JP2009248724A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動パワーステアリング装置1は、操舵入力に応じて電動モータMを駆動し、前記電動モータMの駆動力をウォームギヤ61およびウォームホイール62を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う。ウォームギヤ61またはウォームホイール62には、グリスGが塗付されている。ウォームホイール62の軸方向の下端部には、ウォームホイール62の外径側でウォームギヤ61と噛み合う噛合部73を有するグリス戻し機構7を備えている。
【選択図】図2
Description
図11に示すように、従来の電動パワーステアリング装置100の減速機構200には、電動モータ(図示省略)のロータ軸上に設置されたウォームギヤ300と、ウォームホイール400とからなるウォーム減速機構等が用いられている。
近年、電動パワーステアリング装置100の減速機構200は、コストおよび車両への搭載性の観点から部品点数の削減と小型化とが期待できるウォーム減速機構の利用が増えている。
特許文献2の電動パワーステアリング装置は、ハウジングにウォームホイールを囲む包囲部を設けると共に、ウォームホイールの歯溝にグリスを押し戻すために、その包囲部にウォームホイールの回転方向に沿って徐々に減少する傾斜部を設けている。このように形成したことによって、ウォームホイールの歯筋方向に押し出されたグリスは、傾斜部により再びウォームホイールの歯溝に引き込まれて、潤滑が維持されるようになっている。
また、大径のディスクは、グリスの潤滑の維持の目的だけにウォームホイールにねじ止めさている。このため、部品点数および組立工数が多く、組立て性(組立て作業の作業性)が悪化するという問題点があった。また、ねじを使用しているので、ねじの脱落による噛み込みで、操舵がロックされるおそれがある。
図1は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、操舵入力に応じて電動モータMを駆動し、電動モータMの動力を減速機構6を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵のアシストを行う装置である。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2に連結されたステアリング軸3と、ステアリング軸3に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ4と、車速を検出する車速センサ5と、減速機構6を介してステアリング軸3に操舵補助力を付与する電動モータMと、電動モータMの駆動を制御する駆動制御装置(ECU)8と、ラック・ピニオン機構9を介して連結されたラック軸10とを備えている。そのラック軸10の両端(図1では、ラック軸10の一方側は不図示)には、タイロッド11等を介して転舵車輪(前輪)12が連結されている。
ステアリング軸3は、ステアリングホイール2の回転操作と共に回転する軸である。ステアリング軸3には、減速機構6のウォームホイール62と、ラック・ピニオン機構9のピニオン91とが一体的に設けられている。
図1に示すように、電動モータMは、例えば、回転子の回転角度を検出するレゾルバ(図示省略)を備えたブラシレスDCモータからなり、例えば、減速機構6とラック・ピニオン機構9等を収納したギヤハウジング13(図2参照)に収納されている。図2に示すように、電動モータMの回転子と一体に回転するロータ軸(図示省略)には、ゴム等の弾性体やセレーション等によるカップリング(図示省略)を介在してウォームギヤ軸61aが連結されて、電動モータMの回転とトルクがウォームギヤ61に伝達されるようになっている。
図2に示す減速機構6は、電動モータMの回転トルクを倍力させてステアリング軸3に伝達する機能を有しており、減速歯車機構からなる。この減速機構6は、例えば、電動モータMのロータ軸(図示せず)に連設されて同回転するウォームギヤ61と、ステアリング軸3に設けたウォームホイール62と、を噛合させて歯車減速機構を構成している。減速機構6には、グリス戻し機構7が設置されている。
図2に示すように、ウォームギヤ61は、例えば、1条ねじからなり、ウォームギヤ軸61aと、ウォームギヤ軸61aに一体形成された歯形部61bとを有している。ウォームギヤ61は、ウォームギヤ軸61aの両端部にそれぞれ設置されたボールベアリング等からなる軸受(図示省略)によって回転自在に軸支されて、電動モータMが回転することにより電動モータMのロータ軸と同回転するようになっている。ウォームギヤ61およびウォームホイール62には、グリスG(図4および図5参照)が塗付されている。
図2に示すウォームホイール62は、ウォームギヤ61の回転をステアリング軸3に減速させて伝達するための歯車である。ウォームホイール62は、図1に示すようないわゆるコラム型の電動パワーステアリング装置1の場合、ステアリング軸3に一体的に設けられている。そのステアリング軸3は、ギヤハウジング13内の複数個所に設置されたベアリング等からなる軸受31を介在してギヤハウジング13に支持されている。ウォームホイール62の軸方向の下端部62aには、後記するグリス戻し機構7が備えられている。
なお、ウォームホイール62は、いわゆるピニオン型の電動パワーステアリング装置の場合、ピニオン軸に一体的に設けられるようになっている。
図3(a)に示すように、グリス戻し機構7は、ウォームギヤ61とウォームホイール62とが噛み合っている歯形部61b,62bや歯底61c,62cに塗付されたグリスG(図4および図5参照)が、ウォームギヤ61の両端部側へ流動するのを抑制すると共に、ウォームギヤ61がウォームホイール62と噛み合う噛み合い領域S内にグリスGを(図4および図5参照)貯留させるためのものである。グリス戻し機構7は、ウォームホイール62の下端部62aに設置されたグリス保持板71によって主に構成されている。
図3(a)に示すように、グリス保持板71は、ウォームギヤ61およびウォームホイール62に塗付したグリスG(図4および図5参照)を長期間にわたって維持して、グリスGの潤滑性および耐久性を向上させるための部材である。グリス保持板71は、保持板本体72と、噛合部73と、グリス溜部74と、を備えている。保持板本体72、噛合部73およびグリス溜部74は、例えば、合成樹脂等によって一体形成されている。グリス保持板71は、ウォームホイール62の歯先よりも外径が大きく形成された板状部材からなる。
保持板本体72は、中心部にステアリング軸3が挿通される貫通孔72aを有する略環状の板部材からなる。保持板本体72は、ねじN(図2参照)によってウォームホイール62の下面に隙間なく、または、グリスG(図4および図5参照)がグリス保持板71とウォームホイール62との間に浸入できない程度の隙間を介在した状態に固定されている。保持板本体72の外側周縁には、上方向に向けて折曲形成された折曲部72bが形成されている。折曲部72bの内壁から内側方向(軸心方向)に向けて、ウォームギヤ61およびウォームホイール62のピッチに合わせた間隔(図3(c)参照)でリブ73aおよび噛合部73が連設されている。
なお、保持板本体72は、接着剤によってウォームホイール62の下面に接着してもよく、また、ウォームホイール62の下面に一体成形しても構わない。
噛合部73は、ウォームホイール62より外径側(径方向外側)でウォームギヤ61と噛み合う部位である。噛合部73は、保持板本体72の上面において、ウォームホイール62の歯先の軸方向の下端部62aから上方向に向けて突設されて、ウォームギヤ61のウォームギヤ軸61a(歯底61c)の近傍まで延設されている。噛合部73は、ウォームホイール62の内径側(ウォームホイール62側)に配置された一部が、ウォームホイール62の外径側に配置された補強用のリブ73aよりも軸方向に大きく突出して、ウォームギヤ61の歯形部61bに噛み合うように設定されている。リブ73aおよび噛合部73の数は、例えば、ウォームホイール62の歯数と同数である。
なお、リブ73aおよび噛合部73の数は、ウォームギヤ61およびウォームホイール62のピッチの間隔に合わせて形成されてあれば、ピッチの倍数の間隔で設置してもよい。
図3(a)に示すように、グリス溜部74は、グリスG(図4および図5参照)がウォームホイール62の外径方向へ流出するのを抑制するための部位である。グリス溜部74は、保持板本体72上において、保持板本体72の周縁に形成された壁状の折曲部72bと、ウォームホイール62の歯底62cとの間に配置されて、その間にグリスGを溜めるように設けられている。つまり、グリス溜部74は、折曲部72bによってグリスGが径方向の外側へ流動しないように抑制し、ウォームホイール62の歯底62cによってグリスGが径方向の内側へ流動しないように抑制している。
グリスGは、塗付したウォームギヤ61およびウォームホイール62の歯面から流れ落ちないように粘度の高い潤滑剤からなる。グリスGの粘度および成分等は、特に限定されず、一般的に使用されているグリスGや、粘性の高い作動油等の粘性流体でもよい。なお、グリスGは、潤滑剤であれば、グリスと呼ばれていないものであってもよい。
次に、図1〜図5を参照して本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置1の作用を説明する。
図1に示す電動パワーステアリング装置1は、運転者がステアリングホイール2を操舵すると、ステアリング軸3に付与される操舵トルクによりラック・ピニオン機構9を介してラック軸10が直線往復動し、タイロッド11等を介して転舵車輪12が転舵される。
図4は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構を示す図であり、(a)はウォームホイールが右方向へ回転したときの状態を示す要部拡大平面図、(b)はウォームホイールが右方向へ回転したときの状態を示す要部拡大断面図である。図5は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構を示す図であり、(a)はウォームホイールが左方向へ回転したときの状態を示す要部拡大平面図、(b)はウォームホイールが左方向へ回転したときの状態を示す要部拡大断面図である。
図4(a)、(b)に示すように、ウォームギヤ61とウォームホイール62とが噛み合っている箇所には、グリスGが塗付されている。例えば、電動モータM(図2参照)が右方向(矢印B方向)へ回転すると、ウォームギヤ61が同回転する。ウォームホイール62は、ウォームギヤ61が1回転すると1ピッチ分右方向(矢印A方向)へ回動する。グリス戻し機構7のグリス保持板71、噛合部73およびグリス溜部74は、ウォームホイール62と一体となって右方向(矢印A方向)へ回動する。
このため、噛合部73は、図5(a)に示すように、ウォームギヤ61の歯形部61b間にあるグリスGを回転する左方向(矢印C方向)へ流動させて、ウォームギヤ61の歯形部61b全体の中央部へ掻き集める。噛合部73は、ウォームギヤ61の他端部側に寄っていたグリスGを、ウォームギヤ61とウォームホイール62とが常時噛み合っているウォームギヤ61の噛み合い領域Sに掻き寄せて蓄積させることができる。
図6は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構を示す図であり、(a)は嵌合部がグリスを掻き寄せている状態を示す要部拡大平面図、(b)は嵌合部がグリスを噛み合い領域へ掻き寄せて循環させている状態を示す要部拡大断面図である。図7は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構を示す図であり、グリス溜部に溜まったグリスの状態を示す要部拡大断面図である。
しかしながら、グリスGは、噛合部73がウォームギヤ61の歯面に付着しているグリスGをウォームギヤ61の両端部側から中央部の前記噛み合い領域Sに掻き寄せて、グリスGをウォームギヤ61およびウォームホイール62の回転時に、常に、再供給する働きをする。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
図8は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構の第1変形例を示す図であり、(a)は要部拡大断面図、(b)は要部拡大斜視図、(c)は要部拡大平面図である。
このように噛合部73は、先端部を薄板状に形成して、基端部を厚く形成することによって、剛性および耐久性を向上させることができる。
このように噛合部73Aを形成すれば、噛合部73Aがウォームギヤ61の歯面にがたつきなく噛み合うようにすることができる。噛合部73Aをこのように形成しても、図8(a)に示すウォームギヤ61とウォームホイール62とが噛み合う噛み合い領域SにグリスG(図示省略)を掻き寄せる機能は維持される。
次に、図9(a)〜(c)を参照して本発明の第2変形例を説明する。
図9は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構の第2変形例を示す図であり、(a)は要部拡大断面図、(b)は要部拡大斜視図、(c)は要部拡大平面図である。
次に、図10を参照して本発明の第3変形例を説明する。
図10は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のグリス戻し機構の第3変形例を示す断面図である。
この場合、グリス保持板71Cは、ウォームホイール62の下端部62aにねじ止め等で固定される。噛合部73Cは、樹脂によってグリス溜部74Cに一体形成される。
また、グリス保持板71には、ウォームギヤ61とウォームホイール61のガタを吸収するギヤ機構を設けてもよい。
2 ステアリングホイール
3 ステアリング軸
6 減速機構
7,7A,7B,7C グリス戻し機構
61 ウォームギヤ
62 ウォームホイール
62a 下端部
71,71A,71B,71C グリス保持板
73,73A,73B,73C 噛合部
74,74A,74C グリス溜部
G グリス
M 電動モータ
Claims (3)
- 操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤおよびウォームホイールを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記ウォームギヤまたは前記ウォームホイールには、グリスが塗付され、
前記ウォームホイールの軸方向の下端部に、このウォームホイールより外径側で前記ウォームギヤと噛み合う噛合部を有するグリス戻し機構を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記噛合部は、前記ウォームホイールの内径側に配置された一部が、前記ウォームホイールの外径側に配置された部位よりも軸方向に大きく設定されてい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。
- 前記グリス戻し機構は、前記グリスが前記ウォームホイールの外径方向へ移動するのを抑制するグリス溜部を有す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。
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