JP2022170823A - electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering system.
自動車のステアリング装置では、運転者の操作によりステアリングホイールを回転させると、ステアリングホイールの回転は、ステアリングシャフトや中間シャフトを介して、ステアリングギヤユニットのピニオンシャフトに伝達され、ステアリングギヤユニットのラック軸の直線運動に変換される。これにより、1対のタイロッドが押し引きされ、1対の操舵輪にステアリングホイールの操作量に応じた舵角が付与される。 In the steering system of an automobile, when the steering wheel is rotated by the driver's operation, the rotation of the steering wheel is transmitted to the pinion shaft of the steering gear unit via the steering shaft and the intermediate shaft, and the rack shaft of the steering gear unit is rotated. Converted to linear motion. As a result, the pair of tie rods is pushed and pulled, and a steering angle corresponding to the amount of operation of the steering wheel is imparted to the pair of steered wheels.
また、近年、電動モータを補助動力源として、運転者がステアリングホイールを操作するのに要する力を軽減する、電動パワーステアリング装置が広く普及している。電動パワーステアリング装置は、補助動力を発生させる電動アシスト装置を備える。電動アシスト装置は、電動モータのトルクを増大させるための減速機として、大きな減速比が得られるウォーム減速機を備える。ウォーム減速機は、外周面にウォーム歯を有するウォームと、外周面にウォーム歯と噛合するホイール歯を有するウォームホイールとを備える。 Also, in recent years, an electric power steering apparatus has become widespread, which uses an electric motor as an auxiliary power source to reduce the force required for the driver to operate the steering wheel. An electric power steering device includes an electric assist device that generates auxiliary power. The electric assist device includes a worm speed reducer capable of obtaining a large reduction ratio as a speed reducer for increasing the torque of the electric motor. The worm speed reducer includes a worm having worm teeth on its outer peripheral surface and a worm wheel having wheel teeth that mesh with the worm teeth on its outer peripheral surface.
図10は、従来の電動パワーステアリング装置を構成する電動アシスト装置の1例として、国際公開第2019/139060号に記載された構造を示している。電動アシスト装置100は、入力シャフト101と、出力シャフト102と、トルクセンサ103と、ウォームホイール104と、ウォーム105と、ハウジングケース106と、1対の転がり軸受107a、107bと、図示しない電動モータ111とを備える。
FIG. 10 shows the structure described in International Publication No. 2019/139060 as an example of an electric assist device that constitutes a conventional electric power steering device. The
入力シャフト101は、ステアリングホイールの操作に基づいて回転駆動される操舵力伝達部材である。出力シャフト102は、入力シャフト101の軸方向前側に、入力シャフト101と同軸に配置された操舵力伝達部材である。トルクセンサ103は、入力シャフト101の径方向外側に配置されている。ウォームホイール104は、出力シャフト102の外周面に外嵌固定されている。ウォーム105は、ウォームホイール104に噛合させている。ハウジングケース106は、互いに結合されたセンサハウジング108およびギヤハウジング109を有する。センサハウジング108は、トルクセンサ103を収容している。ギヤハウジング109は、ウォームホイール104およびウォーム105を収容している。1対の転がり軸受107a、107bは、ハウジングケース106に対して出力シャフト102を、ウォームホイール104を挟んだ前後2箇所位置で回転自在に支持している。電動モータ111は、ハウジングケース106に支持されている。なお、電動パワーステアリング装置に関して、前後方向は、自動車の前後方向をいう。
The
また、1対の転がり軸受107a、107bのうちの前側の転がり軸受107aは、ギヤハウジング109に支持されており、1対の転がり軸受107a、107bのうちの後側の転がり軸受107bは、ギヤハウジング109と異なる部品である、センサハウジング108とギヤハウジング109との間に配置された中間プレート110に支持されている。
The front rolling bearing 107a of the pair of
このような電動アシスト装置100を備えた電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールから入力された操舵トルクをトルクセンサ103により測定し、この測定信号に基づいて、電動モータ111の通電を制御する。電動モータ111のトルクは、ウォーム105を介してウォームホイール104に伝達されることにより増大されてから、出力シャフト102に補助動力として付与される。これにより、運転者がステアリングホイールを操作するのに要する力が軽減される。
An electric power steering device having such an
上述したような従来の電動パワーステアリング装置は、未だ改良の余地がある。すなわち、従来の電動パワーステアリング装置では、ハウジングケース106に対して出力シャフト102を回転自在に支持するために、1対の転がり軸受107a、107bを用いており、かつ、1対の転がり軸受107a、107bのうちの前側の転がり軸受107aが、ギヤハウジング109に支持されており、1対の転がり軸受107a、107bのうちの後側の転がり軸受107bが、ギヤハウジング109と異なる部品である中間プレート110に支持されている。このため、転がり軸受の個数を含めた部品点数が多くなるだけでなく、組み立て作業が煩雑になりやすい。
The conventional electric power steering system as described above still has room for improvement. That is, in the conventional electric power steering device, a pair of
本発明は、部品点数を抑えられ、かつ、組み立て作業を容易に行え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。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus that reduces the number of parts and facilitates assembly work.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置は、入力シャフトと、出力シャフトと、トルクセンサと、ウォームホイールと、ウォームと、ハウジングケースと、1個の転がり軸受とを備える。
前記入力シャフトは、ステアリングホイールの操作に基づいて回転駆動される。
前記出力シャフトは、前記入力シャフトの軸方向前側に、該入力シャフトと同軸に配置されている。
前記トルクセンサは、前記入力シャフトの径方向外側に配置される。
前記ウォームホイールは、外周面にホイール歯を有し、前記出力シャフトの外周面に外嵌固定されている。
前記ウォームは、外周面に、前記ホイール歯に噛合させたウォーム歯を有し、電動モータにより回転駆動される。
前記ハウジングケースは、互いに結合されたセンサハウジングおよびギヤハウジングを有する。
前記センサハウジングは、前記トルクセンサを収容している。
前記ギヤハウジングは、前記ウォームホイールおよび前記ウォームを収容している。
前記出力シャフトは、前記ハウジングケースに対し、前記ギヤハウジングに支持された前記1個の転がり軸受のみを用いて回転自在に支持されている。
An electric power steering device according to one aspect of the present invention includes an input shaft, an output shaft, a torque sensor, a worm wheel, a worm, a housing case, and one rolling bearing.
The input shaft is rotationally driven based on the operation of the steering wheel.
The output shaft is arranged axially forward of the input shaft and coaxial with the input shaft.
The torque sensor is arranged radially outwardly of the input shaft.
The worm wheel has wheel teeth on its outer peripheral surface and is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the output shaft.
The worm has worm teeth meshing with the wheel teeth on its outer peripheral surface, and is rotationally driven by an electric motor.
The housing case has a sensor housing and a gear housing coupled together.
The sensor housing accommodates the torque sensor.
The gear housing accommodates the worm wheel and the worm.
The output shaft is rotatably supported by the housing case using only the one rolling bearing supported by the gear housing.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記転がり軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数個の転動体とを備え、前記複数個の転動体のピッチ円直径が、前記ホイール歯の外径の50%以上である。 In the electric power steering device of one aspect of the present invention, the rolling bearing includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring, and the plurality of rolling elements is 50% or more of the outer diameter of the wheel tooth.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記転がり軸受は、前記ホイール歯よりも軸方向前側に配置されている。 In one aspect of the electric power steering device of the present invention, the rolling bearing is arranged axially forward of the wheel teeth.
この場合に、本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記出力シャフトの軸方向前側部の外周面に、自在継手のヨークの基部が外嵌固定されており、前記基部の軸方向後側の端部が、前記転がり軸受の径方向内側に配置されている。 In this case, in the electric power steering apparatus according to one aspect of the present invention, the base of the yoke of the universal joint is externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the axially front side portion of the output shaft, and the axially rearward side of the base is fixed. is disposed radially inward of the rolling bearing.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記転がり軸受は、前記ホイール歯よりも軸方向後側に配置されている。 In one aspect of the electric power steering device of the present invention, the rolling bearing is arranged axially rearward of the wheel teeth.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記転がり軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数個の転動体とを備え、前記外輪が前記ギヤハウジングに支持され、かつ、前記内輪が前記ウォームホイールに支持されている。 In one aspect of the electric power steering device of the present invention, the rolling bearing includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring, and the outer ring is the gear housing. and the inner ring is supported by the worm wheel.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記ウォームホイールと前記ハウジングケースとの間をシールするシール部材をさらに備える。 The electric power steering device according to one aspect of the present invention further includes a sealing member that seals between the worm wheel and the housing case.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置では、前記シール部材が、前記ウォームホイールと前記ギヤハウジングとの間をシールする。 In one aspect of the electric power steering device of the present invention, the sealing member seals between the worm wheel and the gear housing.
本発明の一態様の電動パワーステアリング装置によれば、部品点数を抑えられ、かつ、組み立て作業を容易に行える。 According to the electric power steering device of one aspect of the present invention, the number of parts can be reduced and the assembly work can be easily performed.
[実施の形態の第1例]
本発明の実施の形態の第1例について、図1~図3を用いて説明する。
[First example of embodiment]
A first example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
なお、電動パワーステアリング装置1に関する以下の説明中、前後方向は、自動車の前後方向をいう。具体的には、図1および図2の左側が前側であり、図1および図2の右側が後側である。
In the following description of the electric
本例の電動パワーステアリング装置1は、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール2と、ステアリングシャフト3と、ステアリングコラム4と、1対の自在継手5a、5bと、中間シャフト6と、ステアリングギヤユニット7と、1対のタイロッド8と、電動アシスト装置9とを備える。
The electric
ステアリングホイール2は、ステアリングコラム4の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト3の後側の端部に固定されている。ステアリングシャフト3の前側の端部は、ステアリングコラム4の前側の端部に固定されたハウジングケース10の内側に挿入されており、トーションバー11を介して、出力シャフト12に連結されている。
The
出力シャフト12の回転は、1対の自在継手5a、5bおよび中間シャフト6を介して、ステアリングギヤユニット7のピニオンシャフト13に伝達される。そして、ピニオンシャフト13の回転を、図示しないラック軸の直線運動に変換することで、1対のタイロッド8を押し引きし、操舵輪に舵角を付与する。
Rotation of the
また、本例の構造は、ステアリングホイール2の前後位置を調節可能とするためのテレスコピック機構を備えている。このために、ステアリングコラム4は、筒状のインナコラム44の後側の端部に、筒状のアウタコラム45の前側の端部を軸方向の相対変位を可能に外嵌することにより、全長を伸縮可能に構成されている。また、ステアリングシャフト3は、インナシャフト46の後側の端部の外周面に、筒状のアウタシャフト47の前側の端部の内周面をスプライン係合させることにより、インナシャフト46とアウタシャフト47との間でのトルク伝達を可能に、かつ、全長を伸縮可能に構成されている。アウタシャフト47は、後側の端部をアウタコラム45よりも後方に突出させた状態で、アウタコラム45の内側に図示しない玉軸受により回転のみを可能に支持されている。したがって、アウタシャフト47の後側の端部に固定されたステアリングホイール2の前後位置を調節する際には、アウタシャフト47とともにアウタコラム45が、インナコラム44およびインナシャフト46に対して前後方向に変位することで、ステアリングシャフト3およびステアリングコラム4が伸縮する。
The structure of this example also has a telescopic mechanism for adjusting the front-rear position of the
電動アシスト装置9は、運転者がステアリングホイール2を操作するのに要する力を軽減するための補助トルクを発生させる装置である。本例の電動アシスト装置9は、出力シャフト12と、トルクセンサ14と、ウォームホイール16およびウォーム17を有するウォーム減速機15と、ハウジングケース10と、1個の転がり軸受18とを備える。また、本例の電動アシスト装置9は、トーションバー11と、電動モータ19と、シール部材20と、図示しないECUとを、さらに備える。
The
出力シャフト12は、入力シャフトに相当するインナシャフト46の前側に、インナシャフト46と同軸に配置されている。インナシャフト46と出力シャフト12とは、トーションバー11を介して連結されている。なお、本発明を実施する場合には、ステアリングシャフトの前側の端部にトルク伝達可能に結合される、ステアリングシャフトとは別体のシャフトにより、入力シャフトを構成することもできる。
The
トルクセンサ14は、ステアリングシャフト3の前側の端部の径方向外側に配置されており、トーションバー11の捩れ方向および捩れ量を検出可能である。
The
ウォームホイール16は、外周面にホイール歯21を有し、出力シャフト12の外周面に外嵌固定されている。具体的には、ウォームホイール16は、出力シャフト12の軸方向中間部の外周面に、出力シャフト12に対する相対回転を不能に外嵌されている。
The
本例では、ウォームホイール16は、金属製の内側ホイール部材22と、合成樹脂製の外側ホイール部材23とを備える。
In this example, the
内側ホイール部材22は、中空円板状の側板部24と、側板部24の径方向内側の端部に接続された円筒状の嵌合基部25と、側板部24の径方向中間部から全周にわたり軸方向前側に向けて突出した円筒状の支持筒部26とを有する。嵌合基部25は、側板部24よりも大きい軸方向寸法を有する。図示の例では、側板部24の径方向内側の端部は、嵌合基部25の軸方向中間部に接続されている。嵌合基部25は、出力シャフト12の軸方向中間部の外周面に、出力シャフト12に対する相対回転を不能に外嵌されている。支持筒部26の軸方向前側の端部は、嵌合基部25よりも軸方向前側に張り出している。
The
外側ホイール部材23は、内側ホイール部材22の側板部24の径方向外側の端部を全周にわたり覆うようにして、内側ホイール部材22に結合固定されている。ホイール歯21は、外側ホイール部材23の外周面に備えられている。
The
ウォーム17は、外周面に、ホイール歯21に噛合させたウォーム歯27を有し、ハウジングケース10に固定された電動モータ19により回転駆動される。このようなウォーム17の中心軸は、ウォームホイール16の中心軸、すなわち出力シャフト12の中心軸に対して捩れの位置にある。また、ウォーム17の基端部は、電動モータ19の出力シャフトに対し、トルク伝達可能に結合されている。
The
ハウジングケース10は、互いに結合された、センサハウジング28およびギヤハウジング29を有する。
The
センサハウジング28は、トルクセンサ14を収容している。本例では、センサハウジング28は、金属または合成樹脂により全体を環状に構成されており、インナシャフト46の前側の端部およびトルクセンサ14の径方向外側に配置されている。このようなセンサハウジング28は、トルクセンサ14の径方向外側に配置された円筒状の筒状部30と、筒状部30の軸方向後側の端部から径方向内側に向けて伸長した中空円板状の側板部31と、側板部31の径方向内側の端部から軸方向後側に向けて伸長した円筒状の嵌合筒部32と、筒状部30の軸方向前側の端部から径方向外側に向けて伸長したフランジ部33とを有する。ステアリングコラム4の前側の端部、すなわち、インナコラム44の前側の端部は、嵌合筒部32の外周面に外嵌固定される。
A
ギヤハウジング29は、センサハウジング28の前側に配置されており、ウォームホイール16およびウォーム17を収容している。本例では、ギヤハウジング29は、金属または合成樹脂により全体を環状に構成されており、出力シャフト12、ウォーム17、およびウォームホイール16の径方向外側に配置されている。このようなギヤハウジング29は、ウォームホイール16を収容するウォームホイール収容部34と、ウォーム17を収容するウォーム収容部35とを備える。
A
ウォームホイール収容部34は、ウォームホイール16の径方向外側に配置された円筒状の筒状部36と、筒状部36の前側の端部から径方向内側に向けて伸長した中空円板状の側板部37と、筒状部36の後側の端部から径方向外側に向けて伸長したフランジ部38とを有する。側板部37は、内側ホイール部材22の支持筒部26の径方向外側に配置されている。
The worm
ウォーム収容部35は、全体を筒状に構成されたもので、軸方向中間部が、ウォームホイール収容部34の外周縁部の周方向一部に接続されている。ウォーム収容部35の内側空間は、ウォームホイール収容部34の内側空間に連通している。ウォーム収容部35の中心軸は、ウォームホイール収容部34の中心軸に対し捩れの位置にある。また、ウォーム17は、ウォーム収容部35の内側に、図示しない転がり軸受により回転自在に支持されている。
The
センサハウジング28とギヤハウジング29とは、互いに対向する軸方向端部同士が突き合わされ、かつ、互いのフランジ部33、33が図示しないボルトなどの結合部材により結合されている。
The
本例では、出力シャフト12は、ハウジングケース10に対し、ギヤハウジング29に支持された1個の転がり軸受18のみを用いて回転自在に支持されている。本例では、転がり軸受18は、ホイール歯21よりも軸方向前側に配置されている。
In this example, the
転がり軸受18は、外輪39と、内輪40と、外輪39と内輪40との間に配置された複数個の転動体41とを備える。外輪39は、ギヤハウジング29に支持されており、具体的には、ギヤハウジング29の側板部37の内周面に内嵌支持されている。内輪40は、ウォームホイール16に支持されており、具体的には、内側ホイール部材22の支持筒部26の軸方向前側の端部の外周面に外嵌支持されている。すなわち、本例では、出力シャフト12は、ギヤハウジング29に対し、ウォームホイール16を介して、1個の転がり軸受18により回転自在に支持されている。
The rolling
なお、図示の例では、転がり軸受18は、転動体41として玉を用いた深溝玉軸受である。ただし、本発明を実施する場合、ハウジングに対して出力シャフトを回転自在に支持するための転がり軸受として、3点接触型または4点接触型の玉軸受やころ軸受などの各種の転がり軸受を用いることができる。
In the illustrated example, the rolling
また、本例では、転がり軸受18を構成する複数個の転動体41のピッチ円直径PCDは、ウォームホイール16のホイール歯21の外径D21の50%以上としている。ピッチ円直径PCDは、外径D21の70%以上とするのがより好ましい。
In this example, the pitch circle diameter PCD of the plurality of rolling
また、本例では、転がり軸受18は、外輪39の内周面と内輪40の外周面との間に存在する複数個の転動体41が配置された内部空間の軸方向両側の開口のうち、少なくとも軸方向前側の開口を塞ぐ、図示しないシールリングを有する。本例では、このシールリングにより、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部を潤滑するグリースが、転がり軸受18の内部空間を通じてハウジングケース10の外部空間に漏れ出すことを防止している。
In this example, the rolling
シール部材20は、ウォームホイール16とハウジングケース10との間をシールしている。具体的には、シール部材20は、全体を円環状に構成されており、センサハウジング28の筒状部30の軸方向前側の端部に全周にわたり固定されている。シール部材20の先端部である軸方向前側の端部は、ウォームホイール16を構成する外側ホイール部材23の軸方向後側の側面に全周にわたり摺接させている。本例では、このようなシール部材20により、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部を潤滑するグリースが、筒状部30と外側ホイール部材23との間を通じて、センサハウジング28の内側空間に侵入することを防止している。
The
また、本例の構造では、出力シャフト12の軸方向前側部の外周面に、後側の自在継手5aを構成するヨーク42の基部43が外嵌固定されている。この状態で、基部43の軸方向後側の端部が、転がり軸受18の径方向内側に配置されている。
In addition, in the structure of this example, the
上述したような電動パワーステアリング装置1では、運転者がステアリングホイール2を操作すると、トルクセンサ14が、トーションバー11の捩れ方向および捩れ量を検出する。また、ECUが、トルクセンサ14により検出されたトーションバー11の捩れ方向および捩れ量に基づき算出した操舵トルクに関する情報、および、図示しない車速センサにより測定される車速に関する情報などに基づいて、補助トルクを決定する。また、電動モータ19が、ECUによって通電方向および通電量が制御される。また、ウォーム減速機15が、電動モータ19のトルクを増大して出力シャフト12に伝達する。この結果、出力シャフト12に補助トルクが付与されるため、運転者によってステアリングホイール2に加えられた力よりも大きな力で、1対のタイロッド8を押し引きすることが可能になる。
In the electric
上述したような本例の電動パワーステアリング装置1によれば、部品点数を抑えられ、かつ、組み立て作業を容易に行える。
According to the electric
この点について、図4に示す比較例の構造を用いて具体的に説明する。比較例の構造では、従来構造と同様、出力シャフト12は、ハウジングケース10zに対し、1対の転がり軸受18za、18zbにより、ウォームホイール16zを挟んだ前後2箇所位置で回転自在に支持されている。これにより、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部に作用する噛み合い荷重のうち、出力シャフト12の軸方向に向いた荷重成分によって、出力シャフト12がハウジングケース10zに対して傾くことを防止されている。
This point will be specifically described using the structure of the comparative example shown in FIG. In the structure of the comparative example, as in the conventional structure, the
1対の転がり軸受18za、18zbのうちの前側の転がり軸受18zaは、ギヤハウジング29zに支持されている。具体的には、前側の転がり軸受18zaを構成する外輪39zaは、ギヤハウジング29zの側板部37zの内周面に内嵌支持されている。また、前側の転がり軸受18zaを構成する内輪40zaは、出力シャフト12の外周面のうち、ウォームホイール16zの前側に隣接する部分に外嵌支持されている。
Of the pair of rolling bearings 18za and 18zb, the front rolling bearing 18za is supported by the
1対の転がり軸受18za、18zbのうちの後側の転がり軸受18zbは、ギヤハウジングと異なる部品である、中間プレート48に支持されている。すなわち、比較例の構造では、ハウジングケース10zは、前後方向に関してセンサハウジング28とギヤハウジング29zとの間に配置された中空円板状の中間プレート48を備える。後側の転がり軸受18zbを構成する外輪39zbは、中間プレート48の内周面に内嵌支持されている。また、後側の転がり軸受18zaを構成する内輪40zbは、出力シャフト12の外周面のうち、ウォームホイール16zの後側に隣接する部分に外嵌支持されている。
Of the pair of rolling bearings 18za and 18zb, the rear rolling bearing 18zb is supported by an
なお、比較例の構造のように、後側の転がり軸受18zaを構成する内輪40zbを、出力シャフト12の外周面のうち、ウォームホイール16zの後側に隣接する部分に外嵌支持する場合、センサハウジング28の筒状部30の内径を十分に小さくすることができれば、この筒状部30の内周面に、後側の転がり軸受18zbを構成する外輪39zbを内嵌支持することができる。しかしながら、本例の構造と同様、比較例の構造では、筒状部30の径方向内側に配置されたトルクセンサ14の外径が大きい、具体的には、トルクセンサ14の外径がウォームホイール16のホイール歯21の外径D21の60%以上の大きさを有するため、筒状部30の内径を十分に小さくすることができない。このため、比較例の構造では、前後方向に関してセンサハウジング28とギヤハウジング29zとの間に、中空円板状の中間プレート48を配置し、この中間プレート48の内周面に、後側の転がり軸受18zbを構成する外輪39zbを内嵌支持している。
Note that, as in the structure of the comparative example, when the inner ring 40zb constituting the rear rolling bearing 18za is externally supported by a portion of the outer peripheral surface of the
以上のような比較例の構造に対して、本例の構造では、出力シャフト12は、ハウジングケース10に対し、1個の転がり軸受18のみを用いて回転自在に支持されている。すなわち、本例の構造では、従来構造や比較例の構造と比較した場合に、ハウジングケース10に対して出力シャフト12を回転自在に支持するための転がり軸受を1個に減らせる。したがって、その分、部品点数を抑えられ、かつ、組み立て作業を容易に行える。
In contrast to the structure of the comparative example as described above, in the structure of this example, the
また、本例の構造では、比較例の構造と比較した場合に、中間プレート48を省略できる。したがって、この面からも、部品点数を抑えられ、かつ、組み立て作業を容易に行える。
Moreover, in the structure of this example, the
また、本例の構造では、出力シャフト12は、ハウジングケース10に対し、1個の転がり軸受18のみを用いて回転自在に支持されているが、この転がり軸受18は、出力シャフト12の外周面よりも大径の部分である、内側ホイール部材22の支持筒部26の外周面に外嵌支持されている。このため、本例の構造では、比較例の構造と比較した場合に、転がり軸受18の転動体41のピッチ円直径PCDを大きく確保して、転がり軸受18のモーメント剛性を大きく確保することができる。このため、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部に作用する噛み合い荷重のうち、出力シャフト12の軸方向に向いた荷重成分によって、出力シャフト12がハウジングケース10に対して傾くことを、1個の転がり軸受18によって有効に防止できる。また、本例の構造では、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部から転がり軸受18までの距離が、比較例の構造に比べて近い。このため、該噛合部に作用する噛み合い荷重のうち、出力シャフト12の径方向に向いた荷重成分を、転がり軸受18により効率良く支承することができる。したがって、このような出力シャフト12の径方向に向いた荷重成分によって、出力シャフト12がハウジングケース10に対して傾くことも、1個の転がり軸受18によって有効に防止できる。
In addition, in the structure of this example, the
また、本例の構造では、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部に作用する噛み合い荷重は、転がり軸受18を構成する複数個の転動体41のうち、転がり軸受18の中心軸を挟んで前記噛合部と反対側(図2および図3の下側)の領域に存在する転動体41によって分散して支持される。特に、本例の構造では、転動体41のピッチ円直径PCDを大きく確保できるため、前記噛み合い荷重を分散して支持する転動体41の個数を多くすることができる。したがって、転がり軸受18の耐久性を十分に確保することができる。
Further, in the structure of this example, the meshing load acting on the meshing portion between the
また、本例の構造では、比較例の構造と比較した場合に、中間プレート48を省略できるため、電動アシスト装置9の軸方向寸法を小さくすることができる。したがって、その分、ステアリングコラム4の軸方向寸法を大きくすることができる。その結果、二次衝突時にアウタコラム45がインナコラム44に対して前側に変位するストローク量を大きくすることができるため、運転者の保護を強化できる。また、電動アシスト装置9の軸方向寸法を小さくできる分、電動アシスト装置9を軽量に構成できる。
Further, in the structure of this example, the
また、本例の構造では、出力シャフト12の軸方向前側部の外周面に、後側の自在継手5aを構成するヨーク42の基部43が外嵌固定されており、かつ、基部43の軸方向後側の端部が、転がり軸受18の径方向内側に配置されている。このため、基部43の全体が転がり軸受18よりも軸方向前側に配置される構造に比べて、ギヤハウジング29の軸方向前側の側面からの出力シャフト12の突出量を抑えられる。したがって、この面からも、電動アシスト装置9の軸方向寸法を小さくすることができる。
In the structure of this example, the
また、本例の構造では、ギヤハウジング29のウォームホイール収容部34の内側に、ウォームホイール16が転がり軸受18により回転自在に支持されており、かつ、ギヤハウジング29のウォーム収容部35の内側に、ウォーム17が図示しない転がり軸受により回転自在に支持されている。すなわち、ウォームホイール16およびウォーム17のそれぞれが、ギヤハウジング29に対して回転自在に支持されている。このため、ウォームホイール16とウォーム17とが、互いに異なるハウジングに支持される構造に比べて、ウォームホイール16とウォーム17との位置関係を精度良く規制することが容易となる。
Further, in the structure of this example, the
[実施の形態の第2例]
本発明の実施の形態の第2例について、図5を用いて説明する。
[Second example of embodiment]
A second example of the embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
本例の構造では、ウォームホイール16aを構成する内側ホイール部材22aは、支持筒部26(図2参照)を有しておらず、嵌合基部25aの径方向の肉厚を実施の形態の第1例の場合よりも大きくしている。本例の構造では、この嵌合基部25aのうち、側板部24よりも軸方向前側に位置する部分の外周面に、転がり軸受18の内輪40が外嵌支持されている。このような本例の構造では、出力シャフト12の外周面と内輪40の内周面との間が嵌合基部25aの軸方向前側部により埋められているため、出力シャフト12に対する転がり軸受18の支持強度を大きくすることができる。なお、嵌合基部25aのうち、側板部24よりも軸方向後側に位置する部分の径方向の肉厚は、嵌合基部25aのうち、側板部24よりも軸方向前側に位置する部分の径方向の肉厚よりも小さくすることもできる。
その他の構成および作用効果は、実施の形態の第1例と同様である。
In the structure of this example, the
Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
[実施の形態の第3例]
本発明の実施の形態の第3例について、図6を用いて説明する。
[Third example of embodiment]
A third example of the embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
本例の構造では、ギヤハウジング29aは、側板部37aの内周面のうち、転がり軸受18の外輪39を内嵌した部分の軸方向前側に隣接する部分に、軸方向後側に向いた段差面49を有する。外輪39は、軸方向前側の側面を段差面49に当接させることにより、軸方向に位置決めされている。
In the structure of this example, the
また、本例の構造では、ウォームホイール16bを構成する内側ホイール部材22bは、嵌合基部25bの外周面のうち、転がり軸受18の内輪40を外嵌した部分の軸方向後側に隣接する部分に、軸方向前側を向いた段差面50を有する。また、内側ホイール部材22bは、嵌合基部25bの外周面のうち、内輪40を外嵌した部分の軸方向前側に隣接する部分に、全周にわたり係止溝51を有する。係止溝51には、止め輪52の径方向内側部が係止されている。内輪40は、段差面50と止め輪52の径方向外側部との間で軸方向に挟持されることにより、軸方向に位置決めされている。
その他の構成および作用効果は、実施の形態の第2例と同様である。
In the structure of this example, the
Other configurations and effects are the same as those of the second embodiment.
[実施の形態の第4例]
本発明の実施の形態の第4例について、図7を用いて説明する。
[Fourth example of embodiment]
A fourth example of the embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
本例の構造では、ギヤハウジング29bは、側板部37bの内周面のうち、転がり軸受18の外輪39を内嵌した部分の軸方向後側に隣接する部分に、軸方向前側に向いた段差面53を有する。また、ギヤハウジング29bは、側板部37bの内周面のうち、転がり軸受18の外輪39を内嵌した部分の軸方向前側に隣接する部分に、全周にわたり係止溝54を有する。係止溝54には、止め輪55の径方向外側部が係止されている。外輪39は、段差面53と止め輪55の径方向内側部との間で軸方向に挟持されることにより、軸方向に位置決めされている。
その他の構成および作用効果は、実施の形態の第3例と同様である。
In the structure of this example, the
Other configurations and effects are the same as those of the third embodiment.
[実施の形態の第5例]
本発明の実施の形態の第5例について、図8を用いて説明する。
[Fifth example of embodiment]
A fifth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本例の構造では、出力シャフト12aは、軸方向中間部に、軸方向両側に隣接する部分に比べて外径が大きくなった大径部56を有する。本例の構造では、大径部56の外周面の後側部に、ウォームホイール16cを構成する内側ホイール部材22cの嵌合基部25cが、出力シャフト12aに対する相対回転を不能に外嵌されている。また、大径部56の外周面の前側部に、転がり軸受18の内輪40が外嵌支持されている。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第1例と同様である。
In the structure of this example, the
Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
[実施の形態の第6例]
本発明の実施の形態の第6例について、図9を用いて説明する。
[Sixth example of embodiment]
A sixth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本例の構造では、転がり軸受18aは、ホイール歯21よりも軸方向後側に配置されている。このために、本例の構造では、ウォームホイール16dを構成する内側ホイール部材22dは、側板部24の径方向外側の端部から軸方向後側に向けて伸長する円筒状の支持筒部26aを有する。支持筒部26aの軸方向後側部は、外側ホイール部材23の軸方向後側の側面から軸方向後側に突出している。また、支持筒部26aの軸方向後側の端部は、トルクセンサ14の径方向外側に配置されている。そして、本例では、転がり軸受18aの外輪39aは、ギヤハウジング29cの軸方向後側の端部の内周面に内嵌支持されている。また、転がり軸受18aの内輪40aは、支持筒部26aの軸方向後側の端部の外周面に外嵌支持されている。
In the structure of this example, the rolling
また、本例では、転がり軸受18aは、外輪39aの内周面と内輪40aの外周面との間に存在する複数個の転動体41が配置された内部空間の軸方向両側の開口のうち、少なくとも軸方向後側の開口を塞ぐ、図示しないシールリングを有する。本例では、このシールリングにより、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部を潤滑するグリースが、転がり軸受18aの内部空間を通じて、センサハウジング28の内側空間に侵入することを防止している。
In this example, the rolling
また、本例では、シール部材20aは、ギヤハウジング29cの側板部37の径方向内側の端部の軸方向後側の側面に全周にわたり固定されている。シール部材20aの先端部である軸方向後側の端部は、内側ホイール部材22dの側板部24の軸方向前側の側面に全周にわたり摺接させている。本例では、このようなシール部材20aにより、ホイール歯21とウォーム歯27との噛合部を潤滑するグリースが、側板部37と側板部24との間を通じて、ハウジングケース10の外部空間に漏れ出すことを防止している。
その他の構成および作用効果は、実施の形態の第1例と同様である。
In this example, the
Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
なお、本発明は、上述した各実施の形態の構成を、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
なお、本発明を実施する場合、ギヤハウジングに対して出力シャフトを回転自在に支持するための転がり軸受の相手部材への固定方法や、該転がり軸受を含む複数の部品の組立手順は、特に限定されない。
It should be noted that the present invention can be carried out by appropriately combining the configurations of the above-described embodiments within a range that does not cause contradiction.
When carrying out the present invention, the method of fixing the rolling bearing to the mating member for rotatably supporting the output shaft with respect to the gear housing, and the procedure for assembling a plurality of parts including the rolling bearing are particularly limited. not.
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
3 ステアリングシャフト
4 ステアリングコラム
5a、5b 自在継手
6 中間シャフト
7 ステアリングギヤユニット
8 タイロッド
9 電動アシスト装置
10、10z ハウジングケース
11 トーションバー
12 出力シャフト
13 ピニオンシャフト
14 トルクセンサ
15 ウォーム減速機
16、16a、16b、16c、16d、16z ウォームホイール
17 ウォーム
18、18a、18za、18zb 転がり軸受
19 電動モータ
20、20a シール部材
21 ホイール歯
22、22a、22b、22c、22d 内側ホイール部材
23 外側ホイール部材
24 側板部
25、25a、25b、25c 嵌合基部
26、26a 支持筒部
27 ウォーム歯
28 センサハウジング
29、29a、29b、29c、29z ギヤハウジング
30 筒状部
31 側板部
32 嵌合筒部
33 フランジ部
34 ウォームホイール収容部
35 ウォーム収容部
36 筒状部
37、37a、37b、37z 側板部
38 フランジ部
39、39a、39za、39zb 外輪
40、40a、40za、40zb 内輪
41 転動体
42 ヨーク
43 基部
44 インナコラム
45 アウタコラム
46 インナシャフト
47 アウタシャフト
48 中間プレート
49 段差面
50 段差面
51 係止溝
52 止め輪
53 段差面
54 係止溝
55 止め輪
56 大径部
100 電動アシスト装置
101 入力シャフト
102 出力シャフト
103 トルクセンサ
104 ウォームホイール
105 ウォーム
106 ハウジングケース
107a、107b 転がり軸受
108 センサハウジング
109 ギヤハウジング
110 中間プレート
111 電動モータ
Reference Signs List 1 electric power steering device 2 steering wheel 3 steering shaft 4 steering column 5a, 5b universal joint 6 intermediate shaft 7 steering gear unit 8 tie rod 9 electric assist device 10, 10z housing case 11 torsion bar 12 output shaft 13 pinion shaft 14 torque sensor 15 Worm reducer 16, 16a, 16b, 16c, 16d, 16z Worm wheel 17 Worm 18, 18a, 18za, 18zb Rolling bearing 19 Electric motor 20, 20a Seal member 21 Wheel tooth 22, 22a, 22b, 22c, 22d Inner wheel member 23 outer wheel member 24 side plate portion 25, 25a, 25b, 25c fitting base portion 26, 26a support tubular portion 27 worm tooth 28 sensor housing 29, 29a, 29b, 29c, 29z gear housing 30 tubular portion 31 side plate portion 32 fitting Cylindrical portion 33 Flange portion 34 Worm wheel accommodating portion 35 Worm accommodating portion 36 Cylindrical portion 37, 37a, 37b, 37z Side plate portion 38 Flange portion 39, 39a, 39za, 39zb Outer ring 40, 40a, 40za, 40zb Inner ring 41 Rolling element 42 Yoke 43 Base 44 Inner column 45 Outer column 46 Inner shaft 47 Outer shaft 48 Intermediate plate 49 Stepped surface 50 Stepped surface 51 Locking groove 52 Retaining ring 53 Stepped surface 54 Locking groove 55 Retaining ring 56 Large diameter portion 100 Electric assist device 101 Input shaft 102 Output shaft 103 Torque sensor 104 Worm wheel 105 Worm 106 Housing case 107a, 107b Rolling bearing 108 Sensor housing 109 Gear housing 110 Intermediate plate 111 Electric motor
Claims (8)
前記入力シャフトの軸方向前側に、該入力シャフトと同軸に配置された出力シャフトと、
前記入力シャフトの径方向外側に配置されるトルクセンサと、
外周面にホイール歯を有し、前記出力シャフトの外周面に外嵌固定されたウォームホイールと、
外周面に、前記ホイール歯に噛合させたウォーム歯を有し、電動モータにより回転駆動されるウォームと、
互いに結合されたセンサハウジングおよびギヤハウジングを有するハウジングケースと、を備え、
前記センサハウジングは、前記トルクセンサを収容しており、
前記ギヤハウジングは、前記ウォームホイールおよび前記ウォームを収容しており、
前記出力シャフトは、前記ハウジングケースに対し、前記ギヤハウジングに支持された1個の転がり軸受のみを用いて回転自在に支持されている、
電動パワーステアリング装置。 an input shaft driven to rotate based on the operation of the steering wheel;
an output shaft arranged axially forward of the input shaft and coaxial with the input shaft;
a torque sensor arranged radially outward of the input shaft;
a worm wheel having wheel teeth on its outer peripheral surface and fitted and fixed to the outer peripheral surface of the output shaft;
a worm having worm teeth meshing with the wheel teeth on its outer peripheral surface and driven to rotate by an electric motor;
a housing case having a sensor housing and a gear housing coupled together;
The sensor housing accommodates the torque sensor,
The gear housing accommodates the worm wheel and the worm,
The output shaft is rotatably supported by the housing case using only one rolling bearing supported by the gear housing,
Electric power steering device.
前記複数個の転動体のピッチ円直径が、前記ホイール歯の外径の50%以上である、
請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The rolling bearing comprises an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring,
The pitch circle diameter of the plurality of rolling elements is 50% or more of the outer diameter of the wheel tooth,
The electric power steering device according to claim 1.
請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 The rolling bearing is arranged axially forward of the wheel tooth,
The electric power steering device according to claim 1 or 2.
前記基部の軸方向後側の端部が、前記転がり軸受の径方向内側に配置されている、
請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 a base portion of a yoke of a universal joint is externally fitted and fixed to the outer peripheral surface of the axially front side portion of the output shaft;
an axial rear end of the base is disposed radially inward of the rolling bearing;
The electric power steering device according to claim 3.
請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 The rolling bearing is arranged axially rearward of the wheel tooth,
The electric power steering device according to claim 1.
前記外輪が前記ギヤハウジングに支持され、かつ、前記内輪が前記ウォームホイールに支持されている、
請求項1~5のうちのいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 The rolling bearing comprises an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring,
wherein the outer ring is supported by the gear housing and the inner ring is supported by the worm wheel;
The electric power steering device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6のうちのいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 further comprising a seal member for sealing between the worm wheel and the housing case;
The electric power steering device according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載の電動パワーステアリング装置。 the seal member seals between the worm wheel and the gear housing;
The electric power steering device according to claim 7.
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