JP4882906B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
このうちのハウジングは、固定の部分に支持されて回転する事がない。
又、上記回転軸は、このハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作により回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。尚、この様な回転軸としては、前述の図7に示したステアリングシャフト2の他、中間シャフト18、ステアリングギヤユニット19の入力軸(ピニオン軸)等が採用可能である。勿論、上記回転軸が何れであるかにより、上記ハウジングを支持する為の固定の部分は異なる。
又、上記ウォームホイールは、上記ハウジングの内部で上記回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されており、この回転軸と共に回転する。
又、上記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成る。そして、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向端部を軸受により上記ハウジングに対し回転自在に支持している。
又、上記電動モータは、上記ウォームを回転駆動する為、その出力軸をこのウォームと同心に配置している。
そして、上記緩衝部材を、上記緩衝筒部を上記スプライン軸部の外周面と上記スプライン孔の内周面との間に挟持すると共に、上記突っ張り軸部を、このスプライン軸部の先端面と上記スプライン孔の奥端面との間で軸方向に弾性的に圧縮した状態で、これらスプライン軸部とスプライン孔との間に組み付けている。
先ず、弾性部材のうちの緩衝筒部が、上記トルク継手部で、トルク伝達方向に関して金属同士が突き当たる事を防止する。この為、電動モータの起動時や回転方向の変換時に、上記トルク継手部で、金属同士の衝突に基づく騒音や振動が発生する事を防止できる。
又、上記弾性部材のうちの突っ張り軸部が、上記出力軸と上記ウォーム軸とを互いに離れる方向に、弾性的に押圧する。この為、これら出力軸及びウォーム軸が、軸方向にがたつく事がなく、これら両軸の軸方向のがたつきに伴って騒音や振動が発生する事を防止できる。
更に、本発明の場合には、上記突っ張り軸部の軸方向に関する弾性変形の特性を、上記緩衝筒部の特性に影響されず、自由に設定できる。即ち、上記突っ張り軸部の弾性を自由に設定できる他、所望の弾力を得る為に必要とする弾性変形量(軸方向の圧縮量)も自由に設定できる。この為、高い組み付け精度を要求する事なく、上記突っ張り軸部の弾性を所望値に規制できて、トルク継手部で、歯打ち音と呼ばれる騒音や振動が発生する事を有効に防止できる構造を、低コストで実現できる。
図1〜3は、請求項1、2に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の電動式パワーステアリング装置の特徴は、電動モータ7の出力軸10の先端部とウォーム8のウォーム軸6の基端部との間に設けたトルク継手部20で、歯打ち音と呼ばれる騒音や振動が発生する事を有効に防止できる構造を低コストで実現すべく、スプライン孔11aの内周面及び奥端面とスプライン軸部12aの外周面及び先端部との間に、適正な形状及び構造を有する緩衝部材21を組み込んだ点にある。その他、電動式パワーステアリング装置全体の構造及び作用に就いては、前述した従来構造と同様であるから、この従来構造と同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、前述の図7〜8と図1とで、ハウジング3に対する電動モータ7の取付方向が異なっているが、この点は、設置する自動車に応じ適宜設計的に変更するものであって、本発明の特徴部分とは関係がない。
先ず、トルク伝達方向に関して、上記スプライン孔11aの内周面に設けた雌スプライン歯の円周方向側面と、上記スプライン軸部12aの外周面に設けた雄スプライン歯の円周方向側面とが金属同士で衝突する事は、これら各スプライン歯同士の間に存在する、上記緩衝筒部22により防止される。この為、上記電動モータ7の起動時や回転方向の変換時に、上記各スプライン歯の円周方向側面同士の係合部で、上記騒音や振動が発生する事がなくなる。
又、上記出力軸10と上記ウォーム軸6とが軸方向にがたつく事は、上記突っ張り軸部24がこれら両軸10、6を、互いに離れる方向に弾性的に押圧する事により防止される。この為、これら両軸10、6のがたつきに伴う騒音や振動の発生が防止される。
図4は、請求項1〜3に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、緩衝部材21aに設けた突っ張り軸部24aの形状を、先端に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、円すい台状としている。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
図5は、請求項1、2、4に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、緩衝部材21bに設けた突っ張り軸部24bの外周面の複数個所に、それぞれが軸方向に長いスリット(透溝)25、25を形成して、この突っ張り軸部24bの外径を確保しつつ、この突っ張り軸部24bの軸方向に関する弾性を低く抑えている。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
図6は、請求項1、5に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、緩衝部材21cに設けた突っ張り軸部24cを、大径部(凸部)26、26と小径部(凹部)27、27とを、軸方向に関して交互に配置した、中空蛇腹状として、上記突っ張り軸部24cの軸方向に関する弾性を低く抑えている。その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
材質 : エチレンアクリルゴム(AEM)、より好ましくは水素添加ニトリルゴム(HNBR)
硬度 : Hs(JISスプリング式)65
緩衝筒部22の平均厚さ : 1mm
同軸方向長さ : 10mm
突っ張り軸部24の構造 : 充実円柱状
同自由状態での外径 : 6mm
同自由状態での軸方向長さ : 10mm
同組み付け状態での軸方向長さ : 8±1mm(圧縮率20%以下)
これらの条件で、上記突っ張り軸部24の圧縮剛性(単位変形量当りの反力)は、AEMを使用した場合で16.2N/mm、HNBRを使用した場合で25.9N/mmとなる。組み付け状態での軸方向長さを8mm(圧縮量2mm)とすれば、AEMを使用した場合で32.4N、HNBRを使用した場合で51.8Nの反力を得られ、この大きさで、出力軸10とウォーム軸6とを、互いに離れる方向に弾性的に押圧できる。
材質 : エチレンアクリルゴム(AEM)、より好ましくは水素添加ニトリルゴム(HNBR)
硬度 : Hs(JISスプリング式)65
緩衝筒部22の平均厚さ : 1mm
同軸方向長さ : 10mm
突っ張り軸部24の構造 : 中空円筒状
同径方向肉厚(外径と内径との差の1/2) : 1mm
同自由状態での外径 : 6mm
同自由状態での軸方向長さ : 10mm
同組み付け状態での軸方向長さ : 8±1mm(圧縮率20%以下)
これらの条件で、上記突っ張り軸部24の圧縮剛性(単位変形量当りの反力)は、AEMを使用した場合で8.7N/mm、HNBRを使用した場合で13.9N/mmとなる。組み付け状態での軸方向長さを8mm(圧縮量2mm)とすれば、AEMを使用した場合で17.4N、HNBRを使用した場合で27.8Nの反力を得られ、この大きさで、出力軸10とウォーム軸6とを、互いに離れる方向に弾性的に押圧できる。
材質 : エチレンアクリルゴム(AEM)、より好ましくは水素添加ニトリルゴム(HNBR)
硬度 : Hs(JISスプリング式)65
緩衝筒部22の平均厚さ : 1mm
同軸方向長さ : 10mm
突っ張り軸部24aの構造 : 充実円すい柱状
同自由状態での基端部の外径 : 6mm
同自由状態での先端部の外径 : 3mm
同自由状態での軸方向長さ : 10mm
同組み付け状態での軸方向長さ : 8±1mm(圧縮率20%以下)
これらの条件で、上記突っ張り軸部24aの圧縮剛性(単位変形量当りの反力)は、AEMを使用した場合で8.1N/mm、HNBRを使用した場合で13.0N/mmとなる。組み付け状態での軸方向長さを8mm(圧縮量2mm)とすれば、AEMを使用した場合で16.2N、HNBRを使用した場合で26.0Nの反力を得られ、この大きさで、出力軸10とウォーム軸6とを、互いに離れる方向に弾性的に押圧できる。
材質 : エチレンアクリルゴム(AEM)、より好ましくは水素添加ニトリルゴム(HNBR)
硬度 : Hs(JISスプリング式)65
緩衝筒部22の平均厚さ : 1mm
同軸方向長さ : 10mm
突っ張り軸部24bの構造 : 中空円筒状
同径方向肉厚(外径と内径との差の1/2) : 1mm
同自由状態での外径 : 6mm
同自由状態での軸方向長さ : 10mm
同組み付け状態での軸方向長さ : 8±1mm(圧縮率20%以下)
同外周面に形成したスリット25の数 : 6本
同円周方向の幅 : 0.7mm
これらの条件で、上記突っ張り軸部24bの圧縮剛性(単位変形量当りの反力)は、AEMを使用した場合で6.3N/mm、HNBRを使用した場合で10.1N/mmとなる。組み付け状態での軸方向長さを8mm(圧縮量2mm)とすれば、AEMを使用した場合で12.6N、HNBRを使用した場合で20.2Nの反力を得られ、この大きさで、出力軸10とウォーム軸6とを、互いに離れる方向に弾性的に押圧できる。
本実施例が、最も圧縮剛性を低く抑えられるが、この圧縮剛性は、他の実施例と同様、各部の寸法を変える事で調節できる他、上記スリット25の数、幅、深さを変える事によっても調節できる。
材質 : 水素添加ニトリルゴム(HNBR)
硬度 : Hs(JISスプリング式)65
緩衝筒部22の平均厚さ : 1mm
同軸方向長さ : 10mm
突っ張り軸部24cの構造 : 中空蛇腹状
同径方向肉厚(外径と内径との差の1/2) : 1mm
同自由状態での大径部26の外径 : 8mm
同自由状態での小径部27の外径 : 6.5mm
同自由状態での軸方向長さ : 10mm
同組み付け状態での軸方向長さ : 8±1mm(圧縮率20%以下)
同軸方向に配置した大径部26及び小径部27の数 : 各3個
同軸方向に配置した大径部26及び小径部27のピッチ : 3mm
これらの条件で、上記突っ張り軸部24cの圧縮剛性(単位変形量当りの反力)は、10.2N/mmとなる。組み付け状態での軸方向長さを8mm(圧縮量2mm)とすれば、20.4Nの反力を得られ、この大きさで、出力軸10とウォーム軸6とを、互いに離れる方向に弾性的に押圧できる。
本実施例に関しても、前述した実施例1〜4の場合と同様、各部の寸法を変える事で、上記圧縮剛性を調節できる。特に、上記突っ張り軸部24cの厚さの変更が有効であり、例えば、この突っ張り軸部24cの径方向肉厚を1mmから0.75mmに低減する事により、この突っ張り軸部24cの圧縮剛性を、上記10.2N/mmから6.4N/mm迄低減できる。
2 ステアリングシャフト
3 ハウジング
4 ウォームホイール
5 ウォーム歯
6 ウォーム軸
7 電動モータ
8 ウォーム
9a、9b 転がり軸受
10 出力軸
11、11a スプライン孔
12、12a スプライン軸部
13 押圧駒
14 コイルばね
15a、15b、15c、15d 連結部材
16、16a 弾性部材
17 突起
18 中間シャフト
19 ステアリングギヤユニット
20 トルク継手部
21、21a、21b、21c 緩衝部材
22 緩衝筒部
23 結合部
24、24a、24b、24c 突っ張り軸部
25 スリット
26 大径部
27 小径部
Claims (5)
- 固定の部分に支持されて回転する事のないハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作により回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸と、上記ハウジングの内部でこの回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、この回転軸と共に回転するウォームホイールと、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成り、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向端部を軸受により上記ハウジングに対し回転自在に支持された、外周面にウォーム歯を設けたウォーム軸と、上記ウォーム軸を回転駆動する為、その出力軸をこのウォーム軸と同心に配置した電動モータと、これら出力軸の先端部とウォーム軸の基端部との間に設けられて、この出力軸からこのウォームへのトルクの伝達を自在としたトルク継手部とを備え、このトルク継手部は、上記出力軸の先端部と上記ウォーム軸の基端部とのうちの一方の端部に、当該端部の端面に開口する状態で設けられた有底のスプライン孔と、上記出力軸の先端部と上記ウォーム軸の基端部とのうちの他方の端部に設けられた、上記スプライン孔とトルク伝達可能にスプライン係合するスプライン軸部とから成るものである電動式パワーステアリング装置に於いて、全体を弾性材により一体に造られ、上記スプライン軸部に外嵌可能な緩衝筒部と、この緩衝筒部の先端側に、結合部を介して軸方向に突出する状態で設けられた突っ張り軸部とを備えた緩衝部材を備え、この緩衝部材を、上記緩衝筒部を上記スプライン軸部の外周面と上記スプライン孔の内周面との間に挟持すると共に、上記突っ張り軸部を、このスプライン軸部の先端面と上記スプライン孔の奥端面との間で軸方向に弾性的に圧縮した状態で、これらスプライン軸部とスプライン孔との間に組み付けた事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
- 突っ張り軸部を円筒状とする事により、この突っ張り軸部の外径を確保しつつ、この突っ張り軸部の軸方向に関する弾性を調節可能とした、請求項1に記載した電動式パワーステアリング装置。
- 突っ張り軸部の形状を、先端に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜した、円すい台状とした、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
- 突っ張り軸部の外周面の複数個所に、それぞれが軸方向に長いスリットを形成する事により、この突っ張り軸部の外径を確保しつつ、この突っ張り軸部の軸方向に関する弾性を調節可能とした、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した電動式パワーステアリング装置。
- 突っ張り軸部を、大径部と小径部とを軸方向に関して交互に配置した中空蛇腹状とする事により、この突っ張り軸部の外径を確保しつつ、この突っ張り軸部の軸方向に関する弾性を調節可能とした、請求項1に記載した電動式パワーステアリング装置。
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