JP2008143434A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
【課題】ウォーム歯6aとウォームホイール4との噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にする。そして、運転者がステアリングホイールに加える必要がある操舵力が、このステアリングホイールの回転方向により変化する事のない構造を実現する。
【解決手段】ウォーム軸7aの先端部をハウジング3a内に回転自在に支持する為の転がり軸受8aを、上記ウォームホイール4の中心軸に対し直交する仮想平面上でのみ変位可能とする。この為に上記転がり軸受8aを構成する外輪17aを、上記ハウジング3a内に保持されたガイドスリーブ20の内周面に形成した、互いに平行で上記ウォームホイール4の中心軸に対し直交する仮想平面上に位置する1対のガイド平面同士の間に挟持する。又、板ばね26により、上記ガイドスリーブ20が上記ハウジング3a内でがたつく事を防止する。この構成により、上記課題を解決する。
【選択図】図1A meshing state of a worm tooth 6a and a worm wheel 4 is made constant irrespective of the transmission direction of power. And the structure which the steering force which a driver | operator needs to apply to a steering wheel does not change with the rotation direction of this steering wheel is implement | achieved.
A rolling bearing 8a for rotatably supporting a distal end portion of a worm shaft 7a in a housing 3a can be displaced only on a virtual plane orthogonal to the central axis of the worm wheel 4. For this purpose, an outer ring 17a constituting the rolling bearing 8a is formed on an inner peripheral surface of the guide sleeve 20 held in the housing 3a, and is on a virtual plane that is parallel to each other and orthogonal to the central axis of the worm wheel 4. It is sandwiched between a pair of guide planes located at a distance. Further, the leaf spring 26 prevents the guide sleeve 20 from rattling in the housing 3a. With this configuration, the above problem is solved.
[Selection] Figure 1
Description
この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置として利用するもので、電動モータを補助動力として利用する事により、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図るものである。本発明は、この様な電動式パワーステアリング装置を構成するウォーム式減速機部分で、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する事を抑えられ、しかも、ステアリングホイールの操作感を良好にできる構造の実現を意図して発明したものである。 The electric power steering apparatus according to the present invention is used as a steering apparatus for an automobile, and uses an electric motor as auxiliary power to reduce the force required for the driver to operate the steering wheel. is there. The present invention can suppress the generation of an unpleasant noise called a rattling noise in the worm type reduction gear portion constituting such an electric power steering apparatus, and can improve the operational feeling of the steering wheel. Invented with the intention of realizing the structure.
操舵輪(フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪)に舵角を付与する際に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ(トルク)の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。 A power steering device is widely used as a device to reduce the force required for the driver to operate the steering wheel when giving a steering angle to the steered wheels (usually the front wheels except for special vehicles such as forklifts) Has been. In addition, an electric power steering apparatus that uses an electric motor as an auxiliary power source in such a power steering apparatus has begun to spread in recent years. The electric power steering device can be made smaller and lighter than the hydraulic power steering device, has advantages such as easy control of the magnitude (torque) of auxiliary power and less power loss of the engine.
電動式パワーステアリング装置の構造は、各種知られているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸に電動モータの補助動力を、減速機を介して付与する。この減速機として一般的には、ウォーム減速機が使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、上記電動モータにより回転駆動されるウォームと、上記回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、上記電動モータの補助動力をこの回転軸に伝達自在とする。但し、ウォーム減速機の場合、何らの対策も施さないと、上記ウォームと上記ウォームホイールとの噛合部に存在するバックラッシュに基づき、上記回転軸の回転方向を変える際に、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する場合がある。 Various structures of the electric power steering apparatus are known. In any structure, the electric motor is attached to the rotating shaft that is rotated by the operation of the steering wheel and gives a steering angle to the steered wheel as the wheel rotates. Auxiliary power is applied through a speed reducer. In general, a worm reducer is used as the reducer. In the case of an electric power steering device using a worm speed reducer, a worm that is rotationally driven by the electric motor and a worm wheel that rotates together with the rotating shaft are engaged with each other, and auxiliary power of the electric motor is applied to the rotating shaft. Communicate freely. However, in the case of a worm reducer, if no measures are taken, it is called a rattling sound when changing the rotation direction of the rotating shaft based on the backlash existing in the meshing portion of the worm and the worm wheel. Unpleasant noise may occur.
この様な歯打ち音の発生を抑えられる構造として従来から、特許文献1〜2に記載されている様に、ばね等の弾性部材によりウォームをウォームホイールに向け弾性的に押圧する事が考えられている。図7〜10は、このうちの特許文献2に記載された電動式パワーステアリング装置の1例を示している。ステアリングホイール1により所定方向に回転させられる、回転軸であるステアリングシャフト2の前端部は、ハウジング3の内側に回転自在に支持しており、この部分にウォームホイール4を固定している。このウォームホイール4と噛合し、電動モータ5により回転駆動されるウォーム歯6を軸方向中間部に設けたウォーム軸7の両端部は、深溝型玉軸受等の1対の転がり軸受8a、8bにより、上記ハウジング3内に回転自在に支持されている。更に、上記ウォーム軸7の先端部で上記転がり軸受8aよりも突出した部分に押圧駒9を外嵌し、この押圧駒9と上記ハウジング3との間に、弾性部材であるコイルばね10を設けている。そして、このコイルばね10により、上記押圧駒9を介して、上記ウォーム歯6を上記ウォームホイール4に向け押圧している。この様な構成により、これらウォーム歯6とウォームホイール4との間のバックラッシュを抑え、上記歯打ち音の発生を抑えている。
Conventionally, as described in
但し、上述した様な、特許文献2に記載された従来構造の場合、上記ウォーム軸7の先端部が上記ハウジング3の内側に、上記ウォームホイール4に対して遠近動する方向(図8〜10の上下方向)の変位だけでなく、このウォームホイール4の軸方向(図8〜9の表裏方向、図10の左右方向)の変位も可能に支持されている。即ち、上記従来構造の場合には、図9の右端部に示す様に、上記ウォーム軸7の先端部を上記ウォームホイール4に対する遠近動を可能に支持する為に、このウォーム軸7の先端部に弾性材製のブッシュ11を外嵌し、このブッシュ11を、上記転がり軸受8aにより、上記ハウジング3に対し回転自在に支持している。上記バックラッシュを抑える際には、上記ブッシュ11を弾性変形させる。この様な従来構造の場合、上記ウォーム軸7の先端部が、上記バックラッシュを解消する為に変位させる必要がある、上記遠近動する方向だけでなく、このバックラッシュ解消の面からは変位させる事が不要である、上記軸方向にも変位可能になる。そして、この軸方向の変位に基づいて、上記ウォーム歯6と上記ウォームホイール4との噛合状態が不適正になる可能性がある。
However, in the case of the conventional structure described in Patent Document 2 as described above, the direction in which the tip of the worm shaft 7 moves toward and away from the worm wheel 4 inside the housing 3 (FIGS. 8 to 10). The worm wheel 4 is supported not only in the vertical direction but also in the axial direction of the worm wheel 4 (front and back directions in FIGS. 8 to 9 and left and right direction in FIG. 10). That is, in the case of the conventional structure, as shown at the right end of FIG. 9, the tip of the worm shaft 7 is supported in order to support the tip of the worm shaft 7 so that the worm wheel 4 can move in the distance direction. A
例えば、上記ウォーム軸7の中心軸が、このウォームホイール4の中心軸に対し直交する仮想平面上(図8〜9に表われた面上)に存在した状態で、このウォームホイール4と上記ウォーム歯6との噛合状態が適正になる場合、上記ウォーム軸7の先端部が上記ブッシュ11の弾性変形分、上記ウォームホイール4の軸方向に変位すると、上記噛合状態が不適正になる。この弾性変形分の変位は僅かであり、この噛合状態が不適正になる程度は僅かであるが、不適正になる事で、上記ウォームホイール4と上記ウォーム歯6との噛合部の摩擦損失が大きくなる。そして、この摩擦損失が大きくなる分、前記電動モータ5から前記ステアリングシャフト2に付加される補助動力の大きさ(トルク)が変化(低減)する。又、変化する程度は、上記噛合状態が不適正の程度が大きくなる程著しくなる。
For example, in a state where the central axis of the worm shaft 7 exists on a virtual plane (on the surface shown in FIGS. 8 to 9) orthogonal to the central axis of the worm wheel 4, the worm wheel 4 and the worm When the meshing state with the
一方、上記ウォーム軸7の先端部を上記ウォームホイール4の軸方向に変位させる力は、上記噛合部から、上記補助動力を伝達する事に伴う反力として加わる。従って、上記ウォーム軸7の先端部が上記軸方向に変位する方向は、補助動力の伝達方向、即ち、上記ステアリングシャフト2の回転方向が逆転すれば、逆転する。そして、このステアリングシャフト2が所定方向に回転する状態での上記動力損失の大きさと、同じく逆方向に回転する状態での動力損失の大きさとが異なると、前記ステアリングホイール1の操作に要する力(操舵力)が、このステアリングホイール1の回転方向により互いに異なる状態が発生する可能性がある。この様な状態は、ステアリングホイール1を操作する運転者に違和感を与える為、好ましくない。
On the other hand, the force that displaces the tip of the worm shaft 7 in the axial direction of the worm wheel 4 is applied as a reaction force accompanying the transmission of the auxiliary power from the meshing portion. Therefore, the direction in which the tip of the worm shaft 7 is displaced in the axial direction is reversed when the transmission direction of the auxiliary power, that is, the rotation direction of the steering shaft 2 is reversed. If the magnitude of the power loss when the steering shaft 2 rotates in a predetermined direction is different from the magnitude of the power loss when the steering shaft 2 rotates in the opposite direction, the force required to operate the steering wheel 1 ( There is a possibility that different states may occur depending on the rotation direction of the
本発明は、上述の様な事情に鑑み、ウォーム歯とウォームホイールとの噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にできて、運転者がステアリングホイールに加える必要がある操舵力が、このステアリングホイールの回転方向により変化する事のない、電動式パワーステアリング装置を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention can make the meshing state of the worm teeth and the worm wheel constant regardless of the transmission direction of the power, and the steering force that the driver needs to apply to the steering wheel is The present invention was invented to realize an electric power steering device that does not change depending on the rotation direction of the steering wheel.
本発明の電動式パワーステアリング装置は、前述した従来から知られている電動式パワーステアリング装置と同様に、ハウジングと、回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータとを備える。
このうちのハウジングは、車体等の固定の部分に支持されて、操舵時にも回転する事はない。
又、上記回転軸は、上記ハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。この様な回転軸としては、例えば前述の図7に示した構造でのステアリングシャフト2、或いは、中間シャフト12、更には、ステアリングギヤ13の入力軸(ピニオン軸)が採用可能である。 又、上記ウォームホイールは、上記ハウジングの内部で上記回転軸の一部に、この回転軸と同心に(締り嵌めによる外嵌固定、キー係合、スプライン係合等により相対回転を阻止された状態で)支持されて、この回転軸と共に回転する。
又、上記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成る。そして、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により、上記ハウジングに対し回転自在に支持している。
更に、上記電動モータは、上記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させて、このウォーム軸を両方向に回転駆動自在としている。
そして、このウォーム軸の先端部と上記ハウジングの内面との間に設けた弾性部材により、このウォーム歯を上記ウォームホイールに向け押圧している。
The electric power steering apparatus according to the present invention includes a housing, a rotating shaft, a worm wheel, a worm, and an electric motor, similarly to the above-described conventionally known electric power steering apparatus.
Of these, the housing is supported by a fixed part such as a vehicle body and does not rotate during steering.
The rotating shaft is rotatably provided with respect to the housing, and is rotated by an operation of a steering wheel, and gives a steering angle to the steered wheels in accordance with the rotation. As such a rotating shaft, for example, the steering shaft 2 or the
The worm is provided with worm teeth at an intermediate portion in the axial direction of the worm shaft. Then, in a state where the worm teeth are engaged with the worm wheel, both end portions in the axial direction of the worm shaft are rotatably supported with respect to the housing by bearings.
Further, the electric motor is configured such that the worm shaft can be driven to rotate in both directions by engaging the proximal end portion of the worm shaft and the distal end portion of the output shaft so as to be able to freely transmit the rotational force.
The worm teeth are pressed toward the worm wheel by an elastic member provided between the tip of the worm shaft and the inner surface of the housing.
特に、本発明の電動式パワーステアリング装置に於いては、上記ウォーム軸の先端部を上記ハウジングに対し回転自在に支持する為の先端側軸受の外周面と、このハウジングの内面との間に、ガイドスリーブを設けている。このガイドスリーブは、互いに平行な1対のガイド平面を、その内周面に設けている。これら両ガイド平面は、上記先端側軸受の外径と実質的に一致する間隔で配置され、それぞれが上記ウォームホイールの中心軸に対し直交する(互いに平行な1対の)仮想平面上に位置する。そして、これら両ガイド平面同士の間に上記先端側軸受を挟持する事で、この先端側軸受を、上記ウォームホイールの中心軸に対し直交する仮想平面上でのみ変位可能としている。更に、上記ガイドスリーブの外周面とハウジングの内周面との間に、弾性を有する金属板製の第二の弾性部材を設けている。 In particular, in the electric power steering device of the present invention, between the outer peripheral surface of the tip side bearing for rotatably supporting the tip of the worm shaft relative to the housing, and the inner surface of the housing, A guide sleeve is provided. This guide sleeve is provided with a pair of guide planes parallel to each other on its inner peripheral surface. These two guide planes are arranged at an interval substantially coincident with the outer diameter of the distal end side bearing, and each is located on a virtual plane (a pair of parallel to each other) orthogonal to the central axis of the worm wheel. . And by pinching the said front end side bearing between these both guide planes, this front end side bearing can be displaced only on the virtual plane orthogonal to the central axis of the said worm wheel. Further, a second elastic member made of a metal plate having elasticity is provided between the outer peripheral surface of the guide sleeve and the inner peripheral surface of the housing.
尚、上記両ガイド平面の間隔が上記先端側軸受の外径と実質的に一致する状態とは、上記先端側軸受の外周面の直径方向反対側2個所位置を、同時に上記両ガイド平面に当接させ、しかも、上記弾性部材の弾力により、上記先端側軸受を上記ウォームホイールに近づく方向に変位させられる状態を言う。但し、上記先端側軸受の外周面と上記両ガイド平面との間部分に、噛合状態の変化に結び付かない様な、数μm程度(10μm未満)の隙間が存在する事は、本発明の目的上、差し支えない。言い換えれば、上記間部分に数μm程度の隙間が存在する状態も、上記両ガイド平面の間隔が上記先端側軸受の外径と実質的に一致する状態である。 The state in which the distance between the two guide planes substantially coincides with the outer diameter of the tip end bearing means that the two positions opposite to each other in the diametrical direction of the outer peripheral surface of the tip end bearing are simultaneously applied to both guide planes. Further, it means a state in which the tip side bearing is displaced in a direction approaching the worm wheel by the elastic force of the elastic member. However, it is an object of the present invention that there is a gap of about several μm (less than 10 μm) that does not lead to a change in the meshing state between the outer peripheral surface of the front end side bearing and the both guide planes. It ’s okay. In other words, a state in which a gap of about several μm exists in the above-described portion is also a state in which the distance between the two guide planes substantially coincides with the outer diameter of the tip-end bearing.
上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合に、例えば請求項2に記載した様に、上記第二の弾性部材を、金属板を欠円筒状に曲げ形成すると共に、この金属板の円周方向の少なくとも一端部を、幅方向中間部に形成されて円周方向端縁に迄達するスリットによって1対の弾性腕部に分割された板ばねとする。そして、これら両弾性腕部のうちの一方の弾性腕部によりガイドスリーブの外周面を径方向内方に、他方の弾性腕部によりハウジングの内周面を径方向外方に、それぞれ弾性的に押圧する。 When the electric power steering apparatus of the present invention as described above is implemented, for example, as described in claim 2, the second elastic member is formed by bending a metal plate into a not-cylindrical shape, and this metal. At least one end portion in the circumferential direction of the plate is a leaf spring divided into a pair of elastic arm portions by a slit formed in the intermediate portion in the width direction and reaching the circumferential edge. Then, the outer peripheral surface of the guide sleeve is elastically inward in the radial direction by one elastic arm portion of both the elastic arm portions, and the inner peripheral surface of the housing is elastically outward in the radial direction by the other elastic arm portion. Press.
上述の請求項2に記載した電動式パワーステアリング装置を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、上記第二の弾性部材の軸方向一端縁に、この軸方向一端縁から径方向内方に折れ曲がった、少なくとも1個の軸方向係止片を設ける。そして、この軸方向係止片を、ガイドスリーブの軸方向一端面とハウジングの内面との間で挟持する事により、上記第二の弾性部材が軸方向にずれ動く事を阻止する。
或いは、請求項4に記載した様に、上記ガイドスリーブとして、少なくとも円周方向の1個所に切れ目が設けられたものを使用する。そして、上記第二の弾性部材に設けた複数個の弾性腕部のうちの何れかの弾性腕部の先端縁から径方向内方に折れ曲がった円周方向係止片を上記切れ目に係合させる事により、上記第二の弾性部材が上記ガイドスリーブの周囲で回転する事を阻止する。
When the electric power steering apparatus according to the second aspect described above is implemented, preferably, as described in the third aspect, the second elastic member has a diameter from one end edge in the axial direction to the one end edge in the axial direction. At least one axial locking piece bent inward is provided. The second elastic member is prevented from shifting in the axial direction by sandwiching the axial locking piece between the axial end surface of the guide sleeve and the inner surface of the housing.
Alternatively, as described in claim 4, a guide sleeve having a cut at least at one place in the circumferential direction is used. Then, a circumferential locking piece bent radially inward from the tip edge of any one of the plurality of elastic arm portions provided on the second elastic member is engaged with the cut. This prevents the second elastic member from rotating around the guide sleeve.
又、前述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合に好ましくは、請求項5に記載した様に、上記ガイドスリーブに、上記両ガイド平面よりも上記ウォーム歯と反対側部分に迄延長した延長部を設ける。又、上記ウォーム軸の先端部のうちで先端側軸受よりもウォーム歯と反対側に突出した部分に、押圧スリーブを外嵌する。そして、この押圧スリーブの外周面と上記延長部との間に、ウォーム歯をウォームホイールに向け押圧する為の、上記弾性部材を設ける。 Further, when the electric power steering apparatus of the present invention as described above is implemented, preferably, as described in claim 5, the guide sleeve is provided on the opposite side of the worm teeth from the both guide planes. Provide an extension that extends to the end. A pressing sleeve is externally fitted to a portion of the tip portion of the worm shaft that protrudes on the opposite side of the worm tooth from the tip side bearing. And the said elastic member for pressing a worm tooth toward a worm wheel between the outer peripheral surface of this press sleeve and the said extension part is provided.
この様な請求項5に記載した発明を実施する場合に、更に好ましくは、請求項6に記載した様に、上記ウォーム歯を上記ウォームホイールに向け押圧する為の上記弾性部材を、弾性を有する金属製線材を巻回する事により造られて、コイル部と、このコイル部の反対側から径方向外方に突出した1対の係止部とを備えたコイルばねとする。そして、上記コイル部を押圧スリーブに外嵌すると共に、上記両係止部を、上記ガイドスリーブの延長部に形成した1対の係止凹部に係止する。
又、前述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合に、請求項7に記載した様に、上記ガイドスリーブとして、上記ウォームホイールの中心軸に対し直交する仮想平面を境に2分割された構造のものを使用する事も、好ましい。尚、この仮想平面は、上記ウォームの中心を含む面であっても、或いは、この面と平行な面であっても良い。
In carrying out the invention described in claim 5, it is more preferable that the elastic member for pressing the worm teeth toward the worm wheel has elasticity as described in
Further, when the electric power steering apparatus of the present invention as described above is implemented, as described in claim 7, as the guide sleeve, the guide sleeve is separated by a virtual plane orthogonal to the central axis of the worm wheel. It is also preferable to use a divided structure. This virtual plane may be a plane including the center of the worm or a plane parallel to this plane.
上述の様な構成を有する本発明によれば、電動モータの回転力をステアリングシャフト等の回転軸に伝達する為のウォーム式減速機を構成するウォーム歯とウォームホイールとの噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にできる。そして、運転者がステアリングホイールに加える必要がある操舵力が、このステアリングホイールの回転方向により変化する事のない、電動式パワーステアリング装置を実現できる。 According to the present invention having the above-described configuration, the meshing state of the worm teeth and the worm wheel constituting the worm type reduction gear for transmitting the rotational force of the electric motor to the rotation shaft such as the steering shaft is determined by the power. It can be made constant regardless of the transmission direction. In addition, it is possible to realize an electric power steering apparatus in which the steering force that the driver needs to apply to the steering wheel does not change depending on the rotation direction of the steering wheel.
即ち、本発明の電動式パワーステアリング装置の場合には、ウォーム軸の先端部を支持する先端側軸受が、1対のガイド平面に案内されて、ウォームホイールの中心軸に対し直交する仮想平面上でのみ変位可能である。言い換えれば、上記先端側軸受により支持された、上記ウォーム軸の先端側が、上記ウォームホイールの軸方向に変位する事はない。この為、上述の様に、上記噛合状態を動力の伝達方向に拘らず一定にできて、上記ステアリングホイールの回転方向により上記操舵力が変化する事を防止できる。 That is, in the case of the electric power steering apparatus of the present invention, the front end bearing that supports the front end portion of the worm shaft is guided by a pair of guide planes and is on a virtual plane orthogonal to the central axis of the worm wheel. It can be displaced only with. In other words, the tip side of the worm shaft supported by the tip side bearing is not displaced in the axial direction of the worm wheel. For this reason, as described above, the meshing state can be made constant regardless of the transmission direction of power, and the steering force can be prevented from changing depending on the rotation direction of the steering wheel.
又、本発明の電動式パワーステアリング装置の場合には、第二の弾性部材がガイドスリーブの外周面とハウジングの内周面との間で突っ張る事で、これら両周面同士の間の隙間を実質的に解消し、上記ガイドスリーブが上記ハウジング内で径方向に変位する(がたつく)事を防止する。この為、上記ガイドスリーブの外径と上記ハウジングの内径との関係を厳密に規制しなくても、上記作用・効果を得られる。又、上記第二の弾性部材として、弾性を有する金属板製のものを使用する為、電動式パワーステアリング装置を、温度上昇するエンジンルーム内に設置した場合にも、上記第二の弾性部材の耐久性を十分に確保できる。
更に、請求項2〜7に記載した発明によれば、組み立て易い構造で実現できて、上述の様な作用・効果を奏する、操作感の良い電動式パワーステアリング装置を、低コストで実現できる。
Further, in the case of the electric power steering apparatus of the present invention, the second elastic member is stretched between the outer peripheral surface of the guide sleeve and the inner peripheral surface of the housing, so that a gap between these two peripheral surfaces is formed. It is substantially eliminated and the guide sleeve is prevented from being displaced (rattle) in the radial direction in the housing. For this reason, even if the relationship between the outer diameter of the guide sleeve and the inner diameter of the housing is not strictly regulated, the above-mentioned action and effect can be obtained. Further, since the second elastic member is made of a metal plate having elasticity, even when the electric power steering device is installed in the engine room where the temperature rises, the second elastic member Sufficient durability can be secured.
Furthermore, according to the second to seventh aspects of the present invention, an electric power steering apparatus with good operation feeling that can be realized with a structure that is easy to assemble and that has the above-described effects can be realized at low cost.
図1〜6は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例の電動式パワーステアリング装置の特徴は、電動モータ5の回転力をステアリングシャフト2(図7参照)等の回転軸に伝達する為のウォーム減速機14を構成する、ウォーム歯6aとウォームホイール4との噛合部のバックラッシュを解消できる構造で、しかも、この噛合部の噛合状態を、上記ウォーム減速機14部分での動力の伝達方向に拘らず一定にできる構造にある。その他、電動式パワーステアリング装置全体の構造及び作用に就いては、前述の特許文献2に記載された従来構造と同様であるから、この従来構造と同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
1 to 6 show an example of an embodiment of the present invention corresponding to all claims. The electric power steering device of this example is characterized by the
ウォーム15は、ウォーム軸7aの軸方向中間部にウォーム歯6aを設けて成る。そして、このウォーム歯6aを上記ウォームホイール4と噛合させた状態で、上記ウォーム軸7aの軸方向両端部を、それぞれが単列深溝型の玉軸受である1対の転がり軸受8a、8bにより、ハウジング3aに対し回転自在に支持している。これら両転がり軸受8a、8bのうち、上記ウォーム軸7aの基端部(図1の右端部)を上記ハウジング3aに対し回転自在に支持する為の転がり軸受8bは、内輪16bを上記ウォーム軸7aの基端部に締り嵌めで外嵌固定し、外輪17bを上記ハウジング3aに締り嵌めで内嵌固定している。単列深溝型の玉軸受である上記転がり軸受8bは、内部隙間がゼロであってもモーメント剛性は低い為、この転がり軸受8bにより上記ウォーム軸7aの基端部は、上記ハウジング3aに対し、径方向の変位を阻止した状態で、若干の揺動変位を可能に支持される。上記噛合部のバックラッシュを解消する為に必要とされる、上記ウォーム軸7aの揺動変位量は僅少である為、上記転がり軸受8bに無理な力が加わる事は殆どない。この様にして上記ハウジング3a内に回転自在に支持した、上記ウォーム軸7aの基端部と、電動モータ5の出力軸18の先端部とは、カップリング19により回転力の伝達を自在に係合させて、上記ウォーム軸7aを両方向に回転駆動自在としている。
The
一方、上記ウォーム軸7aの先端部は、上記転がり軸受8aと、ガイドスリーブ20とを介して、上記ハウジング3aに対し、回転及び上記ウォームホイール4に対する若干の遠近動(図1〜4の上下方向の変位)を可能に、但し、このウォームホイール4の軸方向(図1〜2の表裏方向、図3〜4の左右方向)の変位を阻止した状態で支持している。この為に、上記転がり軸受8aの内輪16aを上記ウォーム軸7aの先端部に締り嵌めで外嵌固定し、外輪17aを上記ガイドスリーブ20の内径側に配置している。
On the other hand, the tip of the
このガイドスリーブ20は、耐油性を有する滑り易い合成樹脂により全体を円環状としたもので、内周面の径方向反対側2個所位置に、互いに平行な1対のガイド平面21、21(図3参照)を設けている。これら両ガイド平面21、21は、それぞれが上記ウォームホイール4の中心軸に対し直交する仮想平面(図1〜2に表された平面と平行な平面)上に位置する。又、上記両ガイド平面21、21同士の間隔D21は、先端側軸受である上記転がり軸受8aの外輪17aの外径D17と一致する。これに対して、上記遠近動方向に関する上記ガイドスリーブ20の内径R20は、上記外輪17aの外径D17よりも大きく(D21=D17<R20)している。
The
上記両ガイド平面21、21同士の間隔D21を上記外輪17aの外径D17と一致させる為に本例の場合には、上記ガイドスリーブ20を、図5に示した様に、それぞれが半円弧形である1対のスリーブ素子22a、22bを組み合わせる事により構成している。これら両スリーブ素子22a、22bは、互いに鏡面対称形であり、それぞれの外周面を半円筒面とし、それぞれの内周面を段付略半円筒面としている。上記両ガイド平面21、21は、この内周面のうちの大径部23の円周方向中間部に形成している。又、この内周面のうちの小径部24の円周方向中央部に、それぞれ係止凹部25、25を形成している。それぞれがこの様な構成を有する、上記両スリーブ素子22a、22bは、互いの円周方向端面同士を対向させた状態に組み合わせて、上記ガイドスリーブ20としている。
Above for the two
この様なガイドスリーブ20には、図6に示す様な、第二の弾性部材である板ばね26を外嵌している。この板ばね26は、ステンレスのばね鋼板の如き、弾性を有する金属板を欠円筒状に曲げ形成して成る。又、この金属板の円周方向両端部を、幅方向中間部に形成されて円周方向端縁に迄達するスリット27a、27bによって、それぞれ1対ずつ、合計4本の弾性腕部28a、28bに分割している。そして、これら各弾性腕部28a、28bのうち、円周方向両端の幅方向片側(図6の手前側)に位置する1対の弾性腕部28a、28aには、自由状態で径方向外方に向いた弾力を付与している。これに対して、円周方向両端の幅方向他側(図6の奥側)に位置する1対の弾性腕部28b、28bには、自由状態で径方向内方に向いた弾力を付与している。
A
又、上記板ばね26の軸方向一端縁の複数個所(図示の例では直径方向反対側2個所位置)に、この一端縁から径方向内方に折れ曲がった軸方向係止片29、29を形成している。更に、自由状態で径方向内方に向いた弾力を付与された、上記両弾性腕部28b、28bのうち、一方の弾性腕部28bの先端縁部に、当該弾性腕部28bの先端縁から径方向内方に折れ曲がった、円周方向係止片30を形成している。
In addition,
上述の様なガイドスリーブ20と板ばね26とは、上記両ガイドスリーブ素子22a、22bのガイド平面21、21により前記外輪17aを径方向反対側から挟持しつつ、この外輪17aの周囲で組み立てる。次いで、上記ガイドスリーブ20のうちで、この外輪17aよりも先端側に突出した延長部31と上記ウォーム軸7aの先端部との間に、弾性部材であるコイルばね32を設ける。このコイルばね32は、ばね鋼の如き弾性を有する1本の金属製線材を巻回する事により構成したもので、コイル部33と、1対の係止部34、34とを備える。これら両係止部34、34は、このコイル部33の径方向に関してほぼ反対側から径方向外方に突出している。但し、上記コイルばね32の自由状態で、上記両係止部34、34の位置は、少し円周方向片側(ウォームホイール4から遠い側)に偏っている。
The
この様なコイルばね32は、押圧スリーブ35を介して、ガイドスリーブ20の延長部31と上記ウォーム軸7aの先端部との間に、この先端部を前記ウォームホイール4に向け弾性的に押圧する状態で掛け渡している。この為に、上記コイルばね32のコイル部33を上記押圧スリーブ35に外嵌した状態で、この押圧スリーブ35を上記ウォーム軸7aの先端部で上記延長部31の内径側に位置する部分に外嵌すると共に、上記両係止部34、34を、この延長部31の径方向反対側2個所位置に設けた、前記両係止凹部25、25に係止する(図4参照)。この際、上記両係止部34、34を、図5に矢印α、αで示す様に、前記ウォームホイール4に近づく方向に弾性変形させつつ、上記両係止凹部25、25に係止する。この結果、上記ウォーム軸7aの先端部が上記延長部31の内径側に、上記ウォームホイール4に近づく方向の弾力を付与された状態で、且つ、このウォームホイール4に対して遠近動する方向(図1〜4の上下方向)の変位のみを可能に支持される。言い換えれば、上記ウォーム軸7aの先端部は上記延長部31の内径側に、上記ウォームホイール4の軸方向(図1〜2の表裏方向、図3〜4の左右方向)の変位を阻止された状態で支持される。
Such a
上述の様にして、上記各部材7a、35、32、20、26を組み合わせたならば、これら各部材7a、35、32、20、26を、前記ハウジング3aの一部に設けた、有底円筒状の保持円筒部36に、これら各部材7a、35、32、20、26のうちの板ばね26を構成する前記各弾性腕部28a、28bを弾性変形させつつ押し込む。即ち、これら各弾性腕部28a、28bのうちの幅方向片側に位置する1対の弾性腕部28a、28aを径方向内方に、幅方向他側に位置する1対の弾性腕部28b、28bを径方向外方に、それぞれ弾性変形させつつ、上記板ばね26を上記保持円筒部36に、前記ガイドスリーブ20と共に押し込む。押し込み完了後の状態では、上記幅方向片側に位置する1対の弾性腕部28a、28aがハウジングの内周面を径方向外方に、上記幅方向他側に位置する1対の弾性腕部28b、28bがガイドスリーブの外周面を径方向内方に、それぞれ弾性的に押圧する。この結果、上記保持円筒部36の内周面と上記ガイドスリーブ20の外周面との間には、図4の矢印β、β方向の、突っ張り力が加わる。この突っ張り力の大きさは、上記コイルばね32の弾力よりも大きい。そして、この突っ張り力に基づいて、上記ガイドスリーブ20が上記保持円筒部36内に、がたつきなく保持固定される。即ち、前記コイルばね32の弾力に拘らず、上記ガイドスリーブ20が上記保持円筒部36内で、これらガイドスリーブ20及び保持円筒部36の径方向に変位する事はない。
As described above, when the
又、上記押し込み完了後の状態で、上記ガイドスリーブ20の内周面に設けた、前記1対のガイド平面21、21を、上記ウォームホイール4の中心軸に対し直交する仮想平面上に位置させる。そして、上記ウォーム軸7aの先端部を支持する前記転がり軸受8aの外輪17aを、前記コイルばね32の弾力に基づき、上記両ガイド平面21、21に沿って、上記ウォームホイール4に向けて弾性的に押圧した状態とする。又、前記各軸方向係止片29、29を、上記ガイドスリーブ20の軸方向一端面と上記保持円筒部36の奥面との間で挟持する。そして、上記板ばね26が軸方向にずれ動く事を阻止する。更に、前記円周方向係止片30を、上記ガイドスリーブ20を構成する、前記両スリーブ素子22a、22b同士の不連続部(切れ目)に係合させる事で、上記板ばね26が上記ガイドスリーブ20の周囲で回転する事を阻止する(図4参照)。
Further, the pair of guide planes 21, 21 provided on the inner peripheral surface of the
上述の様な構成を有する本例の電動式パワーステアリング装置によれば、前記電動モータ5の回転力を前記ステアリングシャフト2に伝達する為のウォーム式減速機14を構成する上記ウォーム歯6aと上記ウォームホイール4との噛合状態を、動力の伝達方向に拘らず一定にできる。そして、進路変更時に、運転者がステアリングホイール1(図7参照)に加える必要がある操舵力が、このステアリングホイール1の回転方向により変化する事を抑えられる。
According to the electric power steering apparatus of this example having the above-described configuration, the
即ち、本例の電動式パワーステアリング装置の場合には、上記ウォーム軸7aの先端部を支持する前記転がり軸受8aの外輪17aが、上記両ガイド平面21、21に案内されて、上記ウォームホイール4の中心軸に対し直交する仮想平面上でのみ変位可能である。言い換えれば、上記転がり軸受8aにより支持された、上記ウォーム軸7aの先端側が、上記ウォームホイール4の軸方向に変位する事はない。この為、上述の様に、上記噛合状態を動力の伝達方向に拘らず一定にできて、上記ステアリングホイール1の回転方向により上記操舵力が変化する事を防止できる。
That is, in the case of the electric power steering apparatus of this example, the
尚、1対のガイド平面同士の間隔を、先端側軸受の外径と厳密に一致させる為には、必ずしも、ガイドスリーブを1対のスリーブ素子を組み合わせる事で造る必要はない。例えば、ガイドスリーブ全体を略円筒状に形成すると共に、円周方向1個所に軸方向全長に亙りスリットを形成して、当該ガイドスリーブの内径(1対のガイド平面同士の間隔)を調節可能にする事もできる。この調節量は極く僅かで済む為、この調節に基づいて、上記両ガイド平面の平行度が実質的に損なわれる事はない。尚、この様な、円周方向1個所位置にスリットを設けた略円筒状(欠円筒状)のガイドスリーブを使用する場合には、当該ガイドスリーブと組み合わせる板ばねの軸方向端縁の円周方向等間隔3個所位置に、軸方向係止片を設ける事もできる。 In order to make the distance between the pair of guide planes exactly the same as the outer diameter of the tip bearing, the guide sleeve does not necessarily have to be made by combining a pair of sleeve elements. For example, the entire guide sleeve is formed in a substantially cylindrical shape, and a slit is formed over the entire length in the axial direction at one circumferential direction so that the inner diameter of the guide sleeve (the interval between a pair of guide planes) can be adjusted. You can also do it. Since this adjustment amount is very small, the parallelism of the two guide planes is not substantially impaired based on this adjustment. In addition, when such a substantially cylindrical (not-cylindrical) guide sleeve provided with a slit at one circumferential position is used, the circumference of the axial end edge of the leaf spring combined with the guide sleeve is used. Axial locking pieces can be provided at three positions at equal intervals in the direction.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3、3a ハウジング
4 ウォームホイール
5 電動モータ
6、6a ウォーム歯
7、7a ウォーム軸
8a、8b 転がり軸受
9 押圧駒
10 コイルばね
11 ブッシュ
12 中間シャフト
13 ステアリングギヤ
14 ウォーム減速機
15 ウォーム
16a、16b 内輪
17a、17b 外輪
18 出力軸
19 カップリング
20 ガイドスリーブ
21 ガイド平面
22a、22b スリーブ素子
23 大径部
24 小径部
25 係止凹部
26 板ばね
27a、27b スリット
28a、28b 弾性腕部
29 軸方向係止片
30 円周方向係止片
31 延長部
32 コイルばね
33 コイル部
34 係止部
35 押圧スリーブ
36 保持円筒部
DESCRIPTION OF
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