JP2007050845A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動パワーステアリング装置において、ウォーム軸とウォームホイールとの間のバックラッシを簡単な構造で簡便に調整できること。
【解決手段】複リード式のウォーム軸１８の第１の端部１８ａは、継手２２を介して電動モータ１６の出力軸２０により支持されている。ウォーム軸１８の第１の端部１８ａを支持する軸受は不要である。ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂは、ウォーム軸１８と軸方向に一体移動可能な組合せアンギュラ玉軸受２３によって支持されている。ハウジング２１の収容孔２１ａにねじ込まれた調整部材としてのねじ部材２４を操作すると、組合せアンギュラ玉軸受２３を介してウォーム軸１８の軸方向の位置を調整できる。これにより、バックラッシを簡便に調整する。組合せアンギュラ玉軸受２３の２個の内輪を締め付けることにより、組合せアンギュラ玉軸受２３に予圧を付与する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System) には、減速機が用いられている。例えば、電動モータの出力軸の回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して減速することで、電動モータの出力を増幅して舵取り機構に伝達し、ステアリング操作をトルクアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。

ウォーム軸とウォームホイールとの間には、適度のバックラッシが必要であるが、バックラッシが過大になると、騒音の原因となる。そこで、バックラッシを調整するために、複リード式のウォーム軸を用いることが提案されている（例えば特許文献１を参照）。この場合、ウォーム軸を軸方向に移動することで、バックラッシが調整される。
一方、ウォーム軸の一対の端部をそれぞれ支持する一対の軸受の予圧の設定を容易にすることを目的として、一対の軸受のうちの一方に、２個のアンギュラ軸受を、それらのスラスト面が背面組合せになるように並べて設けた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−３４１６５６号公報 特開２００１−２７８０７８号公報

特許文献１の電動パワーステアリング装置では、ウォーム軸の一対の端部をそれぞれ軸受により固定し、さらに各軸受をそれぞれ対応するプラグ等の止め具で軸方向に支持する構造が採用されている。したがって、バックラッシの調整を行うには、各止め具も一緒に調整する必要があり、調整に手間がかかるという問題がある。また、部品点数が増大するという問題もある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構造でバックラッシの調整を容易に行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、出力軸を有する操舵補助用の電動モータと、この電動モータの出力軸の回転を舵取り機構に伝達するための伝達機構とを備え、この伝達機構は、第１および第２の端部を有する複リード式のウォーム軸と、このウォーム軸に噛み合うウォームホイールとを含み、上記ウォーム軸の第１の端部は、電動モータの出力軸によって継手を介して軸方向移動自在に支持され、ウォーム軸の第２の端部は、ウォーム軸と軸方向に一体移動可能な組合せアンギュラ軸受により支持され、組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸の軸方向の位置を調整するための調整部材を備えることを特徴とする。

本発明では、ウォーム軸の第１の端部は継手を介して電動モータの出力軸により支持されるので、ウォーム軸の第１の端部を支持する軸受は不要である。したがって、構造の簡素化を図ることができ、小型化にも寄与できる。また、ウォーム軸の第２の端部を支持する組合せアンギュラ軸受を介して、複リード式のウォーム軸の軸方向の位置を調整するのみで、簡便に、バックラッシの調整が行える。

また、組合せアンギュラ軸受であれば、例えば２個の内輪の締め付けのみで、予圧調整が行える。具体的には、上記ウォーム軸の第２の端部に設けられた雄ねじ部に螺合するナットとこれに対向してウォーム軸に設けられた段部との間に、組合せアンギュラ軸受の２個の内輪が軸方向に挟持されることにより、組合せアンギュラ軸受の予圧が調整されている場合がある（請求項２）。

また、上記ウォーム軸を何れかの軸方向に付勢する付勢部材と、上記ウォーム軸を収容する収容孔を形成するハウジングとを備え、上記収容孔の内周面に、雌ねじ部が形成され、上記調整部材は、上記収容孔の雌ねじ部に螺合するねじ部材を含み、このねじ部材は、付勢部材に抗して組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸を軸方向に移動させる場合がある（請求項３）。この場合、ねじ部材を回動させる操作のみで、簡便にバックラッシ調整が行える。

また、上記調整部材としてのねじ部材は、筒状をなし、ハウジングの収容孔の内周面と組合せアンギュラ軸受の２個の外輪の外周面との間に介在し、上記２個の外輪を支持する周側壁を含み、この周側壁の外周面に、収容孔の内周面の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成される場合がある（請求項４）。この場合、組合せアンギュラ軸受を支持する部材自体に、ねじ（雄ねじ部）を形成しているので、構造の簡素化を図ることができ、また、組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸を確実に軸方向に移動させることができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の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１を参照して、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に連結し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、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の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオン軸７およびラックバー８により舵取り機構Ａとしてのラックアンドピニオン機構が構成されている。

ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１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、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ピニオン軸７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、これら入、出力軸３ａ，３ｂはトーションバー１２を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー１２を介する入、出力軸３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が設けられており、このトルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１４に与えられる。ＥＣＵ１４では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して操舵補助用の電動モータ１６を駆動制御する。電動モータ１６の出力回転が伝動装置としての減速機１７を介して減速されてステアリングシャフト３の出力軸３ｂに伝達され、さらにピニオン軸７を介してラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。

減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸１８と、このウォーム軸１８に噛み合うと共にステアリングシャフト３の出力軸３ｂに一体回転可能に連結される従動ギヤとしてのウォームホイール１９を備える。
図２を参照して、ウォーム軸１８は、電動モータ１６の出力軸２０と同軸上に配置されている。ウォーム軸１８は、その軸長方向に離隔する第１および第２の端部１８ａ，１８ｂを有し、第１および第２の端部１８ａ，１８ｂ間の中間部１８ｃに歯部を有する。

ウォームホイール１９は、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂの軸方向中間部に一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール１９は、出力軸３ｂに一体回転可能に結合される環状の芯金１９ａと、芯金１９ａの周囲を取り囲み外周に歯部１９ｃを形成した合成樹脂部材１９ｂとを備える。芯金１９ａは、例えば合成樹脂部材１９ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。

ウォーム軸１８は、減速機１７のハウジング２１に形成された収容孔２１ａ内に収容されている。ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の歯の噛み合い部分を含む領域にはグリース等の潤滑剤が充填されている。
ウォーム軸１８の第１の端部１８ａと電動モータ１６の出力軸２０とは、筒状の継手２２を介して同軸上に動力伝達可能に連結されている。ウォーム軸１８の第１の端部１８ａおよび電動モータ１６の出力軸２０が、継手２２の対応する端部からそれぞれ嵌め入れられて継手２２に結合している。

具体的には、ウォーム軸１８の第１の端部１８ａに設けられたスプライン部１８ｄが、第１の軸方向Ｘ１および第２の軸方向Ｘ２に移動可能に継手２２にスプライン結合されている。一方、電動モータ１６の出力軸２０が例えば圧入により継手２２に結合されている。これにより、ウォーム軸１８の第１の端部１８ａは、継手２２を介して電動モータ１６の出力軸２０によって支持されている。ウォーム軸１８の第１の軸方向Ｘ１は、継手２２に向かう方向であり、第２の軸方向Ｘ２は第１の軸方向Ｘ１と反対方向である。

一方、ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂは、組合せアンギュラ軸受としての組合せアンギュラ玉軸受２３によって回転自在に支持されている。組合せアンギュラ玉軸受２３は、当該組合せアンギュラ玉軸受２３を介してウォーム軸１８を第１または第２の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動させることにより、ウォーム軸１８とウォームホイール１９のバックラッシを調整するための調整部材としてのねじ部材２４により支持されている。

このねじ部材２４は、有底の筒状をなしており、周側壁２５と端壁２６を有している。周側壁２５の外周には、雄ねじ部２５ａが形成され、この雄ねじ部２５ａは、ハウジング２１の収容孔２１ａに形成された雌ねじ部２１ｂに螺合している。また、雄ねじ部２５ａには、ねじ部材２４を止定したロックナット２７が螺合している。端壁２６には、ねじ部材２４を回動操作するための工具係合孔２６ａが形成されている。

また、ウォーム軸１８は、例えば圧縮コイルばね等の弾性部材からなる付勢部材２８によって、第１の軸方向Ｘ１に付勢されている。付勢部材２８は、ねじ部材２４の端壁２６と組合せアンギュラ玉軸受２３をウォーム軸１８に止定するためのナット３７（図４参照）との間に介在している。付勢部材２８としては、例えば図２に示すような圧縮コイルばねを用いることができるが、これに限らず、皿ばねを用いることができる。また、付勢部材２８としては、金属部材に限らず、ゴム体、樹脂体等を用いることもできる。

図３を参照して、ウォーム軸１８は複リード式である。したがって、ウォーム軸１８は、第１の軸方向Ｘ１に進むにつれて歯厚が増大し、第２の軸方向Ｘ２に進むにつれて歯厚が減少するようになっている。すなわち、ウォーム軸１８のピッチＰ１が、ピッチＰ２よりも小さくなっている。
したがって、ウォーム軸１８を第１の軸方向Ｘ１に移動させれば、ウォーム軸１８とウォームホイール１９のバックラッシを減少させることができ、また、ウォーム軸１８を第２の軸方向Ｘ２に移動させれば、上記のバックラッシを増大させることができる。このようにして、バックラッシを調整することができる。

次いで、図４を参照して、組合せアンギュラ玉軸受２３は、内輪２９、外輪３０および転動体３１を含むアンギュラ玉軸受３２と、内輪３３、外輪３４および転動体３５を含むアンギュラ玉軸受３６との２個の軸受を組み合わせて構成されている。アンギュラ玉軸受３２およびアンギュラ玉軸受３６は、背面組合せで使用したときに所定の予圧が付与されるように、差幅が調整されている。

ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂの外周には、雄ねじ部１８ｅが形成されており、この雄ねじ部１８ｅに、ナット３７が螺合している。このナット３７とこれに対向してウォーム軸１８に設けられた段部１８ｆとの間に、組合せアンギュラ玉軸受２３の２個の内輪２９，３３が軸方向に挟持され、その結果、背面組合せアンギュラ玉軸受２３に、適正な予圧が付与されている。

ねじ部材２４の周側壁２５の内周面によって、各アンギュラ玉軸受３２，３６の外輪３０，３４が回転不能に支持されている。また、ねじ部材２４の周側壁２５は、端壁２６と反対側の端部に、径方向内方へ突出する係合突起３８を形成している。この係合突起３８は、アンギュラ玉軸受３２の外輪３０の端面３０ａに係合しており、組合せアンギュラ玉軸受２３を一括して第２軸方向Ｘ２に移動させることができるようになっている。

係合突起３８は、周側壁２５の全周に設けられてよいし、また、周方向の一部に設けられてもよい。
本実施の形態によれば、ウォーム軸１８の第１の端部１８ａは、継手２２を介して電動モータ１６の出力軸２０により支持されるので、ウォーム軸１８の第１の端部１８ａを支持する軸受が不要である。したがって、構造の簡素化を図ることができ、小型化にも寄与できる。また、ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂを支持する組合せアンギュラ玉軸受２３を介して、複リード式のウォーム軸１８の軸方向の位置を調整するのみで、簡便に、バックラッシの調整が行える。

また、組合せアンギュラ玉軸受２３であれば、ウォーム軸１８の段部１８ｆとナット３７との間に、２個の内輪２９，３３を挟持して締め付けるのみで、当該組合せアンギュラ玉軸受２３に適正な予圧を付与することができる。
また、ねじ部材２４を回動操作するのみで、付勢部材２８によって第１の軸方向Ｘ１に付勢されているウォーム軸１８の軸方向の位置を調整できるので、非常に簡便にバックラッシを調整することができる。

特に、ねじ部材２４が筒状をなし、ハウジング２１の収容孔２１ａの内周面と組合せアンギュラ玉軸受２３の２個の外輪３０，３４の外周面との間に介在して上記２個の外輪を支持する周側壁２５を含む。したがって、組合せアンギュラ玉軸受２３を支持する部材自体に、ねじ（雄ねじ部２５ａ）が形成されるので、構造の簡素化を図ることができ、また、組合せアンギュラ玉軸受２３を介してウォーム軸１８を確実に軸方向に移動させることができる。

次いで、図５は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態が図２の実施の形態と異なるのは、ウォーム軸１８を第２の軸方向Ｘ２に付勢する付勢部材２８Ａを設け、この付勢部材２８Ａに抗して、組合せアンギュラ玉軸受２３を第１の軸方向Ｘ１に移動させることのできるねじ部材２４Ａを設けた点にある。
付勢部材２８Ａとしては、継手２２内に収容され、ウォーム軸１８の第１の端部１８ａと電動モータ１６の出力軸２０との間に介在する弾性部材を用いることができる。弾性部材としては、金属製の圧縮コイルばね、皿ばねの他、ゴム体や合成樹脂体を用いることができる。

また、ねじ部材２４Ａの係合突起３８Ａは、周側壁２５の軸方向の中間部に設けられ、組合せアンギュラ玉軸受２３のアンギュラ玉軸受３６の外輪３４の端面を第１の軸方向Ｘ１に押すことになる。他の構成については、図２の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態においても、図２の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

その他、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。

本発明の一実施の形態の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。 電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 ウォーム軸の模式図である。 電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図である。 本発明の別の実施の形態の電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、Ａ…舵取り機構、１６…電動モータ、１７…減速機（伝達機構）、１８…ウォーム軸、１８ａ…第１の端部、１８ｂ…第２の端部、１８ｄ…スプライン部、１８ｅ…雄ねじ部、１８ｆ…段部、Ｘ１…第１の軸方向（ウォーム軸の軸方向）、Ｘ２…第２の軸方向（ウォーム軸の軸方向）、１９…ウォームホイール、２０…出力軸、２１…ハウジング、２１ａ…収容孔、２１ｂ…雌ねじ部、２２…継手、２３…組合せアンギュラ玉軸受（組合せアンギュラ軸受）、２４，２４Ａ…ねじ部材（調整部材）、２５…周側壁、２５ａ…雄ねじ部、２６…端壁、２８，２８Ａ…付勢部材、２９，３３…内輪、３０，３４…外輪、３１，３５…転動体、３２，３６…アンギュラ玉軸受、３７…ナット、３８，３８Ａ…係合突起。

Claims (4)

1. 出力軸を有する操舵補助用の電動モータと、
   この電動モータの出力軸の回転を舵取り機構に伝達するための伝達機構とを備え、
   この伝達機構は、第１および第２の端部を有する複リード式のウォーム軸と、このウォーム軸に噛み合うウォームホイールとを含み、
   上記ウォーム軸の第１の端部は、電動モータの出力軸によって継手を介して軸方向移動自在に支持され、
   ウォーム軸の第２の端部は、ウォーム軸と軸方向に一体移動可能な組合せアンギュラ軸受により支持され、
   組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸の軸方向の位置を調整するための調整部材を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１において、上記ウォーム軸の第２の端部に設けられた雄ねじ部に螺合するナットとこれに対向してウォーム軸に設けられた段部との間に、組合せアンギュラ軸受の２個の内輪が軸方向に挟持されることにより、組合せアンギュラ軸受の予圧が調整されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１または２において、上記ウォーム軸を何れかの軸方向に付勢する付勢部材と、 上記ウォーム軸を収容する収容孔を形成するハウジングとを備え、
   上記収容孔の内周面に、雌ねじ部が形成され、
   上記調整部材は、上記収容孔の雌ねじ部に螺合するねじ部材を含み、
   このねじ部材は、付勢部材に抗して組合せアンギュラ軸受を介してウォーム軸を軸方向に移動させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項３において、上記調整部材としてのねじ部材は、筒状をなし、ハウジングの収容孔の内周面と組合せアンギュラ軸受の２個の外輪の外周面との間に介在して上記２個の外輪を支持する周側壁を含み、
   この周側壁の外周面に、収容孔の内周面の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images