JP2004189039A

JP2004189039A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2004189039A
Application number: JP2002357169A
Authority: JP
Inventors: Toru Segawa; 徹瀬川; Kazuo Chikaraishi; 一穂力石
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】高い加工精度や製造コストの高騰を招くこともなく、ウォーム軸を軸受の内輪に対して確実に傾斜（揺動）可能にすることができ、しかも、ウォーム軸を軸受に対して軸方向に変位可能にすることができ、また、ウォーム軸と軸受の内輪との金属打音を確実に防止すること。
【解決手段】ウォーム軸３と、第２軸受２０の内輪２０ａとの間に、ゴムダンパー２１が介装してある。ゴムダンパー２１は、弾性体２２と、この弾性体２２の内径側及び外径側の２つの円筒部材２３，２４とにより構成してある。これにより、トーションスプリング１４による予圧の際に、ウォーム軸３を第２軸受２０の内輪２０ａに対して確実に傾斜（揺動）可能にすることができ、しかも、ウォーム軸３を第２軸受２０の内輪２０ａに対して軸方向に変位可能にすることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように構成したものが知られている。このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。
【０００３】
この動力伝達機構として、ウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置においては、ウォームとウォームホイールの歯面間には、バックラッシュが生ずることになるため、噛合い部より連続したギヤ打音が発生するといったことがある。
【０００４】
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、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操舵軸などの寸法誤差により、組て立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。そのため、各部品を精度ごとに分けて組み付ける必要があり、組み付けが非常に煩雑であるといったことがある。
【０００５】
このようなことから、ウォーム軸の両端に、弾性体を設けて、ウォーム軸を軸方向移動可能にし、これにより、噛合い部の衝撃を和らげ、ギヤ打音を防止する方法が知られている。
【０００６】
しかも、この方法は、ウォーム軸を支持する軸受に、スラスト方向の予圧を与えることにより、ガタ付きを防止することができ、とりわけ、電動モータの慣性によるアシストの遅れ、又はロードインフォメーションを改善して、操舵性能や操舵フィーリングを良好に維持できることが知られている。
【０００７】
しかし、近年のように、操舵補助力の高出力化が進んだ場合、ウォームとウォームホイールとの両歯面の摩耗が増大して、バックラッシュの発生が避けられず、バックラッシュによるギヤ打音は、車両室内にまで洩れる虞れがある。
【０００８】
このような場合、ギヤ打音を防止するために、適宜の付勢手段によって、ウォームをウォームホイール方向（噛み合い方向）に付勢して予圧し、バックラッシュをなくす方法が知られている。
【０００９】
このウォームをウォームホイール方向（噛み合い方向）に予圧する場合には、ウォーム軸を支持する軸受の内輪又は外輪に対して、ウォーム軸の傾斜（揺動）を許容する必要がある。
【００１０】
特許文献１では、ウォーム軸を支持する軸受の内輪の内側で、ウォーム軸上に、凸部を形成し、これにより、凸部を支点として、ウォーム軸を傾斜（揺動）できるようにしている。
【００１１】
また、特許文献２では、ウォーム軸を支持する軸受として、自動調心軸受を用い、これにより、自動調心軸受を支点として、ウォーム軸を傾斜（揺動）できるようにしている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１１４２１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に示される方法では、ウォーム軸と軸受とは、共に金属であることから、ウォーム軸にラジアル荷重が発生した場合、ウォーム軸と軸受の内輪との間に存在する微小隙間では、ウォーム軸と内輪とが接触して、金属打音を発生するといったことがあり、また、微小隙間の寸法管理が困難であり、製造コストの高騰を招くといったことがある。
【００１４】
また、ウォーム軸上に形成した凸部は、軸受の内輪に対して摺動することから、摩耗して、ウォーム軸と軸受の内輪との間の（微小）隙間が大きくなるといったこともある。
【００１５】
さらに、特許文献２に示される方法では、自動調心軸受を装備することから、単列深溝玉軸受に比べ、軸受アキシャル方向の許容荷重が低いことから、装置の大型化がさけられず、高い加工精度が要求され、製造コストの高騰を招くといったことがある。
【００１６】
さらに、特許文献１及び２に示される方法では、ウォーム軸が軸受に対して軸方向に変位不能であることから、操作性能や操舵フィーリングを悪化する虞れがある。
【００１７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、高い加工精度や製造コストの高騰を招くこともなく、ウォーム軸を軸受の内輪に対して確実に傾斜（揺動）可能にすることができ、しかも、ウォーム軸を軸受に対して軸方向に変位可能にすることができ、また、ウォーム軸と軸受の内輪との金属打音を確実に防止する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を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記減速機内の駆動ギヤ軸をその両端部で２個の第１及び第２軸受により支持し、
前記第１軸受又はその近傍には、前記駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧する予圧手段を備え、
前記駆動ギヤ軸と、前記第２軸受の内輪との間に、弾性体を介装し、これにより、前記駆動ギヤ軸を前記第２軸受の内輪に対して傾斜可能にし、且つ、軸方向に変位可能にしたことを特徴とする。
【００１９】
このように、請求項１によれば、減速機内の駆動ギヤ軸をその両端部で２個の第１及び第２軸受により支持し、第１軸受又はその近傍には、駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧する予圧手段を備えていることから、駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧することにより、バックラッシュを低減することができる。
【００２０】
また、駆動ギヤ軸と、第２軸受の内輪との間に、弾性体を介装していることから、駆動ギヤ軸を第２軸受の内輪に対して確実に傾斜（揺動）可能にすることができ、しかも、駆動ギヤ軸を第２軸受の内輪に対して軸方向に変位可能にすることができる。
【００２１】
このように、駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧する際、駆動ギヤ軸が弾性体を変形させることにより、第２軸受に対する駆動ギヤ軸の傾きを許容している。従って、ギヤ打音を防止することができ、駆動ギヤ軸は、弾性体により、第２軸受に対してスムーズに揺動が可能であり、且つ、摩耗によるガタの増加が無い。また、これにより、駆動ギヤ軸と、第２軸受の内輪とは、互いに接触することがなく、両者の金属打音を確実に防止することができる。
【００２２】
さらに、駆動ギヤ軸は、第２軸受に対して弾性体を変形させて、軸方向に移動可能である。つまり、ギヤ打音を防止することができ、従来駆動ギヤ軸両端に必要であった弾性体を１つにすることで部品点数を削減して、安価に製作することが出来る上、操舵性能や操舵フィーリングは、従来と同等に保つことが可能である。
【００２３】
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動ギヤ軸の径方向変位を所定範囲内に規制するための径方向ストッパー手段を備えたことを特徴とする。
【００２４】
このように、請求項２によれば、駆動ギヤ軸の径方向変位を所定範囲内に規制するための径方向ストッパー手段を備えていることから、駆動ギヤ軸の径方向変位を微小の所定範囲内に規制することができ、弾性体にかかる荷重を低減することが出来るので、弾性体の耐久性を向上することが可能である。
【００２５】
請求項３に係わるパワーステアリング装置は、前記第１軸受の外輪を、弾性体によって、前記駆動ギヤを、前記従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧することを特徴とする。これは前記第１軸受又はその近傍に設けられた予圧手段と同様に駆動ギヤを、従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧することにより、バックラッシュを除去することが出来る。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。図２は、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【００２８】
図１に示すように、ステアリングホイール（図示略）に連結した入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して出力軸１が連結してあり、出力軸１に、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール２が固定してある。
【００２９】
このウォームホイール２には、ウォーム３ａが噛合してあり、このウォーム３ａのためのウォーム軸３は、その両端部で２個の第１及び第２軸受１０，２０により支持してある。
【００３０】
また、ウォームギヤ減速機構のためのハウジング４は、電動モータ５と一体的に構成してあり、ウォーム軸３は、電動モータ５の駆動軸６とスプライン嵌合してある。より詳細には、ウォーム軸３は、その端部内径にスプラインが施されており、電動モータ５の駆動軸６軸端のオススプラインと、第２軸受２０の幅内でメススプラインの少なくとも一部が嵌合しており、両者間のガタにより、電動モータ５の駆動軸６とウォーム軸３の傾きを許容することができる。
【００３１】
第１軸受１０は、ハウジング４にホルダー１１を介して固定してあり、その内輪側にブッシュ１２が設けてある。このブッシュ１２の内径は、ウォーム軸３と隙間を持っている。
【００３２】
予圧パッド１３（付勢部材）は、その中心でウォーム軸３と嵌め合い、その外周に軸受穴と同心に巻きつけられたトーションスプリング１４が巻き戻そうとする力によって、ウォーム軸３に対する予圧力を発生する。これにより、ウォーム軸３をウォームホイール２への噛み合い方向に向けて予圧することにより、バックラッシュを低減することができる。
【００３３】
図２に示すように、ウォーム軸３と、第２軸受２０の内輪２０ａとの間に、ゴムダンパー２１が介装してある。ゴムダンパー２１は、弾性体２２と、この弾性体２２の内径側及び外径側の２つの円筒部材２３，２４とにより構成してある。
【００３４】
ダンパー２１は、２つの円筒部材２３，２４の間に、弾性体２２が接着等により一体的に成形されている。
【００３５】
このダンパー２１と第２軸受２０の内輪２０ａ又はウォーム軸３との間は、円筒部材２３，２４をカシメることによって固定されている。
【００３６】
これにより、トーションスプリング１４による予圧の際に、ウォーム軸３を第２軸受２０の内輪２０ａに対して確実に傾斜（揺動）可能にすることができ、しかも、ウォーム軸３を第２軸受２０の内輪２０ａに対して軸方向に変位可能にすることができる。
【００３７】
トーションスプリング１４により、ウォーム軸３をウォームホイール２への噛み合い方向に向けて予圧する際、ウォーム軸３が弾性体２２を変形させることにより、第２軸受２０に対するウォーム軸３の傾きを許容している。従って、ギヤ打音を防止することができ、ウォーム軸３は、弾性体２２により、第２軸受２０に対してスムーズに揺動が可能であり、且つ、摩耗によるガタの増加が無い。また、これにより、ウォーム軸３と、第２軸受２０の内輪２０ａとは、互いに接触することがなく、両者の金属打音を確実に防止することができる。
【００３８】
さらに、ウォーム軸３は、第２軸受２０に対して弾性体２２を変形させて、軸方向に移動可能である。つまり、ギヤ打音を防止することができ、従来ウォーム軸両端に必要であった弾性体を１つにすることで部品点数を削減して、安価に製作することが出来る上、操舵性能や操舵フィーリングは、従来と同等に保つことが可能である。
【００３９】
また、第２軸受２０は、その両端部に、ウォーム軸３の途中に形成したフランジ３１と、ウォーム軸３端にネジ及びカシメによって固定したナット３２とが設けてある。これらフランジ３１と、ナット３２とは、ウォーム軸３の軸方向変位を所定範囲内に規制する軸方向ストッパーとしての働きをするようになっている。
【００４０】
（第２実施の形態）
図３は、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【００４１】
第１実施の形態に対して、ダンパー２１の円筒部材２３，２４は、厚肉となっている。また、ダンパー２１と第２軸受２０の内輪２０ａ又はウォーム軸３との間は、円筒部材２３，２４を圧入固定することによって固定してある。その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。
【００４２】
（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【００４３】
第２実施の形態に対して、第２軸受２０の内輪２０ａの軸方向の一部は、ウォーム軸３上に設けられた段差４０（凸部、径方向ストッパー手段）に対して、微小隙間を持っている。
【００４４】
ウォーム軸３に、ラジアル方向の荷重が発生した場合には、この段差４０と、第２軸受２０の内輪２０ａとが接触して、径方向ストッパーの働きをするようになっている。
【００４５】
これにより、ウォーム軸３の径方向変位を微小の所定範囲内に規制することができ、弾性体２２にかかる荷重を低減することが出来るので、弾性体２２の耐久性を向上することが可能である。その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。
【００４６】
（第４実施の形態）
図５は、本発明の第４実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【００４７】
第２実施の形態に対して、ウォーム軸３に固定された内径側の円筒部材２３に、凸部５０（径方向ストッパー手段）が設けられている。
【００４８】
この凸部５０は、第２軸受２０の内輪２０ａに固定された外径側の円筒部材２４に対して、微小隙間を持っている。
【００４９】
ウォーム軸３に、ラジアル方向の荷重が発生した場合には、この凸部５０と、外径側の円筒部材２４とが接触して、径方向ストッパーの働きをするようになっている。
【００５０】
これにより、ウォーム軸３の径方向変位を微小の所定範囲内に規制することができ、弾性体２２にかかる荷重を低減することが出来るので、弾性体２２の耐久性を向上することが可能である。
【００５１】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。又、この凸部５０は、第２軸受の内輪２０ａに固定された外径側の円筒部材２４に設けられていてもよい。この場合、凸部５０は、内径側の円筒部材２３に対して、微小隙間を持っている。
【００５２】
（第５実施の形態）
図６は、本発明の第５実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【００５３】
第２実施の形態に対して、ウォーム軸３に固定された内径側の円筒部材２３の端部に、凸部６０（径方向ストッパー手段）が設けられている。
【００５４】
この凸部６０は、第２軸受２０の内輪２０ａに対して、微小隙間を持っている。従って、ウォーム軸３に、ラジアル方向の荷重が発生した場合には、この凸部６０と、第２軸受２０の内輪２０ａとが接触して、径方向ストッパーの働きをするようになっている。
【００５５】
これにより、ウォーム軸３の径方向変位を微小の所定範囲内に規制することができ、弾性体２２にかかる荷重を低減することが出来るので、弾性体２２の耐久性を向上することが可能である。
【００５６】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。又、この凸部６０は、第２軸受の内輪２０ａに固定された外径側の円筒部材２４に設けられていてもよい。この場合、凸部６０は、内径側の円筒部材２３に対して、微小隙間を持っている。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、減速機内の駆動ギヤ軸をその両端部で２個の第１及び第２軸受により支持し、第１軸受又はその近傍には、駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧する予圧手段を備えていることから、駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧することにより、バックラッシュを低減することができる。
【００５９】
また、駆動ギヤ軸と、第２軸受の内輪との間に、弾性体を介装していることから、駆動ギヤ軸を第２軸受の内輪に対して確実に傾斜（揺動）可能にすることができ、しかも、駆動ギヤ軸を第２軸受の内輪に対して軸方向に変位可能にすることができる。
【００６０】
このように、駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧する際、駆動ギヤ軸が弾性体を変形させることにより、第２軸受に対する駆動ギヤ軸の傾きを許容している。従って、ギヤ打音を防止することができ、駆動ギヤ軸は、弾性体により、第２軸受に対してスムーズに揺動が可能であり、且つ、摩耗によるガタの増加が無い。また、これにより、駆動ギヤ軸と、第２軸受の内輪とは、互いに接触することがなく、両者の金属打音を確実に防止することができる。
【００６１】
さらに、駆動ギヤ軸は、第２軸受に対して弾性体を変形させて、軸方向に移動可能である。つまり、ギヤ打音を防止することができ、従来駆動ギヤ軸両端に必要であった弾性体を１つにすることで部品点数を削減して、安価に製作することが出来る上、操舵性能や操舵フィーリングは、従来と同等に保つことが可能である。
【００６２】
また、請求項２によれば、駆動ギヤ軸の径方向変位を所定範囲内に規制するための径方向ストッパー手段を備えていることから、駆動ギヤ軸の径方向変位を微小の所定範囲内に規制することができ、弾性体にかかる荷重を低減することが出来るので、弾性体の耐久性を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【図４】本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【図５】本発明の第４実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【図６】本発明の第５実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の要部断面図である（図１の円により囲んだ部分に相当）。
【符号の説明】
１出力軸
２ウォームホイール（従動ギヤ）
３ウォーム軸（駆動ギヤ軸）
３ａウォーム（駆動ギヤ）
４ハウジング
５電動モータ
６駆動軸
１０第１軸受
１１ホルダー
１２ブッシュ
１３予圧パッド（付勢部材、予圧手段）
１４トーションスプリング（予圧手段）
２０第２軸受
２０ａ内輪
２１ゴムダンパー
２２弾性体
２３，２４円筒部材
３１フランジ
３２ナット
４０段差（凸部、径方向ストッパー手段）
５０凸部（径方向ストッパー手段）
６０凸部（径方向ストッパー手段）

Claims

ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記減速機内の駆動ギヤ軸をその両端部で２個の第１及び第２軸受により支持し、
前記第１軸受又はその近傍には、前記駆動ギヤ軸を従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧する予圧手段を備え、
前記駆動ギヤ軸と、前記第２軸受の内輪との間に、弾性体を介装し、これにより、前記駆動ギヤ軸を前記第２軸受の内輪に対して傾斜可能にし、且つ、軸方向に変位可能にしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記駆動ギヤ軸の径方向変位を所定範囲内に規制するための径方向ストッパー手段を備えた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。
予圧手段は、前記第１軸受の外輪を、弾性体によって、前記駆動ギヤを、前記従動ギヤへの噛み合い方向に向けて予圧することを特徴とする請求項１〜２に記載の電動パワーステアリング装置。