inside an annular ridge 86 protruding from the outer periphery of the end face of the connection body 80, and can be supported by the protrusion 86 in the radial direction of the connection body 80 with a clearance from the assist shaft 33. It is said.
[0038]
As shown in FIG. 6, the elastic body 85 is held on the outer side of an annular ridge 87 protruding from the inner periphery of the end face of the connection body 80, and assists in the radial direction of the connection body 80 by this ridge 87. It may be possible to support the shaft 33 without interference.
[0039]
According to this embodiment, there are the following operations.
(1) With a simple configuration in which an elastic body 85 is provided on the side of the connecting body 80 of the rotating shaft 32 and the assist shaft 33 of the electric motor 30, the rotating shaft 32 is anti-assist shaft 33 due to the elastic force of the elastic body 85. The backlash in the axial direction of the rotary shaft 32 including the bearing 71 is eliminated, and the occurrence of hitting sound can be prevented.
[0040]
(2) The elastic body 85 is supported by the protrusion 86 (87) provided on the end face of the connecting body 80 with a gap (separated) from the assist shaft 33 in the radial direction of the connecting body 80. 85 is dropped into and out of the connecting body 80, is dropped inside, interferes with the assist shaft 33 and the rotating shaft 32, is damaged by being caught, or is touched and scratched on the assist shaft 33 and the rotating shaft 32. Can be avoided.
[0041]
(3) The assist shaft 33 is elastically supported with respect to the housing 11 in both axial directions. Therefore, when an excessive thrust is applied to the assist shaft 33 when the electric power steering device 10 is driven in reverse or when the tire curbs are climbed, the assist shaft 33 can move in the axial direction under the elastic support state. The impact force generated on the tooth surfaces of the worm gear 37 connected to the shaft 33 is alleviated to reduce the hitting sound between the tooth surfaces, or damage to the torque transmission path due to the inertial thrust of the assist shaft 33 is avoided.
[0042]
(4) Even if the elastic body 85 is assembled around the assist shaft 33 on the side of the connecting body 80 and the assist shaft 33 is moved in the axial direction by the above-mentioned (3), the elastic body 85 is Since the connecting body 80 is supported in the radial direction by 2 ▼, it is possible to avoid the elastic body 85 from being brought into contact with the moving assist shaft 33 and being damaged, and the assist body 33 being damaged. .
[0043]
(5) Since a structure is adopted in which the rotating shaft 32 and the assist shaft 33 of the electric motor 30 are coaxially coupled via the connecting body 80, only one end of the rotating shaft 32 is supported by the bearing 71, The end near the assist shaft 33 can be supported in a cantilevered manner, and the number of bearings used for the rotating shaft 32 can be reduced.
[0044]
(6) When the stroke of the worm gear 37 is suddenly stopped, for example, when the tire curbs are climbed, an inertia torque is generated due to the electric motor 30 continuing to rotate even if the power supply to the electric motor 30 is stopped. However, this inertia torque can be absorbed by the slip of the torque limiter 83. In other words, the inertia torque that is higher than the limit torque transmitted from the rotating shaft 32 of the electric motor 30 to the assist shaft 33 is cut off by the presence of the torque limiter 83 between the rotating shaft 32 and the assist shaft 33, resulting in damage to the worm gear 37. This can prevent the deterioration of the steering feeling.
[0045]
(7) Since the rotary shaft 32 and the assist shaft 33 are coupled in-row so that the rotational centers of both can be easily and stably matched, an eccentric load caused by a deviation between the rotational centers acts on the torque limiter 83. do not do. Therefore, the torque limiter 83 acts only on the rotational torque, and with a simple configuration that is not affected by the machining and assembling accuracy of the parts, it is possible to maintain the stability of the limit torque and secure a stable impact relaxation characteristic. Further, the durability of the torque limiter 83 can be improved.
[0046]
(8) Since the impact force transmitted from the electric motor 30 to the worm gear 37, the worm wheel 38, and the like can be reduced, the durability of the housing 11 that supports the worm gear 37 and the worm wheel 38 can be improved. Light weight can be realized.
[0047]
(9) The torque limiter 83 can be prevented from falling off by installing the torque limiter 83 inside the connecting body 80 that connects the rotating shaft 32 and the assist shaft 33.
[0048]
Although the embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration of the present invention is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the scope of the present invention. Are also included in the present invention. For example, the concentric coupling of the rotating shaft and the assist shaft of the electric motor can be achieved by using a fitting shaft portion (or fitting hole portion) provided on the rotating shaft and a fitting hole portion provided on the assist shaft (without a connecting body). Alternatively, the fitting shaft portions may be coupled to each other so as to be able to rotate relative to each other without looseness (in-row coupling).
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the electric power steering apparatus, the play in the axial direction of the rotating shaft of the electric motor can be stably eliminated with a simple configuration. Further, according to the present invention, the assist shaft can be moved in the axial direction under the elastic support state with respect to the excessive thrust acting on the assist shaft when the electric power steering device is driven in the reverse direction or when the curb is running on the tire. The backlash in the axial direction of the rotating shaft of the electric motor can be stably eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a partially broken electric power steering apparatus.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG.
FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a modified example of the electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power steering apparatus 11 Housing 30 Electric motor 32 Rotating shaft 33 Assist shaft 80 Connection body 83 Torque limiter 85 Elastic body 86, 87 Projection part

Claims

In the electric power steering apparatus in which the electric motor is fixed to the housing, the assist shaft of the steering device is supported on the housing, and the assist shaft is connected to the rotation shaft of the electric motor.
Connect the rotating shaft of the electric motor and the assist shaft through the connecting body,
An elastic body that presses the rotating shaft in the direction opposite to the assist shaft is provided on the side of the connecting body,
The elastic body is supported in the radial direction of the connection body by the protrusions protruding from the outer periphery and / or the inner periphery of the end face of the connection body ,
An electric power steering device characterized in that a torque limiter is interposed between the inner periphery of the connecting body and the outer periphery of the rotating shaft or assist shaft of the electric motor.

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the assist shaft is elastically supported in both axial directions.

The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the rotating shaft and the assist shaft of the electric motor are concentrically coupled via a connecting body.