(57)【要約】      （修正有）【課題】ハウジングを構成する金属の磨耗粉の発生を抑制し、噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止する。【解決手段】操舵補助用の電動モータ１４と、この電動モータの回転を減速する減速機構２０と、ハウジング１５とを備え、前記減速機構は、前記電動モータの回転軸により駆動されるウォーム軸２２と、ウォームホイール２３と、前記ウォーム軸のモータ側端部付近を回転自在に支持する第１の転がり軸受３０と、前記ウォーム軸の反モータ側端部付近を回転自在に支持する第２の転がり軸受４０とを含んでいる。前記第１の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされ、前記第２の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い可動とされている。前記第２の転がり軸受の外輪４３の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さを、前記第１の転がり軸受の外輪３３の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さよりも小さくした。【選択図】図２
2008213697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用の電動モータと、この電動モータの回転軸の回転を減速する減速機構と、この減速機構を収容するハウジングとを備えており、前記減速機構が、前記電動モータの回転軸により駆動されるウォーム軸と、このウォーム軸により駆動されるウォームホイールと、前記ウォーム軸のモータ側端部付近を回転自在に支持する第１の転がり軸受と、前記ウォーム軸の反モータ側端部付近を回転自在に支持する第２の転がり軸受とを含んでおり、前記第１の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされ、前記第２の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い可動とされている電動式パワーステアリング装置であって、
前記第２の転がり軸受の外輪の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さを、前記第１の転がり軸受の外輪の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さよりも小さくしたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
操舵補助用の電動モータと、この電動モータの回転軸の回転を減速する減速機構と、この減速機構を収容するハウジングとを備えており、前記減速機構が、前記電動モータの回転軸により駆動されるウォーム軸と、このウォーム軸により駆動されるウォームホイールと、前記ウォーム軸のモータ側端部付近を回転自在に支持する第１の転がり軸受と、前記ウォーム軸の反モータ側端部付近を回転自在に支持する第２の転がり軸受とを含んでおり、前記第１の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされ、前記第２の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い可動とされている電動式パワーステアリング装置であって、
前記第２の転がり軸受の外輪の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さを、当該第２の転がり軸受の外輪の外周面の算術平均粗さ以下としたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ハウジング内に、当該ハウジング内を流動し得るちょう度のグリースが充填されており、且つ
前記グリースの量が、常にグリースが前記ウォーム軸のウォームとウォームホイールとの噛合部に存在する量である請求項１〜２のいずれかに記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動式パワーステアリング装置では、舵取り時の運転者の労力を軽減するために、運転者によりステアリングホイール等の操舵部材が回転操作されると、当該操舵部材に負荷される操舵トルクに応じて、操舵力補助用の電動モータの出力回転が制御される。そして、この電動モータの回転力は減速機構を介して舵取り機構に伝達され、前記操舵部材の回転操作に応じた舵取り機構の動作が補助されるように構成されている。
【０００３】
前記減速機構としては、電動モータの回転軸に一体回転可能に連結されるウォーム軸と、このウォーム軸のウォームと噛み合うウォームホイールとを含んでおり、前記ウォーム軸の両端付近が、それぞれ転がり軸受により回転自在に支持されているものが知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１３６５９号公報
【特許文献２】特開平１１−２０７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記転がり軸受に作用する与圧を小さくして、回転トルクを低減させるために、一対の転がり軸受のうちモータ側の転がり軸受を、前記減速機構を収容するハウジングに固定して移動不可にするとともに、反モータ側の転がり軸受を可動にしたものがある。
【０００６】
しかしながら、かかる電動式パワーステアリング装置では、ウォーム軸回転時に反モータ側の転がり軸受がラジアル方向及びスラスト方向に脈動し、当該転がり軸受の外輪外周面が、この外輪外周面と対向するハウジング内面と摺接して、金属磨耗粉が発生する場合がある。
【０００７】
すなわち、前記ハウジングは、通常、アルミニウムで作製されており、その表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は、軸精度や組み立て易さなどを考慮して、Ｒａ３．２とされていることが多い。このハウジング内面に、軸受鋼などの金属で作製されており、しかも表面粗さが、通常、前記ハウジング内面よりも小さいＲａ１．６である外輪が摺接すると、前記軸受鋼よりも軟らかく且つ削れ易いアルミニウムが磨耗してアルミニウム粉が発生する。そして、このアルミニウム粉が、前記ウォームとウォームホイールとの噛合部の潤滑剤としてハウジング内に充填されているグリースに混入すると、このグリースが前記噛合部に到達して、潤滑不良を招き、ウォームホイール外周の樹脂部分を磨耗させたり、操舵感を悪化させたりすることがある。この現象は、グリースとして流動性の高い、高ちょうど（やわらかい）のものを用いるほど、前記噛合部への移動が容易であることから、顕著になるものと考えられる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ハウジングを構成する金属の磨耗粉の発生を抑制し、噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点に係る電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータと、この電動モータの回転軸の回転を減速する減速機構と、この減速機構を収容するハウジングとを備えており、前記減速機構が、前記電動モータの回転軸により駆動されるウォーム軸と、このウォーム軸により駆動されるウォームホイールと、前記ウォーム軸のモータ側端部付近を回転自在に支持する第１の転がり軸受と、前記ウォーム軸の反モータ側端部付近を回転自在に支持する第２の転がり軸受とを含んでおり、前記第１の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされ、前記第２の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い可動とされている電動式パワーステアリング装置であって、
前記第２の転がり軸受の外輪の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さを、前記第１の転がり軸受の外輪の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さよりも小さくしたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の第１の観点に係る電動式パワーステアリング装置では、ウォーム軸を回転自在に支持する一対の転がり軸受が接するハウジング内面の算術平均粗さについて、ウォーム軸の回転に伴い可動とされている第２の転がり軸受が接するハウジング内面のほうを、ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされている第１の転がり軸受が接するハウジング内面よりも小さくしている。こうして、ウォーム軸の回転に伴い外輪外周面が摺接する可能性のあるハウジング内面の算術平均粗さを小さくすることで、転がり軸受の外輪が滑らかに摺動するようになり、従来に比べて金属磨耗粉の発生を抑制することができる。これにより、ウォーム軸のウォームとウォームホイールとの噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる。
【００１１】
また、本発明の第２の観点に係る電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータと、この電動モータの回転軸の回転を減速する減速機構と、この減速機構を収容するハウジングとを備えており、前記減速機構が、前記電動モータの回転軸により駆動されるウォーム軸と、このウォーム軸により駆動されるウォームホイールと、前記ウォーム軸のモータ側端部付近を回転自在に支持する第１の転がり軸受と、前記ウォーム軸の反モータ側端部付近を回転自在に支持する第２の転がり軸受とを含んでおり、前記第１の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされ、前記第２の転がり軸受が前記ウォーム軸の回転に伴い可動とされている電動式パワーステアリング装置であって、
前記第２の転がり軸受の外輪の外周面が接する前記ハウジングの内面の算術平均粗さを、当該第２の転がり軸受の外輪の外周面の算術平均粗さ以下としたことを特徴としている。
【００１２】
本発明の第２の観点に係る電動式パワーステアリング装置では、ウォーム軸の回転に伴い可動とされている第２の転がり軸受が接するハウジング内面の算術平均粗さを、当該第２の転がり軸受の外輪の外周面の算術平均粗さ以下としている。こうして、ウォーム軸の回転に伴い外輪外周面が摺接する可能性のあるハウジング内面の算術平均粗さを、当該外輪外周面の算術平均粗さ以下とすることで、転がり軸受の外輪が滑らかに摺動するようになり、従来に比べて金属磨耗粉の発生を抑制することができる。これにより、ウォーム軸のウォームとウォームホイールとの噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる。
【００１３】
前記ハウジング内に、当該ハウジング内を流動し得るちょう度のグリースを充填し、且つ、前記グリースの量を、常にグリースが前記ウォーム軸のウォームとウォームホイールとの噛合部に存在する量とすることができる。ハウジング内にかかる流動性の高いグリースを、常にグリースが前記ウォーム軸のウォームとウォームホイールとの噛合部に存在するように大量に充填させると、金属磨耗粉を含むグリースが容易に前記噛合部に移動することから、当該噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化が起こり易くなる。この場合に、前述したように、ウォーム軸の回転に伴い可動とされている第２の転がり軸受が接するハウジング内面の算術平均粗さを、ウォーム軸の回転に伴い実質的に移動不可とされている第１の転がり軸受が接するハウジング内面よりも小さくするか（第１の観点に係る発明）、又は、ウォーム軸の回転に伴い可動とされている第２の転がり軸受が接するハウジング内面の算術平均粗さを、当該第２の転がり軸受の外輪の外周面の算術平均粗さ以下とする（第２の観点に係る発明）ことで、従来に比べて金属磨耗粉の発生を抑制することができる。これにより、ウォーム軸のウォームとウォームホイールとの噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、ハウジングを構成する金属の磨耗粉の発生を抑制し、噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の電動式パワーステアリング装置（以下、単に「パワーステアリング装置」ともいう）の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る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。このパワーステアリング装置Ｐは、操舵部材１と車輪２とが機械的に連結されるタイプのパワーステアリング装置であるが、本発明は、前記操舵部材１と車輪２との機械的連結が解かれた、いわゆるステアバイワイヤとして構成されるパワーステアリング装置にも適用可能である。
【００１６】
操舵部材１はステアリングシャフト３に一体回転可能に連結されており、このステアリングシャフト３の先端部にはピニオンギア４が設けられている。このピニオンギア４は、車両の左右方向に延設されたラック軸５に形成されたラックギア６と噛み合っている。前記ラック軸５の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して車輪２に連結されている。
【００１７】
前記操舵部材１が回転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、前記ピニオンギア４及びラックギア６によって車両の左右方向に沿ったラックギア６の直線運動に変換される。これにより、車輪２が所望の方向に転舵される。
【００１８】
前記ステアリングシャフト３は、操舵部材１に連結される筒状の第１操舵軸８と、前記ピニオンギア４に連結される第２操舵軸９とからなっており、これら第１及び第２操舵軸８、９は、トーションバー１０を介して同一軸線上で互いに連結されている。このトーションバー１０を介する第１操舵軸８と第２操舵軸９との相対回転変位により操舵トルクを検出するトルクセンサ１１が、前記トーションバー１０に近接して配設されており、このトルクセンサ１１のトルク検出結果は制御部１２に送信される。制御部１２は、送信されたトルク検出結果に基づいて、ドライバ１３を介して操舵補助用の電動モータ１４への印加電圧を制御する。この電動モータ１４の回転軸２１（図２参照）の回転が、後述する減速機構２０を介して第２操舵軸９に伝達され、運転者の操舵が補助される。
【００１９】
減速機構２０は、前記電動モータ１４の回転軸２１の回転を減速して前記第２操舵軸９に伝達するものであり、図２に示されるように、電動モータ１４の回転軸２１により駆動されるウォーム軸２２と、このウォーム軸２２により駆動されるウォームホイール２３とを含んでいる。前記回転軸２１とウォーム軸２２は同一軸上において一体回転可能に配設されている。ウォームホイール２３は、前記ウォーム軸２２の軸方向の中間部付近に形成されたウォーム２４と噛み合うように配置されるとともに、第２操舵軸９に一体回転可能に係合されている。そして、減速機構２０を構成する前記ウォーム軸２２及びウォームホイール２３は、後述する転がり軸受とともにアルミニウム製のハウジング１５内に収容されている。
【００２０】
前記ウォーム軸２２は、スプライン継手２５を介して電動モータ１４の回転軸２１に連結されており、このスプライン継手２５は、前記ウォーム軸２２のモータ側端部２２ａの外周面に複数条のキー溝を切って形成したスプライン軸２６と、前記電動モータ１４の回転軸２１に一体回転可能に結合された筒体からなり、その内周面に、前記スプライン軸２６のキー溝に嵌まり合う凸条を切ったボス２７とからなっている。
【００２１】
また、ウォーム軸２２の両端付近は、それぞれ玉軸受からなる転がり軸受３０、４０によって回転自在に支持されている。より詳細には、ウォーム軸２２のモータ側端部付近は、第１の転がり軸受３０により支持されており、この転がり軸受３０の内輪３２は当該ウォーム軸２２の対応するくびれ部に嵌合されるとともに、当該転がり軸受３０の外輪３３は前記ハウジング１５の軸受保持穴３１に保持されている。転がり軸受３０は、ネジなどの手段により、ウォーム軸２２が回転した場合でも実質的に移動できないように、前記ハウジング１５の軸受保持穴３１に固設されている。一方、ウォーム軸２２の反モータ側端部２２ｂ付近は、第２の転がり軸受４０により支持されており、この転がり軸受４０の内輪４２は当該ウォーム軸２２の対応するくびれ部に嵌合されるとともに、当該転がり軸受４０の外輪４３は前記ハウジング１５の軸受保持穴４１に保持されている。転がり軸受４０は、前記転がり軸受３０とは異なり、ウォーム軸２２が回転した場合に移動可能なように、前記ハウジング１５の軸受保持穴４１内面との間にわずかな隙間を残した状態で当該軸受保持穴４１に配設されている。なお、第１の転がり軸受３０の外輪３１は、予圧調整用のねじ部材３４により第２の転がり軸受４０側に付勢されている。予圧調整後のねじ部材３４はロックナット３５により固定される。
【００２２】
前記ウォームホイール２３は、第２操舵軸９に一体回転可能に結合される環状の芯金２３ａと、この芯金２３ａの外周に配設され、その外周面に歯が形成された合成樹脂製の歯部２３ｂとからなり、この歯が前記ウォーム２４と噛み合うように配置されている。
前記ハウジング１５内には、前記ウォーム２４とウォームホイール２３との噛合部の磨耗を抑制するための潤滑剤であるグリースが充填されている。本実施の形態では、噛合部における歯打ち音（ラトル音）を低減させるために樹脂粉末（パウダー）を前記グリースに含有させているが、かかる樹脂粉末を含有させると回転トルクが大きくなることから、グリースとして、高ちょう度のやわらかいものを用いて、当該回転トルクが大きくなり過ぎないようにしている。このグリースは、前記ハウジング１５内を流動し得る高さのちょう度を有しており、ウォーム軸２２とウォームホイール２３の回転により、ハウジング１５内を広範囲に移動することができる。また、充填されるグリースの量は、少なくとも前記噛合部が常にグリースで充填される量であり、前記ハウジング１５内の空間の多く、又はほとんどがグリースで満たされる量である。
【００２３】
樹脂粉末を含有する、高ちょう度のやわらかいグリースを用いると、前記噛合部における歯打ち音を低減させることができるという効果が得られるが、一方において、ハウジング１５内における流動性が高まることから、前述した金属磨耗粉による潤滑不良や操舵感の悪化などが起こり易くなる。
そこで、本実施の形態では、ウォーム軸２２を回転自在に支持する転がり軸受３０、４０が接するハウジング１５内面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）に着目し、ウォーム軸２２の回転に伴い可動とされている第２の転がり軸受４０が接するハウジング内面の算術平均粗さを、ウォーム軸２２の回転に伴い実質的に移動不可とされている第１の転がり軸受３０が接するハウジング内面の算術平均粗さよりも小さくしている。
【００２４】
具体的には、第２の転がり軸受４０が接するハウジング内面の算術平均粗さをＲａ０．８とし、第１の転がり軸受３０が接するハウジング内面の算術平均粗さを従来通りのＲａ３．２としている。こうして、ウォーム軸２２の回転に伴い外輪外周面が摺接する可能性のあるハウジング内面の算術平均粗さを小さくすることで、転がり軸受４０の外輪４３が滑らかに摺動するようになり、従来に比べて金属磨耗粉の発生を抑制することができる。これにより、ウォーム軸２２のウォーム２４とウォームホイール２３との噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる。
また、必要な部分（第２の転がり軸受４０が接するハウジング内面）だけを高精度に仕上げ、外輪外周面が摺接する可能性のない部分は、通常の仕上げにすることにより、手間及びコストを節約することができる。
【００２５】
また、転がり軸受４０の外輪４３の外周面の算術平均粗さはＲａ１．６に設定されており、この外輪４３が摺接するハウジング内面の算術平均粗さ（Ｒａ０．８）は、前記外輪４３の外周面の算術平均粗さ（Ｒａ１．６）よりも小さい。したがって、転がり軸受４０の外輪４３は滑らかにハウジング内面を摺動することができ、従来に比べて金属磨耗粉の発生を抑制することができる。これにより、ウォーム軸２２のウォーム２４とウォームホイール２３との噛合部の潤滑不良や操舵感の悪化を防止することができる。
なお、外輪４３が摺接するハウジング内面の算術平均粗さは、Ｒａ０．８に限定されるものではなく、転がり軸受４０の外輪４３の外周面の算術平均粗さ以下であれば、他の値であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のパワーステアリング装置の一実施の形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示されるパワーステアリング装置における減速機構を示す部分断面説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      操舵部材
２      車輪
３      ステアリングシャフト
４      ピニオンギア
５      ラック軸
８      第１操舵軸
９      第２操舵軸
１０      トーションバー
１４      電動モータ
１５      ハウジング
２０      減速機構
２１      回転軸
２２      ウォーム軸
２３      ウォームホイール
２４      ウォーム
２５      スプライン継手
３０      転がり軸受（第１の転がり軸受）
３１      軸受保持穴
３３      外輪
４０      転がり軸受（第２の転がり軸受）
４１      軸受保持穴
４３      外輪
【図１】
2008213697.tif 000003
【図２】
2008213697.tif 000004