(57)【要約】【課題】構造が簡易であると共に、製造コストを著しく低減すること。【解決手段】ハウジング４の端部に、磁石ホルダー３０が設けてある。この磁石ホルダー３０は、永久磁石３１をインサート樹脂成形したものであり、ハウジング４にボルト締め固定される。永久磁石３１の磁気吸引力によって、ウォーム３ａとウォームホイール２を互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができる。【選択図】  図１
2004255982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力を少なくとも２つのギヤの噛合により伝達して、車輪を転舵する車両用ステアリング装置において、
前記２つのギヤを互いに近付けるように、磁気吸引力を発生する磁気発生手段と具備することを特徴とする車両用ステアリング装置。
【請求項２】
前記車両用ステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、ウォームギヤ機構の減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置を備え、
前記２つのギヤは、ウォームと、ウォームホイールであることを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
【請求項３】
前記車両用ステアリング装置は、ギヤハウジングに回転自在に支持したピニオン軸に、当該ギヤハウジングに軸方向に摺動自在に設けたラック軸を噛合して、操舵力を伝達するラックアンドピニオン型ステアリング装置を備え、
前記２つのギヤは、ピニオンと、ラックであることを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電動パワーステアリング装置、又は、車両用ラックアンドピニオン型ステアリング装置等の車両用ステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を減速装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように構成したものが知られている。このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。
【０００３】
この動力伝達機構として、ウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置においては、ウォームとウォームホイールの歯面間には、バックラッシュが生ずることになるため、噛合い部より連続したギヤ打音が発生するといったことがある。
【０００４】
特許文献１においては、ウォーム軸をウォームホイール方向に偏倚可能な構造し、バネ体等によって、ウォーム軸をウォームホイールに弾性的に付勢しており、これにより、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止している。
【０００５】
また、車両用ラックアンドピニオン型ステアリング装置において、そのギヤボックスでは、その上端をステアリングホイールに連結したピニオン軸が回転自在に支持してある。このピニオン軸に対向して、ピニオン軸に噛合するラック軸が軸方向に摺動自在に設けてある。
【０００６】
特許文献２においては、このラック軸は、撓むことができるようにハウジング内に支持してあり、その背面側から、バネにより付勢したプレッシャ・パッドによって、ピニオン軸に向けて弾性的に押圧し、これにより、ラックとピニオンの噛合状態を良好に維持し、ギヤ打音の発生を防止している。なお、プレッシャ・パッドは、ハウジング内に摺動自在に嵌合して設けてあり、その背面側は、コイルバネを介して、調整ネジがハウジングに螺合してある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−４３７３９号公報
【特許文献２】
実開平５−７６９５０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１及び２においては、電動パワーステアリング装置と、ラックアンドピニオン型ステアリング装置とで、箇所は異なるが、共に、バネ等の弾性部材を用いて、噛み合い軸の一方を他方の噛み合い軸に弾性的に付勢して、ギヤ打音の発生を防止するようにしている。
【０００９】
しかしながら、バネ等の弾性部材を用いて弾性的に付勢していることから、その構造が複雑になると共に、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【００１０】
具体的には、ハウジング等内において、バネを保持する保持部材等がスライドする構造が必要になるが、このスライド構造が複雑であるといったことがある。
【００１１】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、その構造が簡易であると共に、製造コストを著しく低減した車両用ステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る車両用ステアリング装置は、操舵力を少なくとも２つのギヤの噛合により伝達して、車輪を転舵する車両用ステアリング装置において、
前記２つのギヤを互いに近付けるように、磁気吸引力を発生する磁気発生手段と具備することを特徴とする。
【００１３】
このように、請求項１によれば、磁気発生手段によって、操舵力を伝達するための２つのギヤを互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００１４】
また、車両用ステアリング装置は、好適には、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、ウォームギヤ機構の減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置であり、この場合、２つのギヤは、ウォームと、ウォームホイールである。
【００１５】
さらに、車両用ステアリング装置は、好適には、ギヤハウジングに回転自在に支持したピニオン軸に、当該ギヤハウジングに軸方向に摺動自在に設けたラック軸を噛合して、操舵力を伝達するラックアンドピニオン型ステアリング装置であり、この場合、２つのギヤは、ピニオンと、ラックである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る車両用ステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（第１実施の形態：電動パワーステアリング装置）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【００１８】
図１に示すように、ステアリングホイール（図示略）に連結した入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して出力軸１が連結してあり、出力軸１に、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール２が固定してある。
【００１９】
このウォームホイール２には、ウォーム３ａが噛合してあり、このウォーム３ａのためのウォーム軸３は、その両端部で２個の第１及び第２軸受１０，２０により支持してある。
【００２０】
また、ウォームギヤ減速機構のためのハウジング４は、電動モータ５と一体的に構成してあり、ウォーム軸３は、電動モータ５の駆動軸６とスプライン嵌合してある。
【００２１】
なお、ウォーム軸３は、ＳＣＭ４１５等の磁性体の鋼にて製作されている。また、モータ側の第１軸受１０においては、  ウォーム軸３と、電動モータ５の駆動軸６との連結部となるスプライン係合部を支点してウォーム軸が傾き可能になるように軸受の角スキマが設定されている。
【００２２】
また、ウォーム軸３の軸端側の第２軸受２０の外輪とハウジング４の内面４ａとの嵌合すきまは、０．３〜０．５ｍｍ程度とし、ウォーム軸３の軸端がラジアル方向に移動可能な寸法になっている。
【００２３】
本実施の形態では、ハウジング４の端部に、磁石ホルダー３０が設けてある。この磁石ホルダー３０は、永久磁石３１をインサート樹脂成形したものであり、ハウジング４にボルト締め固定される。ハウジング孔との嵌合面となる円筒面には、溝が形成されていて、Ｏリング３２が取り付き、ハウジング４の内部に泥水が浸入しないようになっている。
【００２４】
永久磁石３１は、つば付きの円筒形状をしており、樹脂から抜け出ないようになっている。軸方向に着磁され、着磁された一端部がウォーム軸３に近接して配置され、ウォーム軸３をウォームホイール２側に近付ける荷重を付加し、ギヤの噛み合い部にガタが生じないようにしている。
【００２５】
ウォーム３ａとウォームホイール２とのバックラッシュをなくすためには、ウォーム軸３をウォームホイール２側に引っ張るか、逆に、ウォームホイール２をウォーム軸３側に引っ張れば良い。どちらでも同じであるが、本実施の形態のように、ウォーム軸３をウォームホイール２側に引っ張る構造は、軽い部品を引っ張ることになるので、小さな磁力ですむとの効果がある。
【００２６】
以上のように、本実施の形態では、永久磁石３１の磁気吸引力によって、ウォーム３ａとウォームホイール２を互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００２７】
（第２実施の形態：電動パワーステアリング装置）
図２（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの部分斜視図である。
【００２８】
上記第１実施の形態では、永久磁石を用いた構造を示したが、本実施の形態では、別部材となる永久磁石を用いずに、ウォームホイールを永久磁石材料にて製作し、直接ウォームホイールを着磁している。
【００２９】
ウォームホイール２は、本実施の形態では、鉄系、クロム系、あるいはコバルト系の塑性加工磁石、あるいはアルニコ磁石等の鋳造磁石材料にて製作されている。歯数は、偶数になっており、図２（ｂ）に示すように、各歯の歯先を交互にＮ極とＳ極とを着磁している。着磁したウォームホイール２の歯先がウォーム軸３の歯底を引っ張って、噛み合う両ギヤを近付け、バックラッシュをなくしている。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ウォームホイール２を着磁したが、これに代えて、ウォーム軸３を着磁してもよい。
【００３１】
以上のように、本実施の形態では、着磁したウォームホイール２の磁気吸引力によって、ウォーム３ａとウォームホイール２を互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００３２】
（第３実施の形態：電動パワーステアリング装置）
図３（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの部分斜視図である。
【００３３】
上記第２実施の形態では、ギヤを永久磁石にて製作し、ギヤを直接着磁してギヤそのものを永久磁石とした。上記第２実施の形態は、構造が簡単になるが、ウォームホイール２全体を磁石材料としたので、材料費が嵩む虞れがある。そこで、本実施の形態では、材料費が嵩まないように、ギヤの一部に、フェライトの粉末を混入したポリアミド等の樹脂をインサート成形し、フェライト樹脂を着磁して用いている。
【００３４】
本実施の形態では、ウォームホイール２では、ギヤの一部に、プラスチック磁石４１が取り付けてある。ギヤの歯先の一部に、図３（ｂ）に示すように、切欠きが形成してあり、この切欠きを埋め込むように、プラスチック磁石４１が成形してある。なお、プラスチック磁石では、図３（ｂ）に示すように、成形した樹脂がラジアル方向外側に外れないように、切欠きは、逆Ｔ字形の形状をしている。
【００３５】
歯数は、偶数になるように設計されていて、各歯の歯先には、同じ形のプラスチック磁石４１が取付けてある。成形後、各磁石の外径面をＮ極とＳ極に交互に着磁する。
【００３６】
プラスチック磁石４１が埋め込まれた以外の箇所は、鋼製の材料にしても良いし、６６ナイロン等の樹脂製の材料にしてもよい。樹脂製の材料にする場合には、先ず、プラスチック磁石４１を埋め込むための溝付きギヤを成形し、その後、２次成形にて、溝にプラスチック磁石を成形する。
【００３７】
なお、本実施の形態では、ウォームホイール２に、プラスチック磁石４１が取り付けてあるが、これに代えて、ウォーム軸３に、プラスチック磁石４１が取り付けてあっても良い。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、ウォームホイール２に取付けたプラスチック磁石４１の磁気吸引力によって、ウォーム３ａとウォームホイール２を互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００３９】
（第４実施の形態：電動パワーステアリング装置）
図４は、本発明の第４実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。図５は、磁石ホルダーの断面図である。
【００４０】
本実施の形態は、ソレノイドを用いて操舵状況に応じて、ウォーム軸３のウォームホイール２側への押付力を制御するようにした構造である。
【００４１】
本実施の形態では、ハウジング４の端部に、磁気ホルダー５０が設けてある。図５に示すように、磁気ホルダー５０は、樹脂の成形にて製作されている。磁気ホルダー５０内には、鋼板により製作されて磁束を流すためのヨーク５１と、コア５２とが埋設されている。
【００４２】
ヨーク５１の内側には、コイル５３が設けてあり、コイル５３に電流を流すことによって、後述するプランジャー５４を引っ込めることができるようになっている。
【００４３】
プランジャー５４は、磁気ホルダー５０内で摺動自在に設けてあり、コイル５３に電流を流さない時には、後述するバネ５５によって、ウォーム軸３をウォームホイール２に押し付けている。バネ５５は、コア５２とプランジャー５４との間に配置してあり、プランジャー５４を押し出す方向に付勢力を作用させている。
【００４４】
これにより、コイル５３に電流を流すと、磁力によってバネ５５の付勢力に抗して、プランジャー５４を引っ込め、ウォーム軸３から離間して、押付力は、零になる。電流値をコントロールすれば、押付力の大きさをコントロールすることができる。
【００４５】
なお、磁気ホルダー５０には、蓋６０が取付けてある。この蓋６０では、その外周に凸部が形成されていて、磁気ホルダー５０の溝にパチン結合している。この蓋６０は、プランジャー５４が抜け落ちようとすると、その段部５４ａが蓋６０の側面に当接して、ストッパー機能を果たす役割も有している。
【００４６】
また、磁気ホルダー５０では、ハウジング孔との嵌合面となる円筒面には、溝が形成されていて、Ｏリング６１が取り付き、ハウジング４の内部に泥水が浸入しないようになっている。
【００４７】
本実施の形態では、ステアリングホイールに付いているトルクセンサーの信号をインプット信号とし、操舵トルクがない時には、押付力を大きくし、路面から入力されるウォームホイール２の振動に対してギヤ打音を防止するようにしている。
【００４８】
一方、操舵による伝達トルクのある時には、ギヤが噛み合ってアシスト力の伝達が行われており、ギヤの噛み合い部にガタがない状態なので、伝達摩擦が大きくならないように、押付力を零にする。
【００４９】
なお、従来の構造では、運転中のバネ力を制御するのは難しく、高機能化への対応は、困難である。これに対して、本実施の形態の構造は、運転中に、磁力を電気的に制御することは容易であるので、必要に応じてより高機能なステアリングシステムにすることが可能になる。
【００５０】
また、本第４実施の形態では、トルクセンサーをインプット信号としているが、ステアリングホイールに付けた操舵角速度センサーの信号をインプット信号としてもよい。さらに、本発明の第４実施の形態の変形例として、ソレノイド機構以外に、電歪素子や磁歪素子を使用して作動変位を取り出し、押付力を発生させるように構成してあってもよい。この場合、図５のコイルバネ５５を電歪材あるいは磁歪材に置き換えればよい。
【００５１】
以上のように、本実施の形態では、コイル５３の磁気吸引力によって、ウォーム３ａとウォームホイール２を互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００５２】
（第５実施の形態：ラックアンドピニオン型ステアリング装置）
図６は、本発明の第６実施の形態に係るラックアンドピニオン型ステアリング装置の縦断面図である。
【００５３】
本実施の形態は、ラックアンドピニオン型ステアリング装置に係り、車両用ステアリング装置のギヤボックスでは、そのハウジング７０の軸受７２，７３に、その上端をステアリングホイールに連結したピニオン軸７４が回転自在に支持してある。このピニオン軸７４に対向して、ピニオン軸７４のピニオン７４ａに噛合するラック軸７５が摺動自在に設けてある。なお、符合７６は、ハウジング７０に、ピニオン軸７４と軸受７２とを取付けるためのネジ部材であり、符合７７は、オイルシールである。
【００５４】
上記の第１実施の形態と同様に、軸受７３では、ピニオン軸７４がラジアル方向に移動可能になるように、軸受７３の外輪と、ハウジング７０との嵌合は、すきま嵌合になっている。
【００５５】
ハウジング７０の端部に、磁石ホルダー８０が設けてある。この磁石ホルダー８０は、永久磁石８１をインサート樹脂成形したものであり、ハウジング７０にボルト締め固定される。ハウジング孔との嵌合面となる円筒面には、溝が形成されていて、Ｏリング８２が取り付き、ハウジング７０の内部に泥水が浸入しないようになっている。
【００５６】
永久磁石８１は、つば付きの円筒形状をしており、樹脂から抜け出ないようになっている。軸方向に着磁され、着磁された一端部がピニオン軸７４に近接して配置され、ピニオン軸７４をラック軸７５側に近付ける荷重を付加し、ギヤの噛み合い部にガタが生じないようにしている。すなわち、本実施の形態では、永久磁石８１の着磁の一端部が軸受７３の外輪に近接して、ピニオン軸７４をラック軸７５側に引っ張っている。
【００５７】
ピニオン軸７４とラック軸７５とのバックラッシュをなくすためには、ピニオン軸７４をラック軸７５側に引っ張るか、逆に、ラック軸７５をピニオン軸７４側に引っ張れば良い。どちらでも同じであるが、本実施の形態のように、ピニオン軸７４をラック軸７５側に引っ張る構造は、軽い部品を引っ張ることになるので、小さな磁力ですむとの効果がある。
【００５８】
以上のように、本実施の形態では、永久磁石８１の磁気吸引力によって、ピニオン軸７４とラック軸７５を互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００５９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、上記第１乃至第４実施の形態は、電動パワーステアリング装置に関し、第５実施の形態は、ラックアンドピニオン型ステアリング装置に関するが、第１乃至第４実施の形態における磁気発生構造は、ラックアンドピニオン型ステアリング装置にも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、磁気発生手段によって、操舵力を伝達するための２つのギヤを互いに近付けるように構成しているため、簡易な構造により、バックラッシュに起因するギヤ打音の発生を防止することができ、製造コストを著しく低減することもできる。
【００６１】
また、車両用ステアリング装置は、好適には、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、ウォームギヤ機構の減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置であり、この場合、２つのギヤは、ウォームと、ウォームホイールである。
【００６２】
さらに、車両用ステアリング装置は、好適には、ギヤハウジングに回転自在に支持したピニオン軸に、当該ギヤハウジングに軸方向に摺動自在に設けたラック軸を噛合して、操舵力を伝達するラックアンドピニオン型ステアリング装置であり、この場合、２つのギヤは、ピニオンと、ラックである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの部分斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの部分斜視図である。
【図４】本発明の第４実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図５】本発明の第４実施の形態に係る磁石ホルダーの断面図である。
【図６】本発明の第６実施の形態に係るラックアンドピニオン型ステアリング装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１  出力軸
２  ウォームホイール
３  ウォーム軸
３ａ  ウォーム
４  ハウジング
５  電動モータ
６  駆動軸
１０  第１軸受
２０  第２軸受
３０  磁石ホルダー
３１  永久磁石
３２  Ｏリング
４１  プラスチック磁石
５０  磁気ホルダー
５１  ヨーク
５２  コア
５３  コイル
５４  プランジャー
５５  バネ
６０  蓋
６１  Ｏリング
７０  ハウジング
７２，７３  軸受
７４  ピニオン軸
７４ａ  ピニオン
７５  ラック軸
８０  磁石ホルダー
８１  永久磁石
８２  Ｏリング
【図１】
2004255982.tif 000003
【図２】
2004255982.tif 000004
【図３】
2004255982.tif 000005
【図４】
2004255982.tif 000006
【図５】
2004255982.tif 000007
【図６】
2004255982.tif 000008