JP5103856B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
上記減速機構は、電動モータの出力軸に連結されたウォーム(駆動歯車)と、このウォームに噛み合うウォームホイール(従動歯車)とを備え、ウォームホイールは、操舵軸に一体回転するように連結されている。
前記従動歯車が、前記軸に対して所定の範囲で相対回転可能に、かつ軸方向及び径方向に相対移動不能に連結され、
前記従動歯車と前記軸との相対回転範囲に、前記軸から前記従動歯車へ伝わる回転方向の振動を減衰する減衰領域が設けられ、
前記減衰領域が、少なくとも、外乱入力による前記軸の回転方向の振動の振幅を含み、
前記従動歯車と前記軸との間に、両者の相対回転によって弾性変形する弾性部材が設けられ、
前記相対回転範囲における前記弾性部材のバネ定数が、前記減衰領域で小さく、前記減衰領域を超える範囲で大きくなるように変化しており、
前記弾性部材は、本体部と、この本体部に対して周方向に隣接して配置された腕部とを備え、前記従動歯車と前記軸との相対回転の初期で前記腕部が周方向に曲げ変形され、さらなる相対回転で前記腕部が前記本体部の周方向側部に当接して前記腕部及び前記本体部が周方向に圧縮変形されることを特徴としている。
また、前記従動歯車は、前記軸に対して軸方向及び径方向に相対移動不能に連結され、回転方向にのみ相対移動可能に連結されているので、従動歯車が軸に対して軸方向や径方向に移動することに伴う、操舵時の歯打ち音の発生を防止することができる。
前記従動歯車には周方向に複数の取付孔が形成され、
前記取付孔には、前記連結部材に取り付けられた前記弾性部材が挿入され、
前記弾性部材の腕部は、前記従動歯車と前記軸との相対回転の初期で、前記取付孔の周方向端面により押圧されて曲げ変形され、前記本体部は、さらなる相対回転で前記腕部とともに圧縮されることが好ましい。
前記従動歯車と前記軸と間には、前記減衰領域における前記従動歯車と前記軸との相対回転の初期で前記弾性部材の腕部が変形しない隙間が含まれることが好ましい。弾性部材が変形しない隙間ではバネ定数が0となるため、外乱入力による軸の振動を適切に減衰することができる。
ここに、ステアリングホイール11とタイヤ12との間の各軸13,19,21,22や各部品17,18,24,25等は、ステアリングホイール11に付与された操舵力をタイヤ12に伝達する操舵力伝達機構を構成している。
本実施形態では、このようなラトル音の発生を抑制するべく、操舵軸13から減速機構30のウォームホイール33に伝わる振動を減衰する構造を減速機構30に備えている。以下、減速機構30の構成について詳細に説明する。
バネ定数K1の単位は、(N・m/deg)である。Xは、ウォームホイール33のイナーシャであり、単位は(kg・m2)である。この式(1)により、バネ定数K1は、ウォームホイール33のイナーシャXとの関係で決定される。
まず、ゴムからなる弾性部材50を用いて防振(振動絶縁)を行う場合の振動振幅伝達率τは、次式(2)で表される。
τ=√(1+γ2)/√((1−η2)2+γ2) ・・・・(2)
ここで、γは弾性部材50の損失係数である。
η=ω/ν ・・・・(3)
ここで、ωは、第2の軸部16に伝達される外乱入力振動の周波数(加振周波数)である。νは、ウォームホイール33のイナーシャXと弾性部材50のバネ定数K1から求まる共振周波数であり、次式(4)で表される。
ν=√(K1/X) ・・・・(4)
また、回転角0°から減衰領域Gを超えて正負両方向へ回転角度が大きくなる領域では、バネ定数K2が、例えばK2≧64X となるように設定されている。減衰領域Gは、たとえば、回転角0°〜±1°の範囲に設定することができる。
本実施形態のように、減衰領域Gに、バネ定数が0となる領域Yを含んでいる場合にも、第2の軸部16の振動を適切に減衰してウォームホイール33に伝達することができる。
また、第1挟持体36の嵌合部39と、ウォームホイール33の貫通孔33bとの間に、ベアリングやブッシュを介在させることもできる。
また、減速機構としては、ウォーム歯車に限らず、はすば歯車、平歯車、かさ歯車等からなる、あらゆる歯車減速機構を適用することが可能である。
11 ステアリングホイール(操舵部材)
12 タイヤ(操向車輪)
13 操舵軸
31 電動モータ
32 ウォーム(駆動歯車)
33 ウォームホイール(従動歯車)
50 弾性部材
Claims (4)
- 操舵補助用のモータの回転に連動して回転する駆動歯車と、この駆動歯車に噛合する従動歯車と、を備え、この従動歯車が、操舵部材とこの操舵部材により操舵される操向車輪との間の操舵力伝達機構を構成する軸に連結され、前記モータの回転による操舵補助力が、前記駆動歯車及び前記従動歯車を介して前記軸に伝達される電動パワーステアリング装置において、
前記従動歯車が、前記軸に対して所定の範囲で相対回転可能に、かつ軸方向及び径方向に相対移動不能に連結され、
前記従動歯車と前記軸との相対回転範囲に、前記軸から前記従動歯車へ伝わる回転方向の振動を減衰する減衰領域が設けられ、
前記減衰領域が、少なくとも、外乱入力による前記軸の回転方向の振動の振幅を含み、
前記従動歯車と前記軸との間に、両者の相対回転によって弾性変形する弾性部材が設けられ、
前記相対回転範囲における前記弾性部材のバネ定数が、前記減衰領域で小さく、前記減衰領域を超える範囲で大きくなるように変化しており、
前記弾性部材は、本体部と、この本体部に対して周方向に隣接して配置された腕部とを備え、前記従動歯車と前記軸との相対回転の初期で前記腕部が周方向に曲げ変形され、さらなる相対回転で前記腕部が前記本体部の周方向側部に当接して前記腕部及び前記本体部が周方向に圧縮変形されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記軸に対して連結部材が一体回転可能に固定され、
前記従動歯車には周方向に複数の取付孔が形成され、
前記取付孔には、前記連結部材に取り付けられた前記弾性部材が挿入され、
前記弾性部材の腕部は、前記従動歯車と前記軸との相対回転の初期で、前記取付孔の周方向端面により押圧されて曲げ変形され、前記本体部は、さらなる相対回転で前記腕部とともに圧縮される、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記従動歯車と前記軸と間には、前記減衰領域における前記従動歯車と前記軸との相対回転の初期で前記弾性部材の腕部が変形しない隙間が含まれることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記減衰領域における前記弾性部材のバネ定数をK(N・m/deg)とし、前記従動歯車のイナーシャをX(kg・m 2 )としたとき、
0<K<64X
の関係が満たされることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの電動パワーステアリング装置。
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