(57)【要約】    【課題】電動パワーステアリング装置において、ウォーム軸の噛み合い部分に適正な予圧を付与して騒音の発生を抑制すること。    【解決手段】第１および第２の付勢部材３０，４０はそれぞれ、回転中のウォーム軸がウォームホイールから実際に受ける駆動反力の径方向成分Ｆ１，Ｆ２の方向に対して反対の方向である第１および第２の径方向Ｒ１，Ｒ２に第２の軸受２３を付勢する。第１および第２の径方向Ｒ１，Ｒ２は、ウォームホイールの中心に向かう、ウォーム軸の径方向である第３の径方向Ｒ３に対して相異なる角度Ｐ１，Ｐ２をなす。【選択図】  図３
2006008008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用の電動モータの動力を操舵機構に伝達するための伝動装置と、付勢手段とを備え、
上記伝動装置は、電動モータの出力軸に連結されたウォーム軸と、ウォーム軸と噛み合い操舵機構に繋がるウォームホイールとを含み、
上記付勢手段は、ウォーム軸がウォームホイールから受ける駆動反力の径方向成分の方向に対応する位置に配置され、上記径方向成分の方向とは反対の方向にウォーム軸を付勢す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において、上記ウォーム軸がウォームホイールから受ける駆動反力の径方向成分の方向は、ウォーム軸の回転方向に応じて相異なり、
上記付勢部材は、上記相異なる駆動反力の径方向成分の方向とはそれぞれ反対方向にウォーム軸を付勢する第１および第２の付勢部材を含む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】
請求項２において、上記第１および第２の付勢部材の付勢方向のそれぞれと、ウォームホイール側へ向かうウォーム軸の径方向とのなす角度は相異なる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。
【背景技術】
【０００２】
自動車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。例えばコラム型ＥＰＳでは、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ようにしている。
上記のウォーム軸とウォームホイールとの噛み合いには適度なバックラッシが必要であるが、例えば悪路を走行した場合、路面からの逆入力によりバックラッシに起因した歯打ち音（ラトル音）が発生することがある。
【０００３】
歯打ち音が発生しないようにするためには、各部品の加工精度の範囲内でウォーム軸とウォームホイールとの間に生ずるバックラッシ量を厳密に調整しておく必要がある。従来、ウォーム軸およびウォームホイールを組み付けるときに、各部品を寸法精度のばらつき度合いに応じて選別し、互いの組合せ精度が適正になるもの同士を組み合わせるようにしている（いわゆるマッチング組立）が、この作業に非常に手間がかかり、製造コストが高くなっていた。
【０００４】
また、マッチング組立により初期にはバックラッシが適切な範囲に設定されていたとしても、経時変化による歯部の摩耗等によりバックラッシが増大し、異音を発生するおそれがある。
そこで、ウォーム軸の一端を径方向ウォームホイール側に進退自在に支持し、付勢手段によってウォーム軸の一端を径方向ウォームホイール側に付勢することで、ウォーム軸およびウォームホイールの回転中心間の距離（いわゆる芯間距離）を自動的に調整してバックラッシをなくすことが提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
一方、ウォーム軸をウォームホイールのアキシャル方向への偏倚が可能に支持し、ウォーム軸をウォームホイールのアキシャル方向に付勢する電動パワーステアリング装置が提供されている（例えば特許文献３）。
【特許文献１】特開２００２−３７０９４号公報
【特許文献２】特開２００２−６７９９２号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８０２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウォーム軸およびウォームホイールの歯の諸元からすると、実際にウォーム軸およびウォームホイールによって駆動が伝達されるときに、ウォーム軸がウォームホイールから受ける駆動反力の方向は、上記の付勢手段の付勢方向と異なっている。したがって、ウォーム軸およびウォームホイールの噛み合い部分に適正な予圧を負荷することができない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、噛み合い部分に適正な予圧を付与することができ騒音の発生を抑制す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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、操舵補助用の電動モータの動力を操舵機構に伝達するための伝動装置と、付勢手段とを備え、上記伝動装置は、電動モータの出力軸に連結されたウォーム軸と、ウォーム軸と噛み合い操舵機構に繋がるウォームホイールとを含み、上記付勢手段は、ウォーム軸がウォームホイールから受ける駆動反力の径方向成分の方向に対応する位置に配置され、上記径方向成分の方向とは反対の方向にウォーム軸を付勢することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、ウォーム軸が回転してウォームホイールに駆動力を伝達しているときに、ウォーム軸がウォームホイールからの駆動反力を実際に受ける方向に対して反対の方向にウォーム軸を付勢するので、ウォーム軸およびウォームホイールの噛み合い部分に適正な予圧を付与することができ、騒音抑制に寄与することができる。
また、本発明において、上記ウォーム軸がウォームホイールから受ける駆動反力の径方向成分の方向は、ウォーム軸の回転方向に応じて相異なり、上記付勢部材は、上記相異なる駆動反力の径方向成分の方向とはそれぞれ反対方向にウォーム軸を付勢する第１および第２の付勢部材を含む場合がある。この場合、ウォーム軸の回転方向に拘らず、ウォーム軸およびウォームホイールの噛み合い部分に適正な予圧を付与することができる。
【０００９】
また、本発明において、上記第１および第２の付勢部材の付勢方向のそれぞれと、ウォームホイール側へ向かうウォーム軸の径方向とのなす角度は相異なる場合がある。これにより、実際の駆動反力の径方向成分に対応する方向への付勢が実質的に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の動力伝達継手を含む電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
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、ラックアンドピニオン機構からなる操舵機構Ａが構成されている。
【００１１】
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。
【００１２】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力側のアッパーシャフト３ａと、ピニオン軸７に連なる出力側のロアーシャフト３ｂとに分割されており、これらアッパーおよびロアーシャフト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を介するアッパーおよびロアーシャフト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（Electric 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の出力回転が減速機１７を介して減速されてピニオン軸７に伝達され、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。
【００１３】
減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動されるウォーム軸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のロアーシャフト３ｂに一体回転可能に連結されるウォームホイール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間の中間部に歯部１８ｃを有する。
【００１４】
ウォームホイール１９は、ステアリングシャフト３のロアーシャフト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、ロアーシャフト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。
【００１５】
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の対向端部とは、動力伝達継手２１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および第２の端部１８ａ，１８ｂは、対応する第１および第２の軸受２２，２３をそれぞれ介して減速機１７のハウジング１７ａに回転自在に支持されている。第１および第２の軸受２２，２３は例えば玉軸受からなる。
【００１６】
第１および第２の軸受２２，２３の内輪２４，２５が、ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂに一体回転可能に嵌合されている。各内輪２４，２５はそれぞれウォーム軸１８の対応する互いに逆向きの位置決め段部１８ｄ，１８ｅに当接している。第１および第２の軸受２２，２３の外輪２６，２７は、減速機１７のハウジング１７ａの対応する軸受保持孔２８，２９に保持されている。
【００１７】
第２の軸受２３のための軸受保持孔２９は、第２の軸受２３をウォーム軸１８の第１の径方向Ｒ１および第２の径方向Ｒ２に偏倚可能に保持することのできる偏倚孔に形成されている。軸受保持孔２９の内周面と第２の軸受２３の外輪２７の外周面との間に、環状の第１の付勢部材３０および第２の付勢部材４０が介在している。第１の付勢部材３０は第２の軸受２３を第１の径方向Ｒ１に付勢し、第２の付勢部材４０は第２の軸受２３を第２の径方向Ｒ２に付勢する。
【００１８】
具体的には、第１の付勢部材３０は、ウォーム軸１８が第１の回転方向Ｃ１に回転したときに、ウォーム軸１８がウォームホイール１９から受ける駆動反力の径方向成分Ｆ１の方向に対応する位置に配置され、上記径方向成分Ｆ１の方向とは反対の方向である第１の径方向Ｒ１（付勢方向）に第２の軸受２３を付勢する。
一方、第２の付勢部材４０は、ウォーム軸１８が第２の回転方向Ｃ２に回転したときに、ウォーム軸１８がウォームホイール１９から受ける駆動反力の径方向成分Ｆ２の方向に対応する位置に配置され、上記径方向成分Ｆ２の方向とは反対の方向である第２の径方向Ｒ２（付勢方向）に第２の軸受２３を付勢する。
【００１９】
ウォームホイール１９の中心に向かうウォーム軸１８の第３の径方向Ｒ３と第１の付勢部材３０の付勢方向である第１の径方向Ｒ１とのなす角度Ｐ１は、例えば４０〜４５°の範囲に設定される。また、上記第３の径方向Ｒ３と第２の付勢部材４０の付勢方向である第２の径方向Ｒ２とのなす角度Ｐ２は、例えば７５〜８０°の範囲に設定される。
第１および第２の付勢部材３０，４０は、例えば板金により形成される薄板状の部材である。図２のIII −III に沿う断面図である図３および図４を参照して、第１の付勢部材３０は、有端環状をなす主体部３１と、主体部３１の第１および第２の端部３１ａ，３１ｂにそれぞれ形成される第１および第２の回転規制部３２ａ，３２ｂと、第１の回転規制部３２ａのみから延びる片持ち状の弾性舌片からなる径方向付勢部３３と、主体部６１の側縁に複数形成された傾斜状の弾性舌片からなる軸方向付勢部３４とを含む。
【００２０】
第２の付勢部材４０は、第１の付勢部材３０から軸方向付勢部３４の構成を廃止して構成される。また、第２の付勢部材４０は、第１の付勢部材３０に対して径方向付勢部３３の延びる向きが逆方向になるようにひっくり返して用いられる。その他の構成について、第２の付勢部材４０は第１の付勢部材３０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。
【００２１】
図３を参照して、第１の付勢部材３０の径方向付勢部３３は、軸受保持孔２９の内周面の一部に形成された第１の受け凹部２９ａによって受けられ、第１の付勢部材３０の径方向付勢部３３の付勢力が、第２の軸受２３を介してウォーム軸１８の第２の端部１８ｂをウォーム軸１８の上記第１の径方向Ｒ１に付勢している。
また、第２の付勢部材４０の径方向付勢部３３は、軸受保持孔２９の内周面の一部に形成された第２の受け凹部２９ｂによって受けられ、第２の付勢部材４０の径方向付勢部３３の付勢力が、第２の軸受２３を介してウォーム軸１８の第２の端部１８ｂをウォーム軸１８の上記第２の径方向Ｒ２に付勢している。これにより、ウォーム軸１８とウォームホイール１９の間のバックラッシが除去されている。
【００２２】
第１の受け凹部２９ａはそれぞれ軸受保持孔２９の周方向に対向する一対の内壁２９ｃ，２９ｄを有しており、第１の付勢部材３０の各回転規制部３２ａ，３２ｂは、対応する内壁２９ｃ，２９ｄに当接することにより、軸受保持孔２９の周方向への当該第１の付勢部材３０の回転を規制する。第２の受け凹部２９ｂに設けられる一対の内壁２９ｃ，２９ｄと第２の付勢部材４０の各回転規制部３２ａ，３２ｂとの関係についても同様である。      
【００２３】
図２を参照して、第１の付勢部材３０の軸方向付勢部３４は、ハウジング１７ａの端壁１７ｂとこれに対向する第２の軸受２３の外輪２７の端面との間に介在し、端壁１７ｂにより受けられた状態で第２の軸受２３を介してウォーム軸１８を軸方向電動モータ１６側に弾性的に付勢している。
一方、第１の軸受２２の外輪２６は、対応する軸受保持孔２８に連なるねじ孔３５にねじ込まれた予圧調整用およびバックラッシ調整用のねじ部材３６によって、ハウジング１７ａの位置決め段部１７ｃに押し当てられて軸方向に位置決めされている。これにより、軸方向付勢部３４の付勢力が第１および第２の軸受２２，２３に一括して予圧を与えることに寄与すると共に、ウォーム軸１８とウォームホイール１９との間のバックラッシの除去にも寄与することになる。
【００２４】
次いで、図２、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である図５および分解斜視図である図６を参照して、動力伝達継手２１について詳述する。まず、図２を参照して、動力伝達継手２１は、電動モータ１６の出力軸２０に一体回転可能に連結された第１の係合部材４１と、減速機１７の入力軸としてのウォーム軸１８の第１の端部１８ａに一体回転可能に連結された第２の係合部材４２と、第１および第２の係合部材４１，４２の間に介在し両係合部材４１，４２間にトルクを伝達する弾性部材４３とを備える。第１および第２の係合部材４１，４２は例えば金属製である。弾性部材４３は例えば合成ゴム製又はポリウレタン等の合成樹脂製である。
【００２５】
次いで、図５および図６を参照して、弾性部材４３は、環状をなす主体部４４と、主体部４４から放射方向に延びる複数の係合腕４５とを含む。複数の係合腕４５は主体部４４の周方向Ｘに等間隔で配置される。各係合腕４５はそれぞれ周方向Ｘに対向する一対の動力伝達面４６を有している。
図６を参照して、第１および第２の係合部材４１，４２は、それぞれ出力軸２０およびウォーム軸１８を嵌合させるための嵌合孔４９，５０を形成する環状の主体部５１，５２と、主体部５１，５２の互いの対向面５３，５４にそれぞれ突出形成された複数の第１および第２の係合突起５５，５６とを備えている。
【００２６】
第１および第２の係合部材４１，４２の第１および第２の係合突起５５，５６は、それぞれ対応する主体部５１，５２の周方向に等間隔に配置されている。
動力伝達継手２１の組立状態で、図５に示すように、第１および第２の係合部材４１，４２の第１および第２の係合突起５５，５６が周方向に交互に配置され、周方向に相隣接する第１および第２の係合突起５５，５６間に、弾性部材４３の対応する係合突起４５が挟持される。換言すると、周方向に隣接する第１および第２の係合突起５５，５６が弾性部材４３の対応する係合腕４５を周方向に挟んで互いに噛み合わされる。
【００２７】
また、図５および図６に示すように、第１および第２の係合突起５５，５６は、弾性部材４３の対応する係合腕４５の動力伝達面５７，５８をそれぞれ含む。
本実施の形態によれば、ウォーム軸１８が回転してウォームホイール１９に駆動力を伝達しているときに、ウォーム軸１８がウォームホイール１９からの駆動反力を実際に受ける方向に対して反対の方向である第１の径方向Ｒ１又は第２の径方向Ｒ２にウォーム軸１８を付勢するので、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の噛み合い部分に適正な予圧を付与することができ、騒音の抑制に寄与することができる。
【００２８】
また、上記の実際にウォーム軸１８がウォームホイールからの駆動反力を受ける方向は、ウォーム軸１８の回転方向に応じて異なるが、本実施の形態では、減速機１７のウォーム軸１８およびウォームホイール１９の歯の諸元、並びにウォーム軸１８の回転方向を勘案した位置に第１および第２の付勢部材３０，４０をそれぞれ配置した。したがって、ウォーム軸１８の回転方向に拘らず、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の噛み合い部分に適正な予圧を付与することができる。
【００２９】
バックラッシ調整のために、ウォーム軸１８の第２の軸受２３を所定の偏倚方向Ｙに偏倚可能に支持する場合、偏倚方向Ｙと交差する方向（例えば偏倚方向Ｙと直交する方向）への第２の軸受２３の移動が規制されることが好ましい。
そのため、図７に示すように、長孔からなる軸受保持孔２９１を用いることができる。軸受保持孔２９１の内周面は、偏倚方向Ｙに対向する一対の半円筒面部６１，６２と、これら一対の半円筒面部６１，６２の対向端部間をそれぞれ接続する一対の平坦部６３，６４とを有する。一対の半円筒面部６１，６２は、互いの中心位置６１ａ，６２ａが偏倚方向Ｙに所定のオフセット量ｅ１だけオフセットされている。一対の平坦部６３，６４は、偏倚方向Ｙに平行である。
【００３０】
また、上記の一対の平坦部６３，６４に代えて、図８に示すように、一対の半円筒面部６１，６２の中心位置６１ａ，６２ａ間の中央位置に中心６５ａを有する一対の断面円弧状部６５，６５を用いた軸受保持孔２９２としても良い。この場合、いわゆる３点中心となり、加工がし易くなる。また、オフセット量ｅ１が十分に小さいので、各断面円弧状部６５と一対の半円筒面部６１，６２との接続部にできる段付きは無視できるレベル（例えば０．７μｍ等、１μｍ以下）である。
【００３１】
図７および図８の場合において、偏倚方向Ｙに関して、軸受保持孔２９１，２９２の内径は、第２の軸受２３の外径と、第１ないし第２の付勢部材３０，４０の板厚と、所望の可動量とを加算した値とされる。また、偏倚方向Ｙと直交する方向Ｚに関して、第２の軸受２３の外径と、第１ないし第２の付勢部材３０，４０の板厚と、付勢部材３０，４０の組み付けに必要な最低限のクリアランスとを加算した値とされる。
【００３２】
一方、図９に示すように、軸受保持孔２９３の内周面に、偏倚方向Ｙに対して直交する方向Ｚに対応して凹部６６，６７を設けるとともに、各凹部６６，６７の底を偏倚方向Ｙに平行な一対の案内部としての平坦部とし、付勢部材３００の主体部３１に上記凹部６６，６７の底にそれぞれ係合する一対の係合突起６８，６９を設けるようにしても良い。この場合、係合突起６８，６９は、図１０に示すように、主体部３１と一体の板金により膨出形成すればよい。
【００３３】
図７、図８および図９の実施の形態では、ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂや第２の軸受２３の不要な動き（偏倚方向Ｙ以外の方向への動き）を抑制することにより、付勢部材の耐久性の向上が図れると共に、付勢部材とハウジング１７ａとの間の叩き音の発生を抑制することができる。また、上記の不要な動きに起因する回転トルクの増大や回転時の噛み合い摺動音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】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２】電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】ウォーム軸の端部を付勢するための第１および第２の付勢部材の斜視図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】動力伝達継手の分解斜視図である。
【図７】軸受保持孔の一例を示す模式図である。
【図８】軸受保持孔の別の例を示す模式図である。
【図９】軸受保持孔と付勢部材の変更例を示す電動パワーステアリング装置の要部の模式的断面図である。
【図１０】図９の付勢部材の要部の斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    電動パワーステアリング装置
２    操舵部材
３    ステアリングシャフト
５    中間軸
７    ピニオン軸
８    ラックバー
１０  タイロッド
１１  操向輪
Ａ    操舵機構
１６  電動モータ
１７  減速機
１７ａ  ハウジング
１８  ウォーム軸
１９  ウォームホイール
２０  電動モータの出力軸
２１  動力伝達継手
２９  軸受保持孔
２９ａ，２９ｂ  受け凹部
３０  第１の付勢部材
３１  主体部
３２ａ，３２ｂ  回転規制部
３３  径方向付勢部
３４  軸方向付勢部
４０  第２の付勢部材
Ｃ１  第１の回転方向
Ｃ２  第２の回転方向
Ｆ１，Ｆ２  駆動反力の径方向成分
Ｒ１  第１の径方向（駆動反力の径方向成分の方向とは反対の方向。付勢方向）
Ｒ２  第２の径方向（駆動反力の径方向成分の方向とは反対の方向。付勢方向）
Ｒ３  第３の径方向（ウォームホイールの中心に向かうウォーム軸の径方向）
Ｘ  周方向
Ｙ  偏倚方向
２９１，２９２，２９３  軸受保持孔
３００  付勢部材
【図１】
2006008008.tif 000003
【図２】
2006008008.tif 000004
【図３】
2006008008.tif 000005
【図４】
2006008008.tif 000006
【図５】
2006008008.tif 000007
【図６】
2006008008.tif 000008
【図７】
2006008008.tif 000009
【図８】
2006008008.tif 000010
【図９】
2006008008.tif 000011
【図１０】
2006008008.tif 000012