JP2008184031A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの内壁面に付着したグリースを伝動装置における噛み合い部に再供給し、当該噛み合い部の潤滑性能を良好な状態に維持することができる電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵補助用の電動モータ１４の動力を小歯車２４及び当該小歯車２４と噛み合う大歯車２３を介して操舵機構に伝達する伝動装置２０を備えた電動式パワーステアリング装置Ｐ。前記小歯車２４を含む軸の軸方向の一端を回転自在に支持する軸受装置２５ｂと、この軸受装置２５ｂを、前記小歯車２４と大歯車２３との中心間距離が変化する方向に偏倚可能に支持する支持凹所３３を有するハウジング３２と、軸受装置２５ｂを介して小歯車２４を前記中心間距離が短くなる方向に付勢する板ばね３４とを備えている。前記板ばね３４は、前記小歯車２４における当該小歯車２４と大歯車２３との噛み合い部の背面と、前記ハウジング３２の内壁面３２ａとの間に配設される部分を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は電動式パワーステアリング装置に関する。

自動車用の電動式パワーステアリング装置では、舵取り時の運転者の労力を軽減するために、運転者によりステアリングホイール等の操舵部材が回転操作されると、当該操舵部材に負荷される操舵トルクに応じて、操舵力補助用の電動モータの出力回転が制御される。そして、この電動モータの回転力は伝動装置（減速機構）を介して操舵機構に伝達され、前記操舵部材の回転操作に応じた操舵機構の動作が補助されるように構成されている。
前記伝動装置としては、電動モータの回転軸に一体回転可能に連結されるウォーム軸と、このウォーム軸のウォーム（小歯車）と噛み合うウォームホイール（大歯車）とを含むものが知られており、前記ウォーム軸は軸受装置により回転自在に支持されている。

ところで、前記伝動装置のギヤの噛み合い部の潤滑には、一般に粘度の高いグリースが用いられているが、このグリースは流動性が悪く、ギヤの組み付け時にグリースをギヤの歯溝部分を埋めるように充填しても、ギヤ同士の噛み合いによってその多くが歯溝の外に押し出されてしまい、前記ギヤの噛み合い部に潤滑不良が生じることがあった。潤滑不良が生じると、噛み合い部の磨耗が増大し、この部分で騒音が発生する。

そこで、前記潤滑不良を緩和ないしは抑制するために種々の方策が提案されており、例えば、特許文献１には、大歯車である円筒歯車の外周部を包囲する形状の包囲部を有するハウジングを備えた電動式パワーステアリング装置が記載されている。前記包囲部は、円筒歯車の外周部との間隔が左右の回転方向に沿って徐々に減少するように傾斜した２つの第１の区間と、これら２つの第１の区間に挟まれて当該第１の区間に連続する部分であって、前記円筒歯車の外周部との間隔が最小となる第２の区間とからなっている。そして、特許文献１によれば、歯車の歯溝から押し出されるグリースは、前記第１の区間により収集され、ついで前記第２の区間により歯車に再供給されることで、グリースの歯車への供給が充分に行われ、噛み合い部における潤滑性能が良好な状態に保たれる、とされている。

特開２００５−６９４７６号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置を長期に亘り使用していると、前記包囲部により歯溝のグリースの多くが当該歯溝に再供給されるものの、グリースの一部は落下するなどして徐々にハウジングの内壁面に付着していき、噛み合い部のグリースが減少していくという問題がある。噛み合い部のグリースが減少すると、潤滑性が悪化してウォーム軸のウォームの磨耗が増大し、騒音が発生する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ハウジングの内壁面に付着したグリースを伝動装置における噛み合い部に再供給し、当該噛み合い部の潤滑性能を良好な状態に維持することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

本発明の電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータの動力を小歯車及び当該小歯車と噛み合う大歯車を介して操舵機構に伝達する伝動装置を備えた電動式パワーステアリング装置であって、
前記小歯車を含む軸の軸方向の一端を回転自在に支持する軸受装置と、
この軸受装置を、前記小歯車と大歯車との中心間距離が変化する方向に偏倚可能に支持する支持凹所を有するハウジングと、
軸受装置を介して小歯車を前記中心間距離が短くなる方向に付勢する板ばねと
を備えており、
前記板ばねは、前記小歯車における当該小歯車と大歯車との噛み合い部の背面と、前記ハウジングの内壁面との間に配設される部分を有してなることを特徴としている。

本発明の電動式パワーステアリング装置では、軸受装置を介して小歯車を前記中心間距離が短くなる方向に付勢する板ばねの一部が、前記小歯車における当該小歯車と大歯車との噛み合い部の背面と、前記ハウジングの内壁面との間に配設されているので、この板ばねの動きによってハウジングに付着したグリースを前記小歯車と大歯車との噛み合い部に再供給することができる。

すなわち、小歯車が回転することにより当該小歯車と大歯車との噛み合い部のグリースの一部が落下するなどしてハウジングの内壁面に付着するが、この付着したグリースは板ばねとハウジング内壁面との間の隙間に溜まっていく。一方、板ばねは、小歯車の一端を回転自在に支持する軸受装置を付勢するように配設されていることから、当該小歯車が前記中心間距離を変化させるべく小歯車の半径方向に動くと、この動きに同期して小歯車の半径方向に動く。板ばねとハウジング内壁面との間にグリースが溜まった状態で、当該板ばねが小歯車の動きに同期して当該小歯車の半径方向に動くと、前記グリースの一部が前記隙間から押し出される。そして、この押し出されたグリースを小歯車のギヤが拾って当該小歯車と大歯車との噛み合い部に戻す。これにより、前記噛み合い部のグリースによる潤滑状態を常に良好な状態に保つことができ、噛み合い部の摩擦抵抗を小さくするとともに、当該噛み合い部が磨耗するのを抑制することができる。

前記板ばねは、ハウジングの内壁面と小歯車の電動モータ側を支持する軸受装置との間に挟持される固定端と、前記偏倚可能な軸受装置に当接して当該軸受装置を付勢する可動端と備えたものとすることができる。
また、前記板ばねは、前記偏倚可能な軸受装置の近傍において前記ハウジングの内壁面に固設された固定端と、この固定端から電動モータ側に延設された後当該固定端側に折り返された折り返し部とを備えており、この折り返し部の先端側が前記偏倚可能な軸受装置に当接して当該軸受装置を付勢するものとすることができる。

本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、ハウジングの内壁面に付着したグリースを伝動装置における噛み合い部に再供給し、当該噛み合い部の潤滑性能を良好な状態に維持することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の電動式パワーステアリング装置（以下、単に「パワーステアリング装置」ともいう）の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るパワーステアリング装置Ｐの概略構成を示す模式図である。このパワーステアリング装置Ｐは、操舵部材１と車輪２とが機械的に連結されるタイプのパワーステアリング装置であるが、本発明は、前記操舵部材１と車輪２との機械的連結が解かれた、いわゆるステアバイワイヤとして構成されるパワーステアリング装置にも適用可能である。

操舵部材１はステアリングシャフト３に一体回転可能に連結されており、このステアリングシャフト３の先端部にはピニオンギア４が設けられている。このピニオンギア４は、車両の左右方向に延設されたラック軸５に形成されたラックギア６と噛み合っている。前記ラック軸５の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して車輪２に連結されている。

前記操舵部材１が回転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、前記ピニオンギア４及びラックギア６によって車両の左右方向に沿ったラックギア６の直線運動に変換される。これにより、車輪２が所望の方向に転舵される。

前記ステアリングシャフト３は、操舵部材１に連結される筒状の第１操舵軸８と、前記ピニオンギア４に連結される第２操舵軸９とからなっており、これら第１及び第２操舵軸８、９は、トーションバー１０を介して同一軸線上で互いに連結されている。このトーションバー１０を介する第１操舵軸８と第２操舵軸９との相対回転変位により操舵トルクを検出するトルクセンサ１１が、前記トーションバー１０に近接して配設されており、このトルクセンサ１１のトルク検出結果は制御部１２に送信される。制御部１２は、送信されたトルク検出結果に基づいて、ドライバ１３を介して操舵補助用の電動モータ１４への印加電圧を制御する。この電動モータ１４の回転軸２１（図２参照）の回転が、後述する伝動装置（減速機構）２０を介して第２操舵軸９に伝達され、運転者の操舵が補助される。

伝動装置２０は、前記電動モータ１４の回転軸２１の回転を減速して前記第２操舵軸９に伝達するものであり、図２に示されるように、電動モータ１４の回転軸２１により駆動される、小歯車であるウォームを含むウォーム軸２２と、このウォーム軸２２により駆動される、大歯車であるウォームホイール２３とを含んでいる。前記回転軸２１とウォーム軸２２は同一軸上において一体回転可能に配設されている。ウォームホイール２３は、前記ウォーム軸２２の軸方向の中間部付近に形成されたウォーム２４と噛み合うように配置されるとともに、第２操舵軸９に一体回転可能に係合されている。

ウォーム軸２２のモータ側端部付近及び反モータ側端部は、それぞれ軸受装置２５ａ、２５ｂによって回転自在に支持されている。軸受装置２５ａ、２５ｂは、いずれも玉軸受からなっており、外輪２６ａ、２６ｂと、この外輪２６ａ、２６ｂの内方に配設された内輪２７ａ、２７ｂと、両輪の間に転動自在に配設された複数の玉４０と、この玉４０を周方向において所定間隔で保持する保持器（図示せず）とを備えている。
前記回転軸２１の先端部２１ａの外周及び前記ウォーム軸２２のモータ側端部２２ａの外周には、当該回転軸２１とウォーム軸２２とを駆動伝達可能に連結するスリーブ２９が配設されており、このスリーブ２９は、例えば鍛造形成後にセレーション打抜きすることにより作製することができる。

スリーブ２９の内周面のうち反モータ側の内周面には、セレーション部が形成されており、このセレーション部は、前記ウォーム軸２２のモータ側端部２２ａの外周に形成されたセレーション部とセレーション嵌合する。一方、回転軸２１の先端部２１ａは、前記スリーブ２９のモータ側の内周面に圧入されている。これにより、電動モータ１４の回転軸２１の回転は、スリーブ２９を介してウォーム軸２２に伝達される。

前記両軸受装置２５ａ、２５ｂのうち、前記ウォーム軸２２の軸方向の一端（反モータ側端部）を回転自在に支持する軸受装置２５ｂは、前記伝動装置２０を収容するハウジング３２に形成された支持凹所３３によって、ウォーム軸２２とウォームホイール２３との中心距離が変化する方向（図２〜３において上下方向）に偏倚可能に支持されている。また、前記ウォーム軸２２における当該ウォーム軸２２とウォームホイール２３との噛み合い部の背面（図２〜３においてウォーム軸２２の下側）と、前記ハウジング３２の内壁面３２ａとの間には、軸受装置２６ｂを介してウォーム軸２２を前記中心間距離が短くなる方向に付勢する板ばね３４が配設されている。より詳細には、板ばね３４のモータ側端部は、ハウジング３２の内壁面３２ａとウォーム軸２２の電動モータ側を支持する軸受装置２５ａとの間に挟持される固定端３４ａとされており、また反モータ側端部は、前記偏倚可能な軸受装置２５ｂに当接して当該軸受装置２５ｂをウォームホイール２３側に付勢する可動端３４ｂとされている。こうして板ばね３４により、ウォーム軸２２をウォームホイール２３側に付勢することで、当該ウォーム軸２２とウォームホイール２３の噛み合い部におけるバックラッシ量を適度な大きさに調整することができ、過大なバックラッシに起因するギヤの磨耗や異音の発生などを防ぐことができる。

ウォーム軸２２が回転することにより当該ウォーム軸２２とウォームホイール２３との噛み合い部のグリースの一部が落下するなどしてハウジング３２の内壁面３２ａに付着するが、この付着したグリースは前記板ばね３４とハウジング内壁面３２ａとの間に溜まっていく。前記板ばね３４は、ウォーム軸２２が前記中心間距離を変化させるべく当該ウォーム軸２２の半径方向に動くと、この動きに同期してウォーム軸２２の半径方向に動くことから、板ばね３４とハウジング内壁面３２ａとの間にグリースが溜まった状態で、前記ウォーム軸２２がその半径方向に動くと、これと同期して板ばね３２が動き、その結果、前記グリースの一部が前記板ばね３４とハウジング内壁面３２ａとの間のスペースないしは隙間から押し出される。そして、この押し出されたグリースをウォーム軸２２のギヤが拾って当該ウォーム軸２２とウォームホイール２３との噛み合い部に戻す。これにより、前記噛み合い部のグリースによる潤滑状態を常に良好な状態に保つことができ、噛み合い部の摩擦抵抗を小さくするとともに、当該噛み合い部が磨耗するのを抑制することができる。

図３は、本発明における伝動装置の他の例を示す部分断面説明図であり、図２に示される伝動装置とは、板ばねの形状及びその配設状態が異なっている。すなわち、図３の例における板ばね４４の一端は、前記偏倚可能な軸受装置２５ｂの近傍において前記ハウジング３２の内壁面３２ａに固設された固定端４４ａとされており、この固定端４４ａから電動モータ側に延設された後当該固定端側に折り返されて折り返し部４４ｂとされている。そして、この折り返し部４４ｂの先端側が前記偏倚可能な軸受装置２５ｂに当接して当該軸受装置２５ｂをウォームホイール２３側に付勢している。この例の板ばね４４においても、前記板ばね３２と同様にしてハウジング３２の内壁面３２ａに付着したグリースをウォーム軸２２とウォームホイール２３との噛み合い部に戻すことができる。

本発明のパワーステアリング装置の一実施の形態の概略構成を示す模式図である。 本発明における伝動装置の一例を示す部分断面説明図である。 本発明における伝動装置の他の例を示す部分断面説明図である。

符号の説明

１４ 電動モータ
２０ 伝動装置
２１ 回転軸
２２ ウォーム軸
２３ ウォームホイール（大歯車）
２４ ウォーム（小歯車）
２５ａ 軸受装置
２５ｂ 軸受装置
２６ａ 外輪
２６ｂ 外輪
２７ａ 内輪
２７ｂ 内輪
２９ スリーブ
３２ ハウジング
３３ 支持凹所
３４ 板ばね
４０ 玉
４４ 板ばね
Ｐ 電動式パワーステアリング装置

Claims (3)

1. 操舵補助用の電動モータの動力を小歯車及び当該小歯車と噛み合う大歯車を介して操舵機構に伝達する伝動装置を備えた電動式パワーステアリング装置であって、
   前記小歯車を含む軸の軸方向の一端を回転自在に支持する軸受装置と、
   この軸受装置を、前記小歯車と大歯車との中心間距離が変化する方向に偏倚可能に支持する支持凹所を有するハウジングと、
   軸受装置を介して小歯車を前記中心間距離が短くなる方向に付勢する板ばねと
   を備えており、
   前記板ばねは、前記小歯車における当該小歯車と大歯車との噛み合い部の背面と、前記ハウジングの内壁面との間に配設される部分を有してなることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
2. 前記板ばねは、ハウジングの内壁面と小歯車の電動モータ側を支持する軸受装置との間に挟持される固定端と、前記偏倚可能な軸受装置に当接して当該軸受装置を付勢する可動端と備えている請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 前記板ばねは、前記偏倚可能な軸受装置の近傍において前記ハウジングの内壁面に固設された固定端と、この固定端から電動モータ側に延設された後当該固定端側に折り返された折り返し部とを備えており、この折り返し部の先端側が前記偏倚可能な軸受装置に当接して当該軸受装置を付勢している請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。

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