JP2004168198A

JP2004168198A - Electric power steering device

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Publication number: JP2004168198A
Application number: JP2002336924A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Uota; 雅史魚田; Hiroyuki Shigemura; 博之重村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the backlash of an engagement part by an energizing means to prevent the axial rattling of a driving gear and to reduce the number of items of component. <P>SOLUTION: This electric power steering device comprises a roller bearing 6 supporting a motor 1 side of a worm 3 connected to an output shaft 1a of the motor 1, a worm wheel 4 connected to a steering mechanism through a rotating shaft 5 and engaged with the worm 3, and a supporting member 7 having two supporting holes 71 and 74, 75 supporting the roller bearing 6 and the rotating shaft 5. The worm 3, the worm wheel 4 and the supporting member 7 are formed in a state of satisfying L ≤ ψd/2 + ψD/2 when a pitch circle diameter of the worm 3 is ψd, a pitch circle diameter of the worm wheel is ψD and a center distance of the supporting holes 71, 74, 75 is L, and a coil spring 13 for energizing the worm 3 to a non-motor side is mounted at the motor 1 side with respect to the roller bearing 6. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ及び該モータの回転力を舵取機構に伝える減速歯車機構を備えており、操舵輪等の操舵手段の操舵に応じた舵取機構の動作を前記モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００３】
減速歯車機構はその一端部が前記モータの出力軸に軸継手を介して継合されるウォームと、該ウォームに噛合し、前記舵取機構に繋がるウォームホイールと、前記ウォームの他端部をウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受部材と、該軸受部材を移動操作する操作体と、該操作体及び前記軸受部材の間に介在され、ウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加えるべく前記軸受部材を径方向へ付勢するコイルバネとを備え、前記噛合部に予圧を加えることによりバックラッシュ量を少なくするように構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、ウォームは前記モータの出力軸との継合部に対しモータと反対側へ離隔した部分が転がり軸受を介してハウジング内に回転自在に支持されている。ところが、転がり軸受には複数の転動体を介して嵌合された内輪及び外輪間にスラスト隙間があるため、このスラスト隙間をなくする必要がある。つまり、転がり軸受のスラスト隙間によってウォームが軸長方向へガタつき、このガタつきによって発生する異音が車室の内部に洩れることになり、運転者に不快感を与えることになるため、前記軸長方向隙間をなくする必要がある。
【０００５】
この軸長方向隙間をなくする手段として、転がり軸受の外輪の一側に当接する調節環を前記ハウジング内に螺着し、該調節環を回転操作することにより転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることによりウォームに予圧を加えて軸長方向隙間をなくし、ウォームの軸長方向へのガタつきをなくするようにしてある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォームの軸長方向へのガタつきをなくするための調節環とは別に、噛合部のバックラッシュ量を少なくするためのコイルバネが必要であるため、部品点数が増加し、コスト高になる。しかも、コイルバネの付勢力がウォームの軸受部材への支持部に加わるため、ウォームの回転トルクが増加することになり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくするための付勢手段により噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ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】
第１発明に係る電動式パワーステアリング装置は、モータの出力軸に軸継手を介して継合される駆動歯車と、該駆動歯車のモータ側を回転自在に支持する軸受と、回転軸を介して舵取機構に繋がり前記駆動歯車に噛合する従動歯車と、前記軸受及び回転軸を支持した２つの支持孔を有する支持部材とを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動式パワーステアリング装置において、前記２つの支持孔の中心間距離Ｌを、
Ｌ≦φｄ／２＋φＤ／２
但し、φｄ：駆動歯車のピッチ円直径、
φＤ：従動歯車のピッチ円直径
となるように前記駆動歯車、従動歯車、支持部材を形成してあり、前記軸受よりもモータ側で前記駆動歯車を反モータ側へ付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、Ｌ＜φｄ／２＋φＤ／２である場合、軸受を介して支持部材に支持された駆動歯車は、前記軸受への支持部を中心として駆動歯車及び従動歯車の回転中心の平行域に対してモータ側の回転中心間距離が、反モータ側の回転中心間距離よりも短くなるように傾斜する。この傾斜した駆動歯車は、前記軸受よりもモータ側で付勢手段により前記回転中心の平行域と平行的に付勢されるため、駆動歯車は前記軸受への支持部を中心として傾斜角度が小さくなる方向へ揺動する。この揺動により駆動歯車及び従動歯車の噛合部に予圧を加えることができ、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。従って、駆動歯車の反モータ側を付勢するための径方向付勢手段の付勢力を小さくすることができ、簡素化できる。また、径方向と交差する方向への動きを規制できれば径方向付勢手段を不要にできる。しかも、付勢手段は軸受よりもモータ側で駆動歯車を反モータ側へ付勢するため、軸受が転がり軸受である場合においても、駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００１１】
また、Ｌ＝φｄ／２＋φＤ／２である場合、軸受を介して支持部材に支持された駆動歯車は、駆動歯車及び従動歯車の回転中心の平行域と平行的、換言すればほぼ平行になる。この平行な状態の駆動歯車は、前記軸受よりもモータ側で付勢手段により前記回転中心の平行域と平行的に付勢されるため、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。従って、駆動歯車の反モータ側を付勢するための径方向付勢手段の付勢力を小さくすることができ、簡素化できる。また、径方向と交差する方向への動きを規制できれば径方向付勢手段を不要にできる。しかも、付勢手段は軸受よりもモータ側で駆動歯車を反モータ側へ付勢するため、軸受が転がり軸受である場合においても、駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００１２】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記軸継手は雄形継手部及び雌形継手部を有しており、前記付勢手段は前記雌形継手部内に配置してあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、雌形継手部内で駆動歯車を付勢することができるため、付勢手段及び付勢手段の周りを小形にでき、電動式パワーステアリング装置の全体を小形にできる。
【００１４】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記支持部材は前記駆動歯車のモータと反対側を、径方向への動きを可能に支持する軸受部材を有することを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、駆動歯車に噛合反力が発生した際に、駆動歯車を従動歯車と離間する方向へ移動させることができ、前記噛合反力を吸収することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図、図２は電動式パワーステアリング装置の全体部分の構成を示す断面図、図３は駆動歯車及び従動歯車と支持部材の支持孔との関連を示す説明図である。
【００１７】
電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ１と、該モータ１の出力軸１ａに軸継手２を介して継合される駆動歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する従動歯車としてのウォームホイール４を有する減速歯車機構Ａと、前記ウォームホイール４を支持する回転軸５と、該回転軸５に繋がる舵取機構（図示せず）とを備えている。
【００１８】
減速歯車機構Ａのウォーム３は両端に軸部３ａ，３ｂを有しており、一端の軸部３ａが転がり軸受６を介して支持部材７に回転自在に支持された状態でモータ１の出力軸１ａに継合され、他端の軸部３ｂが円柱形の軸受部材８を介して支持部材７に支持されている。軸部３ａの途中には前記転がり軸受６の内輪６ａの一端と向き合い、ウォーム３の内輪６ａとの相対移動を規制するＣ形リング等の規制環９が着脱可能に取付けられている。ウォームホイール４は前記回転軸５の途中に嵌合固定されている。
【００１９】
支持部材７はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ａ，３ｂを、転がり軸受６及び軸受部材８を介して回転自在に支持した第１収容部７ａと、前記ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を前記回転軸５及び該回転軸５に嵌合された２つの転がり軸受１０，１１を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００２０】
第１収容部７ａはウォーム３の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には転がり軸受６を嵌合支持する支持孔７１及び該支持孔７１に連なるねじ孔７２及びモータ取付部７３が設けられており、ねじ孔７２に転がり軸受６を固定するためのねじ環１２が螺着されている。また、モータ取付部７３にモータ１が取付けられている。
【００２１】
第２収容部７ｂは転がり軸受１０，１１を嵌合支持する２つの支持孔７４，７５が設けられている。
支持孔７１の中心と支持孔７４，７５の中心との間の中心間距離Ｌは、ウォーム３のピッチ円直径φｄのφｄ／２と、ウォームホイールのピッチ円直径φＤのφＤ／２とを加算した寸法と等しいか、又は、φｄ／２とφＤ／２とを加算した寸法よりも小さくなるように設定してある。
この寸法の設定により、ウォーム３は転がり軸受６への支持部を中心としてウォーム３及びウォームホイール４の回転中心の平行域（図のＢ−Ｂ域）とほぼ平行になるか、又は、回転中心の平行域Ｂ−Ｂに対して軸部側（モータ側）の回転中心間距離Ｈ１が、軸部側（反モータ側）の回転中心間距離Ｈ２よりも短くなるように傾斜する。
【００２２】
モータ１の出力軸１ａとウォーム３の軸部３ａとはセレーションを有する雄形継手部２１及び雌形継手部２２を介して継合されている。雄形継手部２１は軸部３ａの周面にセレーションを設けることにより構成されており、また、雌形継手部２２は出力軸１ａに嵌合固定された筒部材２３の内側にセレーションを設けることにより構成されており、雄形継手部２１と雌形継手部２２との間に径方向隙間Ｓ１ができるように雄形継手部２１及び雌形継手部２２がセレーション嵌合されている。尚、雄形継手部２１、雌形継手部２２及び筒部材２３が軸継手２を構成している。
【００２３】
雌形継手部２２の内側で雄形継手部２１の端面、換言すればウォーム３の一端と前記出力軸１ａの端面との間にはウォーム３を反モータ側へ付勢する付勢手段としてのコイルバネ１３が設けられている。このコイルバネ１３は前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂと平行的に付勢するようにしてあり、この付勢力がウォーム３の一端で、軸部３ａの転がり軸受６への支持部中心Ｏに対して前記回転中心間距離Ｈ１が長くなる位置に加わり、ウォーム３が前記したように回転中心の平行域Ｂ−Ｂに対して傾斜している場合、該ウォーム３を傾斜角度が小さくなる方向へ揺動させるようにしてある。また、コイルバネ１３の付勢力は軸部３ａから規制環９を介して内輪６ａに伝動され、転がり軸受６の軸長方向隙間をなくする。
【００２４】
また、第１収容部７ａの他端部には、ウォーム３の他端の軸部３ｂが挿入される凹孔７６及び該凹孔７６の内面に臨み、軸部３ｂの径方向に向けて穿設、換言すればウォーム３をウォームホイール４に向けて押付ける方向に穿設された円柱形の収容孔７７が設けられている。この収容孔７７には軸部３ｂが回転自在に嵌合される軸受部材８と、該軸受部材８を前記押付ける方向へ付勢するコイルバネからなる弾性体１４と、収容孔７７の外部への開放部を閉じる閉孔部材１５とが収容されている。また、収容孔７７の外部への開放側にはねじ部７８が設けられており、該ねじ部７８に閉孔部材１５が螺着されている。この閉孔部材１５と軸受部材８との間には前記径方向隙間Ｓ１よりも大きい隙間Ｓ２が設けられており、噛合反力等によって前記回転中心間距離Ｈ２が長くなる方向へウォーム３が動く際に、このウォーム３の動きを前記径方向隙間Ｓ１部分で規制し、軸受部材８が閉孔部材１５に当接しないようにしてある。
【００２５】
軸受部材８はその軸長方向の途中、換言すれば収容孔７７に沿って移動する移動方向の途中に前記移動方向と直交するように穿設された軸受孔８ａが設けられており、該軸受孔８ａに軸部３ｂが回転可能に嵌合されたすべり軸受１６を挿入固定してあり、該すべり軸受１６を介して軸部３ｂを軸受部材８に支持してある。これらにより、すべり軸受１６で軸部３ｂが回転自在に支持されるとともに、径方向及び径方向と交差する方向への軸部３ｂの移動は規制される。
【００２６】
回転軸５はその内部にトーションバー１７が挿入された円筒形であり、その一端部が舵取りのための操舵輪Ｃに繋がる操舵軸１８の他端部にトーションバー１７を介して連結されている。また、回転軸５のトーションバー１７との連結側端部はユニバーサルジョイントを介して例えばラックピニオン式の舵取機構（不図示）に繋がっている。
トーションバー１７は操舵輪Ｃに加わる操舵トルクの作用によって捩れるように構成されている。
【００２７】
尚、支持部材７は第２収容部７ｂに連なる第３収容部７ｃを有しており、トーションバー１７の捩れに応じた操舵軸１８及び回転軸５の相対回転変位量によって操舵輪Ｃに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１９が第３収容部７ｃに収容されており、該トルクセンサ１９が検出したトルク等に基づいてモータ１が駆動制御されるように構成されている。
【００２８】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置において、モータ１及び減速歯車機構Ａを組み込む場合、出力軸１ａの雌形継手部２２と、ウォーム３の雄形継手部２１とがセレーション嵌合され、雄形継手部２１及び雌形継手部２２の間に径方向隙間Ｓ１が生ずる。また、転がり軸受６に支持されたウォーム３は転がり軸受６の内輪６ａと外輪６ｂとの間の隙間によって転がり軸受６への支持部（軸部３ａ）を中心として揺動し、ウォーム３及び雄形継手部２１の回転中心が雌形継手部２２及び出力軸１ａの中心に対して前記径方向隙間Ｓ１の範囲内で傾斜することが可能になる。
【００２９】
そして、支持孔７１及び支持孔７４，７５の中心間距離Ｌと、ウォーム３のピッチ円直径φｄ及びウォームホイール４のピッチ円直径φＤとの関係が、Ｌ＜φｄ／２＋φＤ／２である場合、ウォーム３は転がり軸受６への支持部を中心として前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂに対してモータ側の回転中心間距離Ｈ１が、反モータ側の回転中心間距離Ｈ２よりも短くなるように傾斜する。
【００３０】
この傾斜したウォーム３は、転がり軸受６よりもモータ１側でコイルバネ１３により前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂと平行的に付勢されるため、ウォーム３は転がり軸受６への支持部を中心として傾斜角度が小さくなる方向へ揺動する。この揺動によりウォーム３及びウォームホイール４の噛合部に予圧を加えることができ、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。また、コイルバネ１３は転がり軸受６よりもモータ１側でウォーム３を反モータ側へ付勢するため、転がり軸受６の軸長方向隙間をなくし、ウォーム３の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００３１】
支持孔７１及び支持孔７４，７５の中心間距離Ｌと、ウォーム３のピッチ円直径φｄ及びウォームホイール４のピッチ円直径φＤとの関係が、Ｌ＝φｄ／２＋φＤ／２である場合、ウォーム３は前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂとほぼ平行になる。この平行な状態のウォーム３は、転がり軸受６よりもモータ１側でコイルバネ１３により前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂと平行的に付勢されるため、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。また、コイルバネ１３は転がり軸受６よりもモータ１側でウォーム３を反モータ側へ付勢するため、転がり軸受６の軸長方向隙間をなくし、ウォーム３の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００３２】
また、モータ１の回転によって操舵補助する場合において、噛合反力等によって前記回転中心間距離Ｈ２が長くなる方向へウォーム３が動く際には雄形継手部２１の周面が雌形継手部２２に当接し、ウォーム３の動きが制限される。この場合、閉孔部材１５と軸受部材８との間の隙間Ｓ２は前記径方向隙間Ｓ１よりも大きく設定されているため、ウォーム３の軸部３ｂを支持した軸受部材８が閉孔部材１５に当接するのを防ぐことができ、軸受部材８及び閉孔部材１５間での音鳴りをなくすることができる。このように音鳴りをなくすることができるため、前記した特許文献１のように軸受部材及び閉孔部材間に緩衝部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。また、軸受部材８及び閉孔部材１５間にはコイルバネからなる弾性体１４が介されているため、ウォーム３の前記した動きを抑制することができ、雄形継手部２１の周面が雌形継手部２２に当接するのを防ぐことも可能である。
【００３３】
尚、以上説明した実施の形態では閉孔部材１５及び軸受部材８間の隙間Ｓ２を前記径方向隙間Ｓ１よりも大きく設定したが、その他、径方向隙間Ｓ１及び隙間Ｓ２が等しくなるように設定してもよいし、また、隙間Ｓ２が径方向隙間Ｓ１よりも小さくなるように設定してもよい。この場合、軸受部材８及び閉孔部材１５間に介したコイルバネからなる弾性体１４によって軸受部材８及び閉孔部材１５間での音鳴りを低減できる。さらに、コイルバネ１３により弾性体１４の付勢力を小さくすることができるため、軸部３ｂに及ぼす面圧を小さくすることができて、軸部３ｂの回転負荷が小さくなり回転がスムーズになる。
【００３４】
図４は他の構成を示す一部の拡大断面図である。
この図４では、収容孔７７の開口部に閉孔部材１５を螺着する代わりに、収容孔７７の開口部に閉孔部材２０を圧入してある。この閉孔部材２０は円柱部の一端に鍔部２０ａを有しており、鍔部２０ａによって圧入量を制限し、閉孔部材２０と軸受部材８との間に隙間Ｓ２を設けてある。閉孔部材２０は合成樹脂又はゴム材料を成形してなるが、その材料は特に制限されない。これらにより、すべり軸受１６で軸部３ｂが回転自在に支持されるとともに、径方向及び径方向と交差する方向への軸部３ｂの移動は規制される。
図４の構成にあっては、軸部３ｂの径方向及び径方向と交差する方向への移動が規制されるため、軸受部材８を付勢する弾性体及び閉孔部材を装着するためのねじが不要であり、図１に示した構成に比べてコストを低減できる。これらにより、すべり軸受１６で軸部３ｂが回転自在に支持されるとともに、径方向及び径方向と交差する方向への軸部３ｂの移動は規制される。
【００３５】
尚、以上説明した実施の形態では雌形継手部２２の内側に付勢手段としてのコイルバネ１３を設けたが、その他、このコイルバネ１３は軸継手２の外周りに配置してもよい。この場合、例えば軸部３ａの転がり軸受６への支持部と雄形継手部２１との間にＣ形リング等の受体を設け、該受体にコイルバネ１３の一端を当接させる。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態では、モータ１の出力軸１ａが雌形継手部２２を有し、ウォーム３の軸部３ａが雄形継手部２１を有する構成としたが、その他、出力軸１ａが雄形継手部２１を有し、軸部３ａが雌形継手部２２を有する構成としてもよい。この場合、例えばコイルバネ１３を雄形継手部２１の外周りに配置し、該コイルバネ１３の一端を雌形継手部２２の端面に当接させる。
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、ウォーム３である駆動歯車及びウォームホイール４である従動歯車を備えたウォーム歯車である他、ベベルギヤ、ハイポイドギヤ等であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくするための付勢手段により噛合部のバックラッシュ量を低減でき、部品点数を削減できる。
【００３８】
第２発明によれば、駆動歯車のモータ側を小形にできる。
【００３９】
第３発明によれば、駆動歯車に噛合反力が発生した際に、駆動歯車を従動歯車と離間する方向へ移動させることができ、前記噛合反力を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の全体部分の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の駆動歯車及び従動歯車と支持部材の支持孔との関連を示す説明図である。
【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の他の構成を示す一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１モータ
１ａ出力軸
２軸継手
２１雄形継手部
２２雌形継手部
３ウォーム（駆動歯車）
４ウォームホイール（従動歯車）
５回転軸
６転がり軸受（軸受）
７支持部材
７１，７４，７５支持孔
８軸受部材
１３コイルバネ（付勢手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device using a motor as a source of a steering assist force.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering device for a vehicle includes a motor for assisting steering and a reduction gear mechanism for transmitting a rotational force of the motor to a steering mechanism, and a steering mechanism according to steering of a steering unit such as a steering wheel. The operation is assisted by the rotation of the motor, so that the burden on the driver for steering is reduced.
[0003]
The reduction gear mechanism has a worm whose one end is connected to the output shaft of the motor via a shaft coupling, a worm wheel that meshes with the worm and is connected to the steering mechanism, and a worm that connects the other end of the worm to the worm. A bearing member movably supporting the worm wheel in a direction in which the distance between the rotation centers of the worm wheel becomes longer and shorter, an operating body for moving the bearing member, and a worm of the worm interposed between the operating body and the bearing member A coil spring that radially urges the bearing member to apply a preload to the meshing portion with the wheel, and is configured to reduce the amount of backlash by applying a preload to the meshing portion (for example, see Patent Reference 1).
[0004]
The worm is rotatably supported in a housing via a rolling bearing at a portion of the worm that is spaced away from the joint with the output shaft of the motor on the side opposite to the motor. However, since a rolling bearing has a thrust gap between an inner ring and an outer ring fitted via a plurality of rolling elements, it is necessary to eliminate the thrust gap. In other words, the worm rattles in the axial direction due to the thrust gap of the rolling bearing, and abnormal noise generated by the rattle leaks into the interior of the vehicle cabin, giving a driver discomfort. It is necessary to eliminate the longitudinal gap.
[0005]
As means for eliminating the gap in the axial length direction, an adjusting ring that contacts one side of the outer ring of the rolling bearing is screwed into the housing, and the outer ring and the inner ring of the rolling bearing are axially lengthened by rotating the adjusting ring. By moving the worm relatively in the direction, a preload is applied to the worm to eliminate a gap in the axial direction, thereby preventing the worm from rattling in the axial direction.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-21943
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric power steering apparatus, a coil spring for reducing the backlash amount of the meshing portion is required separately from the adjusting ring for eliminating backlash in the axial direction of the worm. Therefore, the number of parts increases and the cost increases. In addition, since the urging force of the coil spring is applied to the supporting portion of the worm to the bearing member, the rotational torque of the worm increases, and an improvement has been demanded.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide an electric motor capable of reducing the amount of backlash of a meshing portion by an urging means for eliminating backlash in the axial direction of a driving gear. An object of the present invention is to provide a power steering apparatus of the type.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention includes a drive gear connected to an output shaft of a motor through a shaft coupling, a bearing rotatably supporting the motor side of the drive gear, and a rotary shaft. An electric power steering system comprising: a driven gear connected to a steering mechanism and meshing with the drive gear; and a support member having two support holes for supporting the bearing and the rotary shaft, and assisting steering by rotation of the motor. In the apparatus, the distance L between the centers of the two support holes is defined as:
L ≦ φd / 2 + φD / 2
Here, φd: pitch circle diameter of the drive gear,
φD: the drive gear, the driven gear, and the support member are formed so as to have a pitch circle diameter of the driven gear, and a biasing unit that biases the drive gear toward the non-motor side on the motor side of the bearing is provided. It is characterized by having.
[0010]
According to the first aspect, when L <φd / 2 + φD / 2, the drive gear supported by the support member via the bearing is a center of rotation of the drive gear and the driven gear around the support portion on the bearing. Is inclined so that the distance between the rotation centers on the motor side is shorter than the distance between the rotation centers on the opposite side to the motor with respect to the parallel region. Since the inclined drive gear is urged in parallel with the parallel area of the rotation center by the urging means on the motor side of the bearing, the drive gear has a small inclination angle around the support portion to the bearing. Swings in the direction By this swing, a preload can be applied to the meshing portion of the driving gear and the driven gear, and the backlash of the meshing portion can be reduced. Therefore, the urging force of the radial urging means for urging the drive gear on the side opposite to the motor can be reduced, which can be simplified. If the movement in the direction intersecting the radial direction can be restricted, the radial urging means can be dispensed with. Moreover, since the urging means urges the drive gear toward the opposite side of the motor on the motor side with respect to the bearing, even if the bearing is a rolling bearing, it is possible to eliminate rattling in the axial direction of the drive gear. .
[0011]
When L = φd / 2 + φD / 2, the driving gear supported by the support member via the bearing is parallel to the parallel region of the rotation center of the driving gear and the driven gear, in other words, substantially parallel. Since the drive gear in the parallel state is urged by the urging means on the motor side of the bearing in parallel with the parallel area of the rotation center, the backlash amount of the meshing portion can be reduced. Therefore, the urging force of the radial urging means for urging the drive gear on the side opposite to the motor can be reduced, which can be simplified. If the movement in the direction intersecting the radial direction can be restricted, the radial urging means can be dispensed with. Moreover, since the urging means urges the drive gear toward the opposite side of the motor on the motor side with respect to the bearing, even if the bearing is a rolling bearing, it is possible to eliminate rattling in the axial direction of the drive gear. .
[0012]
An electric power steering device according to a second aspect of the present invention is characterized in that the shaft coupling has a male coupling part and a female coupling part, and the urging means is arranged in the female coupling part. I do.
[0013]
According to the second aspect of the invention, since the drive gear can be biased in the female joint portion, the size of the biasing means and the periphery of the biasing means can be reduced, and the entire electric power steering device can be reduced in size.
[0014]
An electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that the support member has a bearing member that supports a side of the drive gear opposite to the motor so as to be movable in a radial direction.
[0015]
According to the third aspect, when a meshing reaction force is generated in the driving gear, the driving gear can be moved in a direction away from the driven gear, and the meshing reaction force can be absorbed.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments.
Embodiment 1
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a reduction gear mechanism portion of an electric power steering device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the entire electric power steering device, and FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship between a gear and the support hole of a support member.
[0017]
The electric power steering apparatus includes a steering assist motor 1, a worm 3 as a drive gear connected to an output shaft 1 a of the motor 1 via a shaft coupling 2, and a driven gear meshing with the worm 3. It includes a reduction gear mechanism A having a worm wheel 4, a rotating shaft 5 supporting the worm wheel 4, and a steering mechanism (not shown) connected to the rotating shaft 5.
[0018]
The worm 3 of the reduction gear mechanism A has shaft portions 3a and 3b at both ends, and the output shaft of the motor 1 in a state where the shaft portion 3a at one end is rotatably supported by a support member 7 via a rolling bearing 6. The shaft 3b at the other end is supported by a support member 7 via a cylindrical bearing member 8. A regulating ring 9 such as a C-shaped ring, which faces the one end of the inner ring 6a of the rolling bearing 6 and regulates the relative movement of the worm 3 with the inner ring 6a, is detachably mounted in the middle of the shaft portion 3a. The worm wheel 4 is fitted and fixed in the middle of the rotating shaft 5.
[0019]
The supporting member 7 accommodates the worm 3, and accommodates the worm wheel 4 and a first accommodation portion 7 a that rotatably supports the shaft portions 3 a and 3 b of the worm 3 via the rolling bearing 6 and the bearing member 8. And a second housing portion 7b supporting the worm wheel 4 via the rotating shaft 5 and two rolling bearings 10 and 11 fitted to the rotating shaft 5.
[0020]
The first housing portion 7a is elongated in the axial direction of the worm 3, and at one end in the longitudinal direction, a support hole 71 for fitting and supporting the rolling bearing 6, a screw hole 72 connected to the support hole 71, and a motor mounting portion. The screw ring 12 for fixing the rolling bearing 6 to the screw hole 72 is screwed. Further, the motor 1 is mounted on the motor mounting portion 73.
[0021]
The second housing portion 7b is provided with two support holes 74 and 75 for fittingly supporting the rolling bearings 10 and 11.
The center-to-center distance L between the center of the support hole 71 and the centers of the support holes 74 and 75 is obtained by adding φd / 2 of the pitch circle diameter φd of the worm 3 and φD / 2 of the pitch circle diameter φD of the worm wheel. It is set so as to be equal to the calculated size or smaller than the size obtained by adding φd / 2 and φD / 2.
By setting these dimensions, the worm 3 becomes substantially parallel to the parallel area (BB area in the drawing) of the rotation center of the worm 3 and the worm wheel 4 around the support portion to the rolling bearing 6, or the rotation center. Is inclined so that the distance H1 between the rotation centers on the shaft portion side (motor side) is shorter than the distance H2 between the rotation centers on the shaft portion side (opposite to the motor side) with respect to the parallel region BB.
[0022]
The output shaft 1a of the motor 1 and the shaft 3a of the worm 3 are joined via a male joint 21 and a female joint 22 having serrations. The male joint 21 is formed by providing serrations on the peripheral surface of the shaft 3a, and the female joint 22 is provided with serrations inside a tubular member 23 fitted and fixed to the output shaft 1a. The male joint portion 21 and the female joint portion 22 are serrated and fitted so that a radial gap S1 is formed between the male joint portion 21 and the female joint portion 22. The male joint 21, the female joint 22, and the tubular member 23 constitute the shaft joint 2.
[0023]
Inside the female joint portion 22, between the end surface of the male joint portion 21, in other words, between one end of the worm 3 and the end surface of the output shaft 1a, there is provided urging means for urging the worm 3 toward the opposite side to the motor. A coil spring 13 is provided. The coil spring 13 is urged in parallel with the parallel area BB of the rotation center, and the urging force is applied at one end of the worm 3 to the center O of the shaft portion 3a on the supporting portion O of the rolling bearing 6. When the worm 3 is tilted with respect to the parallel region BB of the rotation center as described above, the worm 3 is swung in the direction in which the tilt angle becomes small. It is made to move. Further, the urging force of the coil spring 13 is transmitted from the shaft portion 3a to the inner ring 6a via the regulating ring 9, and eliminates a gap in the axial direction of the rolling bearing 6 in the axial direction.
[0024]
The other end of the first housing portion 7a has a concave hole 76 into which the shaft portion 3b at the other end of the worm 3 is inserted, and faces the inner surface of the concave hole 76, and is formed in the radial direction of the shaft portion 3b. In other words, in other words, there is provided a cylindrical accommodation hole 77 formed in a direction in which the worm 3 is pressed toward the worm wheel 4. A bearing member 8 into which the shaft portion 3b is rotatably fitted, an elastic body 14 composed of a coil spring for urging the bearing member 8 in the pressing direction, A closing member 15 for closing the opening is accommodated. A screw portion 78 is provided on the open side of the housing hole 77 to the outside, and the closing member 15 is screwed to the screw portion 78. A gap S2 larger than the radial gap S1 is provided between the closing member 15 and the bearing member 8, and the worm 3 moves in a direction in which the distance H2 between the rotation centers becomes longer due to a meshing reaction force or the like. At this time, the movement of the worm 3 is restricted by the radial gap S1 so that the bearing member 8 does not come into contact with the closing member 15.
[0025]
The bearing member 8 is provided with a bearing hole 8a which is formed so as to be orthogonal to the moving direction in the axial direction, in other words, in the moving direction of moving along the housing hole 77. A slide bearing 16 in which a shaft portion 3b is rotatably fitted into the hole 8a is inserted and fixed, and the shaft portion 3b is supported by the bearing member 8 via the slide bearing 16. Thus, the shaft portion 3b is rotatably supported by the slide bearing 16, and the movement of the shaft portion 3b in the radial direction and the direction intersecting the radial direction is restricted.
[0026]
The rotating shaft 5 has a cylindrical shape with a torsion bar 17 inserted therein, and one end of the rotating shaft 5 is connected to the other end of a steering shaft 18 connected to a steered wheel C for steering via the torsion bar 17. . An end of the rotating shaft 5 connected to the torsion bar 17 is connected to, for example, a rack and pinion type steering mechanism (not shown) via a universal joint.
The torsion bar 17 is configured to be twisted by the action of the steering torque applied to the steered wheels C.
[0027]
Note that the support member 7 has a third storage portion 7c connected to the second storage portion 7b, and is applied to the steered wheels C by the relative rotational displacement of the steering shaft 18 and the rotary shaft 5 according to the torsion of the torsion bar 17. A torque sensor 19 for detecting the steering torque is housed in the third housing portion 7c, and the drive of the motor 1 is controlled based on the torque detected by the torque sensor 19 and the like.
[0028]
When the motor 1 and the reduction gear mechanism A are incorporated in the electric power steering apparatus configured as described above, the female joint portion 22 of the output shaft 1a and the male joint portion 21 of the worm 3 are serrated and fitted. A radial gap S1 is generated between the male joint 21 and the female joint 22. Further, the worm 3 supported by the rolling bearing 6 swings about a supporting portion (shaft 3a) of the rolling bearing 6 by a gap between the inner ring 6a and the outer ring 6b of the rolling bearing 6, and the worm 3 and the male The center of rotation of the shaped joint 21 can be inclined with respect to the center of the female joint 22 and the center of the output shaft 1a within the range of the radial gap S1.
[0029]
When the relationship between the center distance L between the support holes 71 and the support holes 74 and 75 and the pitch circle diameter φd of the worm 3 and the pitch circle diameter φD of the worm wheel 4 are L <φd / 2 + φD / 2, The worm 3 is arranged such that the distance H1 between the rotation centers on the motor side is shorter than the distance H2 between the rotation centers on the non-motor side with respect to the parallel area BB of the rotation centers around the support portion for the rolling bearing 6. Incline.
[0030]
The inclined worm 3 is urged by the coil spring 13 in parallel with the parallel area BB of the rotation center on the motor 1 side of the rolling bearing 6, so that the worm 3 is centered on the supporting portion for the rolling bearing 6. Swing in the direction in which the inclination angle decreases. By this swing, a preload can be applied to the meshing portion of the worm 3 and the worm wheel 4, and the amount of backlash of the meshing portion can be reduced. Further, since the coil spring 13 urges the worm 3 toward the non-motor side on the motor 1 side with respect to the rolling bearing 6, the gap in the axial direction of the rolling bearing 6 is eliminated, and the worm 3 is prevented from rattling in the axial direction. be able to.
[0031]
If the relationship between the center distance L between the support holes 71 and the support holes 74 and 75 and the pitch circle diameter φd of the worm 3 and the pitch circle diameter φD of the worm wheel 4 is L = φd / 2 + φD / 2, the worm 3 Is substantially parallel to the parallel area BB of the rotation center. Since the worm 3 in this parallel state is urged by the coil spring 13 in parallel with the parallel area BB of the rotation center on the motor 1 side of the rolling bearing 6, the backlash amount of the meshing portion is reduced. be able to. Further, since the coil spring 13 urges the worm 3 toward the non-motor side on the motor 1 side with respect to the rolling bearing 6, the gap in the axial direction of the rolling bearing 6 is eliminated, and the worm 3 is prevented from rattling in the axial direction. be able to.
[0032]
When the worm 3 moves in a direction in which the distance H2 between the rotation centers becomes longer due to a meshing reaction force or the like in the case of assisting the steering by the rotation of the motor 1, the peripheral surface of the male joint 21 becomes the female joint 22. And the movement of the worm 3 is restricted. In this case, since the gap S2 between the closing member 15 and the bearing member 8 is set to be larger than the radial gap S1, the bearing member 8 supporting the shaft 3b of the worm 3 is attached to the closing member 15. Contact can be prevented, and noise between the bearing member 8 and the closing member 15 can be eliminated. Since the noise can be eliminated in this way, there is no need to provide a buffer member between the bearing member and the closing member as in Patent Document 1 described above, and the number of components can be reduced. In addition, since the elastic body 14 made of a coil spring is interposed between the bearing member 8 and the hole closing member 15, the above-described movement of the worm 3 can be suppressed, and the peripheral surface of the male joint 21 has a female shape. It is also possible to prevent contact with the joint part 22.
[0033]
In the embodiment described above, the gap S2 between the closing member 15 and the bearing member 8 is set to be larger than the radial gap S1, but other than that, the radial gap S1 and the gap S2 are set to be equal. Alternatively, the gap S2 may be set to be smaller than the radial gap S1. In this case, the noise generated between the bearing member 8 and the closing member 15 can be reduced by the elastic body 14 including a coil spring interposed between the bearing member 8 and the closing member 15. Further, since the biasing force of the elastic body 14 can be reduced by the coil spring 13, the surface pressure applied to the shaft 3b can be reduced, and the rotation load of the shaft 3b is reduced, and the rotation is smooth.
[0034]
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing another configuration.
In FIG. 4, instead of screwing the closing member 15 into the opening of the accommodation hole 77, the closing member 20 is press-fitted into the opening of the accommodation hole 77. The closing member 20 has a flange portion 20a at one end of the cylindrical portion, the amount of press-fit is limited by the flange portion 20a, and a gap S2 is provided between the closing member 20 and the bearing member 8. The closing member 20 is formed by molding a synthetic resin or rubber material, but the material is not particularly limited. Thus, the shaft portion 3b is rotatably supported by the slide bearing 16, and the movement of the shaft portion 3b in the radial direction and the direction intersecting the radial direction is restricted.
In the configuration of FIG. 4, since the movement of the shaft portion 3 b in the radial direction and the direction intersecting the radial direction is restricted, the elastic member for urging the bearing member 8 and the screw for mounting the closing member are set. Is unnecessary, and the cost can be reduced as compared with the configuration shown in FIG. Thus, the shaft portion 3b is rotatably supported by the slide bearing 16, and the movement of the shaft portion 3b in the radial direction and the direction intersecting the radial direction is restricted.
[0035]
In the embodiment described above, the coil spring 13 as the urging means is provided inside the female joint portion 22. However, the coil spring 13 may be arranged around the outer periphery of the shaft joint 2. In this case, for example, a receiver such as a C-shaped ring is provided between the male joint 21 and the support of the shaft 3a to the rolling bearing 6, and one end of the coil spring 13 is brought into contact with the receiver.
[0036]
In the above-described embodiment, the output shaft 1a of the motor 1 has the female joint 22 and the shaft 3a of the worm 3 has the male joint 21. May have a male joint portion 21, and the shaft portion 3 a may have a female joint portion 22. In this case, for example, the coil spring 13 is arranged around the male joint 21, and one end of the coil spring 13 is brought into contact with the end face of the female joint 22.
Further, the reduction gear mechanism A of the embodiment described above may be a worm gear including a drive gear as the worm 3 and a driven gear as the worm wheel 4, and may be a bevel gear, a hypoid gear, or the like.
[0037]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect, the backlash amount of the meshing portion can be reduced by the urging means for eliminating the backlash of the driving gear in the axial direction, and the number of parts can be reduced.
[0038]
According to the second aspect, the motor side of the drive gear can be reduced in size.
[0039]
According to the third aspect, when a meshing reaction force is generated in the drive gear, the drive gear can be moved in a direction away from the driven gear, and the meshing reaction force can be absorbed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a configuration of a reduction gear mechanism portion of an electric power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the entire electric power steering device according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a driving gear and a driven gear of the electric power steering apparatus according to the present invention and a support hole of a support member.
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing another configuration of the electric power steering device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 1a Output shaft 2 Shaft joint 21 Male joint part 22 Female joint part 3 Worm (drive gear)
4 Worm wheel (driven gear)
5 Rotating shaft 6 Rolling bearing (bearing)
7 Support members 71, 74, 75 Support holes 8 Bearing members 13 Coil springs (biasing means)

Claims

モータの出力軸に軸継手を介して継合される駆動歯車と、該駆動歯車のモータ側を回転自在に支持する軸受と、回転軸を介して舵取機構に繋がり前記駆動歯車に噛合する従動歯車と、前記軸受及び回転軸を支持した２つの支持孔を有する支持部材とを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動式パワーステアリング装置において、
前記２つの支持孔の中心間距離Ｌを、
Ｌ≦φｄ／２＋φＤ／２
但し、φｄ：駆動歯車のピッチ円直径、
φＤ：従動歯車のピッチ円直径
となるように前記駆動歯車、従動歯車、支持部材を形成してあり、前記軸受よりもモータ側で前記駆動歯車を反モータ側へ付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。A drive gear connected to the output shaft of the motor via a shaft coupling, a bearing rotatably supporting the motor side of the drive gear, and a driven gear connected to the steering mechanism via the rotary shaft and meshing with the drive gear; An electric power steering device, comprising: a gear, a support member having two support holes for supporting the bearing and the rotating shaft, and assisting steering by rotation of the motor.
The distance L between the centers of the two support holes is
L ≦ φd / 2 + φD / 2
Here, φd: pitch circle diameter of the drive gear,
φD: the drive gear, the driven gear, and the support member are formed so as to have a pitch circle diameter of the driven gear, and a biasing unit that biases the drive gear toward the non-motor side on the motor side of the bearing is provided. An electric power steering device, comprising:

前記軸継手は雄形継手部及び雌形継手部を有しており、前記付勢手段は前記雌形継手部内に配置してある請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein said shaft coupling has a male coupling part and a female coupling part, and said urging means is disposed inside said female coupling part.

前記支持部材は前記駆動歯車のモータと反対側を、径方向への動きを可能に支持する軸受部材を有する請求項１又は２記載の電動式パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the support member includes a bearing member that supports a side of the drive gear opposite to the motor so as to be movable in a radial direction.