JP2007247749A

JP2007247749A - Worm reduction gear and electric power steering device

Info

Publication number: JP2007247749A
Application number: JP2006071206A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Aizawa; 寿幸相澤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a worm reduction gear having ideal steering performance with less steering noises by reducing gearing noises in a gear non-engaging area. <P>SOLUTION: In a grinding range (D-range) of a worm 1, the three-stitch dimension of the worm 1 is partially changed. Specifically, the three-stitch dimension of the worm 1 is set as a value to be compete with a worm wheel 2 in a preload engaging condition in a gear engaging area (A-range) to suppress backlash while it is set as a value to be distant from the worm wheel 2 in a non-engaging area (B1-or B2-range). Thus, at a gear approaching portion (C-portion) in the non-engaging area, even when the worm 1 is displaced in a thrusting direction (arrowmark) by the assist of an electric motor 3, gearing noises and prevented and steering noises are reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウォームとウォームホイールから成るウォーム減速機、及び、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関する。 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 in response to the detected steering torque. The present invention relates to an electric power steering device that is decelerated by a worm reducer and is transmitted to an output shaft of a steering 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には、ウォームとウォームホイールを用いて電動モータからのアシスト力をメインシャフトに伝達して、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置の技術が開示してある。 By the way, Patent Document 1 discloses a technique of an electric power steering apparatus that reduces the burden on the driver by transmitting an assist force from an electric motor to a main shaft using a worm and a worm wheel.

本装置では、ギヤ同士の歯打ち音を減少させる技術として、どちらか一方のギヤのＰＣＤを大きくすることで、ギヤ同士を競り合わせ、ギヤ間の遊びであるバックラッシを抑えて、歯打ち音を抑制する構達になっている。
特開２００２−３３７７０６号公報 In this device, as a technology to reduce the rattling noise between gears, by increasing the PCD of one of the gears, the gears compete with each other and the backlash that is play between the gears is suppressed, and the rattling noise is generated. It is a structure to suppress.
JP 2002-337706 A

しかしながら、従来の構造では、ウォームの研削範囲において、ウォームの形状を構成する要素である三針寸法が一定となっている。 However, in the conventional structure, the three-needle dimension that is an element constituting the shape of the worm is constant in the worm grinding range.

三針寸法は、ウォームにピンを入れ込んだ時の外径を測定した値である。三針寸法が大きくなれば、ウォームホイールとの間隔は小さくなり、逆に小さければ、間隔は大きくなる。 The three-needle dimension is a value obtained by measuring the outer diameter when the pin is inserted into the worm. If the three-needle size is large, the distance from the worm wheel is small, and conversely, if it is small, the distance is large.

一方、ギヤ噛合い部は、ギヤ全体に及んでいるわけではなく、ある一部分に限られているので、ギヤ同士が噛合わない非噛合い部においても、三針寸法の値によっては、ウォームとウォームホイールが接近する場合がある。 On the other hand, the gear meshing part does not extend to the entire gear, but is limited to a certain part. Therefore, even in the non-meshing part where the gears do not mesh with each other, depending on the value of the three-needle dimension, The worm wheel may approach.

この時、電動モータからのアシスト力によりウォームが回転すれば、ウォームがスラスト方向に部品間同士に生じた隙間分だけ変位して、非噛合い部においてギヤ同士が接触して歯打ち音が発生する。その結果、これがもとで運転者に不快感を与える恐れがある。 At this time, if the worm is rotated by the assist force from the electric motor, the worm is displaced by the gap generated between the parts in the thrust direction, and the gears come into contact with each other at the non-engagement portion to generate a rattling sound. To do. As a result, this may cause discomfort to the driver.

その他に、予圧を与えることにより、噛合い長が増大すると、フリクションも増加し、その結果、ステアリングホイールの戻り性が悪化したり、伝達効率の低下を招来するといったことがある。 In addition, if the engagement length is increased by applying a preload, the friction also increases. As a result, the returnability of the steering wheel may be deteriorated or the transmission efficiency may be reduced.

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、ギヤの非噛合い部における歯打ち音を減少して、操舵音の少ない理想的な操蛇性を得ることができる、ウォーム減速機及び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, and can reduce the rattling noise in the non-meshing portion of the gear, and can obtain an ideal maneuverability with less steering noise. An object is to provide a worm reduction gear and an electric power steering device.

上記の目的を達成するため、本発明に係るウォーム減速機は、ウォームとウォームホイールからなるウォーム減速機において、
前記ウォームの研削範囲において、前記ウォームの三針寸法値が部分的に異なることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a worm reducer according to the present invention is a worm reducer comprising a worm and a worm wheel.
In the worm grinding range, the three-needle dimension value of the worm is partially different.

好適には、前記ウォームの三針寸法値は、
前記ウォームとウォームホイールの噛合い部において、予圧噛合い状態に於いて前記ウォームホイールと競る状態の値に設定してある一方、
前記ウォームとウォームホイールの非噛合い部において、前記ウォームホイールと距離をとれる値に設定してある。 Preferably, the three-needle dimension value of the worm is:
In the meshing part of the worm and the worm wheel, while being set to a value in a state of competing with the worm wheel in a preload meshing state,
In the non-meshing portion between the worm and the worm wheel, the distance from the worm wheel is set.

また、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、請求項１又は２に記載のウォーム減速機により減速して、操舵機構の出力軸に伝達することを特徴とする。 The electric power steering apparatus according to the present invention detects a steering torque applied to the steering wheel by a torque sensor, and generates an auxiliary steering torque from the electric motor in response to the detected steering torque. 2 is transmitted to the output shaft of the steering mechanism.

本発明によれば、ギヤの非噛合い部における歯打ち音を減少して、操舵音の少ない理想的な操蛇性を得ることができる。また、噛合い長の増大に起因するフリクションの増加を抑えることができるため、ステアリングホイールの戻り性の悪化や伝達効率の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the rattling noise at the non-meshing portion of the gear, and to obtain ideal operability with less steering noise. Further, since an increase in friction due to an increase in meshing length can be suppressed, it is possible to suppress a deterioration in returnability of the steering wheel and a decrease in transmission efficiency.

以下、本発明の実施の形態に係るウォーム減速機及び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, a worm reducer and 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１は、その両端部に於いて、電動モータ３に近い側のモータ側軸受４と、電動モータ３から離れた側の反モータ側軸受５とにより、回転自在に支持してある。 As shown in FIG. 1, the worm 1 is rotatable at both ends by a motor-side bearing 4 on the side close to the electric motor 3 and an anti-motor-side bearing 5 on the side far from the electric motor 3. I support it.

また、ウォーム１は、電動モータ３の駆動軸３ａに、スプライン嵌合してある。 The worm 1 is splined to the drive shaft 3 a of the electric motor 3.

ウォーム１に一体に設けたフランジ６，７と、上記両軸受４，５との間には、それぞれ、圧縮された一対のゴムダンパー８，９が介装してあり、ウォーム１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１は、ゴムダンパー８，９の弾性範囲内で、軸方向に移動可能である。 A pair of compressed rubber dampers 8 and 9 are interposed between the flanges 6 and 7 provided integrally with the worm 1 and the bearings 4 and 5, respectively. It is elastically supported. Thus, the worm 1 can move in the axial direction within the elastic range of the rubber dampers 8 and 9.

ウォーム１には、ステアリングシャフトの出力軸１０に嵌合したウォームホイール２が噛合してある。 The worm 1 is engaged with a worm wheel 2 fitted to the output shaft 10 of the steering shaft.

さて、本実施の形態では、大略的には、ウォーム１の研削範囲（図１のＤの範囲）において、ウォーム１の三針寸法を部分的に変化させている。 In the present embodiment, the three-needle dimension of the worm 1 is partially changed in the grinding range of the worm 1 (range D in FIG. 1).

図２は、ウォームの三針寸法の測定状態を示す模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a measurement state of the three-needle dimension of the worm.

三針寸法は、ウォーム１にピンＰを入れ込んだ時の外径を測定した値である。三針寸法が大きくなれば、ウォームホイール２との間隔は小さくなり、逆に小さければ、間隔は大きくなる。三針寸法の値ｄｍは、次式により定まる。

The three-needle dimension is a value obtained by measuring the outer diameter when the pin P is inserted into the worm 1. If the three-needle size is increased, the distance from the worm wheel 2 is decreased. The value dm of the three needle dimensions is determined by the following equation.

本実施の形態では、ギヤの噛合い部（図１のＡの範囲）においては、バックラッシを抑える為、ウォーム１の三針寸法は、予圧噛合い状態に於いてウォームホイール２と競る状態の値に設定してある一方、非噛合い部（図１のＢ１又はＢ２の範囲）においては、ウォームホイール２と距離をとれる値に設定してある。 In the present embodiment, in order to suppress backlash at the gear meshing portion (range A in FIG. 1), the three-needle dimension of the worm 1 is a value in a state of competing with the worm wheel 2 in the preload meshing state. On the other hand, in the non-engagement portion (the range of B1 or B2 in FIG. 1), the distance from the worm wheel 2 is set.

これにより、非噛合い部におけるギヤ接近部（図１のＣの部分）において、電動モータ３のアシストにより、ウォーム１がスラスト方向（図１の矢印方向）に変位しても、歯打ち音は防止でき、操舵音を減少することができると共に、噛合い長の増大に起因するフリクションの増加を抑えることができるため、ステアリングホイールの戻り性の悪化や伝達効率の低下を抑制することができる。 As a result, even if the worm 1 is displaced in the thrust direction (arrow direction in FIG. 1) by the assist of the electric motor 3 at the gear approaching portion (part C in FIG. 1) in the non-meshing portion, the rattling sound is not generated. This can prevent the steering noise and reduce the increase in friction due to the increase in the meshing length. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the returnability of the steering wheel and the decrease in transmission efficiency.

また、従来は、ウォーム１の研削範囲（図１のＤの範囲）において、ウォーム１の三針寸法は、一定であった。 Conventionally, the three-needle dimensions of the worm 1 are constant in the grinding range of the worm 1 (range D in FIG. 1).

これに対して、本実施の形態では、上述したように、噛合い部と非噛合い部での三針寸法を異なる値にすることで、非噛合い部におけるギヤ同士の接近部の距離を確保し、ウォーム１が電動モータ３のアシストによりスラスト方向に変位しても、非噛合い部でギヤ同士が接触することもなく、操舵音を低減したステアリングを提供できる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the distance between the close portions of the gears in the non-engagement portion can be reduced by setting the three-needle dimensions of the meshing portion and the non-meshing portion to different values. Thus, even when the worm 1 is displaced in the thrust direction by the assist of the electric motor 3, the gears do not come into contact with each other at the non-meshing portion, and the steering with reduced steering noise can be provided.

また、非噛合い部において、ギヤの歯を全部削り落としてしまえば、歯打ち音の恐れはないが、これでは、強度が低下してギヤとして成立しない恐れがある。これに対して、本実施の形態では、ウォーム１の三針寸法を変化させるだけなので、ほぼ同等の強度を確保でき、本来の機能を損なうこともない。 Further, if all gear teeth are scraped off at the non-engagement portion, there is no fear of rattling noise, but this may reduce the strength and may not be established as a gear. On the other hand, in the present embodiment, since only the three needle dimensions of the worm 1 are changed, substantially the same strength can be secured and the original function is not impaired.

また、三針寸法を変化させる為には、上述した（式１）の各値を変化させることで可能であるが、ここでは、変化させる値は、限定せず、あくまで三針寸法の最終的な値を変化させるものとする（但し、ピン径ｄｐは、一定）。 Further, in order to change the three-needle dimension, it is possible to change each value of the above-described (Equation 1). However, here, the value to be changed is not limited, and is finally the final value of the three-needle dimension. The value is changed (however, the pin diameter dp is constant).

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. ウォームの三針寸法の測定状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement state of the three-needle dimension of a worm.

符号の説明Explanation of symbols

１ウォーム
２ウォームホイール
３電動モータ
３ａ駆動軸
４モータ側軸受
５反モータ側軸受
６，７フランジ
８，９ゴムダンパー
１０出力軸
Ｐピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Worm 2 Worm wheel 3 Electric motor 3a Drive shaft 4 Motor side bearing 5 Anti-motor side bearing 6, 7 Flange 8, 9 Rubber damper 10 Output shaft P pin

Claims

ウォームとウォームホイールからなるウォーム減速機において、
前記ウォームの研削範囲において、前記ウォームの三針寸法値が部分的に異なることを特徴とするウォーム減速機。 In the worm reducer consisting of worm and worm wheel,
In the worm grinding range, the three-needle dimension value of the worm is partially different.

前記ウォームの三針寸法値は、
前記ウォームとウォームホイールの噛合い部において、予圧噛合い状態に於いて前記ウォームホイールと競る状態の値に設定してある一方、
前記ウォームとウォームホイールの非噛合い部において、前記ウォームホイールと距離をとれる値に設定してあることを特徴とする請求項１に記載のウォーム減速機。 The three-needle dimension value of the worm is
In the meshing part of the worm and the worm wheel, while being set to a value in a state of competing with the worm wheel in a preload meshing state,
The worm speed reducer according to claim 1, wherein a non-meshing portion between the worm and the worm wheel is set to a value that can take a distance from the worm wheel.

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、請求項１又は２に記載のウォーム減速機により減速して、操舵機構の出力軸に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering torque applied to the steering wheel is detected by a torque sensor, and an auxiliary steering torque is generated from the electric motor in response to the detected steering torque, and the motor is decelerated by the worm reducer according to claim 1 or 2, An electric power steering device characterized by transmitting to an output shaft of a steering mechanism.