(57)【要約】【課題】小型で車両への搭載性が良く耐久性に優れた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】平行軸歯車機構７の中間軸２０が、駆動歯車により駆動される第１の中間歯車２３と従動歯車に回転を伝達する第２の中間歯車２４とを一体回転可能に備える。第１及び第２の中間歯車２３，２４の歯２３１，２４１は、反時計回りに、ねじれ角β１，β２でねじられている。第１及び第２の中間歯車２３，２４が受ける軸力Ｆ１，Ｆ２が、互いに逆向きに指向し、式Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２を満たす。ただし、Ｒ１，Ｒ２は、第１および第２の中間歯車２３，２４の噛み合い半径である。【選択図】図３
2008183934.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出力回転を減速するための平行軸歯車機構を備え、
その平行軸歯車機構は、電動モータの回転軸と同軸上に配置された入力軸と、その入力軸と平行に配置された中間軸および出力軸と、入力軸に設けられた駆動歯車と、中間軸に一体回転可能に設けられ、中間軸の軸方向に離隔した第１および第２の中間歯車と、出力軸に設けられた従動歯車とを含み、
中間軸は、ハウジングによって保持された軸受によって回転可能に支持され、
駆動歯車によって第１の中間歯車が駆動されるとともに、第２の中間歯車によって従動歯車が駆動され、
第１の中間歯車の歯および第２の中間歯車の歯は、互いに同じ方向にねじられた形状をしていると共に、第１および第２の中間歯車の噛み合い半径および歯のねじれ角が下記式を満しており、その結果、トルク伝達に起因して第１の中間歯車が駆動歯車から受ける軸力と第２の中間歯車が従動歯車から受ける軸力とが互いに他を相殺していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２
ただし、Ｒ１：第１の中間歯車の噛み合い半径
Ｒ２：第２の中間歯車の噛み合い半径
β１：第１の中間歯車の歯のねじれ角
β２：第２の中間歯車の歯のねじれ角
【請求項２】
操舵補助用の電動モータの出力回転を減速するためのベルト歯車機構を備え、
そのベルト歯車機構は、電動モータの回転軸と同軸上に配置された入力軸と、その入力軸と平行に配置された中間軸および出力軸と、入力軸に設けられたベルト歯車からなる駆動歯車と、中間軸に一体回転可能に設けられ、中間軸の軸方向に離隔したベルト歯車からなる第１および第２の中間歯車と、出力軸に設けられたベルト歯車からなる従動歯車とを含み、
中間軸は、ハウジングによって保持された軸受によって回転可能に支持され、
駆動歯車によって第１の歯付きベルトを介して第１の中間歯車が駆動されるとともに、第２の中間歯車によって第２の歯付きベルトを介して従動歯車が駆動され、
第１の中間歯車の歯および第２の中間歯車の歯は、互いに同じ方向にねじられた形状をしていると共に、第１および第２の中間歯車の対応する歯付きベルトに対する噛み合い半径および歯のねじれ角が下記式を満しており、その結果、トルク伝達に起因して第１の中間歯車が第１の歯付きベルトから受ける軸力と第２の中間歯車が第２の歯付きベルトから受ける軸力とが互いに他を相殺していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。  Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２
ただし、Ｒ１：第１の中間歯車の噛み合い半径
Ｒ２：第２の中間歯車の噛み合い半径
β１：第１の中間歯車の歯のねじれ角
β２：第２の中間歯車の歯のねじれ角
【請求項３】
請求項１または２において、上記軸受として、上記中間軸の軸方向の対応する端部をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２の軸受が設けられ、
第１の軸受は第１の中間歯車に相対的に近くに配置されるとともに、第２の軸受は第２の中間歯車に相対的に近くに配置され、
トルク伝達に起因して第１の中間歯車が受ける軸力が、第１の軸受側に指向しているとともに、トルク伝達に起因して第２の中間歯車が受ける軸力が、第２の軸受側に指向しており、
第１および第２の軸受の何れか一方が中間軸の軸方向移動を規制し、他方が中間軸の軸方向移動を許容してい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４】
請求項１または２において、上記軸受として、上記中間軸の軸方向の対応する端部をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２の軸受が設けられ、
第１の軸受は第１の中間歯車に相対的に近くに配置されるとともに、第２の軸受は第２の中間歯車に相対的に近くに配置され、
トルク伝達に起因して第１の中間歯車が受ける軸力が、第２の中間歯車側に指向しているととにも、トルク伝達に起因して第２の中間歯車が受ける軸力が、第１の中間歯車側に指向しており、
第１および第２の軸受の何れか一方が中間軸の軸方向移動を許容し、他方が中間軸の軸方向移動を規制してい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、電動モータによって操舵補助力を得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】
この種の電動パワーステアリング装置では、電動モータの回転軸の回転を減速機構を介して減速し、ラックアンドピニオン機構等の舵取り機構に伝達している。一般に、電動モータは、低トルク高回転型であるため、減速機構として、高い減速比が要求されている。  従来、電動モータの回転軸をステアリングシャフトと平行に配置し、減速機構として、電動モータの回転軸と同軸上に一体回転可能に配置された駆動歯車と、ステアリングシャフトの出力軸と同軸上に一体回転可能に配置された被動歯車とを噛み合わせた構成の平行軸歯車機構を用いる電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の電動パワーステアリング装置では、減速機構としての平行軸歯車機構が多段構成でないため、被動歯車が大径化し、その結果、装置全体が大型して、車両への搭載性が悪くなる。
一方、平行軸歯車減速機として、入力軸をスライド可能に支持し、その入力軸に組み込まれた一対の歯車にそれぞれ伝達されるトルクに起因して上記一対の歯車に発生する軸方向分力（移動力）が互いにバランスする位置において、入力軸の軸方向位置が決定され、入力軸がその位置に安定することに着目した平行軸歯車機構が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１９９７１号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２では、両歯車が受ける軸力を相殺するための最適な諸元についてまでは、示されていない。したがって、仮に、特許文献２の平行軸歯車機構を特許文献１の電動パワーステアリング装置の減速機に適用した場合でも、トルク伝達に起因して両歯車に働く軸力の合力がゼロにはならず、このため、軸方向にスライド可能な軸を支持する軸受の寿命低下を招くおそれがある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型で車両への搭載性が良くしかも耐久性に優れた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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、操舵補助用の電動モータ(6) の出力回転を減速するための平行軸歯車機構(7) を備え、その平行軸歯車機構は、電動モータの回転軸(6a)と同軸上に配置された入力軸(19)と、その入力軸と平行に配置された中間軸(20)および出力軸(3b)と、入力軸に設けられた駆動歯車(21)と、中間軸に一体回転可能に設けられ、中間軸の軸方向に離隔した第１および第２の中間歯車(23,24) と、出力軸に設けられた従動歯車(22)とを含み、中間軸は、ハウジング(8) によって保持された軸受(27,28;27A,28A) によって回転可能に支持され、駆動歯車によって第１の中間歯車が駆動されるとともに、第２の中間歯車によって従動歯車が駆動され、第１の中間歯車の歯(231;232) および第２の中間歯車の歯(241;242) は、互いに同じ方向にねじられた形状をしていると共に、第１および第２の中間歯車の噛み合い半径(R1,R2) および歯のねじれ角 (β1,β2)が下記式（１）を満たしており、その結果、トルク伝達に起因して第１の中間歯車が駆動歯車から受ける軸力(F1;G1) と第２の中間歯車が従動歯車から受ける軸力(F2;G2) とが互いに他を相殺していることを特徴とするものである。
【０００７】
Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２        …（１）
ただし、Ｒ１：第１の中間歯車の噛み合い半径
Ｒ２：第２の中間歯車の噛み合い半径
β１：第１の中間歯車の歯のねじれ角
β２：第２の中間歯車の歯のねじれ角
また、本発明は、操舵補助用の電動モータの出力回転を減速するためのベルト歯車機構(70)を備え、そのベルト歯車機構は、電動モータの回転軸と同軸上に配置された入力軸と、その入力軸と平行に配置された中間軸および出力軸と、入力軸に設けられたベルト歯車（歯付きプーリに相当）からなる駆動歯車(210) と、中間軸に一体回転可能に設けられ、中間軸の軸方向に離隔したベルト歯車（歯付きプーリに相当）からなる第１および第２の中間歯車(230,240) と、出力軸に設けられたベルト歯車（歯付きプーリに相当）からなる従動歯車(220) とを含み、中間軸は、ハウジングによって保持された軸受によって回転可能に支持され、駆動歯車によって第１の歯付きベルト(310) を介して第１の中間歯車が駆動されるとともに、第２の中間歯車によって第２の歯付きベルト(320) を介して従動歯車が駆動され、第１の中間歯車の歯および第２の中間歯車の歯は、互いに同じ方向にねじられた形状をしていると共に、第１および第２の中間歯車の対応する歯付きベルトに対する噛み合い半径および歯のねじれ角が下記式を満しており、その結果、トルク伝達に起因して第１の中間歯車が第１の歯付きベルトから受ける軸力と第２の中間歯車が第２の歯付きベルトから受ける軸力とが互いに他を相殺していることを特徴とするものである。
【０００８】
Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２        …（１）
ただし、Ｒ１：第１の中間歯車の噛み合い半径
Ｒ２：第２の中間歯車の噛み合い半径
β１：第１の中間歯車の歯のねじれ角
β２：第２の中間歯車の歯のねじれ角
本願発明者は、鋭意研究の結果、平行軸歯車機構やベルト歯車機構において、第１および第２の中間歯車の噛み合い半径および歯のねじれ角を上記式（１）を用いて最適に設定することにより、両中間歯車に関する軸力の合力をゼロにすることができるという知見を得た。本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、中間軸を支持する軸受の負荷を格段に低減することができる。これにより軸受を小型化することを通じて電動パワーステアリング装置を小型化することができる。また、軸受の寿命を長くすることを通じて電動パワーステアリング装置の耐久性を向上することができる。
【０００９】
また、上記軸受として、上記中間軸の軸方向の対応する端部をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２の軸受(27,28) が設けられ、第１の軸受は第１の中間歯車に相対的に近くに配置されるとともに、第２の軸受は第２の中間歯車に相対的に近くに配置され、トルク伝達に起因して第１の中間歯車が受ける軸力(F1)が、第１の軸受側に指向しているとともに、トルク伝達に起因して第２の中間歯車が受ける軸力(F2)が、第２の軸受側に指向しており、第１および第２の軸受の何れか一方が中間軸の軸方向移動を規制し、他方が中間軸の軸方向移動を許容している場合がある（請求項３）。
【００１０】
また、上記軸受として、上記中間軸の軸方向の対応する端部をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２の軸受(27A,28A) が設けられ、第１の軸受は第１の中間歯車に相対的に近くに配置されるとともに、第２の軸受は第２の中間歯車に相対的に近くに配置され、トルク伝達に起因して第１の中間歯車が受ける軸力(G1)が、第２の中間歯車側に指向しているととにも、トルク伝達に起因して第２の中間歯車が受ける軸力(G2)が、第１の中間歯車側に指向しており、第１および第２の軸受の何れか一方が中間軸の軸方向移動を許容し、他方が中間軸の軸方向移動を規制している場合がある（請求項４）。
【００１１】
これらの場合、平行軸歯車機構やベルト歯車機構の動作中の変動要因の影響で、一時的に、第１の中間歯車が受ける軸力を第２の中間歯車が受ける軸力で相殺できない場合が発生したとしても、中間軸には、僅かな軸力が合力として作用する。したがって、中間軸の軸方向移動を規制している上記一方の軸受は、その僅かな軸力のみを受ければよく、また、軸方向にフリーにしてある他方の軸受は軸方向荷重を受けない。したがって、両軸受の負荷を軽減して、軸受の小型化を達成することができる。
【００１２】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は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１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System) 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の回転に伴って操向輪４を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構５と、操舵補助力を発生する電動モータ６と、電動モータ６の出力回転を減速して舵取り機構５に伝達するための減速機構としての平行軸歯車機構７とを備えている。
【００１４】
ステアリングシャフト３はステアリングコラムの一部を構成するユニットハウジング８によって、複数の軸受９，１０，１１を介して回転可能に支持されている。ユニットハウジング８によって、上記の減速機構としての平行軸歯車機構７および電動モータ６が支持されている。ユニットハウジング８は、第１および第２のハウジング８ａ，８ｂを互いに組み合わせてなる。
【００１５】
舵取り機構５は、上記ステアリングシャフト３に図示しないインターミディエイトシャフトを介して連結されたピニオンシャフト１２と、ピニオンシャフト１２に設けられたピニオン歯１２ａに噛み合うラック歯１３ａ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１３とを有している。
そのラックバー１３は車体に固定されるハウジング１４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１３の両端部はハウジング１４の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１５が結合されている。各タイロッド１５は対応するナックルアーム１６を介して対応する操向輪４に連結されている。
【００１６】
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１２ａおよびラック歯１３ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー１３の直線運動に変換される。これにより、操向輪４の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２と一体回転可能に連結された第１軸３ａと、ピニオンシャフト１２と一体回転可能に連結された第２軸３ｂと、第１軸３ａおよび第２軸３ｂを同軸上に相対回転可能に連結するトーションバー３ｃとを備えている。第２軸３ｂが後述する平行軸歯車機構７の出力軸を構成している。
【００１７】
上記の電動モータ６は、その取付態様については図示していないが、ユニットハウジング８に一体に取り付けられたモータハウジング６ａと、ステアリングシャフト３と平行に延び、且つモータハウジング６ａによって回転可能に支持された回転軸６ｂとを備えている。
減速機構としての平行軸歯車機構７は、電動モータ６の回転軸６ｂと同軸上に継手１８を介して一体回転可能に連結された入力軸１９と、その入力軸１９と平行に配置された中間軸２０と、同じく入力軸１９と平行に配置された出力軸としての上記第２軸３ｂとを備えている。
【００１８】
入力軸１９には、駆動歯車２１が一体回転可能に設けられており、出力軸としての第２軸３ｂには、従動歯車２２が一体回転可能に設けられている。一方、中間軸２０には、上記駆動歯車２１に噛み合う第１の中間歯車２３が一体回転可能に設けられているとともに、上記従動歯車２２に噛み合う第２の中間歯車２４が一体回転可能に設けられている。第１の中間歯車２３および第２の中間歯車２４は、中間軸２０の軸方向に離隔している。駆動歯車２１、第１の中間歯車２３、第２の中間歯車２４および従動歯車２２のそれぞれは、はすば歯車により構成されている。
【００１９】
入力軸１９は、ユニットハウジング８により保持された一対の軸受２５，２６によって、回転可能に支持されている。中間軸２０は、ユニットハウジング８により保持された第１および第２の軸受２７，２８によって、回転可能に支持されている。出力軸としての第２軸３ｂは、ユニットハウジング８により保持された上記の軸受１０およひ軸受１１によって回転可能に支持されている。
【００２０】
また、ユニットハウジング８には、トーションバー３ｃを介する第１軸３ａおよび第２軸３ｂの相対回転に応じて操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２９が収容されている。
図２を参照して、入力軸１９は、第１および第２の端部１９ａ，１９ｂと、第１の端部１９ａおよび第２の端部１９ｂ間の中間部１９ｃとを有している。上記の駆動歯車２１は、入力軸１９の中間部１９ｃに単一の材料で一体に形成されている。なお、駆動歯車２１が、入力軸１９とは別体で形成されて、入力軸１９と一体回転可能に且つ軸方向相対移動不能に取り付けられる歯車であってもよい。
【００２１】
入力軸１９の第１の端部１９ａが、ユニットハウジング８によって保持された上記の軸受２５を介して回転可能に支持され、入力軸１９の第２の端部１９ｂが、ユニットハウジング８によって保持された上記の軸受２６を介して回転可能に支持されている。
上記の軸受２５の内輪３０が、入力軸１９に対する軸方向移動が規制された状態で、入力軸１９に取り付けられている。具体的には、入力軸１９に設けられた位置決め段部３１と入力軸１９の第１の端部１９ａの先端のねじ部に螺合されたナット３２との間に、軸受２５の内輪３０が挟持されている。また、軸受２５の外輪３３は、ユニットハウジング８によって、その軸方向移動が規制されている。具体的には、ユニットハウジング９に形成された位置決め段部３４とユニットハウジング９の環状溝に嵌め入れられた止め輪３５との間に、軸受２５の外輪３３が挟持されている。これにより、入力軸１９および駆動歯車２１の軸方向移動が規制されている。
【００２２】
中間軸２０は、第１および第２の端部２０ａ，２０ｂと、第１の端部２０ａおよび第２の端部２０ｂ間の中間部２０ｃとを有している。中間軸２０の中間部２０ｃに、上記の第１および第２の中間歯車２３，２４が軸方向に離隔して配置されている。
第１の中間歯車２３は、中間軸２０の中間部２０ｃに、一体回転可能で且つ軸方向移動が規制された状態に連結されている。また、第２の中間歯車２４は、第１の中間歯車２３と隣接して設けられており、中間軸２０と単一の材料で一体に形成されている。なお、第２の中間歯車２４が、中間軸２０とは別体で形成されて、中間軸２０と一体回転可能に且つ軸方向相対移動不能に取り付けられる歯車であってもよい。
【００２３】
中間軸２０の第１の端部２０ａが、ユニットハウジング８によって保持された上記の第１の軸受２７を介して回転可能に支持され、入力軸２０の第２の端部２０ｂが、ユニットハウジング８によって保持された上記の第２の軸受２８を介して回転可能に支持されている。
中間軸２０の第１の端部２０ａの先端部に形成されたねじ部に螺合されたナット３６と、中間軸２０の中間部２０ｃに形成された位置決め段部３７（第２の中間歯車２４の一方の端面に相当）との間に、第１の軸受２７の内輪３８および第１の中間歯車２３が一括して挟持され、これにより、中間軸２０に対する第１の中間歯車２３の軸方向移動が規制されている。
【００２４】
また、第１の軸受２７の外輪３９は、ユニットハウジング８によって、その軸方向移動が規制されている。具体的には、ユニットハウジング８に形成された位置決め段部４０とユニットハウジング９の環状溝に嵌め入れられた止め輪４１との間に、第１の軸受２７の外輪３９が挟持されている。これにより、中間軸２０および第１および第２の中間歯車２３，２４の軸方向移動が規制されている。
【００２５】
一方、第２の軸受２４の内輪４２は、第２の中間歯車２４の他方の端面と隙間Ｓ１を隔てて対向しており、また、中間軸２０の第２の端部２０ｂに対する内輪４２のはめあいは、すきま嵌めとされている。これにより、第２の軸受２４は、中間軸２０を軸方向移動可能に支持している。第２の軸受２４の外輪４３は、ユニットハウジング８の対応する軸受保持部に圧入により固定されている。
【００２６】
出力軸としての第２軸３ｂを支持する上記の軸受１１の内輪４４は、第２軸３ｂに形成された位置決め段部４５と第２軸３ｂのねじ部に螺合されたナット４６との間に挟持され、その結果、内輪４４の第２軸３ｂに対する軸方向移動が規制されている。また、軸受１１の外輪４７は、ユニットハウジング８に形成された位置決め段部４８とユニットハウジング８に形成された環状溝に嵌め入れられた止め輪４９との間に挟持されている。これにより、第２軸３ｂの軸方向移動が規制されている。
【００２７】
上記の従動歯車２２は、軸受１０と軸受１１の間で、第２軸３ｂに例えば圧入により、一体回転可能に且つ軸方向相対移動不能に連結されている。
中間軸２０の支持構造の模式図である図３を参照して、本実施の形態の特徴の一つは、第１の中間歯車２３の歯２３１および第２の中間歯車２４の歯２４１が、互いに同じ方向にねじられた形状をしており、その結果、第１の中間歯車２３が駆動歯車２１から受ける軸力Ｆ１（トルク伝達反力の軸方向成分に相当）と、第２の中間歯車２４が従動歯車２２から受ける軸力Ｆ２（トルク伝達反力の軸方向成分に相当）とが、互いに逆向きに指向するようにした点にある。
【００２８】
具体的には、本実施の形態では、第１の中間歯車２３の歯２３１が、左回り（反時計回り方向）に、ねじれ角β１でねじられた形状とされ、第２の中間歯車２４の歯２４１が、左回り（反時計回り方向）にねじれ角β２でねじられた形状とされている。このため、第１の中間歯車２３が駆動歯車２１から受ける軸力Ｆ１が、当該第１の中間歯車２３に相対的に近い第１の軸受２７側に指向し、第２の中間歯車２４が従動歯車２２から受ける軸力Ｆ２が、当該第２の中間歯車２４に相対的に近い第２の軸受２８側に指向することになる。
【００２９】
このように第１の中間歯車２３に関する軸力Ｆ１および第２の中間歯車２４に関する軸力Ｇ１は、互いに逆向きとなるが、これらの軸力Ｆ１，Ｆ２の大きさが、互いに等しくされて（Ｆ１＝Ｆ２）、互いに他を相殺できるようにされている。
これを実現するため、第１の中間歯車２３の噛み合い半径をＲ１とし、第２の中間歯車２４の噛み合い半径をＲ２とししたときに、これらの噛み合い半径Ｒ１，Ｒ２と、上記のねじれ角β１，Ｂ２との間に、下記式（１）が満たされるようにしてある。
【００３０】
Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２        …（１）
上記の式（１）が満たされることにより、上記の軸方向成分Ｆ１，Ｆ２が互いに相殺される原理について説明する。
まず、図３（ａ）を参照して、第１の中間歯車２３が駆動歯車２１から受ける軸力Ｆ１（トルク伝達反力の軸方向成分）は、第１の中間歯車２３の接線方向荷重をＫｔ１として、下記式（２）で表される。
【００３１】
Ｆ１＝Ｋｔ１×tan β１            …（２）
同様に、第２の中間歯車２４が従動歯車２２から受ける軸力Ｆ２（トルク伝達反力の軸方向成分）は、第２の中間歯車２４の接線方向荷重をＫｔ２として、下記式（３）で表される。
Ｆ２＝Ｋｔ２×tan β２            …（３）
ここで、中間軸２０によって伝達されるトルクをＴとすると、図３（ｂ）に示すように、第１の中間歯車２３の接線方向荷重Ｋｔ１および第２の中間歯車２４の接線方向荷重Ｋｔ２は、それぞれ、下記式（４）、（５）で表される。
【００３２】
Ｋｔ１＝Ｔ／Ｒ１                    …（４）
Ｋｔ２＝Ｔ／Ｒ２                    …（５）
式（２）、（４）より、第１の中間歯車２３が受ける軸力Ｆ１は、下記式（６）で表される。
Ｆ１＝（Ｔ／Ｒ１）×tan β１      …（６）
また、式（３）、（５）により、第２の中間歯車２４が受ける軸力Ｆ２の軸方向成分Ｆ２Ａは、下記式（７）で表される。
【００３３】
Ｆ２＝（Ｔ／Ｒ２）×tan β２      …（７）
これらの式（６）、（７）と、第１の中間歯車２３の受ける軸力Ｆ１の大きさと、第２の中間歯車２４の受ける軸力Ｆ２の大きさとが互いに等しいことを表す下記式（８）を用いて、下記式（９）が導かれる。
Ｆ１＝Ｆ２                      …（８）
（Ｔ／Ｒ１）×tan β１＝（Ｔ／Ｒ２）×tan β２        …（９）
この式（９）より上記の式（１）が導かれる。すなわち、
Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２        …（１）
第１の中間歯車２３が、駆動歯車２１に対する従動歯車を構成しており、第２の中間歯車２４は、従動歯車２２に対する駆動歯車を構成しており、必然的に、第１の中間歯車２３の噛み合い半径Ｒ１が第２の中間歯車２４の噛み合い半径Ｒ２よりも大きくなる（Ｒ１＞Ｒ２）。
【００３４】
したがって、式（１）が成立するためには、第１の中間歯車２３の歯２３１のねじれ角β１を第２の中間歯車２４の歯２４１のねじれ角β２よりも大きくする必要があることになる。
本実施の形態によれば、第１および第２の中間歯車２３，２４の噛み合い半径Ｒ１，Ｒ２および歯２３１，２４１のねじれ角β１，β２を最適に設定することにより、各歯車２３，２４のトルク伝達に起因して中間軸２０に働く軸力Ｆ１，Ｆ２の合力をゼロにすることができる。これにより、中間軸２０を支持する第１および第２の軸受２７，２８の負荷を格段に低減することができ、その結果、軸受寿命を向上することができる。また、負荷容量の小さな軸受を用いることが可能となる。ひいては、小型で車両への搭載性の良く、しかも耐久性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、その第１の軸受２７によって中間軸２０の軸方向移動を規制しているので、仮に、平行軸歯車機構７の動作中の変動要因の影響で、一時的に、第１の中間歯車２３が受ける軸力Ｆ１を第２の中間歯車２４が受ける軸力Ｆ２で相殺できない場合が発生したとしても、中間軸２０には、僅かな軸力が合力として作用するのみである。したがって、第１の軸受２７は、その僅かな軸力のみを受ければよく、また、軸方向にフリーにしてある第２の軸受２８は軸方向荷重を受けない。したがって、実際の使用状態を勘案しても、両軸受２７，２８の負荷を軽減して、両軸受２７，２８の小型化、長寿命化を達成することが可能である。
【００３６】
また、各軸受２７，２８のロストルクを低減することができるので、操舵部材２を操作するときの操舵フィーリングを向上することができるという利点もある。
本実施の形態において、第１の軸受２７が中間軸２０の軸方向移動を許容し、第２の軸受２８が中間軸２０の軸方向移動を規制するようにしてもよい。
図４は本発明の別の実施の形態を示している。図４を参照して、本実施の形態が、図３の実施の形態と主に異なるのは、第１の中間歯車２３Ａの歯２３２および第２の中間歯車２４Ａの歯２４２が、右回り（時計回り方向）にねじられた形状とされていること、並びに、第１の軸受２７Ａが中間軸２０の軸方向移動を許容し、第２の軸受２８Ａが第１の軸受２７Ａが中間軸２０の軸方向移動を規制するようにされていることである。
【００３７】
本実施の形態では、第１の中間歯車２３Ａが駆動歯車２１から受ける軸力Ｇ１が、第２の中間歯車２４Ａ側に指向し、第２の中間歯車２４Ａが従動歯車２２から受ける軸力Ｇ２が、第１の中間歯車２３Ａ側に指向することになる。
すなわち、第１の中間歯車２３Ａに関する軸力Ｇ１および第２の中間歯車２４Ａに関する軸力Ｇ２が互いに向き合う方向に指向し、両軸力Ｇ１，Ｇ２が互いに他を相殺できるように、互いに等しい大きさにされている（Ｇ１＝Ｇ２）。
【００３８】
そのために、第１および第２の中間歯車２３Ａ，２４Ａの噛み合い半径Ｒ１，Ｒ２および歯２３２，２４２のねじれ角β１，β２を最適に設定するべく、上記の式（１）が満たされている。
本実施の形態においても、中間軸２０を支持する第１および第２の軸受２７Ａ，２８Ａの負荷を格段に低減することができ、その結果、軸受寿命を向上することができる。また、負荷容量の小さな軸受を用いることが可能となる。ひいては、小型で車両への搭載性の良く、しかも耐久性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現することができる。また、第１および第２の軸受２７Ａ，２８Ａのロストルクの低減により、操舵フィーリングを向上することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、その第２の軸受２８Ａによって中間軸２０の軸方向移動を規制しているので、仮に、平行軸歯車機構７の動作中の変動要因の影響で、一時的に、第１の中間歯車２３Ａが受ける軸力Ｇ１を第２の中間歯車２４Ａが受ける軸力Ｇ２で相殺できない場合が発生したとしても、中間軸２０には、僅かな軸力が合力として作用するのみである。したがって、第２の軸受２８Ａは、その僅かな軸力のみを受ければよく、また、軸方向にフリーにしてある第１の軸受２７Ａは軸方向荷重を受けない。したがって、実際の使用状態を勘案しても、両軸受２７Ａ，２８Ａの負荷を軽減して、両軸受２７Ａ，２８Ａの小型化、長寿命化を達成することが可能である。
【００４０】
本実施の形態において、第１の軸受２７Ａが中間軸２０の軸方向移動を規制し、第２の軸受２８Ａが中間軸２０の軸方向移動を許容するようにしてもよい。
なお、図３および図４の各実施の形態において、操舵方向に応じて、電動モータ６が逆回転され、これに伴って中間軸２０が逆回転された場合には、それぞれの力Ｆ１，Ｆ２，Ｋｔ１，Ｋｔ２；Ｇ１，Ｇ２の力の向きが全て逆方向となり、同様の効果を奏することができる。
【００４１】
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、平行軸歯車機構に代えて、図５に示すようなベルト歯車機構（歯付きのプーリ・ベルト機構に相当）を用いることができる。
すなわち、ベルト歯車機構７０は、電動モータ６の回転軸６ｂと同軸上に配置された入力軸１９と、その入力軸１９と平行に配置された中間軸２０および出力軸２１と、入力軸１９に設けられたベルト歯車（歯付きプーリ）からなる駆動歯車２１０と、中間軸２０に一体回転可能に設けられ、中間軸２０の軸方向に離隔したベルト歯車（歯付きプーリ）からなる第１および第２の中間歯車２３０，２４０と、出力軸に設けられたベルト歯車（歯付きプーリ）からなる従動歯車２２０とを備えている。
【００４２】
無端状の第１の歯付きベルト３１０が駆動歯車２１０および第１の中間歯車２３０に巻き回されており、駆動歯車２１０によって第１の歯付きベルト３１０を介して第１の中間歯車２３０が駆動される。また、無端状の第２の歯付きベルト３２０が第２の中間歯車２４０および従動歯車２２０に巻き回されており、第２の中間歯車２４０によって第２の歯付きベルトを介して従動歯車２２０が駆動される。
【００４３】
第１の中間歯車２３０の歯２３１および第２の中間歯車２４０の歯２４１は、互いに同じ方向にねじられた形状をしている。また、第１の歯付きベルト３１０に対する第１の中間歯車２３０の噛み合い半径Ｒ１、第２の歯付きベルト３２０に対する第２の中間歯車２４０の噛み合い半径Ｒ２、第１の中間歯車２３０の歯２３１のねじれ角β１、第２の中間歯車２４０の歯２４１のねじれ角β２が、下記式（１）を満している。
【００４４】
Ｒ１／Ｒ２＝tan β１／tan β２        …（１）
図６に示すように、第１の歯付きベルト３１０に対する第１の中間歯車２３０の噛み合い半径Ｒ１は、第１の中間歯車２３０の噛み合い領域の最大半径に相当する。図示していないが、第２の歯付きベルト３２０に対する第２の中間歯車２４０の噛み合い半径Ｒ２についても同様である。
【００４５】
本実施の形態においても、図１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、トルク伝達に起因して第１の中間歯車２３０が第１の歯付きベルト３１０から受ける軸力Ｆ１と第２の中間歯車２４０が第２の歯付きベルト３２０から受ける軸力Ｆ２とが互いに他を相殺するので、中間軸２０を支持する軸受２７，２８の負荷を低減することができる。その結果、軸受寿命を向上することができる。また、負荷容量の小さな軸受を用いることが可能となる。ひいては、小型で車両への搭載性の良く、しかも耐久性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現することができる。また、第１および第２の軸受２７，２８のロストルクの低減により、操舵フィーリングを向上することができる。
【００４６】
図７は、図５の実施の形態の変更例を示している。図７を参照して、本実施の形態が、図５の実施の形態と主に異なるのは、第１の中間歯車２３Ａの歯２３２および第２の中間歯車２４Ａの歯２４２が、右回り（時計回り方向）にねじられた形状とされていること、並びに、第１の軸受２７Ａが中間軸２０の軸方向移動を許容し、第２の軸受２８Ａが第１の軸受２７Ａが中間軸２０の軸方向移動を規制するようにされていることである。
【００４７】
本実施の形態では、第１の中間歯車２３Ａが駆動歯車２１から受ける軸力Ｇ１が、第２の中間歯車２４Ａ側に指向し、第２の中間歯車２４Ａが従動歯車２２から受ける軸力Ｇ２が、第１の中間歯車２３Ａ側に指向することになる。
すなわち、第１の中間歯車２３Ａに関する軸力Ｇ１および第２の中間歯車２４Ａに関する軸力Ｇ２が互いに向き合う方向に指向し、両軸力Ｇ１，Ｇ２が互いに他を相殺できるように、互いに等しい大きさにされている（Ｇ１＝Ｇ２）。
【００４８】
そのために、第１および第２の中間歯車２３Ａ，２４Ａの噛み合い半径Ｒ１，Ｒ２および歯２３２，２４２のねじれ角β１，β２を最適に設定するべく、上記の式（１）が満たされている。
本実施の形態においても、中間軸２０を支持する第１および第２の軸受２７Ａ，２８Ａの負荷を格段に低減することができ、その結果、軸受寿命を向上することができる。また、負荷容量の小さな軸受を用いることが可能となる。ひいては、小型で車両への搭載性の良く、しかも耐久性に優れた電動パワーステアリング装置１を実現することができる。また、第１および第２の軸受２７Ａ，２８Ａのロストルクの低減により、操舵フィーリングを向上することができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、その第２の軸受２８Ａによって中間軸２０の軸方向移動を規制しているので、仮に、ベルト歯車機構７０の動作中の変動要因の影響で、一時的に、第１の中間歯車２３Ａが受ける軸力Ｇ１を第２の中間歯車２４Ａが受ける軸力Ｇ２で相殺できない場合が発生したとしても、中間軸２０には、僅かな軸力が合力として作用するのみである。したがって、第２の軸受２８Ａは、その僅かな軸力のみを受ければよく、また、軸方向にフリーにしてある第１の軸受２７Ａは軸方向荷重を受けない。したがって、実際の使用状態を勘案しても、両軸受２７Ａ，２８Ａの負荷を軽減して、両軸受２７Ａ，２８Ａの小型化、長寿命化を達成することが可能である。
【００５０】
本実施の形態において、第１の軸受２７Ａが中間軸２０の軸方向移動を規制し、第２の軸受２８Ａが中間軸２０の軸方向移動を許容するようにしてもよい。
なお、図５および図７の各実施の形態において、操舵方向に応じて、電動モータ６が逆回転され、これに伴って中間軸２０が逆回転された場合には、それぞれの力Ｆ１，Ｆ２，Ｋｔ１，Ｋｔ２；Ｇ１，Ｇ２の力の向きが全て逆方向となり、同様の効果を奏することができる。
【００５１】
また、図５および図７の実施の形態では、ベルト歯車（歯付きプーリ）からなる第１および第２の中間歯車２３０，２４０；２３０Ａ，２４０Ａと中間軸２０とが一体回転していたが、これに限らない。例えば、図８に示すように、ベルト歯車（歯付きプーリ）からなる第１および第２の中間歯車２３０Ｂ，２４０Ｂが一体回転可能で且つ軸方向に一体移動可能に連結された複合歯車（複合プーリ）３００を設け、この複合歯車（複合プーリ）３００を、ユニットハウジング８に固定された中間軸２００によって、一対の軸受２７０，２８０を介して回転可能に支持するようにしてもよい。図７の実施の形態に対しても、図８と同様の変更を施すことができる。
【００５２】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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模式的断面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】中間軸に働く力の成分を説明するための中間軸の支持構造の模式図である。
【図４】本発明の別の実施の形態の中間軸の支持構造の模式図であり、中間軸に働く力の成分を説明するための図である。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態の電動パワーステアリング装置のベルト歯車機構の模式図である。
【図６】ベルト歯車機構の要部の拡大図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態の電動パワーステアリング装置のベルト歯車機構の模式図である。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態の電動パワーステアリング装置のベルト歯車機構の模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…電動パワーステアリング装置、ステアリングシャフト…３、３ｂ…第２軸（平行軸歯車機構の出力軸）、６…電動モータ、６ｂ…回転軸、７…平行軸歯車機構、１９…入力軸、２０…中間軸、２１，２１０…駆動歯車、２２，２２０…従動歯車、２３，２３Ａ，２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ…第１の中間歯車、２３１，２３２…第１の中間歯車の歯、２４，２４Ａ，２４０，２４０Ａ，２４０Ｂ…第２の中間歯車、２４１，２４２…第２の中間歯車の歯、２７，２７Ａ…第１の軸受、２８，２８Ａ…第２の軸受、３１０…第１の歯付きベルト、３２０…第２の歯付きベルト、Ｆ１，Ｇ１…第１の中間歯車が受ける軸力、Ｆ２，Ｇ２…第２の中間歯車が受ける軸力、Ｒ１…第１の中間歯車の噛み合い半径、Ｒ２…第２の中間歯車の噛み合い半径、β１…第１の中間歯車の歯のねじれ角、β２…第２の中間歯車の歯のねじれ角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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