JP5120110B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、減速装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

車両用のステアリング装置においては、運転者の操舵負荷を軽減することを目的とした動力舵取装置が知られている。従来、動力舵取装置は、油圧式のパワーステアリング装置が広く使用されていた。しかしながら、近年の自動車の高効率化の傾向にしたがって、油圧式のパワーステアリング装置から、効率のよい電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に置き換えられる場合が多くなってきている。

図８は、このようなＥＰＳの基本構成の一例の概略を説明する図で、ステアリングホイール１０１を備えたステアリングシャフト１０２は減速装置１０４の入力軸に結合し、減速装置１０４の出力軸は自在継手１０７、中間軸１０８、自在継手１０９を経てウォーム軸１１０に結合している。ウォーム軸１１０に形成されたウォーム１１１はラック１１２に噛合し、ラック１１２の端部に連結されているタイロッド１１３を介して操向車輪１１４の向きを操作するように構成されている。

ステアリングシャフト１０２には、シャフトに発生する操舵トルクを検出するトルクセンサ１０３が設けられている。制御装置１０６は、トルクセンサ１０３で検出されたトルク信号と図示しない車速センサから入力された車速信号とに基づいて操舵機構に供給すべき補助操舵力、即ちモータ１０５に供給する電流の大きさを決定する電流指令値を演算し、演算された電流指令値によりモータ１０５を駆動する。

図９は、上記減速装置１０４の構成の一例を説明する正面図で、一部を断面として示してある。減速装置１０４はウォーム減速装置である。モータ１０５の回転軸１０５ａにスプライン結合したウォーム１２１は、玉軸受１２２と、後述するホルダー１２５に保持された玉軸受１２３とで回転自在にハウジング１２０に保持されており、ウォーム１２１の一部に形成されたウォーム歯１２１ａは、ハウジング１２０に回転自在に保持されたウォームホイール１２４に形成されているウォームホイール歯１２４ａに噛合している。

図１０は、上記したホルダー１２５及び玉軸受１２３の部分の構成の詳細を説明する図で、図１０（ａ）はウォーム１２１の軸方向端面から見た正面図、図１０（ｂ）はウォーム１２１の軸方向に沿った断面図である。

ホルダー１２５はハウジング１２０の底面に形成された孔１２０ｃ（図９参照）の内面に装着される。図１０（ｂ）を参照すると明らかなように、ホルダー１２５には玉軸受１２３の外輪が嵌装され、玉軸受１２３の内輪には樹脂材料で構成された円環状のブッシュ１２６が嵌装され、ブッシュ１２６を介してウォーム１２１の軸端部を支承している。

ブッシュ１２６の軸方向外側（ウォーム１２１と反対側）には、ウォーム１２１の軸端１２１ｃに嵌合する孔１２７ａを備えた付勢部材１２７が配置され、ホルダー１２５の段部１２５ｂと付勢部材１２７の外側面との間にはコイルスプリング１２８が巻回され、コイルスプリング１２８の端部は付勢部材１２７の左右側面に形成された係止部１２７ｄに係止されている。

この構成により、付勢部材１２７の孔１２７ａにウォーム１２１の軸端１２１ｃが嵌合している状態では、コイルスプリング１２８の弾性変形によりウォーム１２１のウォーム歯１２１ａはウォームホイール１２４のウォームホイール歯１２４ａ方向に弾性的に付勢され、ウォーム歯１２１ａとウォームホイール歯１２４ａとの噛合部に予圧が付与されるから、噛合部の歯打ち音の発生を抑制することができる（特許文献１参照）。

上記した構成のホルダーは、ウォーム減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に有効なものであるが、ハウジングの底面の袋状の孔にホルダーを装着するために作業性が悪いほか、ホルダーに玉軸受の外輪を加締めて固定する等、組立工程が繁雑で、作業工数が多くなるなど、製造コストを高めていた。

この対策として、上記したホルダー及び軸受を軸方向に付勢してハウジングの底面に固定するために弾性部材（例えば波ワッシャ）を使用し、その弾性部材をハウジング内部に圧縮保持させるために環状の固定部材を前記弾性部材の背後に配置する構成が、本出願人により提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−０４２９１３号公報 特開２００７−３２１８４６号公報

上記した弾性部材と環状の固定部材によりホルダー及び軸受を軸方向に付勢してハウジングの底面に固定する構成では、ホルダー及び軸受は弾性部材により軸方向に付勢されて保持されてハウジング内部の段部に位置決めすることができ、ホルダー及び軸受の装着を容易に行うことができる。

しかし、上記した固定構成では、組み付けた状態では弾性部材は環状の固定部材の背後に隠れてしまうので、弾性部材が装着されているか否かを確認することができず、弾性部材を装着し忘れる可能性がある。また、組み付けた状態で、弾性部材と環状の固定部材との接触部で打音が発生する可能性がある。

この発明は、上記した課題を解決した減速装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ハウジング内部に配置されたウォーム軸の軸端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材と、スプリングにより前記付勢部材をウォームとウォームホイールとの噛合方向に移動可能に支持するホルダーとを備え、前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受によりウォーム軸をハウジング内部に支承してウォーム軸を噛合方向に弾性的に予圧するウォーム及びウォームホイールを備えた減速装置を備えた電動パワーステアリング装置において、前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受は、一体結合された弾性部材と環状の固定部材により軸方向に付勢されてハウジング内部に形成された段部に位置決めされる軸受であり、前記環状の固定部材は、周縁にハウジング内部に圧接して固定する固定部と、固定部から延長されたハウジングの軸方向に垂直であって周方向に等間隔に形成された平面部とを備え、該平面部を前記弾性部材を結合する装着面としており、更に、前記弾性部材は、上記平面部に結合される平坦な結合部とその間を傾斜部で連絡された台形状部分を等間隔で備えていることを特徴とする減速装置を備えた電動パワーステアリング装置である。

そして、前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、リベット結合手段で一体結合されているものとする。

また、前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、加締め結合手段で一体結合されていてもよい。

また、前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、溶接結合手段で一体結合されていてもよい。

以上説明したとおり、請求項１の発明に係る減速装置を備えた電動パワーステアリング装置は、ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受が、一体結合された弾性部材と環状の固定部材により軸方向に付勢されてハウジング内部に形成された段部に位置決めされるから、組み付け作業において弾性部材を装着し忘れるおそれがない。また、弾性部材と環状の固定部材とは一体結合されているので、弾性部材と環状の固定部材と接触部で打音が発生する可能性もない。

以下、この発明の実施の形態の減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明するが、電動パワーステアリング装置の全体構成は先に図８を参照して説明した従来技術の電動パワーステアリング装置と類似した構成であり、また、電動パワーステアリング装置の減速装置の構成も先に図９を参照して説明した従来技術の構成と類似し、その減速装置のウォーム軸端部の支持構造が相違するだけであるから、ここでは電動パワーステアリング装置の全体構成、及び減速装置の全体構成については説明を省略し、この発明の特徴部分の構成である減速装置のウォーム軸端部の支持構造について説明する。

図１は、減速装置のウォーム軸端部の支持構造の詳細を説明する断面図で、先に図９を参照して説明した減速装置のウォーム軸端部の支持構造に対応する。

図２は、図１に示すウォーム軸端部の支持構造の構成部材の概略と配置順序を説明する図で、図２（ａ）は固定部材であるリテーナ１６（単体）の断面図、図２（ｂ）は弾性部材である環状の波ワッシャ１７（単体）の側面図、図２（ｃ）はブッシュ１８が内径部に装着された軸受である玉軸受１５の断面図、図２（ｄ）はホルダー１９及び付勢部材２０の断面図である。

図３は図２（ｄ）に示すホルダー１９及び付勢部材２０を軸端部方向から見た正面図、図４はホルダー１９の外観図である。

図５は環状の固定部材であるリテーナ１６を説明する図で、図５（ａ）はその側面図、図５（ｂ）はその平面図である。リテーナ１６は、周縁にハウジング内部に圧接して固定する固定部１６ａと、固定部から延長されたハウジングの軸方向に垂直な平面部１６ｂとを備えるほか、波ワッシャ取付面１６ｃが前記平面部１６ｂよりもやや高く構成され、全体が中央部に開孔１６ｄを備えた皿状形状に形成されている。そして、リテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃの上に環状の波ワッシャ１７が一体結合される。

図６は弾性部材である環状の波ワッシャ１７を説明する図で、図６（ａ）はその側面図、図６（ｂ）はその平面図である。波ワッシャ１７の波打ち部分１７ａは、波ワッシャ１７の高く波打ちした部分を示し、前記したリテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃから離隔して与圧発生部位となっている。また、相互に隣接する２つの打ち部分１７ａの間は、リテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃに結合する結合部１７ｂであって、リテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃに、公知のリベット結合、加締め結合、溶接結合などの結合手段Ｃで一体結合する。

図７は、環状の波ワッシャ１７と環状の固定部材であるリテーナ１６を一体結合させた結合状態を説明する図で、図７（ａ）は結合状態を説明する側面図、図７（ｂ）は結合状態を説明する平面図である。

リテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃの上に環状の波ワッシャ１７の結合部１７ｂを配置し、波ワッシャ１７の弾性変形による与圧の発生が可能なように、公知のリベット結合、加締め結合、溶接結合などの結合手段Ｃでリテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃと波ワッシャ１７の結合部１７ｂとを一体結合する。

与圧発生部位である波ワッシャ１７の波打ち部分１７ａは、リテーナ１６の波ワッシャ取付面１６ｃとは位相が異なるずれた位置にあるので、波ワッシャ１７の波打ち部分１７ａの弾性変形が許容され、与圧の発生が可能である。

図１乃至図７を参照してウォーム軸端部の支持構造を説明する。図１において、１１はハウジング、１２はウォーム軸で、ここでは軸端部が示されている。ハウジング１１の端部は袋状に閉じられており、その底部に後述するホルダー１９及び付勢部材２０が配置される。また、ハウジング１１の端部付近の内側には、段部１１ａが形成されており、玉軸受１５の外輪の外周面が段部１１ａに嵌着される。玉軸受１５の外輪の軸方向端部側の側面は後述するホルダー１９に接触する。

また、上記玉軸受１５の内輪には樹脂材料で構成され弾性変形可能な環状のブッシュ１８が嵌装され、ブッシュ１８を介してウォーム軸１２の細径部１２ｂが支承される。

さらに、上記玉軸受１５の軸方向外側（ウォーム軸１２と反対側）には、略円環状のホルダー１９が配置され、ホルダー１９の外縁の側面は、玉軸受１５の外輪側面に接触している。また、ホルダー１９の軸方向外側（ウォーム軸１２と反対側）には環状の溝１９ｂが形成されており、溝１９ｂの内部にウォーム軸１２の軸端１２ｃに嵌合する孔２０ａを備えた付勢部材２０が配置され、付勢部材２０の外周とホルダー１９の外周との間にはばね部材であるコイルスプリング２１が巻回され、コイルスプリング２１の端部はホルダー１９の左右側面に形成された係止部１９ｄに係止されている。

玉軸受１５の外輪の外側には弾性部材である環状の波ワッシャ１７と環状の固定部材であるリテーナ１６とが配置され、玉軸受１５の外輪はハウジング１１の袋状端部に向けて軸方向に押圧固定される。

次に、上記した部材の組立順序について説明する。

まず、組立作業の開始前に、第１の準備作業として、弾性部材である環状の波ワッシャ１７と環状の固定部材であるリテーナ１６とを前記した適宜の結合手段Ｃで一体結合させておく。次に、第２の準備作業として、付勢部材２０の外周とホルダー１９の外周との間にコイルスプリング２１を巻回しておく。

組立作業に移る。まず、ハウジング１１の端部の袋状に閉じられている底部に、コイルスプリング２１が巻回されたホルダー１９及び付勢部材２０を配置し、ハウジング１１の段部１１ａに、ホルダー１９、及びブッシュ１８が装着された玉軸受１５の外輪を装着する。

玉軸受１５の外輪の外側（ウォーム側）に、一体結合させた弾性部材である環状の波ワッシャ１７と環状の固定部材であるリテーナ１６を、波ワッシャ１７が玉軸受１５の外輪に接触するように配置する。リテーナ１６をハウジング１１の袋状端部に向けて軸方向に押圧し、リテーナ１６の外周面１６ａをハウジング１１の内面に圧接して固定する。波ワッシャ１７の弾性変形により玉軸受１５の軸方向の僅かな移動は許容される。

次に、ウォーム軸１２を挿入する。まず、ウォーム軸１２の軸端１２ｃを付勢部材２０の孔２０ａに挿入し、ウォーム軸１２の細径部１２ｂを玉軸受１５の内輪に装着されたブッシュ１８に挿入して支承する。

この構成により、付勢部材２０の孔２０ａにウォーム軸１２の軸端１２ｃが嵌合している状態では、コイルスプリング２１の弾性変形とブッシュ１８の弾性変形とにより、ウォーム１２のウォーム歯はウォームホイールのウォームホイール歯方向に弾性的に付勢されて変位可能であり、また、波ワッシャ１７を配置したので玉軸受１５及びホルダー１９は軸方向に押圧されてガタが生じることがなく、ウォーム歯とウォームホイール歯との噛合部に予圧が付与され、噛合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。

そして、リテーナ１６に波ワッシャ１７が一体結合されているのでリテーナ１６の装着と同時に波ワッシャ１７も装着されるから、波ワッシャ１７の装着を確認する必要はなくリテーナ１６の装着の確認だけで済み、波ワッシャ１７の装着忘れのおそれもない。

以上の構成によれば、ハウジング１１の端部が袋状に形成されていても、容易にホルダー１９、付勢部材２０及び玉軸受１５をハウジング１１の内部に装着し、ウォーム軸１２を玉軸受１５により回転自在に支持させることができる。

また、ホルダー１９には、軸方向に平行に延びた凸部１９ｃが形成されており、一方、ハウジング１１の端部底面には前記凸部１９ｃに対応する凹部１１ｃが形成されており、ホルダー１９がハウジング１１の端部底面に配置されると、ホルダー１９の凸部１９ｃがハウジング１１の凹部１１ｃに係合して、ホルダー１９の軸方向回りの位相（回転角度）が決められ、ホルダー１９の回転が規制され、組み付けが容易になる。

前記したホルダー１９の凸部１９ｃは、コイルスプリング２１の端部を係止する係止部１９ｄの一方と兼用することができる。この場合、一方の係止部１９ｄを軸方向に平行に延長して凸部１９ｃとする（図４参照）。コイルスプリング２１は巻き方向により軸方向の腕位置（コイルスプリングの端部位置）が決まり凸部１９ｃに係止する。ホルダー１９の凸部１９ｃは、ハウジング１１の凹部１１ｃに係合してハウジング１１に埋没するから、コイルスプリング２１はハウジング１１により規制され、脱落することはない。

なお、図１、図２で示された凸部１９ｃの位相と、図３に示されたコイルスプリング２１の端部を係止する係止部１９ｄの位相とは、位相がずれているが、これは、図１において、ホルダーの凸部１９ｃがハウジング１１の凹部１１ｃに係合する様子を断面図で説明するため、位相をずらして図示したものである。

上記したホルダーの材料は、合成樹脂或いは焼結金属でもよい。また、弾性部材である波ワッシャ１７は、波ワッシャ１７に限らず、ゴムや皿バネを使用してもよい。

以上、この発明の減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置について説明したが、この発明の減速装置は電動パワーステアリング装置のほか、一般機械の減速装置にも適用できることは言うまでもない。

ウォーム軸の軸端にホルダーを備えた減速装置、及びその減速装置を備えた電動パワーステアリング装置であって、ホルダーはウォーム減速装置の噛合部の歯打ち音の抑制に効果的で、ハウジングへのホルダーの装着が容易な構成を提供する。

減速装置のウォーム軸端部の支持構造の詳細を説明する断面図。 図１に示すウォーム軸端部の支持構造の構成部材の概略と配置順序を説明する図。 ホルダー及び付勢部材を軸端部方向から見た正面図。 ホルダーの外観図。 環状の固定部材であるリテーナを説明する図。 弾性部材である環状の波ワッシャを説明する図。 環状の波ワッシャと環状の固定部材であるリテーナを一体結合させた結合状態を説明する図。 従来のＥＰＳの基本構成の一例の概略を説明する図。 従来の減速装置の構成の一例を説明する正面図。 従来の減速装置のホルダー及び玉軸受部分の構成の詳細を説明する図。

符号の説明

１１ ハウジング
１１ａ 段部
１１ｃ 凹部
１２ ウォーム軸
１２ｂ 細径部
１２ｃ 軸端
１５ 玉軸受
１６ リテーナ
１６ａ 固定部（リテーナの周縁の固定部）
１６ｂ 平面部（ハウジングの軸方向に垂直なリテーナの平面部）
１６ｃ 波ワッシャ取付面
１６ｄ 開孔
１７ 波ワッシャ（弾性部材）
１７ａ 波打ち部分
１７ｂ 結合部
１８ ブッシュ
１９ ホルダー
１９ｂ 溝
１９ｃ 凸部
１９ｄ 係合部
２０ 付勢部材
２０ａ 孔
２１ コイルスプリング

Claims (4)

1. ハウジング内部に配置されたウォーム軸の軸端部に嵌装される嵌装部を備えた付勢部材と、スプリングにより前記付勢部材をウォームとウォームホイールとの噛合方向に移動可能に支持するホルダーとを備え、前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受によりウォーム軸をハウジング内部に支承してウォーム軸を噛合方向に弾性的に予圧するウォーム及びウォームホイールを備えた減速装置を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ホルダー及び該ホルダーに並列配置された軸受は、一体結合された弾性部材と環状の固定部材により軸方向に付勢されてハウジング内部に形成された段部に位置決めされる軸受であり、
   前記環状の固定部材は、周縁にハウジング内部に圧接して固定する固定部と、固定部から延長されたハウジングの軸方向に垂直であって周方向に等間隔に形成された平面部を備え、該平面部を前記弾性部材を結合する装着面としており、更に、
   前記弾性部材は、上記平面部に結合される平坦な結合部とその間を傾斜部で連絡された台形状部分を等間隔で備えていること
   を特徴とする減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。
2. 前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、リベット結合手段で一体結合されていること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。
3. 前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、加締め結合手段で一体結合されていること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。
4. 前記一体結合された弾性部材と環状の固定部材とは、溶接結合手段で一体結合されていること
   を特徴とする請求項１に記載の減速装置を備えた電動パワーステアリング装置。

Images