JP2004203154A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】付勢手段を用いて駆動歯車を回転中心間距離が長短となる方向へ移動させることができるとともに、駆動歯車の周りを小形にできるようにする。
【解決手段】モータの出力軸に継合されるウォームの反モータ側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転がり軸受８と、転がり軸受８の周長よりも長い長さを有し、端部１２ａ，１２ｂを転がり軸受８の径方向へ撓ませて転がり軸受８に外嵌した湾曲板ばね１２を備え、端部１２ａ，１２ｂの弾性復元力により転がり軸受８を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ付勢するようにした。
【選択図】 図４
【解決手段】モータの出力軸に継合されるウォームの反モータ側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転がり軸受８と、転がり軸受８の周長よりも長い長さを有し、端部１２ａ，１２ｂを転がり軸受８の径方向へ撓ませて転がり軸受８に外嵌した湾曲板ばね１２を備え、端部１２ａ，１２ｂの弾性復元力により転がり軸受８を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ付勢するようにした。
【選択図】 図４
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手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段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】
減速歯車機構は前記モータの回転に連動する駆動歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する従動歯車としてのウォームホイールとを備えている。
このように減速歯車機構が用いられた電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするため、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が許容範囲となるようにウォーム、ウォームホイール、軸受、ハウジング等が選択され組み立てられている（所謂層別組立）が、この組立てに多くの時間を要することになる。
【０００４】
そこで、モータ側軸部及び反モータ側軸部が転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持されたウォームの反モータ側転がり軸受の外周りにゴム環を配置し、該ゴム環の弾性復元力によってウォームをウォームホイールに向けて押付け、前記回転中心間距離を短くすることによりウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくするように構成された電動式パワーステアリング装置が知られている。（例えば、特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９６７４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のようにゴム環を用いてバックラッシュ量を少なくするように構成された従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、操舵の都度ゴム環にラジアル方向への荷重及び回転トルクが加わることになるため、ゴム環にへたり等の劣化が生じ易いし、また、ゴム環自体の弾性復元力がウォームを押付けるため、この押付けによる予圧荷重の設定の自由度が比較的低かった。
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は付勢手段を用いて駆動歯車を前記回転中心間距離が長短となる方向へ移動させることができ、しかも、駆動歯車の周りを小形に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。
【０００７】
【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、モータの出力軸に連動連結される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の反モータ側を駆動歯車及び従動歯車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と、該軸受を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢する付勢手段とを備え、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、前記付勢手段は前記軸受の周長よりも長い長さを有しており、端部を前記軸受の径方向へ撓ませて前記軸受に外嵌された湾曲板ばねであることを特徴とする。
【０００８】
第１発明にあっては、軸受に外嵌された湾曲板ばねの端部の弾性復元力によって駆動歯車を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢することができ、駆動歯車及び従動歯車の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、湾曲板ばねを用いるため、ゴム環を用いた従来のものに比較して湾曲板ばねの耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができる。また、軸受の周長よりも長い長さを有する湾曲板ばねであるため、従来のゴム環を用いた場合に比べて駆動歯車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。
【０００９】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記湾曲板ばねは前記端部の近傍に、前記軸受の外周面に当接する当接部及び該当接部から外側へ屈曲する屈曲部を有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明にあっては、端部近傍の当接部を軸受の外周面に当接させ、この当接部を基点として端部を撓ませることができるため、予圧荷重の設定の自由度をより一層多くすることができる。
【００１１】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記駆動歯車を反モータ側へ押圧する押圧手段を備えており、前記湾曲板ばねは前記軸受を前記モータ側へ押圧するばね片を有することを特徴とする。
【００１２】
第３発明にあっては、ばね片によって軸受をモータ側へ押圧することができるため、駆動歯車に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、駆動歯車の回転性を高めることができる。
【００１３】
【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構成を示す断面図である。
【００１４】
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、該減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段５とを備えている。
【００１５】
この舵取手段５は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、他端部に筒部５１ａを有する第１の操舵軸５１と、筒部５１ａ内に挿入されてその一端部が第１の操舵軸５１の筒部５１ａに連結され、操舵輪Ｂに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー５２と、他端部がトーションバー５２の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる第２の操舵軸５３とを備え、該第２の操舵軸５３が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）に繋がる。
【００１６】
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が第１の転がり軸受６を介してアルミニウム製の支持部材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が第２の転がり軸受８を介して支持部材７に支持されている。尚、軸部３ａ，３ｂは転がり軸受６，８の内輪６ａ，８ａに圧入されている。
ウォームホイール４は合成樹脂製の環状歯体４１と、該環状歯体４１の内側に結合された金属製の芯部材４２とからなり、この芯部材４２が第２の操舵軸５３の途中に嵌合固定されている。
【００１７】
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６，８を介して回転自在に支持した第１収容部７ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を第２の操舵軸５３及び該第２の操舵軸５３に嵌合された２つの転がり軸受９，１０を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００１８】
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を遊嵌合により支持する支持孔７１及び該支持孔７１に連なる環状溝７２及びモータ取付部７３が設けられており、環状溝７２に転がり軸受６の外輪６ｂに接触して転がり軸受６の軸長方向への移動を制限するための波板からなる止め輪１１が嵌合されている。また、モータ取付部７３にモータ１が取付けられている。
【００１９】
図３は軸継手の構成を示す斜視図である。
モータ１の出力軸１ａとウォーム３の軸部３ａとはその一端部に夫々３つの噛合歯２１ａ，２２ａを有する第１及び第２の継体２１，２２と、該継体２１，２２の間に介され、その外周部に前記噛合歯２１ａ，２２ａと噛合する６つの噛合歯２３ａ〜２３ｆを有する弾性歯体２３とを備えた軸継手２を介して継合されている。各継体２１，２２の噛合歯２１ａ，２２ａは歯元から歯先にかけて歯先が小となり、さらに、回転中心側縁から外周側縁にかけて歯厚が大となるように傾斜する歯面としてある。
【００２０】
弾性歯体２３は噛合歯２１ａと噛合する噛合部２３ａ〜２３ｃ及び噛合歯２２ａと噛合する噛合部２３ｄ〜２３ｆが交互に配置されており、噛合歯２１ａ及び噛合部２３ａ〜２３ｃが噛合し、噛合歯２２ａ及び噛合部２３ｄ〜２３ｆが噛合することにより、各継体２１，２２と弾性歯体２３との間の回転方向の隙間及び軸長方向の隙間をなくするとともに、ウォーム３を反モータ側へ押圧することができるようにしてある。尚、第１の継体２１は出力軸１ａに嵌合されており、また、第２の継体２２は軸部３ａにセレーション嵌合されている。また、噛合部２３ａ〜２３ｃと噛合部２３ｄ〜２３ｆとは軸長方向へ互いに逆向きとなるように形成してあり、噛合部２３ａ〜２３ｃと噛合歯２１ａとの間、及び噛合部２３ｄ〜２３ｆと噛合歯２２ａとの間で軸長方向の力が加わるように噛み合わせることにより、出力軸１ａによって軸長方向への移動が阻止されている第１の継体２１に対して第２の継体２２を反モータ側へ押圧する。
【００２１】
第１収容部７ａの他端部には、第２の転がり軸受８及び該転がり軸受８に外嵌される湾曲板ばね１２を支持する支持孔７４が設けられている。この支持孔７４は中心に対してウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが長くなる第１側部７４ａの半径寸法を回転中心間距離Ｈが短くなる第２側部７４ｂの半径寸法よりも大きくして長円形の孔とし、第１側部７４ａ周面と転がり軸受８との間に湾曲板ばね１２を撓ませることができ、さらに、転がり軸受８を回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ移動させることができるだけの隙間を設けてある。さらに、第１側部７４ａ周面の周方向中央部には湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂを収容する凹所７４ｃを設けてある。
【００２２】
図４は図１のIV−IV線の拡大断面図、図５は湾曲板ばねの構成を示す斜視図である。
湾曲板ばね１２はその長手方向の途中が転がり軸受８の外周面に沿ってほぼ円形に湾曲し、転がり軸受８の周長よりも長い長さを有する帯形のばね鋼からなる。一方の端部１２ａは幅方向中央部に切欠凹部１２ｃを有しており、他方の端部１２ｂは幅方向両側に切欠凹部１２ｄ，１２ｄを有しており、各切欠凹部１２ｃ，１２ｄに相手側の端部１２ａ又は１２ｂを挿入することにより広幅にすることなく端部１２ａ，１２ｂを交差させ、さらに、端部１２ａ，１２ｂが転がり軸受８の外周面、換言すれば湾曲部１２ｅに対して離隔するようにしてある。湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂは凹所７４ｃに挿入し、該凹所７４ｃ内で撓ませることにより、転がり軸受８を介してウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ付勢している。
【００２３】
また、湾曲板ばね１２の湾曲部１２ｅの幅方向一側で長手方向に離隔した位置には支持孔７４の側面７４ｄに当接して第２の転がり軸受８をモータ１側へ押圧する複数のばね片１２ｆが一体に成形されている。このばね片１２ｆは湾曲部１２ｅの周面に対して内側へ傾斜するように突設されており、支持孔７４の側面７４ｄに当接することにより撓み、その弾性復元力の反力が第２の転がり軸受８の外輪８ｂに加わり、該外輪８ｂから転動体及び内輪８ａを経てウォーム３をモータ１側へ押圧するようにしてある。
【００２４】
このようにばね鋼からなる湾曲板ばね１２はその内側が鋼材からなる転がり軸受８の外輪８ｂと接触し、外側がアルミニウム製の支持部材７と接触するため、湾曲板ばね１２の全面に合成樹脂等の緩衝材をコーティングし、接触による音鳴りをなくするようにしてある。尚、支持部材７と接触した場合に比べて転がり軸受８と接触した場合の方が音鳴りし易いため、全面に緩衝材をコーティングすることなく、湾曲板ばね１２の内側にだけ緩衝材をコーティングしてもよい。
【００２５】
また、支持部材７内には、トーションバー５２の捩れに応じた操舵軸５１、５３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が内装されており、該トルクセンサ１３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。
【００２６】
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は、ウォーム３を組込む場合、支持部材７の支持孔７４に湾曲板ばね１２を挿入し、該湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂを凹所７４ｃに挿入して湾曲板ばね１２の位置を設定、換言すれば、端部１２ａ，１２ｂによる転がり軸受８の付勢方向を設定する。そして、軸部３ａ，３ｂに転がり軸受６，８が圧入されたウォーム３を第１収容部７ａに挿入し、第２の転がり軸受８を湾曲板ばね１２の内側に挿入し、第１の転がり軸受６を支持孔７１に遊嵌合し、環状溝７２に止め輪１１を嵌合することによりウォーム３の軸長方向への移動を拘束する。
【００２７】
この組込まれたウォーム３を付勢する湾曲板ばね１２は、端部１２ａ，１２ｂが支持部材７の凹所７４ｃに挿入され、端部１２ａ，１２ｂの撓みにより転がり軸受８及び該転がり軸受８に支持されたウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向（ウォームホイールの方向）へ付勢しているため、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、また、ウォーム３及びウォームホイール４の歯の摩耗量が増大した場合においても噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。
【００２８】
しかも、湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂは回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ撓むため、合成樹脂製の環状歯体４１を有するウォームホイール４が雰囲気温度の上昇により膨張、又は、吸湿により膨張した場合においても噛合部の噛合抵抗の増加を抑制でき、ウォーム３及びウォームホイール４をスムーズに回転させることができる。
【００２９】
さらに、湾曲板ばね１２は転がり軸受８の周長よりも長い長さのばね鋼等の金属板を湾曲させてあるため、ゴム環を用いた従来のものに比較して湾曲板ばね１２の耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、また、従来のゴム環を用いた場合に比べてウォーム３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。
また、湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂは切欠凹部１２ｃ，１２ｄによって交差させているため、転がり軸受８に対して広幅にすることなく湾曲板ばね１２を支持孔７４に組み込むことができ、端部１２ａ，１２ｂの弾性復元力を転がり軸受８に加え易い。
【００３０】
また、湾曲板ばね１２は転がり軸受８の外周面に沿って湾曲しており、この湾曲板ばね１２と転がり軸受８及び支持孔７４の第２側部７４ｂとの間の隙間をなくすることができるため、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する方向へウォーム３が移動するのを制限することができる。つまり、ウォーム３及びウォームホイール４は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォーム３からウォームホイール４へ回転トルクが加わるとき、換言すればモータ１の回転によって操舵補助する場合、ウォーム３がウォームホイール４の歯すじに沿って径方向へ移動するように分力（以下噛合反力と云う）が発生する。この噛合反力によりウォーム３が径方向へ押圧され、この押圧力により第２の転がり軸受８が回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する方向へ押圧されることになるが、この押圧による転がり軸受８の移動、ひいてはウォーム３の移動を制限できる。
【００３１】
以上のように湾曲板ばね１２により付勢されたウォーム３は、第１の転がり軸受６への支持部を中心として回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ揺動することになるが、第１の転がり軸受６は支持孔７１に遊嵌合されているため、第２の転がり軸受８とともにウォーム３を揺動させることができ、さらに、ウォーム３は弾性歯体２３を有する軸継手２を介して出力軸１ａに継合されているため、ウォーム３の揺動許容量を多くすることができる。従って、合成樹脂製の環状歯体４１を有するウォームホイール４の温度上昇、吸湿による膨張量が多くなる場合においても、噛合部の噛合抵抗の増加を抑制でき、ウォーム３及びウォームホイール４をスムーズに回転させ得る。
【００３２】
また、ウォーム３は第１及び第２の継体２１，２２と、該継体２１，２２の間に介された弾性歯体２３とを有する軸継手２により反モータ側へ押圧されており、さらに、湾曲板ばね１２のばね片１２ｆによりモータ１側へ押圧されているため、ウォーム３に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、ウォーム３の回転性を高めることができる。
【００３３】
また、ウォーム３は弾性歯体２３とを有する軸継手２により出力軸１ａに結合されているため、モータ１側で発生した音のウォーム３への伝播を弾性歯体２３により遮断することができるとともに、軸継手部分での音鳴りをなくすることができる。また、波板からなる止め輪１１により転がり軸受６の移動を制限しているため、ねじ環を用いて転がり軸受を固定する場合に比べて転がり軸受の組込作業性を向上できる。
【００３４】
実施の形態２
図６は電動式パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の断面図である。
この実施の形態２の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態１の湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂの近傍に、第２の転がり軸受８の外周面に当接する当接部１２ｇ，１２ｇ及び該当接部１２ｇ，１２ｇから外側へ屈曲する屈曲部１２ｈ，１２ｈを設け、各当接部１２ｇ，１２ｇを基点として端部１２ａ，１２ｂを撓ませることができるようにしたものである。
【００３５】
実施の形態２において、屈曲部１２ｈ，１２ｈは第２の転がり軸受８の一周を越えない位置に設けられており、端部１２ａ，１２ｂが支持孔７４の凹所７４ｃに挿入されて撓んだとき、当接部１２ｇ，１２ｇが第２の転がり軸受８の外周面に当接するようにしてある。
【００３６】
実施の形態２にあっては、端部１２ａ，１２ｂ近傍の当接部１２ｇ，１２ｇが第２の転がり軸受８の外周面に当接し、この当接部１２ｇ，１２ｇを基点として端部１２ａ，１２ｂを撓ませることができるため、予圧荷重の設定の自由度をより一層多くすることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３７】
尚、以上説明した実施の形態では、ウォーム３の軸部３ｂを転がり軸受８により支持したが、その他、すべり軸受等の軸受により支持してもよい。また、軸継手２がウォーム３を反モータ側へ押圧するように構成したが、その他、ウォーム３を反モータ側へ押圧する押圧手段としてのコイルばね等の弾性体を備える構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態では、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、ハイポイドギヤであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、ゴム環を用いた従来のものに比較して湾曲板ばねの耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、しかも、従来のゴム環を用いた場合に比べて駆動歯車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。
【００３９】
第２発明によれば、予圧荷重の設定の自由度をより一層多くすることができる。
【００４０】
第３発明によれば、駆動歯車に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、駆動歯車の回転性を高めることができる。
【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軸継手の構成を示す斜視図である。
【図４】図１のIV−IV線の拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の湾曲板ばねの構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１ モータ
１ａ 出力軸
２ 軸継手（押圧手段）
３ ウォーム（駆動歯車）
４ ウォームホイール（従動歯車）
５ 舵取手段
７ 支持部材
８ 転がり軸受（軸受）
１２ 湾曲板ばね（付勢手段）
１２ｆ ばね片
１２ｇ 当接部
１２ｈ 屈曲部
Ｈ 回転中心間距離
【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手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段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】
減速歯車機構は前記モータの回転に連動する駆動歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する従動歯車としてのウォームホイールとを備えている。
このように減速歯車機構が用いられた電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするため、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が許容範囲となるようにウォーム、ウォームホイール、軸受、ハウジング等が選択され組み立てられている（所謂層別組立）が、この組立てに多くの時間を要することになる。
【０００４】
そこで、モータ側軸部及び反モータ側軸部が転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持されたウォームの反モータ側転がり軸受の外周りにゴム環を配置し、該ゴム環の弾性復元力によってウォームをウォームホイールに向けて押付け、前記回転中心間距離を短くすることによりウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくするように構成された電動式パワーステアリング装置が知られている。（例えば、特許文献１）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９６７４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のようにゴム環を用いてバックラッシュ量を少なくするように構成された従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、操舵の都度ゴム環にラジアル方向への荷重及び回転トルクが加わることになるため、ゴム環にへたり等の劣化が生じ易いし、また、ゴム環自体の弾性復元力がウォームを押付けるため、この押付けによる予圧荷重の設定の自由度が比較的低かった。
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は付勢手段を用いて駆動歯車を前記回転中心間距離が長短となる方向へ移動させることができ、しかも、駆動歯車の周りを小形に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。
【０００７】
【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、モータの出力軸に連動連結される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の反モータ側を駆動歯車及び従動歯車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と、該軸受を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢する付勢手段とを備え、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、前記付勢手段は前記軸受の周長よりも長い長さを有しており、端部を前記軸受の径方向へ撓ませて前記軸受に外嵌された湾曲板ばねであることを特徴とする。
【０００８】
第１発明にあっては、軸受に外嵌された湾曲板ばねの端部の弾性復元力によって駆動歯車を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢することができ、駆動歯車及び従動歯車の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、湾曲板ばねを用いるため、ゴム環を用いた従来のものに比較して湾曲板ばねの耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができる。また、軸受の周長よりも長い長さを有する湾曲板ばねであるため、従来のゴム環を用いた場合に比べて駆動歯車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。
【０００９】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記湾曲板ばねは前記端部の近傍に、前記軸受の外周面に当接する当接部及び該当接部から外側へ屈曲する屈曲部を有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明にあっては、端部近傍の当接部を軸受の外周面に当接させ、この当接部を基点として端部を撓ませることができるため、予圧荷重の設定の自由度をより一層多くすることができる。
【００１１】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記駆動歯車を反モータ側へ押圧する押圧手段を備えており、前記湾曲板ばねは前記軸受を前記モータ側へ押圧するばね片を有することを特徴とする。
【００１２】
第３発明にあっては、ばね片によって軸受をモータ側へ押圧することができるため、駆動歯車に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、駆動歯車の回転性を高めることができる。
【００１３】
【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構成を示す断面図である。
【００１４】
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、該減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段５とを備えている。
【００１５】
この舵取手段５は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、他端部に筒部５１ａを有する第１の操舵軸５１と、筒部５１ａ内に挿入されてその一端部が第１の操舵軸５１の筒部５１ａに連結され、操舵輪Ｂに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー５２と、他端部がトーションバー５２の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる第２の操舵軸５３とを備え、該第２の操舵軸５３が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）に繋がる。
【００１６】
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が第１の転がり軸受６を介してアルミニウム製の支持部材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が第２の転がり軸受８を介して支持部材７に支持されている。尚、軸部３ａ，３ｂは転がり軸受６，８の内輪６ａ，８ａに圧入されている。
ウォームホイール４は合成樹脂製の環状歯体４１と、該環状歯体４１の内側に結合された金属製の芯部材４２とからなり、この芯部材４２が第２の操舵軸５３の途中に嵌合固定されている。
【００１７】
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６，８を介して回転自在に支持した第１収容部７ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を第２の操舵軸５３及び該第２の操舵軸５３に嵌合された２つの転がり軸受９，１０を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００１８】
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を遊嵌合により支持する支持孔７１及び該支持孔７１に連なる環状溝７２及びモータ取付部７３が設けられており、環状溝７２に転がり軸受６の外輪６ｂに接触して転がり軸受６の軸長方向への移動を制限するための波板からなる止め輪１１が嵌合されている。また、モータ取付部７３にモータ１が取付けられている。
【００１９】
図３は軸継手の構成を示す斜視図である。
モータ１の出力軸１ａとウォーム３の軸部３ａとはその一端部に夫々３つの噛合歯２１ａ，２２ａを有する第１及び第２の継体２１，２２と、該継体２１，２２の間に介され、その外周部に前記噛合歯２１ａ，２２ａと噛合する６つの噛合歯２３ａ〜２３ｆを有する弾性歯体２３とを備えた軸継手２を介して継合されている。各継体２１，２２の噛合歯２１ａ，２２ａは歯元から歯先にかけて歯先が小となり、さらに、回転中心側縁から外周側縁にかけて歯厚が大となるように傾斜する歯面としてある。
【００２０】
弾性歯体２３は噛合歯２１ａと噛合する噛合部２３ａ〜２３ｃ及び噛合歯２２ａと噛合する噛合部２３ｄ〜２３ｆが交互に配置されており、噛合歯２１ａ及び噛合部２３ａ〜２３ｃが噛合し、噛合歯２２ａ及び噛合部２３ｄ〜２３ｆが噛合することにより、各継体２１，２２と弾性歯体２３との間の回転方向の隙間及び軸長方向の隙間をなくするとともに、ウォーム３を反モータ側へ押圧することができるようにしてある。尚、第１の継体２１は出力軸１ａに嵌合されており、また、第２の継体２２は軸部３ａにセレーション嵌合されている。また、噛合部２３ａ〜２３ｃと噛合部２３ｄ〜２３ｆとは軸長方向へ互いに逆向きとなるように形成してあり、噛合部２３ａ〜２３ｃと噛合歯２１ａとの間、及び噛合部２３ｄ〜２３ｆと噛合歯２２ａとの間で軸長方向の力が加わるように噛み合わせることにより、出力軸１ａによって軸長方向への移動が阻止されている第１の継体２１に対して第２の継体２２を反モータ側へ押圧する。
【００２１】
第１収容部７ａの他端部には、第２の転がり軸受８及び該転がり軸受８に外嵌される湾曲板ばね１２を支持する支持孔７４が設けられている。この支持孔７４は中心に対してウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが長くなる第１側部７４ａの半径寸法を回転中心間距離Ｈが短くなる第２側部７４ｂの半径寸法よりも大きくして長円形の孔とし、第１側部７４ａ周面と転がり軸受８との間に湾曲板ばね１２を撓ませることができ、さらに、転がり軸受８を回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ移動させることができるだけの隙間を設けてある。さらに、第１側部７４ａ周面の周方向中央部には湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂを収容する凹所７４ｃを設けてある。
【００２２】
図４は図１のIV−IV線の拡大断面図、図５は湾曲板ばねの構成を示す斜視図である。
湾曲板ばね１２はその長手方向の途中が転がり軸受８の外周面に沿ってほぼ円形に湾曲し、転がり軸受８の周長よりも長い長さを有する帯形のばね鋼からなる。一方の端部１２ａは幅方向中央部に切欠凹部１２ｃを有しており、他方の端部１２ｂは幅方向両側に切欠凹部１２ｄ，１２ｄを有しており、各切欠凹部１２ｃ，１２ｄに相手側の端部１２ａ又は１２ｂを挿入することにより広幅にすることなく端部１２ａ，１２ｂを交差させ、さらに、端部１２ａ，１２ｂが転がり軸受８の外周面、換言すれば湾曲部１２ｅに対して離隔するようにしてある。湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂは凹所７４ｃに挿入し、該凹所７４ｃ内で撓ませることにより、転がり軸受８を介してウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ付勢している。
【００２３】
また、湾曲板ばね１２の湾曲部１２ｅの幅方向一側で長手方向に離隔した位置には支持孔７４の側面７４ｄに当接して第２の転がり軸受８をモータ１側へ押圧する複数のばね片１２ｆが一体に成形されている。このばね片１２ｆは湾曲部１２ｅの周面に対して内側へ傾斜するように突設されており、支持孔７４の側面７４ｄに当接することにより撓み、その弾性復元力の反力が第２の転がり軸受８の外輪８ｂに加わり、該外輪８ｂから転動体及び内輪８ａを経てウォーム３をモータ１側へ押圧するようにしてある。
【００２４】
このようにばね鋼からなる湾曲板ばね１２はその内側が鋼材からなる転がり軸受８の外輪８ｂと接触し、外側がアルミニウム製の支持部材７と接触するため、湾曲板ばね１２の全面に合成樹脂等の緩衝材をコーティングし、接触による音鳴りをなくするようにしてある。尚、支持部材７と接触した場合に比べて転がり軸受８と接触した場合の方が音鳴りし易いため、全面に緩衝材をコーティングすることなく、湾曲板ばね１２の内側にだけ緩衝材をコーティングしてもよい。
【００２５】
また、支持部材７内には、トーションバー５２の捩れに応じた操舵軸５１、５３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が内装されており、該トルクセンサ１３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。
【００２６】
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は、ウォーム３を組込む場合、支持部材７の支持孔７４に湾曲板ばね１２を挿入し、該湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂを凹所７４ｃに挿入して湾曲板ばね１２の位置を設定、換言すれば、端部１２ａ，１２ｂによる転がり軸受８の付勢方向を設定する。そして、軸部３ａ，３ｂに転がり軸受６，８が圧入されたウォーム３を第１収容部７ａに挿入し、第２の転がり軸受８を湾曲板ばね１２の内側に挿入し、第１の転がり軸受６を支持孔７１に遊嵌合し、環状溝７２に止め輪１１を嵌合することによりウォーム３の軸長方向への移動を拘束する。
【００２７】
この組込まれたウォーム３を付勢する湾曲板ばね１２は、端部１２ａ，１２ｂが支持部材７の凹所７４ｃに挿入され、端部１２ａ，１２ｂの撓みにより転がり軸受８及び該転がり軸受８に支持されたウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向（ウォームホイールの方向）へ付勢しているため、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、また、ウォーム３及びウォームホイール４の歯の摩耗量が増大した場合においても噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。
【００２８】
しかも、湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂは回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ撓むため、合成樹脂製の環状歯体４１を有するウォームホイール４が雰囲気温度の上昇により膨張、又は、吸湿により膨張した場合においても噛合部の噛合抵抗の増加を抑制でき、ウォーム３及びウォームホイール４をスムーズに回転させることができる。
【００２９】
さらに、湾曲板ばね１２は転がり軸受８の周長よりも長い長さのばね鋼等の金属板を湾曲させてあるため、ゴム環を用いた従来のものに比較して湾曲板ばね１２の耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、また、従来のゴム環を用いた場合に比べてウォーム３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。
また、湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂは切欠凹部１２ｃ，１２ｄによって交差させているため、転がり軸受８に対して広幅にすることなく湾曲板ばね１２を支持孔７４に組み込むことができ、端部１２ａ，１２ｂの弾性復元力を転がり軸受８に加え易い。
【００３０】
また、湾曲板ばね１２は転がり軸受８の外周面に沿って湾曲しており、この湾曲板ばね１２と転がり軸受８及び支持孔７４の第２側部７４ｂとの間の隙間をなくすることができるため、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する方向へウォーム３が移動するのを制限することができる。つまり、ウォーム３及びウォームホイール４は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォーム３からウォームホイール４へ回転トルクが加わるとき、換言すればモータ１の回転によって操舵補助する場合、ウォーム３がウォームホイール４の歯すじに沿って径方向へ移動するように分力（以下噛合反力と云う）が発生する。この噛合反力によりウォーム３が径方向へ押圧され、この押圧力により第２の転がり軸受８が回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する方向へ押圧されることになるが、この押圧による転がり軸受８の移動、ひいてはウォーム３の移動を制限できる。
【００３１】
以上のように湾曲板ばね１２により付勢されたウォーム３は、第１の転がり軸受６への支持部を中心として回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ揺動することになるが、第１の転がり軸受６は支持孔７１に遊嵌合されているため、第２の転がり軸受８とともにウォーム３を揺動させることができ、さらに、ウォーム３は弾性歯体２３を有する軸継手２を介して出力軸１ａに継合されているため、ウォーム３の揺動許容量を多くすることができる。従って、合成樹脂製の環状歯体４１を有するウォームホイール４の温度上昇、吸湿による膨張量が多くなる場合においても、噛合部の噛合抵抗の増加を抑制でき、ウォーム３及びウォームホイール４をスムーズに回転させ得る。
【００３２】
また、ウォーム３は第１及び第２の継体２１，２２と、該継体２１，２２の間に介された弾性歯体２３とを有する軸継手２により反モータ側へ押圧されており、さらに、湾曲板ばね１２のばね片１２ｆによりモータ１側へ押圧されているため、ウォーム３に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、ウォーム３の回転性を高めることができる。
【００３３】
また、ウォーム３は弾性歯体２３とを有する軸継手２により出力軸１ａに結合されているため、モータ１側で発生した音のウォーム３への伝播を弾性歯体２３により遮断することができるとともに、軸継手部分での音鳴りをなくすることができる。また、波板からなる止め輪１１により転がり軸受６の移動を制限しているため、ねじ環を用いて転がり軸受を固定する場合に比べて転がり軸受の組込作業性を向上できる。
【００３４】
実施の形態２
図６は電動式パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の断面図である。
この実施の形態２の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態１の湾曲板ばね１２の端部１２ａ，１２ｂの近傍に、第２の転がり軸受８の外周面に当接する当接部１２ｇ，１２ｇ及び該当接部１２ｇ，１２ｇから外側へ屈曲する屈曲部１２ｈ，１２ｈを設け、各当接部１２ｇ，１２ｇを基点として端部１２ａ，１２ｂを撓ませることができるようにしたものである。
【００３５】
実施の形態２において、屈曲部１２ｈ，１２ｈは第２の転がり軸受８の一周を越えない位置に設けられており、端部１２ａ，１２ｂが支持孔７４の凹所７４ｃに挿入されて撓んだとき、当接部１２ｇ，１２ｇが第２の転がり軸受８の外周面に当接するようにしてある。
【００３６】
実施の形態２にあっては、端部１２ａ，１２ｂ近傍の当接部１２ｇ，１２ｇが第２の転がり軸受８の外周面に当接し、この当接部１２ｇ，１２ｇを基点として端部１２ａ，１２ｂを撓ませることができるため、予圧荷重の設定の自由度をより一層多くすることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３７】
尚、以上説明した実施の形態では、ウォーム３の軸部３ｂを転がり軸受８により支持したが、その他、すべり軸受等の軸受により支持してもよい。また、軸継手２がウォーム３を反モータ側へ押圧するように構成したが、その他、ウォーム３を反モータ側へ押圧する押圧手段としてのコイルばね等の弾性体を備える構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態では、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、ハイポイドギヤであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、ゴム環を用いた従来のものに比較して湾曲板ばねの耐久性を高めることができるとともに、予圧荷重の設定の自由度を比較的多くすることができ、しかも、従来のゴム環を用いた場合に比べて駆動歯車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。
【００３９】
第２発明によれば、予圧荷重の設定の自由度をより一層多くすることができる。
【００４０】
第３発明によれば、駆動歯車に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、駆動歯車の回転性を高めることができる。
【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軸継手の構成を示す斜視図である。
【図４】図１のIV−IV線の拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の湾曲板ばねの構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１ モータ
１ａ 出力軸
２ 軸継手（押圧手段）
３ ウォーム（駆動歯車）
４ ウォームホイール（従動歯車）
５ 舵取手段
７ 支持部材
８ 転がり軸受（軸受）
１２ 湾曲板ばね（付勢手段）
１２ｆ ばね片
１２ｇ 当接部
１２ｈ 屈曲部
Ｈ 回転中心間距離
Claims (3)
- モータの出力軸に連動連結される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車の反モータ側を駆動歯車及び従動歯車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と、該軸受を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢する付勢手段とを備え、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、前記付勢手段は前記軸受の周長よりも長い長さを有しており、端部を前記軸受の径方向へ撓ませて前記軸受に外嵌された湾曲板ばねであることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
- 前記湾曲板ばねは前記端部の近傍に、前記軸受の外周面に当接する当接部及び該当接部から外側へ屈曲する屈曲部を有する請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記駆動歯車を反モータ側へ押圧する押圧手段を備えており、前記湾曲板ばねは前記軸受を前記モータ側へ押圧するばね片を有する請求項１又は２記載の電動式パワーステアリング装置。
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