(57)【要約】【課題】寸法精度、温度上昇、湿度上昇及び摩耗によるバックラッシュ量の増加、噛合い詰まりを、調整手段を用いることなく抑制することができるようにする。【解決手段】操舵補助用のモータの出力軸に連動連結されるウォーム３と、該ウォーム３に噛合する合成樹脂製の歯を有するウォームホイール４とを備えており、該ウォームホイール４の径方向の途中に環状溝４３及び該環状溝４３に沿って湾曲するように軸長方向へ突設され、撓みが可能な湾曲環部４４を設け、該湾曲環部４４の湾曲始端部及び湾曲中央部を環状撓み部４５，４６とし、該環状撓み部４５，４６を径方向に撓ませることによりバックラッシュ量の増加及び噛合い詰まりを抑制するようにした。【選択図】        図３
2004237843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用のモータの回転を、小歯車と、該小径歯車に噛合する合成樹脂製の歯を有する大歯車とを介して舵取手段に伝えて操舵補助するようにした電動式パワーステアリング装置において、前記大歯車は径方向の途中に環状溝及び該環状溝の近傍で径方向への撓みが可能な環状撓み部を有する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】
前記大歯車は前記環状溝に沿って湾曲し、前記環状撓み部を有する湾曲環部を備えている請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記環状溝は大歯車の一側面に開放された小径溝と、他側面に開放された大径溝とからなり、小径溝及び大径溝の底部を前記環状撓み部としてある請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記大歯車は前記歯を有する環状の樹脂歯体と、該樹脂歯体に内嵌された芯体とを備え、前記樹脂歯体に前記環状溝及び環状撓み部が設けられている請求項１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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ及び該モータの回転力を舵取手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段の動作を前記モータの回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００３】
減速歯車機構はその一端部が前記モータの出力軸に連動連結される小歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合し、舵取手段に繋がる大歯車としてのウォームホイールとを備えている。
【０００４】
このウォームホイールは、前記ウォームに噛合する合成樹脂製で環状の樹脂歯体及び該樹脂歯体に内嵌された芯体を備えており、樹脂歯体によってウォームとの噛合による騒音を小さくするとともに、歯の加工性を良好にしてある。
【０００５】
このように減速歯車機構が用いられた電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム、ウォームホイール及びウォームホイール等を支持するハウジングの加工精度によってウォーム及びウォームホイールの噛合部にバックラッシュが発生することになるため、バックラッシュ量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくすべく、ウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が許容範囲となるようにウォーム、ウォームホイール、ハウジング等が選択され組み立てられている（所謂層別組立て）が、この組立てに多くの時間を要することになる。
【０００６】
また、樹脂歯体を有するウォームホイールが用いられた場合、組立てるときの室温及び湿度においてバックラッシュ量が適正であったものが、雰囲気温度等による減速歯車機構の温度上昇、及び湿度上昇によって樹脂歯体が金属製の芯体及びウォームに比べて大きく膨張し、該樹脂歯体の径方向外方への体積が増加し、噛合い詰まりが発生することになり、また、経年使用による歯の摩耗によりバックラッシュ量が多くなる。
【０００７】
そこで、モータ側端部が転がり軸受を介してハウジングに回転自在に支持されたウォームの反モータ側端部をウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受部材と、該軸受部材を付勢してウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加えるばね体とを備え、該ばね体の撓み量を調整することにより前記回転中心間距離を調整し、バックラッシュ量を調整することができるようにした電動式パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献１。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−４３７３９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のように軸受部材及びばね体等の調整手段を用いてバックラッシュ量を調整するようにした電動式パワーステアリング装置にあっては、バックラッシュ量を調整するための部品点数が増加するとともに、組込み作業性が悪化することになり改善が要望されていた。
【００１０】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、寸法精度、温度上昇、湿度上昇及び摩耗によるバックラッシュ量の増加、噛合い詰まりを、調整手段を用いることなく抑制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する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの回転を、小歯車と、該小径歯車に噛合する合成樹脂製の歯を有する大歯車とを介して舵取手段に伝えて操舵補助するようにした電動式パワーステアリング装置において、前記大歯車は径方向の途中に環状溝及び該環状溝の近傍で径方向への撓みが可能な環状撓み部を有することを特徴とする。
【００１２】
第１発明にあっては、小歯車との噛合により環状撓み部を径方向に若干撓ませ、噛合部に予圧を加えた状態で組み込むことができるため、大歯車等の寸法精度によるバックラッシュ量の増加及び噛合い詰まりを抑制することができる。しかも、温度上昇、湿度上昇によって大歯車が膨張するとき、小歯車との噛合によって前記環状撓み部を全周に亘って均等的に撓ませることができるため、噛合い詰まりを全周に亘って均等的に抑制することができる。さらに、前記環状撓み部の撓みにより前記噛合部に予圧を加えることができるため、経年使用により小歯車及び大歯車の歯が摩耗した場合においても、バックラッシュ量の増加を全周に亘って均等的に抑制することができ、バックラッシュによる音鳴りを低減できる。また、寸法精度、温度上昇、湿度上昇及び摩耗によるバックラッシュ量の増加、噛合い詰まりを、減速歯車機構を構成する大歯車により抑制することができるため、ウォームとウォームホイールとの回転中心間距離を調整するものに比べて部品点数を低減でき、組込み作業性を向上できる。
【００１３】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記大歯車は前記環状溝に沿って湾曲し、前記環状撓み部を有する湾曲環部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
第２発明にあっては、環状溝の軸長方向深さ寸法及び径方向幅寸法に対応する長さの湾曲環部を得ることができるため、環状撓み部の可撓性を高めることができ、寸法精度、温度上昇、湿度上昇及び摩耗に対応して環状撓み部をスムーズに撓ませることができる。
【００１５】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記環状溝は大歯車の一側面に開放された小径溝と、他側面に開放された大径溝とからなり、小径溝及び大径溝の底部を前記環状撓み部としてあることを特徴とする。
【００１６】
第３発明にあっては、小径溝による環状撓み部と、大径溝による環状撓み部との可撓性を均等化でき、環状撓み部を撓ませた場合、該環状撓み部から小歯車に加わる力（負荷）を低減でき、小歯車の回転性を高めることができる。
【００１７】
第４発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記大歯車は前記歯を有する環状の樹脂歯体と、該樹脂歯体に内嵌された芯体とを備え、前記樹脂歯体に前記環状溝及び環状撓み部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
第４発明にあっては、樹脂歯体を成形するとき、成形用型によって前記環状溝及び環状撓み部を簡易に得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図、図２は電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図、図３はウォームホイールの構成を示す拡大断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【００２０】
電動式パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ１と、該モータ１の出力軸１ａに軸継手２を介して継合される小歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する大歯車としてのウォームホイール４を有する減速歯車機構Ａと、該減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段５とを備えている。
【００２１】
この舵取手段５は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、他端部に筒部５１ａを有する第１の操舵軸５１と、筒部５１ａ内に挿入されてその一端部が第１の操舵軸５１の筒部５１ａに連結され、操舵輪Ｂに加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー５２と、他端部がトーションバー５２の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる第２の操舵軸５３とを備え、該第２の操舵軸５３がユニバーサルジョイントを介して例えばラックピニオン式の舵取機構（不図示）に繋がる。
【００２２】
減速歯車機構Ａのウォーム３は軟鋼等の金属製であり、歯部３ａの両端に軸部３ｂ，３ｃを有しており、一端の軸部３ｂが転がり軸受６を介してアルミニウム製のハウジング７内に支持された状態でモータ１の出力軸１ａに連動連結され、他端の軸部３ｃが軸受部材８を介してハウジング７内に支持されている。
【００２３】
ウォームホイール４は、ウォーム３に噛合する複数の歯４ａを外周に有する合成樹脂製で環状の樹脂歯体４１と、該樹脂歯体４１の内側にインサート結合により内嵌された金属製で円筒形の芯体４２とを備え、該芯体４２の中心部に有する嵌合孔４ｂが第２の操舵軸５３の途中に嵌合固定されている。
【００２４】
樹脂歯体４１は中心部に嵌合孔４１ａを有する円板部４１ｂと、該円板部４１ｂの外周部から軸長方向（板厚方向）へ突設され、その外周に歯４ａを有する環状歯部４１ｃと、円板部４１ｂの径方向途中に環状溝４３及び該環状溝４３に沿って湾曲するように軸長方向へ突設された湾曲環部４４とを備えている。
【００２５】
環状溝４３は径方向寸法が約０．２〜０．３ｍｍの幅寸法としてあり、円板部４１ｂの一側面から板厚方向（軸長方向）へ窪んでいる。湾曲環部４４は円板部４１ｂの軸長方向肉厚よりも薄肉とし、その湾曲始端部の小径側と湾曲中央部とを環状溝４３の近傍で全周に亘って撓みが可能な環状撓み部４５，４６としてある。尚、湾曲環部４４は、｛（環状溝４３の軸長方向深さ寸法×２）＋環状溝４３の径方向寸法｝に対応する長さとしてあり、全体的に径方向に撓み可能な厚さに形成されているが、その他、前記環状撓み部４５，４６となる部分だけを径方向に撓み可能な厚さとしてもよい。
【００２６】
樹脂歯体４１は芯体４２を射出成形型にインサートとして収容配置し、溶融されたナイロン樹脂等の合成樹脂材料を樹脂歯体４１の周りに射出することにより成形してあり、芯体４２と一体に結合してある。
【００２７】
ハウジング７はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ｂ，３ｃを、転がり軸受６及び軸受部材８を介して回転自在に支持した第１収容部７ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を第２の操舵軸５３及び該第２の操舵軸５３に嵌合された２つの転がり軸受９，１０を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００２８】
第１収容部７ａはウォーム３の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端部には転がり軸受６を嵌合支持する支持孔７１及び該支持孔７１に連なるねじ孔７２及びモータ取付部７３が設けられており、ねじ孔７２に転がり軸受６を固定するためのねじ環１１が螺着されている。また、モータ取付部７３にモータ１が取付けられている。
【００２９】
第１収容部７ａの他端部には、軸部３ｃが挿入される凹孔７４及び該凹孔７４の内面に臨み、軸部３ｃの径方向に向けて穿設、換言すればウォーム３をウォームホイール４に向けて押付ける方向に穿設された円柱形の収容孔７５が設けられている。この収容孔７５には軸部３ｃが回転自在に嵌合される軸受部材８と、該軸受部材８を前記押付ける方向へ付勢するコイルバネからなる弾性体１２と、収容孔７５の外部への開放部を閉じる閉孔部材１３とが収容されている。尚、この閉孔部材１３は螺着されている。
【００３０】
また、ハウジング７は第２収容部７ｂに連なる第３収容部７ｃを有しており、トーションバー５２の捩れに応じた操舵軸５１，５３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が第３収容部７ｃに収容されており、該トルクセンサ１４が検出したトルク等に基づいてモータ１が駆動制御されるように構成されている。
【００３１】
以上のように構成された電動式パワーステアリング装置は、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合により該ウォームホイール４の環状撓み部４５，４６が径方向に若干撓み、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合部に予圧が加わるようにしてハウジング７内に組み込まれる。この場合、環状撓み部４５，４６の弾性復元力により樹脂歯体４１の環状歯部４１ｃがウォーム３に押付けられ、噛合部に予圧が加えられる。この結果、ウォーム３、ウォームホイール４及びハウジング７等の寸法精度に影響されることなく、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、噛合部の噛合い詰まりをなくすることができる。しかも、噛合部に予圧を加えることができるため、ウォーム３及びウォームホイール４の歯の摩耗量が増大したりすることによって噛合状態が経時変化したときにおいてもバックラッシュ量を少なくすることができる。また、ウォームホイール４等の寸法精度を考慮することなく組み立てることができるため、組立て作業性を高めることができ、層別組立てを行う場合に比べてコストを低減できる。
【００３２】
また、温度上昇、湿度上昇によって樹脂歯体４１が径方向へ膨張し、該樹脂歯体４１の歯がウォーム３の歯面に押付けられる。この状態で操舵輪Ｂが左又は右方向へ操舵されることにより、モータ１が回転し操舵補助が行われる場合、即ち、モータ１の回転がウォーム３からウォームホイール４に伝動される場合、環状撓み部が順次全周に亘って均等に撓むことになり、噛合部の噛合い詰まりをなくすることができる。例えば、図３において、ウォーム３が左方向へ回転した場合、噛合部に加わるトルクにより一方の環状撓み部４５が順次全周に亘って均等に撓むことになり、噛合部の噛合い詰まりをなくすることができる。また、図３において、ウォーム３が右方向へ回転した場合、噛合部に加わるトルクにより他方の環状撓み部５６が順次全周に亘って均等に撓むことになり、噛合部の噛合い詰まりをなくすることができる。
しかも、環状撓み部４５，４６を有するため、周方向の位置で撓みむらを発生させることなく、全周に亘って均等的に撓ませることができるため、操舵フィーリングを高めることができる。
【００３３】
実施の形態２
図５は実施の形態２のウォームホイールの構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態２の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態１のように環状溝４３を１つとし、湾曲環部４４を設ける代わりに、樹脂歯体４１の径方向途中に、一側面に開放された環状の小径溝４７ａ及び他側面に開放された環状の大径溝４７ｂからなる環状溝４７を設け、小径溝４７ａ及び大径溝４７ｂの底部を環状撓み部４８，４９としたものである。
【００３４】
実施の形態２において、小径溝４７ａ及び大径溝４７ｂは径方向へ離隔した位置に軸長方向へ窪むように同心的に設けられており、噛合部に加わるトルクにより環状撓み部４８，４９が順次全周に亘って均等に撓むようにしてある。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。
【００３５】
尚、以上説明した実施の形態では樹脂歯体４１が環状溝４３を有する構成としたが、その他、例えば芯体４２が環状溝４３を有する構成としてもよい。この場合、芯体４２は例えば円板部４１ｂと同様の円板部に環状溝４３が設けられた構成とする。
また、以上説明したウォームホイール４は、樹脂歯体４１及び芯体４２を備える構成としたが、その他、ウォームホイール４は全体が合成樹脂、又は金属により形成された構成としてもよい。尚、ウォームホイール４の全体が金属製である場合、環状溝４３，４７部分及び環状撓み部４５，４６、４８，４９は例えば可撓性を有する板体により形成する。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態ではウォーム３の反モータ側を回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能としたが、その他、回転中心間距離が長短となる方向へ移動させることなく軸受により支持した構成としてもよい。また、ウォーム３は、軸部３ｂ側の回転中心間距離が軸部３ｃ側の回転中心間距離よりも短くなるように転がり軸受６の回転中心を１〜３°傾斜させ、該転がり軸受６により支持したウォーム３を出力軸１ａの軸心に対して傾斜させた構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、小歯車であるウォーム３及び大歯車であるウォームホイール４を備えたウォーム歯車である他、ハイポイド歯車、ベベルギヤであってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
第１発明によれば、寸法精度、温度上昇、湿度上昇及び摩耗によるバックラッシュ量の増加、噛合い詰まりを、特別の調整手段によることなく減速歯車機構を構成する大歯車により抑制することができる。
【００３８】
第２発明によれば、環状撓み部の可撓性を高めることができ、寸法精度、温度上昇及び摩耗に対応して環状撓み部をスムーズに撓ませることができる。
【００３９】
第３発明によれば、小径溝による環状撓み部と、大径溝による環状撓み部との可撓性を均等化でき、環状撓み部から小歯車に加わる力（負荷）を低減でき、小歯車の回転性を高めることができる。
【００４０】
第４発明によれば、樹脂歯体を成形するとき、成形用型によって前記環状溝及び環状撓み部を簡易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置のウォームホイールの構成を示す拡大断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５】実施の形態２のウォームホイールの構成を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１    モータ
３    ウォーム（小歯車）
４    ウォームホイール（大歯車）
４１  樹脂歯体
４２  芯体
４３，４７  環状溝
４４  湾曲環部
４５，４６，４８，４９  環状撓み部
４７ａ  小径溝
４７ｂ  大径溝
５    舵取手段
【図１】
2004237843.tif 000003
【図２】
2004237843.tif 000004
【図３】
2004237843.tif 000005
【図４】
2004237843.tif 000006
【図５】
2004237843.tif 000007