(57)【要約】【課題】転舵時の歯打ち音の低減と比較的小さい操舵角で操舵されるときの操舵フィーリングの低下改善を両立させつつ、経年変化による影響の少ない電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】環状歯体に相対回転可能に挿入された芯体及び外周に歯を有する環状歯体の相対回転量を制限する制限部を、前記環状歯体及び芯体の一方に設けた凸部８８と、前記環状歯体及び芯体の他方に設けた凹部８６と、前記凸部８８と前記凹部８６を収容する密閉空間とで構成し、この密閉空間に粘性材８４を封入した。【選択図】図２
2012040927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用のモータによって回転される小歯車と、前記小歯車に噛合し舵取機構に繋がる大歯車と、前記大歯車は、外周に歯を有する環状歯体と、前記環状歯体に相対回転可能に挿入された芯体と、前記芯体及び環状歯体の相対回転量を制限する制限部とを備え、前記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、前記制限部は、前記環状歯体及び芯体の一方に設けた凸部と、前記環状歯体及び芯体の他方に設けた凹部と、前記凸部と前記凹部を収容する密閉空間とで構成され、前記密閉空間に粘性材を封入した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】
前記隙間部の相対回転の制限量は、前記小歯車と前記大歯車のバックラッシより、大きくしたことを特徴としている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記小歯車がウォーム、大歯車がウォームホイールであることを特徴とする請求項１及び２に記載の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、操舵捕助用のモータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置の減速歯車機構は、その一端が操舵補助用のモータの駆動軸に結合されるウォームと、該ウォームに噛合いし、操舵輪に繋がる回転軸に嵌合固定されるウォームホイールとを備えている。該ウォームとウォームホイールはスムーズな動作のため、バックラッシが必要となるが、これに起因する歯打ち音の防止が要求されている。
【０００３】
例えば特開２００４−３４８７４（特許文献１）に開示されるように、ウォームの回転をウォームホイールから出力軸に伝える際、弾性体を介して回転伝達する構成にし、転舵時にウォーム及びウォームホイールの噛合い部の歯面に加わる衝突エネルギーを弾性体によって吸収して歯打ち音を低減するものがある。また、この構成のものにおいては比較的小さい操舵角で操舵されるとき、操舵による回転トルクが前記回転軸及び芯体を介して環状歯体に伝動されるため、この回転トルクによって、前記弾性体を撓ませることができ操舵フィーリングの低下を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記ウォームホイールにおいて、環状歯体と芯体とを結合する弾性体は、全周に亘って連続し、環状歯体の内周面及び芯体の外周面と全面または一部に接触しているため、ウォームホイールが回転するとき弾性体及び芯体が撓むことになり、しかも撓み／復元を繰り返すことになる。従って、環状歯体及び芯体に比べて弾性体の耐久性を向上させる必要がある。また、中立付近の弾性体の復元力によるフリクションの発生および経年変化による影響をうける問題が残る。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、転舵時の歯打ち音の低減と比較的小さい操舵角で操舵されるときの操舵フィーリングの低下改善を両立させつつ、経年変化による影響の少ない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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵補助用のモータによって回転される小歯車と、前記小歯車に噛合し舵取機構に繋がる大歯車と、前記大歯車は、外周に歯を有する環状歯体と、前記環状歯体に相対回転可能に挿入された芯体と、前記芯体及び環状歯体の相対回転量を制限する制限部とを備え、前記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、前記制限部は、前記環状歯体及び芯体の一方に設けた凸部と、前記環状歯体及び芯体の他方に設けた凹部と、前記凸部と前記凹部を収容する密閉空間とで構成され、前記密閉空間に粘性材を封入したことを要旨としている。
【０００８】
即ち、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置によると、支持軸と主体部は回転方向に密閉空間を有し粘性材を封入しているため、転舵時や路面からのキックバック時等に噛合部の歯面に加わる衝突エネルギーは粘性材が吸収するので、ウォームとウォームホイールのバックラッシによる異音は発生しない。また、比較的小さい操舵角で操舵された場合であっても、中立付近では粘性材を介しているため減速機部の回転トルク及びそのトルク変動が環状歯体及び芯体に伝わらず、中立感を向上できるため、操舵フィーリングを改善できる。また、衝撃エネルギーを弾性体により吸収するものに比べ、経年変化の影響も受け難い。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記隙間部の相対回転の制限量は、前記小歯車と前記大歯車のバックラッシより、大きくしたことを要旨としている。
【００１０】
即ち、前記大歯車の相対回転可能な量がウォームとウォームホイールのバックラッシ量より大きいため、芯体と環状歯体の隙間部に封入した粘性材により、振動エネルギーを吸収するため、歯打ち音が発生しない。また、減速機部の回転トルク及びそのトルク変動が環状歯体及び芯体に伝わらず、そのため、操舵フィーリングが向上する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、小歯車はウォーム、大歯車はウォームホイールであることを要旨としている。即ち、ウォーム、ウォームホイールを用いた減速機において、摩耗によるバックラッシが増加した場合でも減速機部の回転トルク及びそのトルク変動が環状歯体及び芯体に伝わらず、そのため、操舵フィーリングが向上する。
【発明の効果】
【００１２】
これらの発明により、転舵時の歯打ち音の低減と比較的小さい操舵角で操舵されるときの操舵フィーリングの低下改善を両立させつつ、経年変化による影響の少ない電動パワーステアリング装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電動式パワーステアリング装置の構成を示す断面図
【図２】減速歯車機構部分の構成を示す断面図
【図３】ウォームホイールの構成を示す拡大断面図
【図４】図３のII−II断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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に示すように、この電動式パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部２ａを有する入力軸２と、前記筒部２ａ内に挿入されてその上端が前記入力軸２の筒部２ａに同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、下端が前期トーションバー３の下端に同軸的に連結される出力軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた入力軸２及び出力軸４の相対回転変位量によって、前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルク等に基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の回転に連動し、該回転を減速して出力軸４に伝動する減速歯車機構Ａと、前記トルクセンサ５及び前記減速歯車機構Ａが収容されるハウジング１０とを備え、このハウジング１０に前記モータ６が取り付けられている。
【００１５】
また、減速歯車機構Ａは、図２に示すように、金属材料からなる直円柱部材の外周に螺線形の歯が一体に設けられたウォーム７と、該ウォーム７に噛合するウォームホイール８とを備えており、ウォーム７の一端が前記モータ６の駆動軸６ａに継合されている。
【００１６】
ウォームホイール８は、図３に示すように、外周に歯を有する合成樹脂製の大径環部材８１と、該大径環部材８１の内周に嵌合固定される小径環部材８２と、該小径環部材８２の内周に挿入され、その中心部に嵌合孔８３ａを有する芯体８３と、該芯体８３及び小径環部材８２を相対回転可能に粘性材８４とをそなえており、大径環部材８１及び小径環部材８２によって環状歯体８５が構成されている。小径環部材８２の内周には等配に周方向に離間して径方向へ凹設された凹部８６を有しており、芯体８３の外周には周方向に離間して径方向へ突設された凸形の制限部８８を有する。凹部８６と、制限部８８とはウォームホイール８の軸長方向両側面にかけて設けられている。
【００１７】
小径環部材８２及び芯体８３は金属材料からなり、凹部８６が小径環部材８２と一体に成形され、制限部８８が芯体８３と一体に成形されている。小径環部材８２及び芯体８３の間の第１隙間９０は回転可能の隙間であり、凹部８６及び制限部８８の間の隙間９１はウォームとウォームホイールのバックラッシ量よりも大きくしてある。
【００１８】
粘性材８４は潤滑剤またはグリースからなり、金属接触を発生しない十分な量の潤滑剤を隙間に封入し、封入量としては例えば隙間の容積の５０〜８０％が望ましい。潤滑剤としては、４０℃で２００〜２０００ｍｍ２の高粘性係数の合成油ポリαオレフィンを使用し、また合成油ポリαオレフィンをベースオイルとしＬｉ石鹸を増ちょう剤としたグリースも利用可能であり、そのほか、弾性体を配合したパウダー入りグリースも使用できる。この粘性材８４は前記第１隙間９０に嵌合される２つの略半円形の嵌合湾曲部８４ａと、該嵌合湾曲部８４ａの中央部で凸面に突設され、前記第２隙間９１に嵌合される２つの嵌合凸部８４ｂの隙間に保持され、この嵌合凸部８４ｂが第２隙間９１に嵌合されることにより、芯体８３及び小径環部材８２を相対回転可能にしている。
【００１９】
このように粘性材８４は第1隙間９０及び第2隙間９１に封入されており、第3隙間９２にも粘性材84が封入されているため、芯体８３及び小径環部材８２が相対回転したとき、第１の凸部８７が制限部８８に粘性材のせん断抵抗を受けて係合し、芯体８３及び小径環部材８２の相対回転量を制限する。
【００２０】
図４に示すように、芯体８３と小径環部材８２の軸方法側面に固定板９５をネジ止め固定する。また、取り付け板側面と芯体８３の間に密封部材９６としてＯリングを設けてもよい。これにより、芯体と小径環部材の軸方向の移動を制限するとともに、粘性材の外部への流出を完全に防止できる。
【００２１】
また、ウォームホイール８は芯体８３の中心部に穿設された嵌合孔８３ａによって出力軸４に嵌合固定されており、該出力軸４が一対の転がり軸受１１，１２を介してハウジング１０内に回転可能に支持されている。そして、ウォーム７及びウォームホイール８の噛合により前記駆動軸６ａの回転を減速して出力軸４に伝動し、出力軸４から、ユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝動するようにしている。尚、出力軸４及びユニバーサルジョイントが回転軸を構成している。
【００２２】
また、ウォーム７は出力軸４の軸芯と交叉するように配置され、一対の転がり軸受１３、１４を介して前記ハウジング１０内に支持されている。尚、図１において、１５は前記入力軸２をハウジング１０に支持するための軸受である。
【００２３】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置において、ウォームホイール８は、環状歯体８５の小径環部材８２と芯体８３とが粘性材８４を介して、相対回転可能に結合されているため、転舵時とか、路面からのキックバック時等にウォーム７及びウォームホイール８の歯面に加わる衝突エネルギーの一部を吸収することができ、歯打ち音を低減できる。
【００２４】
しかも、モータ６の回転による操舵補助時等、ウォームホイール８が回転するとき、該ウォームホイール８の粘性材８４を介して、芯体８３及び小径環部材８２が相対回転することになるが、凸部８７と制限部８８とが直接係合し、芯体８３及び小径環部材８２の相対回転量が制限される。
【００２５】
尚、以上説明した実施の形態では、ウォームホイール８の環状歯体８５を、外周に歯８０を有する合成樹脂製の大径環部材８１と、該大径環部材８１の内周に嵌合固定された金属製の小径環部材８２とからなる構成としたが、その他、前記小径環部材８２をなくし、大径環部材８１からなる構成としてもよい。この場合、大径環部材８１からなる環状歯体８５と前記芯体８３との間に前記凸部８７と、制限部８８及び凹部８９と、前記粘性材８４とを設ける。また、ウォームホイール８が大径環部材８１及び小径環部材８２を有する構成において、大径環部材８１及び小径環部材８２の間に、前記凸部８７と、制限部８８及び凹部８９と、前記粘性材８４とを設けてもよい。
【００２６】
このように構成されたウォームホイールを備える電動パワーステアリング装置にあっては、転舵時にウォーム及びウォームホイールの噛合い部の歯面に加わる衝突エネルギーは粘性材によって吸収されるため、歯打ち音を低減できる。また、比較的小さい操舵角で操舵されるとき、操舵による回転トルクが前記回転軸および芯体を介して環状歯体に伝達されるため、この回転トルクおよび前記粘性材の粘性抵抗により、中立感の確保と操舵フィーリングを改善することができる。
【００２７】
電動パワーステアリング装置に組み込まれた自動車の走行輪が不整備の道路等で凹凸部へ乗り上げることにより、ラック軸が軸長方向へ移動し、ピニオン軸及び操舵軸を介してトーショバーに捩れが発生し、このトーションバーの捩じれをトルクセンサが検出し、制御部からの指令によって、モータが瞬間的に駆動されるとき、換言すればキックバックとして、走行輪から操舵軸に逆入力荷重が入力され、モータが瞬間的に操舵補助を行うとき、ウォームからウォームホイールに伝達される回転トルクの変動を粘性材によって、吸収することができ、操舵フィーリングを安定させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
４  回転軸  、６  モータ  、７  ウォーム（小歯車）  、８  ウォームホイール（大歯車）  、８３  芯体  、８４  粘性材  、８５  環状歯体  、８６  凹部、８７  凸部、８８  制限部  、A  減速歯車機構、９５  固定板、９６  密封部材
【図１】
2012040927.tif 000003
【図２】
2012040927.tif 000004
【図３】
2012040927.tif 000005
【図４】
2012040927.tif 000006