(57)【要約】【課題】減速機構の歯車相互の噛み合いを調整してバックラッシュ量を減少させ、歯打ち音の発生を抑えた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】第１軸受３５の外輪３５ａはハウジング３１に固定され、内輪３５ｂは軸方向の略中央部分を中心として傾動可能とされている。ウォーム軸３２ａとモータ１３の出力軸１３ａとは、両者間に嵌挿された動力伝達部材４２により２箇所でスプライン結合される。ウォーム３２がウォームホイール３３に向けて押圧されると、スプライン結合部の緩みによりウォーム軸３２ａとモータの出力軸１３ａとは軸方向に対して傾き、ウォーム、ウォームホイール相互の噛み合いが調整されバックラッシュ量を減少させる。結合部が２箇所に分散されるので、傾き角度を小さしてトルク伝達を円滑に行えるほか、歯打ち音の発生を抑え、歯面の片当たりが減少して耐久性を向上させることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵軸に加わる操舵トルクに応じてモータを駆動して操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
第１及び第２の２個の軸受で支承された駆動軸を備えた駆動歯車と、
前記駆動歯車に噛合し前記操舵軸に取付られた従動歯車と、
前記モータの出力軸と前記駆動軸とを結合する動力伝達部材とを備え、
前記第１の軸受は、第１の軸受の略軸受中心の回りに傾動可能に保持され、前記駆動歯車が前記従動歯車との噛み合い方向の変位を許容すること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記動力伝達部材は、モータ軸と駆動軸との間の軸ずれを許容する動力伝達部材であること
を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記動力伝達部材は、前記駆動軸側の結合部が駆動軸の内側に形成され、動力伝達部材は前記第１の軸受の略軸受中心に位置すること
を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記第２の軸受は、前記駆動軸をその軸方向と交差する方向に移動可能に支承すること
を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記駆動軸は、前記モータ側との反対側の軸端部に、駆動軸を前記駆動歯車と従動歯車との噛み合い方向に付勢する付勢部材が装着されていること
を特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記付勢部材は、前記駆動軸の軸端部に装着される作用部材と、該作用部材を駆動歯車と従動歯車との噛み合い方向に付勢する弾性部材とを備えていること
を特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記駆動歯車はウォームで、前記従動歯車はウォームホイールであること
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、ギアの歯打ち音を抑制する動力伝達機構を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵軸に加わるトルクを検出し、検出されたトルクに応じて、動力伝達機構を介して操舵軸に結合されたモータを駆動し、操舵力を補助する構成を備えている。
【０００３】
電動パワーステアリング装置に使用される動力伝達機構には高い減速比が要求されるほか、車室内或いはエンジンルーム内の狭い空間に配置できること、信頼性が高く、低コストが要求されること等の理由から、一般的にはウォーム歯車減速機構が広く使用されている。
【０００４】
ウォーム歯車減速機構では、ウォームとウォームホイールとの噛合部にバックラッシュが生じ、バックラッシュによるギアの歯打ち音が発生する。これはウォーム、ウォーム軸、これを支持する軸受部、ウォームホイール及びこれを支持する操舵軸等の寸法誤差や組立誤差によるものであるため、部品の仕上げ精度を高め、組立誤差を少なくする必要があった。
【０００５】
また、バックラッシュ量を減少させ、バックラッシュによるギアの歯打ち音を抑制するため、ウォーム軸の両端に弾性体を配置し、ウォーム軸を軸方向に移動可能にすることで、噛合部の衝撃を緩和してギアの歯打ち音を抑制するものが提案されている。
【０００６】
しかし、最近は電動パワーステアリング装置が大型車両にも搭載されるようになって操舵補助力の高出力化が求められるようになると、ウォーム及びウォームホイールの歯の摩耗が増大してバックラッシュの発生は避けられず、バックラッシュによるギアの歯打ち音が車室内に漏れる結果となる。
【０００７】
このため、ウォーム軸を支承する軸受をウォームとウォームホイールとの噛合方向に移動可能に構成すると共に、ウォームをウォームホイール方向に押圧する手段を設け、ウォームとウォームホイールとの噛合部のバックラッシュ量を減少させるものが提案されている。
【０００８】
ところが、上記したウォームをウォームホイール方向に押圧するときは、ウォーム軸を保持する軸受の内輪又は外輪に対して、軸の傾きを許容する構成が必要となるが、この構成とすれば、ウォーム軸の軸心とモータ軸の軸心とが同軸に配列されずに傾いたり、又両軸心がずれてしまう軸ずれの原因となる。
【０００９】
このため、それぞれが軸受により強固に支承されているウォーム軸とモータ軸とを結合するとき、例えばスプライン結合によるときは、スプライン歯面の隙間を大きくしてウォーム軸の軸心とモータ軸の軸心との傾きや軸ずれを許容する構成が提案されている。しかし、スプライン歯面の隙間を大きくすると、その部分から歯打ち音が発生するという不都合が生じるので、ウォーム軸とモータ軸との間に、両者を結合する結合部材を介在させ、結合部材によりウォーム軸の軸心とモータ軸の軸心との傾きや軸ずれを許容する構成が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０８−２０７７９２号公報。
【００１１】
【特許文献２】
特開２００１−８０５２９号公報。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した結合部材を採用すると、ウォーム軸方向に結合部材が介在する分だけスペースが必要となり、減速機構を小型に纏める上で支障となるほか、結合部材に高い加工精度を要求される等の不都合が生じる。
【００１３】
この発明は、上記課題を解決し、ウォーム軸方向の全長を短縮し、小型で製造コストを高めることがない減速機構の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するもので、請求項１の発明は、車両の操舵軸に加わる操舵トルクに応じてモータを駆動して操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、第１及び第２の２個の軸受で支承された駆動軸を備えた駆動歯車と、前記駆動歯車に噛合し前記操舵軸に取付られた従動歯車と、前記モータの出力軸と前記駆動軸とを結合する動力伝達部材とを備え、前記第１の軸受は、第１の軸受の略軸受中心の回りに傾動可能に保持され、前記駆動歯車が前記従動歯車との噛み合い方向の変位を許容することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
そして、前記動力伝達部材は、モータ軸と駆動軸との間の軸ずれを許容する動力伝達部材である。
【００１６】
また、前記動力伝達部材は、前記駆動軸側の結合部が駆動軸の内側に形成され、動力伝達部材は前記第１の軸受の略軸受中心に位置させるものとする。
【００１７】
そして、前記第２の軸受は、前記駆動軸をその軸方向と交差する方向に移動可能に支承するものとする。
【００１８】
また、前記駆動軸は、前記モータ側との反対側の軸端部に、駆動軸を前記駆動歯車と従動歯車との噛み合い方向に付勢する付勢部材が装着される。
【００１９】
そして、前記付勢部材は、前記駆動軸の軸端部に装着される作用部材と、該作用部材を駆動歯車と従動歯車との噛み合い方向に付勢する弾性部材とを備えている。
【００２０】
前記駆動歯車はウォームで、従動歯車はウォームホイールであってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、電動パワーステアリング装置１０の構成を説明する外観図で、コラム式の電動パワーステアリング装置である。図１において、１１は舵輪軸、１２は舵輪軸ハウジング、１３はモータ、２０はラック・ピニオン式運動変換機構を示す。
【００２３】
舵輪軸１１は、図１では図示されていないが、上部舵輪軸１１ａと下部舵輪軸１１ｂとから構成され、舵輪軸１１は舵輪軸ハウジング１２の内部に軸心回りに回転自在に支承されており、舵輪軸ハウジング１２は、車室内部の所定位置に下部を前方に向けて傾斜した状態に固定されている。また、上部舵輪軸１１ａの上端には、図示されていない舵輪が固定されている。
【００２４】
さらに、上部舵輪軸１１ａと下部舵輪軸１１ｂとは、図示されていないトーションバーにより結合されており、舵輪から上部舵輪軸１１ａを経て下部舵輪軸１１ｂに伝達される操舵トルクが、トーションバーにより検出され、検出された操舵トルクに基づいてモータ１３の出力が制御される。
【００２５】
ラック・ピニオン式運動変換機構２０は、長手方向を車両の左右方向として車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置され、軸方向に移動自在なラック軸２１と、ラック軸２１の軸心に対して斜めに支承されてラック軸２１の歯部に噛合する歯部を備えたピニオンを含むピニオン軸２２、及びラック軸２１とピニオン軸２２を支承する筒状のラック軸ケース２３とから構成される。
【００２６】
ピニオン軸２２と下部舵輪軸１１ｂの下部とは、２個の自在継手２５及び２６で連結されている。また、下部舵輪軸１１ｂの中間部分には後述するウォーム歯車減速機構３０が配置され、モータ１３から下部舵輪軸１１ｂに対して操舵補助力が供給されるように構成されている。
【００２７】
図２は、上記した電動パワーステアリング装置１０のウォーム歯車減速機構３０の第１の実施の形態を説明する部分断面図で、一部を切り欠いてウォーム軸の支承構成部分を断面として示してある。
【００２８】
図２において、１３はモータ、３１はハウジング、３２は駆動歯車であるウォーム、３３は従動歯車であるウォームホイールである。ウォーム３２の駆動軸であるモータ側のウォーム軸３２ａは、ハウジング３１に固定された第１軸受３５により回転自在に支承されており、ウォーム３２のモータ側とは反対側のウォーム軸３２ｂは、第２軸受３８により回転自在に支承されている。さらに、第２軸受３８より外側に突出したウォーム軸３２ｂの軸端には、後述する予圧部材４５が取付られている。
【００２９】
第１軸受３５の外輪３５ａはハウジング３１に固定されているが、第１軸受３５の内輪３５ｂの軸方向の左右には、合成樹脂等からなる弾性部材３６が配置されており、内輪３５ｂはウォーム軸３２ａを支承しながら第１軸受３５の軸方向の移動が許容されると共に、第１軸受３５の軸方向の略中央部分を中心として傾動可能とされている。
【００３０】
第２軸受３８の外輪は、ハウジング３１に固定されたホルダー３９ａに固定され、第２軸受３８の内輪にはブッシュ３９ｂが装着されている。ブッシュ３９ｂの内径は、これに嵌装されるウォーム軸３２ｂの外径よりも大きく形成されて両者の間には隙間が形成され、ブッシュ３９ｂに嵌装されるウォーム軸３２ｂは、隙間の分だけ半径方向に移動可能であるほか傾動も可能とされている。
【００３１】
ウォーム３２のモータ側のウォーム軸３２ａの内側には、ウォーム軸３２ａと同軸に結合孔３２ｃが形成され、結合孔３２ｃの内面にはスプライン溝３２ｄが形成されている。一方、モータ１３の出力軸１３ａには、内面にスプライン溝４１ｂが形成されている筒状の結合部材４０が固定されている。
【００３２】
ウォーム軸３２ａのスプライン溝３２ｄが形成されている結合孔３２ｃと、内面にスプライン溝４１ｂが形成されている筒状の結合部材４０との間に、外周面に前記スプライン溝に嵌合されるスプラインが形成された動力伝達部材４２が嵌挿され、ウォーム軸３２ａとモータ１３の出力軸１３ａとはスプライン結合される。
【００３３】
動力伝達部材４２のスプラインと、これに嵌合するウォーム軸３２ａのスプライン溝３２ｄ及び結合部材４０のスプライン溝４１ｂとの間には多少の緩みを持たせてあるので、ウォーム軸３２ａとモータの出力軸１３ａとの間には軸方向に対する傾きが許容されている。
【００３４】
この構成によれば、スプライン結合部が２箇所、即ち結合部材４０と動力伝達部材４２との間、及び動力伝達部材４２とウォーム軸３２ａとの間の２箇所にスプライン結合部があるので、ウォーム軸３２ａとモータの出力軸１３ａとの間の軸方向に対する傾きは２箇所のスプライン結合部に分散され、１箇所のスプライン結合部に生じる傾き角度を小さくできるから、トルク伝達を円滑に行うことができる。また、スプライン結合部の傾き角度を小さくすることでスプライン結合歯面の隙間を小さくできるから、歯面での歯打ち音の発生を抑えることができるほか、歯面の片当たりが減少して耐久性を向上させることができる。
【００３５】
図３は、予圧部材４５の取付部分の構成を説明する部分断面図、図４は予圧部材４５の正面図である。予圧部材４５は、金属材料からなる基板４６と、その上に配置されたパッド４７、及びパッド４７を所定方向に付勢するスプリング４８から構成される。
【００３６】
基板４６には、パッド４７の案内部材として、湾曲面を備えた一対の案内部材４６ａと、湾曲面を備えていない一対の案内部材４６ｂとがプレス加工等により形成されている。
【００３７】
パッド４７は合成樹脂で構成されており、中央にウォーム３２のウォーム軸３２ｂの軸端が嵌入される孔４７ａを備え、またパッド４７の外周には、基板４６に形成された湾曲面を備えた一対の案内部材４６ａの一端に係止される突起４７ｂが形成されている。
【００３８】
パッド４７は、基板４６の上に保持されるが、湾曲面を備えた一対の案内部材４６ａと、湾曲面のない一対の案内部材４６ｂとにより、図３及び図４で上下方向の移動は自在に、左右方向（移動方向と交差する方向）の移動は規制されて保持されている。
【００３９】
さらに、パッド４７の外側には、パッド４７を図３及び図４で下方向に付勢するスプリング４８が配置され、パッド４７は図３及び図４で下方向に付勢されるが、前記突起４７ｂが一対の案内部材４６ａの一端に係止して限界を越えての移動は規制されている。
【００４０】
予圧部材４５は、その基板４６がハウジング３１の軸受３８の外側において、半径方向及び軸方向に移動しないようにハウジング３１に固定される。
【００４１】
次に、上記構成の動作を説明する。モータ１３の出力軸１３ａが回転すると、出力軸１３ａに結合された結合部材４０と動力伝達部材４２とはスプライン結合されており、動力伝達部材４２とウォーム軸３２ａともスプライン結合されているから、モータ１３の回転はウォーム３２に伝達され、ウォーム３２に噛合するウォームホイール３３を回転させる。
【００４２】
予圧部材４５のパッド４７は、スプリング４８の付勢力により図２で下方向に付勢されているから、パッド４７の孔４７ａに軸端部が嵌入されたウォーム軸３２ｂも下方向に付勢され、ウォーム３２のモータ側とは反対側の軸端部はウォームホイール３３に向けて押圧される。パッドの孔４７ａに端部が嵌入されたウォーム軸３２ｂも下方向に付勢され、ウォーム３２はウォームホイール３３に向けて押圧されて、両者の噛み合い状態が深くなり、バックラッシュ量を減少させることができる。
【００４３】
前記したとおり、動力伝達部材４２を介して、ウォーム軸３２ａとモータ１３の出力軸１３ａとは軸方向に対する傾きが許容されて結合されており、第１軸受３５は軸方向の略中央部分を中心として傾動可能とされているから、ウォーム３２がウォームホイール３３に向けて押圧されると、動力伝達部材４２が内側に配置されているウォーム軸３２ａは第１軸受３５の軸方向の略中央部分を中心として傾動し、ウォーム３２を無理なくウォームホイール３３に向けて移動させることができる。
【００４４】
これにより、ウォーム３２とウォームホイール３３との噛み合いを調整して、確実にバックラッシュ量をなくし、或いは減少させることができる。
【００４５】
次に、第２の実施の形態のウォーム歯車減速機構３０を説明する。第１の実施の形態との相違点は、第１の実施の形態における結合部材４０とウォーム軸３２ａとの間をスプライン結合する動力伝達部材４２を、平行平面を備えた動力伝達部材５２に置換したもので、その他の構成は変らない。第１の実施の形態のものと同一部材には同一符号を付して説明を省略し、相違点について説明する。
【００４６】
図５は、ウォーム歯車減速機構３０の第２の実施の形態を説明する正面からみた断面図で、一部を切り欠いてウォーム軸の支承構成部分を断面として示してある。また、図６は平行平面を備えた動力伝達部材５２の斜視図である。
【００４７】
まず、図６を参照して動力伝達部材５２の構成を説明する。動力伝達部材５２は円柱状の動力伝達体５２ａの軸方向の両端に、軸方向に平行に延びた平行平面を備えた第１の平面結合部５２ｂと、第２の平面結合部５２ｃとが配置されて構成されており、第１の平面結合部５２ｂと第２の平面結合部５２ｃとは、軸芯に対して互いに９０°位相がずれて配置されている。
【００４８】
モータ１３の出力軸１３ａの端部には、筒状の結合部材４０が固定されており、結合部材４０には、上記した動力伝達部材５２の第１の平面結合部５２ｂに嵌合する平行平面を備えた嵌合溝４１ｅが同軸に形成されている。
【００４９】
一方、ウォーム３２のモータ側のウォーム軸３２ａには、上記した動力伝達部材５２の第２の平面結合部５２ｃに嵌合する平行平面を備えた嵌合溝３２ｆが同軸に形成されている。
【００５０】
筒状の結合部材４０の嵌合溝４１ｅに動力伝達部材５２の第１の平面結合部５２ｂが嵌合され、動力伝達部材５２の第２の平面結合部５２ｃはウォーム軸３２ａの嵌合溝３２ｆに嵌合され、ウォーム軸３２ａとモータ１３の出力軸１３ａとは動力伝達部材５２の第１の平面結合部５２ｂと第２の平面結合部５２ｃとにより結合される。
【００５１】
動力伝達部材４２の第１の平面結合部５２ｂと結合部材４０の嵌合溝４１ｅ、及び動力伝達部材４２の第２の平面結合部５２ｃとウォーム軸３２ａの嵌合溝３２ｆとの間には、多少の緩みを持たせて移動可能であるので、ウォーム軸３２ａとモータの出力軸１３ａとの間には軸方向に対する傾きが許容されている。
【００５２】
そして、この構成によれば、ウォーム軸３２ａとモータの出力軸１３ａとの間の結合部が２箇所、即ち結合部材４０と動力伝達部材４２との間、及び動力伝達部材４２とウォーム軸３２ａとの間の２箇所あるから、第１の実施の形態のものと同様に、ウォーム軸３２ａとモータの出力軸１３ａとの間の軸方向に対する傾きは２箇所の結合部に分散され、１箇所の結合部に生じる傾き角度を小さくできるから、トルク伝達を円滑に行うことができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、駆動歯車の駆動軸を支承する第１の軸受が、その略軸受中心の回りに傾動可能に構成されており、また、モータ軸と駆動軸とを結合する動力伝達部材が第１の軸受の略軸受中心に位置するように配置されているから、駆動歯車（例えばウォーム）を従動歯車（例えばウォームホイール）に向けて押圧して両者の噛み合い状態を深くしてバックラッシュ量を減少させるとき、動力伝達部材が第１の軸受の軸方向の略中央部分を中心として傾動し、駆動歯車を無理なく従動歯車に向けて移動させることができる。
【００５４】
これにより、駆動歯車と従動歯車との噛み合いを調整して、確実にバックラッシュ量をなくし或いは減少させ、歯打ち音の発生を抑えることができる。
【００５５】
さらに、駆動軸と動力伝達部材とを結合する結合部が駆動軸の内側に形成されているので、モータと駆動軸との間に動力伝達部材が介在しても、その軸方向の寸法を長くすることがなく、減速機構を小型に構成できる。そして、結合部に特に高い加工精度や組立精度を要求されることがないから、電動パワーステアリング装置全体を小型に纏めることができ、又製造コストを上昇させることがない等、顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電動パワーステアリング装置の構成を説明する外観図。
【図２】ウォーム歯車減速機構の第１の実施の形態を説明する部分断面図。
【図３】予圧部材の取付部分の構成を説明する部分断面図。
【図４】予圧部材の正面図。
【図５】ウォーム歯車減速機構３０の第２の実施の形態を説明する部分断面図。
【図６】動力伝達部材の斜視図。
【符号の説明】
１０  電動パワーステアリング装置
１１  舵輪軸
１１ａ  上部舵輪軸
１１ｂ  下部舵輪軸
１２  舵輪軸ハウジング
１３  モータ
１３ａ  出力軸
２０  ラック・ピニオン式運動変換機構
２１  ラック軸
２２  ピニオン軸
２３  ラック軸ケース
２５、２６  自在継手
３０  ウォーム歯車減速機構
３１  ハウジング
３２  ウォーム
３２ａ、３２ｂ  ウォーム軸
３２ｃ  結合孔
３２ｄ  スプライン溝
３２ｆ  嵌合溝
３３  ウォームホイール
３５  第１軸受
３６  弾性部材
３８  第２軸受
３９ａ  ホルダー
３９ｂ  ブッシュ
４０  結合部材
４１ｂ  スプライン溝
４１ｅ  嵌合溝
４２  動力伝達部材
４５  予圧部材
４６  基板
４６ａ  湾曲面を備えた案内部材
４６ｂ  湾曲面を備えていない案内部材
４７  パッド
４７ａ  孔
４７ｂ  突起
４８  スプリング
５２  動力伝達部材
５２ａ  動力伝達体
５２ｂ  第１の平面結合部
５２ｃ  第２の平面結合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004237755.tif 000006
【図５】
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【図６】
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