JP4051998B2

JP4051998B2 - Reduction mechanism of electric power steering device

Info

Publication number: JP4051998B2
Application number: JP2002134156A
Authority: JP
Inventors: 祐次川池; 明会田; 栄松本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: JP2003327082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置の減速機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステアリングシャフトのキーロック機構は、例えば、実開平３−２４９５９号公報において、図７に示すものが開示されている。同図において、金属板をプレス成形することで楕円筒状に形成され、その一部にロックピン２２の内端部が係合自在な係合孔２１ａを設けたロックブラケット２１を、ステアリングシャフト２０の中間部外周面に溶接固定している。２３はイグニッションスイッチ、２４はキー、２５はステアリングコラムである。
【０００３】
また、特開２００１−１６３１８７号公報においては、ステアリングコラムにコラム軸方向に相対移動可能且つコラム軸中心に相対回転が阻止されるように挿入されるロック部材にステアリングシャフトがコラム軸中心に相対回転可能に挿入され、このロック部材は開閉機構によるイグニッションスイッチの開閉動作に伴って作動する伝動機構と連動することでロック位置とロック解除位置との間でコラム軸方向に変位する、ステアリングシャフトのキーロック機構が開示されている。このロック位置のロック部材はステアリングシャフトと同行回転可能な受け部にコラム軸中心に相対回転不能に連結され、そのロック解除位置が解除されることで、受け部に対してコラム軸中心に相対回転する構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の上記ステアリングシャフトのキーロック機構においては、ステアリングシャフトにロックブラケット２１を溶接・固定したり、ステアリングシャフトにロックブラケットとトルクリミッターを組み合わせて相対回転可能に設けたりしているため、キーロック機構やその廻りの構成が複雑化して部品点数が増えることによってスペースを占めてしまい、ステアリングシャフトのコラプスストロークが制限されたりするといった問題点があった。
【０００５】
特に、電動パワーステアリング装置の場合、ウォームやウォームホイール等を含む減速機構を装備しているために、ステアリングシャフト（又は同シャフトに連結された伝達軸）上にキーロック機構を設けると、同シャフトに十分のスペースを確保するのが難しかった。
【０００６】
本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、キーロック機構を備えると共に、ステアリングシャフト（又は同シャフトに連結された伝達軸）上のスペースを十分に確保することができる、簡単な構成の電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明では、モータの軸が連結され駆動軸となるウォームと、ステアリングシャフトに設けられかつ従動ギアとして該ウォームに係合し該ウォームからの回転をステアリングシャフトに伝達するウォームホイールとから成る減速機構であって、前記ステアリングシャフトの操舵力伝達を阻止するために該減速機構内に、前記ウォームホイールの歯部内径側にある芯金部の、ステアリングシャフト出力側の側面内に周方向に等間隔で多数設けられたロック穴と、該減速機構のハウジングに設けられ、ハウジング内を軸方向に移動しロック穴の１つに係合するロックピンを有するロックユニットとから成るキーロック機構を設け、前記ウォームホイールは前記ステアリングシャフトに所定リミットトルク値以下の時には一体的に回転させ、該所定リミットトルク値を超えると滑りにより相対回転を生じさせる環状部材を介して外嵌されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置の減速機構を提供する。
【０００８】
以上のように構成されたことで、ステアリングシャフト（又は同シャフトに連結した伝達軸）上にキーロック機構を設ける必要がなく、シャフト上に十分のスペースを確保することができ、コラプスストロークを十分に取ることができる。
【００１１】
本発明の構成によれば、ウォームホイールのロック穴位置の軸中心からの距離を比較的大きく取れるため、力のモーメントの関係で、同じ入力トルクに対してより少ない耐力でロック可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例と実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の参考例を示す電動パワーステアリング装置の減速機構の断面図、図２は図１のウォームホイールを矢印Ａ方向から見た図、図３は本発明の第１の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構の断面図、図４は図３のウォームホイールを矢印Ｂ方向から見た図、図５はトレランスリングを示す斜視図、図６は第２の参考例を説明するための電動パワーステアリング装置の減速機構の断面図である。
【００１４】
図１において、トーションバー７を内嵌し、図示しないステアリングシャフトと同軸に連結された伝達軸１にウォームホイール２が外嵌・固定されており、この伝達軸１はカバー３に対して、軸受４を介して回転自在に設けられている。
【００１５】
ウォームホイール２は、動力補助用のモータ（図６のＭ）の出力軸に連結された駆動ギアであるウォーム（図６の９）に係合しており、モータからの動力伝達を受ける従動ギアであって減速機構の一部を構成している。この減速機構自体の構成は従来公知のものであり、詳細説明を省略する。
【００１６】
本実施形態において、ウォームホイール２の芯金部２ａには、図２に示すように、ロック穴２ｂがその周方向に等間隔で多数配設されている。
【００１７】
一方、カバー３側には、任意に軸方向に移動自在なシリンダー(ロックピン)６を有するロックユニット５が配設されている。このロックユニット５のシリンダー６がその軸方向に移動して、その先端がウォームホイール２のロック穴２ｂに係合することによりロックされるようになっている。このロック穴２ｂ、ロックユニット５、シリンダー６によりキーロック機構が構成されている。
このロックユニット５は、ステアリングシャフトが図示しないユニバーサルジョイント（十字軸継ぎ手）に連結されている場合は、ジョイントのスイングサークルを避けた位置に配置する。
【００１８】
上記構成において、ウォームホイール２のロック穴２ｂの伝達軸１中心からの距離は少なくとも４０mm以上配することができる。このことは、従来のキーロック機構のロック穴のように、軸中心(コラム中心)からの距離が２５〜３０mmの場合に比べて、モーメント力の関係で、入力トルクに対してより小さい耐力でロックすることができるため、ロックに所定の入力トルクに対する耐力が求められる法規をクリアするのが容易になる。
【００１９】
また、従来のように、ステアリングシャフト（又は同シャフトに連結された伝達軸）上にロックブラケットを設ける必要がないので、シャフト上に十分のスペースを確保することができる。
【００２０】
次に、第１の実施形態について図３及び図４を参照して説明する。この実施形態は参考例と略同様であって同一部材には同一番号を付している。異なっているのは、ウォームホイール２はトルクリミッターであるトレランスリング８を介して伝達軸１に外嵌されている点である。
【００２１】
このトレランスリング８は、図５に示すように、割り溝を有する金属製リング本体に、周方向に沿って等間隔に径方向外側に突出する突出部８ａを、多数一体的に形成したもので、各突出部８ａの径方向変形量に対応する径方向力を伝達軸１外周面とウォームホイール２の芯金部２ａの軸孔に作用させる。
【００２２】
このトレランスリング８の外周部と芯金部２ａの軸孔の内周との間の摩擦と、トレランスリング８の内周部と伝達軸１の外周との間の摩擦により、伝達軸１から芯金部２ａにトルクを伝達できるので、伝達軸１と芯金部２ａは、予め設定されたリミットトルクまでは一体的に回転可能とされている。このリミットトルクを越えるトルクが伝達軸１から芯金部２ａに作用すると、トレランスリング８の外周部と芯金部２ａ軸孔の内周との間、又はトレランスリング８の内周部と伝達軸１の外周との間の少なくとも一方において滑りが生じ、芯金部２ａは伝達軸１に対して相対回転する。
【００２３】
このリミットトルクの値は、その作用により芯金部２ａやロックユニット５が破損しないように設定すれば良く、そのリミットトルクの値に応じてトレランスリング８の圧入シメシロ管理をすれば良い。
【００２４】
このように、リミットトルクを越えるトルクが伝達軸１から芯金部２ａに作用すると、ウォームホイール２は伝達軸１に対して相対回転するので、ロックユニット５のシリンダー６に過大な曲げ入力が掛かって破損してしまうのを防止することができる。
【００２５】
次に、第２の参考例について図６を参照して説明する。この実施形態において、モータＭの出力軸Ｍ１にはウォーム９を一体に有するウォーム軸１０が回転的に一体に連結されている。ウォーム９にはウォームホイール２が噛み合っている。ウォーム軸１０上には一体的にロックブラケット１１が設けてある。このロックブラケット１１のロック穴１１ａに、ハウジングＺに固定したロックユニット５のシリンダー６が係合することによりロックされる構成である。
【００２６】
ロックブラケット１１はウォーム軸１０上に外嵌・固定するか、または圧入・溶接等により接合することができるが、第１の実施形態と同様のトレランスリングを装着して、リミットトルクを有する構成にすることもできる。
【００２７】
この構成において、ウォームホイール２の伝達軸１にトルクが加わった時に、ウォームホイール２とウォーム９の噛み合い関係によってウォーム軸１０が周方向に移動しようとするのを、ロックブラケット１１とシリンダー６の係合により阻止する。この時、ウォームホイール２の伝達軸１に加わるトルクは、上記実施形態のようにウォームホイール２をロックする場合に比較して、(１／ギヤ減速比）の耐力で支えることができる。
【００２８】
上記実施の形態においては、減速機構としてウォーム/ウォームホイールギア機構について例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばハイポイドギア機構、平歯車機構、またはハスバ歯車機構などにも適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、減速機構にキーロック機構を備えているので、ステアリングシャフト（又は同シャフトに連結した伝達軸）上に十分のスペースを確保することができ、テレスコ機構等を設けることが可能となる。
【００３０】
また、ロック位置の軸中心からの距離を従来より大きく取ることができるので、力のモーメントの関係で、所定の入力トルクに対する耐力の法規を容易にクリアすることができる。
【００３１】
また、インナーコラムやアウターコラムの嵌合部長さを大きく取れるので、コラプスストロークを十分取ることができ、衝突時の有利な特性にも寄与することができる。さらに、ステアリングシャフトにキーロック機構を設けなくても良く、コラム剛性やコラムの曲げ剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例を示す電動パワーステアリング装置の減速機構の断面図。
【図２】図１のウォームホイールを矢印Ａ方向から見た図。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の減速機構の断面図。
【図４】図３のウォームホイールを矢印Ｂ方向から見た図。
【図５】トレランスリングを示す斜視図。
【図６】第２の参考例を説明するための電動パワーステアリング装置の減速機構の断面図。
【図７】従来のキーロック機構を示す部分断面図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed reduction mechanism for an electric power steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a conventional key lock mechanism for a steering shaft, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-24959 discloses the one shown in FIG. In the figure, a lock bracket 21 formed by pressing a metal plate into an elliptical cylinder shape and having an engagement hole 21a with which an inner end portion of a lock pin 22 can be engaged is provided at a part of the steering shaft 20. Is fixed to the outer peripheral surface of the intermediate portion by welding. Reference numeral 23 is an ignition switch, 24 is a key, and 25 is a steering column.
[0003]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-163187, the steering shaft is relatively rotated about the column axis in a lock member that is inserted into the steering column so as to be relatively movable in the column axis direction and prevented from rotating relative to the column axis. Steering shaft key that is inserted in such a way that it is displaced in the column axis direction between the locked position and unlocked position by interlocking with the transmission mechanism that operates in accordance with the opening / closing operation of the ignition switch by the opening / closing mechanism. A locking mechanism is disclosed. The lock member in this lock position is connected to a receiving part that can rotate together with the steering shaft so that it cannot rotate relative to the center of the column axis. By releasing the unlocked position, the locking member is rotated relative to the center of the column axis. It is the structure to do.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional key lock mechanism for the steering shaft, the lock bracket 21 is welded and fixed to the steering shaft, or the steering shaft is provided with a lock bracket and a torque limiter so as to be relatively rotatable. The lock mechanism and the surrounding structure are complicated and the number of parts increases, thereby occupying space and limiting the collapse stroke of the steering shaft.
[0005]
In particular, in the case of an electric power steering device, since a speed reduction mechanism including a worm and a worm wheel is equipped, if a key lock mechanism is provided on a steering shaft (or a transmission shaft connected to the shaft), the shaft It was difficult to secure enough space.
[0006]
The present invention improves the disadvantages of the conventional example described above, includes a key lock mechanism, and has a simple configuration that can sufficiently secure a space on a steering shaft (or a transmission shaft connected to the shaft). It is an object to provide an electric power steering apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a worm that is connected to a motor shaft as a drive shaft and a steering shaft that engages the worm as a driven gear and transmits the rotation from the worm to the steering shaft. And a worm wheel, wherein a mandrel portion on the inner diameter side of the tooth portion of the worm wheel is disposed on the steering shaft output side to prevent transmission of the steering force of the steering shaft. A plurality of lock holes provided in the side surface at equal intervals in the circumferential direction; and a lock unit provided in a housing of the speed reduction mechanism and having a lock pin that moves in the housing in the axial direction and engages one of the lock holes. When the worm wheel is less than a predetermined limit torque value on the steering shaft Integrally rotated, it provides a speed reduction mechanism of the electric power steering apparatus characterized by being fitted through the annular member to cause relative rotation by sliding it exceeds the predetermined limit torque value.
[0008]
With the above configuration, there is no need to provide a key lock mechanism on the steering shaft (or the transmission shaft connected to the shaft), a sufficient space can be ensured on the shaft, and the collapse stroke is sufficient. Can be taken to.
[0011]
According to the configuration of the present invention, since the take relatively large distance from the axial center of the locking hole position of the worm wheel, in relation to the moment of the force, and can be locked in less strength for the same input torque.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Reference examples and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a reduction mechanism of an electric power steering apparatus showing a reference example of the present invention, FIG. 2 is a view of the worm wheel of FIG. 1 viewed from the direction of arrow A, and FIG. 3 is a first embodiment of the present invention. cross-sectional view of a reduction gear mechanism of the electric power steering apparatus shown, FIG. 4 is a diagram of the worm wheel as viewed from the direction of arrow B in FIG 3, FIG 5 is a perspective view showing a tolerance ring, FIG. 6 illustrates the second reference example It is sectional drawing of the deceleration mechanism of the electric power steering apparatus for this.
[0014]
In FIG. 1, a torsion bar 7 is internally fitted, and a worm wheel 2 is externally fitted and fixed to a transmission shaft 1 that is coaxially connected to a steering shaft (not shown). 4 is rotatably provided.
[0015]
The worm wheel 2 is engaged with a worm (9 in FIG. 6) that is a drive gear connected to an output shaft of a motor for assisting power (M in FIG. 6), and is a driven gear that receives power transmission from the motor. And constitutes a part of the speed reduction mechanism. The configuration of the speed reduction mechanism itself is conventionally known and will not be described in detail.
[0016]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a large number of lock holes 2 b are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the core metal part 2 a of the worm wheel 2.
[0017]
On the other hand, a lock unit 5 having a cylinder (lock pin) 6 that is arbitrarily movable in the axial direction is disposed on the cover 3 side. The cylinder 6 of the lock unit 5 moves in the axial direction, and the tip of the cylinder 6 is locked by engaging with the lock hole 2b of the worm wheel 2. The lock hole 2b, the lock unit 5, and the cylinder 6 constitute a key lock mechanism.
When the steering shaft is connected to a universal joint (cross shaft joint) (not shown), the lock unit 5 is disposed at a position avoiding the joint swing circle.
[0018]
In the above configuration, the distance from the center of the transmission shaft 1 of the lock hole 2b of the worm wheel 2 can be at least 40 mm. Compared to the case where the distance from the shaft center (column center) is 25 to 30 mm as in the case of the lock hole of the conventional key lock mechanism, this is less proof against the input torque due to the moment force. Since it can be locked, it becomes easy to clear the regulations that require the lock to withstand a predetermined input torque.
[0019]
In addition, unlike the prior art, there is no need to provide a lock bracket on the steering shaft (or the transmission shaft connected to the shaft), so that a sufficient space can be secured on the shaft.
[0020]
Next, a first embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment is substantially the same as the reference example, and the same members are denoted by the same reference numerals. The difference is that the worm wheel 2 is externally fitted to the transmission shaft 1 via a tolerance ring 8 which is a torque limiter.
[0021]
As shown in FIG. 5, the tolerance ring 8 is formed by integrally forming a large number of protrusions 8a protruding radially outward at equal intervals along the circumferential direction on a metal ring body having a split groove. A radial force corresponding to the radial deformation amount of each projecting portion 8 a is applied to the outer peripheral surface of the transmission shaft 1 and the shaft hole of the core metal portion 2 a of the worm wheel 2.
[0022]
The friction between the outer periphery of the tolerance ring 8 and the inner periphery of the shaft hole of the cored bar 2a and the friction between the inner periphery of the tolerance ring 8 and the outer periphery of the transmission shaft 1 cause the core from the transmission shaft 1. Since torque can be transmitted to the metal part 2a, the transmission shaft 1 and the core metal part 2a can be integrally rotated up to a preset limit torque. When torque exceeding the limit torque acts on the cored bar part 2a from the transmission shaft 1, it is between the outer peripheral part of the tolerance ring 8 and the inner periphery of the shaft hole of the cored bar part 2a or between the inner peripheral part of the tolerance ring 8 and the transmission shaft. Slip occurs in at least one of the outer periphery of the core 1 and the cored bar 2 a rotates relative to the transmission shaft 1.
[0023]
The limit torque value may be set so that the cored bar 2a and the lock unit 5 are not damaged by the action, and the press-fitting squeeze management of the tolerance ring 8 may be performed according to the limit torque value.
[0024]
As described above, when torque exceeding the limit torque acts on the cored bar portion 2a from the transmission shaft 1, the worm wheel 2 rotates relative to the transmission shaft 1, so that excessive bending input is applied to the cylinder 6 of the lock unit 5. Can be prevented.
[0025]
Next, a second reference example will be described with reference to FIG. In this embodiment, a worm shaft 10 integrally having a worm 9 is rotatably and integrally connected to an output shaft M1 of the motor M. The worm wheel 2 is engaged with the worm 9. A lock bracket 11 is integrally provided on the worm shaft 10. The lock bracket 11 is locked by being engaged with the lock hole 11a of the lock bracket 11 and the cylinder 6 of the lock unit 5 fixed to the housing Z.
[0026]
The lock bracket 11 can be externally fitted and fixed on the worm shaft 10, or can be joined by press-fitting, welding, or the like. However, the same tolerance ring as that of the first embodiment is attached and the lock bracket 11 has a limit torque. You can also
[0027]
In this configuration, when torque is applied to the transmission shaft 1 of the worm wheel 2, the worm shaft 10 tries to move in the circumferential direction due to the meshing relationship between the worm wheel 2 and the worm 9. Stop by match. At this time, the torque applied to the transmission shaft 1 of the worm wheel 2 can be supported with a proof stress of (1 / gear reduction ratio) as compared with the case where the worm wheel 2 is locked as in the above embodiment.
[0028]
In the above embodiment, the worm / worm wheel gear mechanism is exemplified as the speed reduction mechanism. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a hypoid gear mechanism, a spur gear mechanism, or a helical gear mechanism.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the speed reduction mechanism includes the key lock mechanism, a sufficient space can be secured on the steering shaft (or the transmission shaft connected to the shaft), and the telescopic mechanism. Etc. can be provided.
[0030]
Further, since the distance from the axis center of the lock position can be made larger than before, it is possible to easily clear the proof of the proof stress with respect to a predetermined input torque in relation to the moment of force.
[0031]
Moreover, since the fitting part length of an inner column or an outer column can be taken large, a collapse stroke can be taken sufficiently and it can contribute also to the advantageous characteristic at the time of a collision. Furthermore, it is not necessary to provide a key lock mechanism on the steering shaft, and column rigidity and column bending rigidity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a speed reduction mechanism of an electric power steering apparatus showing a first reference example of the present invention.
FIG. 2 is a view of the worm wheel of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow A.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a speed reduction mechanism of the electric power steering apparatus showing the first embodiment of the present invention.
4 is a view of the worm wheel of FIG. 3 as viewed from the direction of arrow B. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing a tolerance ring.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a speed reduction mechanism of an electric power steering apparatus for explaining a second reference example .
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a conventional key lock mechanism.

Claims

モータの軸が連結され駆動軸となるウォームと、ステアリングシャフトに設けられかつ該ウォームに係合し従動ギアとして該ウォームからの回転をステアリングシャフトに伝達するウォームホイールとから成る減速機構であって、前記ステアリングシャフトの操舵力伝達を阻止するために該減速機構内に、前記ウォームホイールの歯部内径側にある芯金部の、ステアリングシャフト出力側の側面内に周方向に等間隔で多数設けられたロック穴と、該減速機構のハウジングに設けられ、ハウジング内を軸方向に移動しロック穴の１つに係合するロックピンを有するロックユニットとから成るキーロック機構を設け、前記ウォームホイールは前記ステアリングシャフトに所定リミットトルク値以下の時には一体的に回転させ、該所定リミットトルク値を超えると滑りにより相対回転を生じさせる環状部材を介して外嵌されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置の減速機構。A speed reduction mechanism comprising a worm that is connected to a motor shaft and serving as a drive shaft, and a worm wheel that is provided on the steering shaft and engages with the worm and transmits rotation from the worm to the steering shaft as a driven gear , the deceleration in the mechanism to prevent the steering force transmission of the steering shaft, the core metal portion in the tooth portion inner diameter side of the worm wheel, a number provided at equal intervals in the circumferential direction on the steering shaft output side of the side surface Provided with a lock hole and a lock unit having a lock pin provided in the housing of the speed reduction mechanism and having a lock pin that moves in the housing in the axial direction and engages with one of the lock holes. When the steering shaft is less than a predetermined limit torque value, the steering shaft is rotated integrally, and the predetermined limit torque is Reduction mechanism of the electric power steering apparatus characterized by being fitted through the annular member to cause relative rotation by sliding exceeds the value.