(57)【要約】【課題】操舵補助用のモータが駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減するための弾性体の耐久性を高めることができ、さらに、弾性体の耐久性を高めるための制限部による音鳴りをなく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１によって回転されるウォーム３の軸長方向への移動を抑制する２つの皿ばね１２，１２と、各皿ばね１２，１２の撓み量を制限する環状の制限部１３，１３と、該制限部１３，１３及び制限部と相対移動する部材との間に介された緩衝体１６，１６とを備え、制限部１３，１３が皿ばね１２，１２の撓み量を制限するときに発生する音鳴りを緩衝体１６，１６により低減するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって回転され、軸長方向への移動を可能に支持された小歯車と、該小歯車の前記移動を抑制する弾性体と、前記小歯車に噛合し舵取手段に繋がる大歯車とを備え、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、前記弾性体の撓み量を制限する制限部と、該制限部及び制限部と相対移動する部材との間に介された緩衝体と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】
前記制限部は前記小歯車又は該小歯車を支持する支持部材に回転自在に支持された環部材からなり、該環部材が前記緩衝体を有する請求項１記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記弾性体は前記制限部に支持された皿ばねであり、該皿ばねの反制限部側に当接するばね受環を備えている請求項２記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記小歯車と該小歯車を支持する支持部材との間に前記小歯車の移動に抵抗を加える抵抗部材を介してある請求項１乃至３の何れかに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としては、例えば操舵輪に繋がる入力軸及び該入力軸にトーションバーを介して同軸的に繋がる出力軸の相対角変位量によって前記入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出したトルクに基づいて操舵補助用のモータを駆動し、該モータの回転力を減速歯車機構を介して舵取機構に伝動することにより操舵輪の回転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（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
減速歯車機構としては前記モータの駆動軸に結合された小歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する大歯車としてのウォームホイールとを備え、該ウォームホイールが前記出力軸の途中に嵌合固定されている。
また、ウォームはその両端を一対の転がり軸受で支持し、ウォームの回転性を高めてある。
【０００４】
ところで、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のウォームは、両端部を支持する転がり軸受に対して軸長方向への移動ができないように支持されているため、前記操舵輪が操舵中立位置から左又は右方向へ操舵されることにより、操舵初期から前記モータが回転し、操舵補助が行われるように構成された場合、車両の高速走行時に操舵角が例えば１°程度に小さいときにおいても操舵補助が行われることになり、操舵フィーリングの低下を来すことになる。このため、一般には操舵角が１°程度に小さいときはモータが駆動されず、適度の操舵角を超えたときにモータが駆動されるように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように適度の操舵角を超えるまでの間モータが駆動されないように構成された場合、モータが駆動されない操舵領域、即ち、操舵中立位置の近傍領域での操舵時、操舵輪の操舵力が前記入力軸、トーションバー、出力軸、ウォームホイール及びウォームを介してモータの駆動軸に伝動され、該駆動軸が回転されることになる。この結果、モータの駆動軸を回転させるための負荷がウォーム、ウォームホイール、出力軸、トーションバー、及び入力軸を介して操舵輪に加わり、操舵負荷が大きくなり、操舵フィーリングの低下を来すことになる。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵補助用のモータが駆動されない操舵領域での操舵フィーリングを改善することができるとともに、操舵負荷を低減するための弾性体の耐久性を高めることができ、さらに、弾性体の耐久性を高めるための制限部による音鳴りを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を目的とする。
【０００８】
【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、モータによって回転され、軸長方向への移動を可能に支持された小歯車と、該小歯車の前記移動を抑制する弾性体と、前記小歯車に噛合し舵取手段に繋がる大歯車とを備え、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、前記弾性体の撓み量を制限する制限部と、該制限部及び制限部と相対移動する部材との間に介された緩衝体とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、操舵中立位置から左右いずれかの方向への操舵時、小歯車に加わる軸長方向への力によって弾性体が撓むことになり、この結果、モータが駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができ、操舵フィーリングを改善することができる。また、小歯車に加わる軸長方向への力によって弾性体が撓むとき、この弾性体の撓み量を制限部により制限することができるため、弾性体の耐久性を改善することができ、さらに、弾性体の撓み量を制限したとき、制限部が緩衝体に当たることになり、制限部による音鳴りをなくすることができる。
【００１０】
第２発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記制限部は前記小歯車又は該小歯車を支持する支持部材に回転自在に支持された環部材からなり、該環部材が前記緩衝体を有することを特徴とする。
【００１１】
第２発明にあっては、制限部が緩衝体を有するため、制限部を小歯車又は支持部材に支持することにより、弾性体の撓み量を制限することができるとともに、制限部による音鳴りをなくすることができる。しかも、制限部を小歯車又は支持部材に支持する作業、換言すれば１つの作業によって制限部及び緩衝体を組み込むことができるため、緩衝体を備える割に組込み作業性を向上でき、電動式パワーステアリング装置のコストを低減できる。
【００１２】
第３発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記弾性体は前記制限部に支持された皿ばねであり、該皿ばねの反制限部側に当接するばね受環を備えていることを特徴とする。
【００１３】
第３発明にあっては、内外縁間の寸法差が大きく、ばね定数が小さい皿ばねを軸受の大きさに関係なく支持することができる。
【００１４】
第４発明に係る電動式パワーステアリング装置は、前記小歯車と該小歯車を支持する支持部材との間に前記小歯車の移動に抵抗を加える抵抗部材を介してあることを特徴とする。
【００１５】
第４発明にあっては、小歯車の軸長方向への移動に抵抗を加えることができるため、不整備の路面凹凸等によりキックバックとして逆入力荷重が大歯車から小歯車に入力された場合に、小歯車の移動を抵抗部材によって減速することができ、緩衝体部分での音鳴りを低減できる。
【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構成を示す断面図である。
【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の駆動軸１ａに雄形継手部２１及び雌形継手部２２を有する軸継手２を介して連結され、歯を有す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を収容して支持する支持部材としてのハウジング５と、減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段６とを備えている。
【００１８】
この舵取手段６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６１ａを有する入力軸６１と、筒部６１ａ内に挿入されてその一端部が入力軸６１の筒部６１ａ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６２と、他端部がトーションバー６２の他端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる出力軸６３とを備え、該出力軸６３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。
【００１９】
ハウジング５は歯部３ａの両端に軸部３ｂ，３ｃを有するウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ｂ，３ｃを、転がり軸受７，８を介して回転自在に支持した第１収容部５ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を出力軸６３及び該出力軸６３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５ｂとを有する。
【００２０】
第１収容部５ａ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７を嵌合支持する支持孔５１及び該支持孔５１に連なるねじ孔５２及びモータ取付部５３が設けられており、ねじ孔５２に転がり軸受７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５３にモータ１が取付けられている。第１収容部５ａの他端部には転がり軸受８を嵌合支持する支持孔５４が設けられている。
【００２１】
減速歯車機構Ａのウォーム３は複数条の歯を有する歯部３ａの一端に設けられた軸部３ｂが転がり軸受７の内輪７ａに軸長方向への移動を可能に挿入され、転がり軸受７を介して支持孔５１に回転自在に支持されている。歯部３ａの他端に設けられた軸部３ｃは転がり軸受８の内輪８ａに軸方向への移動を可能に挿入され、転がり軸受８を介して支持孔５４に回転自在に支持されている。ウォームホイール４は出力軸６３の途中に嵌合固定されている。
【００２２】
このように転がり軸受７，８により軸長方向への移動を可能に支持されたウォーム３の一端側では歯部３ａと転がり軸受７との間、他端側では歯部３ａと転がり軸受８との間に、ウォーム３の軸長方向への移動を抑制する弾性体としての皿ばね１２，１２と、皿ばね１２，１２の内縁部を支持し、該皿ばね１２，１２の撓み量を制限する制限部１３，１３と、皿ばね１２，１２の外縁部に当接するばね受環１５，１５とを設けてある。
【００２３】
皿ばね１２，１２はばね鋼からなり、転がり軸受７，８の内輪７ａ，８ａを反歯部側へ押圧し、内輪７ａ，８ａ及び外輪７ｂ，８ｂの間の隙間、即ち、転がり軸受７，８のスラスト隙間をなくし、さらに、ウォーム３が内輪７ａ，８ａに対して軸長方向一方及び他方へ移動することを抑制している。尚、内輪７ａ，８ａと外輪７ｂ，８ｂとの間には複数の転動体７ｃ，８ｃが設けられている。
【００２４】
制限部１３，１３は皿ばね１２，１２の板厚寸法よりも長い長さを有する環部材ならなり、該環部材の一端から径方向に連なる円板部１３ａ，１３ａを有しており、該円板部１３ａ，１３ａが皿ばね１２，１２の移動を止めている。この制限部１３，１３の反皿ばね１２側には歯部３ａの端面に接触する円板状の緩衝体１６，１６が設けられている。
【００２５】
ばね受環１５，１５は内輪７ａ，８ａの一端と向き合う内縁側の板厚寸法を皿ばね１２，１２の外縁部に当接する外縁側の板厚寸法よりも大きくした円板からなり、内縁側の一側に、内輪７ａ，８ａの一端に接触する円板状の緩衝体１７，１７が設けられている。
【００２６】
緩衝体１６，１７はゴム板、合成樹脂板などの緩衝性を有する材料からなり、接着、コーティング等の手法により皿ばね１２，１２及び円板部１３ａ，１３ａ、ばね受環１５，１５に結合する。
【００２７】
モータ１の駆動軸１ａとウォーム３の軸部３ｂ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を介して軸長方向への相対移動を可能に結合されている。雄形継手部２１は軸部３ｂ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は駆動軸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。
【００２８】
尚、ハウジング５内には、トーションバー６２の捩れに応じた入力軸６１及び出力軸６３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１８が内装されており、該トルクセンサ１８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。
【００２９】
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、一端の軸部３ｂがモータ１の駆動軸１ａに軸継手２を介して結合されたウォーム３の軸部３ｂを転がり軸受７により、また、他端の軸部３ｃを転がり軸受８により回転及び軸長方向への移動を可能に支持し、ウォーム３の歯部３ａと転がり軸受７，８との間に、皿ばね１２，１２、環部材からなる制限部１３，１３及びばね受環１５，１５を設け、皿ばね１２，１２がウォーム３の軸長方向への移動を抑制するようにしてあるため、モータ１が駆動されない操舵領域、即ち、車両の高速走行時の操舵角が例えば１°程度に小さい操舵領域で操舵されることにより、操舵輪Ｂの操舵力が入力軸６１、トーションバー６２、出力軸６３及びウォームホイール４を介してウォーム３に伝動されたとき、該ウォーム３に加わる軸長方向への分力によってウォーム３は一方の皿ばね１２を撓ませつつ軸長方向一方へ移動、又は他方の皿ばね１２を撓ませつつ軸長方向他方へ移動し、ウォーム３の回転角が小さくなり、ウォーム３からモータ１の駆動軸１ａへの伝動を緩和することができ、モータ１が駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減でき、操舵フィーリングを良好にできる。
【００３０】
また、モータ１が駆動されない操舵領域でウォーム３に加わる軸長方向への力が比較的大きい場合、一方の皿ばね１２の撓み量が大きくなるが、この皿ばね１２の撓み量を制限部１３により制限することができる。例えば、ウォーム３が軸長方向一方へ移動する場合、ウォーム３の移動力が緩衝体１６及び制限部１３を介して皿ばね１２に伝動され、該皿ばね１２が撓み、皿ばね１２の撓み量の増加により制限部１３がばね受環１５に当接し、ウォーム３の移動を制限することができる。この結果、皿ばね１２の撓み量を制限することができ、皿ばね１２の耐久性を高めることができる。また、歯部３ａの端面は緩衝体１６を介して制限部１３に接触しており、ばね受環１５は緩衝体１７を介して内輪７ａ又は８ａに接触しているため、歯部３ａの端面及び制限部１３の間での音鳴り、ばね受環１５及び内輪７ａ又は８ａの間での音鳴りをそれぞれ低減することができる。
【００３１】
実施の形態２
図３は実施の形態２の要部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のように制限部１３の反皿ばね１２側、及びばね受環１５の反皿ばね１２側に緩衝体１６，１７を設ける代わりに、制限部１３のばね受環１５側に円板状の緩衝体１９，１９を設けたものである。この緩衝体１９，１９はゴム板、合成樹脂板などの緩衝性を有する材料からなり、接着、コーティング等の手法により制限部１３に結合する。
【００３２】
この実施の形態２にあっては、皿ばね１２，１２の撓み量を制限部１３，１３が制限するとき、制限部１３，１３が緩衝体１９，１９を介してばね受環１５，１５に当接するため、制限部１３，１３及びばね受環１５，１５の間での音鳴りを低減できる。
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。
【００３３】
実施の形態３
図４は実施の形態３の要部の構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態３の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態２のように制限部１３，１３のほぼ全面に緩衝体１９，１９を設けることなく、制限部１３，１３に環状の凹所１３ｂを設け、該凹所１３ｂに緩衝体２０を突出状に挿入保持し、緩衝体２０に加わる力を制限するようにしたものである。この緩衝体２０はＯリング等の緩衝性を有する材料からなる。
【００３４】
この実施の形態３にあっては、皿ばね１２の撓み量を制限部１３が制限するとき、制限部１３が緩衝体２０を介してばね受環１５に当接するため、制限部１３及びばね受環１５の間での音鳴りを低減でき、しかも、皿ばね１２の撓み量を制限する途中で制限部１３がばね受環１５に直接当接し、緩衝体２０に加わる力を制限することができ、緩衝体２０の耐久性を高めることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１、２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】
実施の形態４
図５は実施の形態４の要部の構成を示すもので、（ａ）  は拡大断面図、（ｂ）  は（ａ）  のＶ−Ｖ線の断面図である。
この実施の形態４の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態２、３のように制限部１３を環状に設ける代わりに、複数の制限部２１を周方向に離隔して設け、各制限部２１に緩衝体２２を設けたものである。
【００３６】
実施の形態４において、制限部２１は嵌合凹部２１ａを有する。緩衝体２２は嵌合凸部２２ａを有しており、該嵌合凸部２２ａを嵌合凹部２１ａに嵌合することにより緩衝体２２を制限部２１に保持している。
その他の構成及び作用は実施の形態１〜３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。
【００３７】
実施の形態５
図６は実施の形態５の要部の構成を示す断面図である。
この実施の形態５の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態２〜４のように制限部１３，２１に緩衝体１９，２０，２２を設ける代わりに、ばね受環１５，１５に緩衝体２３，２３を設けたものである。
【００３８】
実施の形態５において、ばね受環１５，１５は環状凹部１５ａ，１５ａを有しており、該環状凹部１５ａ，１５ａにＯリング等の緩衝性を有する緩衝体２３，２３を突出状に挿入保持し、緩衝体２３，２３に加わる力を制限するようにしたものである。
その他の構成及び作用は実施の形態１〜４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。
【００３９】
実施の形態６
図７、図８は実施の形態６の要部の構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態６の電動式パワーステアリング装置は、実施の形態１〜５のように皿ばね１２，１２の撓み量を制限する制限部１３，１３を備えた構成において、軸部３ｂと内輪７ａとの間、及び軸部３ｃ（不図示）と内輪８ａ（不図示）との間に、ウォーム３の軸長方向への移動に抵抗を加える抵抗部材２４又は２５（不図示）を設け、ウォーム３の移動速度を低減して、制限部１３が皿ばね１２の撓み量を制限するときの音鳴りを低減するようにしたものである。
【００４０】
実施の形態６において、軸部３ｂ，３ｃの周面には環状溝３１が設けられている。この環状溝３１に、その外周面が内輪７ａ，８ａの周面に接触するＯリング等の弾性環からなり、ウォーム３とともに軸長方向への移動を可能とした抵抗部材２４，２５が嵌合されている。図７ではＯリングからなる抵抗部材２４が環状溝３１に保持されており、図８では断面四角形の弾性環からなる抵抗部材２５が内輪７ａ，８ａに相対移動可能に保持されており、この抵抗部材２５の内周側が環状溝３１に相対回転可能に挿入されている。
【００４１】
実施の形態６にあっては、ウォーム３は抵抗部材２４，２５と内輪７ａ，８ａとの間の接触抵抗に打ち勝って抵抗部材２４，２５とともに軸長方向へ移動することになるため、このウォーム３の移動に抵抗を加えることができ、ウォーム３の移動速度を減速することができる。従って、制限部１３，２１が皿ばね１２の撓み量を制限するときの音鳴りを低減できる。
その他の構成及び作用は実施の形態１〜５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。
【００４２】
尚、以上説明した実施の形態では、ウォーム３の両端部を転がり軸受７，８で支持し、転がり軸受７，８と軸部３ｂ，３ｃとの間に皿ばね１２及び制限部１３又は２１を設けたが、その他、例えばウォーム３のモータ側を転がり軸受７で支持し、反モータ側をウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能とした軸受部材で支持し、転がり軸受７の両側に皿ばね１２、制限部１３又は２１を配置し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、ウォーム３である小歯車及びウォームホイール４である大歯車を備えたウォーム歯車である他、ハイポイドピニオンである小歯車及びハイポイドホイールである大歯車を備えたハイポイド歯車であってもよい。さらに、小歯車、大歯車としてはすば歯車であってもよく、はすば歯車の一部とウォーム歯車の一部とを合成した歯車であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように第１発明によれば、操舵中立位置から左右いずれかの方向への操舵時、モータが駆動されない操舵領域での操舵負荷を低減することができ、操舵フィーリングを改善することができる。しかも、小歯車に加わる軸長方向への力によって撓む弾性体の耐久性を改善することができ、さらに、弾性体の撓み量を制限する制限部による音鳴りを低減できる。
【００４４】
第２発明によれば、制限部を小歯車又はハウジング内に支持することにより、弾性体の撓み量を制限することができるとともに、制限部による音鳴りをなくすることができ、さらに、緩衝体を備える割に組込み作業性を向上でき、電動式パワーステアリング装置のコストを低減できる。
【００４５】
第３発明によれば、内外縁間の寸法差が大きく、ばね定数が小さい皿ばねを軸受の大きさに関係なく支持することができる。
【００４６】
第４発明によれば、不整備の路面凹凸等によりキックバックとして逆入力荷重が大歯車から小歯車に入力された場合に、小歯車の移動を抵抗部材によって減速することができ、緩衝体部分での音鳴りを低減できる。
【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実施の形態２の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態３の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態４の要部の構成を示すもので、（ａ）  は拡大断面図、（ｂ）  は（ａ）  のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態５の要部の構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態６の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図８】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の実施の形態６の要部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）
５    ハウジング（支持部材）
６    舵取手段
１２  皿ばね（弾性体）
１３  制限部
１５  ばね受環（環部材）
１６，１７，１９，２０，２２，２３  緩衝体
２４，２５  抵抗部材
【図１】
2004210122.tif 000003
【図２】
2004210122.tif 000004
【図３】
2004210122.tif 000005
【図４】
2004210122.tif 000006
【図５】
2004210122.tif 000007
【図６】
2004210122.tif 000008
【図７】
2004210122.tif 000009
【図８】
2004210122.tif 000010