JP2004082914A - 電動パワーステアリング装置の減速機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ラトル音の発生を防止することができる低コストな電動パワーステアリング装置の減速機構を提供すること。
【解決手段】ウォーム軸１９を回転自在に支持するインナーケース１４と、ギヤケース１０に形成し、インナーケース１４を挿入する組み付け穴１３と、組み付け穴１３に先端を臨ませ、インナーケース１４に弾性力を付与する付勢手段３４と、ギヤケース１０に対するインナーケース１４の移動を弾性的に規制する弾性保持手段２７とを備え、インナーケース１４に電動モータＭを固定し、その出力軸１７をウォーム軸１９に連結する一方、調節ボルト２５の組み付け穴１３内への挿入量によって、ギヤケース１０に対するインナーケース１４の位置を調節可能とし、インナーケース１４に組み込んだウォーム軸１９に設けたウォーム２２を、インナーケース１４に形成した開口部３０を介してウォームホィール２３にかみ合わせた。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング装置の減速機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示した従来例は、ギヤケース１に電動モータＭを固定するとともに、この電動モータＭの出力軸２にカップリング３を介してウォーム軸４を連結している。このウォーム軸４は、ギヤケース１内に組み込んだベアリング５，６によって回転自在に支持されていて、上記電動モータＭの出力軸２とともに回転する。上記ウォーム軸４には、ウォーム７を一体形成するとともに、このウォーム７を、ギヤケース１内に組み込んだウォームホィール８にかみ合わせている。
なお、上記ベアリング５は、ギヤケース１に形成した段部１ａとロックナットｎとの間に挟み込むことによって固定されている。一方、ベアリング６は、ギヤケース１の組み付け凹部１ｂに圧入することにより固定されている。
【０００３】
上記ウォームホィール８は、ピニオンシャフト９の外周に固定されている。このピニオンシャフト９には、図示していない操舵輪を連係し、このピニオンシャフト９の回転によって、操舵輪を転舵させるためのアシスト力を付与するようにしている。すなわち、電動モータＭの出力軸２が回転すると、ウォーム軸４も回転する。ウォーム軸４が回転すると、ウォーム７にかみ合うウォームホィール８がピニオンシャフト９とともに回転する。ピニオンシャフト９が回転すると、このピニオンシャフト９に連係した操舵輪が転舵されることになる。
【０００４】
ところで、上記電動モータＭの出力は、ウォーム７とウォームホィール８のかみ合い部分を介してピニオンシャフト９に伝達されるが、これらウォーム７とウォームホィール８とのかみ合い部分には、バックラッシュがある。このバックラッシュというのは小さければ小さいほどよい。なぜなら、バックラッシュが大きくなると、かみ合い部分の隙間が大きくなるため、その部分で音が発生することがあるからである。例えば、ステアリングホィールを中立位置に保っている状態で、操舵輪を介してピニオンシャフト９に外力が作用すると、このピニオンシャフト９がウォームホィール８とともにバックラッシュの分だけ回転する。そして、このウォームホィール８がウォーム７にぶつかることによって音が発生する。この音はラトル音と呼ばれ異音とみなされ、商品価値を損なうという問題がある。
【０００５】
そこで、バックラッシュの寸法を厳密に管理することで、ラトル音の発生を防止することが考えられる。ただし、上記バックラッシュというのは、ウォーム７やウォームホィール８の加工精度だけでなく、それを組み込むギヤケース１の加工精度及びこれら部品の組み付け精度に依存している。したがって、バックラッシュの寸法を厳密に管理しようとすると、コストが非常に高くなってしまう。
【０００６】
そこで、公知の技術として、各部品を組み付けた後、ウォーム軸４のみを動かして、バックラッシュを調節する手段がある。ただし、この場合には、電動モータＭの出力軸２を動かさずに、ウォーム軸４のみを動かすために、カップリング３の部分に無理な力が作用する。そのため、作動上支障をきたすおそれがある。カップリング３に無理な力が作用しないようにするために、弾性体によってウォームと出力軸とを連結することも考えられる。このようにすれば、弾性体によってウォーム軸４と出力軸２とのずれが吸収されるため、無理な力が作用しない。
【０００７】
ところが、弾性体を用いた場合には、この弾性体の部分で伝達効率が低下するため、応答遅れが生じたり、この弾性体の部分が発振することで目標とする制御特性が得られなくなるという不都合が生じる。このような不都合があるので、従来は、バックラッシュをある程度の較差を持たせて設定している。ただし、バックラッシュがマイナスになると、ウォーム７とウォームホィール８とのかみ合いが渋くなってしまうので、バックラッシュの較差はプラス側に設定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ウォーム７とウォームホィール８との間のバックラッシュの較差をプラス側に設定しているので、バックラッシュが大きくなる場合がある。バックラッシュが大きくなると、上記したようにラトル音が発生するという問題がある。
この発明の目的は、ラトル音の発生を防止することができ、しかも、低コストで上記様々な不都合も防止することのできる電動パワーステアリング装置の減速機構を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ギヤケースと、このギヤケースに回転自在に組み込んだピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに固定したウォームホィールと、このウォームホィールにかみ合うウォームと、このウォームを固定したウォーム軸と、このウォーム軸に出力軸を連結した電動モータとを備え、上記電動モータの出力軸の回転を、ウォームを介してウォームホィールに伝達して、ピニオンシャフトを回転させる電動パワーステアリング装置の減速機構において、上記ウォーム軸を回転自在に支持するインナーケースと、ギヤケースに形成するとともに、上記インナーケースを挿入する組み付け穴と、上記組み付け穴に先端を臨ませるとともに、インナーケースに弾性力を付与する付勢手段と、ギヤケースに対するインナーケースの移動を弾性的に規制する弾性保持手段とを備え、上記インナーケースに電動モータを固定するとともに、この電動モータの出力軸をウォーム軸に連結する一方、上記調節ボルトの組み付け穴内への挿入量によって、ギヤケースに対するインナーケースの位置を調節可能とし、しかも、インナーケースに組み込んだウォーム軸に設けたウォームを、インナーケースに形成した開口部を介してウォームホィールにかみ合わせたことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、組み付け穴の内周に、インナーケースに接する一対のガイド面を設けるとともに、これらガイド面によって、インナーケースがピニオンシャフトの軸線方向に移動することを規制する構成にしたことを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、ギヤケースとインナーケースとをピンによって連結し、インナーケースが上記ピンを中心に回動する構成にしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１，２にこの発明の一実施形態を示す。
図１に示すように、ギヤケース１０内には、大径孔１１を形成するとともに、この大径孔１１にピニオンシャフト１２を回転自在に挿入している。このピニオンシャフト１２は、その一端にウォームホィール２３を固定するとともに、その他端側に図示していないロッド等を介して操舵輪を連係している。
【００１３】
また、上記ギヤケース１０には、上記大径孔１１に連通する組み付け穴１３を形成するとともに、この組み付け穴１３にインナーケース１４を挿入している。このインナーケース１４は、図２に示すように、その外形を円形にしている。これに対して上記組み付け穴１３の内形は、ほぼ楕円形にしている。そのため、組み付け穴１３の内側にインナーケース１４を組み込むと、これら両者間には隙間ができる。ただし、組み付け穴１３の内面には、平らにしたガイド面１５、１５を形成して、これらガイド面１５，１５にインナーケース１４の外周を、移動できる隙間を残した状態で接触させている。したがって、インナーケース１４と組み付け穴１３との隙間は、組み付け穴１３の長軸側にのみに形成される。また、上記ガイド面１５，１５にインナーケース１４を接触させることによって、このインナーケース１４が上記ピニオンシャフト１２の軸線方向に移動しないようにしている。
【００１４】
上記のように組み付け穴１３に組み込んだインナーケース１４は、図１に示すように、その一方の支持部１４ａを、ピンＰを介してギヤケース１０側に連結している。そのため、このインナーケース１４は、ピンＰを支点にして上記隙間の分だけ組み付け穴１３内を移動することができる。
【００１５】
上記のように移動可能に組み込んだインナーケース１４には、電動モータＭの本体１６を固定するとともに、その出力軸１７をインナーケース１４内に臨ませている。そして、この電動モータＭの出力軸１７にカップリング１８を介してウォーム軸１９を連結している。このウォーム軸１９は、インナーケース１４内に組み込んだベアリング２０，２１によって回転自在に支持されている。なお、上記ベアリング２０は、インナーケース１４に形成した段部３１とこのインナーケース１４に固定したロックナットｎとで挟み込んで固定されている。また、ベアリング２１は、インナーケース１４の挿入方向先端側に圧入することによって固定している。
【００１６】
上記ウォーム軸１９には、ウォーム２２を一体形成している。そして、このウォーム２２を、インナーケース１４に形成した開口部３０を介してウォームホィール２３にかみ合わせている。
したがって、電動モータＭの出力軸１７が回転すれば、それに伴ってウォーム軸１９も回転し、このウォーム軸１９のウォーム２２にかみ合うウォームホィール２３が、ピニオンシャフト１２とともに回転する。
【００１７】
また、上記ギヤケース１０には、組み付け穴１３に連通する貫通孔２４を形成している。この貫通孔２４には、図２に示すように、調節ボルト２５を螺合するとともに、この調節ボルト２５よりも内側の組み付け穴１３内に付勢部材３２を摺動自在に組み込んでいる。そして、これら調節ボルト２５と付勢部材３２との間に、コイルスプリング３４を介在させることによって、その弾性力を付勢部材３２に付与している。
このようにした付勢部材３２は、その先端をインナーケース１４に押し付けている。したがって、インナーケース１４にも、コイルスプリング３４の弾性力が作用することになる。
なお、図中符号３５は、調節ボルト２５の回転を規制するロックナットである。
また、上記調節ボルト２５と付勢部材３２とコイルスプリング３４とによって、この発明の付勢手段を構成している。
【００１８】
上記のようにインナーケース１４に作用する弾性力は、調節ボルト２５の位置によって調節することができる。そして、この弾性力を利用して、ギヤケース１０に対するインナーケース１４の位置を調節できるようにしている。また、インナーケース１４の位置を調節すれば、このインナーケース１４に組み込んだウォーム軸１９の位置を調節することができる。
【００１９】
なお、上記インナーケース１４は、組み付け穴１３内を移動する際、ピンＰを支点にして回動するが、このインナーケース１４には、電動モータＭを固定している。したがって、インナーケース１４に設けたウォーム軸１９と、電動モータＭの出力軸１７との軸心は常に一致した状態に保たれている。つまり、インナーケース１４を動かしても、電動モータＭの出力軸１７とウォーム軸１９との軸心がずれることはない。
【００２０】
一方、上記ギヤケース１０に対するインナーケース１４の移動は、固定ボルト２７を締め付けることによって規制できるようにしている。すなわち、インナーケース１４の支持部１４ｂには、長孔３３を形成するともに、この長孔３３に固定ボルト２７を貫通させている。上記長孔３３は、インナーケース１４の回動方向に合わせて形成している。そして、固定ボルト２７の先端側を、ギヤケース１０に形成した図示していない取付穴に挿入している。
したがって、固定ボルト２７を締め付けると、この固定ボルト２７によってギヤケース１０に支持部１４ｂが挟みつけられて、インナーケース１４の移動が規制される。
【００２１】
ただし、上記固定ボルト２７の外周には、図示していないラバーブッシュを取り付けている。そして、このラバーブッシュの変形量分だけ、ギヤケース１０に対してインナーケース１４が移動できるようにしている。このようにしたのは、ギヤケース１０に対するインナーケース１４の移動を弾性的に規制しながら、ある程度の移動を許容するためであるが、その詳しい理由については後で説明する。
なお、上記固定ボルト２７と、その外周に取り付けたラバーブッシュがこの発明の弾性保持手段に相当する。
【００２２】
一方、図１における符号２８は、シール部材であり、このシール部材２８によって組み付け穴１３にゴミや水などが侵入しないようにしている。
また、符号ｓはカシメリングであり、このカシメリングｓをウォーム軸１９に形成した溝にカシメ込んでいる。そして、このカシメリングｓと拡径部１９ａとの間に上記ベアリング２０を挟み込むことによって、ウォーム軸１９の軸線方向の位置を規制している。なお、上記カシメリングｓの代わりにスナップリングを用いてもよい。
さらに、符号２９は、電動モータＭの出力軸１７を回転自在に支持するベアリングである。
【００２３】
次に、この実施形態の作用を説明する。
上記電動モータＭの作動により、その出力軸１７が回転すると、それに伴ってウォーム軸１９が回転する。ウォーム軸１９が回転すると、このウォーム軸１９に一体形成したウォーム２２も回転するので、それにかみ合うウォームホィール２３がピニオンシャフト１２とともに回転する。このようにピニオンシャフト１２が回転すると、このピニオンシャフト１２に連係した図示していない操舵輪が転舵することになる。
【００２４】
上記のように、電動モータＭの出力は、ウォーム２２とウォームホィール２３とを介して伝達されるが、これらウォーム２２とウォームホィール２３とのかみ合い部分のバックラッシュは、次のようにして調節する。
まず、固定ボルト２７を緩めて、ギヤケース１０に対してインナーケース１４を回動自在にする。このようにしたら、調節ボルト２５の挿入量を調節して、付勢部材３２に作用するコイルスプリング３４の弾性力を調整する。すなわち、調節ボルト２５を一方に回して、その挿入量を増やすと、コイルスプリング３４が撓むので、その弾性力が強くなる。このようにコイルスプリング３４の弾性力が強くなると、付勢部材３２の先端が、インナーケース１４の押し付け面２６に強く押し付けられるので、ピンＰを支点にしてインナーケース１４が反時計回りに回動する。
【００２５】
このようにインナーケース１４が反時計回りに回動すると、このインナーケース１４内に組み込んだウォーム軸１９が、ウォームホィール２３側に移動する。これによって、ウォーム２２とウォームホィール２３とのかみ合い量が多くなる。つまり、バックラッシュが小さくなる。
【００２６】
上記と反対方向に調節ボルト２５を回して、調節ボルト２５の挿入量を少なくすると、コイルスプリング３４が伸びるので、その分、弾性力も弱くなる。コイルスプリング３４の弾性力が弱くなると、付勢部材３２がインナーケース１４を押す力も弱くなるので、このインナーケース１４を図中時計回りに回動させることができる。インナーケース１４を時計回りに回動させると、それに伴ってウォーム軸１９がウォームホィール２３から離れる方向に移動する。ウォーム軸１９からウォームホィール２３が離れる方向に移動すれば、ウォーム２２とウォームホィール２３とのかみ合い量が少なくなる。つまり、バックラッシュが大きくなる。
【００２７】
上記のようにして、ウォーム２２とウォームホィール２３とのバックラッシュを適切な大きさに設定したら、固定ボルト２７を締め付けるのと同時に、調整ボルト２５をロックナット３５で締め付けて固定し、インナーケース１４の移動を規制する。このようにすれば、バックラッシュを最適の大きさに設定することができる。つまり、いわゆるラトル音の発生を防止することができる。
しかも、この実施形態では、各部品を組み付けた後で、バックラッシュを調節することができるので、各部品の加工精度や組み付け精度を厳密に管理する必要がない。したがって、加工精度や組み付け精度を厳密に管理する場合に比べて、コストアップを安く抑えることができる。
【００２８】
また、この実施形態によれば、ウォーム軸１９を支持したインナーケース１４に、電動モータＭを固定しているので、ギヤケース１０に対してインナーケース１４を動かしたとしても、ウォーム軸１９の軸心と電動モータＭの出力軸１７の軸心とを常に一致させた状態に保つことができる。つまり、電動モータＭの出力軸１７とウォーム軸１９との軸心のずれが生じない。
したがって、ウォーム軸１９と電動モータＭの出力軸１７とを連結するカップリング１８に無理な力が作用することもない。
【００２９】
さらに、この実施形態によれば、コイルスプリング３４の弾性力を利用して、インナーケース１４の位置を決めているので、次の利点もある。
例えば、長期間の使用によって、ウォーム２２とウォームホィール２３とのかみ合い部分が摩耗してくると、通常であれば、摩耗した分だけバックラッシュが大きくなる。バックラッシュが大きくなると、ラトル音が発生する可能性が高くなる。
そこで、この実施形態では、上記のようにコイルスプリング３４の弾性力を、付勢部材３２を介してケーシング１４に常時作用させることで、このケーシング１４に設けたウォーム軸２２を、摩耗に合わせて追従させるようにしている。すなわち、かみ合い部分の摩耗によって、バックラッシュが大きくなると、上記コイルスプリング３４の弾性力によって、インナーケース１４とともにウォーム軸２２がウォームホィール２３側に積極的に移動できるようにしている。このようにすれば、バックラッシュの増加を防ぐことができ、ラトル音の発生を長期間防止することができる。
【００３０】
また、ピニオンシャフト１２には、大きな外力が作用する場合があるが、このような場合に、インナーケース１４の移動を許容すれば、ウォームホィール２３とウォーム２２とのかみ合い部分に大きな力が作用することを防止できる。
すなわち、付勢手段をギヤケース１０の所定の位置に装着した際、コイルスプリング３４の弾性力によって、付勢部材３２と調節ボルト２５との間に予め所定の隙間を形成しておけば、上記のような外力が作用した場合に、付勢部材３２でその外力を吸収させることも可能となる。したがって、このような設定すると、外力によって、ウォーム２２とウォームホィール２３とのかみ合い部分に大きな力が作用するといった不都合が生じない。
以上のように、インナーケース１４というのは、摩耗や外力に応じて移動する場合がある。そこで、この実施形態では、上記固定ボルト２７の外周にラバーブッシュを設けることで、インナーケース１４の移動を許容するようにしている。
【００３１】
なお、この実施形態によれば、組み付け穴１３の内周に形成したガイド面１５，１５によって、インナーケース１４がピニオンシャフト１２の軸線方向に移動することを規制しているが、これらガイド面１５，１５は、必須の構成要素ではない。すなわち、ウォーム２２とウォームホィール２３とのかみ合い状態を調節した後で、その状態を保持することができる構造であれば、組み付け穴１３を円形にしてもよい。
ただし、この実施形態のように、ウォーム２２を形成したウォーム軸１９とピニオンシャフト１２との軸間距離の調整に関係のない方向のインナーケース１４の移動を、ガイド面１５，１５によって予め規制しておけば、バックラッシュの調節がより容易にできる。
【００３２】
また、この実施形態では、インナーケース１４の保持部１４ａ側を回動支点としているが、ピンＰと固定ボルト２７との位置を入れ替えて、インナーケース１４の保持部１４ｂ側を回動支点としてもよい。このようにしても、上記と同様にインナーケース１４の位置を調節することができる。
【００３３】
さらに、この実施形態では、ギヤケース１０に対するインナーケース１４の位置を調節するために、ピンＰを中心にインナーケース１４を回動させる構成にしているが、インナーケース１４をギヤケース１０に対して平行移動させる構成にしてもよい。この場合には、保持部１４ａの部分に長孔を形成するとともに、この長孔に固定ボルト２７を締め付けるようにすればよい。ただし、この場合には、ギヤケース１０に対して両方の保持部１４ａ，１４ｂの位置がずれるので、インナーケース１４の位置の特定に手間がかかり、その分、バックラッシュの調節も難しくなる。
これに対して上記実施形態のように、インナーケース１４をピンＰを中心に回動させる構成にすれば、保持部１４ａの位置調節が不要になるので、バックラッシュの調節も簡単である。
【００３４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ウォーム軸を回転自在に支持するインナーケースの位置を、調節ボルトの挿入量によって調節可能としたので、インナーケースの位置を調節することによって、ウォーム軸の位置を調節することができる。このようにウォーム軸の位置を調節すれば、ウォームとウォームホィールとの間のバックラッシュを調節することができる。つまり、各部品を組み付けた後で、バックラッシュを調節することができる。したがって、加工精度や組み付け精度を厳密に管理する場合に比べて、コストアップを安く抑えることができる。
【００３５】
また、ウォーム軸を支持したインナーケースに、電動モータを固定しているので、上記のようにインナーケースを移動させたとしても、電動モータの出力軸とウォーム軸とがずれない。したがって、電動モータの出力軸とウォーム軸との連結部分に無理な力が作用することもない。
さらに、インナーケースに弾性力を付与しているので、ウォームホィールとウォームとのかみ合い部分に摩耗が生じた場合でも、摩耗した分だけウォームをウォームホィール側に追従させることができる。したがって、バックラッシュの増加を長期間防止することができ、ラトルも長期間防止することができる。
【００３６】
また、インナーケースを常時移動可能にしておけば、外力が作用した場合でも、インナーケースを逃がすことによって、ウォーム等に大きな力が作用することを防ぐことも期待できる。
【００３７】
第２の発明によれば、組み付け穴の内周に、インナーケースに接する一対のガイド面を設けるとともに、これらガイド面によって、インナーケースがピニオンシャフトの軸線方向に移動することを規制したので、インナーケースの位置調節が容易にできる。このようにインナーケースの位置調節が容易にできるので、バックラッシュの調節も簡単となる。
【００３８】
第３の発明によれば、ギヤケースとインナーケースとをピンによって連結し、インナーケースが上記ピンを中心に回動にしたので、インナーケースの位置調節が容易にできる。このようにインナーケースの位置調節が容易にできるので、バックラッシュの調節も簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の断面図である。
【図２】調節ボルト２５を組み付ける部分の拡大断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１０　ギヤケース
１２　ピニオンシャフト
１３　組み付け穴
１４　インナーケース
１５　ガイド面
１７　電動モータの出力軸
１９　ウォーム軸
２２　ウォーム
２３　ウォームホィール
２５　この発明の付勢手段を構成する調節ボルト
２７　この発明の弾性保持手段に相当する固定ボルト
３０　インナーケースの開口部
３２　この発明の付勢手段を構成する付勢部材
３４　この発明の付勢手段を構成するコイルスプリング
Ｍ　電動モータ
Ｐ　ピン

Claims (3)

1. ギヤケースと、このギヤケースに回転自在に組み込んだピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに固定したウォームホィールと、このウォームホィールにかみ合うウォームと、このウォームを固定したウォーム軸と、このウォーム軸に出力軸を連結した電動モータとを備え、上記電動モータの出力軸の回転を、ウォームを介してウォームホィールに伝達して、ピニオンシャフトを回転させる電動パワーステアリング装置の減速機構において、上記ウォーム軸を回転自在に支持するインナーケースと、ギヤケースに形成するとともに、上記インナーケースを挿入する組み付け穴と、上記組み付け穴に先端を臨ませるとともに、インナーケースに弾性力を付与する付勢手段と、ギヤケースに対するインナーケースの移動を弾性的に規制する弾性保持手段とを備え、上記インナーケースに電動モータを固定するとともに、この電動モータの出力軸をウォーム軸に連結する一方、上記調節ボルトの組み付け穴内への挿入量によって、ギヤケースに対するインナーケースの位置を調節可能とし、しかも、インナーケースに組み込んだウォーム軸に設けたウォームを、インナーケースに形成した開口部を介してウォームホィールにかみ合わせたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の減速機構。
2. 上記組み付け穴の内周に、インナーケースに接する一対のガイド面を設けるとともに、これらガイド面によって、インナーケースがピニオンシャフトの軸線方向に移動することを規制する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置の減速機構。
3. ギヤケースとインナーケースとをピンによって連結し、インナーケースが上記ピンを中心に回動する構成にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置の減速機構。

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