(57)【要約】【課題】弾性体を用いてウォームギアの歯打ち音を低減しつつ、弾性体が破断した場合でもステアリングシャフトへのハンドル操作のアシストを継続でき、ウォームギアが回転不能となった場合でもハンドル操作を可能とする、電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造を提供すること。【解決手段】モータ４により回転させられるウォームギア３と、このウォームギア３と噛合し、ステアリングシャフト１にアシスト力を伝達するウォームホイール２と、を備えた電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造Ａ１であって、ステアリングシャフト１およびウォームホイール２の間に介在する弾性体７と、ステアリングシャフト１とウォームホイール２との間に設けられ、弾性体７が破断した状態において、ステアリングシャフト１およびウォームホイール２の一方向の相対回転を規制しつつ他方向の相対回転を許容する相対回転規制機構と、を備える。【選択図】図１
2015157611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転させられるウォームギアと、このウォームギアと噛合し、ステアリングシャフトにアシスト力を伝達するウォームホイールと、を備えた電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造であって、
上記ステアリングシャフトおよび上記ウォームホイールの間に介在する弾性体と、
上記ステアリングシャフトと上記ウォームホイールとの間に設けられ、上記弾性体が破断した状態において、上記ステアリングシャフトおよび上記ウォームホイールの一方向の相対回転を規制しつつ他方向の相対回転を許容する相対回転規制機構と、を備える、電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の電動パワーステアリング装置におけるアシスト力伝達構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置におけるアシスト力の伝達については、例えば操舵アシスト用のモータによって回転させられるウォームギアから、ステアリングシャフトに取り付けられたウォームホイールに伝達される構造が知られている。このようにウォームギア等のギア減速機構を介してアシスト力が伝達される構造では、運転者が一方向から逆方向にハンドルを切るような場合において、ギアの噛合部に設けられたバックラッシュに起因して当該ギアの歯面どうしが衝突し、歯打ち音が生じていた。このような歯打ち音は、耳障りな金属音であるため、運転者に不快感を与えるものであった。
【０００３】
このような歯打ち音発生の問題に対し、ゴム材からなるダンパを用いて当該歯打ち音を低減する工夫が提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１において、同文献の図２によく表れているように、ウォームギアが設けられるウォーム軸の軸端外周にゴム材料からなるダンパ（１３）を介して設けられた傘歯車（１１）と、モータの出力軸（５）の軸端に設けられた凹状歯車（１２）とが噛合する構成が開示されている。このような構成によれば、ダンパによりギア部の衝撃が吸収され、歯打ち音を低減することができる。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術の構成においては、ダンパ（１３）が万一破断すると、ステアリングシャフト側にアシスト力を伝達することができなかった。また、ウォームギアが何らかの原因により回転不能となった場合、ハンドル操作が実質的に不可能になるといった事態を招くおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１２１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、弾性体を用いてウォームギアの歯打ち音を低減しつつ、弾性体が破断した場合においてもステアリングシャフトの一方向へのハンドル操作のアシストを継続することができ、かつ、ウォームギアが回転不能となった場合でも一方向へのハンドル操作を可能とする、電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００８】
本発明によると、モータにより回転させられるウォームギアと、このウォームギアと噛合し、ステアリングシャフトにアシスト力を伝達するウォームホイールと、を備えた電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造であって、上記ステアリングシャフトおよび上記ウォームホイールの間に介在する弾性体と、上記ステアリングシャフトと上記ウォームホイールとの間に設けられ、上記弾性体が破断した状態において、上記ステアリングシャフトおよび上記ウォームホイールの一方向の相対回転を規制しつつ他方向の相対回転を許容する相対回転規制機構と、を備える、電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造、が提供される。
【０００９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示す電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の作用を説明するための図である。
【図３】図１に示す電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の作用を説明するための図である。
【図４】図１に示す電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の作用を説明するための図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の他の例を概略的に示す断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線の位置で切断した周方向に沿う部分断面図である。
【図７】図５に示す電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の作用を説明するための図６と同様の図である。
【図８】図５に示す電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の作用を説明するための図６と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１２】
図１は、自動車に搭載された、本発明に係るアシスト力伝達構造を備えた電動パワーステアリング装置の一部を概略的に示す断面図である。図１に示された電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造（以下、「アシスト力伝達構造Ａ１」という）は、ステアリングシャフト１に装着された環状のウォームホイール２と、ウォームホイール２と噛合するウォームギア３とを、備え、アシスト用モータ４の回転駆動力がウォームギア３およびウォームホイール２による減速機構を介してステアリングシャフト１に伝達されるように構成されている。ステアリングシャフト１は、図示しないステアリングホイールに連結されている。ウォームホイール２およびウォームギア３は、ハウジング５の内部に収容されている。なお、図１は、ステアリングシャフト１の軸心に垂直な平面で切断した状態を表す。
【００１３】
より具体的には、本実施形態において、ステアリングシャフト１には、円環状とされた金属製のベース部材６が外嵌固定されており、このベース部材６とウォームホイール２との間には、ダンパ７が介装されている。ダンパ７は、例えば、ゴム状弾性材料からなり、加硫接着によってベース部材６およびウォームホイール２の各々に一体的に固着している。このダンパ７は、本発明でいう弾性体に該当する。本実施形態において、ベース部材６とウォームホイール２とは径方向において間隔を隔てて配置されており、ダンパ７は当該間隔を埋めている。ウォームホイール２は、所定の強度を有する金属材料または樹脂材料からなり、外周部にウォームギア３の歯面と噛み合う歯面が形成されている。
【００１４】
ベース部材６（ステアリングシャフト１側）には、径方向外方に突出する突起６１が設けられている。突起６１は、ベース部材６の外周部からウォームホイール２側に向かって突出している。突起６１は、径方向外方に延びる平面状の係止面６１ａと、この係止面６１ａにつながり、径方向外方に張り出す湾曲状の乗り上げ面６１ｂと、を有する。
【００１５】
ウォームホイール２には、径方向内方に突出する突起２１が設けられている。突起２１は、ウォームホイール２の内周部からベース部材６（ステアリングシャフト１）側に向かって突出している。突起２１は、径方向内方に延びる平面状の係止面２１ａと、この係止面２１ａにつながり、径方向内方に張り出す湾曲状の乗り上げ面２１ｂと、を有する。突起６１の係止面６１ａおよび突起２１の係止面２１ａは、互いが近接し、かつ対向するように配されている。詳細は後述するが、ダンパ７が破断した際には、突起６１の係止面６１ａおよび突起２１の係止面２１ａは、互いに部分的に当接しうる。これら突起６１，２１は、本発明でいう相対回転規制機構を構成する。
【００１６】
ウォームギア３は、例えば所定の強度を有する金属材料からなり、外周部にウォームホイール２の歯面と噛み合う螺旋状の歯面が形成されている。ウォームギア３を保持するウォーム軸３１は、軸方向の両端部が軸受５１，５２を介してハウジング５に回転可能に支持されている。ウォーム軸３１の軸方向一端部は、アシスト用モータ４の出力軸４１に連結されている。
【００１７】
ウォームギア３およびウォームホイール２の歯面どうしの係合代は、突起２１の係止面２１ａおよび突起６１の係止面６１ａが当接する際に径方向において係合する寸法よりも僅かに大とされている。
【００１８】
上記構成のアシスト力伝達構造を備えた電動パワーステアリング装置において、例えば自動車の走行中に運転者が図示しないステアリングホイール（ハンドル）をいずれかの方向に回転させると、その操舵トルクがセンサによって検出され、当該センサからの検出信号や車速データ等に基づいて、アシスト用モータ４が駆動させられる。
【００１９】
アシスト用モータ４の回転駆動力は、当該モータ４の出力軸４１からウォーム軸３１（ウォームギア３）に伝達され、ウォームギア３とウォームホイール２との噛合部を介して減速される。そして、ウォームホイール２と一体であるダンパ７およびベース部材６を介して、ステアリングシャフト１に、ハンドルの回転方向と同方向のアシスト力が与えられ、ハンドルからの操舵トルクをアシストするようになっている。このため、運転者は、操舵を容易に行うことができる。
【００２０】
本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ１においては、ベース部材６（ステアリングシャフト１）とウォームホイール２との間にダンパ７（弾性体）が介在している。このような構成によれば、例えばハンドルを一方向から逆方向に切るような場合において、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部の衝撃を吸収することができ、当該噛合部における歯打ち音の発生を低減することができる。
【００２１】
本実施形態によれば、ダンパ７が万一破断した場合であっても、次のような効果を得ることができる。即ち、ダンパ７が、その周方向に沿って破断した場合、アシスト用モータ４からの回転駆動力がウォームギア３を介してウォームホイール２に伝達されても、ウォームホイール２の回転はダンパ７を介してベース部材６側に伝達されない。その一方、本実施形態では、ウォームホイール２に設けられた突起２１およびベース部材６に設けられた突起６１を具備するため、例えばハンドルを左側に操舵すると、図２に示すように突起２１，６１の係止面２１ａ，６１ａどうしが係合する。図２に示した状態において、ウォームホイール２については、ベース部材６（ステアリングシャフト１）に対して反時計回りの回転（即ち、ステアリングシャフト１およびウォームホイール２の一方向の相対回転）が規制された状態にある。
【００２２】
図２に示した状態からさらにハンドルを左側に操舵すると、突起２１，６１の係合により、アシスト用モータ４からのアシスト力がベース部材６を介してステアリングシャフト１に伝達される。したがって、本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ１によれば、ダンパ７が万一破断した場合であっても、ハンドルの左操舵の際のアシスト力がステアリングシャフト１に適切に伝達されるので、車両を道路の左脇に速やかに寄せて安全に退避させることができる。
【００２３】
本実施形態によれば、さらに、ウォームギア３が、万一回転不能になった場合でも、ハンドルの左操舵が可能になる。具体的には、まず、ハンドルを強く操舵させてダンパ７を破断させる。その後、ハンドルを左側に操舵すると、図３に示すようにベース部材６の突起６１の乗り上げ面６１ｂがウォームホイール２の突起２１の乗り上げ面２１ｂに当接する。図３に示した状態において、ハンドルをさらに左側に操舵すると、ベース部材６の乗り上げ面６１ｂによってウォームホイール２の乗り上げ面２１ｂが押し下げられ、ウォームホイール２全体がダンパ７の弾性復元力に抗して下方に変位する（図４参照）。このようなことから理解されるように、ベース部材６（ステアリングシャフト１）については、ウォームホイール２に対して反時計回りの回転（即ち、図２を参照して上述した場合と反対方向である、ステアリングシャフト１およびウォームホイール２の他方向の相対回転）が許容されている。
【００２４】
したがって、本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ１によれば、ウォームギア３が万一回転不能になった場合であっても、ハンドルを左側に操舵させることが可能であり、車両を道路の左脇に寄せて退避させることができる。
【００２５】
図５は、本発明に係る電動パワーステアリング装置のアシスト力伝達構造の他の例を示す。同図は、ステアリングシャフト１の軸心を含む平面で切断した状態を表す。図５以降の図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。なお、図５は、ステアリングシャフト１の軸心を含む平面で切断した状態を表す。
【００２６】
図５に示した本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ２において、ウォームホイール２は、径方向内方に円環状に延びる延出部２２を有する。ベース部材６は、ステアリングシャフト１に外嵌された筒状部６２と、当該筒状部６２から径方向外方に円環状に延びる鍔部６３とを有する。筒状部６２は、ステアリングシャフト１に対して、相対回転不能、かつ軸方向Ｘにおいて相対動可能とされている。ウォームホイール２は、図示しないハウジングによってステアリングシャフト１の軸心周りに回転可能に支持されており、また、軸方向Ｘへの移動が規制されている。
【００２７】
ウォームホイール２の延出部２２とベース部材６の鍔部６３とは、軸方向Ｘ視において重なっており、また、軸方向Ｘにおいて間隔を隔てて配置されている。ダンパ７は当該間隔を埋めている。
【００２８】
図６に示すように、ベース部材６の鍔部６３には、延出部２２側に向けて軸方向Ｘに突出する複数の突起６３１が設けられている。これら突起６３１は、鍔部６３の周方向に沿って所定間隔で並んでいる。各突起６３１は、軸方向Ｘと平行に延びる係止面６３１ａと、軸方向Ｘに対して傾斜する傾斜面６３１ｂとを有する。傾斜面６３１ｂは、周方向において反時計回り（左操舵方向）に向かうにつれて鍔部６３に近づくように傾斜している。
【００２９】
ウォームホイール２の延出部２２には、鍔部６３側に向けて軸方向Ｘに突出する複数の突起２２１が設けられている。これら突起２２１は、延出部２２の周方向に沿って所定間隔で並んでいる。各突起２２１は、軸方向Ｘと平行に延びる係止面２２１ａと、軸方向Ｘに対して傾斜する傾斜面２２１ｂとを有する。突起２２１の頂部は、突起６３１の頂部よりも鍔部６３寄りに位置する。傾斜面２２１ｂは、周方向において反時計回り（左操舵方向）に向かうにつれて鍔部６３に近づくように傾斜している。詳細は後述するが、突起６３１，２２１は、本発明でいう相対回転規制機構を構成する。
【００３０】
本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ２によれば、上記実施形態のアシスト力伝達構造Ａ１と同様の効果を得ることができる。アシスト力伝達構造Ａ２においては、ベース部材６（ステアリングシャフト１）とウォームホイール２との間にダンパ７（弾性体）が介在している。このような構成によれば、例えばステアリングホイール２を一方向から逆方向に切るような場合において、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部の衝撃を吸収することができ、当該噛合部における歯打ち音の発生を低減することができる。
【００３１】
ダンパ７がその周方向に沿って破断した場合、アシスト用モータ（図示略）からの回転駆動力がウォームギア３を介してウォームホイール２に伝達されても、ウォームホイール２の回転はダンパ７を介してベース部材６側に伝達されない。その一方、本実施形態では、延出部２２（ウォームホイール２）に設けられた突起２２１および鍔部６３（ベース部材６）に設けられた突起６３１を具備するため、例えばハンドルを左側に操舵すると、図７に示すように突起２２１，６３１の係止面２２１ａ，６３１ａどうしが係合する。図７に示した状態において、ウォームホイール２については、ベース部材６（ステアリングシャフト１）に対して左操舵方向への回転（即ち、ステアリングシャフト１およびウォームホイールの一方向の相対回転）が規制された状態にある。
【００３２】
図７に示した状態からさらにハンドルを左側に操舵すると、突起２２１，６３１の係合により、アシスト用モータからのアシスト力がベース部材６を介してステアリングシャフト１に伝達される。したがって、本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ２によれば、ダンパ７が万一破断した場合であっても、ハンドルの左操舵の際のアシスト力がステアリングシャフト１に適切に伝達されるので、車両を道路の左脇に速やかに寄せて安全に退避させることができる。
【００３３】
本実施形態によれば、さらに、ウォームギア３が万一回転不能になった場合でも、ハンドルの左操舵が可能になる。具体的には、まず、ハンドルを強く操舵させてダンパ７を破断させる。その後、ハンドルを左側に操舵すると、図８に示すようにベース部材６の突起６３１の傾斜面６３１ｂがウォームホイール２の突起２２１の傾斜面２２１ｂに当接する。図８に示した状態において、ハンドルをさらに左側に操舵すると、ウォームホイール２の傾斜面２２１ｂによってベース部材６が図中下方に変位し、突起６３１が突起２２１を乗り越える。このようなことから理解されるように、ベース部材６（ステアリングシャフト１）については、ウォームホイール２に対して左操舵方向への回転（即ち、図７を参照して上述した場合と反対方向である、ステアリングシャフト１およびウォームホイール２の他方向の相対回転）が許容されている。
【００３４】
したがって、本実施形態のアシスト力伝達構造Ａ２によれば、ウォームギア３が万一回転不能になった場合であっても、ハンドルを左側に操舵させることが可能であり、車両を道路の左脇に寄せて退避させることができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ１，Ａ２    アシスト力伝達構造
１          ステアリングシャフト
２          ウォームホイール
２１        突起
２１ａ      係止面
２１ｂ      乗り上げ面
２２        延出部
２２１      突起
２２１ａ    係止面
２２１ｂ    傾斜面
３          ウォームギア
３１        ウォーム軸
４          アシスト用モータ
４１        出力軸
５          ハウジング
５１，５２    軸受
６          ベース部材
６１        突起
６１ａ      係止面
６１ｂ      乗り上げ面
６２        筒状部
６３        鍔部
６３１      突起
６３１ａ    係止面
６３１ｂ    傾斜面
７          ダンパ（弾性体）
【図１】
2015157611.tif 000003
【図２】
2015157611.tif 000004
【図３】
2015157611.tif 000005
【図４】
2015157611.tif 000006
【図５】
2015157611.tif 000007
【図６】
2015157611.tif 000008
【図７】
2015157611.tif 000009
【図８】
2015157611.tif 000010