JP2005240959A - Electric power steering unit and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータにより操舵補助力を得る電動パワーステアリング装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that obtains a steering assist force by an electric motor and a method for manufacturing the same.
自動車用の電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering System) には減速機が用いられている。例えばコラム型EPSでは、電動モータの出力軸の回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して減速することで、電動モータの出力を増幅して舵取り機構に伝達し、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。
通例、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する筒状の継手は、ウォーム軸の端部をスプライン嵌合している。このスプライン嵌合部には多少のガタがあり、このガタに起因して歯打ち音に伴う異音が発生するという問題がある。
A reduction gear is used in an electric power steering system (EPS) for automobiles. For example, in the column type EPS, the rotation of the output shaft of the electric motor is decelerated through the worm shaft and the worm wheel, so that the output of the electric motor is amplified and transmitted to the steering mechanism, and the steering operation is torque-assisted. Yes.
Typically, a cylindrical joint that connects the output shaft of the electric motor and the worm shaft has a spline fit at the end of the worm shaft. This spline fitting portion has some backlash, and there is a problem that abnormal noise accompanying the rattling noise is generated due to this backlash.
異音防止の対策として、各部品の寸法精度を向上させて、スプライン嵌合部のがたを少なくすることが考えられる。しかしながら、各部品の寸法精度の向上には、多大なコスト増加を伴う。
また、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する継手として、いわゆる弾性カップリングを用いることが考えられるが、装置が大型化するという問題がある。
As a measure for preventing abnormal noise, it is conceivable to improve the dimensional accuracy of each part and reduce the play of the spline fitting portion. However, the improvement of the dimensional accuracy of each component is accompanied by a great increase in cost.
In addition, it is conceivable to use a so-called elastic coupling as a joint for connecting the output shaft of the electric motor and the worm shaft, but there is a problem that the apparatus becomes large.
一方、ウォーム軸の端部を径方向に偏倚可能に支持し、この偏倚可能なウォーム軸の端部をばねを用いてウォームホイール側へ弾性的に付勢することにより、ウォーム軸とウォームホイールの間のバックラッシを除去する技術がある(例えば特許文献1)。
しかしながら、特許文献1では、ウォーム軸とウォームホイールの噛み合い部分のバックラッシの除去には効果があるものの、継手のスプライン嵌合部のガタを殺す効果についてはあまり期待できない。したがって、スプライン嵌合のガタに起因する騒音を抑制することができない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型、安価で騒音の少ない電動パワーステアリング装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
However, although Patent Document 1 is effective in removing the backlash at the meshing portion of the worm shaft and the worm wheel, the effect of killing backlash at the spline fitting portion of the joint cannot be expected so much. Therefore, it is not possible to suppress noise caused by spline fitting play.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device that is small, inexpensive, and has low noise, and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するため、本発明は、操舵補助用の電動モータと、電動モータの出力軸の回転を減速して舵取り機構に伝達するための減速機と、電動モータの出力軸と減速機の入力軸とを動力伝達可能に連結する筒状の継手とを備え、継手の内周面および減速機の入力軸の外周面は互いにスプライン嵌合するスプライン嵌合部を含み、これらスプライン嵌合部間に樹脂が充填されたことを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an electric motor for assisting steering, a speed reducer for decelerating the rotation of the output shaft of the electric motor and transmitting it to the steering mechanism, an output shaft of the electric motor, and a speed reducer. A cylindrical joint that couples the input shaft to each other so that power can be transmitted, and the inner peripheral surface of the joint and the outer peripheral surface of the input shaft of the speed reducer include spline fitting portions that are spline-fitted to each other. Provided is an electric power steering device characterized in that a resin is filled in between.
本発明では、継手および入力軸のスプライン嵌合部間の隙間を樹脂により埋めることでスプライン嵌合のガタを除去することができ、その結果、スプライン嵌合のガタに起因する異音の発生を防止することができる。各部品の寸法精度を向上させる必要がなく安価である。また、隙間に樹脂を充填するのみであり、装置が大型化することがない。
本発明において、上記入力軸は軸方向に貫く挿通孔を有する中空軸を含む場合がある。この場合、電動パワーステアリング装置の軽量化に寄与することができる。また、下記の製造方法に好適に用いることができる。
In the present invention, the gap between the spline fitting portion of the joint and the input shaft is filled with resin, so that the spline fitting backlash can be removed. Can be prevented. It is not necessary to improve the dimensional accuracy of each part and is inexpensive. Further, the gap is only filled with resin, and the apparatus does not increase in size.
In the present invention, the input shaft may include a hollow shaft having an insertion hole penetrating in the axial direction. In this case, it can contribute to weight reduction of an electric power steering device. Moreover, it can use suitably for the following manufacturing method.
すなわち、本発明は、上記電動パワーステアリング装置の製造方法であって、上記入力軸の挿通孔に挿通された溶融樹脂射出用のノズルからスプライン嵌合部間に溶融樹脂を射出した後、スプライン嵌合部間に射出された溶融樹脂を冷却して固化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法を提供する。この場合、継手に組み込まれた減速機の入力軸の挿通孔に溶融樹脂射出用のノズルを挿通し、このノズルを用いてスプライン嵌合部間に樹脂を射出して成形し、スプライン嵌合部間の隙間を容易に樹脂で埋めることができる。 That is, the present invention is a method for manufacturing the electric power steering apparatus, wherein after the molten resin is injected between the spline fitting portions from the nozzle for injection of the molten resin inserted through the insertion hole of the input shaft, the spline fitting is performed. Provided is a method for manufacturing an electric power steering device, characterized in that molten resin injected between joint portions is cooled and solidified. In this case, a nozzle for injection of molten resin is inserted into the insertion hole of the input shaft of the speed reducer incorporated in the joint, and the resin is injected between the spline fitting parts using this nozzle to form the spline fitting part. The gaps between them can be easily filled with resin.
また、本発明は、上記電動パワーステアリング装置の製造方法であって、上記入力軸の挿通孔を通してヒータを挿入し、スプライン嵌合部間に予め配置された筒状の樹脂部材をヒータの熱で溶融した後、スプライン嵌合部間の溶融樹脂を冷却して固化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法を提供する。この場合、継手に組み込まれた入力軸の挿通孔にヒータを挿入し、ヒータによる加熱で溶融させた樹脂をスプライン嵌合部間の隙間形状にならった形状で固化させることで、スプライン嵌合部間の隙間を容易に樹脂で埋めることができる。 Further, the present invention is a method of manufacturing the electric power steering device, wherein a heater is inserted through the insertion hole of the input shaft, and the cylindrical resin member disposed in advance between the spline fitting portions is heated by the heater. Provided is a method for manufacturing an electric power steering device, wherein after melting, the molten resin between spline fitting portions is cooled and solidified. In this case, a spline fitting part is obtained by inserting a heater into the insertion hole of the input shaft incorporated in the joint and solidifying the resin melted by heating with the heater in a shape that follows the gap shape between the spline fitting parts. The gaps between them can be easily filled with resin.
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構成を示す模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結しているステアリングシャフト3と、ステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結される中間軸5と、中間軸5に自在継手6を介して連結されるピニオン軸7と、ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン歯7aに噛み合うラック歯8aを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有している。ピニオン軸7およびラックバー8により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Aが構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering device 1 includes a steering shaft 3 connected to a steering member 2 such as a steering wheel, an
ラックバー8は車体に固定されるハウジング9内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー8の両端部はハウジング9の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド10が結合されている。各タイロッド10は対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する操向輪11に連結されている。
操舵部材2が操作されてステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン歯7aおよびラック歯8aによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー8の直線運動に変換される。これにより、操向輪11の転舵が達成される。
The
When the steering member 2 is operated and the steering shaft 3 is rotated, this rotation is converted into a linear motion of the
ステアリングシャフト3は、操舵部材2に連なる入力軸3aと、ピニオン軸7に連なる出力軸3bとに分割されており、これら入、出力軸3a,3bはトーションバー12を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー12を介する入、出力軸3a,3b間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ13が設けられており、このトルクセンサ13のトルク検出結果は、ECU(Electric Control Unit :電子制御ユニット)14に与えられる。ECU14では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路15を介して操舵補助用の電動モータ16を駆動制御する。電動モータ16の出力回転が減速機17を介して減速されてピニオン軸7に伝達され、ラックバー8の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
The steering shaft 3 is divided into an
A
減速機17は、電動モータ16により回転駆動される駆動歯車としてのウォーム軸18と、このウォーム軸18に噛み合うと共にステアリングシャフト3の出力軸3bに一体回転可能に連結される従動歯車としてのウォームホイール19を備える。
図2を参照して、ウォーム軸18は電動モータ16の出力軸20と同軸上に配置される。ウォーム軸18は、その軸長方向に離隔する第1および第2の端部18a,18bを有し、第1および第2の端部18a,18b間の中間部に歯部18cを有する。ウォーム軸18はその軸心を貫く挿通孔40を有する中空軸により構成されている。
The
Referring to FIG. 2,
ウォームホイール19は、ステアリングシャフト3の出力軸3bの軸方向中間部に一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール19は、出力軸3bに一体回転可能に結合される環状の芯金19aと、芯金19aの周囲を取り囲み外周に歯部9cを形成した合成樹脂部材19bとを備える。芯金19aは、例えば合成樹脂部材19bの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
The
ウォーム軸18およびウォームホイール19の歯の噛み合い部分Bを含む領域にはグリース等の潤滑剤が充填されている。ウォーム軸18の第1の端部18aと電動モータ16の出力軸20とは筒状の継手21を介して同軸上に動力伝達可能に連結されている。
ウォーム軸18の第1および第2の端部18a,18bは、対応する第1および第2の軸受22,23をそれぞれ介して減速機17のハウジング17aに回転自在に支持されている。第1および第2の軸受22,23は例えば玉軸受からなる。
A region including the tooth meshing portion B of the
The first and
第1および第2の軸受22,23の内輪24,25が、ウォーム軸18の第1および第2の端部18a,18bに一体回転可能に嵌合されている。各内輪24,25はそれぞれウォーム軸18の対応する互いに逆向きの位置決め段部に当接している。第1の軸受22の外輪26は、減速機17のハウジング17aの軸受保持孔27に回転不能に保持されている。第2の軸受23の外輪28は、減速機17のハウジング17aの軸受保持孔29に回転不能に保持されている。
また、予圧調整用のねじ部材31が、軸受保持孔27に連なって形成されるねじ孔32にねじ込まれることにより、第1および第2の軸受22,23に一括して予圧を付与すると共に、第2の軸受23の外輪28がハウジング17aの端壁17bの環状の位置決め部33に当接することで、ウォーム軸18が軸方向に位置決めされる。調整後のねじ部材31はロック部材34により止定される。
In addition, the preload adjusting
ハウジング17aの端壁17bは、上記の環状の位置決め部33の内側の領域に開口部35を有し、この開口部35は蓋部材36により閉じられている。
図2および拡大図である図3を参照して、継手21の一対の端部からそれぞれウォーム軸18の一端部18aおよび電動モータ16の出力軸20が嵌め入れられて継手21に結合している。すなわち、継手21の内周面21aは、電動モータ16の出力軸20が圧入された圧入部41と、ウォーム軸18の第1の端部18aの外周面に形成されたスプライン嵌合部42に嵌合したスプライン嵌合部43とを含む。
The
With reference to FIG. 2 and FIG. 3 which is an enlarged view, one
図2、図3および図4を参照して、互いに嵌合する上記のスプライン嵌合部42,43間に樹脂Pが充填されている。これにより、スプライン嵌合部42,43間のガタを詰めて、スプライン嵌合のガタに起因する騒音の発生を防止することができる。
しかも、各部品の寸法精度を向上させる必要がないので、コスト増加を招くことがなく、また、隙間に樹脂Pを充填するのみであり、装置が大型化することがない。
Referring to FIGS. 2, 3, and 4, resin P is filled between the spline
In addition, since it is not necessary to improve the dimensional accuracy of each component, the cost is not increased, and only the resin P is filled in the gap, and the apparatus is not enlarged.
樹脂Pとしては、例えば熱可塑性エラストマー樹脂を用いることが、柔軟性が高く、衝撃緩和性、追従性に優れる点で好ましい。
また、ウォーム軸18として中空軸を用いたので、下記の製造方法により、樹脂Pの充填が容易に達成できるという利点がある。
まず、継手21内で樹脂Pを射出成形する第1の製造方法について、図5に基づいて説明する。図5Aに示すように、電動モータ16の減速機17を含むサブアセンブリの状態であって、蓋部材36の組み付け前の状態において、ウォーム軸18の軸心を貫く挿通孔40内に溶融樹脂射出用のノズル44を挿入し、このノズル44から溶融樹脂MPを射出する。
As the resin P, for example, it is preferable to use a thermoplastic elastomer resin because it has high flexibility and is excellent in impact relaxation properties and followability.
In addition, since a hollow shaft is used as the
First, the 1st manufacturing method which carries out the injection molding of resin P in the
挿通孔40が継手21内の空間に連通しているので、図5Bに示すように、溶融樹脂MPが継手21内において、スプライン嵌合部42,43間に隙間なく充填される。充填後ノズル44を挿通孔40から抜脱させる。
充填された溶融樹脂MPを冷却して固化させると、図5Cに示すように、スプライン嵌合部42,43間に隙間なく充填された樹脂P(成形樹脂)を得ることができる。また、蓋部材36によって開口部35を閉塞する。
Since the
When the filled molten resin MP is cooled and solidified, as shown in FIG. 5C, a resin P (molded resin) filled without a gap between the spline
第1の製造方法によれば、継手21に組み込まれたウォーム軸18の挿通孔40に射出ノズル44を挿通し、この射出ノズル44を用いてスプライン嵌合部42,43間に溶融樹脂MPを射出して、スプライン嵌合部42,43間の隙間を容易に樹脂Pで埋めることができる。
次いで、継手21内で樹脂を一旦溶融させた後、固化させる第2の製造方法について、図6に基づいて説明する。図6Aに示すように、電動モータ16の減速機17を含むサブアセンブリの状態であって、蓋部材36の組み付け前の状態において、スプライン嵌合部42,43間の隙間に予め薄肉の筒状の樹脂部材45を介在させておく。
According to the first manufacturing method, the
Next, a second manufacturing method in which the resin is once melted in the joint 21 and then solidified will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, in the state of the subassembly including the
ウォーム軸18の軸心を貫く挿通孔40内に、例えば支持棒47の先端に支持された棒状のヒータ46を挿入し、ヒータ46がウォーム軸18の第1の端部18aに達した状態でヒータ46によりウォーム軸18の第1の端部18aを加熱する。
この加熱により、スプライン嵌合部42,43間に介在する樹脂部材45が溶融し、図6Bに示すように、溶融樹脂MPがスプライン嵌合部42,43の形状にならって両者42,43間に隙間なく充填される。充填後、ヒータ46を挿通孔40から抜脱させる。
For example, a rod-shaped
By this heating, the
次いで、充填された溶融樹脂MPを冷却して固化させると、図6Cに示すように、スプライン嵌合部42,43間に隙間なく充填された樹脂Pを得ることができる。また、蓋部材36によって開口部35を閉塞する。
第2の製造方法によれば、継手21に組み込まれたウォーム軸18の挿通孔40にヒータ46を挿入し、ヒータ46による加熱で溶融させた樹脂をスプライン嵌合部42,43間の隙間形状にならった形状で固化させることで、スプライン嵌合部42,43間の隙間を容易に樹脂で埋めることができる。
Next, when the filled molten resin MP is cooled and solidified, as shown in FIG. 6C, the filled resin P can be obtained without a gap between the spline
According to the second manufacturing method, the
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1 電動パワーステアリング装置
2 操舵部材
3 ステアリングシャフト
5 中間軸
7 ピニオン軸
8 ラックバー
10 タイロッド
11 操向輪
A 舵取り機構
16 電動モータ
17 減速機
17a ハウジング
17b 端壁
18 ウォーム軸(入力軸)
18a 第1の端部
18b 第2の端部
19 ウォームホイール
20 出力軸
21 継手
21a 内周面
35 開口部
36 蓋部材
40 挿通孔
41 圧入部
42 (ウォーム軸の)スプライン嵌合部
43 (継手の)スプライン嵌合部
44 射出ノズル
45 樹脂部材
46 ヒータ
47 支持棒
P 樹脂
MP 溶融樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power steering apparatus 2 Steering member 3
18a
Claims (4)
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JP2004054492A JP2005240959A (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Electric power steering unit and method of manufacturing the same |
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