JP4678463B2 - 動力舵取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は運転者の操舵をアシストする動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコラムアシスト型ＥＰＳでは、モータの回転力をウォームに伝え、さらにウォームホイールに伝えることで減速してモータの出力を増幅し、ステアリング操作をトルクアシストするようにしている。
ウォーム及びウォームホイールの噛み合いには適度なバックラッシが必要であるが、例えば悪路を走行した場合、バックラッシに起因した歯打ち音（ラトル音）が発生することがある。
【０００３】
コラムアシスト型ＥＰＳでは、減速ギヤ部とステアリングホイールが接近しているので、減速ギヤ部で発生する騒音がドライバに伝わり不快感を与える。
従来、ウォーム及びウォームホイールを組み付けるときに、加工精度の範囲内でウォームとウォームホイールとの間に適当なバックラッシが存在するように調整されるが、この作業に非常に手間がかかる。というのは、各部品を寸法精度のばらつき度合いに応じて選別し、互いの組合せ精度が適正になるもの同士を組み合わせるようにしているからである（いわゆるマッチング組立）。
【０００４】
そこで、例えば特開２０００−４３７３９号公報のように、ウォーム軸をウォームホイールに向けて偏倚可能とし、付勢手段によってウォーム軸をその偏倚方向である径方向へ付勢することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のマッチング組立では工数が増加し、上記の特開２０００−４３７３９号公報のものでは、構造が複雑となり製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造にて安価に騒音防止を図ることのできる動力舵取装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ステアリングホイールに連なる入力軸と、舵取り機構に連なる出力軸と、出力軸に固定されて出力軸の軸方向及び回転方向に一体移動する被動ギヤと、入力軸に付与されるトルクを検出するトルク検出手段と、駆動ギヤを介して被動ギヤに操舵補助力を与える操舵補助力付与手段と、入力軸及びトルク検出手段を主に収容する第１のハウジングと、出力軸及び被動ギヤを主に収容し第１のハウジングと結合される第２のハウジングと、被動ギヤに軸方向の与圧を与える予圧付与手段とを備え、上記予圧付与手段は、両ハウジングの何れか一方のハウジングに保持され、出力軸を回転可能に支持する軸受を含み、上記軸受は、両ハウジングの結合状態で上記何れか一方のハウジングに直接に又は介在部材を介して間接的に押されて被動ギヤに軸方向への予圧を与えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、両ハウジングを結合させると、予圧付与手段が、例えば第１のハウジングにより押されて被動ギヤに軸方向への予圧を与えるので、被動ギヤと従動ギヤとの間のバックラッシを抑制して、ラトル音による騒音の発生を防止することができる。従来のマッチング組立を不要にでき、また、ウォーム軸の一端を径方向に付勢する複雑な構造を採用する必要もなく、安価に騒音防止が達成できる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記軸受の外輪の端面が上記何れか一方のハウジングに当接し、内輪が被動ギヤに当接していることを特徴とするものである。本発明では、軸受の内部隙間を殺しつつ被動ギヤを付勢するので、ラトル音の防止に絶大な効果を発揮できる。
請求項３記載の発明は、請求項１において、上記予圧付与手段は、上記軸受と、上記軸受の外輪の端面および上記何れか一方のハウジングの間に介在し、上記軸受の外輪を軸方向に付勢する介在部材としての弾性体と、を含むことを特徴とするものである。本発明では、予圧付与に弾性体を介在させるので、各部品の寸法精度をそれほど厳密にしなくても良くなる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３において、上記操舵補助力付与手段はトルク検出手段の検出結果に応じて操舵補助力を発生するモータを含むことを特徴とするものである。モータを用いて操舵補助力を得る、いわゆる電動式動力舵取装置では、悪路走行時のタイヤからの入力で、ギヤ間にいったん生じたラトル音が収まり難く、これが騒音となるおそれがあるが、本発明では、ラトル音発生自体を抑制することを通じて騒音を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。図１を参照して、本電動式動力舵取装置（以下では単に動力舵取装置という）では、ステアリングホイール１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１１】
第１及び第２の操舵軸２，３を支持するギヤハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ギヤハウジング５は、互いに嵌め合わされる上ハウジング６と下ハウジング７により構成されている。具体的には、下ハウジング７は筒状をなし、その上端７ａが上ハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。下ハウジング７は減速ギヤ機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、上ハウジング６はトルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。
【００１２】
上記ウォームギヤ機構８は、図示しないモータの回転軸に例えばスプライン等の継手機構を介して連結されるウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制されたウォームホイール１２とを備える。図示していないが、ウォーム軸１１は下ハウジング７内に一対の軸受を介して回転自在に支持されている。
ウォームホイール１２は第２の操舵軸３に一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、芯金１２ａの周囲を取り囲んで歯を形成する合成樹脂部材１２ｂとを備えている。芯金１２ａは例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１３】
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１及び第２の転がり軸受１３，１４により回転自在に支持されている。
第１の転がり軸受１３の外輪１５は、上ハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内の軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。外輪１５の上端面は軸受保持孔１６の底となる環状の段部１７に当接しており、上ハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面はウォームホイール１２の芯金１２ａの上端面に当接している。
【００１４】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は下ハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。外輪１９の下端面は下ハウジング７の下端の環状の段部２１に当接し、下ハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。
【００１５】
トーションバー４は第１及び第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。
上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００１６】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介して上ハウジング６に回転自在に支持されている。
第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
本実施の形態では、図１を参照して、上下のハウジング６，７を結合させると、両ハウジング６，７が相対的に近づけられるが、このとき、上ハウジング６に保持されている第１の転がり軸受１３が図においての下方に付勢され、下ハウジング７に保持されているウォーム軸１１が図においての上方へ付勢される。
【００１７】
具体的には、上ハウジング６の段部１７が第１の転がり軸受１３の外輪１５を下方に付勢する。この付勢力は第１の転がり軸受１３の内部隙間を零にすると共に、第１の転がり軸受１３の内輪１８を介して、ウォームホイール１２を図においての下方に付勢し、下方に付勢されたウォームホイール１２が、下ハウジング７を介して上方へ付勢されているウォーム軸１１に押し付けられることになる。
その結果、ウォームホイール１２とウォーム軸１１との間の噛み合い部分のバックラッシを抑制できるので、当該噛み合い部分の歯打ち音（ラトル音）による騒音の発生を防止することができる。
【００１８】
また、従来必要であったマッチング組立を不要にできると共に、ウォーム軸の一端を径方向に付勢する従来方式のような複雑な構造も不要にすることができる。そして、両ハウジング６，７の組み付け時に第１の転がり軸受１３に予圧を与えるという簡単な構造にて安価に騒音防止を図ることができる。
ところで、ＥＰＳでは、悪路走行時のタイヤからの入力でいったん生じたラトル音が収まり難く、これが騒音となるおそれがあるが、本実施の形態では、ラトル音発生自体を抑制することができるので、騒音を効果的に抑制することができる。
【００１９】
特に、第２の操舵軸３に軸方向移動を規制されたウォームホイール１２を第１の転がり軸受１３が下方へ付勢すると、この付勢力は第２の操舵軸３を介して第２の転がり軸受１４にも与えられるので、第１及び第２の転がり軸受１３，１４の内部隙間も減少させることができる。したがって、第２の操舵軸３の軸方向に関するがたを格段に少なくでき、ラトル音の防止に絶大な効果を発揮できる。
また、第１及び第２の転がり軸受１３，１４として、高価なアンギュラコンタクト軸受を用いずとも、安価なラジアルコンタクト軸受を用いれば良い。
【００２０】
次いで、図２は本発明の別の実施の形態を示している。図２を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態と異なるのは、第１の転がり軸受１３の外輪１５と軸受保持孔１６の段部１７との間に、例えば皿ばねからなる弾性体３２を介在させた点にある。本実施の形態では、予圧付与用に弾性体３２を介在させるので、各部品の寸法精度をそれほど厳密にしなくても良いという利点がある。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。
試験
図１の電動式動力舵取装置を用い、操舵軸の回転トルクを種々変更して、騒音レベルを測定したところ、図１に示す結果を得た。ウォームホイールに対する軸方向予圧を直接測定したわけではないが、予圧の増大に伴って、回転トルクが増大すると考えられることから、図１の結果により、予圧の増加に伴い騒音レベルが低下することが間接的に実証された。
【００２１】
回転トルクが２Ｎｍでは、バックラッシがほぼ零になっていると考えられる。また、回転トルクが０．９〜１Ｎｍの範囲での騒音レベルが４５ｄΒ程度となっており、高静粛性が達成されている。回転トルクが０．９〜１Ｎｍの範囲ではハンドル戻りが悪くならないレベルのバックラッシが存在すると考えられることから、適度な予圧の付与が、実用上、騒音低減に非常に効果があることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。
【図２】本発明の別の実施の形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。
【図３】操舵軸の回転トルクと騒音レベルの相関を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ 第１の操舵軸
３ 第２の操舵軸
４ トーションバー
５ ギヤハウジング
６ 上ハウジング（第１のハウジング）
７ 下ハウジング（第２のハウジング）
８ ウォームギヤ機構
１１ ウォーム軸
１２ ウォームホイール
１２ａ 芯金
１２ｂ 合成樹脂部材
１３ 第１の転がり軸受
１４ 第２の転がり軸受
１５ 外輪
１６ 軸受保持孔
１７ 段部
１８ 内輪
３２ 弾性体

Claims (4)

1. ステアリングホイールに連なる入力軸と、
   舵取り機構に連なる出力軸と、
   出力軸に固定されて出力軸の軸方向及び回転方向に一体移動する被動ギヤと、
   入力軸に付与されるトルクを検出するトルク検出手段と、
   駆動ギヤを介して被動ギヤに操舵補助力を与える操舵補助力付与手段と、
   入力軸及びトルク検出手段を主に収容する第１のハウジングと、
   出力軸及び被動ギヤを主に収容し第１のハウジングと結合される第２のハウジングと、 被動ギヤに軸方向の与圧を与える予圧付与手段とを備え、
   上記予圧付与手段は、両ハウジングの何れか一方のハウジングに保持され、出力軸を回転可能に支持する軸受を含み、
   上記軸受は、両ハウジングの結合状態で上記何れか一方のハウジングに直接に又は介在部材を介して間接的に押されて被動ギヤに軸方向への予圧を与えることを特徴とする動力舵取装置。
2. 請求項１において、上記軸受の外輪の端面が上記何れか一方のハウジングに当接し、内輪が被動ギヤに当接していることを特徴とする動力舵取装置。
3. 請求項１において、上記予圧付与手段は、上記軸受と、上記軸受の外輪の端面および上記何れか一方のハウジングの間に介在し、上記軸受の外輪を軸方向に付勢する介在部材としての弾性体と、を含むことを特徴とする動力舵取装置。
4. 請求項１，２又は３において、上記操舵補助力付与手段はトルク検出手段の検出結果に応じて操舵補助力を発生するモータを含むことを特徴とする動力舵取装置。

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