(57)【要約】【課題】簡易な構成でありながら、樹脂製ウォームホイールが膨潤等により変形しても、ウォームホイールの回転抵抗の増大を防止して、操舵フィーリングを良好に保つことができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動モータ１９とウォーム軸２６と樹脂からなる歯部２８が形成されたウォームホイール２７と軸受３２とを有し、電動モータ１９によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置１において、円筒部５２と円筒部５２に連接し内径方向に突出する段部５３とを有し、軸受３２にウォーム軸２６の軸方向へ予圧を付与する予圧付与部材５１と、予圧付与部材５１の円筒部５２の内周面５５と段部５３の端面５８および軸受３２の外周端部３９とに当接して配置される環状弾性部材５０とを備え、ウォーム軸２６は、環状弾性部材５０を介してウォーム軸２６の径方向および軸方向に偏倚可能に保持される。【選択図】図３
2014237340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに装着される操舵補助用の電動モータと、前記電動モータの出力軸に連結されるウォーム軸と、前記ウォーム軸に噛合する合成樹脂からなる歯部が形成され、舵取り機構に繋がるウォームホイールと、前記ウォーム軸を回転自在に支持し、前記電動モータ側に配置される軸受とを有し、前記電動モータの回転によって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、
円筒部と前記円筒部に連接し内径方向に突出する環状の段部とを有し、前記ハウジングに前記電動モータの出力軸と同軸に取付けられ、前記軸受に前記ウォーム軸の軸方向へ予圧を付与する予圧付与部材と、
前記予圧付与部材の前記円筒部の内周面と前記段部の端面および前記軸受の外輪の外周端部とに当接して配置される環状弾性部材とを備え、
前記ウォーム軸は、前記環状弾性部材を介して前記ウォーム軸の径方向および軸方向に偏倚可能に保持されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記予圧付与部材は、前記外輪の外周面と所定の隙間を介して対向して形成され、前記円筒部の前記内周面から内径方向に突出する環状の突出部を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動パワーステアリング装置としては、例えば、操舵軸の外周側に設けられたウォームホイールと、このウォームホイールに噛み合い一端部が電動モータに連結されたウォーム軸とからなる減速機構を備え、減速機構を介して伝達される電動モータの駆動力によって、操舵軸の回転トルクに応じて操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が知られている。
【０００３】
ウォーム軸とウォームホイールとから構成される減速機構では、その噛み合い位置において、ウォーム軸とウォームホイールとのバックラッシが適度に設定されることが必要である。しかし、例えば悪路を走行した場合、路面からの逆入力により上記バックラッシに起因した歯打ち音が発生することがある。歯打ち音が発生しないようにするために、ウォーム軸とウォームホイールを組付けるときに、各部品の寸法精度のばらつき度合いに応じて選別を行い、上記バックラッシが適正になるもの同士を組合せるようにしている。
【０００４】
一方、上記バックラッシが原因となる騒音を防止するため、通常、ウォームホイールとして合成樹脂製のものが使用される。合成樹脂は、材料特性上、吸水による膨潤や温度上昇による膨張を生じやすい。このため、上記バックラッシが詰まり、ウォームホイールの回転抵抗が増大し、操舵フィーリングが悪くなるおそれがある。
【０００５】
このため、例えば、特許文献１では、上記バックラッシ詰まりを防止するために、ウォーム軸をウォームホイールから遠ざかる方向へ偏倚させ、芯間距離を増大させることで上記バックラッシを適正に維持し、ウォームホイールの回転抵抗の増大を防止した電動パワーステアリング装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ウォーム軸を径方向および軸方向に偏倚させるために、径方向偏倚を軸受の外輪にスリットを設けた径方向に伸縮自在な筒状部材と、この筒状部材の外周面に配置された環状弾性部材とにより実現し、軸方向偏倚を筒状部材の端面とこの端面に対向する対向部材との間に配置した弾性部材により実現している。このため、部品点数が多く構成が複雑となり、製造コストがかかるという問題あった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成でありながら、樹脂製ウォームホイールが膨潤等により変形しても、ウォームホイールの回転抵抗の増大を防止して、操舵フィーリングを良好に保つ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、ハウジングに装着される操舵補助用の電動モータと、前記電動モータの出力軸に連結されるウォーム軸と、前記ウォーム軸に噛合する合成樹脂からなる歯部が形成され、舵取り機構に繋がるウォームホイールと、前記ウォーム軸を回転自在に支持し、前記電動モータ側に配置される軸受とを有し、前記電動モータの回転によって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、円筒部と前記円筒部に連接し内径方向に突出する環状の段部とを有し、前記ハウジングに前記電動モータの出力軸と同軸に取付けられ、前記軸受に前記ウォーム軸の軸方向へ予圧を付与する予圧付与部材と、前記予圧付与部材の前記円筒部の内周面と前記段部の端面および前記軸受の外輪の外周端部とに当接して配置される環状弾性部材とを備え、前記ウォーム軸は、前記環状弾性部材を介して前記ウォーム軸の径方向および軸方向に偏倚可能に保持されることを特徴とする。
【００１０】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、環状弾性部材が予圧付与部材の円筒部の内周面と段部の端面および軸受の外輪の外周端部とに当接して配置され、ウォーム軸が環状弾性部材を介して径方向および軸方向に偏倚可能に保持されている。これにより、合成樹脂からなる歯部を備えたウォームホイールが吸湿膨潤や温度膨張を生じ、ウォーム軸とウォームホイールの芯間距離が変化しても、環状弾性部材を介して保持されたウォーム軸が偏倚し、芯間距離の変化分を環状弾性部材が吸収することができる。従って、ウォーム軸とウォームホイールの噛み合い位置において、ウォーム軸とウォームホイールとのバックラッシが詰まることがなく、適正なバックラッシを維持することができ、ウォームホイールの回転抵抗の増大を防止することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記予圧付与部材は、前記外輪の外周面と所定の隙間を介して対向して形成され、前記円筒部の前記内周面から内径方向に突出する環状の突出部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、予圧付与部材は、軸受の外輪の外周面と所定の隙間を介して対向して形成され、円筒部の内周面から内径方向に突出する環状の突出部を備えているので、軸受の外輪がウォーム軸の径方向へ所定量以上に偏倚することがない。これにより、環状弾性部材が極端に押しつぶされることがなく、環状弾性部材の破損を防止することができる。また、軸受の偏倚量が極端に大きくなって環状弾性部材の一部と軸受の外輪の外周端部との間で接触が解除されることもなく、ウォーム軸の軸方向へ付与している予圧が抜けることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成でありながら、樹脂製ウォームホイールが膨潤等により変形しても、ウォームホイールの回転抵抗の増大を防止して、操舵フィーリングを良好に保つ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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の要部断面図である。
【図３】図２の電動モータ側の軸受周辺の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、この中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７の先端部に設けられたピニオン８に噛み合うラック９を形成して車両の左右方向に延びるラック軸１０とを有している。
【００１７】
ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１１が連結されており、各タイロッド１１は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪１２に連結されている。操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転は中間軸５等を介してピニオン８に伝達され、ピニオン８およびラック９によって、車両の左右方向に沿うラック軸１０の直線運動に変換される。これにより車輪１２の転舵が達成される。
【００１８】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる筒状の入力軸としての第１の操舵軸１３と、中間軸５等を介してピニオン軸７に連なる出力軸としての第２の操舵軸１４とを有している。これら第１および第２の操舵軸１３、１４は、トーションバー１５を介して同軸上に互いに連結されている。
【００１９】
ステアリングシャフト３の外周側に、トーションバー１５を介する第１の操舵軸１３と第２の操舵軸１４との相対回転変位量を検出するトルクセンサ１６が設けられている。このトルクセンサ１６の検出信号は、制御部１７に与えられる。制御部１７は、トルクセンサ１６からの検出信号に基づいて操舵部材２に加えられた操舵トルクを算出し、算出した操舵トルクや車速センサ２２からの車速検出信号等に基づいて、ドライバ１８を介して操舵補助用の電動モータ１９への印加電圧を制御する。これにより、電動モータ１９が駆動し、この電動モータ１９の出力回転は、ウォームギヤ機構からなる減速機構２０を介して第２の操舵軸１４へ伝達され、さらに中間軸５等を介して、上記ラック軸１０、タイロッド１１およびナックルアーム等を含む舵取り機構２１に伝えられ、運転者の操舵が補助される。
【００２０】
次に、本発明の実施形態である電動パワーステアリング装置１の要部について図２を参照して説明する。減速機構２０は、アルミニウム合金等からなるハウジング２３に収容され、ハウジング２３に装着された電動モータ１９の出力軸２４に、スプライン継手等の継手２５を介して一体回転可能に連結されるウォーム軸２６と、このウォーム軸２６と噛み合うと共に、第２の操舵軸１４に一体回転可能且つ軸方向移動不能に連結されるウォームホイール２７とを備える。
【００２１】
ウォームホイール２７は、第２の操舵軸１４に結合される鉄等の金属にて形成された環状の芯金２７aと、芯金２７ａの周囲を取り囲んで外周面に歯部２８を形成する合成樹脂部材２７ｂとを備えている。芯金２７ａは、例えば合成樹脂部材２７ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００２２】
ウォーム軸２６は、鉄等の金属にて形成され、ウォーム軸２６の軸方向中間部には、第１および第２の端部２９、３０よりも大径でウォームホイール２７の歯部２８に噛合するウォーム歯部３１が形成されている。ウォーム軸２６の第１の端部２９の先端部は、継手２５に結合されている。
【００２３】
ウォーム軸２６の第１および第２の端部２９、３０は、それぞれ電動モータ１９側に配置される軸受としての第１の軸受３２および反電動モータ１９側に配置される第２の軸受３３によって回転自在に支持されている。第１および第２の軸受３２、３３は、例えば玉軸受からなる。
【００２４】
第１および第２の軸受３２、３３の内輪３４、３５は，それぞれウォーム軸２６の対応する第１の端部２９の基端部および第２の端部３０に嵌合されている。第１の軸受３２の内輪３４は、ウォーム軸２６の位置決め段部３６に当接して、第２の端部３０側への移動を規制されている。第２の軸受３３の内輪３５は、ウォーム軸２６の位置決め段部３７に当接して第１の端部２９側への移動を規制されている。
【００２５】
第１の軸受３２の外輪３８は、環状弾性部材５０および予圧付与部材５１を介してハウジング２３に保持されている。第２の軸受３３の外輪４１は、ハウジング２３の保持孔４２に保持されると共に、ハウジング２３の位置決め段部４３に当接して位置決めされている。
【００２６】
次に、図３を参照して、第１の軸受３２周辺の構成について、具体的に説明する。予圧付与部材５１は、鋼材等から略筒状に形成され、円筒部５２と円筒部５２に連接し内径方向に突出する環状の段部５３と円筒部５２の内周面５５から内径方向に突出した環状の突出部５６とを有している。突出部５６の内周面５７は、第１の軸受３２の外輪３８の外周面と対向し、所定の隙間を介して形成されている。
【００２７】
予圧付与部材５１の段部５３の電動モータ１９側の端部は、さらに内径方向に突出し、予圧付与部材５１を回動操作する工具に係合するための断面多角形状の工具係合孔５４が形成されている。また、予圧付与部材５１の外周面には、雄ねじが形成され、ハウジング２３に電動モータ１９の出力軸２４と同軸に形成されるねじ孔４５にねじ込まれることにより、第１および第２の軸受３２、３３に予圧を付与している。ねじ孔４５にねじ込まれて与圧調整が行われた後の予圧付与部材５１は、ロックナット４６に係合されて回動不能に止定される。
【００２８】
環状弾性部材５０は、例えばＯリングからなり、第１の軸受３２の外輪３８のＲ面取り等を施された外周端部３９と予圧付与部材５１の円筒部５２の内周面５５と段部５３の端面５８とに当接して配置される。
【００２９】
上記のように構成された電動パワーステアリング装置１によれば、環状弾性部材５０が予圧付与部材５１の円筒部５２の内周面５５と段部５３の端面５８および第１の軸受３２の外輪３８の外周端部３９とに当接して配置され、第１の軸受３２に回転自在に支持されるウォーム軸２６が環状弾性部材５０を介してウォーム軸２６の径方向および軸方向に偏倚可能に保持されている。これにより、合成樹脂からなる歯部２８を備えたウォームホイール２７が吸湿膨潤や温度膨張を生じ、ウォーム軸２６とウォームホイール２７の芯間距離が変化しても、環状弾性部材５０を介して保持されたウォーム軸２６および第１の軸受３２が偏倚し、芯間距離の変化分を環状弾性部材５０が吸収することができる。従って、ウォーム軸２６とウォームホイール２７の噛み合い位置において、ウォーム軸２６とウォームホイール２７とのバックラッシが詰まることがなく、適正なバックラッシを維持することができ、ウォームホイール２７の回転抵抗の増大を防止することができる。そして、ウォームホイール２７の回転抵抗の増大による操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
【００３０】
また、上記電動パワーステアリング装置１では、予圧付与部材５１は、予圧付与部材５１の円筒部５２の内周面５５から内径方向に突出した環状の突出部５６を有し、突出部５６の内周面５７が、第１の軸受３２の外輪３８の外周面と対向し、所定の隙間を介して形成されている。これにより、第１の軸受３２の外輪３８がウォーム軸２６の径方向へ所定量以上に偏倚することがないので、環状弾性部材５０が極端に押しつぶされることがなく、環状弾性部材５０の破損を防止することができ、耐久性および信頼性を確保することができる。また、第１の軸受３２の偏倚量が極端に大きくなって環状弾性部材５０の一部と第１の軸受３２の外輪３８の外周端部３９との間で接触が解除されることもなく、ウォーム軸２６の軸方向へ付与している予圧が抜けることを防止することができる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、継手２５としてスプライン継手を用いているが、一対のフランジボスとこれらの間に弾性材料からなるラバースプリングを介在させて構成される軸継手を用いてもよい。ラバースプリングを介在させた軸継手を用いることにより、ウォーム軸２６と電動モータ１９の出力軸２４との軸芯ズレをより許容することができ、合成樹脂製のウォームホイール２７が大きく吸湿膨潤する場合にも適用可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１：電動パワーステアリング装置、  ２：操舵部材、  ３：ステアリングシャフト、  
４、６：自在継手、  ５：中間軸、  ７：ピニオン軸、  ８：ピニオン、  ９：ラック、
１０：ラック軸、  １１：タイロッド、  １２：車輪、  １３：第１の操舵軸、  
１４：第２の操舵軸、  １５：トーションバー、  １６：トルクセンサ、  
１７：制御部、  １８：ドライバ、  １９：電動モータ、  ２０：減速機構、  
２１：舵取り機構、  ２２：車速センサ、  ２３：ハウジング、  ２４：出力軸、  
２５：継手、  ２６：ウォーム軸、  ２７：ウォームホイール、  ２７ａ：芯金、  
２７ｂ：合成樹脂部材、  ２８：歯部、  ２９：第１の端部、  ３０：第２の端部、  
３１：ウォーム歯部、  ３２：第１の軸受、  ３３：第２の軸受、  ３４、３５：内輪、
３６、３７、４３：位置決め段部、  ３８、４１：外輪、  ３９：外周端部、  
４２：保持孔、  ４５：ねじ孔、  ４６：ロックナット、  ５０：環状弾性部材、  
５１：予圧付与部材、  ５２：円筒部、  ５３：段部、  ５４：工具係合孔、  
５５、５７：内周面、  ５６：突出部、  ５８：端面
【図１】
2014237340.tif 000003
【図２】
2014237340.tif 000004
【図３】
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