JP5012055B2

JP5012055B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5012055B2
Application number: JP2007021076A
Authority: JP
Inventors: 友紀杉浦
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008184113A

Description

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パワーステアリング装置に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置としては、例えば操舵輪に繋がる上側軸体及び該上側軸体にトーションバーを介して同軸的に繋がる下側軸体の相対回転によって前記上側軸体に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルク等に基づいて操舵補助用の電動モータを駆動し、該電動モータの回転力を減速歯車機構を介して舵取手段に伝達することにより操舵輪の回転に応じた舵取手段の動作を補助し、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。

減速歯車機構としてはその一端部が前記電動モータの出力軸に繋部により繋がるウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイールとを備え、該ウォームホイールが前記下側軸体の途中に嵌合固定され、前記ウォームがすべり軸受及び転がり軸受によりハウジング内に回転自在に支持されている。

ハウジング内には繋体側の転がり軸受の外輪を固定する螺子環が螺着され、該螺子環及び転がり軸受の内側に前記繋部が配されている。この繋部は、ウォームと一体に形成されている角孔部、及び前記モータの出力軸と一体に形成されている角軸部を有し、出力軸の軸線に対してウォームを偏角することができるように構成されている。ウォームの偏角は、前記すべり軸受をウォームの径方向へ付勢する弾性体を設け、該弾性体によりウォーム及びウォームホイールの噛合部に予圧を加え、噛合部のバックラッシュ量を少なくして転舵時のバックラッシュによる歯打ち音を低減するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、電動パワーステアリング装置として、電動モータの出力軸に歯車を繋げる繋体を、モータの出力軸及びウォームに各嵌合され、且つ周方向へ離隔して複数の伝動凸部を有する第１及び第２の伝動部材と、第１及び第２の伝動部材の各伝動凸部間に介在される弾性部材とを有し、繋体部分のガタつきをなくし、操舵フィーリングを高めることができるように構成された電動パワーステアリング装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−３２３０５９号公報特開２００６−１７７５０５号公報

ところで、特許文献１のようにウォームを支持する転がり軸受の内側、及び該転がり軸受を固定する螺子環の内側に、モータの出力軸の軸線に対してウォームを偏角可能に繋げる繋体を配した電動パワーステアリング装置において、前記繋部に代えて特許文献２の繋体を採用し、該繋体を前記螺子環の内側に配して前記繋部のガタつきをなくし、操舵フィーリングを高めることができるように構成することが考えられる。この場合、繋体の弾性部材には電動モータの回転力が加わるため、該弾性部材の耐久性を高めるべく繋体をできるだけ大径にするのが好ましい。

図６は繋体部分を改善した構成を示す断面図、図７は螺子環の構成を示す斜視図、図８は螺子環が弛緩した状態を示す説明図である。以上のように螺子環１００内に配する繋体１０１を大径にすると、螺子環１００も大径にする必要があるため、該螺子環１００は、前記転がり軸受１０２の外径より大径の螺子筒部１００ａと、該螺子筒部１００ａの一端から径方向内側へ延出され、前記軸受１０２の外輪の一側に当接する環板部１００ｂとを有する構成とし、ウォーム１０３に嵌合固定される第２の伝動部材１０１ａを螺子筒部１００ａ内に配することになる。

しかし、このように構成された電動パワーステアリング装置にあっては、車両の振動等により前記螺子環１００が弛緩した際、前記ウォーム１０３に嵌合保持されている第２の伝動部材１０１ａが螺子環１００の環板部１００ｂに接触する可能性がある。このように第２の伝動部材１０１ａが環板部１００ｂに接触すると、ウォーム１０３の回転抵抗が増加し、電動モータ１０４により操舵補助されていないときの操舵抵抗が増加することになり、また、電動モータ１０４による操舵補助時負荷が増えることになり、改善の余地がある。

本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は螺子筒部及び環板部を有する螺子環の螺子筒部内に繋体が配される構成において、螺子環が弛緩し、該螺子環に繋体が接触した際に歯車の回転抵抗が増加するのを防ぐことができる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータの出力軸に繋体により繋がる駆動歯車と、螺子孔を有するハウジング内に前記駆動歯車を回転自在に支持する転がり軸受と、前記ハウジング内の前記螺子孔に螺着され、前記転がり軸受の外輪を固定する螺子環と、前記駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車とを備え、前記電動モータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記螺子環は、前記螺子孔に対応する螺子が外周部に設けられている螺子筒部材と、前記螺子孔に対応する螺子が外周部になく、前記螺子筒部材に対し回転が可能であり、該螺子筒部材及び前記外輪間に挾着される環板部材とを有し、前記繋体は、前記螺子筒部材の弛緩に伴って前記環板部材の内周部に接触可能にしてあることを特徴とする。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記繋体は、前記出力軸及び駆動歯車に各嵌合され、且つ周方向へ離隔して複数の伝動凸部を有する第１及び第２の伝動部材を備え、前記環板部材の内周部は前記第２の伝動部材の伝動凸部に対応する箇所が径方向へ窪み、該伝動凸部が嵌まる凹部を有することを特徴とする。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記繋体は前記第１及び第２の伝動部材の各伝動凸部間に介在される弾性部材を有し、前記第２の伝動部材は前記螺子筒部材内に配してあることを特徴とする。

第１発明にあっては、車両の振動等により螺子筒部材が弛緩したとき、該螺子筒部材による環板部材の挾着が解除され、該環板部材は螺子筒部材と相対回転が可能になるため、螺子筒部材の弛緩に伴って繋体が環板部材に接触したとしても、環板部材を駆動歯車と共回りさせることができ、駆動歯車の回転抵抗が増加するのを防ぐことができる。従って、電動モータにより操舵補助されていない際に操舵抵抗が増加するのを防ぐことができ、また、操舵補助時における電動モータの負荷が増加するのを防ぐことができる。

第２発明にあっては、繋体の第２の伝動部材を駆動歯車に嵌合保持し、歯車ユニットにしてハウジング内に挿入した後、螺子環をハウジング内に挿入螺着することが可能であるため、第２の伝動部材を適正位置に確実に嵌合保持させることができ、しかも、螺子筒部材の弛緩により第２の伝動部材の伝動凸部が環板部材に接触し、伝動凸部が凹部に入らないときにおいてもハンドル操舵の際に引っ掛かり感を感じることがなく、操舵フィーリングを良好にできる。

第３発明にあっては、電動モータの回転力を第１の伝動部材、弾性部材及び第２の伝動部材を経て駆動歯車に伝達することができるため、繋体部分のガタつきをなくすることができ、操舵フィーリングを高めることができる。

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。図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図２は操舵補助部分の構成を示す拡大断面図である。電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ１と、該電動モータ１の出力軸１ａに繋体２により連動連結される駆動歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する従動歯車としてのウォームホイール４を有する減速歯車機構と、ウォームホイール４に繋がる舵取手段５と、ウォーム３及びウォームホイール４を収容支持するハウジング６とを備えている。

舵取手段５は、その上部が操舵輪に繋がる上側軸体５１と、該上側軸体５１の下部に連結されたトーションバー５２と、該トーションバー５２の下部に連結され、自在軸継手を介して例えばラックピニオン式の転舵機構に繋がる下側軸体５３とを有しており、操舵輪の操作に応じてトーションバー５２が捩じれ、上側軸体５１及び下側軸体５３に操舵トルクが加わるように構成されている。

上側軸体５１の下部にはトーションバー５２の上部が挿入された筒部５１ａが結合されている。下側軸体５３はトーションバー５２の下部及び筒部５１ａの先端部が挿入されるように筒形に形成されており、この下側軸体５３及び筒部５１ａの周りにトルクセンサ７が配されている。

図３は繋体の構成を示す斜視図、図４は螺子環の構成を示す斜視図である。
ウォーム３は中央部に歯部３１を有し、両端に軸部３２，３３を有する軸部材からなり、一方の軸部３２に転がり軸受８の内輪が嵌合保持され、該転がり軸受８がハウジング６内に支持された状態で軸部３２が出力軸１ａに連動連結されている。また、他方の軸部３３に転がり軸受１０の内輪が嵌合され、該転がり軸受１０がハウジング６内に支持されている。この転がり軸受１０は径方向へ移動を可能にしてあり、転がり軸受１０とハウジング６内面との間に介在された弾性部材１１によりウォームホイール４側へ付勢され、ウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離を変えることができるように構成されている。

ウォームホイール４は外周部に歯を有し、中心部に嵌合孔を有しており、下側軸体５３の途中に嵌合固定されている。

繋体２は、出力軸１ａ及びウォーム３の軸部３２に各嵌合保持され、且つ周方向へ離隔して複数の伝動凸部２１ａ，２２ａを有する第１及び第２の伝動部材２１，２２と、第１及び第２の伝動部材２１，２２の各伝動凸部２１ａ，２２ａ間に介在される弾性部材２３とを備え、電動モータ１の回転力を出力軸１ａ、第１の伝動部材２１、弾性部材２３及び第２の伝動部材２２を経てウォーム３に伝達するように構成されている。第１及び第２の伝動部材２１，２２は、嵌合孔を有する円板部２１ｂ，２２ｂと、該円板部２１ｂ，２２ｂの外周部に突設された伝動凸部２１ａ，２２ａとを有し、嵌合孔に出力軸１ａ、軸部３２が各嵌入される。弾性部材２３は、合成ゴム、合成樹脂等の可撓性を有する弾性材料により成形された板状であり、各伝動凸部２１ａ，２２ａ間に介在される複数の伝動歯２３ａ及び伝動歯２３ａを連結する連結環部２３ｂを有する。

ハウジング６はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３２，３３を、転がり軸受８，１０により回転自在に支持した第１収容部６ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を下側軸体５３及び該下側軸体５３に嵌合された２つの転がり軸受１２，１３により支持した第２収容部６ｂとを有する。

第１収容部６ａはウォーム３の軸線方向に長くなっており、その長手方向一端部には転がり軸受８を遊嵌合により支持する支持孔６１と、該支持孔６１に連なる段部６２及び螺子孔６３と、モータ取付部６４とが設けられており、転がり軸受８の外輪８ａの一側に接触して該外輪８ａを段部６２との間で固定するための螺子環９が螺子孔６３に螺着されている。また、モータ取付部６４に電動モータ１が複数本のボルト（不図示）により取付けられている。

螺子環９は、外周部に螺子が設けられている螺子筒部材９１、及び該螺子筒部材９１に対して相対回転が可能であり、螺子筒部材９１と転がり軸受８の外輪８ａとの間に挾着される環板部材９２から構成され、螺子筒部材９１が螺子孔６３に螺着されている。環板部材９２は、螺子筒部材９１の一端に接触する外周部９２ｂと、螺子筒部材９１よりも小径で、前記外輪８ａの一側に接触する内周部９２ｃとを有し、該環板部材９２の内周部９２ｃに、第２の伝動部材２２の伝動凸部２２ａに対応する箇所が径方向に窪む凹部９２ａが周方向に離隔して複数設けられており、環板部材９２を螺子孔６３へ挿入する際、伝動凸部２２ａが凹部９２ａへ嵌まるように構成されている。

第１収容部６ａの他端部には、転がり軸受１０を遊嵌合により支持する支持孔６５と、該支持孔６５に連なる段部６６及び螺子孔６７とを設けてあり、蓋体１４が螺子孔６７に螺着されている。

尚、ハウジング６内には、トーションバー５２の捩れに応じた上側軸体５１、下側軸体５３の相対回転変位量によって操舵輪に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ７が内装されており、該トルクセンサ７が検出したトルク等に基づいて電動モータ１が駆動制御されるように構成されている。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、ウォーム３の軸部３２に転がり軸受８及び第２の伝動部材２２が嵌合保持された状態でウォーム３が第１収容部６ａに挿入され、転がり軸受８の外輪８ａが支持孔６１に嵌入された後、螺子環９の環板部材９２が螺子孔６３に挿入される。この際、環板部材９２の凹部９２ａを第２の伝動部材２２の伝動凸部２２ａに対応させた状態で環板部材９２を螺子孔６３に挿入することにより伝動凸部２２ａが凹部９２ａへ嵌まり、環板部材９２を転がり軸受８と第２の伝動部材２２との間に配することができる。次いで螺子筒部材９１を螺子孔６３に螺着することにより該螺子筒部材９１と外輪８ａとの間で環板部材９２を挾着する。この後、弾性部材２３を第２の伝動部材２２の伝動凸部２２ａ間に嵌合保持させ、出力軸１ａに第１の伝動部材２１が嵌合保持されている電動モータ１をモータ取付部６４に取付ける際、第１の伝動部材２１の伝動凸部２１ａを弾性部材２３の伝動歯２３ａ間に嵌合させ、出力軸１ａ及び軸部３２を連動連結する。

また、第１収容部６ａの支持孔６５から転がり軸受１０を軸部３３に嵌合し、該転がり軸受１０を付勢する弾性部材１１を支持孔６５に嵌入保持し、蓋体１４を螺子孔６７に螺着することにより、ウォーム３をハウジング６内に回転自在に支持する。この際、弾性部材２３と、弾性部材１１とによりウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離を適正値に保持することができる。

図５は螺子環の螺子筒部材が弛緩した状態を示す説明図である。以上のようにウォーム３を回転自在に支持する転がり軸受８を固定するための螺子環９は、螺子筒部材９１と、環板部材９２とに分離され、螺子筒部材９１が螺子孔６３に螺着され、環板部材９２が螺子筒部材９１と転がり軸受８との間で挾着されているため、電動パワーステアリング装置が搭載されている車両の振動等により螺子環９が弛緩する際、螺子筒部材９１が弛緩し、環板部材９２の螺子筒部材９１による挾着が解除され、環板部材９２は螺子筒部材９１に対して回転自在となる。従って、螺子筒部材９１の弛緩に伴い環板部材９２が第２の伝動部材２２に接触した際、環板部材９２は第２の伝動部材２２と共回りし、回転抵抗の増加を防ぐことができる。

ところで、環板部材９２の凹部９２ａは、第２の伝動部材２２及び転がり軸受８をウォーム３の軸部３２に嵌合保持し、ウォームユニットにして第１収容部６ａに挿入した後、螺子環９を螺子孔６３に螺着する際、環板部材９２を第２の伝動部材２２と転がり軸受８との間に介在させるために必要であるが、このように環板部材９２に凹部９２ａが設けられている構成において、螺子筒部材９１と環板部材９２とが一体である場合、弛緩した螺子環９の凹部９２ａに第２の伝動部材２２が引っ掛かる可能性がある。この引っ掛かりは舵取手段５に伝達され、操舵フィーリングを損なうことになるが、本発明にあっては螺子筒部材９１と環板部材９２とに分離されているため、前記引っ掛かりは起こらない。

尚、以上説明した実施の形態では、ウォーム３を出力軸１ａに連動連結する繋体２として第１及び第２の伝動部材２１，２２と弾性部材２３とを有する構成としたが、その他、繋体２はウォーム３及び出力軸１ａに嵌合される筒部材であってもよく、繋体２の構成は特に制限されない。

また、以上説明した実施の形態では、減速歯車機構としてウォーム３である駆動歯車及びウォームホイール４である従動歯車を備えたウォーム歯車としたが、その他、ベベルギヤ、はすば歯車等であってもよい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の操舵補助部分の構成を示す拡大断面図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の繋体の構成を示す斜視図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置の螺子環の構成を示す斜視図である。螺子環の螺子筒部材が弛緩した状態を示す説明図である。従来の電動パワーステアリング装置の繋体部分を改善した構成を示す断面図である。繋体部分を改善した電動パワーステアリング装置の螺子環の構成を示す斜視図である。螺子環が弛緩した状態を示す説明図である。

符号の説明

１電動モータ、１ａ出力軸、２繋体、２１第１の伝動部材、２２第２の伝動部材、２２ａ伝動凸部、２３弾性部材、３ウォーム（駆動歯車）、４ウォームホイール（従動歯車）、５舵取手段、６ハウジング、８転がり軸受、８ａ外輪、９螺子環、９１螺子筒部材、９２環板部材、９２ａ凹部

Claims

操舵補助用の電動モータの出力軸に繋体により繋がる駆動歯車と、螺子孔を有するハウジング内に前記駆動歯車を回転自在に支持する転がり軸受と、前記ハウジング内の前記螺子孔に螺着され、前記転がり軸受の外輪を固定する螺子環と、前記駆動歯車に噛合し、舵取手段に繋がる従動歯車とを備え、前記電動モータの回転により操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記螺子環は、前記螺子孔に対応する螺子が外周部に設けられている螺子筒部材と、前記螺子孔に対応する螺子が外周部になく、前記螺子筒部材に対し回転が可能であり、該螺子筒部材及び前記外輪間に挾着される環板部材とを有し、前記繋体は、前記螺子筒部材の弛緩に伴って前記環板部材の内周部に接触可能にしてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記繋体は、前記出力軸及び駆動歯車に各嵌合され、且つ周方向へ離隔して複数の伝動凸部を有する第１及び第２の伝動部材を備え、前記環板部材の内周部は前記第２の伝動部材の伝動凸部に対応する箇所が径方向へ窪み、該伝動凸部が嵌まる凹部を有する請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記繋体は前記第１及び第２の伝動部材の各伝動凸部間に介在される弾性部材を有し、前記第２の伝動部材は前記螺子筒部材内に配してある請求項２記載の電動パワーステアリング装置。