(57)【要約】【課題】電動パワーステアリング装置において、電動モータ側の駆動歯車６１と操舵軸側の従動歯車６２との間の歯打音および噛み合い摺動音を低減する。【解決手段】操舵部材１の操作に応じて電動モータ５を駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、電動モータ５の回転軸５ａに連結された駆動歯車６１と、操舵軸２に嵌着され駆動歯車６１に噛み合う従動歯車６２とを備え、従動歯車６２が、歯車本体６３と、歯車本体６３に装着されかつ該歯車本体６３に相対摺動可能なリング体６４とを備えた構成。【選択図】  図１
2006088762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
電動モータの回転軸に連結された駆動歯車と、
操舵軸に嵌着され前記駆動歯車に噛み合う従動歯車と、
を備え、
従動歯車は、歯車本体と、この歯車本体に装着され該歯車本体と相対摺動可能なリング体とを備える、
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、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動し、運転者の操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達する減速機構と、トルクセンサ等のセンサ信号に基づいて電動モータを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備えている。
【０００３】
減速機構は、電動モータの回転軸に連結されたウォームギヤ等の駆動歯車と、操舵軸に嵌着されたウォームホイール等の従動歯車とからなり、この駆動と従動の両歯車の噛合により、電動モータの回転を減速して操舵軸に伝達することで、運転者のステアリングホイールの操作によって加えられる操舵トルクと、電動モータが発生する操舵補助トルクとの和を、出力トルクとしてステアリング機構に与える。
【０００４】
上記構成を備えた電動パワーステアリング装置においては、凹凸のある路面を走行するときの操舵時に騒音が発生し、操舵感や車室内の静粛性に影響していた。この騒音の発生原因について本発明者が検討したところ、減速機構の駆動と従動の両歯車が共に鋼材からなっているため、両歯車間のバックラッシュに起因した歯打音が発生し、この歯打音が原因していた。
【０００５】
このような減速機構の両歯車間の歯打音の抑制に関しては、例えば、従動歯車となるウォームホイールを、ハブの外周に軸方向に並んで同心的かつ捩り変位可能に互いに同一歯数かつ同一ピッチの第１、第２ギヤと、これら第１、第２ギヤをその歯の位相が互いにハブに弾性的に連結する弾性体とにより構成し、第１、第２のギヤの歯をウォームギヤの歯を噛合位置で円周方向両側から挟み込むようにした電動パワーステアリング装置が提案されている（特許文献１参照。）。この従来技術の電動パワーステアリング装置においては、その明細書内の記載によれば、第１、第２のギヤの歯の噛合部を介しての振動の伝達を弾性体によって吸収するとともに、噛合部のバックラッシュを解消して、歯打音の発生を有効に防止したものとしている。
【０００６】
しかしながら、弾性体が第１、第２ギヤの噛合部の位置で弾性圧縮し、噛合部外の位置では弾性復元するという圧縮と復元が繰り替えされ、弾性体が早期に摩耗、早期に疲労して、歯打音の解消ないし防止の効果が早期に低下を来たすおそれがある。
【０００７】
さらには、振動抑制効果を得るように第１、第２ギヤとハブとの間に弾性体の肉厚を設定したり、弾性体の硬度を設定したり、あるいは弾性体の素材を選定したりする、等が設計上、容易ではなく、また、第１、第２ギヤとハブとの間に弾性体を組み付けにくく、その製作が難しい上に、所期の効果を得にくい構成となっている。
【特許文献１】特開２００１−３５５７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明により解決すべき課題は、弾性体とは異なって簡易な構成でもって組み立て性に優れ、かつ、長期にわたり安定して上記駆動と従動の両歯車間での歯打音および噛み合い摺動音を低減可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、電動モータの回転軸に連結された駆動歯車と、操舵軸に嵌着され前記駆動歯車に噛み合う従動歯車とを備え、従動歯車は、歯車本体と、この歯車本体に装着され該歯車本体と相対摺動可能なリング体とを備えることを特徴するものである。
【００１０】
歯車本体は、その外周に歯部を設けることが好ましいが、歯部と一体構成としたものに限定されるものではなく、歯部と別体構成としたものでもよい。
【００１１】
リング体は、歯車本体の軸方向一方の側面または両側面に円周方向または軸方向に摺動可能に嵌合することが好ましい。
【００１２】
上記電動パワーステアリング装置によると、歯車本体に装着されているリング体は当該歯車本体に対して摺動可能になっているから、駆動歯車と従動歯車との間で歯打ちや噛み合い摺動が生じた場合、歯打ちの衝撃や噛み合い摺動で歯車本体が振動するが、歯車本体の振動は、リング体により、早期に減衰させられる。
【００１３】
その結果、本発明によれば、従来のような弾性体とは異なって、歯車本体にリング体を装着するだけの簡易な構成でもって、駆動歯車と従動歯車との間での歯打音や噛み合い摺動音を効果的に低減させることができ、車両の操舵感を向上させたり、車室内の静粛化に貢献できるものとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動パワーステアリング装置において、電動モータ側の駆動歯車と、操舵軸側の従動歯車との間の歯打音を、弾性体とは異なって、効果的に低減ないしは抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置を詳細に説明すると、図１は、電動パワーステアリング装置の減速機構部分の断面図で、関連する構成を併せて図示している。図２は従動歯車の正面図であり、図３は図２のIII-III線に沿う断面図である。
【００１６】
実施の形態１による電動パワーステアリング装置は、操舵部材（ステアリングホイール）１に一端が固着された操舵軸２と、その操舵軸２の他端に連結されたラックピニオン機構等からなるステアリング機構３と、操舵部材１の操作によって操舵軸２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ４と、操舵部材１の操舵操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助トルクを発生させる電動モータ５と、電動モータ５が発生する操舵補助トルクを操舵軸２に伝達する減速機構６と、トルクセンサ４等からのセンサ信号に基づき電動モータ５の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）７とを備える。
【００１７】
上記電動パワーステアリング装置を搭載した車両においては、運転者が操舵部材１を操作すると、その操作による操舵トルクはトルクセンサ４により検出される。電子制御ユニット７は、その検出された操舵トルク等の情報に基づいて、電動モータ５を駆動制御する。これにより、電動モータ５は操舵補助トルクを発生し、この操舵補助トルクが減速機構６を介して操舵軸２に加えられることにより、操舵操作を行う運転者の負担が軽減される。すなわち、操舵部材１の操作によって加えられる操舵トルクと、電動モータ５が発生する操舵補助トルクとの和が、出力トルクとして、操舵軸２を介してステアリング機構３に与えられる。
【００１８】
これにより、ステアリング機構３の入力軸が回転し、その回転はステアリング機構３によって出力軸であるラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアーム等からなる連結部材８を介して操向用の車輪９に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪９の向きが変わる。
【００１９】
上記の電動パワーステアリング装置において、操舵軸２の中途部は、筒状の入力軸１０と、トーションバー１１と、筒状の出力軸１２とから構成されている。入力軸１０は、その筒状内部に挿入したトーションバー１１に径方向に貫通するピン１３により連結され、この入力軸１０およびトーションバー１１の上端部は、操舵軸２の上部を構成する軸の下端部に連結される。トーションバー１１は、その中間部に長尺で細径のねじり領域を有するもので、大径の上端部が前記したように入力軸１０にピン１３により連結されるとともに、同じく大径の下端部が出力軸１２の筒状内部に挿入されて、径方向に貫通するピン１４により出力軸１２に連結されている。このトーションバー１１の外周で、入力軸１０はトーションバー１１の下端側へ、また出力軸１２はトーションバー１１の上端側へそれぞれ延出しており、それらの延出部は、トーションバー１１の中間部の外周で互いに軸方向に対向している。トルクセンサ４は、入力軸１０と出力軸１２との軸方向対向部の外周に配置されている。
【００２０】
減速機構６は、平行軸一段減速機構であって、駆動歯車６１と従動歯車６２とからなり、両歯車６１，６２にて、はすば歯車を構成している。また、駆動歯車６１と従動歯車６２とは互いに噛み合う状態で、ギヤハウジング１５の内部に収納されている。
【００２１】
ギヤハウジング１５は、アルミニウム合金等の軽金属または鋳鉄のダイキャスト製で、内部に駆動歯車６１を収納する駆動歯車収納部１５１と、従動歯車６２を収納する従動歯車収納部１５２と、電動モータ５を装着するための円筒状の装着部１５３と有し、装着部１５３には、電動モータ５が、その回転軸５ａを操舵軸２と平行にして装着されている。
【００２２】
駆動歯車６１は、軸方向の中間部外周に歯部６１ａを、その両端に軸部６１ｂ，６１ｃを有するもので、両端の軸部６１ｂ，６１ｃにそれぞれ設けた軸受１６，１７を介して駆動歯車収納部１５１内に回転可能に支持され、その一方の軸部６１ｂは電動モータ５の回転軸５ａに、筒体１８等により同軸に結合されている。
【００２３】
軸受１６，１７は、それぞれ駆動歯車収納部１５１の内周に圧入により嵌着されている。電動モータ５側の軸受１６の軸方向外側には、ナット２１付きの押え環２２が設けられ、この押え環２２と、押え環２２が当接する軸受１６とを介して、駆動歯車６１に軸方向の予圧が付与されている。
【００２４】
従動歯車６２の構造について、図２および図３を用いて詳細に説明する。
【００２５】
従動歯車６２は、歯車本体６３と、歯車本体６３に装着される２つのリング体６４とを備えて構成されている。
【００２６】
歯車本体６３は、回転中心に出力軸１２が挿通される挿通孔６５を有し、外周に駆動歯車６１の歯部６１ａに噛み合う歯部６６を有している。歯車本体６３はまた、歯部６６の内径側に軸方向肉厚の薄い円板部６７を備える。この円板部６７の軸方向両側面に沿って、かつ、歯部６６の内径面には、内径側に開いた２つの環状溝６８が形成されている。
【００２７】
両リング体６４は、それぞれ、外径側が両環状溝６８それぞれに個別に嵌合され、内径側が円板部６７の両側面に露出して設けられている。両リング体６４は、それぞれ、両環状溝６８および円板部６７の両側面上を円周方向（矢印Ａ方向）に摺動可能に、両環状溝６８それぞれとの間に緩いしめしろ、すなわち、中間ばめにより嵌合されている。また、歯車本体６３は鋼製や樹脂製であり、リング体６４は鋼製等である。
【００２８】
なお、従動歯車６２は、歯車本体６３の内径側側面に設けた直径方向２つの溝６９ならびに出力軸１２の孔に止め具（図示せず）を挿通して、出力軸１２に回り止め状態に固定されている。
【００２９】
このように構成された電動パワーステアリング装置によると、駆動歯車６１と従動歯車６２との間で歯打ちや噛み合い摺動が生じた場合、歯車本体６３に対しリング体６４が摺動し、歯車本体６３の振動を減衰させる。これは、リング体６４が歯打ちや噛み合い時の衝撃で歯車本体６３と異なる位相で振動して、その位相の違いにより歯車本体６３の振動を打ち消し、また、リング体６４と歯車本体６３との間に摩擦が発生し、その摩擦により、歯車本体６３の振動エネルギを吸収することによる。この結果、駆動歯車６１と従動歯車６２との間の歯打音および噛み合い摺動音が低減し、ステアリングホイールの操舵時に発生する騒音を抑制して、車室内の静音化を図ることができる。
【００３０】
また、両リング体６４はそれぞれ歯車本体６３の軸方向両側面に設けられているから、歯車本体６３の軸方向両側の重量バランスがよく、従動歯車６２の回転が安定する。環状溝６８の幅寸法は、リング体６４の厚み寸法より大きく形成されており、操舵部材１の操舵時に、歯車本体６３に対しリング体６４が軸方向にも相対的に摺動する構成としてもよい。リング体６４は真円形に限らず、歯車本体６３に対して相対的に摺動可能であればよく、例えば多角形の環状であったり、一部が開口したＣ形でもよい。Ｃ形の場合、小径に変形可能であり、径方向に深い環状溝にも容易に嵌合できる。リング体６４は歯車本体６３の軸方向片側の側面にのみ設けもよい。リング体６４は、例えば、該リング体６４に形成した円周方向に延びる長孔にビスやピンを挿通し歯車本体６３に締結することにより、歯車本体６３に対して相対摺動可能に取り付けてもよい。
【００３１】
本発明の実施の形態２を図４および図５に基づいて説明すると、図４は従動歯車の正面図、図５は図４のＶ-Ｖ断面図である。実施の形態２においては、従動歯車以外の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態２の従動歯車６２においては、両リング体６４それぞれが、歯車本体６３の円板部６７の両側面それぞれに円周方向（矢印Ａ方向）および軸方向（矢印Ｂ方向）に摺動可能に嵌合されている。歯車本体６３の円板部６７には、軸方向に貫通した抜き穴７０が形成されている。
【００３２】
以上の構成を備えた実施の形態２の電動パワーステアリング装置においても、リング体６４が、円周方向に加え軸方向にも摺動することで、歯車本体６３の振動をより一層減衰させることができ、騒音を抑制できる。また、歯車本体６３に抜き穴７０を形成したので、歯車本体６３の軽量化が図れ、その結果、歯車の慣性を小さくすることができる。
【００３３】
リング体６４は、歯車本体６３の円板部６７の軸方向両側面に、内径側に開いて形成された環状溝に相対摺動可能に嵌合されていてもよい。
【００３４】
抜き穴７０の形状は特に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、例えば円周方向等間隔に複数並んだ円形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の減速機構部分の断面図である。
【図２】図１の電動パワーステアリング装置における従動歯車の拡大正面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置における従動歯車の拡大正面図である。
【図５】図４のＶ-Ｖ断面図である。
【図６】従動歯車の他の変形例を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      操舵部材（ステアリングホイール）
２      操舵軸
３      ステアリング機構
５      電動モータ
５ａ    回転軸
６      減速機構
６１    駆動歯車
６２    従動歯車
６３    歯車本体
６４    リング体
【図１】
2006088762.tif 000003
【図２】
2006088762.tif 000004
【図３】
2006088762.tif 000005
【図４】
2006088762.tif 000006
【図５】
2006088762.tif 000007
【図６】
2006088762.tif 000008