JP3613693B2

JP3613693B2 - 電動式舵取装置

Info

Publication number: JP3613693B2
Application number: JP21099498A
Authority: JP
Inventors: 康裕石井; 修佐野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2018-07-27
Also published as: JP2000043739A; US6705176B2; US20030136211A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる電動式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の舵取りは、車室の内部に配された操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
自動車用の電動式舵取装置としては、図９に示すように、操舵輪１０１に連なる第１操舵軸１０２と、該第１操舵軸１０２及び第１操舵軸１０２にトーションバー１０３を介して連結される第２操舵軸１０４の回転方向への相対変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１０５と、該トルクセンサ１０５の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ１０６の回転を減速して前記第２操舵軸１０４に伝達するウォーム１０７及びウォームホイール１０８を有する減速機構１０９とを備え、操舵輪１０１の回転に応じた舵取機構の動作を前記電動モータ１０６の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
また、前記ウォームが設けられているウォーム軸及びウォームホイールが設けられている第２操舵軸は、その軸長方向の両端側が軸受により支持されて、径方向及び軸長方向への移動が阻止されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上の如くウォーム及びウォームホイールが用いられる場合、その歯の部分にバックラッシュが生ずることになるため、従来においては、ウォーム軸及びウォームホイールを組み付けるとき、加工精度の範囲内で前記バックラッシュができないように組み付けられているが、ウォーム、ウォーム軸、これを支持する軸受部、ウォームホイール及びこれを支持する第２操舵軸などの寸法誤差により、組立て後に比較的大きな割合でバックラッシュが生ずることになる。
また、近年のように操舵補助力の高出力化が進んだ場合、ウォーム及びウォームホイールの歯の摩耗が増大して、前記バックラッシュの発生が避けられないという問題がある。この場合、前記ウォーム軸及び第２操舵軸は、その移動が阻止されているため、前記バックラッシュを調整することができなくて、バックラッシュによる音鳴りが自動車の室内に洩れることになる。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ウォーム軸をウォームホイールへ向けて偏倚が可能とし、該ウォーム軸をその偏倚方向へ付勢する付勢手段を設けることにより、ウォームなどの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、さらに、ウォーム及びウォームホイールの歯の摩耗が増大してバックラッシュが発生した場合、これを簡易になくすることができる電動式舵取装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動式舵取装置は、操舵軸に設けられるウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合するウォームが設けられており、前記ウォームホイールへ向けて偏倚が可能なウォーム軸と、該ウォーム軸をその内側に支持し、ねじ孔を有するギヤハウジングと、前記ウォーム軸をその偏倚方向へ付勢する付勢手段とを備え、操舵補助用の電動モータの回転を前記ウォーム及びウォームホイールから前記操舵軸に伝え、操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記付勢手段は、前記ねじ孔に緊締されるねじ体及び該ねじ体と前記ウォーム軸との間に介在されるばね体を備えており、前記ギヤハウジングは前記ウォーム軸を前記ウォームホイールへ向けて偏倚させるべき方向への移動を許容する円弧状の凹所を有することを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、ねじ体及びばね体によりウォーム軸をウォームホイールへ向けて移動させることができるから、ウォームなどの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、歩留まりを高めることができるのであり、また、ウォーム、ウォームホイールの歯の摩耗が増大した場合においてもバックラッシュを良好になくすることができ、バックラッシュによる音鳴りが自動車の室内に洩れることを防止できる。しかも、ばね体の力だけでバックラッシュをなくすることができない場合においても、ねじ体を操作することにより、バックラッシュを良好になくすることができる。
【００１０】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記ウォーム軸は前記電動モータと反対側を非偏倚としてあり、前記ウォーム軸は電動モータの出力軸との連動側を偏倚可能とし、該ウォーム軸及び前記出力軸間に、これらを連動連結する連結部材が設けてあることを特徴とする。
【００１１】
第２発明にあっては、ウォーム軸の偏倚を連結部材で吸収することができるから、ウォーム軸の偏倚量が多くなるような場合でも、ウォーム軸の回転性に影響が生じることを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図３は本発明に係る電動式舵取装置の全体の断面図である。
電動式舵取装置は、図３に示すように、操舵輪１に連なる第１操舵軸２と、該第１操舵軸２及び第１操舵軸２にトーションバー３を介して連結される第２操舵軸４の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、前記第２操舵軸４の回転を舵取機構に伝達する等速ジョイントと、前記トルクセンサ５の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用の電動モータ６の回転を減速して第２操舵軸４に伝達するウォーム７１及びウォームホイール７２を有する減速機構７と、前記第１操舵軸２を取り囲んで支持する第１軸ハウジング９及び第２軸ハウジング１０と、前記トルクセンサ５が収容されるセンサハウジング１１と、前記減速機構７が収容されるギヤハウジング８と、前記第１軸ハウジング９を車体に取付ける取付ブラケット１２とを備えている。そして、ギヤハウジング８に前記電動モータ６が取付けられており、また、第１軸ハウジング９の他端部が第２軸ハウジング１０の一端部に軸長方向相対移動が可能に嵌合してある。
【００１９】
第１操舵軸２は、一端部に前記操舵輪１が取付けられ、中間部が軸受１３を介して円筒状の前記第１軸ハウジング９に支持される筒状の第１軸体２ａと、該第１軸体２ａの他端部に相対回転が不能であり、軸長方向への移動が可能に嵌合される棒状の第２軸体２ｂと、該第２軸体２ｂにダウエルピン２ｃにより連結される筒状の第３軸体２ｄとを備えており、第１及び第２軸体２ａ，２ｂ間に、運転者から前記操舵輪１に作用する衝撃エネルギーを吸収する合成樹脂製の衝撃エネルギー吸収体２ｅが設けてあり、また、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との間に前記トルクセンサ５を配置している。
【００２０】
また、第２操舵軸４は、筒状に形成されており、一端部が第２軸体２ｂの他端部に前記ダウエルピン２ｃにより連結されているトーションバー３の他端部に嵌合されて、ダウエルピン４ａにより連結されている。第２操舵軸４の軸長方向中間は一対の軸受１４，１５を介して前記ギヤハウジング８に回転が可能に支持されており、また、これら軸受１４，１５間の嵌合部４ｂに前記ウォームホイール７２が嵌合により取付けられている。
【００２１】
第２軸ハウジング１０は、図３に示す如く一端部が前記第１軸ハウジング９に嵌合され、他端部が前記センサハウジング１１に嵌合され、前記衝撃エネルギーを吸収するとき、前記第１軸ハウジング９を前記第２軸ハウジング１０に対し軸長方向移動させるようにしている。
【００２２】
図１は減速機構及び電動モータ部分の断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
減速機構７は、前記電動モータ６の出力軸６０に連なるウォーム軸７０の軸長方向中間に一体に形成されたウォーム７１と、前記第２操舵軸４の嵌合部４ｂに固定されるウォームホイール７２とを備え、これらウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により前記電動モータ６の回転を減速して第２操舵軸４に伝達し、これから等速ジョイントを経て舵取機構へ伝達するようにしている。
【００２３】
ウォーム軸７０は、第２操舵軸４の軸芯と交叉するように配置されて、その軸長方向両端部がボール軸受を用いてなる第１及び第２軸受１６，１７を介して前記ギヤハウジング８の第１及び第２軸受孔８１，８２に回転が可能に支持されており、これら第１及び第２軸受１６，１７間の中間にウォーム７１が一体に設けてあり、また、一端部が継筒１８の内面にスプライン嵌合されて前記出力軸６０に連結されている。
【００２４】
以上の如くギヤハウジング８に支持されているウォーム軸７０は、前記出力軸６０と反対側に配置される第２軸受１７をウォームホイール７２に向けて偏倚が可能としてあり、該第２軸受１７をその偏倚方向へ付勢するばね体を有する付勢手段３０を前記ギヤハウジング８に取付けている。
【００２５】
第２軸受１７の偏倚は、第２軸受孔８２に第２軸受１７の移動を許容する円弧状の凹所８３を設け、該凹所８３に偏倚させるのである。また、前記第２軸受孔８２の凹所８３と反対側からギヤハウジング８の外部へ開放するねじ孔８４を設けて、該ねじ孔８４に前記付勢手段３０を取付けている。尚、第２軸受１７のウォームホイール７２に向けての偏倚量は、３０ミクロン程度であるから、ウォーム軸７０の出力軸６０との継合部におけるガタつき量及び第１軸受１６が有するガタつき量で十分吸収することができる。
【００２６】
この付勢手段３０は、前記第２軸受１７の外周面と接触する円弧面及びばね保持部を有しており、第２軸受孔８２へ向けて移動が可能に挿入されるばね保持体３１と、前記ばね保持体３１に保持されるコイルばねを用いてなるばね体３２と、前記ねじ孔８４に緊締されて前記ばね体３２の撓み量を調整するねじ体３３と、該ねじ体３３に螺合されるロックナット３４とを備えており、ロックナット３４を弛緩した状態でねじ体３３を操作することによりばね保持体３１を移動させ、第２軸受１７を凹所８３へ向けて偏倚させることができるようにしている。
【００２７】
ギヤハウジング８には、第１軸受１６のスラスト荷重が作用する方向への移動を規制する第１規制部８ａ、及び第２軸受１７のスラスト荷重が作用する方向への移動を規制する第２規制部８ｂが設けてある。また、第１軸受孔８１の電動モータ側端部には第１軸受１６の外輪に当接するねじ体１９が緊締してあり、該ねじ体１９の操作力を、第１軸受１６からウォーム軸７０に伝達して、該ウォーム軸７０の軸長方向へのがたつきを防止し、この状態でねじ体１９に螺合されているロックナット２０を緊締することによりねじ体１９の回転をロックしている。
【００２８】
実施の形態１において、ウォーム軸７０を組み込む場合、ねじ体３３の操作により第２軸受１７を移動させ、ウォーム７１をウォームホイール７２に接触させ、ウォームホイール７２を回してバックラッシュが生じていないのを確認したあと、ロックナット３４を緊締し、調整状態を保持する。従って、ウォーム７１などの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、歩留まりを高めることができる。
【００２９】
そして、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗が増大して、バックラッシュが発生した場合、前記ロックナット２０及びねじ体１９を弛緩することにより、第２軸受１７の拘束が解除されて、該第２軸受１７及びウォーム軸７０がばね体３２の力により凹所８３へ向けて偏倚することになり、前記バックラッシュをなくすることができる。
【００３０】
また、この場合において、前記ばね体３２の力だけでバックラッシュをなくすることができないときは、ロックナット３４を弛緩し、ねじ体３３を操作してばね体３２の撓み量を調整し、第２軸受１７を凹所８３へ向けて偏倚させることによりバックラッシュを良好になくすることができる。
【００３１】
実施の形態２
図４は実施の形態２における減速機構及び電動モータ部分の断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線の断面図である。
この実施の形態２の電動式舵取装置は、前記付勢手段３０におけるばね体３２及びばね保持体３１をなくし、ギヤハウジング８のねじ孔８４に、前記第２軸受１７の外周面に当接するねじ体３５を螺合し、該ねじ体３５の操作により第２軸受１７を凹所８３へ向けて偏倚させるようにし、また、前記第１規制部８ａをなくしたものであり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるため、共通部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００３２】
実施の形態２においては、ウォーム軸７０を組み込む場合、ロックナット２０及びねじ体１９を弛緩した状態で、ねじ体３５の操作により第２軸受１７を移動させ、ウォーム７１をウォームホイール７２に接触させ、ウォームホイール７２を回してバックラッシュが生じていないのを確認したあと、前記ねじ体１９を操作して、その操作力を第１軸受１６の外輪、ボール、内輪、ウォーム軸７０、第２軸受１７の内輪及びボールを経て外輪に伝達し、該外輪を前記第２規制部８ｂに押圧して第２ボール軸受１７の自由な偏倚を拘束し、前記ねじ体３５による調整状態を保持する。従って、ウォーム７１などの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、歩留まりを高めることができる。
【００３３】
そして、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗が増大して、バックラッシュが発生した場合、前記ロックナット２０及びねじ体１９を弛緩することにより、第２軸受１７の拘束を解除して、ねじ体３５を操作して第２軸受１７を凹所８３へ向けて偏倚させることによりバックラッシュを良好になくすることができる。
【００３４】
実施の形態３
図６は実施の形態３における減速機構及び電動モータ部分の断面図である。
この実施の形態３の電動式舵取装置は、第２軸受１７を偏倚させる代わりに、第１軸受１６を偏倚が可能とし、この第１軸受１６を付勢する付勢手段３０を設け、さらに、前記出力軸６０及びウォーム軸７０を等速ジョイント２１で連結し、ねじ体１９及びロックナット２０をなくしたものであり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるため、共通部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００３５】
前記等速ジョイント２１は、軸体２１ａの両端部に設けられているヨーク２１ｂ，２１ｂ及び十字軸２１ｃ，２１ｃを介して前記出力軸６０及びウォーム軸７０に継合されており、出力軸６０の回転をウォーム軸７０に等速伝達する。
【００３６】
実施の形態３において、ウォーム軸７０を組み込む場合、ねじ体３３の操作により第１軸受１６を移動させ、ウォーム７１をウォームホイール７２に接触させ、ウォームホイール７２を回してバックラッシュが生じていないのを確認したあと、ロックナット３４を緊締し、調整状態を保持する。従って、ウォーム７１などの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、歩留まりを高めることができる。
【００３７】
そして、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗が増大して、バックラッシュが発生する場合、第１軸受１６及びウォーム軸７０がばね体３２の力により凹所８３へ向けて偏倚することになり、前記バックラッシュをなくすることができる。
【００３８】
この場合において、前記ばね体３２の力だけでバックラッシュをなくすることができないときは、ロックナット３４を弛緩し、ねじ体３３を操作してばね体３２の撓み量を調整し、第１軸受１６を凹所８３へ向けて偏倚させることによりバックラッシュを良好になくすることができる。
【００３９】
また、この実施の形態３においては、ウォーム軸７０が出力軸６０に等速ジョイント２１で連結されているから、ウォーム軸７０の偏倚量に影響されることなく、ウォーム軸７０を円滑に回転させることができる。
尚、実施の形態３において、前記付勢手段３０は、実施の形態２の構成を採用してもよい。
【００４０】
実施の形態４
図７は実施の形態４における減速機構及び電動モータ部分の断面図、図８は付勢手段の断面図である。
この実施の形態４の電動式舵取装置は、ウォーム軸７０を偏倚させる代わりに、ウォームホイール７２を前記ウォーム軸７０へ向けて偏倚が可能とし、該ウォームホイール７２をその偏倚方向へ付勢する付勢手段２２を設け、ウォーム軸７０の付勢手段３０をなくしたものであり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるため、共通部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００４１】
ウォームホイール７２は、その内周に形成した嵌合孔７２ａの内径を前記第２操舵軸４の嵌合部４ｂにおける外径よりも大径に形成して第２操舵軸４に対しウォーム軸７０へ向けて偏倚が可能とするのであり、また、付勢手段２２は、前記第２操舵軸４の嵌合部４ｂ及びウォームホイール７２の嵌合孔７２ａに回転力の伝達が可能に嵌合される弾性リング２３を用いてなる。
【００４２】
この弾性リング２３は、金属または合成樹脂などの剛性を有する内輪２３ａ及び外輪２３ｂ間に合成ゴムなどの弾性材２３ｃを加硫接着などの結合手段により一体的に設けてなり、内輪２３ａの嵌合孔及び外輪２３ｂの外周面にはセレーションなどの凹凸条を設けて、その内輪２３ａを前記嵌合部４ｂに圧入固定し、外輪２３ｂをウォームホイール７２の嵌合孔７２ａに圧入固定して、ウォームホイール７２を第２操舵軸４に対しウォーム軸７０へ向けて偏倚が可能とする。尚、ウォームホイール７２は弾性リング２３を介して第２操舵軸４と一体となり、第２操舵軸４と共回りする。
【００４３】
弾性リング２３の固定は、前記した如く内輪２３ａ及び外輪２３ｂにセレーションなどの凹凸条を設けて圧入固定する他、ピン、キーなどの回り止め部材を用いてもよい。
【００４４】
実施の形態４において、ウォーム軸７０及びウォームホイール７２を組み込む場合、例えば軸受１４，１５（図３参照）により第２操舵軸４をギヤハウジング８に支持したあと、第１及び第２軸受１６，１７によりウォーム軸７０をギヤハウジング８に支持するとき、ウォーム７１をウォームホイール７２に接触させるとともに図７に示す如くウォーム７１側の弾性リング２３部分を径方向に圧縮させて、ウォームホイール７２をウォーム７１と反対側へ偏倚させる。従って、ウォーム７１などの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、歩留まりを高めることができる。
【００４５】
そして、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗が増大して、バックラッシュが発生した場合、ウォームホイール７２が弾性リング２３の力によりウォーム７１へ向けて偏倚することになり、前記バックラッシュをなくすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した如く第１発明に係る電動式舵取装置によれば、付勢手段によりウォーム軸をウォームホイールへ向けて移動、又は、ウォームホイールをウォーム軸へ向けて移動させることができるから、ウォームなどの部品の寸法誤差に影響されることなくバックラッシュを良好になくすることができ、歩留まりを高めることができるのであり、また、ウォーム、ウォームホイールの歯の摩耗が増大した場合においてもバックラッシュを良好になくすることができ、バックラッシュによる音鳴りが自動車の室内に洩れることを防止できる。しかも、ばね体の力だけでバックラッシュをなくすることができない場合においても、ねじ体を操作することにより、バックラッシュを良好になくすることができる。
【００４７】
第２発明に係る電動式舵取装置によれば、ウォーム軸の偏倚を連結部材で吸収することができるから、ウォーム軸の偏倚量が多くなるような場合でも、ウォーム軸の回転性に影響が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式舵取装置の減速機構及び電動モータ部分の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】本発明に係る電動式舵取装置の全体の断面図である。
【図４】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態２における減速機構及び電動モータ部分の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態３における減速機構及び電動モータ部分の断面図である。
【図７】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態４における減速機構及び電動モータ部分の断面図である。
【図８】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態４における付勢手段の断面図である。
【図９】従来例における電動式舵取装置の断面図である。
【符号の説明】
２第１操舵軸
４第２操舵軸
６電動モータ
７減速機構
７０ウォーム軸
７１ウォーム
７２ウォームホイール
８ギヤハウジング
２１等速ジョイント（連結部材）
２３弾性リング
２２，３０付勢手段
３２ばね体
３３ねじ体
８４ねじ孔

Claims

操舵軸に設けられるウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合するウォームが設けられており、前記ウォームホイールへ向けて偏倚が可能なウォーム軸と、該ウォーム軸をその内側に支持し、ねじ孔を有するギヤハウジングと、前記ウォーム軸をその偏倚方向へ付勢する付勢手段とを備え、操舵補助用の電動モータの回転を前記ウォーム及びウォームホイールから前記操舵軸に伝え、操舵補助するようにした電動式舵取装置において、前記付勢手段は、前記ねじ孔に緊締されるねじ体及び該ねじ体と前記ウォーム軸との間に介在されるばね体を備えており、前記ギヤハウジングは前記ウォーム軸を前記ウォームホイールへ向けて偏倚させるべき方向への移動を許容する円弧状の凹所を有することを特徴とする電動式舵取装置。
前記ウォーム軸は前記電動モータと反対側を非偏倚としてあり、前記ウォーム軸は電動モータの出力軸との連動側を偏倚可能とし、該ウォーム軸及び前記出力軸間に、これらを連動連結する連結部材が設けてある請求項１記載の電動式舵取装置。