(57)【要約】【課題】小型で車両への搭載性の良い電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】電動モータの回転を減速する平行軸歯車機構７の中間軸２０は、入力軸に設けられた駆動ギヤにより駆動される第１の中間ギヤ２３と、出力軸に設けられた従動ギヤに回転を伝達する第２の中間ギヤ２４とを一体回転可能に備える。第１の中間ギヤ２３の歯２３１および第２の中間ギヤ２４の歯２４１は、反時計回りにねじられた形状である。第１の中間ギヤ２３が駆動ギヤから受ける反力Ｆの軸方向成分Ｆ１と第２の中間ギヤ２４が従動ギヤから受ける反力Ｇの軸方向成分Ｇ１とが、互いに逆向きに指向する。両成分Ｆ１，Ｇ１が相殺されるので、互いの合力Ｈ１（Ｈ１＝Ｆ１−Ｇ１）は小さくなる。【選択図】図３
2008044425.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ギヤと、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の中間ギヤと、出力軸に設けられた従動ギヤとを含み、
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、
駆動ギヤによって第１の中間ギヤが駆動されるとともに、第２の中間ギヤによって従動ギヤが駆動され、
第１の中間ギヤの歯および第２の中間ギヤの歯は、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の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力の軸方向成分と第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力の軸方向成分とが、互いに逆向きに指向するようにしてあ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の中間ギヤ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の中間ギヤに相対的に近くに配置され、
第１の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力の軸方向成分が、第１の軸受側に指向しているとともに、第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力の軸方向成分が、第２の軸受側に指向しており、
第１の軸受が中間軸の軸方向移動を規制し、第２の軸受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３】
請求項１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の中間ギヤ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の中間ギヤに相対的に近くに配置され、
第１の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力の軸方向成分が、第２の中間ギヤ側に指向しているととにも、第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力の軸方向成分が、第１の中間ギヤ側に指向しており、
第１の軸受が中間軸の軸方向移動を許容し、第２の軸受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）。
【特許文献１】特開２００５−３１９９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、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。
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の良い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】
【０００４】
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ギヤ（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の中間ギヤ（２３，２４）と、出力軸に設けられた従動ギヤ（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、駆動ギヤによって第１の中間ギヤが駆動されるとともに、第２の中間ギヤによって従動ギヤが駆動され、第１の中間ギヤの歯（２３１；２３２）および第２の中間ギヤの歯（２４１；２４２）は、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の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力（Ｆ；ＦＡ）の軸方向成分（Ｆ１；ＦＡ１）と第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力（Ｇ；ＧＡ）の軸方向成分（Ｇ１；ＧＡ１）とが、互いに逆向きに指向するようにしてあることを特徴とする。
【０００５】
本発明では、第１および第２の中間ギヤが受ける駆動反力の軸方向成分の一部を互いに相殺することができるので、中間軸を支持している軸受にかかる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い電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【０００６】
また、本発明において、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の中間ギヤ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の中間ギヤに相対的に近くに配置され、第１の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力（Ｆ）の軸方向成分（Ｆ１）が、第１の軸受（２７）側に指向しているとともに、第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力（Ｇ）の軸方向成分（Ｇ１）が、第２の軸受（２８）側に指向しており、第１の軸受が中間軸の軸方向移動を規制し、第２の軸受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２）。
【０００７】
この場合、第１の中間ギヤが受ける反力の軸方向成分、および第２の中間ギヤが受ける反力の軸方向成分の大部分が互いに相殺され、中間軸には、第１の軸受に向けて僅かな軸力が合力として作用する。したがって、第１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第２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。
【０００８】
また、本発明において、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の中間ギヤ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の中間ギヤに相対的に近くに配置され、第１の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力（ＦＡ）の軸方向成分（ＦＡ１）が、第２の中間ギヤ側に指向しているととにも、第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力（ＧＡ）の軸方向成分（ＧＡ１）が、第１の中間ギヤ側に指向しており、第１の軸受（２７Ａ）が中間軸の軸方向移動を許容し、第２の軸受（２８Ａ）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３）。
【０００９】
この場合、第１の中間ギヤが受ける反力の軸方向成分、および第２の中間ギヤが受ける反力の軸方向成分が互いに向き合い、互いの大部分が相殺される。中間軸には、第２の軸受に向けて僅かな軸力が作用する。したがって、第２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第１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。
【００１０】
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】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
入力軸１９には、駆動ギヤ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、従動ギヤ２２が一体回転可能に設けられている。一方、中間軸２０には、上記駆動ギヤ２１に噛み合う第１の中間ギヤ２３が一体回転可能に設けられているとともに、上記従動ギヤ２２に噛み合う第２の中間ギヤ２４が一体回転可能に設けられている。第１の中間ギヤ２３および第２の中間ギヤ２４は、中間軸２０の軸方向に離隔している。駆動ギヤ２１、第１の中間ギヤ２３、第２の中間ギヤ２４および従動ギヤ２２のそれぞれは、はすば歯車により構成されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。上記の駆動ギヤ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、駆動ギヤ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ギヤであってもよい。
【００１９】
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および駆動ギヤ２１の軸方向移動が規制されている。
【００２０】
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の中間ギヤ２３，２４が軸方向に離隔して配置されている。
第１の中間ギヤ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の中間ギヤ２４は、第１の中間ギヤ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の中間ギヤ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ギヤであってもよい。
【００２１】
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の中間ギヤ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の中間ギヤ２７が一括して挟持され、これにより、中間軸２０に対する第１の中間ギヤ２３の軸方向移動が規制されている。
【００２２】
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の中間ギヤ２３，２４の軸方向移動が規制されている。
【００２３】
一方、第２の軸受２４の内輪４２は、第２の中間ギヤ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。
【００２４】
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。
【００２５】
上記の従動ギヤ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とするところは、第１の中間ギヤ２３の歯２３１および第２の中間ギヤ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の中間ギヤ２３が駆動ギヤ２１から受ける反力Ｆの軸方向成分Ｆ１と第２の中間ギヤ２４が従動ギヤ２２から受ける反力Ｇの軸方向成分Ｇ１とが、互いに逆向きに指向するようにした点にある。
【００２６】
具体的には、本実施の形態では、第１の中間ギヤ２３の歯２３１および第２の中間ギヤ２４の歯２４１が、左回り（反時計回り方向）ねじられた形状とされている。このため、第１の中間ギヤ２３が駆動ギヤ２１から受ける反力Ｆの軸方向成分Ｆ１が、当該第１の中間ギヤ２３に相対的に近い第１の軸受２７側に指向し、第２の中間ギヤ２４が従動ギヤ２２から受ける反力Ｇの軸方向成分Ｇ１が、当該第２の中間ギヤ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。
【００２７】
このように軸方向成分Ｆ１および軸方向成分Ｇ１は、互いに逆向きとなるが、その大きさは、第１の中間ギヤ２３の受ける反力Ｆの軸方向成分Ｆ１が、第２の中間ギヤ２４の受ける反力Ｇの軸方向成分Ｇ１よりも、大きくなる（Ｆ１＞Ｇ１）。というのは、第１の中間ギヤ２３が、駆動ギヤ２１に対する従動ギヤを構成しており、第２の中間ギヤ２４は、従動ギヤ２２に対する駆動ギヤを構成しており、必然的に、第１の中間ギヤ２３が第２の中間ギヤ２４よりも大径となるからである。
【００２８】
すなわち、軸方向成分Ｆ１および軸方向成分Ｇ１は互いに相殺され、軸方向成分Ｆ１と軸方向成分Ｇ１との合力Ｈ１は両成分の差分となり（すなわち、Ｈ１＝Ｆ１−Ｇ１）、第１の軸受２７側に指向する。
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、上記の合力Ｈ１は、第１の軸受２７のみで受けることになるが、その合力Ｈ１が小さいので、第１の軸受２７にかかる負荷は小さい。また、第２の軸受２８が中間軸２０の軸方向移動を許容するようにしてあるので、第２の軸受２８は中間軸２０の軸方向に関する負荷を受けない。このように、両軸受２７，２８にかかる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い電動パワーステアリング装置を実現することができる。
【００２９】
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。
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の中間ギヤ２３Ａの歯２３２および第２の中間ギヤ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２７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。
【００３０】
本実施の形態では、第１の中間ギヤ２３Ａが駆動ギヤ２１から受ける反力ＦＡの軸方向成分ＦＡ１が、第２の中間ギヤ２４Ａ側に指向し、第２の中間ギヤ２４Ａが従動ギヤ２２から受ける反力ＧＡの軸方向成分ＧＡ１が、第１の中間ギヤ２３側に指向することになる。すなわち、軸方向成分ＦＡ１および軸方向成分ＧＡ１が互いに向き合う方向に指向し、両軸方向成分ＦＡ１，ＧＡ１の合力ＨＡ１は、第２の軸受２８Ａ側に指向することになる。
【００３１】
本実施の形態においても、合力ＨＡ１を小さくすることができるので、軸受負荷を低減でき、軸受寿命を向上することができ、また、操舵フィーリングを向上することができる。
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、各成分Ｆ１，Ｇ１，ＦＡ１，ＧＡ１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。
【００３２】
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、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】
【００３３】
【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。
【符号の説明】
【００３４】
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…駆動ギヤ、２２…従動ギヤ、２３，２３Ａ…第１の中間ギヤ、２３１，２３２…第１の中間ギヤの歯、２４，２４Ａ…第２の中間ギヤ、２４１，２４２…第２の中間ギヤの歯、２７，２７Ａ…第１の軸受、２８，２８Ａ…第２の軸受、Ｆ，ＦＡ…第１の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力、Ｆ１，ＦＡ１…第１の中間ギヤが駆動ギヤから受ける反力の軸方向成分、Ｇ，ＧＡ…第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力、Ｆ１，ＦＡ１…第２の中間ギヤが従動ギヤから受ける反力の軸方向成分、Ｈ１，ＨＡ１…合力。
【図１】
2008044425.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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