JP2004320842A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ軸と減速機構の入力軸の軸心同士をより確実に一致させて振動および騒音を低減でき、かつ、装置をより小型化できる安価な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】モータＭのモータ軸１１に、その先端部１４から中心軸線Ｃ１に沿って延びる嵌合孔１５を同心に設けて少なくとも一部を中空にし、この嵌合孔１５の少なくとも一部にウォーム軸１２の一端部１２ａに設けられる嵌合部分７４を一体回転可能に嵌合させるとともに、この嵌合部分７４を概ねモータハウジング１７内に配置する。モータ軸１１の嵌合孔１５とウォーム軸１２の嵌合部分７４とは、相互にスプライン嵌合する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電動パワーステアリング装置には、減速機構が用いられている。例えばコラム型ＥＰＳでは、モータの回転力をウォーム（入力軸）に伝え、さらにウォームホイールに伝えることでモータの回転を減速してモータの出力を増幅し、ステアリング操作をトルクアシストするようにしている。
通常、上記モータのモータ軸は、その外周に取り付けられる軸継手を介して減速機構の入力軸に連結されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、中空のモータ軸に減速機構の中空の入力軸を連結し、これらモータ軸および入力軸内を配管等の部品が貫通できるようにした減速機付きモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４１５９５号公報。
【特許文献２】
特開２００２−３１５２６１号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、モータ軸と特許文献１記載の軸継手とは圧入により固定されているが、この圧入の際、モータ軸の軸心に対して軸継手の軸心がずれてしまい易い。このように、モータ軸と軸継手との間で心ずれが生じると、モータ軸の軸心に対して減速機構の入力軸の軸心がずれてしまうので、モータ駆動時にモータ軸および入力軸が回転振れを起こして振動し、騒音が発生してしまう。このため、振動および騒音を防止するために、モータ軸と減速機構の入力軸の軸心同士を確実に一致させる必要がある。
【０００６】
また、モータおよび減速機構は、例えば車室等の配置スペースが限られた場所に配置される。このため、装置を極力小型化する必要があるが、モータ軸と減速機構の入力軸とを軸継手を介して連結するためのスペース、すなわち、モータ軸と軸継手とを圧入嵌合するためのスペース、および、軸継手と入力軸とを連結するためのスペースが必要であり、装置が大型化していた。
一方、特許文献２の減速機付きモータは、モータ軸および入力軸の内部に配管等の部品を取り付けることを目的としている。このため、これらモータ軸および入力軸の軸径を大きくして中空部を十分に確保する必要があり、これらモータ軸および入力軸の占有する空間は必然的に極めて大きいものとなる。このような特許文献２の減速機付きモータを、小型化の要請が強い電動パワーステアリング装置に適用することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、振動および騒音を低減でき、かつ、装置をより小型化できる安価な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。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第１の発明は、操舵補助用のモータのモータ軸の出力回転を減速機構を介して舵取機構に伝える電動パワーステアリング装置において、上記モータ軸の先端部からこのモータ軸の中心軸線に沿って延び、減速機構の入力軸を一体回転可能に嵌合する嵌合孔を備え、上記嵌合孔への入力軸の嵌合部分は、概ねモータハウジング内に配置されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、モータ軸と入力軸とを直接嵌合させることにより、両軸間の心ずれをなくして振動や騒音を低減することができ、しかも、従来用いられている軸継手を廃止できるので、部品点数の削減を通じて製造コストをより低減することができる。また、モータ軸と入力軸とを概ねモータハウジング内で嵌合するので、モータハウジング外でのモータ軸と入力軸との嵌合スペースを大幅に削減でき、装置を格段に小型化できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記減速機構の入力軸は、モータ軸の嵌合孔に相互にセレーション嵌合またはスプライン嵌合することを特徴とする。本発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、モータ軸の嵌合孔と入力軸との間で心ずれを生じ易い圧入による嵌合を用いないので、モータ軸および入力軸の軸心同士をより確実に一致させることができる。このため、モータ駆動時のモータ軸および入力軸の回転振れを格段に低減して振動および騒音を格段に低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイール等の操舵部材１を取り付けている第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１２】
第１および第２の操舵軸２、３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、ブラケット等を介して車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、互いに嵌め合わされるセンサハウジング６とギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は筒状をなし、その上端の環状縁部７ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング７は、減速機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、センサハウジング６は、トルクセンサ９および制御基板１０等を収容している。
【００１３】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図２を参照して、操舵補助用のモータＭのモータ軸１１の出力回転は、ウォームギヤ機構８を介して第２の操舵軸３へ伝えられ、さらに舵取機構に伝えられるようになっている。
ウォームギヤ機構８は、モータＭのモータ軸１１に直接連結され、このモータＭにより駆動される入力軸としてのウォーム軸１２と、このウォーム軸１２と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制されたウォームホイール１３とを備える。
【００１４】
図２を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、モータＭのモータ軸１１に、その先端部１４から中心軸線Ｃ１に沿って延びる嵌合孔１５を同心に設けてモータ軸１１の少なくとも一部を中空にし、この嵌合孔１５の少なくとも一部に、中実のウォーム軸１２の一端部１２ａに設けられる嵌合部分７４を一体回転可能に嵌合させるとともに、上記嵌合部分７４を概ねモータハウジング１７内に配置している点にある。
【００１５】
具体的には、モータ軸１１の嵌合孔１５の内周面にはスプライン１８が形成されており、また、ウォーム軸１２の嵌合部分７４の外周面にはスプライン２０が形成されている。これらのスプライン１８，２０は互いに対応する形状に形成されており、ウォーム軸１２の嵌合部分７４をモータ軸１１の嵌合孔１５に挿入することで、ウォーム軸１２とモータ軸１１の嵌合孔１５とは、相互にスプライン嵌合する。これにより、ウォーム軸１２の中心軸線Ｃ２とモータＭのモータ軸１１の中心軸線Ｃ１とは概ね一致し、モータ駆動時にウォーム軸１２およびモータＭのモータ軸１１が回転振れを起こし難くなっている。
【００１６】
嵌合孔１５の全長Ａは、少なくともウォーム軸１２の嵌合部分７４の全長Ｂよりも長く設定されており、嵌合部分７４の概ね全体が嵌合孔１５にスプライン嵌合できるようになっている。モータ軸１１の嵌合孔１５とウォーム軸１２の嵌合部分７４との間には、グリース等の潤滑剤が充填されていることが好ましい。
なお、本実施の形態では、モータ軸１１のうち、先端部１４側のみに嵌合孔１５が形成されて残りの部分が嵌合孔１５よりも大径の大径孔２１に形成されることにより、モータ軸１１全体が中空に形成されているが、嵌合孔１５以外の部分が中実に形成されていてもよい。また、モータ軸１１は、旋削加工により形成されてもよいし、焼結により形成されてもよい。
【００１７】
モータＭのモータハウジング１７は、フランジ形成体２２と筒状部２３とを備えており、筒状部２３は、フランジ形成体２２の環状の主体部２２ａの外周に嵌合している。また、モータハウジング１７のフランジ形成体２２のフランジ部２２ｂは、ギヤハウジング７のフランジ部７ｂと突き合わされ、図示しないボルト等により互いに締結され固定されている。
モータ軸１１は、概ね全体がモータハウジング１７内に収容され、モータハウジング１７からのモータ軸１１の突出量は極めて少なくされている。これにより、モータハウジング１７とウォームギヤ機構８とを極めて接近させて装置を極力コンパクトなものにしている。ウォーム軸１２の嵌合部分７４は、概ねモータハウジング１７のフランジ形成体２２内に収容されている。
【００１８】
モータ軸１１は、このモータ軸１１およびモータハウジング１７に対して軸方向の移動を規制された第１および第２の軸受２４，２５により回転自在に支持されている。内輪回転型の第１の軸受２４の外輪２６は、モータハウジング１７のフランジ形成体２２の主体部２２ａから軸方向一方に延設される筒状突起部２２ｃ内に設けられた軸受保持孔に嵌め入れられて保持されており、その一端面は環状の段部２８に当接している。一方、第１の軸受２４の内輪２９は、モータ軸１１の先端部１４寄りの外周に嵌め合わされており、その一端面はモータ軸１１の環状の段部１６に当接している。
【００１９】
また、外輪回転型の第２の軸受２５の外輪３０は、モータ軸１１の後端部３１内の軸受保持孔に嵌め入れられて保持されており、その一端面は環状の段部３２に当接している。第２の軸受２５の内輪３３は、モータハウジング１７の筒状部２３の端壁部２７の軸受支持軸３４に嵌め合わされており、その一端面は環状の段部３５に当接している。
モータ軸１１の外周には、第１および第２の軸受２４，２５間においてロータ３６が一体回転可能に固定されている。また、モータハウジング１７の筒状部２３の内周には、このロータ３６を取り囲むステータ３７が固定されている。
【００２０】
レゾルバ３８は、モータ軸１１の回転角を検出するためのものであり、モータハウジング１７のフランジ形成体２２の主体部２２ａの内周に形成される収容孔３９に収容されている。レゾルバ３８のロータ部４０は、モータ軸１１の先端部１４の外周に一体回転可能に固定され、レゾルバ３８のステータ部４１は、ロータ部４０を取り囲むようにしてフランジ形成体２２に固定されている。
図１および図２を参照して、ウォームホイール１３は、第２の操舵軸３に相対回転不能に結合される環状の芯金１３ａと、芯金１３ａの周囲を取り囲んで芯金１３ａに一体回転可能かつ相対回転不能に結合され、かつ外周面部に歯を形成する合成樹脂部材１３ｂとを備える。芯金１３ａは例えば合成樹脂部材１３ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００２１】
ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１２およびウォームホイール１３の噛み合い領域Ｄに潤滑剤が充填されている。すなわち、潤滑剤は噛み合い領域Ｄのみに充填しても良いし、噛み合い領域Ｄとウォーム軸１２の周縁全体に充填しても良いし、ギヤハウジング７内全体に充填しても良い。
再び図１を参照して、第２の操舵軸３は、ウォームホイール１３を軸方向の上下に挟んで配置される第３および第４の転がり軸受４２，４３により回転自在に支持されている。
【００２２】
第３の転がり軸受４２の外輪４４は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔４５に嵌め入れられて保持されている。第３の転がり軸受４２の外輪４４の上端面は環状の段部４６に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第３の転がり軸受４２の内輪４７は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪４７の下端面は、ウォームホイール１３の芯金１３ａの上端面に当接して、センサハウジング６に対する軸方向下方への移動が規制されている。
【００２３】
また、第４の転がり軸受４３の外輪４８は、ギヤハウジング７の軸受保持孔４９に嵌め入れられて保持されている。第４の転がり軸受４３の外輪４８の下端面は、環状の段部５０に当接し、ギヤハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。第４の転がり軸受４３の内輪５１は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪５１は第２の操舵軸３の段部５２と、第２の操舵軸３のねじ部に締めこまれるナット５３との間に挟持されている。
【００２４】
トーションバー４は第１および第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン５４により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン５５により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。
上記連結ピン５４は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸５６を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸５６はステアリングコラムを構成するチューブ５７内を貫通している。
【００２５】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第５の転がり軸受５８を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部５９と第２の操舵軸３の上部の孔６０とは、第１および第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
次いで、図２を参照して、ウォーム軸１２はギヤハウジング７により保持される第６および第７の転がり軸受６１，６２によりそれぞれ回転自在に支持されている。第６および第７の転がり軸受６１，６２は例えば玉軸受からなる。
【００２６】
第６および第７の転がり軸受６１，６２の内輪６３，６４がウォーム軸１２の対応する細径部に嵌合されている。また、第６および第７の転がり軸受６１，６２の外輪６５，６６は、ギヤハウジング７の軸受保持孔６７，６８にそれぞれ保持されている。
また、ウォーム軸１２の他端部１２ｂを支持する第６の転がり軸受６１の外輪６５は、ギヤハウジング７の段部６９に当接し位置決めされている。一方、第６の転がり軸受６１の内輪６３は、ウォーム軸１２の位置決め段部７０に当接することにより、ウォーム軸１２の一端部１２ａ側への移動が規制されている。
【００２７】
ウォーム軸１２の一端部１２ａの近傍を支持する第７の転がり軸受６２の内輪６４はウォーム軸１２の位置決め段部７１に当接することにより、ウォーム軸１２の他端部１２ｂ側への移動が規制されている。
また、第７の転がり軸受６２の外輪６６は予圧調整用のねじ部材７２により、第６の転がり軸受６１側へ付勢されている。ねじ部材７２は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受６１，６２に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１２を軸方向に位置決めしている。ロックナット７３は、予圧調整後のねじ部材７２を止定するためにねじ部材７２に係合される。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、モータ軸１１とウォーム軸１２とを直接嵌合させることにより、両軸間の心ずれをなくして振動や騒音を低減することができ、しかも、従来用いられている軸継手を廃止できるので、部品点数の削減を通じて製造コストをより低減することができる。また、モータ軸１１とウォーム軸１２の嵌合部分７４とを概ねモータハウジング１７内で嵌合するので、モータハウジング１７外でのモータ軸１１とウォーム軸１２との嵌合スペースを大幅に削減でき、装置を格段に小型化できる。
【００２９】
さらに、モータ軸１１の嵌合孔１５とウォーム軸１２との間で心ずれを生じ易い圧入による嵌合を用いないので、モータ軸１１およびウォーム軸１２の軸心同士をより確実に一致させることができる。このため、モータ駆動時のモータ軸１１およびウォーム軸１２の回転振れを格段に低減して振動および騒音を格段に低減することができる。また、モータ軸１１の嵌合孔１５にウォーム軸１２の嵌合部分７４を差し込むのみで、これらモータ軸１１の嵌合孔１５とウォーム軸１２の嵌合部分７４とを容易に嵌合することができる。
【００３０】
また、モータ軸１１の嵌合孔１５に中実のウォーム軸１２を挿入嵌合しているので、従来と同様に細径のウォーム軸１２を用いることができる。仮に、ウォーム軸に中実のモータ軸を挿入するための嵌合孔を設ける場合、当該ウォーム軸の軸径が増加するので、従来と同様の減速比を得るためにはウォームホイールの径も大きくする必要があるが、本実施の形態では、ウォーム軸１２の軸径を従来と同様にできるので、ウォームホイール１３の径も従来と同様にできる。したがって、ウォームギヤ機構８を大型化することなく従来と同様の減速比を得られる。
【００３１】
また、従来のモータからモータ軸を変更するのみで本発明を実現でき、よりコスト安価である。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、レゾルバ３８をモータ軸１１の後端部３１寄りに設けてもよい。
また、ウォーム軸１２とモータ軸１１の嵌合孔１５との嵌合は、相互のスプライン嵌合に限らず、相互のセレーション嵌合であってもよい。
【００３２】
さらに、ウォーム軸１２の嵌合部分７４の全長Ｂをより長くし、モータ軸１１の嵌合孔１５との嵌合長さをより長くしてもよい。例えば、モータ軸１１の全長に亘って嵌合孔１５を形成し、この嵌合孔１５の全域にウォーム軸１２の嵌合部分７４が嵌合するようにしてもよい。このように、モータ軸１１の嵌合孔１５およびウォーム軸１２の嵌合部分７４をモータハウジング１７内においてより長くすることで、装置を大型化することなく上記嵌合長さをより長くでき、モータ軸１１からウォーム軸１２へ伝達可能なトルクをより大きくすることができる。
【００３３】
さらに、ウォーム軸１２を中空としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
８ ウォームギヤ機構（減速機構）
１１ モータ軸
１２ ウォーム軸（入力軸）
１２ａ 一端部
１４ 先端部
１５ 嵌合孔
１７ モータハウジング
１８，２０ スプライン
７４ 嵌合部分
Ｃ 中心軸線
Ｍ モータ

Claims (2)

1. 操舵補助用のモータのモータ軸の出力回転を減速機構を介して舵取機構に伝える電動パワーステアリング装置において、
   上記モータ軸の先端部からこのモータ軸の中心軸線に沿って延び、減速機構の入力軸を一体回転可能に嵌合する嵌合孔を備え、
   上記嵌合孔への入力軸の嵌合部分は、概ねモータハウジング内に配置されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、上記減速機構の入力軸は、モータ軸の嵌合孔に相互にセレーション嵌合またはスプライン嵌合することを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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