(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が舵輪に連結され、他端が舵取機構に連結されている操舵軸と、前記操舵軸に同軸的に取付けられているウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合し、操舵補助用の電動モータの回転軸に連結されたウォームとを備え、舵輪に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて駆動される前記電動モータの回転力を、前記ウォームと前記ウォームホイールとを経て前記操舵軸に伝えるようにした電動式パワーステアリング装置において、前記操舵軸は、前記ウォームホイールの取付け位置両側の玉軸受により、前記電動モータの回転軸に対して操舵軸の軸長方向に相対的に可動に支持され、前記ウォームホイールは歯が形成されている外周面が前記操舵軸の軸心に対してテーパ状をなしており、前記玉軸受を各別のロックナットにより位置決めして前記ウォームとウォームホイールとのバックラッシ調整を行えるようにしてあることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記操舵軸は、前記玉軸受による支持位置の両側に端部を有し、前記電動モータの固定部を備えるハウジングの内部に支持されており、前記バックラッシ調整は、前記操舵軸、ウォームホイール、電動モータ、ウォーム、玉軸受及びロックナットを前記ハウジングに組み付けてなるユニットの状態で行わせるようにしてある請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵補助力の発生源として電動モータを用いる電動式パワーステアリング装置に関し、特に、前記モータの回転力をウォーム歯車式の減速装置を介して舵取機構に伝える構成とした電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに加わる操舵トルクの検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を舵取機構に加えて舵取りを補助する構成となっており、車速の高低、操舵の頻度等の走行状態に応じた補助力特性の変更が、前記モータの通電制御により容易に行なえる利点を有することから、近年、その採用が拡大する傾向にある。
【０００３】
さて電動式パワーステアリング装置の難点として、舵取り補助のために十分な回転力を発生し得る小型のモータが得難く、該モータの配設空間の確保が難しいという問題があるが、この問題は、操舵補助用のモータから舵取機構への伝動系の中途に減速装置を介在させ、前記モータの回転力を減速により増力して舵取機構に加える構成により解消されている。前記減速装置は、伝動系全体の大型化を避けるべく、コンパクトに構成でき、しかも高減速比が得られるものであることが望ましく、この要求に応えるものとして、舵取機構に連なる出力軸に同軸的に取付けたウォームホイールに、操舵補助用のモータの出力側に連結されたウォームを噛合させてなるウォーム歯車式の減速装置が広く用いられている。
【０００４】
図４は従来の電動式パワーステアリング装置を示す正面断面図である。図において１は入力軸、２は出力軸である。これらはトーションバー３を介して同軸上に連結されており、筒型をなす共通のハウジングの内部に回動自在に支承されている。このハウジングは入力軸側の第１ハウジングＨ１  と、出力軸側の第２ハウジングＨ２  とを一体化させた構成であり、第１ハウジングＨ１  の内部には、入力軸１と出力軸２との対向部の外側に、入力軸１と出力軸２との相対角変位量に応じて操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設置されている。該トルクセンサ４への給電及び出力の取り出しは、第１ハウジングＨ１  の外側に突設された端子箱５を介してそれぞれ行なわれている。
【０００５】
前記入力軸１の上端部は第１ハウジングＨ１  から突出しており、ステアリングホイール（図示せず）に加えられた操舵トルクが入力軸１に作用するように、上部軸１０を介してステアリングホイールに連結されている。一方、前記出力軸２の下端部は第２ハウジングＨ２  から突出しており、出力軸２の回転がラックピニオン式舵取機構（図示せず）に伝達されて舵取りが行なわれるように、ユニバーサルジョイント等の適宜の連結手段を介して舵取機構に連結されている。
【０００６】
入力軸１は、一体的に連結された上部軸１０を支持する軸受（図示せず）と、出力軸２の内側に嵌着された軸受ブッシュ８とによって両持ち支持されている。一方、出力軸２は、第２ハウジングＨ２  の入力軸側の開口部に内嵌固定された玉軸受２２と、第２ハウジングＨ２  の舵取機構側の開口部に内嵌固定された玉軸受２１とによって両持ち支持されており、これらの支持位置間に短寸の円筒形のウォームホイール６が後述の如く取付けられ、該ウォームホイール６の外周ではウォーム７が噛合させてある。
【０００７】
図５は、図４のＶ−Ｖ線による断面図である。ウォームホイール６の位置に対応させて、第２ハウジングＨ２  の外側にモータＭが固定されている。モータＭの回転軸７０は、ウォームホイール６の軸に直交する方向に位置せしめられており、その先端ではウォーム７が同軸的に連結されている。該ウォーム７は第２ハウジングＨ２  の内部に設置されており、第２ハウジングＨ２  に嵌着された玉軸受２３と玉軸受２４とによって、ウォームホイール６との交差部を挟んで支持されている。
【０００８】
図６はウォームホイール６の取付け位置近傍の拡大正面断面図である。ウォーム７は台形ねじのように歯切りされているねじ歯車である。一方ウォームホイール６は金属製の円環状のボス部６ａと、該ボス部６ａの外側に一体的に成形された合成樹脂製のギヤ部６ｂとを備え、該ギヤ部６ｂの外周には、前記ウォーム７と噛合させるために歯６ｃが歯切りされている。そして、ウォームホイール６とウォーム７とは、ウォーム７の回転軸が、ウォームホイール６の軸方向の略中央に位置して噛合している。
【０００９】
以上の如き構成により、ステアリングホイールが回転操作された場合に、入力軸１からトーションバー３を介して出力軸２へと回転力が伝達し、出力軸２に連結された舵取機構に伝達して舵取りが行なわれる。このとき出力軸２には車輪に作用する路面抵抗が舵取機構を介して作用しており、入力軸１と出力軸２とを連結するトーションバー３にはステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じた捩れが生じ、入力軸１と出力軸２との相対角変位に対応した出力をトルクセンサ４が発する。
【００１０】
トルクセンサ４の出力は、制御部（図示せず）に与えられ、前記モータＭの駆動電流を制御すべく用いられる。これによって、モータＭはステアリングホイールに加わる操舵トルクの大きさ及び方向に応じた回転力を発生し、該回転力は前記ウォーム７とウォームホイール６とによって減速されて出力軸２に伝達され、更に舵取機構に伝達されて、トーションバー３の捩れを戻す方向に舵取りを補助する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来の電動式パワーステアリング装置では、ウォームホイール及びウォームのバックラッシの量が適切でないときに異音が発生し、バックラッシの量を調節するためにはウォームホイールとウォームとのウォームホイールの半径方向の距離を調節しなければならなかった。ウォームホイールが取付けられている操舵軸とウォームが連結されている電動モータの回転軸との相対位置をウォームホイールの半径方向に変化させることでバックラッシの調節は可能となるが、ウォームホイールの半径方向は操舵軸及び電動モータの回転軸の夫々の軸長方向に対し直交する方向であり、操舵軸及び電動モータの回転軸の相対位置を前記方向に変化させるには、夫々を支持している軸受と一体的に移動させなければならないため、電動式パワーステアリング装置を組み立てた後にバックラッシの調節を行なうことができる構造にすることは非常に困難であった。従って適当なバックラッシを得るためには、ウォームホイール、ウォーム、及びハウジングの各仕上り寸法を測定し、適当なバックラッシが得られる関係のものを組み合わせて組み立てなければならず、またバックラッシの不良が発生したときには、分解して再度適当なバックラッシが得られる関係の部品を選び直して組み立て直す等、多くの手間を要していた。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電動式パワーステアリング装置の組み立て途中においてウォームホイールとウォームとのバックラッシを容易に調節することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、一端が舵輪に連結され、他端が舵取機構に連結されている操舵軸と、前記操舵軸に同軸的に取付けられているウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合し、操舵補助用の電動モータの回転軸に連結されたウォームとを備え、舵輪に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて駆動される前記電動モータの回転力を、前記ウォームと前記ウォームホイールとを経て前記操舵軸に伝えるようにした電動式パワーステアリング装置において、前記操舵軸は、前記ウォームホイールの取付け位置両側の玉軸受により、前記電動モータの回転軸に対して操舵軸の軸長方向に相対的に可動に支持され、前記ウォームホイールは歯が形成されている外周面が前記操舵軸の軸心に対してテーパ状をなしており、前記玉軸受を各別のロックナットにより位置決めして前記ウォームとウォームホイールとのバックラッシ調整を行えるようにしてあることを特徴とし、更には前記操舵軸が、前記玉軸受による支持位置の両側に端部を有し、前記電動モータの固定部を備えるハウジングの内部に支持されており、前記バックラッシ調整は、前記操舵軸、ウォームホイール、電動モータ、ウォーム、玉軸受及びロックナットを前記ハウジングに組み付けてなるユニットの状態で行わせるようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置によれば、ウォームホイールをテーパ状にしてあることによって、ウォームホイールの軸長方向にウォームホイールとウォームとの距離を調節してバックラッシの調節を行なうことができるため、ウォームホイールが取付けられている操舵軸とウォームが連結されている電動モータの回転軸との操舵軸の軸長方向の相対位置を変化させることでバックラッシの調節が行なえるから、電動式パワーステアリング装置の組み立て途中においてバックラッシの調節を容易に行なうことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態の要部の構成を示す正面断面図である。図において１は入力軸、２は出力軸である。これらはトーションバー３を介して同軸上に連結されており、筒型をなす共通のハウジングの内部に回動自在に支承されている。このハウジングは入力軸側の第１ハウジングＨ１  と、出力軸側の第２ハウジングＨ２  とを一体化させた構成であり、第１ハウジングＨ１  の内部には、入力軸１と出力軸２との対向部の外側に、入力軸１と出力軸２との相対角変位量に応じて操舵トルクを検出するトルクセンサ４が設置されている。該トルクセンサ４への給電及び出力の取り出しは、第１ハウジングＨ１  の外側に突設された端子箱５を介してそれぞれ行なわれている。
【００１６】
前記入力軸１の上端部は第１ハウジングＨ１  から突出しており、ステアリングホイール（図示せず）に加えられた操舵トルクが入力軸１に作用するように、上部軸１０を介してステアリングホイール（舵輪）に連結されている。一方、前記出力軸２の下端部は第２ハウジングＨ２  から突出しており、出力軸２の回転がラックピニオン式舵取機構（図示せず）に伝達されて舵取りが行なわれるように、ユニバーサルジョイント等の適宜の連結手段を介して舵取機構に連結されている。
【００１７】
入力軸１は、一体的に連結された上部軸１０を支持する軸受（図示せず）と、出力軸２の内側に嵌着された軸受ブッシュ８とによって両持ち支持されている。一方、出力軸２は、第２ハウジングＨ２  の入力軸１側の開口部に設けられた玉軸受２２と、第２ハウジングＨ２  の舵取機構側の開口部に設けられた玉軸受２１とによって両持ち支持されており、これらの支持位置間にテーパ状のウォームホイール６が後述の如く取付けられ、該ウォームホイール６の外周ではウォーム７が噛合させてある。また出力軸２は玉軸受２１，２２に対してその軸長方向に摺動可能となっており、出力軸２の上端部及び下端付近の一部の外周面に、雄ねじが形成されていて、玉軸受２１の下方及び玉軸受２２の上方においてロックナット２３，２４が螺合し、玉軸受２１，２２を固定している。
【００１８】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。ウォームホイール６の位置に対応させて、第２ハウジングＨ２  の外側にモータＭが固定されている。モータＭの回転軸７０は、ウォームホイール６の軸に直交する方向に位置せしめられており、その先端ではウォーム７が同軸的に連結されている。該ウォーム７は第２ハウジングＨ２  の内部に設置されており、第２ハウジングＨ２  に嵌着された玉軸受２３と玉軸受２４とによって、ウォームホイール６との交差部を挟んで支持されている。
【００１９】
図３はウォームホイール６の取付け位置近傍の拡大正面断面図である。ウォーム７は台形ねじのように歯切りされているねじ歯車である。一方ウォームホイール６は金属製の円環状のボス部６ａと、該ボス部６ａの外側にテーパ状に一体的に成形された合成樹脂製のギヤ部６ｂとを備え、該ギヤ部６ｂのテーパ状の外周面には、前記ウォーム７と噛合させるために歯６ｃが歯切りされている。ウォームホイール６はテーパ状の外周面を下方に向かって径が小さくなるようにして出力軸２に取付けられており、ウォームホイール６とウォーム７とはウォームホイール６の外周面上の軸長方向に略中央の位置で噛合している。
【００２０】
以上の如き構成により、ステアリングホイールが回転操作された場合に、入力軸１からトーションバー３を介して出力軸２へと回転力が伝達し、出力軸２に連結された舵取機構に伝達して舵取りが行なわれる。このとき出力軸２には車輪に作用する路面抵抗が舵取機構を介して作用しており、入力軸１と出力軸２とを連結するトーションバー３にはステアリングホイールに加わる操舵トルクに応じた捩れが生じ、入力軸１と出力軸２との相対角変位に対応した出力をトルクセンサ４が発する。
【００２１】
トルクセンサ４の出力は、制御部（図示せず）に与えられ、前記モータＭの駆動電流を制御すべく用いられる。これによって、モータＭはステアリングホイールに加わる操舵トルクの大きさ及び方向に応じた回転力を発生し、該回転力は前記ウォーム７とウォームホイール６とによって減速されて出力軸２に伝達され、更に舵取機構に伝達されて、トーションバー３の捩れを戻す方向に舵取りを補助する。
【００２２】
また、ウォーム７とウォームホイール６との相対位置が両者のバックラッシが適正な量ではない関係のときには、出力軸２、ウォームホイール６、玉軸受２１，２２、ロックナット２３，２４、第２ハウジングＨ２  、モータＭ、及びウォーム７等から構成されるユニットの状態で、前記ロックナット２３，２４を緩め、出力軸２を軸長方向に摺動させて適正な量のバックラッシの位置関係とし、このときにロックナット２３，２４を締めて出力軸２を固定することによってバックラッシの調節を行なうことができる。またバックラッシ調節によって生じる第１ウジングＨ１  及び第２ハウジングＨ２  と上部軸１０、入力軸１、及び出力軸２との相対位置の個体差は、第１ハウジングＨ１  及び第２ハウジングＨ２  に取付けられる取付け金具に設けられた長穴を介して、位置を調節して車体に取付けられることにより吸収される。
【００２３】
なお、本実施の形態では出力軸２を玉軸受２１，２２に対して軸長方向に摺動可能とし、出力軸２の軸長方向の位置を調節することによってウォームホイールとウォームとのバックラッシの調節を行なえる構成としてあるが、モータＭまたはその回転軸７０を出力軸２の軸長方向に動かせる構成であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る電動式パワーステアリング装置によれば、ウォームホイールをテーパ状にしてあるため、組み立て後に操舵軸と電動モータの回転軸との操舵軸の軸長方向の相対位置を変化させ、ウォームホイールの両側にて操舵軸を支持する玉軸受をロックナットにより位置決めすることにより、ウォームホイールとウォームとの噛合部におけるバックラッシ調整が容易に行え、適当なバックラッシを得るために各部品を選んで組み立てる必要がなく、またバックラッシ不良による組み直しも不要となり、電動式パワーステアリング装置の組み立て工数を低減することが可能となる。
【００２５】
また、ウォームホイール両側の玉軸受により操舵軸を支持し電動モータの固定部を備えるハウジングが、前記玉軸受の両側に端部を有するから、前記ハウジングに操舵軸及び電動モータを組み付けたユニットの状態でバックラッシ調整が行え、このユニットに他部品を組み付けて電動式パワーステアリング装置を構成することができ、多大の手間を要する組み直しの発生の虞れが大幅に低減され、組立て工数の更なる低減を図ることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態の要部の構成を示す正面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】ウォームホイールの取付け位置近傍の拡大正面断面図である。
【図４】従来の電動式パワーステアリング装置を示す正面断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線による断面図である。
【図６】従来の電動式パワーステアリング装置におけるウォームホイールの取付け位置近傍の拡大正面断面図である。
【符号の説明】
１  入力軸
２  出力軸（操舵軸）
２３，２４  ロックナット
６  ウォームホイール
６ａ  ボス部
６ｂ  ギヤ部
６ｃ  歯
７  ウォーム
【図１】
0003613696.tif 000002
【図２】
0003613696.tif 000003
【図３】
0003613696.tif 000004
【図４】
0003613696.tif 000005
【図５】
0003613696.tif 000006
【図６】
0003613696.tif 000007