(57)【要約】【課題】駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくするための付勢手段により噛合部のバックラッシュ量を低減でき、部品点数を削減できるようにする。【解決手段】モータ１の出力軸１ａに継合されるウォーム３のモータ１側を支持する転がり軸受６と、回転軸５を介して舵取機構に繋がりウォーム３に噛合するウォームホイール４と、前記転がり軸受６及び回転軸５を支持した２つの支持孔７１及び７４，７５を有する支持部材７とを備え、ウォーム３のピッチ円直径をφｄ、前記ウォームホイール４のピッチ円直径をφＤ、支持孔７１及び７４，７５の中心間距離をＬとした場合、Ｌ≦φｄ／２＋φＤ／２となるようにウォーム３、ウォームホイール４、支持部材７を形成してあり、転がり軸受６よりもモータ１側で前記ウォーム３を反モータ側へ付勢するコイルバネ１３を備える構成とした。【選択図】        図１
2004168198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に軸継手を介して継合される駆動歯車と、該駆動歯車のモータ側を回転自在に支持する軸受と、回転軸を介して舵取機構に繋がり前記駆動歯車に噛合する従動歯車と、前記軸受及び回転軸を支持した２つの支持孔を有する支持部材とを備え、前記モータの回転によっ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２つの支持孔の中心間距離Ｌを、
Ｌ≦φｄ／２＋φＤ／２
但し、φｄ：駆動歯車のピッチ円直径、
φＤ：従動歯車のピッチ円直径
となるように前記駆動歯車、従動歯車、支持部材を形成してあり、前記軸受よりもモータ側で前記駆動歯車を反モータ側へ付勢する付勢手段を備えてい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】
前記軸継手は雄形継手部及び雌形継手部を有しており、前記付勢手段は前記雌形継手部内に配置してある請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記支持部材は前記駆動歯車のモータと反対側を、径方向への動きを可能に支持する軸受部材を有する請求項１又は２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機構に伝える減速歯車機構を備えており、操舵輪等の操舵手段の操舵に応じた舵取機構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軸継手を介して継合されるウォームと、該ウォームに噛合し、前記舵取機構に繋がるウォームホイールと、前記ウォームの他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、該軸受部材を移動操作する操作体と、該操作体及び前記軸受部材の間に介在され、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べく前記軸受部材を径方向へ付勢するコイルバネとを備え、前記噛合部に予圧を加えることによりバックラッシュ量を少なくするように構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、ウォームは前記モータの出力軸との継合部に対しモータと反対側へ離隔した部分が転がり軸受を介してハウジング内に回転自在に支持されている。ところが、転がり軸受には複数の転動体を介して嵌合された内輪及び外輪間にスラスト隙間があるため、このスラスト隙間をなくする必要がある。つまり、転がり軸受のスラスト隙間によってウォームが軸長方向へガタつき、このガタつきによって発生する異音が車室の内部に洩れることになり、運転者に不快感を与えることになるため、前記軸長方向隙間をなくする必要がある。
【０００５】
この軸長方向隙間をなくする手段として、転がり軸受の外輪の一側に当接する調節環を前記ハウジング内に螺着し、該調節環を回転操作することにより転がり軸受の外輪及び内輪を軸長方向へ相対移動させることによりウォームに予圧を加えて軸長方向隙間をなくし、ウォームの軸長方向へのガタつきをなくするようにしてある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォームの軸長方向へのガタつきをなくするための調節環とは別に、噛合部のバックラッシュ量を少なくするためのコイルバネが必要であるため、部品点数が増加し、コスト高になる。しかも、コイルバネの付勢力がウォームの軸受部材への支持部に加わるため、ウォームの回転トルクが増加することになり、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくするための付勢手段により噛合部のバックラッシュ量を少なく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にある。
【０００９】
【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、モータの出力軸に軸継手を介して継合される駆動歯車と、該駆動歯車のモータ側を回転自在に支持する軸受と、回転軸を介して舵取機構に繋がり前記駆動歯車に噛合する従動歯車と、前記軸受及び回転軸を支持した２つの支持孔を有する支持部材とを備え、前記モータの回転によっ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２つの支持孔の中心間距離Ｌを、
Ｌ≦φｄ／２＋φＤ／２
但し、φｄ：駆動歯車のピッチ円直径、
φＤ：従動歯車のピッチ円直径
となるように前記駆動歯車、従動歯車、支持部材を形成してあり、前記軸受よりもモータ側で前記駆動歯車を反モータ側へ付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、Ｌ＜φｄ／２＋φＤ／２である場合、軸受を介して支持部材に支持された駆動歯車は、前記軸受への支持部を中心として駆動歯車及び従動歯車の回転中心の平行域に対してモータ側の回転中心間距離が、反モータ側の回転中心間距離よりも短くなるように傾斜する。この傾斜した駆動歯車は、前記軸受よりもモータ側で付勢手段により前記回転中心の平行域と平行的に付勢されるため、駆動歯車は前記軸受への支持部を中心として傾斜角度が小さくなる方向へ揺動する。この揺動により駆動歯車及び従動歯車の噛合部に予圧を加えることができ、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。従って、駆動歯車の反モータ側を付勢するための径方向付勢手段の付勢力を小さくすることができ、簡素化できる。また、径方向と交差する方向への動きを規制できれば径方向付勢手段を不要にできる。しかも、付勢手段は軸受よりもモータ側で駆動歯車を反モータ側へ付勢するため、軸受が転がり軸受である場合においても、駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００１１】
また、Ｌ＝φｄ／２＋φＤ／２である場合、軸受を介して支持部材に支持された駆動歯車は、駆動歯車及び従動歯車の回転中心の平行域と平行的、換言すればほぼ平行になる。この平行な状態の駆動歯車は、前記軸受よりもモータ側で付勢手段により前記回転中心の平行域と平行的に付勢されるため、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。従って、駆動歯車の反モータ側を付勢するための径方向付勢手段の付勢力を小さくすることができ、簡素化できる。また、径方向と交差する方向への動きを規制できれば径方向付勢手段を不要にできる。しかも、付勢手段は軸受よりもモータ側で駆動歯車を反モータ側へ付勢するため、軸受が転がり軸受である場合においても、駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００１２】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記軸継手は雄形継手部及び雌形継手部を有しており、前記付勢手段は前記雌形継手部内に配置してあることを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、雌形継手部内で駆動歯車を付勢することができるため、付勢手段及び付勢手段の周りを小形にでき、電動式パワーステアリング装置の全体を小形にできる。
【００１４】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記支持部材は前記駆動歯車のモータと反対側を、径方向への動きを可能に支持する軸受部材を有することを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、駆動歯車に噛合反力が発生した際に、駆動歯車を従動歯車と離間する方向へ移動させることができ、前記噛合反力を吸収することができる。
【００１６】
【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部分の構成を示す断面図、図３は駆動歯車及び従動歯車と支持部材の支持孔との関連を示す説明図である。
【００１７】
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駆動歯車としてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合する従動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、前記ウォームホイール４を支持する回転軸５と、該回転軸５に繋がる舵取機構（図示せず）とを備えている。
【００１８】
減速歯車機構Ａのウォーム３は両端に軸部３ａ，３ｂを有しており、一端の軸部３ａが転がり軸受６を介して支持部材７に回転自在に支持された状態でモータ１の出力軸１ａに継合され、他端の軸部３ｂが円柱形の軸受部材８を介して支持部材７に支持されている。軸部３ａの途中には前記転がり軸受６の内輪６ａの一端と向き合い、ウォーム３の内輪６ａとの相対移動を規制するＣ形リング等の規制環９が着脱可能に取付けられている。ウォームホイール４は前記回転軸５の途中に嵌合固定されている。
【００１９】
支持部材７はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ａ，３ｂ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、前記ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を前記回転軸５及び該回転軸５に嵌合された２つの転がり軸受１０，１１を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００２０】
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１２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。
【００２１】
第２収容部７ｂは転がり軸受１０，１１を嵌合支持する２つの支持孔７４，７５が設けられている。
支持孔７１の中心と支持孔７４，７５の中心との間の中心間距離Ｌは、ウォーム３のピッチ円直径φｄのφｄ／２と、ウォームホイールのピッチ円直径φＤのφＤ／２とを加算した寸法と等しいか、又は、φｄ／２とφＤ／２とを加算した寸法よりも小さくなるように設定してある。
この寸法の設定により、ウォーム３は転がり軸受６への支持部を中心としてウォーム３及びウォームホイール４の回転中心の平行域（図のＢ−Ｂ域）とほぼ平行になるか、又は、回転中心の平行域Ｂ−Ｂに対して軸部側（モータ側）の回転中心間距離Ｈ１が、軸部側（反モータ側）の回転中心間距離Ｈ２よりも短くなるように傾斜する。
【００２２】
モータ１の出力軸１ａとウォーム３の軸部３ａとはセレーションを有する雄形継手部２１及び雌形継手部２２を介して継合されている。雄形継手部２１は軸部３ａの周面にセレーションを設けることにより構成されており、また、雌形継手部２２は出力軸１ａに嵌合固定された筒部材２３の内側にセレーションを設けることにより構成されており、雄形継手部２１と雌形継手部２２との間に径方向隙間Ｓ１ができるように雄形継手部２１及び雌形継手部２２がセレーション嵌合されている。尚、雄形継手部２１、雌形継手部２２及び筒部材２３が軸継手２を構成している。
【００２３】
雌形継手部２２の内側で雄形継手部２１の端面、換言すればウォーム３の一端と前記出力軸１ａの端面との間にはウォーム３を反モータ側へ付勢する付勢手段としてのコイルバネ１３が設けられている。このコイルバネ１３は前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂと平行的に付勢するようにしてあり、この付勢力がウォーム３の一端で、軸部３ａの転がり軸受６への支持部中心Ｏに対して前記回転中心間距離Ｈ１が長くなる位置に加わり、ウォーム３が前記したように回転中心の平行域Ｂ−Ｂに対して傾斜している場合、該ウォーム３を傾斜角度が小さくなる方向へ揺動させるようにしてある。また、コイルバネ１３の付勢力は軸部３ａから規制環９を介して内輪６ａに伝動され、転がり軸受６の軸長方向隙間をなくする。
【００２４】
また、第１収容部７ａの他端部には、ウォーム３の他端の軸部３ｂが挿入される凹孔７６及び該凹孔７６の内面に臨み、軸部３ｂ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７７が設けられている。この収容孔７７には軸部３ｂ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１４と、収容孔７７の外部への開放部を閉じる閉孔部材１５とが収容されている。また、収容孔７７の外部への開放側にはねじ部７８が設けられており、該ねじ部７８に閉孔部材１５が螺着されている。この閉孔部材１５と軸受部材８との間には前記径方向隙間Ｓ１よりも大きい隙間Ｓ２が設けられており、噛合反力等によって前記回転中心間距離Ｈ２が長くなる方向へウォーム３が動く際に、このウォーム３の動きを前記径方向隙間Ｓ１部分で規制し、軸受部材８が閉孔部材１５に当接しないようにしてある。
【００２５】
軸受部材８はその軸長方向の途中、換言すれば収容孔７７に沿って移動する移動方向の途中に前記移動方向と直交するように穿設された軸受孔８ａが設けられており、該軸受孔８ａに軸部３ｂが回転可能に嵌合されたすべり軸受１６を挿入固定してあり、該すべり軸受１６を介して軸部３ｂを軸受部材８に支持してある。これらにより、すべり軸受１６で軸部３ｂが回転自在に支持されるとともに、径方向及び径方向と交差する方向への軸部３ｂの移動は規制される。
【００２６】
回転軸５はその内部にトーションバー１７が挿入された円筒形であり、その一端部が舵取りのための操舵輪Ｃに繋がる操舵軸１８の他端部にトーションバー１７を介して連結されている。また、回転軸５のトーションバー１７との連結側端部は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）に繋がっている。
トーションバー１７は操舵輪Ｃに加わる操舵トルクの作用によって捩れるように構成されている。
【００２７】
尚、支持部材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１７の捩れに応じた操舵軸１８及び回転軸５の相対回転変位量によって操舵輪Ｃに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１９が第３収容部７ｃに収容されており、該トルクセンサ１９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。
【００２８】
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において、モータ１及び減速歯車機構Ａを組み込む場合、出力軸１ａの雌形継手部２２と、ウォーム３の雄形継手部２１とがセレーション嵌合され、雄形継手部２１及び雌形継手部２２の間に径方向隙間Ｓ１が生ずる。また、転がり軸受６に支持されたウォーム３は転がり軸受６の内輪６ａと外輪６ｂとの間の隙間によって転がり軸受６への支持部（軸部３ａ）を中心として揺動し、ウォーム３及び雄形継手部２１の回転中心が雌形継手部２２及び出力軸１ａの中心に対して前記径方向隙間Ｓ１の範囲内で傾斜することが可能になる。
【００２９】
そして、支持孔７１及び支持孔７４，７５の中心間距離Ｌと、ウォーム３のピッチ円直径φｄ及びウォームホイール４のピッチ円直径φＤとの関係が、Ｌ＜φｄ／２＋φＤ／２である場合、ウォーム３は転がり軸受６への支持部を中心として前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂに対してモータ側の回転中心間距離Ｈ１が、反モータ側の回転中心間距離Ｈ２よりも短くなるように傾斜する。
【００３０】
この傾斜したウォーム３は、転がり軸受６よりもモータ１側でコイルバネ１３により前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂと平行的に付勢されるため、ウォーム３は転がり軸受６への支持部を中心として傾斜角度が小さくなる方向へ揺動する。この揺動によりウォーム３及びウォームホイール４の噛合部に予圧を加えることができ、噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。また、コイルバネ１３は転がり軸受６よりもモータ１側でウォーム３を反モータ側へ付勢するため、転がり軸受６の軸長方向隙間をなくし、ウォーム３の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００３１】
支持孔７１及び支持孔７４，７５の中心間距離Ｌと、ウォーム３のピッチ円直径φｄ及びウォームホイール４のピッチ円直径φＤとの関係が、Ｌ＝φｄ／２＋φＤ／２である場合、ウォーム３は前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂとほぼ平行になる。この平行な状態のウォーム３は、転がり軸受６よりもモータ１側でコイルバネ１３により前記回転中心の平行域Ｂ−Ｂと平行的に付勢されるため、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができる。また、コイルバネ１３は転がり軸受６よりもモータ１側でウォーム３を反モータ側へ付勢するため、転がり軸受６の軸長方向隙間をなくし、ウォーム３の軸長方向へのガタつきをなくすることができる。
【００３２】
また、モータ１の回転によって操舵補助する場合において、噛合反力等によって前記回転中心間距離Ｈ２が長くなる方向へウォーム３が動く際には雄形継手部２１の周面が雌形継手部２２に当接し、ウォーム３の動きが制限される。この場合、閉孔部材１５と軸受部材８との間の隙間Ｓ２は前記径方向隙間Ｓ１よりも大きく設定されているため、ウォーム３の軸部３ｂを支持した軸受部材８が閉孔部材１５に当接するのを防ぐことができ、軸受部材８及び閉孔部材１５間での音鳴りをなくすることができる。このように音鳴りをなくすることができるため、前記した特許文献１のように軸受部材及び閉孔部材間に緩衝部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。また、軸受部材８及び閉孔部材１５間にはコイルバネからなる弾性体１４が介されているため、ウォーム３の前記した動きを抑制することができ、雄形継手部２１の周面が雌形継手部２２に当接するのを防ぐことも可能である。
【００３３】
尚、以上説明した実施の形態では閉孔部材１５及び軸受部材８間の隙間Ｓ２を前記径方向隙間Ｓ１よりも大きく設定したが、その他、径方向隙間Ｓ１及び隙間Ｓ２が等しくなるように設定してもよいし、また、隙間Ｓ２が径方向隙間Ｓ１よりも小さくなるように設定してもよい。この場合、軸受部材８及び閉孔部材１５間に介したコイルバネからなる弾性体１４によって軸受部材８及び閉孔部材１５間での音鳴りを低減できる。さらに、コイルバネ１３により弾性体１４の付勢力を小さくすることができるため、軸部３ｂに及ぼす面圧を小さくすることができて、軸部３ｂの回転負荷が小さくなり回転がスムーズになる。
【００３４】
図４は他の構成を示す一部の拡大断面図である。
この図４では、収容孔７７の開口部に閉孔部材１５を螺着する代わりに、収容孔７７の開口部に閉孔部材２０を圧入してある。この閉孔部材２０は円柱部の一端に鍔部２０ａを有しており、鍔部２０ａによって圧入量を制限し、閉孔部材２０と軸受部材８との間に隙間Ｓ２を設けてある。閉孔部材２０は合成樹脂又はゴム材料を成形してなるが、その材料は特に制限されない。これらにより、すべり軸受１６で軸部３ｂが回転自在に支持されるとともに、径方向及び径方向と交差する方向への軸部３ｂの移動は規制される。
図４の構成にあっては、軸部３ｂの径方向及び径方向と交差する方向への移動が規制されるため、軸受部材８を付勢する弾性体及び閉孔部材を装着するためのねじが不要であり、図１に示した構成に比べてコストを低減できる。これらにより、すべり軸受１６で軸部３ｂが回転自在に支持されるとともに、径方向及び径方向と交差する方向への軸部３ｂの移動は規制される。
【００３５】
尚、以上説明した実施の形態では雌形継手部２２の内側に付勢手段としてのコイルバネ１３を設けたが、その他、このコイルバネ１３は軸継手２の外周りに配置してもよい。この場合、例えば軸部３ａの転がり軸受６への支持部と雄形継手部２１との間にＣ形リング等の受体を設け、該受体にコイルバネ１３の一端を当接させる。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態では、モータ１の出力軸１ａが雌形継手部２２を有し、ウォーム３の軸部３ａが雄形継手部２１を有する構成としたが、その他、出力軸１ａが雄形継手部２１を有し、軸部３ａが雌形継手部２２を有する構成としてもよい。この場合、例えばコイルバネ１３を雄形継手部２１の外周りに配置し、該コイルバネ１３の一端を雌形継手部２２の端面に当接させる。
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、ウォーム３である駆動歯車及びウォームホイール４である従動歯車を備えたウォーム歯車である他、ベベルギヤ、ハイポイドギヤ等であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、駆動歯車の軸長方向へのガタつきをなくするための付勢手段により噛合部のバックラッシュ量を低減でき、部品点数を削減できる。
【００３８】
第２発明によれば、駆動歯車のモータ側を小形にできる。
【００３９】
第３発明によれば、駆動歯車に噛合反力が発生した際に、駆動歯車を従動歯車と離間する方向へ移動させることができ、前記噛合反力を吸収することができる。
【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部分の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駆動歯車及び従動歯車と支持部材の支持孔との関連を示す説明図である。
【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の他の構成を示す一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１    モータ
１ａ  出力軸
２    軸継手
２１  雄形継手部
２２  雌形継手部
３    ウォーム（駆動歯車）
４    ウォームホイール（従動歯車）
５    回転軸
６    転がり軸受（軸受）
７    支持部材
７１，７４，７５  支持孔
８    軸受部材
１３  コイルバネ（付勢手段）
【図１】
2004168198.tif 000003
【図２】
2004168198.tif 000004
【図３】
2004168198.tif 000005
【図４】
2004168198.tif 000006