(57)【要約】      （修正有）【課題】ウォームギヤとステアリングシャフトに連結されたホイールギヤとを噛合させる連結機構において、より安定的なバネ特性を実現して各ギヤの噛合状態を良好に維持することの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】ウォームギヤの端部を支承する軸受の一つを、ホイールギヤに対して接離する方向に移動可能に形成するとともに、その外周に嵌装された湾曲板バネ４８の弾性力によってホイールギヤに近接する方向に付勢することにより、アンチ・バックラッシュ・システムが構成されている。湾曲板バネ４８の端部４８ａには、軸受４３の径方向外側に向って突出して押圧面としての収容凹部５０の底面５０ａに当接する突部５１が形成される。【選択図】図４
2010100129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動源としてステアリングシャフトを回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置を備え、前記モータは、第１及び第２のギヤを噛合してなる減速機構を介して前記ステアリングシャフトに駆動連結され、前記第２のギヤは、前記第１のギヤに対して接離する方向に移動可能に設けられた軸受により支承されるとともに、前記軸受は、その外周に嵌装された湾曲板バネの弾性力により前記第１のギヤに近接する方向に付勢された電動パワーステアリング装置において、
前記湾曲板バネは、その撓められた端部の一部分が前記軸受の径方向外側に形成された押圧面と当接して該押圧面を押圧することにより、前記軸受を前記第１のギヤに近接する方向に付勢するものであって、
前記湾曲板バネには、前記軸受の径方向外側に向って突出して前記押圧面に当接する突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。
【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において、
前記突部は、前記湾曲板バネを屈曲させてなること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
モータを駆動源としてステアリングシャフトを回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置を備え、前記モータは、第１及び第２のギヤを噛合してなる減速機構を介して前記ステアリングシャフトに駆動連結され、前記第２のギヤは、前記第１のギヤに対して接離する方向に移動可能に設けられた軸受により支承されるとともに、前記軸受は、その外周に嵌装された湾曲板バネの弾性力により前記第１のギヤに近接する方向に付勢された電動パワーステアリング装置において、
前記湾曲板バネは、その撓められた端部の一部分が前記軸受の径方向外側に形成された押圧面と当接して該押圧面を押圧することにより、前記軸受を前記第１のギヤに近接する方向に付勢するものであって、
前記湾曲板バネにおける前記押圧面との当接部が前記軸受の移動量に関わらず一箇所となるようにしたこと、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記押圧面を平面状に形成するとともに、前記軸受の中心と前記当接部とを結ぶ直線に対して前記押圧面のなす角度が、前記軸受の外周と前記直線との交点における接線が前記直線に対してなす角度以上の鋭角となるようしたこと、
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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）には、ステアリングシャフトを回転駆動することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与するものがある。通常、このようなＥＰＳにおいて、モータは、第１及び第２のギヤを噛合してなる減速機構（例えばウォーム＆ホイール等）を介してステアリングシャフトに連結されている。そして、同モータの回転は、この減速機構により減速されてステアリングシャフトに伝達されるようになっている。
【０００３】
ところで、上記のような減速機構を用いたＥＰＳの場合、その二つのギヤの噛合状態、つまり噛合部における適切な軸間距離の設定及び維持が極めて重要な要素となる。即ち、その軸間距離が小さいほど、音や振動の発生は抑えることができるものの、その背反として各ギヤの磨耗は進みやすくなる。そして、その軸間距離が大きい場合には、反対に、磨耗は抑えられるが音や振動が発生しやすくなるという傾向がある。そのため、各ギヤの軸間距離は、これらのバランスを考慮した上で最適と考えられる範囲に設定し、及び歯面の磨耗等といった経年変化によらず安定的に維持されることが望ましい。
【０００４】
そこで、従来、このような減速機構を用いるＥＰＳには、多くの場合、付勢手段を用いて一方のギヤを他方側に押し付けることにより、両者の軸間距離を最適に維持する所謂アンチ・バックラッシュ・システムが組み込まれている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載のＥＰＳでは、モータに連結されたウォームギヤとステアリングシャフトに連結されたホイールギヤとを噛合させることにより連結機構が形成されている。そして、そのウォームギヤの端部を支承する軸受の一つを、ホイールギヤに対して接離する方向に移動可能に形成するとともに、その外周に嵌装された湾曲板バネの弾性力によってホイールギヤに近接する方向に付勢することにより、上記アンチ・バックラッシュ・システムが構成されている。
【０００６】
即ち、図７に示すように、ウォームギヤ６０を回転自在に支承する軸受６１は、その外周に湾曲板バネ６３を嵌装した状態でハウジング６４に設けられた支持孔６５に挿入されることにより、同支持孔６５内に収容される。また、支持孔６５の周壁には、その図示しないホイールギヤと反対側（同図中、上側）に、上記挿入の際に撓められた湾曲板バネ６３の端部６３ａを収容する収容凹部６６が形成されている。そして、その湾曲板バネ６３の端部６３ａの一部分が当該収容凹部６６の底面６６ａに当接して当該底面６６ａを押圧することにより、軸受６１は、図示しないホイールギヤに近接する方向（同図中、下側）に向って付勢され、これにより、その噛合部におけるウォームギヤ６０とホイールギヤとの軸間距離が最適に維持される構成となっている。
【特許文献１】特開２００４−２０３１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の構成では、軸受６１の位置がホイールギヤに対して接離する方向に変位することにより、湾曲板バネ６３の弾性力変化が非線形となり、その結果、軸受６１をホイールギヤに押し付ける力が安定しないという問題がある。
【０００８】
即ち、図８に示すように、湾曲板バネ６３の弾性力は、同湾曲板バネ６３が軸受６１を押圧する支点（同図中、点Ｐ０）から収容凹部６６の底面６６ａと当接する部位（同図中、点Ｐ１）までの長さに依存する。尚、この「長さ」とは、特定方向における直線距離ではなく「湾曲板バネにおける長さ」である。
【０００９】
ところが、上記従来の構成では、同図に示されるように、軸受６１と収容凹部６６の底面６６ａとの距離が変化、即ちウォームギヤ６０の位置がホイールギヤに対して接離する方向に変位することで、その湾曲板バネ６３内における収容凹部６６の底面６６ａとの当接部分が移動する（例えば、点Ｐ１→点Ｐ１´）。つまり、その支点（Ｐ０）から当接部分までの長さが変化することで、湾曲板バネ６３の弾性力変化が非線形となる。その結果、上記のようなウォームギヤ６０をホイールギヤに押し付ける力が安定しないという課題を抱えており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【００１０】
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、その目的は、より安定的なバネ特性を実現して各ギヤの噛合状態を良好に維持する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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源としてステアリングシャフトを回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置を備え、前記モータは、第１及び第２のギヤを噛合してなる減速機構を介して前記ステアリングシャフトに駆動連結され、前記第２のギヤは、前記第１のギヤに対して接離する方向に移動可能に設けられた軸受により支承されるとともに、前記軸受は、その外周に嵌装された湾曲板バネの弾性力により前記第１のギヤに近接する方向に付勢された電動パワーステアリング装置において、前記湾曲板バネは、その撓められた端部の一部分が前記軸受の径方向外側に形成された押圧面と当接して該押圧面を押圧することにより、前記軸受を前記第１のギヤに近接する方向に付勢するものであって、前記湾曲板バネには、前記軸受の径方向外側に向って突出して前記押圧面に当接する突部が形成されること、を要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、押圧面と撓められた湾曲板バネの端部とが当接する部位（当接部）は、常に突部となる。つまり、軸受の位置が第１のギヤに対して接離する方向に変位しても、湾曲板バネにおける軸受を押圧する支点から押圧面との当接部までの長さは変化せず、その弾性力変化もまた線形となる。従って、より安定的なバネ特性を実現することができ、その結果、第２のギヤを第１のギヤに押し付ける力を安定化して、その噛合状態をより好適な状態で維持することができるようになる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記突部は、前記湾曲板バネを屈曲させてなること、を要旨とする。
上記構成によれば、容易且つ低コストにて、突部を形成することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、モータを駆動源としてステアリングシャフトを回転駆動することにより操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置を備え、前記モータは、第１及び第２のギヤを噛合してなる減速機構を介して前記ステアリングシャフトに駆動連結され、前記第２のギヤは、前記第１のギヤに対して接離する方向に移動可能に設けられた軸受により支承されるとともに、前記軸受は、その外周に嵌装された湾曲板バネの弾性力により前記第１のギヤに近接する方向に付勢された電動パワーステアリング装置において、前記湾曲板バネは、その撓められた端部の一部分が前記軸受の径方向外側に形成された押圧面と当接して該押圧面を押圧することにより、前記軸受を前記第１のギヤに近接する方向に付勢するものであって、前記湾曲板バネにおける前記押圧面との当接部が前記軸受の移動量に関わらず一箇所となるようにしたこと、を要旨とする。
【００１５】
即ち、軸受の位置が第１のギヤに対して接離する方向に変位しても、その湾曲板バネにおける押圧面との当接部が一箇所であれば、湾曲板バネにおける軸受を押圧する支点から押圧面との当接部までの長さは変化せず、その弾性力変化もまた線形となる。従って、上記構成によれば、より安定的なバネ特性を実現することができ、その結果、第２のギヤを第１のギヤに押し付ける力を安定化して、その噛合状態をより好適な状態で維持することができるようになる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記押圧面を平面状に形成するとともに、前記軸受の中心と前記当接部とを結ぶ直線に対して前記押圧面のなす角度が、前記軸受の外周と前記直線との交点における接線が前記直線に対してなす角度以上の鋭角となるようしたこと、を要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、湾曲板バネにおける押圧面との当接部を一箇所にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、より安定的なバネ特性を実現して各ギヤの噛合状態を良好に維持するこ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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
【００２０】
また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２２と、該ＥＰＳアクチュエータ２２の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ２３とを備えている。
【００２１】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２２は、所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。本実施形態では、減速機構２４は、コラムシャフト８に連結された第１のギヤとしてのホイールギヤ２５と、モータ２１に連結された第２のギヤとしてのウォームギヤ２６とを噛合することにより構成されている。そして、そのモータ２１の回転を減速機構２４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、モータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００２２】
ＥＣＵ２３には、トルクセンサ３１が接続されている。具体的には、本実施形態のトルクセンサ３１は、コラムシャフト８の途中に設けられたトーションバー３２と、同トーションバー３２の近傍に設けられたマグネット３３及びセンサ素子としてのホールＩＣ３４とにより構成されている。
【００２３】
即ち、回転軸であるステアリングシャフト３へのトルク入力により、そのコラムシャフト８に設けられたトーションバー３２には、当該入力トルクに応じた捻れ角が発生し、これによりマグネット３３の形成する磁界が変化する。そして、トルクセンサ３１は、その磁界の変化に応じて変動するホールＩＣ３４の出力電圧を、操舵トルクτとしてＥＣＵ２３に出力する構成となっている。
【００２４】
尚、本実施形態のＥＣＵ２３には、上記トルクセンサ３１とともに、車速センサ３５が接続されており、ＥＣＵ２３は、その検出される車速Ｖ及び操舵トルクτに基づいて目標アシスト力を演算する。具体的には、ＥＣＵ２３は、操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また車速Ｖが低いほど、より大きな目標アシスト力を演算する。そして、当該目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ２２に発生させるべく、その駆動源であるモータ２１への駆動電力の供給を通じて、該ＥＰＳアクチュエータ２２の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力の制御を実行する構成となっている。
【００２５】
次に、本実施形態におけるＥＰＳアクチュエータの構成について説明する。
図２に示すように、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２２は、その駆動源であるモータ２１並びに減速機構２４を構成するホイールギヤ２５及びウォームギヤ２６を収容するハウジング４１を備えている。本実施形態では、モータ２１は、ハウジング４１に貫設されたステアリングシャフト３（コラムシャフト８）の軸線方向に対して、そのモータ軸２１ａの軸線方向が直交するように、詳しくは所謂「捩れ」の関係となる態様で同ハウジング４１内に収容されている。そして、そのモータ軸２１ａに連結されたウォームギヤ２６は、その両端がハウジング４１に固定された二つの軸受４２，４３に軸支されることにより回転自在に支承されて、ステアリングシャフト３に連結されたホイールギヤ２５に噛合されている。尚、本実施形態では、これら各軸受４２，４３には、ボール軸受が採用されている。
【００２６】
ここで、本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２２には、その減速機構２４を構成するホイールギヤ２５及びウォームギヤ２６の噛合部における軸間距離を最適に維持するための所謂アンチ・バックラッシュ・システムが組み込まれている。
【００２７】
詳述すると、本実施形態では、ウォームギヤ２６とモータ軸２１ａは、一対の継体４４，４５及びこれらの間に介在された弾性体４６により構成される軸継手４７を介して接続されている。そして、これにより、ウォームギヤ２６は、モータ軸２１ａに対する軸線の傾斜が許容されている。尚、この軸継手に関する詳細については、上記特許文献１を参照されたい。
【００２８】
また、ウォームギヤ２６において、モータ２１と連結された側の端部（軸受４２に軸支されつ側の端部）を基端２６ａとすると、その先端２６ｂ側を軸支する軸受４３は、ホイールギヤ２５に対して接離する方向（同図中、上下方向）に移動可能に設けられている。そして、同軸受４３は、その外周に嵌装された湾曲板バネ４８の弾性力により、ホイールギヤ２５に近接する方向に付勢されている。
【００２９】
さらに詳述すると、図３に示すように、本実施形態のハウジング４１には、軸受４３を収容支持するための支持孔４９が形成されている。具体的には、同支持孔４９の内径は、軸受４３の外径よりも大きく設定されており、軸受４３は、その外周に湾曲板バネ４８を嵌装した状態でこの支持孔４９に挿入される。そして、これにより、軸受４３は、支持孔４９内において、ホイールギヤ２５に対して接離する方向（同図中、上下方向）に移動可能に収容されるようになっている。
【００３０】
また、支持孔４９の周壁には、そのホイールギヤ２５（図２参照）と反対側（図３中、上側）に、上記挿入の際に撓められた湾曲板バネ４８の端部４８ａを収容する収容凹部５０が形成されている。そして、その湾曲板バネ４８の端部４８ａの一部分が当該収容凹部５０の底面５０ａに当接して当該底面５０ａを押圧することにより、軸受４３は、ホイールギヤ２５に近接する方向（図３中、下側）に向って付勢されている。即ち、本実施形態では、この当該収容凹部５０の底面５０ａが、軸受の径方向外側に形成された押圧面を構成する。
【００３１】
ここで、図４に示すように、本実施形態では、湾曲板バネ４８の端部４８ａには、軸受４３の径方向外側（同図中、上側）に向って突出する突部５１が形成されている。具体的には、この突部５１は、湾曲板バネ４８（の端部４８ａ）を屈曲させることにより形成されている。そして、本実施形態では、この突部５１が上記押圧面としての収容凹部５０の底面５０ａに当接し、同底面５０ａを押圧する構成となっている。
【００３２】
そして、図２に示すように、その湾曲板バネ４８が軸受４３をホイールギヤ２５側に押し付ける力によって、同軸受４３に支承されたウォームギヤ２６が傾斜することにより、ウォームギヤ２６とホイールギヤ２５との軸間距離を最適に維持することが可能となっている。
【００３３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）湾曲板バネ４８の端部４８ａには、軸受４３の径方向外側に向って突出して押圧面としての収容凹部５０の底面５０ａに当接する突部５１が形成される。
【００３４】
上記構成によれば、押圧面である収容凹部５０の底面５０ａと撓められた湾曲板バネ４８の端部４８ａとが当接する部位（当接部）は、常に突部５１となる。つまり、軸受４３の位置がホイールギヤに対して接離する方向に変位しても、湾曲板バネ４８における軸受４３を押圧する支点（図４中、点Ｐ０）から押圧面との当接部（同図中、点Ｐ１）までの長さは変化せず、その弾性力変化もまた線形となる。従って、より安定的なバネ特性を実現することができ、その結果、ウォームギヤ２６をホイールギヤ２５に押し付ける力を安定化して、その噛合状態をより好適な状態で維持することができるようになる。
【００３５】
（２）突部５１は、湾曲板バネ４８（の端部４８ａ）を屈曲させることにより形成される。このような構成とすることで、容易且つ低コストにて、突部５１を形成することができる。
【００３６】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、第１及び第２のギヤを噛合してなる減速機構を介してモータとステアリングシャフトとが駆動連結される構成を有するものであれば、例えばピニオンシャフトに対してアシスト力を付与する所謂ピニオン型のＥＰＳに適用してもよい。
【００３７】
・本実施形態では、突部５１は、湾曲板バネ４８（の端部４８ａ）を屈曲させることにより形成されることとした（図４参照）。しかし、これに限らず、例えば、図５に示すように、湾曲板バネ５２（の端部５２ａ）自体を特に屈曲させることなく、その軸受４３の径方向外側（同図中上側）に凸状部５３を形成し、これを収容凹部５０の底面５０ａに当接して同底面５０ａを押圧する突部５１とする構成であってもよい。
【００３８】
・本実施形態では、湾曲板バネ４８の端部４８ａに突部５１を形成し、押圧面である収容凹部５０の底面５０ａと湾曲板バネ４８の端部４８ａとが当接する部位を、この突部５１とすることで、軸受４３の移動量に関わらず、その当接部が一箇所となるようにした。しかし、これに限らず、図６に示すように、湾曲板バネ５５（の端部５５ａ）を屈曲させることなく、押圧面となる収容凹部５０の底面５０ｂ側の形状を変更することにより、軸受４３の移動量に関わらず、その当接部が一箇所となるようにしてもよい。具体的には、例えば、同図に示されるように、押圧面を構成する底面５０ｂを平面状に形成する。そして、軸受４３の中心（図示略）と湾曲板バネ５５（の端部５５ａ）との当接部（点Ｐ１）とを結ぶ直線Ｌに対して底面５０ｂのなす角度θ１が、軸受４３の外周４３ａと直線Ｌとの交点Ｐ２における接線Ｍが直線Ｌに対してなす角度θ２以上の鋭角（θ１≦θ２）となるようにすればよい。これにより、湾曲板バネ５５（の端部５５ａ）と押圧面としての収容凹部５０の底面５０ｂとの当接部（点Ｐ１）を一箇所にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳアクチュエータの概略構成を示す断面図。
【図３】Ａ−Ａ断面図。
【図４】本実施形態の湾曲板バネを用いた軸受の付勢を説明する模式図。
【図５】別例の湾曲板バネを用いた軸受の付勢を説明する模式図。
【図６】別例の軸受の付勢を説明する模式図。
【図７】ウォームギヤを支承する軸受の断面図。
【図８】従来の湾曲板バネを用いた軸受の付勢を説明する模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、８…コラムシャフト、２１…モータ、２１ａ…モータ軸、２３…ＥＣＵ、２４…減速機構、２５…ホイールギヤ、２６…ウォームギヤ、４１…ハウジング、４２，４３…軸受、４７…軸継手、４８，５２，５５…湾曲板バネ、４８ａ，５２ａ，５５ａ…端部、４９…支持孔、５０…収容凹部、５０ａ，５０ｂ…底面、５１…突部、５３…凸状部、Ｐ０，Ｐ１…点、θ…所定角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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