JP2007099229A

JP2007099229A - Electric power steering device

Info

Publication number: JP2007099229A
Application number: JP2005295329A
Authority: JP
Inventors: Koji Hatori; 浩二羽鳥; Takeshi Yamamoto; 武士山本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of preventing any biting of gears when a worm is pressed against a worm wheel, and suppressing the operational torque of the worm wheel. <P>SOLUTION: The R-shaped tooth profile correction is performed on a bottom part of a worm 11 as shown in Fig. (b). Thus, the worm 11 can escape when the worm 11 is pressed against the worm wheel 12, and biting of gears can be prevented and the rotational torque under a no-load condition can be reduced. Further, when the worm 11 or the worm wheel 12 is loaded, the worm 11 is lifted up as shown in Fig. (c), and engaged with the entire tooth flank, and thus degradation of the wear durability can also be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生してウォームギヤ機構により減速し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関し、詳しくは、ウォームギヤ機構のギヤ同士の噛合いの改善に関する。 The present invention detects a steering torque applied to a steering wheel by a torque sensor, generates an auxiliary steering torque from an electric motor corresponding to the detected steering torque, decelerates it by a worm gear mechanism, and outputs an output shaft of the steering mechanism. More specifically, the present invention relates to improvement in meshing between gears of a worm gear mechanism.

自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。 In a steering system of an automobile, a so-called power steering device that performs steering assist using an external power source is widely adopted. Conventionally, vane type hydraulic pumps have been used as power sources for power steering devices, and many of these hydraulic pumps are driven by an engine. However, this type of power steering device has a large engine drive loss due to the constant drive of the hydraulic pump (several horsepower to about 10 horsepower at the maximum load), so it can be used in light vehicles with small displacement. It was difficult, and it was unavoidable that the fuel consumption of a car with a relatively large displacement was reduced to a level that could not be ignored.

そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。 In order to solve these problems, an electric power steering device (Electric Power Steering, hereinafter referred to as EPS) using an electric motor as a power source has attracted attention in recent years. The EPS uses an in-vehicle battery as a power source for the electric motor, so there is no direct engine drive loss, and since the electric motor is started only at the steering assist time, a decrease in driving fuel consumption is suppressed, and electronic control is performed. It has the feature that it can be done very easily.

ＥＰＳでは、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、動力伝達機構（減速機）により減速して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。 In EPS, an auxiliary steering torque is generated from an electric motor in response to a steering torque applied to a steering wheel, and is decelerated by a power transmission mechanism (reduction gear) and transmitted to an output shaft of the steering mechanism. Yes.

この動力伝達機構（減速機）として、ウォームギヤ機構を用いたＥＰＳでは、電動モータの駆動軸側のウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構の出力軸（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に嵌合してある。 In EPS using a worm gear mechanism as the power transmission mechanism (reduction gear), a worm wheel meshes with a worm on the drive shaft side of the electric motor, and this worm wheel is connected to an output shaft (for example, a pinion) of a steering mechanism. Shaft, column shaft).

ところで、電動パワーステアリング装置のウォームギヤ機構としては、特許文献１に示されているものがある。これは、ウォームをウォームホイールに弾性力により押付ける機構を備えることにより、バックラッシュを無くして、歯打ち音を低減させる構造となっている。
特開２０００−４３７３９号公報 Incidentally, as a worm gear mechanism of an electric power steering apparatus, there is one disclosed in Patent Document 1. This has a structure that eliminates backlash and reduces rattling noise by providing a mechanism for pressing the worm against the worm wheel by an elastic force.
JP 2000-43739 A

ウォームとウォームホイールを押付けて、ギヤ同士の歯打ち音を低減させるには、ある程度の押付け荷重が必要となる。 In order to reduce the rattling noise between the gears by pressing the worm and worm wheel, a certain amount of pressing load is required.

しかしながら、押付け荷重を大きくすると、ウォームとウォームホイールのギヤ同士が食込み、摺動抵抗が大きくなる為、ウォームホイールの作動回転トルクが大きくなるという問題がある。 However, when the pressing load is increased, the gears of the worm and the worm wheel are bitten and the sliding resistance is increased, so that there is a problem that the operating rotational torque of the worm wheel is increased.

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームの歯底部に歯形修正を施すことによって、ウォームをウォームホイールに押付けた時のギヤ同士の食込みを防ぐと同時に、ウォームホイールの作動回転トルクを抑えることが出来る、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。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. By correcting the tooth profile of the worm tooth bottom, the worm is prevented from being bitten by the gears when the worm is pressed against the worm wheel. An object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of suppressing the operating rotational torque of a wheel.

上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生してウォームギヤ機構により減速し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームギヤ機構のウォームの歯底部に、歯形修正を加えて、当該ウォームとウォームホイールとのギヤ同士の食込みを抑えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention detects a steering torque applied to a steering wheel by a torque sensor, and generates an auxiliary steering torque from an electric motor corresponding to the detected steering torque. In the electric power steering device that is generated and decelerated by the worm gear mechanism and transmitted to the output shaft of the steering mechanism,
The tooth shape of the worm gear mechanism is modified by adding a tooth profile correction to suppress biting between the gears of the worm and the worm wheel.

好適には、前記ウォームを前記ウォームホイールに近付ける方向に、前記ウォームの反モータ側端部を押圧する押圧機構が設けてある。 Preferably, a pressing mechanism is provided for pressing the worm's non-motor side end in a direction in which the worm approaches the worm wheel.

また、好適には、前記ウォームの歯底部の歯形修正は、略Ｒ形状もしくは略直線状である。 Preferably, the tooth profile correction of the worm tooth bottom is substantially R-shaped or substantially linear.

本発明によれば、ウォームの歯底部に歯形修正を施すことによって、ウォームをウォームホイールに押付けた時のギヤ同士の食込みを防ぐと同時に、無負荷時の作動回転トルクを抑えることが出来る。また、負荷がかかった場合は、歯面全体で噛合う為、摩耗耐久性の低下も防ぐことが出来る。 According to the present invention, by correcting the tooth profile of the tooth bottom portion of the worm, it is possible to prevent biting between the gears when the worm is pressed against the worm wheel, and at the same time, to suppress the operating rotational torque at no load. Further, when a load is applied, the entire tooth surface meshes with each other, so that it is possible to prevent a decrease in wear durability.

以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、ウォーム１１は、その両端部に於いて、電動モータ１０に近い側のモータ側軸受１５と、電動モータ１０から離れた側の反モータ側軸受２３とにより、回転自在に支持してある。 As shown in FIG. 1, the worm 11 is rotatable at both ends by a motor-side bearing 15 on the side close to the electric motor 10 and an anti-motor-side bearing 23 on the side far from the electric motor 10. I support it.

また、ウォーム１１は、電動モータ１０の駆動軸１０ａに、スプライン嵌合してある。 The worm 11 is splined to the drive shaft 10 a of the electric motor 10.

モータ側軸受１５は、ウォーム１１に一体に設けたフランジ１６と、ウォーム１１の端部に固定したナット１７との間に、それぞれ、圧縮された一対のゴムダンパー１８，１８を介して、ウォーム１１と同芯になるように、弾性支持してある。これにより、ウォーム１１は、ゴムダンパー１８の弾性範囲内で、モータ側軸受１５に対して、軸方向に移動可能である。 The motor-side bearing 15 is connected to the worm 11 via a pair of compressed rubber dampers 18 and 18 between a flange 16 provided integrally with the worm 11 and a nut 17 fixed to the end of the worm 11. It is elastically supported so as to be concentric with. Thus, the worm 11 can move in the axial direction with respect to the motor-side bearing 15 within the elastic range of the rubber damper 18.

ウォーム１１をウォームホイール１２に近付ける方向に、ウォーム１の反モータ側端部を押圧する押圧機構２０が設けてある。 A pressing mechanism 20 that presses the end of the worm 1 on the side opposite to the motor is provided in a direction in which the worm 11 approaches the worm wheel 12.

即ち、ウォーム１１の大径部２１に、ブッシュ２２、反モータ側軸受２３、及びホルダー２４が嵌合してあり、ウォーム１１の小径部２５に、予圧パッド２６が設けてあり、その外周面に、捩りコイルバネ２７が巻回してある。 That is, the bush 22, the non-motor-side bearing 23, and the holder 24 are fitted to the large diameter portion 21 of the worm 11, and the preload pad 26 is provided on the small diameter portion 25 of the worm 11. A torsion coil spring 27 is wound.

従って、ウォーム１１の反モータ側端部（小径部２５）を、ウォーム１１をウォームホイール１２に近付ける方向に弾性的に一定の荷重で押圧することができ、噛み合い部のガタ付きを調整することができる。 Therefore, the non-motor side end portion (small diameter portion 25) of the worm 11 can be elastically pressed with a constant load in the direction in which the worm 11 approaches the worm wheel 12, and the rattling of the meshing portion can be adjusted. it can.

図２（ａ）は、従来例に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、無負荷時の噛合いを示し、（ｃ）は、本発明の実施の形態に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、負荷時の噛合いを示す。 2A is a cross-sectional view and an enlarged cross-sectional view showing meshing of a worm and worm wheel gear according to a conventional example, and FIG. 2B is a worm and worm wheel according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing and engagement sectional drawing which show mesh | engagement of this gear, and shows mesh | engagement at the time of no load, (c) concerns on embodiment of this invention and shows mesh | engagement of the gear of a worm | worm and a worm wheel. It is sectional drawing and an expanded sectional view, and shows the engagement at the time of load.

図３（ａ）は、従来例に係り、歯底部の歯形修正のない場合における、ウォームによる作動トルク線図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係り、歯底部に歯形修正を施した場合における、ウォームによる作動トルク線図である。 FIG. 3A is an operation torque diagram by a worm in the case where the tooth profile of the tooth bottom portion is not corrected according to the conventional example, and FIG. 3B is a tooth shape correction at the tooth bottom portion according to the embodiment of the present invention. It is an operation torque diagram by a worm in the case of giving.

本実施の形態の説明の前に従来例を説明する。図２（ａ）に示すように、ウォーム１１の歯底部に歯形修正を施さない場合、ウォーム１１とウォームホイール１２のギヤ同士が食込み、摺動抵抗が大きくなる。その結果、図３（ａ）に示すように、作動回転トルクが大きくなる。 Prior to the description of this embodiment, a conventional example will be described. As shown in FIG. 2A, when the tooth profile of the worm 11 is not corrected, the gears of the worm 11 and the worm wheel 12 bite into each other and the sliding resistance increases. As a result, the operating rotational torque increases as shown in FIG.

さて、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、ウォーム１１の歯底部に、Ｒ形状の歯形修正が施してある。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2B, the tooth bottom portion of the worm 11 is modified to have an R shape.

このように、ウォーム１１の歯底部に歯形修正を施すことによって、ウォーム１１をウォームホイール１２に押付けた時、ウォーム１１が逃げることができ、ギヤ同士の食込みを防ぐと同時に、図３（ｂ）に示すように、無負荷時の作動回転トルクを低減することができる。 In this way, by correcting the tooth profile of the tooth bottom of the worm 11, when the worm 11 is pressed against the worm wheel 12, the worm 11 can escape, and at the same time, the gears are prevented from getting caught, and at the same time, FIG. As shown in FIG. 3, the operating rotational torque at no load can be reduced.

また、ウォーム１１又はウォームホイール１２に負荷が生じた場合、図２（ｃ）に示すように、ウォーム１１がリフトアップし、歯面全体で噛合う為、摩耗耐久性の低下も防ぐことが出来る。 In addition, when a load is generated on the worm 11 or the worm wheel 12, the worm 11 is lifted up and meshes with the entire tooth surface as shown in FIG. .

図４は、本発明の実施の形態の変形例に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、無負荷時の噛合いを示す。 4A and 4B are a cross-sectional view and an enlarged cross-sectional view showing meshing of the gears of the worm and the worm wheel according to a modification of the embodiment of the present invention, and showing meshing when no load is applied.

本変形例では、ウォーム１１の歯底部に、直線状の歯形修正が施してある。これにより、ウォーム１１をウォームホイール１２に押付けた時、ウォーム１１が逃げることができ、ギヤ同士の食込みを防ぐと同時に、無負荷時の作動回転トルクを低減することができる。 In this modification, a straight tooth profile correction is applied to the tooth bottom portion of the worm 11. As a result, when the worm 11 is pressed against the worm wheel 12, the worm 11 can escape to prevent the gears from being bitten together, and at the same time, the operating rotational torque at no load can be reduced.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible.

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention. （ａ）は、従来例に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、無負荷時の噛合いを示し、（ｃ）は、本発明の実施の形態に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、負荷時の噛合いを示す。(A) is related with a prior art example, it is sectional drawing and an expanded sectional view which show mesh | engagement of the gear of a worm and a worm wheel, (b) is related with embodiment of this invention, and the gear of a worm and a worm wheel It is sectional drawing which shows meshing | engagement, and an expanded sectional view, and shows meshing at the time of no load, (c) is sectional drawing which shows meshing | engagement of the gear of a worm | worm and a worm wheel, according to embodiment of this invention. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing engagement at the time of load. （ａ）は、従来例に係り、歯底部の歯形修正のない場合における、ウォームによる作動トルク線図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係り、歯底部に歯形修正を施した場合における、ウォームによる作動トルク線図である。(A) is an operation torque diagram by a worm when there is no correction of the tooth profile at the bottom of the tooth according to the conventional example, and (b) is a tooth profile correction at the bottom of the tooth according to the embodiment of the present invention. It is the operating torque diagram by a worm in the case where it did. 本発明の実施の形態の変形例に係り、ウォームとウォームホイールのギヤの噛合いを示す断面図及び拡大断面図であり、無負荷時の噛合いを示す。It is sectional drawing and an expanded sectional view which show meshing | engagement of the gear of a worm | worm and a worm wheel, and is related with the modification of embodiment of this invention, and shows meshing | engagement at the time of no load.

符号の説明Explanation of symbols

１０電動モータ
１０ａ駆動軸
１１ウォーム
１２ウォームホイール
１３後方側ハウジング
１４前方側ハウジング（カバー）
１５モータ側軸受
１６フランジ
１７ナット１７
１８ゴムダンパー
２０押圧機構
２１大径部
２２ブッシュ
２３反モータ側軸受
２４ホルダー
２５小径部
２６予圧パッド
２７捩りコイルバネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric motor 10a Drive shaft 11 Worm 12 Worm wheel 13 Rear side housing 14 Front side housing (cover)
15 Motor side bearing 16 Flange 17 Nut 17
18 Rubber damper 20 Pressing mechanism 21 Large diameter portion 22 Bush 23 Non-motor side bearing 24 Holder 25 Small diameter portion 26 Preload pad 27 Torsion coil spring

Claims

ステアリングホイールに印加された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生してウォームギヤ機構により減速し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記ウォームギヤ機構のウォームの歯底部に、歯形修正を加えて、当該ウォームとウォームホイールとのギヤ同士の食込みを抑えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 The steering torque applied to the steering wheel is detected by a torque sensor, an auxiliary steering torque is generated from the electric motor in response to the detected steering torque, decelerated by the worm gear mechanism, and transmitted to the output shaft of the steering mechanism. In the power steering device,
An electric power steering device, wherein tooth shape correction is applied to a worm tooth bottom portion of the worm gear mechanism to suppress biting between gears of the worm and the worm wheel.

前記ウォームを前記ウォームホイールに近付ける方向に、前記ウォームの反モータ側端部を押圧する押圧機構が設けてあることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, further comprising: a pressing mechanism that presses an end of the worm opposite to the motor in a direction in which the worm approaches the worm wheel. 3.

前記ウォームの歯底部の歯形修正は、略Ｒ形状もしくは略直線状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the tooth profile of the tooth bottom portion of the worm is substantially R-shaped or substantially linear.