JP7197070B1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハウジング7は、ピニオン軸13の少なくとも先半部73を収容するピニオン収容部16と、ウォームホイール50およびウォーム軸51のそれぞれを収容するギヤハウジング部17とを有し、ギヤハウジング17部は、ピニオン収容部16と別体に構成され、かつ、ピニオン収容部16に対して固定されており、ピニオン軸13は、ギヤハウジング部17に対し回転自在に支持されることなく、ピニオン収容部16に対し、軸受21、22により回転自在に支持されており、ウォーム軸51は、ギヤハウジング部17に対し回転自在に支持されている。
【選択図】図4
Description
本開示の実施の形態の第1例について、図1~図4を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後方向は、車両の前後方向を意味し、上下方向は、車両の上下方向を意味し、左右方向は、車両の幅方向を意味する。また、左右方向は、ラック軸11およびラック収容部14の軸方向に一致する。ラック軸11およびラック収容部14の軸方向に関して一方側とは、図1および図2の左側を指し、ラック軸11およびラック収容部14の軸方向に関して他方側とは、図1および図2の右側を指す。
本例の電動パワーステアリング装置1は、デュアルピニオン式である。すなわち、電動パワーステアリング装置1は、ラック軸11、および、2本のピニオン軸である操舵側ピニオン軸10およびアシスト側ピニオン軸13を備え、操舵側ピニオン軸10からラック軸11に操舵力を入力し、アシスト側ピニオン軸13からラック軸11にアシスト駆動力を入力する形式の電動パワーステアリング装置である。本例では、アシスト側ピニオン軸13が、本開示の一態様にかかる電動パワーステアリング装置が適用されるピニオン軸に相当する。
ハウジング7は、アルミニウム系合金などの軽合金をダイキャスト成形することにより造られた鋳造品であり、車体に固定される。
ラック収容部14は、左右方向に伸長した円筒状部材である。ラック収容部14は、軸方向の両側の端部が開口している。ラック収容部14の内側には、ラック軸11の軸方向中間部が収容される。ラック収容部14は、略水平に配置される。
操舵側ピニオン収容部15は、操舵側ピニオン軸10の先半部を収容する部分であって、ラック収容部14の軸方向一方側部分の円周方向一部に配置されている。具体的には、操舵側ピニオン収容部15は、ラック収容部14の軸方向一方側部分の前側部(図2の手前側部)に配置されている。操舵側ピニオン収容部15は、中心軸を上下方向に向けて配置されており、上側の端部のみが開口した有底円筒形状を有する。操舵側ピニオン収容部15は、ラック収容部14に対し、ねじれの位置関係に配置されている。つまり、操舵側ピニオン収容部15の中心軸とラック収容部14の中心軸とは、ねじれの位置関係にある。本例では、操舵側ピニオン収容部15の中心軸は、操舵側ピニオン収容部15の中心軸とラック収容部14の中心軸とに直交する方向である前後方向から見て、ラック収容部14の中心軸に対して直交する方向には配置されておらず、該直交する方向に対し傾斜している。操舵側ピニオン収容部15の内部空間は、ラック収容部14の内部空間に連通している。
アシスト側ピニオン収容部16は、アシスト側ピニオン軸13の先半部73を収容する部分であって、ラック収容部14の軸方向他方側部分の円周方向一部に配置されている。具体的には、アシスト側ピニオン収容部16は、ラック収容部14の軸方向他方側部分の前側部(図2の手前側部)に配置されている。アシスト側ピニオン収容部16は、中心軸を上下方向に向けて配置されている。なお、アシスト側ピニオン収容部16の中心軸とアシスト側ピニオン軸13の中心軸とは一致する。このため、アシスト側ピニオン収容部16の軸方向およびアシスト側ピニオン軸13の軸方向は、それぞれ上下方向となる。本例では、アシスト側ピニオン軸13の軸方向基端側は上側に相当し、アシスト側ピニオン軸13の軸方向先端側は下側に相当する。
ギヤハウジング部17は、アシスト機構部9を構成するウォーム減速機46を収容する部分であり、アシスト側ピニオン収容部16と別体に構成され、アシスト側ピニオン収容部16の上側に固定されている。
ホイール収容部32は、ウォーム減速機46を構成するウォームホイール50を収容する部分であって、略有底円筒形状を有する。本例では、ウォームホイール50が外嵌固定されたアシスト側ピニオン軸13の基端部、および、軸受支持部29についても、ホイール収容部32に収容される。
ウォーム収容部33は、ウォーム減速機46を構成するウォーム軸51を収容する部分であって、ホイール収容部32の円周方向一部に配置されている。具体的には、ウォーム収容部33は、ホイール収容部32の前側部に配置されている。また、ウォーム収容部33は、ホイール収容部32と一体に構成されている。ウォーム収容部33の中心軸は、ホイール収容部32の中心軸とねじれの位置で、かつ、ラック収容部14の中心軸と略平行に配置されている。
操舵側ガイド収容部18は、図示しない操舵側ラックガイドを収容する部分であって、ラック収容部14のうち、操舵側ピニオン収容部15に対して直径方向反対側となる部分に配置されている。すなわち、操舵側ガイド収容部18は、ラック収容部14のうち、操舵側ピニオン収容部15と同じ軸方向位置の後側部に配置されている。操舵側ガイド収容部18は、円筒形状を有しており、ラック収容部14の中心軸を中心とする放射方向に伸長している。本例の操舵側ガイド収容部18は、前後方向に伸長している。操舵側ガイド収容部18の後側の端部開口部は、図示しないキャップにより塞がれている。操舵側ガイド収容部18の内部空間も、ラック収容部14の内部空間に連通している。
アシスト側ガイド収容部19は、図示しないアシスト側ラックガイドを収容する部分であって、ラック収容部14のうち、アシスト側ピニオン収容部16に対して直径方向反対側となる部分に配置されている。すなわち、アシスト側ガイド収容部19は、ラック収容部14のうち、アシスト側ピニオン収容部16と同じ軸方向位置の後側部に配置されている。アシスト側ガイド収容部19は、円筒形状を有しており、ラック収容部14の中心軸を中心とする放射方向に伸長している。本例のアシスト側ガイド収容部19は、前後方向に伸長している。アシスト側ガイド収容部19の後側の端部開口部は、図示しないキャップにより塞がれている。アシスト側ガイド収容部19の内部空間も、ラック収容部14の内部空間に連通している。
複数の取付部20a、20bは、ハウジング7を車体に固定するために用いられる。ハウジング7は、取付部20a、20bのそれぞれを挿通したボルトやスタッドなどの固定部材を利用して、車体に固定される。
操舵機構部8は、操舵側ピニオン軸10と、ラック軸11と、図示しない操舵側ラックガイドとを有し、ステアリングホイール2の回転運動をラック軸11の軸方向の直線運動に変換する。
操舵側ピニオン軸10は、先半部の外周面に操舵側ピニオン歯41を有する。操舵側ピニオン軸10は、操舵側ピニオン収容部15の内側に、図示しない複数の軸受を用いて回転自在に支持されている。操舵側ピニオン軸10は、操舵側ピニオン収容部15と同軸に配置されている。操舵側ピニオン軸10は、ステアリングホイール2に対し、自在継手5a、5bおよび中間シャフト6を介して接続されており、ステアリングホイール2の操舵操作に伴って回転する。操舵側ピニオン軸10の回転は、ラック軸11の直線運動に変換され、ラック軸11の軸方向両側の端部に接続されたタイロッド42を押し引きする。これにより、左右の操舵輪12に舵角が付与される。
ラック軸11は、炭素鋼などの金属製の棒状部材である。ラック軸11は、軸方向(長手方向)を左右方向に向けて配置される。ラック軸11は、軸方向一方側部分の外周面の円周方向一部に、操舵側ピニオン軸10の外周面に備えられた操舵側ピニオン歯41と噛合する、操舵側ラック歯43を有し、かつ、軸方向他方側部分の外周面の円周方向一部に、アシスト側ピニオン軸13の外周面に備えられたアシスト側ピニオン歯49と噛合する、アシスト側ラック歯44を有する。本例では、ラック軸11は、軸方向一方側部分の前側面に操舵側ラック歯43を有し、かつ、軸方向他方側部分の前側面にアシスト側ラック歯44を有する。すなわち、本例では、操舵側ラック歯43とアシスト側ラック歯44との円周方向に関する位相を一致させている。ただし、本開示の一態様にかかる電動パワーステアリング装置を実施する場合、操舵側ラック歯とアシスト側ラック歯との円周方向に関する位相を異ならせることもできる。
操舵側ラックガイドは、ラック軸11を操舵側ピニオン軸10に向けて押圧するもので、操舵側ガイド収容部18の内側に配置されている。これにより、操舵側ラックガイドは、操舵側ピニオン軸10との間でラック軸11を挟むように配置されている。操舵側ラックガイドとしては、たとえば、パッドおよび弾性部材を含む、滑り式のラックガイドを使用できる。操舵側ラックガイドは、ラック軸11を操舵側ピニオン軸10に向けて押圧することで、操舵側ピニオン歯41と操舵側ラック歯43との噛合部のバックラッシュを低減する。これにより、操舵側ピニオン歯41と操舵側ラック歯43との噛合部で、異音が発生することを防止する。
アシスト機構部9は、ラック軸11にアシスト駆動力を付与し、運転者がステアリングホイール2を操作するのに必要な操舵力を軽減する。アシスト機構部9は、アシスト側ピニオン軸13と、ウォーム減速機46と、電動モータ47と、図示しないアシスト側ラックガイドと、トルクセンサ48とを備える。
アシスト側ピニオン軸13は、先半部73の外周面に、ラック軸11のアシスト側ラック歯44と噛合するアシスト側ピニオン歯49を有する。
ウォーム減速機46は、ウォームホイール50とウォーム軸51とを備え、電動モータ47の回転を減速、すなわち、電動モータ47の駆動トルクを増大して、アシスト側ピニオン軸13に伝達する。
ウォームホイール50は、外周面にホイール歯52を有し、ギヤハウジング部17を構成するホイール収容部32に収容されている。ウォームホイール50は、アシスト側ピニオン軸13の基端部(上端部)に相対回転不能に外嵌固定されている。このため、本例のウォームホイール50は、ギヤハウジング部17に対し回転自在に支持されることなく、アシスト側ピニオン収容部16に対し、アシスト側ピニオン軸13を介して複数の転がり軸受21、22をより回転自在に支持されている。なお、本開示の一態様にかかる電動パワーステアリング装置を実施する場合、ウォームホイールをアシスト側ピニオン軸に対してわずかな相対回転を可能に外嵌固定することもできる。
ウォーム軸51は、外周面の中間部にホイール歯52と噛合するウォーム歯53を有し、ギヤハウジング部17を構成するウォーム収容部33の内側に、複数(図示の例では2つ)の転がり軸受38、39を用いて回転自在に支持されている。具体的には、ウォーム軸51の先端部は、転がり軸受38により回転自在に支持されており、ウォーム軸51の基端部は、転がり軸受39により回転自在に支持されている。本例では、ウォーム軸51は、ウォームホイール50の前側に配置されている。また、ウォーム軸51の中心軸は、ラック軸11の中心軸と略平行に配置されている。
電動モータ47は、ウォーム減速機46およびアシスト側ピニオン軸13を介して、ラック軸11にアシスト駆動力を付与するためのもので、モータ本体54と、モータ出力軸55とを有する。
アシスト側ラックガイドは、ラック軸11をアシスト側ピニオン軸13に向けて押圧するもので、アシスト側ガイド収容部19の内側に配置されている。これにより、アシスト側ラックガイドは、アシスト側ピニオン軸13との間でラック軸11を挟むように配置されている。アシスト側ラックガイドとしては、たとえば、ローラ、ホルダ、および弾性部材を含む、ローラ式のラックガイドを使用できる。アシスト側ラックガイドは、ラック軸11をアシスト側ピニオン軸13に向けて押圧することで、アシスト側ピニオン歯49とアシスト側ラック歯44との噛合部のバックラッシュを低減する。これにより、アシスト側ピニオン歯49とアシスト側ラック歯44との噛合部で、異音が発生することを防止する。
トルクセンサ48は、操舵側ピニオン軸10の基端部の周囲に配置されており、操舵側ピニオン軸10に入力されるトルクの大きさおよび方向を検知する。これにより、トルクセンサ48は、操舵側ピニオン軸10に入力されるトルクに対応した信号を、電動モータ47の電子制御ユニットへ出力する。トルクセンサ48としては、たとえば、磁歪効果を利用した非接触式トルクセンサなどの、各種のトルクセンサを使用することができる。
本開示の実施の形態の第2例について、図5を用いて説明する。
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
4 ステアリングコラム
5a、5b 自在継手
6 中間シャフト
7 ハウジング
8 操舵機構部
9 アシスト機構部
10 操舵側ピニオン軸
11 ラック軸
12 操舵輪
13 アシスト側ピニオン軸
14 ラック収容部
15 操舵側ピニオン収容部
16、16a アシスト側ピニオン収容部
17 ギヤハウジング部
18 操舵側ガイド収容部
19 アシスト側ガイド収容部
20a、20b 取付部
21a 転がり軸受
22a 転がり軸受
23 筒部本体
24 第1固定フランジ
25 小径筒部
26 大径筒部
27 連結部
28 通孔
29、29a 軸受支持部
30 キャップ
31 開口部
32 ホイール収容部
33 ウォーム収容部
34 ホイール用筒部
35 塞ぎ板部
36 第2固定フランジ
37 雌ねじ孔
38 転がり軸受
39 転がり軸受
40 取付鍔部
41 操舵側ピニオン歯
42 タイロッド
43 操舵側ラック歯
44 アシスト側ラック歯
45 球面継手
46 ウォーム減速機
47 電動モータ
48 トルクセンサ
49 アシスト側ピニオン歯
50 ウォームホイール
51 ウォーム軸
52 ホイール歯
53 ウォーム歯
54 モータ本体
55 モータ出力軸
56 モータハウジング
57 モータ側フランジ
58 ボルト
59 第1ピニオン収容部構成体
60 第2ピニオン収容部構成体
61 筒体
62 第1固定板部
63 内径側板部
64 中間板部
65 外径側板部
66 小径連結筒部
67 大径連結筒部
68 第2固定板部
69 支持板部
70 抜け止め部材
71 ボルト
72 ボルト
73 先半部
100 電動パワーステアリング装置
101 アシスト機構部
102 ラック軸
103 アシスト側ピニオン軸
104 ウォーム減速機
105 ウォームホイール
106 ハウジング
107 転がり軸受
108 転がり軸受
109 ピニオン収容部
110 ギヤハウジング部
111 収容部本体
112 開口部
113 カバー
114 底板部
115 軸受支持部
116 内向フランジ部
117 抜け止め部材
118 段差面
119 止め輪
120 嵌合部
Claims (2)
- ハウジングと、
外周面にピニオン歯を有するピニオン軸と、
前記ハウジングに対し前記ピニオン軸を回転自在に支持する軸受と、
前記ピニオン軸に対して固定されたウォームホイールと、
前記ウォームホイールと噛合したウォーム軸と、
を備え、
前記ハウジングは、前記ピニオン軸の少なくとも先半部を収容するピニオン収容部と、前記ウォームホイールおよび前記ウォーム軸のそれぞれを収容するギヤハウジング部と、を有し、
前記ギヤハウジング部は、前記ウォームホイールを収容するホイール収容部と、前記ウォーム軸を収容するウォーム収容部とを有し、前記ピニオン収容部と別体に構成され、かつ、前記ピニオン収容部に対して固定されており、
前記ホイール収容部は、前記ウォームホイールの周囲に配置されたホイール用筒部と、前記ホイール用筒部のうちで、前記ピニオン軸の軸方向基端側に位置する端部から径方向内側に向けて伸長した塞ぎ板部とを一体に有するものであり、略有底円筒形状を有し、前記ピニオン軸の軸方向先端側に開口した、前記ウォームホイールの外径よりも内径が大きい開口部を有しており、
前記ピニオン軸は、前記ギヤハウジング部に対し回転自在に支持されることなく、前記ピニオン収容部に対し、前記軸受により回転自在に支持されており、
前記ウォーム軸は、前記ギヤハウジング部に対し回転自在に支持されている、
電動パワーステアリング装置。 - 前記ホイール収容部は、前記ホイール用筒部の外周面から径方向外側に突出した固定フランジを有しており、
前記固定フランジには、雌ねじ孔が備えられている、
請求項1に記載した電動パワーステアリング装置。
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