JP2007191007A

JP2007191007A - Electric power steering

Info

Publication number: JP2007191007A
Application number: JP2006010180A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kiyota; 晴彦清田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-08-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power transmission by reducing a torque or torque variation of a gear. <P>SOLUTION: Fig.(a) shows an example of an opposite motor side worm support part in the case where a worm 11 is a two-start screw. The inside diameter of a ring-shape elastic body 30 is formed to be an approximately elliptic shape, and the shape of one end part 21 of the worm 11 is also formed to be an approximately elliptic shape. The gap between the worm 11 and the opposite motor side bearing 20 is made to be large (the wall thickness of the elastic body 30 is made to be thick) as a sign 30a at a phase of the worm 11 having a large gear engagement reaction force. On the other hand, the gap is made to be small (the wall thickness of the elastic body 30 is made to be thin) as the sign 30b at the phase of the worm 11 having a small gear engagement reaction force. Fig.(b) shows the example of the opposite motor side worm support part in the case where the worm 11 is a three-start screw. The inside diameter of the elastic body 30 is formed to be an approximately triangle shape whose acute angle part is made to be approximately circular arc. <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て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減速機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 reduction gear, and transmits it to an output shaft of a steering mechanism. The present invention relates to an electric power steering apparatus.

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、ウォーム減速機を用いた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 reducer 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 the output shaft (for example, the steering mechanism) It is fitted to the pinion shaft and column shaft).

ところで、特許文献１では、操舵補助用のモータによって回転されるウォームをウォームホイールに向けて付勢するコイルバネ等の弾性体と、操舵補助するとき前記ウォームに加わる噛合反力を減衰させる油圧式の減衰機構とを備えることにより、弾性体による噛合部の予圧を小さくすることができ、しかも、ウォームに大きな噛合反力が加わる場合においてもバックラッシュ量の増加を少なくすることができるようにしてある。 By the way, in Patent Document 1, an elastic body such as a coil spring that urges a worm rotated by a steering assist motor toward a worm wheel, and a hydraulic type that attenuates a meshing reaction force applied to the worm when assisting steering. By providing the damping mechanism, the preload of the meshing portion by the elastic body can be reduced, and the increase in the backlash amount can be reduced even when a large meshing reaction force is applied to the worm. .

また、特許文献２では、操舵補助用のモータの回転に連動するウォームをハウジング内に支持する転がり軸受の外周りに、該転がり軸受に嵌合された内側環と、前記ハウジング８内に嵌合された外側環と、前記内側環及び外側環に結合され、前記ウォームをウォームホイールに向けて偏倚させる環状の弾性体とを備え、前記内側環の一端に前記ハウジングへの当接によって前記弾性体の撓み量を制限するストッパが一体に設けてある。 Further, in Patent Document 2, an inner ring fitted to the rolling bearing and an inner ring fitted to the rolling bearing are fitted to the outer periphery of the rolling bearing that supports the worm interlocking with the rotation of the steering assist motor in the housing. And an annular elastic body that is coupled to the inner ring and the outer ring and biases the worm toward the worm wheel, and the elastic body is brought into contact with the housing at one end of the inner ring. A stopper for limiting the amount of bending is integrally provided.

さらに、特許文献３では、操舵補助用のモータによって回転されるウォームをウォームホイールとの噛合部側へ押付ける押付体を備え、該押付体による押付力に対抗する抗力を前記ウォームに与えて、前記押付力を抑制する弾性体を設け、押付力と弾性体による抑制力とがバランスした位置でウォームを停止させることができるようにしてある。
特開２００２−６７９９１号公報特開２００２−９６７４９号公報特開２００２一１５４４４３号公報 Further, in Patent Document 3, a pressing body that presses a worm rotated by a steering assist motor against the side of the meshing portion with the worm wheel is provided, and a drag force that opposes the pressing force by the pressing body is applied to the worm. An elastic body that suppresses the pressing force is provided so that the worm can be stopped at a position where the pressing force and the suppressing force by the elastic body are balanced.
JP 2002-67991 A JP 2002-96749 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-154443

しかしながら、上述した特許文献１乃至３に係る電動パワーステアリング装置では、駆動ギヤから従動ギヤヘ動力を伝達する際、ギヤ噛合いによるトルク変動が発生し、伝達トルクの損失、及び操舵感の不快となる問題があった。 However, in the electric power steering apparatus according to Patent Documents 1 to 3 described above, when power is transmitted from the drive gear to the driven gear, torque fluctuations due to gear meshing occur, resulting in loss of transmission torque and uncomfortable steering feeling. There was a problem.

また、上述した特許文献１乃至３については、ギヤの噛合いに関係なく、弾性体が同じ剛性で噛合い反力を低減している為、トルク変動の減少についての効果は少なかった。 In addition, in Patent Documents 1 to 3 described above, since the elastic body has the same rigidity and reduces the meshing reaction force regardless of the meshing of the gears, the effect of reducing the torque fluctuation was small.

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、ギヤのトルク、及びトルク変動を減少させて、動力伝達の向上を図ることができる、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 above-described circumstances, and provides an electric power steering device that can reduce gear torque and torque fluctuation to improve power transmission. Objective.

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減速機により減速し、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、
前記ウォーム減速機のウォームと、当該ウォームの一端部を支持する軸受との間に、リング状の弾性体が介装してあり、
当該弾性体は、前記ウォームの位相に応じて、その剛性が異な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 decelerates by the worm reducer and transmits to the output shaft of the steering mechanism,
A ring-shaped elastic body is interposed between the worm of the worm reducer and a bearing that supports one end of the worm,
The elastic body is characterized in that its rigidity varies depending on the phase of the worm.

好適には、前記弾性体の内径は、略楕円形状に形成してあり、前記ウォームの一端部の形状も、対応して略楕円形状に形成してある。 Preferably, the inner diameter of the elastic body is formed in a substantially elliptical shape, and the shape of one end of the worm is correspondingly formed in a substantially elliptical shape.

また、好適には、前記弾性体の内径は、鋭角部を略円弧状にした略三角形状に形成してあり、前記ウォームの一端部の形状も、対応して略三角形状に形成してある。 Preferably, the inner diameter of the elastic body is formed in a substantially triangular shape with an acute angle portion formed in a substantially arc shape, and the shape of one end portion of the worm is also formed in a substantially triangular shape correspondingly. .

さらに、好適には、前記弾性体は、剛性が異なる複数組の弾性体セグメントを組み合わせて構成してある。 Further preferably, the elastic body is configured by combining a plurality of sets of elastic body segments having different rigidity.

本発明によれば、ギヤのトルク、及びトルク変動を減少させて、動力伝達の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve power transmission by reducing gear torque and torque fluctuation.

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.

本発明の実施の形態では、大略的には、トルク変動を減少させる為に、ウォームとその軸受の内径との間に、ウォームの位相で異なるように弾性体が介装してある。この位相によって異なる剛性を持つ弾性体は、ウォームの噛合い反力を一定にするように支持する。 In the embodiment of the present invention, generally, in order to reduce torque fluctuation, an elastic body is interposed between the worm and the inner diameter of the bearing so as to differ in the phase of the worm. The elastic body having different rigidity depending on the phase supports the worm so as to make the meshing reaction force constant.

したがって、上記の手段により、ウォームとウォームホイールとの噛合い反力が一定になる為、トルク変動が減少する。また、ウォームとウォームホイールの芯間距離をラフにすることができる。 Therefore, since the meshing reaction force between the worm and the worm wheel becomes constant by the above means, the torque fluctuation is reduced. In addition, the center distance between the worm and the worm wheel can be made rough.

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１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。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the electric power steering apparatus according to the first 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、ハウジング１内に取付けてあって電動モータ１０に近い側のモータ側軸受１５と、ハウジング１内に取付けてあって電動モータ１０から離れた側の反モータ側軸受２０とにより、回転自在に支持してある。 As shown in FIG. 1, the worm 11 is mounted in the housing 1 at both end portions thereof, and the motor-side bearing 15 near the electric motor 10 and the electric motor 10 mounted in the housing 1. It is rotatably supported by the non-motor side bearing 20 on the side away from the side.

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。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・微小傾き可能に保持してある。 The worm 11 is splined to the drive shaft 10 a of the electric motor 10. 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. As a result, the worm 11 is held within the elastic range of the rubber damper 18 so that it can move in the axial direction and can be slightly tilted with respect to the motor-side bearing 15.

ハウジング１内に取付けてあって電動モータ１０から離れた側の反モータ側軸受２０の内径側（即ち、ウォーム１１と、このウォーム１１の一端部２１を支持する反モータ側軸受２０との間）に、リング状の弾性体３０が介装してある。この弾性体３０は、以下に詳述するように、ウォーム１１の位相に応じて、その剛性が異なり、ウォーム１１の噛合反力を一定になるように支持するように構成してある。 Inner diameter side of the non-motor side bearing 20 mounted in the housing 1 and away from the electric motor 10 (that is, between the worm 11 and the anti-motor side bearing 20 that supports one end 21 of the worm 11). Further, a ring-shaped elastic body 30 is interposed. As will be described in detail below, the elastic body 30 has a rigidity that varies depending on the phase of the worm 11, and is configured to support the meshing reaction force of the worm 11 to be constant.

図２（ａ）は、図１に示したウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。すなわち、図２（ａ）は、ウォーム１１が２条ネジの場合の反モータ側ウォーム支持部の一例である。 FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of the worm shown in FIG. 1 and a non-motor-side bearing that supports one end of the worm. That is, FIG. 2A is an example of the non-motor side worm support portion when the worm 11 is a double thread.

リング状の弾性体３０の内径は、略楕円形状に形成してあり、ウォーム１１の一端部２１の形状も、対応して略楕円形状に形成してある。 The inner diameter of the ring-shaped elastic body 30 is formed in a substantially elliptical shape, and the shape of the one end portion 21 of the worm 11 is also formed in a correspondingly elliptical shape.

ギヤ噛合反力が大きいウォーム１１の位相の箇所では、符号３０ａのように、ウォーム１１と反モータ側軸受２０との間の隙間を大きくする（即ち、弾性体３０の肉厚を厚くする）。一方、ギヤ噛合反力が小さいウォーム１１の位相の箇所では、符号３０ｂのように、上記の隙間を小さくしている（即ち、弾性体３０の肉厚を薄くしている）。 At the phase of the worm 11 where the gear meshing reaction force is large, the gap between the worm 11 and the non-motor-side bearing 20 is increased as indicated by reference numeral 30a (that is, the thickness of the elastic body 30 is increased). On the other hand, at the position of the phase of the worm 11 where the gear meshing reaction force is small, the gap is reduced as shown by reference numeral 30b (that is, the thickness of the elastic body 30 is reduced).

すなわち、ギヤ噛合反力が大きい位相では、弾性体３０を符号３０ａの位置で大きくたわませて噛合反力を小さくする。一方、ギヤ噛合反力が小さい位相では、弾性体３０を符号３０ｂの位置で少しだけたわませるようにしている。 That is, in the phase where the gear meshing reaction force is large, the elastic body 30 is greatly deflected at the position of the reference numeral 30a to reduce the meshing reaction force. On the other hand, in the phase where the gear meshing reaction force is small, the elastic body 30 is bent slightly at the position of 30b.

図２（ｂ）は、第１実施の形態の変形例に係り、ウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。すなわち、図２（ｂ）は、ウォーム１１が３条ネジの場合の反モータ側ウォーム支持部の一例である。 FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of a worm and a non-motor-side bearing that supports one end of the worm according to a modification of the first embodiment. That is, FIG. 2B is an example of the non-motor side worm support portion when the worm 11 is a triple thread.

リング状の弾性体３０の内径は、鋭角部を略円弧状にした略三角形状に形成してあり、ウォーム１１の一端部２１の形状も、対応して略三角形状に形成してある。 The inner diameter of the ring-shaped elastic body 30 is formed in a substantially triangular shape with an acute angle portion formed in a substantially arc shape, and the shape of the one end portion 21 of the worm 11 is also formed in a substantially triangular shape correspondingly.

本変形例でも、図２（ａ）の場合と同様に、ギヤ噛合反力が大きいウォーム１１の位相の箇所では、符号３０ａのように、ウォーム１１と反モータ側軸受２０との間の隙間を大きくする（即ち、弾性体３０の肉厚を厚くする）。一方、ギヤ噛合反力が小さいウォーム１１の位相の箇所では、符号３０ｂのように、上記の隙間を小さくしている（即ち、弾性体３０の肉厚を薄くしている）。 Also in this modified example, as in the case of FIG. 2A, a gap between the worm 11 and the non-motor-side bearing 20 is provided at the phase portion of the worm 11 where the gear meshing reaction force is large, as indicated by reference numeral 30a. Increase (that is, increase the thickness of the elastic body 30). On the other hand, at the position of the phase of the worm 11 where the gear meshing reaction force is small, the gap is reduced as shown by reference numeral 30b (that is, the thickness of the elastic body 30 is reduced).

（第２実施の形態）
図３（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係り、ウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。すなわち、図３（ａ）は、ウォーム１１が２条ネジの場合の反モータ側ウォーム支持部の一例である。 (Second Embodiment)
FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view of a worm and a non-motor side bearing that supports one end of the worm according to the second embodiment of the present invention. That is, FIG. 3A is an example of the non-motor side worm support portion when the worm 11 is a double thread.

リング状の弾性体４０は、剛性が異なる複数組の弾性体セグメント４０ａ，４０ｂを組み合わせて構成してある。なお、符号４１は、位相決めのためのキーを示している。 The ring-shaped elastic body 40 is configured by combining a plurality of sets of elastic body segments 40a and 40b having different rigidity. Reference numeral 41 denotes a key for phase determination.

ギヤ噛合反力が大きいウォーム１１の位相では、弾性体セグメント４０ａを大きくたわませて噛合反力を小さくする。一方、ギヤ噛合反力が小さいウォーム１１の位相では、弾性体セグメント４０ｂを少しだけたわませるようにしている。 At the phase of the worm 11 where the gear meshing reaction force is large, the elastic body segment 40a is greatly deflected to reduce the meshing reaction force. On the other hand, in the phase of the worm 11 where the gear meshing reaction force is small, the elastic body segment 40b is bent slightly.

図３（ｂ）は、第２実施の形態の変形例に係り、ウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。すなわち、図３（ｂ）は、ウォーム１１が３条ネジの場合の反モータ側ウォーム支持部の一例である。 FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of a worm and an anti-motor-side bearing that supports one end of the worm according to a modification of the second embodiment. That is, FIG. 3B is an example of the non-motor-side worm support portion when the worm 11 is a triple thread.

本変形例でも、図３（ａ）の場合と同様に、リング状の弾性体４０は、剛性が異なる複数組の弾性体セグメント４０ａ，４０ｂを組み合わせて構成してある。 Also in this modification, as in the case of FIG. 3A, the ring-shaped elastic body 40 is configured by combining a plurality of sets of elastic body segments 40a and 40b having different rigidity.

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.

本発明の第１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 a first embodiment of the present invention. （ａ）は、図１に示したウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。（ｂ）は、第１実施の形態の変形例に係り、ウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。(A) is an expanded sectional view of the worm shown in FIG. 1 and the non-motor side bearing that supports one end of the worm. (B) is an enlarged sectional view of a worm and an anti-motor side bearing that supports one end of the worm according to a modification of the first embodiment. （ａ）は、本発明の第２実施の形態に係り、ウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。（ｂ）は、第２実施の形態の変形例に係り、ウォームと、このウォームの一端部を支持する反モータ側軸受との拡大断面図である。(A) concerns on 2nd Embodiment of this invention, and is an expanded sectional view of the worm and the non-motor side bearing which supports the one end part of this worm. FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of a worm and a non-motor-side bearing that supports one end of the worm according to a modification of the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ハウジング
１０電動モータ
１０ａ駆動軸
１１ウォーム
１２ウォームホイール
１５モータ側軸受
１６フランジ
１７ナット
１８ゴムダンパー
２０反モータ側軸受
２１ウォームの一端部
３０，４０リング状の弾性体
４１キー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 10 Electric motor 10a Drive shaft 11 Worm 12 Worm wheel 15 Motor side bearing 16 Flange 17 Nut 18 Rubber damper 20 Anti-motor side bearing 21 One end part 30, 40 Ring-shaped elastic body 41 Key

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減速機により減速し、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、
前記ウォーム減速機のウォームと、当該ウォームの一端部を支持する軸受との間に、リング状の弾性体が介装してあり、
当該弾性体は、前記ウォームの位相に応じて、その剛性が異な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 reducer, and transmitted to the output shaft of the steering mechanism. In the power steering device,
A ring-shaped elastic body is interposed between the worm of the worm reducer and a bearing that supports one end of the worm,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the elastic body has different rigidity depending on the phase of the worm.

前記弾性体の内径は、略楕円形状に形成してあり、前記ウォームの一端部の形状も、対応して略楕円形状に形成し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 according to claim 1, wherein an inner diameter of the elastic body is formed in a substantially elliptical shape, and a shape of one end portion of the worm is also formed in a correspondingly elliptical shape. apparatus.

前記弾性体の内径は、鋭角部を略円弧状にした略三角形状に形成してあり、前記ウォームの一端部の形状も、対応して略三角形状に形成し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。 The inner diameter of the elastic body is formed in a substantially triangular shape with an acute angle portion formed in a substantially arc shape, and the shape of one end portion of the worm is also formed in a substantially triangular shape correspondingly. Item 4. The electric power steering device according to Item 1.

前記弾性体は、剛性が異なる複数組の弾性体セグメントを組み合わせて構成し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。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the elastic body is configured by combining a plurality of elastic body segments having different rigidity.