(57)【要約】【課題】ウォームとウォームホイールと間の遊隔を補償することができる電動式操向装置を提供する。【解決手段】この電動式操向装置は、ハウジング３０１と、ハウジング３０１内に備えられるウォームホイール３０３と、ハウジング３０１内でウォームホイール３０３に噛み合うウォーム軸３０５と、ウォーム軸３０５の一端の外周部に装着されるベアリング３０７と、ウォーム軸３０５の動きによってウォーム軸３０５の軸方向に対して変化する角度で一端を支持する弾性部材３０９と、を含む。この構成によると、ウォーム軸３０５の動きによってウォーム軸３０５の軸方向に対して変化する角度でウォーム軸３０５を弾支する弾性部材３０９を備えることによって、ウォーム３２５とウォームホイール３０３との間の遊隔を補償する効果がある。【選択図】図３
2008013174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に備えられるウォームホイールと、
前記ハウジング内で前記ウォームホイールに噛み合うウォーム軸と、
前記ウォーム軸の一端の外周部に装着されるベアリングと、
前記ウォーム軸の動きによって前記ウォーム軸の軸方向に対して変化する角度で前記一端を支持する弾性部材と、
を含むことを特徴とする、電動式操向装置。
【請求項２】
前記弾性部材の一端に備えられる第１支持部と、
一端が前記第１支持部に接し、他端が前記ベアリングの外輪に接する第２支持部と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動式操向装置。
【請求項３】
前記第１支持部には突起部が形成され、
前記第２支持部の前記一端には前記突起部を受容する凹部が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の電動式操向装置。
【請求項４】
前記ハウジングの内周部には前記ベアリングから離隔する緩衝部材が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の電動式操向装置。
【請求項５】
前記弾性部材の他端が安着する傾斜溝を備えた固定部材が備えられることを特徴とする、請求項２に記載の電動式操向装置。
【請求項６】
前記弾性部材の他端には外側に突起部が形成された第３支持部が備えられ、
前記突起部を受容する凹部が備えられる固定部材を含むことを特徴とする、請求項２に記載の電動式操向装置。
【請求項７】
前記固定部材の外周部と前記ハウジングの内周部とには回転防止構造が備えられることを特徴とする、請求項５に記載の電動式操向装置。
【請求項８】
前記回転防止構造は、
係止突起と、
前記係止突起が受容される係止溝と、
を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電動式操向装置。
【請求項９】
前記回転防止構造は、
前記固定部材の外周部及び前記ハウジングの内周部に各々形成される回転防止ホールと、
前記回転防止ホールに挿入されるスプリングピンと、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の電動式操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式操向装置に関し、より詳しくは、ウォーム軸の動きによってウォーム軸の軸方向に対して変化する角度でウォーム軸を弾支する弾性部材を備えることによって、ウォームとウォームホイールと間の遊隔を補償できる電動式操向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の操向装置としては、油圧ポンプの油圧を利用した油圧式操向装置（Hydraulic Power Steering Apparatus）が使われているが、１９９０年代以後、モータを利用した電動式操向装置（Electric Power Steering Apparatus）が徐々に普遍化されている。
【０００３】
既存の油圧式操向装置は、操向補助動力を供給する動力源である油圧ポンプがエンジンにより駆動されて操向ホイールの回転の可否に関わらず、常にエネルギーを消耗することに比べて、電動式操向装置は操向ホイールの回転により操向トルクが発生されれば、発生された操向トルクに比例する操向補助動力をモータが供給する。したがって、電動式操向装置を使用する場合には油圧式操向装置を使用する場合に比べてエネルギー効率を向上させることができる。
【０００４】
図１は、従来技術に係る電動式操向装置の構成図であり、図２は、従来技術に係る電動式操向装置を示す部分断面図である。
【０００５】
図１及び図２に各々示すように、一般的に電動式操向装置は、操向ホイール１０１から両側の車輪１０８まで繋がる操向システム１００及び操向システムに操向補助動力を供給する補助動力機構１２０を含んで構成される。
【０００６】
操向システム１００は、上段が操向ホイール１０１に連結されて操向ホイール１０１と共に回転し、下段は一対のユニバーサルジョイント１０３を媒介にピニオン軸１０４に連結される操向軸１０２を含んで構成される。また、ピニオン軸１０４は、ラック−ピニオン機構部１０５を通じてラックバー１０９に連結され、ラックバー１０９の両端はタイロッド１０６及びナックルアーム１０７を通じて自動車の車輪１０８に連結される。
【０００７】
ラック−ピニオン機構部１０５は、ピニオン軸１０４の下段に形成されるピニオンギア１１１とラックバー１０９の外周面の一側に形成されているラックギア１１２とが互いに噛み合って形成され、このラック−ピニオン機構部１０５を通じてピニオン軸１０４の回転運動が、ラックバー１０９の直線運動に変化する。したがって、運転者が操向ホイール１０１を操作すればピニオン軸１０４が回転し、ピニオン軸１０４の回転によってラックバー１０９が軸方向に直線運動をし、ラックバー１０９の直線運動がタイロッド１０６及びナックルアーム１０７を通じて輪１０８を操向することになる。
【０００８】
補助動力機構１２０は、運転者が操向ホイール１０１に加える操向トルクを感知し、感知された操向トルクに比例する電気信号を出力するトルクセンサ１２１、トルクセンサ１２１から伝えられる電気信号に基づいて制御信号を発生する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１２３、電子制御装置１２３から伝えられる制御信号に基づいて操向補助動力を発生させるモータ１３０及びモータ１３０で発生した操向補助動力を操向軸１０２に伝達するためにウォーム２０１及びウォームホイール２０３を備えた減速機構１４０を含んで構成される。
【０００９】
減速機構１４０は外周面の一側にウォーム２０１が形成されており、両端がベアリング２０５、２０６により回転可能に支持されるウォーム軸２１０を含んで構成されるが、ウォーム２０１は、操向軸１０２の外周面の一定位置に形成されているウォームホイール２０３に噛み合うように形成され、ウォーム軸２１０はモータ１３０により駆動される。
【００１０】
したがって、電動式操向装置は、操向ホイール１０１の回転により発生した操向トルクがラック−ピニオン機構部１０５を経てラックバー１０９に伝達され、発生された操向トルクによってモータ１３０で発生した操向補助動力が減速機構１４０により操向軸１０２に伝達されるように構成される。即ち、操向システム１００で発生した操向トルクとモータ１３０で発生した操向補助動力が合わせられて、ラックバー１０９を軸方向に運動するようにするものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、このような従来技術に係る減速機構において、自動車の運行により行われる操向動作の結果によって、時間が経過するにつれてウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯が摩耗される。また、ウォームホイール２０３が大部分合成樹脂で作られるため、周囲温度の低い冬期にはウォームホイール２０３が収縮することもある。
【００１２】
このように、ウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯が摩耗されたり、ウォームホイール２０３が収縮する場合には、ウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯の間に遊隔が発生し、それによって、ウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯合部でバックラッシュ（Backlash）が発生する問題があった。
【００１３】
また、従来技術に係る減速機構において、キックバック（Kick-Back）などにより逆入力が発生し、それによって、減速機構に過度なトルクが作用する場合、ウォーム軸２１０の両端のベアリングの遊隔部で騒音が発生する問題点があった。
【００１４】
このような問題点を解決するために、従来にはウォーム軸の半径方向及び軸方向に各々弾性力を加えるように２つの弾性体を挿入することもあったが、これによって、部品数が増え、かつ作業工程が長くなる問題点が発生した。
【００１５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、部品数や作業工程時間の増加を抑えつつ、ウォームとウォームホイールと間の遊隔を補償可能な、新規かつ改良された電動式操向装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ハウジングと、ハウジング内に備えられるウォームホイールと、ハウジング内でウォームホイールに噛み合うウォーム軸と、ウォーム軸の一端の外周部に装着されるベアリングと、ウォーム軸の動きによってウォーム軸の軸方向に対して変化する角度で一端を支持する弾性部材と、を含むことを特徴とする、電動式操向装置が提供される。
【００１７】
この構成によれば、ウォーム軸とウォームホイールとに間隙が生じた場合、ウォーム軸はこの間隙により動きうる状態となるが、弾性部材が、ウォーム軸の軸方向を基準として、この動きに対応して変化する角度だけ傾いた方向に、ウォーム軸の一端を押圧する。よって、ウォーム軸とウォームホイールとの間隙を補償することができる。
【００１８】
また、弾性部材の一端に備えられる第１支持部と、一端が第１支持部に接し、他端がベアリングの外輪に接する第２支持部と、を含んでもよい。
【００１９】
また、第１支持部には突起部が形成され、第２支持部の一端には突起部を受容する凹部が形成されてもよい。
【００２０】
また、ハウジングの内周部にはベアリングから離隔する緩衝部材が備えられてもよい。
【００２１】
また、弾性部材の他端が安着する傾斜溝を備えた固定部材が備えてもよい。
【００２２】
また、弾性部材の他端には外側に突起部が形成された第３支持部が備えられ、突起部を受容する凹部が備えられる固定部材を含んでもよい。
【００２３】
また、固定部材の外周部とハウジングの内周部とには回転防止構造が備えられてもよい。
【００２４】
また、回転防止構造は、係止突起と、係止突起が受容される係止溝と、を含んでもよい。
【００２５】
また、回転防止構造は、固定部材の外周部及びハウジングの内周部に各々形成される回転防止ホールと、回転防止ホールに挿入されるスプリングピンと、
を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、部品数や作業工程時間の増加を抑えつつ、ウォームとウォームホイールと間の遊隔を補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置を示す部分断面図である。
【００２９】
図３に示すように、本発明の一実施形態に係る電動式操向装置は、ハウジング３０１と、ハウジング３０１内に備えられるウォームホイール３０３と、ハウジング３０１内でウォームホイール３０３に噛み合うウォーム軸３０５と、ウォーム軸３０５の外周部に装着される第１ベアリング３０７と、ウォーム軸３０５を支持する弾性部材３０９と、弾性部材３０９の一端に備えられる第１支持部３１１と、第１支持部３１１に接する第２支持部３１３と、弾性部材３０９の他端に備えられる固定部材３１４と、第１ベアリング３０７から離隔し、かつハウジング３０１の内周に備えられる緩衝部材３１５と、を含んで構成される。
【００３０】
ハウジング３０１は、ウォームホイール３０３及びウォーム軸３０５を囲むように形成され、ウォームホイール３０３を囲む部分及びウォーム軸３０５を囲む部分に分離してもよい。
【００３１】
ウォームホイール３０３は、操向軸３１７の外周側に形成され、ウォーム軸３０５に噛み合って動力の伝達を受ける。
【００３２】
ウォーム軸３０５は、一端がフレキシブルカップリング（Flexible Coupling）３１９によりモータ軸３２１に流動可能に連結されてモータ３２３により回転する。ウォーム軸３０５の一端の外周には第２ベアリング３０８が備えられているので、ウォーム軸３０５が円滑に回転できる一方、ウォーム軸３０５の軸方向を基準にしてウォーム軸３０５が所定角度で傾くことができる。
【００３３】
また、ウォーム軸３０５の外周にはウォームホイール３０３に噛み合うウォーム３２５が形成されているので、ウォーム軸３０５が回転する時にウォームホイール３０３と噛合うことにより、操向軸３１７に操向補助動力を供給できることになる。
【００３４】
第１ベアリング３０７は、ウォーム軸３０５の他端に備えられてウォーム軸３０５の回転を支持する。
【００３５】
弾性部材３０９は、ウォーム軸３０５の軸方向に対して傾斜する方向にウォーム軸３０５に弾性力を加える。弾性部材３０９としては、圧縮スプリングを使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
第１支持部３１１は、弾性部材３０９の一端に備えられ、外周面の一側には突起部３２７が備えられる。突起部３２７は球形状、または楕円形状を始めとして丸めの形状、つまり曲面を有する形状で形成されることが好ましい。
【００３７】
第２支持部３１３は、突起部３２７が挿入（受容）される凹部３２９が一端に形成され、他端は第１ベアリング３０７に接する。凹部３２９の形状は、突起部３２７を挿入して指示できるように、内側に丸く凹んで形成されることが好ましい。つまり、凹部３２９の形状は、突起部３２７に対応した形状で形成されるのが好ましい。一方、第２支持部３１３の他端は、第１ベアリング３０７の外輪３３１に接するように形成されてもよい。
【００３８】
固定部材３１４は、弾性部材３０９の他端を支持する。また、弾性部材３１４の他端が安着する傾斜溝３１６をこの固定部材３１４が備えることによって、弾性部材３０９は、ウォーム軸３０５の軸方向に対して傾斜した方向に、ウォーム軸３０５に弾性力を加えることができる。つまり、弾性部材３０９は、ウォーム軸３０５の軸方向に対してウォームホイール３０３側に傾いた方向への弾性力を、ウォーム軸３０５に加えることができる。
【００３９】
一方、固定部材３１４は、ハウジング３０１の内周に接しているが、固定部材３１４がハウジング３０１に対して相対回転をする場合、弾性部材３０９の弾性力が作用する方向に変化が生じる問題があるので、固定部材３１４をハウジング３０１に対して固定させる必要がある。
【００４０】
図４は、本実施形態に係る回転防止構造を示す部分横断面図である。
【００４１】
図４に示すように、固定部材３１４の外周部には係止突起４０１が形成され、ハウジング３０１には係止突起４０１が挿入（受容）される係止溝４０３が形成される。よって、固定部材３１４がハウジング３０１に対して回転しようとする場合、係止突起４０１が係止溝４０３により拘束されるので、固定部材３１４の位置を固定して回転を防止することができる。一方、係止突起４０１及び係止溝４０３は、各々ハウジング３０１及び固定部材３１４に形成され得る。
【００４２】
図５は、同実施形態に係る他の回転防止構造を示す部分横断面図である。
【００４３】
図５に示すように、固定部材３１４の外周部及びハウジング３０１の外周部に各々回転防止ホール５０１が形成され、回転防止ホール５０１に挿入されるスプリングピン５０３を具備する。よって、スプリングピン５０３が固定部材３１４及びハウジング３０１に各々弾性力を加えるので、固定部材３１４が動いたり、回転したりしないでハウジング３０１に対して固定される。
【００４４】
以上のような構成を有する本発明の一実施形態によれば、弾性部材３０９の弾性力が第１支持部３１１の突起部３２７を通じて第２支持部３１３の凹部３２９に伝達され、第２支持部３１３が第１ベアリング３０７の外輪３３１に弾性力を伝達して弾性力がウォーム軸３０５に伝達されることになる。
【００４５】
必要によって、弾性部材３０９の他端には第１支持部３１１と同一な第３支持部（図示していない）を具備し、固定部材３１４には第３支持部（図示していない）の突起部（図示していない）が挿入（受容）される凹部（図示していない）を備えることができる。
【００４６】
一方、弾性部材３０９の弾性力は、ウォーム軸３０５の軸方向に対して斜めに作用する。つまり、この弾性力は、ウォーム軸３０５の軸方向の力及び直径方向の力に分けられる。
【００４７】
軸方向の力は、ウォーム軸３０５の外周に接触している第２ベアリング３０８にも伝えられるので、第２ベアリング３０８は、この軸方向の力により間隙を補償させて固定される。よって、ウォーム軸３０５が駆動する際に、第２ベアリング３０８がハウジング３０１またはウォーム軸３０５の外周にぶつかって発生する衝撃音を減少させる。
【００４８】
直径方向の力は、ウォーム軸３０５をウォームホイール３０３方向に押圧するので、ウォームホイール３０３とウォーム軸３０５との間の遊隔を補償する。
【００４９】
また、この際、第１ベアリング３０７は、直径方向の力によりウォームホイール３０３方向に押圧される。よって、緩衝部材３１５は、第１ベアリング３０７から離隔され、かつハウジング３０１の内周に備えられるので、ウォーム軸３０５が軸方向に対して所定の角度で動く場合、ベアリング３０７に対する緩衝作用をする。
【００５０】
図６は、ウォーム軸がウォームホイール方向に偏向された形態を示す部分断面図である。
【００５１】
図６に示すように、周辺の気温の下降やギア歯の摩耗などにより、ウォームホイール３０３が収縮される場合には、ウォームホイール３０３とウォーム軸３０５との間に遊隔が発生するが、この場合、弾性部材３０９の弾性力のうち、ウォーム軸３０５の直径方向に作用する力によりウォーム軸３０５がウォームホイール３０３方向に偏向されながら遊隔を補償することになる。
【００５２】
また、この場合、第１支持部３１１の突起部３２７と第２支持部３１３の凹部３２９との形状が球形状などで形成されているため、ウォーム軸３０５及び弾性部材３０９が円滑に動けるようになる。
【００５３】
また、この場合、ウォームホイール３０３側に位置した緩衝部材３１５は、第１ベアリング３０７がぶつかる時の衝撃を吸収してハウジング３０１に伝達される衝撃を減少させる緩衝作用をする。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る電動式操向装置によれば、ウォーム軸３０５の動きによってウォーム軸３０５の軸方向に対して変化する角度でウォーム軸３０５を弾支する弾性部材３０９を備えることによって、ウォーム３２５とウォームホイール３０３との間の遊隔を補償することができる。
【００５５】
つまり、周辺の気温の下降やギア歯の摩耗などにより、ウォームホイール３０３が収縮されて、ウォームホイール３０３とウォーム軸３０５との間に遊隔が発生した場合、ウォーム軸３０５には、この遊隔による遊びが生じ、ウォーム軸３０５は変位（動き）しうる状態となる。しかし、この際、弾性部材３０９は、ウォーム軸３０５の変位に対応した上記の角度でウォーム軸３０５をウォームホイール３０３方向にも押圧する。よって、弾性部材３０９の弾性力により、上記の遊隔を補償することができる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来技術に係る電動式操向装置の構成図である。
【図２】従来技術に係る電動式操向装置を示す部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電動式操向装置を示す部分断面図である。
【図４】同実施形態に係る回転防止構造を示す部分横断面図である。
【図５】同実施形態に係る他の回転防止構造を示す部分横断面図である。
【図６】ウォーム軸がウォームホイール方向に偏向された形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００    装置
１０２    部品
【００５９】
３０１    ハウジング
３０３    ウォームホイール
３０５    ウォーム軸
３０７    第１ベアリング
３０８    第２ベアリング
３０９    弾性部材
３１１    第１支持部
３１３    第２支持部
３１４    固定部材
３１５    緩衝部材
３１６    傾斜溝
３１７    操向軸
３１９    フレキシブルカップリング
３２１    モータ軸
３２３    モータ
３２５    ウォーム
３２７    突起部
３２９    凹部
３３１    外輪
４０１    係止突起
４０３    係止溝
５０１    回転防止ホール
５０３    スプリングピン
【図１】
2008013174.tif 000003
【図２】
2008013174.tif 000004
【図３】
2008013174.tif 000005
【図４】
2008013174.tif 000006
【図５】
2008013174.tif 000007
【図６】
2008013174.tif 000008