JPH0737859U - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 傘状歯車機構のバックラッシュを簡単に調整
でき、かつ軸部材の軸線方向移動を規制することができ
るコンパクトで安価なバックラッシュ機構を有する電動
式パワーステアリング装置を提供する。 【構成】 回転軸２１ａは、軸線方向移動不能だが回転
自在に該ハウジング１に支持されており、大歯車１３
は、該操舵系の出力軸３と一体的に回転方向および軸線
方向に移動するように連結されており、該出力軸３は、
該ハウジング１に対して回転自在となるよう支持されて
いる。アジャストネジ１６により外部から可動スリーブ
１９を追い込むことができ、それにより小歯車２１ｃと
大歯車１３とのバックラッシュの調整ができる。一方ロ
ックナット１７により、出力軸３に対して軸受１５の内
輪を追い込むことにより、軸受１４、１５内輪同士が内
方に押され、その遊びが除去される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電動式パワーステアリング装置に関し、特にベベルギヤもしくはハ イポイドギヤ機構等のバックラッシュ調整機構を備えた電動式パワーステアリン グ装置に関する。

【０００２】

【従来技術】

車両等において、操舵系に発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、その 検出値に応じて、操舵系に連結された電動モータを駆動させ、操舵系に補助トル クを出力する電動式パワーステアリング装置が知られている。

【０００３】 ところで、電動式パワーステアリング装置の中には、搭載スペースの制限等の 理由から、電動モータの回転軸が操舵系の出力軸に直交するように配置されてい るものがある。このような形式の電動式ステアリング装置において、電動モータ の回転軸と操舵系の出力軸とを、例えばベベルギヤもしくはハイポイドギヤ機構 等により連結し、減速させつつ動力伝達を行なっている。

【０００４】

【解決すべき課題】

上述したような電動式パワーステアリング装置における一つの問題は、ベベル ギヤもしくはハイポイドギヤ機構の噛合する歯車間に生じるバックラッシュを適 切に設定する必要があるということである。バックラッシュが小さすぎれば、噛 合する歯車同士が競り合いを起こし、バックラッシュが大きすぎれば、急激なト ルク変動により噛合する歯面同士が衝突し、それにより打音や歯の破損等が発生 する恐れがあり、また円滑なトルク伝達が困難となる。

【０００５】 このため従来技術においては、このような歯車機構において、ベベルギヤもし くはハイポイドギヤ機構の一方の歯車を軸部材に取り付けて、他方の歯車に対し て相対移動自在に軸受により支持し、所定の厚さのスぺーサを軸部材と軸受との 間に介装させることにより、バックラッシュの調整を行なう構成が考えられてい る。しかしながらこのような構成では、組立前に寸法を測定しバックラッシュを 予測して組み込むか、または組立後一度バックラッシュを測定し、再度スぺーサ を交換して試行錯誤で調整を行なわねばならず、作業に手間がかかっていた。

【０００６】 一方、特開平４−５１６８号公報には、ベベルギヤもしくはハイポイドギヤ機 構の一方の歯車を軸部材に取り付けて、他方の歯車に対して相対移動自在に軸受 により支持し、アジャスティングプラグにより該軸受の軸線方向位置を調整する ことにより、バックラッシュの調整を行なう構成が記載されている。

【０００７】 この構成では、組立後に外部よりアジャスティングプラグを用いてバックラッ シュを調整することが可能であるが、軸部材の軸線方向の抑えは軸受一つで行な っている。したがって過大トルクが伝達された際に、軸受内に存する遊びの範囲 内で軸部材が軸線方向に大きく移動するおそれがあり、補助操舵力の大きさによ ってはバックラッシュの増大を招き、上述した問題を生じさせることとなった。 また、ベベルギヤもしくはハイポイドギヤ機構のバックラッシュ増大を見込んで 、組立当初から小さいバックラッシュを設定すると、通常動作時においてバック ラッシュ過小の問題を生じさせることとなった。

【０００８】 本願考案の目的は、傘状歯車機構のバックラッシュを簡単に調整でき、かつ軸 受に予圧を与えるように構成することで、軸部材の軸線方向移動を規制すること ができるコンパクトで安価なバックラッシュ機構を有する電動式パワーステアリ ング装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本願考案の電動式パワーステアリング装置は、 ハウジングと、 操舵系に発生する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 該操舵トルク検出手段の検出結果に応じた回転力を発生する回転軸を備えた電 動モータと、 該電動モータの回転力を前記操舵系に伝達する伝達機構とを備えており、 該伝達機構が、該電動モータの回転軸に連結された小歯車と、該操舵系の出力 軸に連結され、かつ該小歯車の軸線と平行でない軸線を有する大歯車とを噛み合 わせてなる傘状歯車機構を含む電動式パワーステアリング装置において、 該小歯車を連結した該回転軸は、軸線方向移動不能だが回転自在となるように 該ハウジングに支持されており、 該大歯車は、該操舵系の出力軸と一体的に回転方向および軸線方向に移動する ように連結されており、 該出力軸は、該ハウジングに対して回転自在となるよう第１および第２の軸受 により支持されており、各軸受はそれぞれ、外輪と、内輪と、両輪間に挟持され た転動体とからなっていて、該第１の軸受の外輪は、該ハウジングに対して軸線 方向に移動自在となるよう支持され、該第１の軸受の内輪は、該出力軸に対して 少なくとも該第２の軸受から離隔する方向の移動が制限されるように取りつけら れており、該第２の軸受の内輪は、該出力軸に対して軸線方向に移動可能となる よう支持されており、 更に、該ハウジングに対して該第１の軸受の外輪を、軸線方向に相対移動させ るよう駆動する第１の移動部材と、該出力軸に対して該第２の軸受の内輪を、軸 線方向に相対移動させるよう駆動する第２の移動部材が設けられ、 該第１の移動部材の駆動により、該第１の軸受の外輪、転動体および内輪を介 して該出力軸が軸線方向に移動させられ、それにより前記小歯車の歯面と大歯車 の歯面とが近接するようになっており、 該第２の移動部材の駆動により、該第２の軸受の外輪が該第１の移動部材に当 接した後、該第１および第２の軸受の外輪同士の近接する方向への移動が防止さ れた状態で、更に該第１および第２の軸受の内輪同士が近接する方向へ移動させ られることにより、該第１および第２の軸受に生じる遊びが除去される。

【００１０】

【作用】

本願考案の電動式パワーステアリング装置によれば、 該第１の移動部材の駆動により、該第１の軸受の外輪、転動体および内輪を介 して該出力軸が軸線方向に移動させられ、それにより前記小歯車の歯面と大歯車 の歯面とが近接するようになっており、 該第２の移動部材の駆動により、該第２の軸受の外輪が該第１の移動部材に当 接した後、該第１および第２の軸受の外輪同士の近接する方向への移動が防止さ れた状態で、更に該第１および第２の軸受の内輪同士が近接する方向へ移動させ られることにより、該第１および第２の軸受に生じる遊びが除去される。 これにより、簡素な構成に容易な作業を行なうことで、傘状歯車機構のバック ラッシュおよび軸受の遊びを除去を達成できることとなる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。 図１は、本発明の第１の実施例である電動式パワーステアリング装置の要部断 面図である。図１において、本体１ａと蓋部材１ｂとからなるハウジング１内を 、入力軸２および出力軸３が延在している。中空の入力軸２は、上端を図示しな いステアリングシャフトに連結され、軸受４によりハウジング１に対して回転自 在に支持されている。なお、後述する理由により、軸受４の内輪は入力軸２の外 周に対しルーズフィットとなっている。入力軸２内を、一端を入力軸２に他端を 出力軸３に連結したトーションバー５が延在している。

【００１２】 入力軸２の下端周囲において、受けたトルクに比例してトーションバー５がね じれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置が設けられている。この検 出装置は、入力軸２に対して相対回転および軸線方向に移動可能に外嵌されたス ライダ６と、内方端は出力軸３の上方端に形成された溝内に挿入されかつ外端を スライダ６内に延在させたピン７と、入力軸３の下方端側外周に形成された螺旋 溝２ａ内とスライダ６の凹部６ａとで形成された空間内を移動自在なスチールボ ール８と、スライダ６を上方へ付勢するスプリング１２と、スライダ６の外周と 連結され、スライダ６の移動量を測定するポテンショメータ１０とから構成され ている。なお、この検出装置は、例えば実開昭６０−１７９９４４号公報におい て代表されるように公知であり、よってその構成について以下に詳細は記載しな い。

【００１３】 出力軸３の中央部にはピニオン歯車３ａが形成されており、紙面垂直方向に延 在するラック軸１１のラック歯１１ａと噛合している。ラック軸１１は、図示し ない操舵機構を介して車輪に連結されている。ラック軸１１は、ラックガイド１ ２ａ、スプリング１２ｂ、ロック部材１２ｃからなる公知のラックサポート装置 １２により背面から支持され、ピニオン歯車３ａに向かって押圧されている。

【００１４】 出力軸３の上方端外周には、大歯車である大ベベルギヤ１３が焼き嵌め等によ り固定的に取り付けられている。出力軸３の上方端の大ベベルギヤ１３の近傍に 上方軸受１４が嵌合している。第１の軸受である上方軸受１４は、外輪１４ａと 、内輪１４ｂと、両輪に挟持されたボール１４ｃとからなる。後述する理由によ り外輪１４ａは、ハウジング１に対してルーズフィットとなっている。一方、そ の内輪１４ｂは、出力軸３ａの上方端に形成された段部３ｂに当接しており、上 方軸受１４が出力軸３に対して上方に移動しないよう構成されている。

【００１５】 出力軸３の下方端には、第２の軸受である下方軸受１５が嵌合している。下方 軸受１５は、外輪１５ａと、内輪１５ｂと、両輪に挟持されたボール１５ｃとか らなり、外輪１５ａは略環状のアジャストネジ１６を介して、ハウジング１に支 持されている。アジャストネジ１６は、奥が狭くなった構造をしており、出力軸 ３の下方端に形成された雄ネジ部３ｃに螺合するロックナット１７を締め付ける ことにより、下方軸受１５の内輪１５ｂを上方へ移動させると、外輪１５ａとア ジャストネジ１６とが衝接するようになっている。なお、雄ネジ部３ｃとロック ナット１７とで第２の移動部材を構成する。

【００１６】 更にアジャストネジ１６の外周には、雄ネジ部１６ａが形成され、ハウジング １の雌ネジ部１ｃに螺合している。雄ネジ部１６ａに螺合されたナット１８は、 ネジロック機能を有するものである。なお、図１より明らかであるが、下方軸受 １５の内輪と出力軸３のピニオン歯３ａとの間には所定のスキマがあり、出力軸 ３に対して下方軸受１５の軸線方向移動を許容するようになっている。

【００１７】 出力軸３の周囲において、略管状の可動スリーブ１９が設けられている。可動 スリーブ１９の上方端は、上方軸受１４の外輪１４ａに当接しており、その下方 端は、アジャストネジ１６の底部に当接している。可動スリーブ１９のラック軸 １１周りは、ラック軸１１の断面より大きい切欠き１９ａが形成され、可動スリ ーブ１９が移動した際にも、ピニオン歯車３ａとラック歯１１ａの噛合を妨げな いようになっている。また、可動スリーブ１９の下方端近傍には、軸線方向に所 定距離だけ延在する縦溝１９ｂが形成され、ハウジング１に植設された回り止め ピン２０が、縦溝１９ｂ内に挿入されている。これにより、可動スリーブ１９は 、ハウジング１に対し軸線方向に移動可能だが相対回転不能となっている。なお 、アジャストネジ１６と可動スリーブ１９とで第１の移動部材を構成する。

【００１８】 ハウジング１の左端には、電動モータ２１が取り付けられている。電動モータ ２１は、軸受２２、２３によりハウジング１に対して回転自在に支持された回転 軸２１ａを有する。回転軸の中央部には、両側を軸受２２、２３により挟持され た大径部２１ｂが形成されている。軸受２３の右側は、ハウジング１に形成され た段部１ｅに当接している。一方軸受２２の左側は、管状ネジ部材２４に当接し ている。管状ネジ部材２４の外周に形成された雄ネジ部２４ａをハウジング１に 形成された雌ネジ部１ｄに螺合させることにより、軸受２２、２３はハウジング １に対し軸線方向移動不能に取り付けられることとなる。なお雄ネジ部２４ａに 螺合されたナット２５は、ネジロック機能を有するものである。電動モータ２１ は、不図示の駆動装置に連結されているが、この駆動装置は、ポテンショメータ １０の出力や車速等の情報を入力し、所定の電力を電動モータに供給して適切な 補助トルクを発生させるものである。

【００１９】 回転軸２１ａは、出力軸３に対してその軸線同士が直交するように配置されて おり、回転軸２１ａの先端には、大ベベルギヤ１３に噛合した小歯車である小ベ ベルギヤ２１ｃが形成されている。なお、大ベベルギヤ１３と小ベベルギヤ２１ ｃとで傘状歯車機構を形成している。

【００２０】 次に、本考案の実施例の動作につき以下に説明する。 車両が直進状態にあり、図示しないステアリングホイールおよびステアリング シャフトを介して、入力軸２に操舵力が入力されていないとすると、スライダ６ は入力軸２に対して相対移動しないから、ポテンショメータ１０は出力信号を発 生せず、電動モータ２１は補助操舵トルクを発生しない。

【００２１】 車両がカーブを曲がろうとするときに運転者が不図示のステアリングホイール を操舵すると、操舵力に応じてトーションバー５がねじれ入力軸２と出力軸３と の間で回転位相差が発生する。この回転位相差に基づき公知の態様でスライダ６ が入力軸２に対して上下に移動し、ポテンショメータ１０がスライダ２の移動方 向および量に応じて信号を出力する。この信号に基づき、電動モータ２１は補助 操舵力を発生することとなる。

【００２２】 次に、ベベルギヤ間のバックラッシュを適切に設定する動作について説明する 。まず、組立時にバックラッシュを適切に設定しようとする場合、ロックナット １７およびナット１８が外れた状態で、アジャストネジ１６を締め込みまたは緩 め可動スリーブ１９を上方もしくは下方に移動させるようにする。上方軸受１４ の外輪はハウジング１に対してルーズフィットとなっており、軸受４の内輪は入 力軸２に対して同様にルーズフィットとなっているので、入力軸２、出力軸３、 大ベベルギヤ１３および下方軸受１５は、上方軸受１４と共に上方もしくは下方 に移動する。この動作により、小ベベルギヤ２１ｃと大ベベルギヤ１３との歯面 間距離が変化し、バックラッシュが調整される。なおアジャストネジ１６を回転 させても、周り止めピン２０の作用により、可動スリーブ１９は回転しない。最 後にロックナット１７およびナット１８を締め付ける。適切なトルクでロックナ ット１７を締め付けることにより、上方軸受１４と下方軸受１５において、その 内輪と外輪とがボールを押圧する方向に移動し、それにより回転を許容しつつも 軸受内の遊びが除去されることとなって、出力軸３の軸線方向のガタが小さくな る。

【００２３】 次に、組立後においてバックラッシュを小さくしようとする場合、ナット１８ を外してアジャストネジ１６を締め込み可動スリーブ１９を上方に移動させる。 それにより入力軸２、出力軸３、大ベベルギヤ１３および下方軸受１５は、上方 軸受１４と共に上方に移動する。この動作により、小ベベルギヤ２１ｃと大ベベ ルギヤ１３との歯面間距離が小さくなり、バックラッシュは小さくなる。

【００２４】 一方、組立後においてバックラッシュを大きくしようとする場合、ナット１８ を緩め、アジャストネジ１６（右ネジ）を左に回転させる。それにより下方軸受 １５、出力軸３、入力軸２、大ベベルギヤ１３、上方軸受１４および可動スリー ブ１９が一体となって下方に移動する。この動作により、小ベベルギヤ２１ｃと 大ベベルギヤ１３との歯面間距離が大きくなり、バックラッシュも大きくなる。 この際、可動スリーブ１９とアジャストネジ１６との間に相対滑りを必要とする が、軸受１４、１５の予圧量を適宜に設定すれば十分に対応できる。なお、ロッ クナット１７は、原則として組立後のバックラッシュ調整の際には緩める必要は ない。

【００２５】 以上、実施例を参照して本願考案を詳細に説明してきたが、本願考案は上記実 施例に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改 良可能であることはもちろんである。例えば、傘状歯車機構はベベルギヤでなく ハイポイドギヤであっても良く、更には単なる傘歯車であっても良い。

【００２６】

【考案の効果】

以上述べてきたように、本願考案の電動式パワーステアリング装置によれば、 第１の移動部材の駆動により、第１の軸受の転動体および内輪を介して出力軸 が軸線方向に移動させられ、それにより小歯車の歯面と大歯車の歯面とが近接す るようになっており、 第２の移動部材の駆動により、第２の軸受の外輪が該第１の移動部材に当接し た後、該第１および第２の軸受の外輪同士の近接する方向への移動が防止された 状態で、更に該第１および第２の軸受の内輪同士が近接する方向へ移動させられ ることにより、該第１および第２の軸受に生じる遊びが除去される。 これにより、簡素な構成に容易な作業を行なうことで、傘状歯車機構のバック ラッシュおよび軸受の遊びを除去を達成できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例である電動式パワーステアリン
グ装置の軸線方向要部断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・ハウジング ２・・・・・・入力軸 ３・・・・・・出力軸 １６・・・・・・アジャストネジ １７・・・・・・ロックナット １９・・・・・・可動スリーブ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 操舵系に発生する操舵トルクを検出する操舵トルク検出
   手段と、 該操舵トルク検出手段の検出結果に応じた回転力を発生
   する回転軸を備えた電動モータと、 該電動モータの回転力を前記操舵系に伝達する伝達機構
   とを備えており、 該伝達機構が、該電動モータの回転軸に連結された小歯
   車と、該操舵系の出力軸に連結され、かつ該小歯車の軸
   線と平行でない軸線を有する大歯車とを噛み合わせてな
   る傘状歯車機構を含む電動式パワーステアリング装置に
   おいて、 該小歯車を連結した該回転軸は、軸線方向移動不能だが
   回転自在となるように該ハウジングに支持されており、 該大歯車は、該操舵系の出力軸と一体的に回転方向およ
   び軸線方向に移動するように連結されており、 該出力軸は、該ハウジングに対して回転自在となるよう
   第１および第２の軸受により支持されており、各軸受は
   それぞれ、外輪と、内輪と、両輪間に挟持された転動体
   とからなっていて、該第１の軸受の外輪は、該ハウジン
   グに対して軸線方向に移動自在となるよう支持され、該
   第１の軸受の内輪は、該出力軸に対して少なくとも該第
   ２の軸受から離隔する方向の移動が制限されるように取
   りつけられており、該第２の軸受の内輪は、該出力軸に
   対して軸線方向に移動可能となるよう支持されており、 更に、該ハウジングに対して該第１の軸受の外輪を、軸
   線方向に相対移動させるよう駆動する第１の移動部材
   と、該出力軸に対して該第２の軸受の内輪を、軸線方向
   に相対移動させるよう駆動する第２の移動部材が設けら
   れ、 該第１の移動部材の駆動により、該第１の軸受の外輪、
   転動体および内輪を介して該出力軸が軸線方向に移動さ
   せられ、それにより前記小歯車の歯面と大歯車の歯面と
   が近接するようになっており、 該第２の移動部材の駆動により、該第２の軸受の外輪が
   該第１の移動部材に当接した後、該第１および第２の軸
   受の外輪同士の近接する方向への移動が防止された状態
   で、更に該第１および第２の軸受の内輪同士が近接する
   方向へ移動させられることにより、該第１および第２の
   軸受に生じる遊びが除去される電動式パワーステアリン
   グ装置。