JP2010143527A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程数の削減と組付け時における作業性の向上とが可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ウォーム軸７をウォームホイール９方向に付勢する予圧機構部４０は、ホルダー２５と、パッド２９と、トーションスプリング２７とから構成されている。予圧機構部４０の電動モータ３側に配設された第２転がり軸受３２は、第２転がり軸受３２の電動モータ３側に配設された環状のリテーナ３５によってハウジング５に弾性的に支持されており、リテーナ３５の第２転がり軸受３２側の端部には、第２転がり軸受３２に対してハウジングの底面５ｃ方向に予圧を付与する弾性部３５ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、減速機構を改良した電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。

この動力伝達機構として、ウォーム減速機を用いた電動パワーステアリング装置では、電動モータの駆動軸に連結したウォームにウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構に連結される出力軸に嵌合してある。

このようなウォーム減速機を用いた電動パワーステアリング装置では、ウォームとウォームホイールとが噛み合うギヤ歯面間には適度なバックラッシュが設けられている。しかし、このバックラッシュに起因して、車両走行時にタイヤを介して路面から入力される振動等により、ウォームとウォームホイールとのギヤ歯面同士が打音を発生し、運転者に不快感を与えるという問題があった。この打音を解消するために、ウォームをウォームホイール方向に付勢する予圧機構を設け、バックラッシュをなくす機構が従来から知られている。

図３は、従来例に係る電動パワーステアリング装置における減速機構の一部を切り欠いて示す断面図であり、図４は、図３のＣ部分の拡大図である。

電動パワーステアリング装置の補助動力源である電動モータ１０３（図には一部のみが示されている。）がハウジング１０５に固定されている。ハウジング１０５内には、ウォーム減速機構を構成するウォーム軸１０７とウォームホイール１０９とが設けられている。ウォームホイール１０９は、出力軸１１１に外嵌されている。

電動モータ１０３の駆動軸１１０には、ウォーム軸１０７が軸方向に移動可能に且つ相対回転不能に連結されている。ウォーム軸１０７の軸方向で中央部にはウォーム１０７ｂが形成されている。ウォーム軸１０７は、電動モータ１０３側の基部１１５と電動モータ１０３から遠い方の端部近傍とにそれぞれ介装された第１及び第２転がり軸受１１７、１３２によってハウジング１０５に回転自在に支持されている。

電動モータ１０３側の第１転がり軸受１１７の軸方向で両側には、リング状の弾性部材１２２、１２３が配設されている。これら２つの弾性部材は、それぞれ一対のリング状の保持部材１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂによって軸方向に挟持されている。

第１転がり軸受１１７の内輪１１７ｂは、その両端面がリング状の保持部材１２２ａ、１２３ａに接触しており、これら内輪１１７ｂに接触しているリング状の保持部材１２２ａ、１２３ａは、ウォーム軸１０７には固定されていない。内輪１１７ｂに接触していない側のリング状の保持部材１２２ｂ、１２３ｂは、それぞれウォーム軸１０７に外嵌固定されている。このため、２つの弾性部材１２２、１２３はその弾性限度内においてウォーム軸１０７の軸方向の移動を許容している。

ハウジング１０５の内側で電動モータ１０３から遠い方となる底部１０５ｂには、ホルダー１２５が内嵌されている。

ホルダー１２５の内周側には、ウォーム軸１０７を先端部でハウジング１０５にホルダー１２５を介して回転自在に支持する第２転がり軸受１３２が内嵌され、加締めによりホルダー１２５に固定されている（図４中の丸で囲んだＤ部分）。第２転がり軸受１３２の内周面にはブッシュ１３０が内嵌されている。ブッシュ１３０は、ウォーム軸１０７を軸方向に摺動可能に支持している。

ホルダー１２５のハウジング１０５の底面１０５ｃ側となる端面には、底面１０５ｃ方向に突出した小径部１２５ａが形成されている。小径部１２５ａの内周面は、一部が外周側と連通して開口しており、軸方向の断面形状が略Ｕ字形状に形成されている。ホルダー１２５は、略Ｕ字形状の開口部側がウォームホイール１０９とは反対側となるようにハウジング１０５に内嵌されている。

小径部１２５ａには、略Ｕ字形状の開口部側からパッド１２９が取付けられており、小径部１２５ａの外周側と、パッド１２９の開口部側の外周面１２９ａには、トーションスプリング１２７が巻き付けられている。

ホルダー１２５と、パッド１２９と、トーションスプリング１２７と、第２転がり軸受１３２と、第２転がり軸受１３２に内嵌されたブッシュ１３０とで予圧機構部１４０を構成している。予圧機構部１４０は、上述したように、ホルダー１２５がハウジング１０５の底部１０５ｂの内周面に圧入されることにより固定されている。

ホルダー１２５の小径部に巻き付けられたトーションスプリング１２７が巻き戻る力によって、パッド１２９がウォームホイール１０９の方向に付勢され、ウォーム軸１０７に対する予圧力を発生する。この予圧力により、ウォーム軸１０７がウォームホイール１０９との噛合い部方向に付勢され、ウォーム１０７ｂとウォームホイール１０９との噛合い部のバックラッシュを低減し、バックラッシュに起因する歯面の打音を低減することができる。

また、特許文献１においては、ウォーム軸の電動モータ側の基部と電動モータから遠い方の端部に設けられた２つの転がり軸受の軸心を、電動モータの駆動軸とこれに連結されたウォーム軸の軸心よりも僅かにウォームホイール側に偏芯させて両転がり軸受を配設して、ウォーム軸とそれぞれの軸受との間に弾性部材を設けることにより予圧機構を構成し、これによりバックラッシュを除去する電動パワーステアリング装置が開示されている。
再表２００３−０４７９４８

上述した従来の予圧機構部の構成においては、ホルダーの内周側に転がり軸受を組付け、加締めにより固定しているため製造工程数がかかり、更に袋状となっているハウジングの底部に予圧機構部を圧入によって固定する必要があるため、組付け時の目視による確認が困難であった。従って組立ての作業性が悪いという問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、製造工程数の削減と組付け時における作業性の向上とが可能な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。

上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介して出力軸に伝達するために、前記減速機構は、前記電動モータの駆動軸に連結されたウォーム軸と、該ウォーム軸に一体的に設けられたウォームと、該ウォームと噛合し、前記出力軸に外嵌されたウォームホイールとからなり、前記減速機構を収容するハウジングと、前記ウォーム軸を、該ウォーム軸の前記電動モータ側の基部と、該基部とは軸方向で反対側となる端部とで前記ハウジングに回転自在にそれぞれ支持する第１及び第２転がり軸受と、前記ウォーム軸の前記端部には、前記ウォーム軸を前記ウォームホイールとの噛合い方向に向けて予圧を付与する予圧機構とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記第２転がり軸受は、該第２転がり軸受の軸方向で前記電動モータ側に隣接して設けられ、該第２転がり軸受に対して軸方向で前記ウォーム軸の前記端部方向に予圧を付与する弾性部を有する保持部材によって弾性的に支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、製造工程数の削減と組付け時における作業性の向上を図る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。

以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の断面図であり、図２は、図１のＡ部を拡大して、構成部材を分解して示す断面図である。

電動パワーステアリング装置の補助動力源である電動モータ３（図には一部のみが示されている。）がハウジング５に固定されている。ハウジング５内には、ウォーム減速機構を構成するウォーム軸７とウォームホイール９とが設けられている。

電動モータ３の駆動軸１０にはスプライン嵌合部１０ａが設けられており、ウォーム軸７に設けられたスプライン嵌合部７ａと結合されている。これにより、ウォーム軸７は電動モータ３の駆動軸１０に対して軸方向に移動可能に、且つ相対回転不能に連結され、また電動モータ３の駆動軸１０とウォーム軸７の傾きを許容することができる。

ウォーム軸７の軸方向で中央部にはウォーム７ｂが形成されている。ウォーム７ｂにはウォームホイール９が噛合している。ウォームホイール９は出力軸１１に外嵌された芯金９ａと、芯金の外径側に形成された樹脂製のギヤ歯９ｂとからなり、ギヤ歯９ｂがウォーム７ｂと噛合している。

出力軸１１は、車両後方端にステアリングホイール（図示略）が設けられたステアリングシャフト（図示略）とトーションバー（図示略）を介して連結され、出力軸１１の車両後方側には、ステアリングホイールを介して印加された操舵トルクを検知するトルクセンサー機構部（図示略）が設けてある。出力軸１１の車両前方側には自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。

こうして、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵トルクは、ステアリングシャフト（図示略）、トーションバー（図示略）、出力軸１１、自在継手（図示略）、中間シャフト（図示略）、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置などの操舵機構（図示略）を介して、図示しない転舵輪に伝達される。また、検知した操舵トルクに対応して電動モータ３から発生させる補助操舵トルクは、ウォーム７ｂ及びウォームホイール９を介して出力軸１１に伝達されるようになっており、電動モータ３の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸１１に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。

本実施形態にかかる電動パワーステアリング装置においては、ウォーム軸７の電動モータ３側の基部１５には、第１軸受支持部１５ａが形成されている。第１軸受支持部１５ａの軸方向でウォーム７ｂ側には、第１軸受支持部１５ａよりも拡径された拡径部１５ｂが隣接して形成され、第１軸受支持部１５ａの軸方向で電動モータ３側には第１軸受支持部１５ａよりも縮径された縮径部１５ｃが隣接して形成されている。

第１軸受支持部１５ａには、ウォーム軸７を電動モータ３側でハウジング５に回転自在に支持する第１転がり軸受１７が配設されている。第１転がり軸受１７の外輪１７ａは、ウォーム７ｂ側となる端面がハウジング５の内周面に形成された段部１８に内嵌され、電動モータ３側となる端面が止輪１９によって係止されることによりハウジング５に固定されている。第１転がり軸受１７の内輪１７ｂは、第１軸受支持部１５ａの外周面に僅かな隙間をもって外嵌されており、ウォーム７ｂ側となる端面の内径側は、ウォーム軸７の第１軸受支持部１５ａと拡径部１５ｂとの段差によって形成され、電動モータ３と軸方向に対向する面に軸方向に対向している。

一方、第１軸受支持部１５ａの電動モータ３側に隣接する縮径部１５ｃには、筒状の保持部材２０が外嵌されている。保持部材２０の外周面には、後述する弾性部材２３が配設されている。保持部材２０の軸方向でウォーム７ｂ側となる端面の内径側は、ウォーム軸７の第１軸受支持部１５ａと縮径部１５ｃとの段差によって形成され、電動モータ３と軸方向に対向する面に接触している。また、保持部材２０の軸方向でウォーム７ｂ側となる端面の外径側は、第１転がり軸受１７の内輪１７ｂの軸方向で電動モータ３側となる端面の内径側に対向している。即ち、第１転がり軸受１７の内輪１７ｂは、ウォーム軸７の第１軸受支持部１５ａと拡径部１５ｂとの段差によって形成され、電動モータ３と軸方向に対向する面と、保持部材２０の軸方向でウォーム７ｂ側となる端面との間に配置され、内輪１７ｂの軸方向の寸法は、第１軸受支持部１５ａと拡径部１５ｂとの段差によって形成され、電動モータ３と軸方向に対向する面と、筒状保持部材２０の軸方向でウォーム７ｂ側となる端面との間の軸方向の寸法よりも僅かに短い寸法となっている。別言すると、内輪１７ｂの軸方向の寸法は、ウォーム軸７に形成された第１軸受支持部１５ａの軸方向の寸法よりも短い寸法となっている。

第１転がり軸受１７の軸方向で両側、即ちウォーム７ｂ側の拡径部１５ｂと電動モータ３側の縮径部１５ｃには、リング状の弾性部材２２、２３が設けられている。これら２つの弾性部材２２、２３は、それぞれ一対のリング状の保持部材２２ａ、２２ｂ、及び２３ａ、２３ｂによって軸方向に挟持されている。

ウォーム７ｂ側の弾性部材２２を狭持している一対のリング状保持部材２２ａ、２２ｂのうち、第１転がり軸受１７側の保持部材２２ａは、第１転がり軸受１７の内輪１７ｂの軸方向でウォーム７ｂ側となる端面の外径側に接触し、その内周面はウォーム軸７に固定されていない。また、ウォーム７ｂ側の保持部材２２ｂは、拡径部１５ｂの軸方向でウォーム７ｂ側に形成された段部１５ｄにウォーム７ｂ側の面が接触し、その内周面はウォーム軸７の拡径部１５ｂに外嵌固定されている。このような構成であるため、ウォーム７ｂ側の弾性部材２２は、第１転がり軸受１７側のリング状保持部材２２ａが軸方向に移動することにより軸方向に弾性変形可能となっている。

電動モータ３側の弾性部材２３は、ウォーム軸７の縮径部１５ｃに外嵌された筒状保持部材２０の外周に外嵌されている。電動モータ３側の弾性部材２３を挟持している一対のリング状保持部材２３ａ、２３ｂのうち、第１転がり軸受１７側の保持部材２３ａは、第１転がり軸受１７の内輪１７ｂの軸方向で電動モータ３側となる端面の外径側に接触し、その内周面は筒状保持部材２０に固定されていない。また、電動モータ３側の保持部材２３ｂは、筒状保持部材２０の外周面の軸方向で電動モータ側に形成された拡径部２０ａに電動モータ３側の面が接触し、その内周面は筒状保持部材２０の外周面に外嵌固定されている。このような構成であるため、電動モータ３側の弾性部材２３は、第１転がり軸受１７側のリング状保持部材２３ａが軸方向に移動することにより軸方向に弾性変形可能となっている。

電動モータ３側に配設された第１転がり軸受１７の両側に上述のような弾性部材２２、２３が設けられているため、ウォーム軸７は、第１軸受支持部１５ａと第１転がり軸受１７との軸方向の寸法差の分だけ軸方向の移動が可能となっている。また、第１転がり軸受１７は、第１軸受支持部１５ａに隙間をもって外嵌されているため、電動モータ３の駆動軸１０に対して傾くことが可能となっている。

ハウジング５の内側で電動モータ３から遠い方となるハウジング５の底部５ｂには、環状のホルダー２５が内嵌固定されている。環状ホルダー２５は、後述するパッド２９及びトーションスプリング２７とともに予圧機構部４０を構成している。

ホルダー２５の、ハウジング５の底面５ｃ側となる端面には、底面５ｃ方向に突出した小径部２５ａが形成されている。小径部２５ａの内周側の一部は外周側と連通して開口している。

小径部２５ａの内周面は、外周面との連通部を開口側（図２において上方側）として軸方向の断面形状が略Ｕ字形状に形成されている。即ち、小径部２５ａの内周面は、開口部と軸心を挟んで径方向に対向する側の内周面２５ｂと、開口部の周方向の両端縁から内周面２５ｂの周方向の両端縁まで平行して延在し、相対向する平面（図示なし）とで形成されている。小径部２５ａの内周面は、開口部と対向する側の内周面２５ｂと、相対向する平面（図示なし）とで、パッド取付け部Ｐを形成している。ホルダー２５は、小径部２５ａの開口部側がウォームホイール９（図２において下方側）とは反対側となるようにハウジング５内に内嵌されている。

パッド取付け部Ｐには、開口部側から、対向する内周面２５ｂ方向にパッド２９が取付けられている。パッド２９は、パッド取付け部Ｐを形成している上述した対向する平面（図示なし）に対して、径方向に摺動可能に取付けられ、開口部側の外径は小径部２５ａの外径よりも大きく設定されている。ウォーム軸７の先端部は、パッド２９によって軸支されている。

ホルダー２５の小径部２５ａの外周側と、パッド２９の開口部側の外周面２９ａには、弾性体であるトーションスプリング２７が巻きつけてある。トーションスプリング２７は、両端が小径部２５ａの外周面に形成された係止部（図示なし）に係り止めされている。

上述のように、パッド２９の開口部側の外周面２９ａは小径部２５ａよりも外径が大きく設定されている。このため、トーションスプリング２７を小径部２５ａの外周側とパッド２９の開口部側の外周面２９ａに巻き付けることにより、トーションスプリング２７が巻き戻ろうとする力によって、パッド２９には開口部側とは反対側方向（図２において下方側）に予圧が付与される。即ち、パッド２９はこの予圧によってウォームホイール９側に付勢される。パッド２９がこのように付勢された状態でのパッド２９の軸心は、ウォーム軸７の軸心よりも僅かに開口部とは反対側、つまりウォームホイール９側に偏芯している。このため、パッド２９に軸支されたウォーム軸７は、トーションスプリング２７による予圧力により、ウォームホイール９方向に付勢される。

こうして、ウォーム軸７がウォームホイール９との噛合い部方向に付勢されることにより、ウォーム７ｂとウォームホイール９との噛合い部のバックラッシュを低減し、バックラッシュに起因する歯面の打音を低減することができる。

本実施形態においては、ホルダー２５の軸方向で電動モータ３側には、第２転がり軸受３２が配設されている。第２転がり軸受３２の外輪３２ａの軸方向でハウジング５の底面５ｃ側となる端面は、ホルダー２５の軸方向で電動モータ３側となる端面と接触している。第２転がり軸受の内輪３２ｂには、ウォーム軸７を軸方向に摺動可能に支持するブッシュ３０が内嵌されている。

ブッシュ３０は、第２転がり軸受３２の内輪３２ｂに内嵌される筒部３０ａと、筒部３０ａの軸方向で電動モータ３側の端部に形成された径方向で外向きのつば部３０ｂとが一体に形成されている。つば部３０ｂは、径方向で内輪３２ｂの外周面付近まで延在しており、つば部３０ｂの軸方向でハウジング５の底面５ｃ側となる端面は内輪３２ｂの電動モータ３側となる端面に接触している。ブッシュ３０の筒部３０ａの内周面には、ウォーム軸７の先端部近傍に形成された第２軸受支持部３４が軸方向に摺動可能に、且つ僅かに径方向に隙間を持って内嵌されている。この隙間により、ウォーム軸７は揺動可能となっている。このように、第２転がり軸受３２は、ブッシュ３０を介してウォーム軸７をハウジング５に回転自在に支持している。

本実施形態においては、第２転がり軸受３２の軸方向で電動モータ３側には、環状のリテーナ３５が配設されており、第２転がり軸受３２はこのリテーナ３５によってハウジング５に弾性的に支持されている。リテーナ３５は、一方の端部が先細形状をなす切頭円錐形状に形成された筒状部３５ａと、筒状部３５ａの先細側の端部に一体に形成された弾性部３５ｂ（図２中の丸で囲んだＢ部）とから成っている。

弾性部３５ｂは、筒状部３５ａの先細側の端縁から径方向で内向きに延在する環状部３５ｃと第２転がり軸受３２の外輪３２ａの軸方向で電動モータ３側となる端面に接触する環状の軸受接触部３５ｄと、環状部３５ｃと軸受接触部３５ｄとを相互に軸方向に離間する方向に弾性的に付勢する折曲部３５ｅから成っている。折曲部３５ｅは、環状部３５ｃの内径側と軸受接触部３５ｄの内径側とを結合する断面が略Ｕ字形状で略円弧状に折曲した折曲形状をしている。この折曲形状の折曲部３５ｅによって環状部３５ｃと軸受接触部３５ｄとを相互に軸方向に離間するように弾性的に付勢することができる。

リテーナ３５は、筒状部３５ａの大径側が軸方向で電動モータ３側、弾性部３５ｂが形成された先細側が軸方向で第２転がり軸受３２側となるようにハウジング５の内周に内嵌されている。弾性部３５ｂの軸受接触部３５ｄは、第２転がり軸受３２の外輪３２ａの軸方向で電動モータ３側となる端面に対してハウジング５の底面５ｃ方向の弾性予圧を付与して接触している。リテーナ３５をこのように設けることにより、第２転がり軸受３２は、リテーナ３５の弾性部３５ｂによって、リテーナ３５とホルダー２５との間にハウジング５の底面５ｃ方向の弾性予圧を付与されて挟持され、ハウジング５に弾性的に支持されている。

このように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ウォーム軸を回転自在に支持する第２転がり軸受は、弾性部を有するリテーナによってハウジングに弾性的に支持されるため、従来のように第２転がり軸受をホルダーに組付けて加締め固定をする必要がなく、加締め工程を削減することができる。更に第２転がり軸受を組付けたホルダーを圧入する必要がないため、第２転がり軸受及び予圧機構部の各構成部材の組付け時において、目視による組付け状態の確認も容易となることから、作業性の向上に貢献することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の断面図である。 図１のＡ部を拡大して、構成部材を分解して示す断面図である。 従来例に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の断面図である。 図３のＢ部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

３ 電動モータ
５ ハウジング
５ａ 軸支穴
５ｂ 底部
５ｃ 底面
７ ウォーム軸
７ａ スプライン嵌合部
７ｂ ウォーム
９ ウォームホイール
９ａ 芯金
９ｂ ギヤ歯
１０ 駆動軸
１０ａ スプライン嵌合部
１１ 出力軸
１５ 基部
１５ａ 第１軸受支持部
１５ｂ 拡径部
１５ｃ 縮径部
１７ 第１転がり軸受
１７ａ 外輪
１７ｂ 内輪
１８ 段部
１９ 止輪
２０ 筒状保持部材
２０ａ 拡径部
２２、２３ 弾性部材
２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２４ｂ リング状保持部材
２５ ホルダー
２５ａ 小径部
２５ｂ 内周面
２７ トーションスプリング
２９ パッド
２９ａ 開口部側外周面
３０ ブッシュ
３０ａ 筒部
３０ｂ つば部
３２ 第２転がり軸受
３２ａ 外輪
３２ｂ 内輪
３４ 第２軸受支持部
３５ リテーナ
３５ａ 筒状部
３５ｂ 弾性部
３５ｃ 環状部
３５ｄ 軸受接触部
３５ｅ 折曲部
４０ 予圧機構部

Claims (1)

1. 電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介して出力軸に伝達するために、
   前記減速機構は、前記電動モータの駆動軸に連結されたウォーム軸と、該ウォーム軸に一体的に設けられたウォームと、該ウォームと噛合し、前記出力軸に外嵌されたウォームホイールとからなり、
   前記減速機構を収容するハウジングと、
   前記ウォーム軸を、該ウォーム軸の前記電動モータ側の基部と、該基部とは軸方向で反対側となる端部とで前記ハウジングに回転自在にそれぞれ支持する第１及び第２転がり軸受と、
   前記ウォーム軸の前記端部には、前記ウォーム軸を前記ウォームホイールとの噛合い方向に向けて予圧を付与する予圧機構とを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記第２転がり軸受は、該第２転がり軸受の軸方向で前記電動モータ側に隣接して設けられ、該第２転がり軸受に対して軸方向で前記ウォーム軸の前記端部方向に予圧を付与する弾性部を有する保持部材によって弾性的に支持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。

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