(57)【要約】【課題】大歯車の支持構造の改良により、大歯車及び小歯車の噛合部におけるクリープ変形に起因する不具合の発生を組立て工数を増加させることなく防止する。【解決手段】ギヤハウジング21の一側の大径部24に支持板６を嵌め込み、この支持板６の外側をセンサハウジング20を取り付けて閉止したギヤ室50の内部に、ステアリング軸１の中途に嵌着されたウォームホイール52を、ギヤハウジング20及び支持板６に保持された軸受56，57によりステアリング軸１を両持ち支持して配し、このウォームホイール52を、操舵補助用のモータ３に連結されたウォーム51にを噛合させて、ギヤハウジング20の組み付け前に負荷状態での噛み合い回転させ得るようにする。またウォーム51及びウォームホイール52の噛合部に臨む窓孔60を支持板６に開設し、噛合部への冷却用の空気を吹き付け得るようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング軸に嵌着された大歯車と、該大歯車に噛合し、操舵補助用のモータに連結された小歯車とを、前記大歯車の両側の軸受により前記ステアリング軸を両持ち支持してギヤ室の内部に配し、前記モータの回転を、前記小歯車及び大歯車を介して前記ステアリング軸に減速伝動して操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、
前記ギヤ室は、前記ステアリング軸を収容するハウジングの中途に設けた大径部の一側の開口を蓋部材により閉止して構成してあり、
前記大歯車及び小歯車の噛合部に臨む窓孔を有し、前記蓋部材の内側に配された支持板を備え、
前記大歯車の両側の軸受は、前記ハウジング及び支持板に夫々保持させ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】
前記大歯車及び小歯車の一方又は両方は、樹脂製の歯を有している請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電動パワーステアリング装置の組立て方法であって、
前記ハウジング及び支持板に保持した軸受により前記ステアリング軸を支持し、前記大歯車及び小歯車を噛合させた仮組み状態において、前記大歯車及び小歯車を所定の負荷条件下にて回転させた後、前記支持板に設けた窓孔から空気を導入し、前記大歯車及び小歯車の噛合部を冷却してクリープ変形を生ぜしめ、前記大歯車及び小歯車の噛合状態を調整した後に前記蓋部材を取り付け、前記ギヤ室を閉止することを特徴とする電動パワーステアリング装置の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵に応じて駆動される操舵補助用のモータの回転を、小歯車及び大歯車を介してステアリング軸に伝えて操舵を補助するように構成された電動パワーステアリング装置及びこの電動パワーステアリング装置の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置は、操舵のために操舵部材（ステアリングホイール）に加えられる操舵トルクを検出し、この検出結果に基づいて操舵補助用のモータを駆動して、該モータの回転力を舵取機構に加えて操舵を補助するように構成されており、車速、操舵角、ヨーレート等、車両の走行状態に応じた補助力特性の変更制御に柔軟に対応することが可能であることから、近年、多くの車両に装備されている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータの回転を舵取機構に伝えるために種々の形式が採用されており、これらの一つに、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置がある。これは、ステアリングホイールと舵取機構とを連絡するステアリング軸を収容支持するハウジングの中途に操舵補助用のモータを取り付け、該モータの回転を歯車減速機を介してステアリング軸に減速伝動する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記歯車減速機は、小出力のモータにより十分な操舵補助力を得るために設けてあり、省スペースにて高減速比が得られるウォーム歯車減速機が広く用いられている。このウォーム歯車減速機は、ステアリング軸の中途に嵌着固定されたウォームホイール（大歯車）にモータの出力端に連結されたウォーム（小歯車）を噛合させてなり、操舵補助用のモータと共に車室内部に配されることから、前記ウォームホイール及びウォームの一方又は両方の歯を樹脂製とし、また組立て時にバックラッシの初期調整を適正に実施することにより、噛合音の発生を抑えて静粛な動作を実現している。
【特許文献１】特開２００２−５４６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、以上の如きウォーム歯車減速機を備える電動パワーステアリング装置においては、ウォームホイール又はウォームの樹脂製の歯が、運転負荷の作用下にて回転した後にクリープ変形し、組立て時に初期調整されたバックラッシが変化して、噛合音の増大、歯面の摩耗、伝動効率の低下等の種々の不具合を引き起こす虞れがあった。
【０００６】
これらの不具合は、組立て時におけるバックラッシ調整をクリープ変形量を見込んで実施することにより防止できるが、樹脂製の歯のクリープ変形量を精度良く推定することは難しく、十分な防止効果は期待し得ない。
【０００７】
そこで従来においては、ウォームホイール及びウォームを噛合させ運転荷重の負荷条件下にて回転させる予備運転を実施し、樹脂製の歯を予めクリープ変形させ、その後の空気の吹きつけにより徐冷した後にバックラッシ調整を含めた組立てを実施する方法が採用されている。この方法は、クリープ変形量が大きい一方、その後のクリープ回復量が小さいという樹脂材料の特性を利用した方法であり、正規運転時の応力負荷状態でのクリープ変形量を抑え、良好な運転状態を実現することができる。
【０００８】
ところがウォームホイール及びウォームは、潤滑のために密閉構造としたギヤ室の内部に配してあり、冷却用の空気の吹きつけができないため、前述した予備運転は、正規の組立て前に、専用の治具を用いてウォームホイール及びウォームを噛合させた状態で実施しており、予備運転用の組立て工程が別途必要となり、組立て工数の増加を招くという問題があった。
【０００９】
この問題は、操舵補助用のモータからステアリング軸への減速伝動に、平歯車、傘歯車等の他の歯車を備える歯車減速機を用いてなる電動パワーステアリング装置においても同様に発生する問題である。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、大歯車の支持構造の改良により、大歯車及び小歯車の噛合部におけるクリープ変形に起因する不具合の発生を組立て工数を増加させることなく防止することができる電動パワーステアリング装置及び組立て方法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】
【００１１】
本発明の第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸に嵌着された大歯車と、該大歯車に噛合し、操舵補助用のモータに連結された小歯車とを、前記大歯車の両側の軸受により前記ステアリング軸を両持ち支持してギヤ室の内部に配し、前記モータの回転を、前記小歯車及び大歯車を介して前記ステアリング軸に減速伝動して操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記ギヤ室は、前記ステアリング軸を収容するハウジングの中途に設けた大径部の一側の開口を蓋部材により閉止して構成してあり、前記大歯車及び小歯車の噛合部に臨む窓孔を有し、前記蓋部材の内側に配された支持板を備え、前記大歯車の両側の軸受は、前記ハウジング及び支持板に夫々保持させてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、第１発明における大歯車及び小歯車の一方又は両方が、樹脂製の歯を有していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３発明に係る電動パワーステアリング装置の組立て方法は、第１発明又は第２発明の電動パワーステアリング装置の組立て方法であって、前記ハウジング及び支持板に保持した軸受により前記ステアリング軸を支持し、前記大歯車及び小歯車を噛合させた仮組み状態において、前記大歯車及び小歯車を所定の負荷条件下にて回転させた後、前記支持板に設けた窓孔から空気を導入し、前記大歯車及び小歯車の噛合部を冷却してクリープ変形を生ぜしめ、前記大歯車及び小歯車の噛合状態を調整した後に前記蓋部材を取り付け、前記ギヤ室を閉止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１発明に係る電動パワーステアリング装置においては、ステアリング軸に嵌着された大歯車の一側を、大歯車及び小歯車の噛合部に臨む窓孔を有する支持板により支持した構成としたから、ギヤ室を閉止する蓋部材を装着しない状態で小歯車及び大歯車を噛合回転させ、窓孔からの空気の吹き付けにより噛合部を冷却する予備運転を治具を用いずに実施することができ、クリープ変形に起因する不具合の発生を組立て工数を増加させずに防止することが可能となり、初期調整されたバックラッシを維持した良好な運転状態を長期に亘って維持することが可能となる。
【００１５】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置においては、噛合音を抑制し得る反面、クリープ変形量が大きい樹脂製の歯を有する歯車を採用したから、クリープ変形に起因する不具合の発生を防止しつつ静粛な運転を実現することが可能となる。
【００１６】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置の組立て方法においては、ハウジング及び支持板に保持した軸受によりステアリング軸を支持した仮組み状態にて小歯車及び大歯車を噛合回転させ、支持板に開設した窓孔から空気を吹き付けてクリープ変形を生じさせるための予備運転を実施し、その後に蓋部材を取り付けて組立てを終えるようにしたから、本来の組立て手順の中途において予備運転を実施し、組み換えを必要とせずに組立てを完了することができ、組立て後の正規運転中におけるクリープ変形に起因する不具合の発生を、組立て工数を増加させることなく防止することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す縦断面図であり、操舵部材と舵取機構とを連絡するステアリング軸１の支持構造が示されている。
【００１８】
図示の電動パワーステアリング装置は、ステアリング軸１を収容し、回転自在に支持するハウジング２と、該ハウジング２の外側に取り付けた操舵補助用のモータ３を備え、該モータ３の回転をステアリング軸１に伝えて操舵を補助するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００１９】
ステアリング軸１は、低剛性のトーションバー12を介して同軸上に連結された上側（図における右側）の入力軸10と下側（図における左側）の出力軸11とを備えている。このステアリング軸１を支持するハウジング２は、上下に連設されたセンサハウジング20とギヤハウジング21とを備えている。
【００２０】
入力軸10の上端部は、センサハウジング20の上部に嵌着された筒形の延長ハウジング22の内部に延長され、連結軸13を介して図示しない操舵部材に連結されている。また出力軸11の下端部は、ギヤハウジング21の外部に突設され、図中に一部を示すユニバーサルジョイント14を介して図示しない舵取機構に連結されている。
【００２１】
以上の構成により操舵のための操舵部材の回転操作は、連結軸13、入力軸10、出力軸11及びユニバーサルジョイント14を介して舵取機構に伝えられ、該舵取機構の動作により操舵が実行される。このとき、入力軸10と出力軸11とを連結するトーションバー12には、操舵部材に加えられる操舵トルクに応じた捩れが生じる。センサハウジング20の内部には、トーションバー12の捩れを伴って入力軸10と出力軸11との間に生じる相対角変位を媒介として前記操舵トルクを検出する公知のトルクセンサ４が構成されている。
【００２２】
センサハウジング20の下端部外周には、円板形の連結フランジ23が周設され、ギヤハウジング21には、上部全面が開口する円皿形の大径部24が設けてあり、センサハウジング20とギヤハウジング21とは、大径部24の開口に連結フランジ23を突き当て、図示しない連結ボルトの締め付けにより一体に連結されている。
大径部24の内側には、一側の開口を、蓋部材としての連結フランジ23により閉止してなるギヤ室50が形成されている。
【００２３】
図２は、図１のII−II線による横断面図である。図示の如くギヤハウジング21の大径部24の外周には、接線方向に延びる円筒形のウォーム筒25が周方向の一か所に連設され、蓋部材としての連結フランジ23により一側を閉止された大径部24及びウォーム筒25の内側にギヤ室50が形成されている。このギヤ室50の内部には、ウォーム（小歯車）51及びウォームホイール（大歯車）52を備えるウォーム歯車減速機５が構成されている。
【００２４】
図２に示すようにウォーム筒25は、同軸的に拡径されて一側に延長されており、この延長端に周設されたモータ座26に操舵補助用のモータ３が固定されている。ウォーム歯車減速機５のウォーム51は、軸受53，54によりウォーム筒25の内部に両持ち支持されたウォーム軸55の中途部に、ギヤハウジング21の大径部24との連通部位に面して一体に設けられている。ウォーム軸55は、モータ３の取り付け側に延長されており、ウォーム筒25内に突出するモータ軸30に連結されている。
【００２５】
一方ウォーム歯車減速機５のウォームホイール52は、出力軸11の中途に外嵌固定され、固定位置の両側を軸受56，57により支持してギヤ室50の内部に配してある。このウォームホイール52は、出力軸11に嵌着された金属製のボス部 52aと、該ボス部 52aの外側にモールド成形された樹脂製の環状歯部 52bとを備えており、該環状歯部 52bの外周に一体形成された歯が、ウォーム筒25との連通部においてウォーム51に噛合させてある。
【００２６】
以上の如きウォームホイール52の一側（下側）を支持する軸受56は、ギヤハウジング21の下半部を構成する筒状部に直接的に内嵌固定されている。一方、ウォームホイール52の他側（上側）を支持する軸受57は、ギヤハウジング21の上半部を構成する大径部24に支持板６を介して間接的に内嵌固定されている。
【００２７】
図３は、図１の III−III 線による横断面図である。本図に示すように支持板６は、大径部24に開口の側から嵌め込まれた厚肉の円板であり、図１に示すように、前記開口を塞ぐセンサハウジング20の連結フランジ23により挾持して軸長方向に位置決めされている。支持板６には、図３に示すように、外周近傍に窓孔60が貫通形成されており、大径部24への支持板６の嵌め込みは、ギヤ室50の内部におけるウォーム51及びウォームホイール52の噛合部に前記窓孔60の形成位置が面するように周方向に位置決めしてなされている。
【００２８】
なお、図３に示す窓孔60は、周方向に長い長円形断面の孔としてあるが、窓孔60の形状及び位置は、支持板６の外側からウォーム51及びウォームホイール52の噛合部を見通し得るという条件下において適宜に選定することができる。更に窓孔60は、支持板６の範囲内にて孔としての形態を有する必要はなく、例えば、支持板６の外周に開口する切欠きを設け、大径部24への嵌め込みにより、該大径部24の内面と前記切欠きとにより窓孔60を構成することも可能である。
【００２９】
このような支持板６には、軸心部を貫通する円形の軸支孔61が形成してあり、ウォームホイール52の上側を支持する軸受57は、軸支孔61に内嵌保持され、出力軸11の該当位置を支持している。ウォームホイール52の両側を支持する軸受56，57は、図１に示すように、転動体の片側（外側）にシール体が装着されたシール軸受としてあり、ウォーム51及びウォームホイール52の噛合部を潤滑するために供給されるグリスをギヤ室50の内部に封止するように構成されている。
【００３０】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置において、操舵補助用のモータ３は、トルクセンサ４による操舵トルクの検出結果に基づいて図示しない制御部から与えられる動作指令に応じて駆動制御される。このように駆動されるモータ３の回転は、ウォーム51及びウォームホイール52の噛合部において所定の減速比にて減速されて出力軸11に伝わりれ、更に、ユニバーサルジョイント14を介して舵取機構に伝えられ、該舵取機構の動作によってなされる操舵が補助される。
【００３１】
トルクセンサ４により検出される操舵トルクは、操舵部材の操作に応じて連結軸13を介して入力軸10及び出力軸11に作用するトルクであり、運転者により操舵部材に加えられる力の方向及び大きさに対応するから、この操舵トルクの検出結果に基づく操舵補助用のモータ３の駆動制御により適正な操舵補助がなされる。なお、操舵トルクの検出結果に基づくモータ３の駆動制御において、車速、操舵角度、ヨーレート等の走行状態の検出結果に基づく補正を実施することにより、走行状態に適合する補助力特性を実現することが可能である。
【００３２】
実施の形態に示す電動パワーステアリング装置においては、ウォーム51及びウォームホイール52を備え、コンパクトな構成により大なる減速比が得られるウォーム歯車減速機５が用いられており、小出力のモータ３により所望の操舵補助が可能となり、モータ３及びウォーム歯車減速機５をステアリング軸１の中途に無理なく配設することができる。またウォーム歯車減速機５のウォームホイール52は、環状歯部 52bの外周に形成された樹脂製の歯を有し、このウォーム歯をウォーム51に噛合させてあるから、噛合音を低レベルに抑え、静粛な動作を実現することができる。
【００３３】
一方、ウォームホイール52の樹脂製の歯は、前述したようにクリープ変形量が大きく、このクリープ変形に起因する噛合音の増大、歯面の摩耗、伝動効率の低下等の不具合が発生する虞れがあることから、本発明に係る電動パワーステアリング装置においても、従来と同様、ウォームホイール52の樹脂製の歯を予めクリープ変形させることを目的として、ウォームホイール52及びウォーム51を噛合させて所定の負荷条件下にて回転させる予備運転を実施している。
【００３４】
図４は、予備運転の実施状態を示す説明図である。本発明に係る電動パワーステアリング装置においてウォームホイール52の下側の軸受56は、ギヤハウジング21の下半部を構成する筒状部に内嵌固定され、ウォームホイール52の上側の軸受57は、ギヤハウジング21の上半部を構成する大径部24に嵌め込まれた支持板６に設けた軸支孔61に内嵌保持されており、これらの軸受56，57は、夫々の配設位置において出力軸11を支持している。
【００３５】
従って、出力軸11に嵌着固定されたウォームホイール52の支持は、図４に示すように、ギヤハウジング21の大径部24に支持板６を嵌め込んだ状態にて実現することができる。またウォーム51は、ギヤハウジング21の大径部24の外周に連設されたウォーム筒25の内部に支持されており、ウォーム筒25と大径部24との連通部位においてウォームホイール52の外周の歯に噛合させることができる。更にウォーム筒25には、操舵補助用のモータ３を前述したように取り付け、該モータ３をウォーム50に伝動可能に連結することができる。
【００３６】
このように本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータ３の回転を出力軸11に減速伝動するウォーム歯車減速機５を、センサハウジング20を取り付けずに図４に示すように構成することが可能であり、この状態で出力軸11に適宜の負荷を加えてモータ３を回転させることにより前述した予備運転を実施することができる。この予備運転において支持板６は、例えば、図４中に示すように、大径部24に係合された止め輪62により抜け止め固定しておけばよい。
【００３７】
ウォームホイール52の一側（上側）を支持する支持板６は、ウォーム51及びウォームホイール52の噛合部に臨むように開設された窓孔60を備えており、この窓孔60は、図４中に示すように、ウォーム51及びウォームホイール52の噛合部に冷却用の空気を吹き付ける空気導入孔として使用する。以上の予備運転の実施によりウォームホイール52の樹脂製の歯は、負荷条件下での噛合回転により生じたクリープ変形が、窓孔60からの導入空気により冷却されて回復した状態となり、この状態でバックラッシ調整を実施することにより、ウォーム51及びウォームホイール52の噛合回転を、噛合音の増大、歯面の摩耗、伝動効率の低下等クリープ変形に起因する不具合を生じることなく良好に行わせることができる。
【００３８】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の組立ては、以上の予備運転の実施後、図４中に２点鎖線により示すセンサハウジング20を取り付けてギヤハウジング21の大径部24の開口を閉止することにより、支持板６によるウォームホイール52の支持を維持したまま実施することができる。なお図１においては、予備運転中の支持板６を抜け止めすべく用いられる止め輪62を取り外してあるが、この止め輪62は、センサハウジング20の取り付け後に残しておいてもよい。
【００３９】
このように本発明においては、本来の組立て工程の中途に、支持板６を取り付けてウォームホイール52を支持した仮組み状態において予備運転を実施することが可能であり、専用の治具を用いた予備運転用の組立て工程を不要とし、組立て工数の削減を図ることができる。
【００４０】
なお以上の実施の形態においては、操舵補助用のモータ３からステアリング軸１への伝動に、ウォーム51及びウォームホイール52を備えるウォーム歯車減速機５を用いてある場合について述べたが、本発明は、平歯車、傘歯車等の他の歯車を用いた歯車減速機を備える電動パワーステアリング装置においても同様に適用可能であり、クリープ変形に起因する不具合の発生を防止するための予備運転を、組立て工数の増加を招くことなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線による横断面図である。
【図３】図１の III−III 線による横断面図である。
【図４】予備運転の実施状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ステアリング軸、２  ハウジング、３  モータ、６  支持板、20  センサハウジング（蓋部材）、24  大径部、50  ギヤ室、51  ウォーム（小歯車）、52  ウォームホイール（大歯車）、56，57  軸受、60  窓孔
【図１】
2008213674.tif 000003
【図２】
2008213674.tif 000004
【図３】
2008213674.tif 000005
【図４】
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