(57)【要約】【課題】騒音の発生を防止することができる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】減速機１４は、互いに噛み合うピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８を含む。ピニオンギヤ１７は支軸２３の中間部に形成されている。リダクションギヤ１８の一端面１８ａには、減速機１４での騒音の発生を防止するためのダンピングローラ１５が固定されている。ダンピングローラ１５は、樽形の押付部２７に弾性的に押し付けられる樹脂部材２２を有する。押付部２７の平均外径はピニオンギヤ１７のピッチ円直径と同じにされている。樹脂部材２２と押付部２７とを摩擦車として機能させることにより、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の互いの歯面の衝突を防止できる。また、押付部２７は樽形であるので、ダンピングローラ１５の組付性がよい。【選択図】図１
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【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、互いにはす歯をかみ合わせるピニオンギヤおよび減速ギヤを含む減速機と、
ピニオンギヤと同行回転可能なピニオンギヤの支軸と、
減速ギヤの端面に同行回転可能に設けられた同行回転部材と、
同行回転部材およびピニオンギヤの支軸の何れか一方の外周に同行回転可能に保持され、他方の外周に弾性的に押圧された環状の弾性体とを含み、
上記他方の外周は、樽形状に拡径されるかまたは鼓形状に縮径された接触可能部を有し、
この接触可能部に接触している弾性体の部分が、接触可能部に見合う形状に弾性変形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２】
請求項１において、上記弾性体は、合成樹脂または合成ゴムを含む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】
この発明は、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】
電動パワーステアリング装置には、電動モータの出力回転を減速することにより、電動モータのトルクを増幅するための減速機を備えるものがある。
例えば、下記特許文献１には、互いに噛み合う一対の円形歯車を含む平行軸歯車機構（減速機）を備える電動パワーステアリング装置が開示されている。一方の円形歯車は、ステアリングシャフトに連結されており、他方の円形歯車は、電動モータの出力軸に連結されたピニオン軸に形成されている。
【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】
しかしながら、上記特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、例えば悪路を直進走行するときに、路面からの逆入力により各円形歯車の噛み合い部において歯面同士が衝突して騒音（いわゆる歯打ち音）が発生する場合がある。これは、車両が直進走行しているときは、電動モータからのトルクが一対の円形歯車に伝達されていないため、両歯車が振動による歯打ち音を発生し易い状態にあるからである。
【０００４】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、騒音の発生を防止することができる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】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明は、操舵補助用の電動モータ（１２）の出力回転を減速するための平行軸歯車機構（１３，１３ａ〜１３ｃ）を備え、その平行軸歯車機構は、互いにはす歯をかみ合わせるピニオンギヤ（１７）および減速ギヤ（１８）を含む減速機（１４）と、ピニオンギヤと同行回転可能なピニオンギヤの支軸（２３）と、減速ギヤの端面（１８ａ）に同行回転可能に設けられた同行回転部材（２１，１２１，２２１）と、同行回転部材およびピニオンギヤの支軸の何れか一方の外周（２１ａ，２３ａ）に同行回転可能に保持され、他方の外周（２７ａ，１２７ａ，１２１ａ，２２１ａ）に弾性的に押圧された環状の弾性体（２２，１２２）とを含み、上記他方の外周は、樽形状に拡径されるかまたは鼓形状に縮径された接触可能部（２７ａ，１２７ａ，１２１ａ，２２１ａ）を有し、この接触可能部に接触している弾性体の部分が、接触可能部に見合う形状に弾性変形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（１）である。
【０００６】
本発明によれば、同行回転部材およびピニオン軸の支軸の何れか一方の外周に同行回転可能に保持された弾性体が、他方の外周に弾性的に押圧されているので、ピニオンギヤおよび減速ギヤの噛み合い部で駆動力を伝達させずに、減速ギヤに合わせてピニオンギヤを従動回転させることができる。換言すると、ピニオンギヤおよび減速ギヤの歯面が互いに当接していないときでも、減速ギヤの回転変位を、同行回転部材、弾性体およびピニオンギヤの支軸を介して、ピニオンギヤに伝達することにより、減速ギヤとピニオンギヤとを同期回転させることができる。したがって、例えば、悪路を直進走行していて、両ギヤ間に電動モータからのトルクが伝達されていない状態で、路面からの逆入力により減速ギヤが微少な回転往復変位を生じたとしても、ピニオンギヤは、弾性体を介してこの回転往復変位に追従し、回転変位する。その結果、両ギヤ間の歯打ち音の発生を防止することができる。
【０００７】
また、弾性体と接触可能である接触可能部は、樽形状または鼓形状にされており、弾性体は、接触可能部に見合う形状に弾性変形しつつ接触可能部に押圧されるので、支軸および減速ギヤの一方の中心軸に対して他方の中心軸が傾いた状態で、弾性体が接触可能部に押圧されても、弾性体と接触可能部との接触面積を一定に維持することができる。
上記弾性体としては、例えば、合成樹脂や合成ゴムを含むものを用いることができる。
【０００８】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の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】
【０００９】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置１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１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結されたステアリングシャフト３と、図示しない中間軸を介してステアリングシャフト３と連結された、例えばラックアンドピニオン機構からなるステアリング機構４とを備えている。ステアリング機構４は、例えば直線往復移動可能なラックバー(図示せず)を有している。ラックバーの両端部には、タイロッド５およびナックルアーム(図示せず)を介して転舵輪６がそれぞれ連結されている。操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転すると、この回転がステアリング機構４によって、車両の左右方向に沿うラックバーの直線運動に変換される。これにより、転舵輪６の転舵が達成される。
【００１０】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸７と、ステアリング機構４に連なる出力軸８とに分割されており、これら入力軸７および出力軸８はトーションバー９を介して同一軸線上で、相対回転可能に連結されている。ステアリングシャフト３の周囲に設けられたトルクセンサ１０は、このトーションバー９を介する入力軸７、出力軸８間の相対回転変位量に基づいて操舵部材２に入力された操舵トルクを検出する。また、トルクセンサ１０のトルク検出結果は、ＥＣＵ１１（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に入力される。
【００１１】
ＥＣＵ１１は、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ１２を駆動制御する。電動モータ１２の出力回転は、平行軸歯車機構１３によって減速され、トルクが増幅された状態でステアリングシャフト３に伝達される。ステアリングシャフト３に伝達された電動モータ１２の出力回転は、ステアリング機構４によってラックバーの直線運動に変換される。
【００１２】
平行軸歯車機構１３は、電動モータ１２の出力回転を減速するための減速機１４と、減速機１４からの騒音の発生を防止するためのダンピングローラ１５と、これら減速機１４およびダンピングローラ１５を収容するためのハウジング１６とを備えている。
減速機１４は、互いに噛み合うピニオンギヤ１７および減速ギヤとしてのリダクションギヤ１８を含む。ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８は、それぞれ、その周面に複数の歯が形成された例えば鉄合金製の円形歯車であり、その回転軸線は互いに平行にされている。ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８としては、たとえば、はすば歯車や平歯車を用いることができる。また、ピニオンギヤ１７とリダクションギヤ１８との噛み合い部には適度なバックラッシが設けられている。
【００１３】
ハウジング１６は、例えばアルミニウム合金等の軽金属や鋳鉄によって形成されており、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８を収容する歯車収容部１９と、電動モータ１２が装着される電動モータ装着部２０とを有している。
ダンピングローラ１５は、リダクションギヤ１８の一端面１８ａに固定された円環状の同行回転部材２１と、この同行回転部材２１の外周２１ａに固定された円筒状の樹脂部材２２（弾性体）とを含む。同行回転部材２１および樹脂部材２２は、それぞれ、リダクションギヤ１８と同行回転可能であり、リダクションギヤ１８と同一中心軸線上に配置されている。また、樹脂部材２２は、例えばポリアミド樹脂等の合成樹脂を含む。
【００１４】
図２は、平行軸歯車機構１３の一部を模式的に示す拡大断面図である。図１および図２を参照して、ピニオンギヤ１７は、支軸２３の中間部に同軸的に形成されている。支軸２３は、その軸方向にピニオンギヤ１７を挟んだ両側に配置された一対の軸受２４，２４を介してハウジング１６に回転自在に支持されており、その一端は、継手２５を介して電動モータ１２の出力軸２６に動力伝達可能に連結されている。電動モータ１２の出力回転は、継手２５、支軸２３を介してピニオンギヤ１７に伝達されるようになっている。
【００１５】
また、ピニオンギヤ１７の軸方向の一端面に隣接する支軸２３の一部には、ダンピングローラ１５の樹脂部材２２が押し付けられる押付部２７が設けられている。押付部２７は、支軸２３と共通の中心軸を有する樽形（クラウニング形）の外形を有し、その軸方向長さは、樹脂部材２２の軸方向長さとほぼ同じにされている。押付部２７の外径は、その平均値がピニオンギヤ１７のピッチ円直径Ｄ１と同じになるように設定されている。本実施形態では、押付部２７の外周２７ａが接触可能部として機能する。
【００１６】
リダクションギヤ１８は、ステアリングシャフト３の出力軸８と同一中心軸線上に配置されている。すなわち、リダクションギヤ１８の回転中心部には、ステアリングシャフト３の出力軸８が挿通する挿通孔１８ｂが形成されており、この挿通孔１８ｂには出力軸８が例えば圧入等により挿通している。リダクションギヤ１８は、ステアリングシャフト３の出力軸８に軸方向移動不能、かつ、同行回転可能に連結されている。
【００１７】
電動モータ１２の出力回転は、継手２５および支軸２３を介してピニオンギヤ１７に伝達された後、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の互いの歯面を介してリダクションギヤ１８に伝達される。このとき、リダクションギヤ１８に伝達された回転は電動モータ１２の出力回転よりも減速されておりトルクが増幅されている。このようにして、電動モータ１２の出力が増幅され、増幅された出力がステアリングシャフト３の出力軸８に伝達されるようになっている。ピニオンギヤ１７は、リダクションギヤ１８を駆動する駆動歯車として機能する。また、リダクションギヤ１８は、ピニオンギヤ１７によって駆動される従動ギヤとして機能する。
【００１８】
ダンピングローラ１５の同行回転部材２１は、リダクションギヤ１８の外径よりも小さな径の円環状の部材であり、取付ボルト２８によってリダクションギヤ１８の一端面１８ａに固定された円環状の平板部２９と、この平板部２９の外周から平板部２９の厚み方向に延設された円筒部３０とを含む。平板部２９には、その厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。この複数の貫通孔に取付ボルト２８の軸部が挿通した状態で、リダクションギヤ１８の一端面１８ａに形成された取付孔に取付ボルト２８の軸部をねじ込むことにより、平板部２９をリダクションギヤ１８に固定することができる。円筒部３０は、樹脂部材２２とほぼ同じ軸方向長さを有している。
【００１９】
ダンピングローラ１５の樹脂部材２２は、押付部２７に押し付けられていない状態で、リダクションギヤ１８のピッチ円直径Ｄ２よりもやや大きな外径の円筒状の部材であり、その内周は、同行回転部材２１の円筒部３０の外周に固定されている。また、ピニオンギヤ１７、リダクションギヤ１８およびダンピングローラ１５が組み合わされた状態で、樹脂部材２２の周方向の一部は、その軸方向の全域に亘って押付部２７の外周２７ａに弾性的に押圧されている。押付部２７に押付けられた樹脂部材２２の外周の一部は、押付部２７の外形（樽形状）に見合う凹形状に弾性変形している。また、押付部２７に押付けられた樹脂部材２２の一部の半径（樹脂部材２２の回転中心からの距離）の平均値は、リダクションギヤ１８のピッチ円の半径と同じになっている。
【００２０】
樹脂部材２２の一部を支軸２３の押付部２７に押し付けることにより、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の噛み合い部を介さずに、樹脂部材２２および押付部２７を転がり接触させながら両ギヤ１７，１８間で回転を伝達することができる。すなわち、樹脂部材２２と押付部２７とが摩擦車として機能することにより、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の歯面が互いに当接していないときでも、樹脂部材２２および押付部２７間で生じる摩擦力によって、一方のギヤの回転変位を他方のギヤに伝達することができる。
【００２１】
また、押付部２７の外径の平均値がピニオンギヤ１７のピッチ円直径Ｄ１と同じになるように設定されているので、樹脂部材２２と押付部２７との間での減速比をピニオンギヤ１７とリダクションギヤ１８との間での減速比と同じにすることができる。これにより、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の噛み合い部を介さずに両ギヤ１７，１８間で回転を伝達する場合に、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の互いの歯面が衝突しないようにすることができる。
【００２２】
したがって、例えば、悪路を直進走行していて、両ギヤ１７，１８間に電動モータ１２からのトルクが伝達されていない状態（ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の歯面が互いに当接していない状態）で、路面からの逆入力によりリダクションギヤ１８が微少な回転往復変位を生じたとしても、ピニオンギヤ１７は、ダンピングローラ１５および支軸２３を介してこの回転往復変位に追従し、回転変位する。その結果、両ギヤ１７，１８が互いに衝突することを防止して歯打ち音の発生を防止することができる。
【００２３】
また、樹脂部材２２は弾性変形可能であり、押付部２７の外形が樽形状にされているので、ピニオンギヤ１７、リダクションギヤ１８およびダンピングローラ１５が組み付けられた状態で、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の一方の中心軸線が他方の中心軸線に対して傾いていたとしても（ミスアライメント状態）、樹脂部材２２と押付部２７との接触面積を一定に維持することができる。したがって、上記ミスアライメント状態でも、樹脂部材２２および押付部２７間で安定して回転を伝達することができるので、リダクションギヤ１８の変位に合わせてピニオンギヤ１７を確実に追従させることができる。
【００２４】
さらに、樹脂部材２２の一部が支軸２３の押付部２７に押し付けられていたとしても、押付部２７に対する樹脂部材２２の押付圧を所定値に調節してバックラッシの範囲内で樹脂部材２２と押付部２７との間に相対すべりを生じさせることにより、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の噛み合い部で回転を伝達する場合に、伝達遅れを生じさせることなく良好に回転を伝達させることができる。押付部２７に対する樹脂部材２２の押付圧は、押付部２７に対する樹脂部材２２の押付量を変更したり、樹脂部材２２の材質を変更したりすることにより調節できる。
【００２５】
図３は、リダクションギヤ１８にダンピングローラ１５を組み付ける前の状態を模式的に示す断面図である。図２および図３を参照して、リダクションギヤ１８にダンピングローラ１５を組み付ける前においては、ダンピングローラ１５の樹脂部材２２の外周が弾性変形していないので円筒形状になっている。
また、リダクションギヤ１８へのダンピングローラ１５の組み付けは、リダクションギヤ１８にピニオンギヤ１７が噛み合わされた状態で、リダクションギヤ１８の一端面１８ａ側から樹脂部材２２の外周を押付部２７の外周２７ａに係合させていくことにより行う。このとき、樽形状である押付部２７の一端部３１（図３では、下方側の端部）がガイドとなってダンピングローラ１５をリダクションギヤ１８側に導くので、ダンピングローラ１５をリダクションギヤ１８に容易に組み付けることができる。すなわち、本実施形態では、押付部２７の一端部３１が樹脂部材２２をガイドするガイド部として機能する。
【００２６】
図４は、本発明の他の実施形態に係る平行軸歯車機構１３ａの一部を模式的に示す拡大断面図である。この図４において、上述の図２に示された各部と同等の構成部分については、図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４を参照して、この図４に示す実施形態が、図２に示す実施形態と主に相違するのは、支軸２３の押付部１２７の外形が、支軸２３と共通の中心軸線を有する鼓形状にされていることにある。押付部１２７の外径は、その平均値がピニオンギヤ１７のピッチ円直径Ｄ１と同じになるように設定されている。本実施形態では、押付部１２７の外周１２７ａが接触可能部として機能している。
【００２７】
本実施形態によれば、図２に示す実施形態と同様に、リダクションギヤ１８の変位に合わせてピニオンギヤ１７を追従させることができるので、両ギヤ１７，１８間の歯打ち音の発生を防止することができる。また、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８の一方の中心軸線が他方の中心軸線に対して傾いていたとしても（ミスアライメント状態）、樹脂部材２２と押付部２７との接触面積を一定に維持することができるので、リダクションギヤ１８の変位に合わせてピニオンギヤ１７を確実に追従させることができる。
【００２８】
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る平行軸歯車機構１３ｂの一部を模式的に示す拡大断面図である。この図５において、上述の図２に示された各部と同等の構成部分については、図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図５を参照して、この図５に示す実施形態が、図２に示す実施形態と主に相違するのは、ピニオンギヤ１７の支軸２３の外周２３ａに円筒状の樹脂部材１２２（弾性体）が同軸的に固定されており、この樹脂部材１２２の周方向の一部が、その軸方向の全域に亘って同行回転部材１２１の外周１２１ａに押し付けられていることにある。すなわち、本実施形態では、同行回転部材１２１の外周１２１ａが接触可能部として機能している。
【００２９】
同行回転部材１２１の外周形状は樽形状にされており、その外径の平均値は、リダクションギヤ１８のピッチ円直径Ｄ２と同じになるように設定されている。また、同行回転部材１２１に押し付けられた樹脂部材１２２の一部は、同行回転部材１２１の外形（樽形状）に見合う凹形状に弾性変形している。同行回転部材１２１に押し付けられていない状態での樹脂部材１２２の外径は、ピニオンギヤ１７のピッチ円直径Ｄ１よりもやや大きな径に設定されている。
【００３０】
本実施形態では、樹脂部材１２２と同行回転部材１２１とが、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８と減速比が同一の摩擦車として機能されているので、図２に示す実施形態と同様に、リダクションギヤ１８の変位に合わせてピニオンギヤ１７を追従させることができる。これにより、両ギヤ１７，１８間での歯打ち音の発生を防止することができる。
【００３１】
図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る平行軸歯車機構１３ｃの一部を模式的に示す拡大断面図である。この図６において、上述の図２および図５に示された各部と同等の構成部分については、図２および図５と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図６を参照して、この図６に示す実施形態が、図５に示す実施形態と主に相違するのは、同行回転部材２２１の外周形状が鼓形状にされていることにある。また、同行回転部材２２１の外径は、その平均値がリダクションギヤ１８のピッチ円直径Ｄ２と同じになるように設定されている。同行回転部材２２１の外周２２１ａに押し付けられた樹脂部材１２２の一部は、同行回転部材２２１の外形（鼓形状）に見合う凸形状に弾性変形している。
【００３２】
本実施形態では、樹脂部材１２２と同行回転部材２２１とが、ピニオンギヤ１７およびリダクションギヤ１８と減速比が同一の摩擦車として機能されているので、図２および図５に示す実施形態と同様に、リダクションギヤ１８の変位に合わせてピニオンギヤ１７を追従させて、両ギヤ１７，１８間での歯打ち音の発生を防止することができる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、同行回転部材２１の外周２１ａおよび支軸２３の外周２３ａに、それぞれ、弾性体としての樹脂部材２２および樹脂部材１２２が固定されている場合について説明したが、樹脂部材２２および樹脂部材１２２に代えて、当該樹脂部材２２および樹脂部材１２２と同形状であり、合成ゴムによって形成された合成ゴム部材を弾性体として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る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２】平行軸歯車機構の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】リダクションギヤにダンピングローラを組み付ける前の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る平行軸歯車機構の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る平行軸歯車機構の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る平行軸歯車機構の一部を模式的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・電動パワーステアリング装置、１２・・・電動モータ、１３，１３ａ〜１３ｃ・・・平行軸歯車機構、１４・・・減速機、１７・・・ピニオンギヤ、１８・・・リダクションギヤ（減速ギヤ）、１８ａ・・・一端面（減速ギヤの端面）、２１・・・同行回転部材、２１ａ・・・同行回転部材の外周（一方の外周）、２２・・・樹脂部材（弾性体）、２３・・・支軸、２３ａ・・・支軸の外周（一方の外周）、２７ａ・・・押付部の外周（他方の外周、接触可能部）、１２１・・・同行回転部材、１２１ａ・・・同行回転部材の外周（他方の外周、接触可能部）、１２２・・・樹脂部材（弾性体）、１２７ａ・・・押付部の外周（他方の外周、接触可能部）、２２１・・・同行回転部材、２２１ａ・・・同行回転部材の外周（他方の外周、接触可能部）
【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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