(57)【要約】    【課題】抵抗トルク変化および騒音の少ない電動パワーステアリング装置を提供すること。    【解決手段】規制機構３７のリンク部材３８は、ウォーム軸１８の周面１８ｄに摺接する第１の摺接部４１と、ウォームホイール１９の側面１９ｃに摺接する第２の摺接部４２と、被駆動部４３とを備える。ウォームホイール１９の側面１９ｃの環状の切り換え部４０が付勢部材３９と共同して、リンク部材３８をウォーム軸１８等に摺接する摺接位置およびウォーム軸１８等から離れる離隔位置に変位させる。直進走行時に、付勢部材３９により付勢されたリンク部材３８を介して、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９を相互にリンクする。ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の微振動を相互に抑制させる。【選択図】  図４
2005297647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、
電動モータの出力軸に連結される駆動ギヤおよび駆動ギヤに噛み合う従動ギヤを含み、電動モータの出力回転を減速して舵取り機構に伝達する減速機と、
上記駆動ギヤおよび従動ギヤの相対変位を操舵角中点を含む所定の範囲内で規制可能な規制機構とを備え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】
請求項１において、上記駆動ギヤはウォーム軸を含むと共に、上記従動ギヤはウォームホイールを含み、
上記規制機構は、ウォームホイールの側面およびウォーム軸の周面に摺接する摺接位置とこれらから離れる離隔位置との間に変位自在であって摺接位置にてウォームホイールおよびウォーム軸を相互にリンクさせるリンク部材と、
上記リンク部材を上記摺接位置に付勢する付勢部材と、
ウォームホイールの側面に環状に設けられリンク部材を上記摺接位置および離隔位置に切り換えるための切り換え部とを備える電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記切り換え部は、付勢部材に抗してリンク部材を上記離隔位置に駆動するための第１の部分と、付勢部材によるリンク部材の上記摺接位置への変位を許容するための第２の部分と含み、第２の部分は操舵角中点を含む所定の範囲に対応する領域に設けられる電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、上記切り換え部の少なくとも第１の部分はウォームホイールの側面に取り付けられたゴム又は発泡樹脂を含む電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータにより操舵補助力を得る電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動パワーステアリング装置には減速機が用いられている。例えばコラム型ＥＰＳでは、モータの出力軸の回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して減速することで、モータの出力を増幅して舵取り機構に伝達し、ステアリング操作をトルクアシストするようにしている。
減速機に含まれるウォーム軸及びウォームホイールの噛み合いには適度なバックラッシが必要であるが、例えば悪路を走行した場合、路面からの逆入力によりバックラッシに起因した歯打ち音（ラトル音）が発生することがある。
【０００３】
歯打ち音が発生しないようにするためには、各部品の加工精度の範囲内でウォーム軸とウォームホイールとの間に生ずるバックラッシ量を厳密に調整しておく必要がある。従来、ウォーム軸およびウォームホイールを組み付けるときに、各部品を寸法精度のばらつき度合いに応じて選別し、互いの組合せ精度が適正になるもの同士を組み合わせるようにしている（いわゆるマッチング組立）が、この作業に非常に手間がかかり、製造コストが高くなっていた。
【０００４】
また、マッチング組立により初期にはバックラッシが適切な範囲に設定されていたとしても、経時変化による歯部の摩耗等によりバックラッシが増大し、異音を発生するおそれがある。
また、ウォームホイールが合成樹脂を含む場合、使用時の温度膨張や膨潤により、バックラッシが詰まり、減速機の抵抗トルクが大きくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、ウォームホイールの外周側のウォームの回転域に臨む位置に弾性体を設けることが提案されている（例えば特許文献１）。
また、無負荷状態時にウォームおよびウォームホイールとの間を相対的に一方の回転方向にねじりコイルばねによって常時付勢することが提案されている（例えば特許文献２）。
【０００６】
この場合、マッチング組立等の面倒な組立作業を廃止できるという利点はある。
【特許文献１】特開２００２−３７１００号公報
【特許文献２】特開平９−１６４９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、弾性体の付勢力がウォームやウォームホイールに常時及ぶ。
また、特許文献２では、ウォーム軸の回転方向がねじりコイルばねの付勢方向と同方向か反対方向かで騒音防止効果に差がでる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、抵抗トルク変化および騒音の少ない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、電動モータの出力軸に連結される駆動ギヤおよび駆動ギヤに噛み合う従動ギヤを含み、電動モータの出力回転を減速して舵取り機構に伝達する減速機と、上記駆動ギヤおよび従動ギヤの相対変位を操舵角中点を含む所定の範囲で規制可能な規制機構とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、直進走行時に、駆動ギヤおよび従動ギヤ間のバックラッシを極力小さくすることができ、バックラッシに起因した歯打ち音の発生を抑制することができる。必要時のみにバックラッシが規制されるようにしてあるので、ギヤ間のバックラッシの上限を高くすることができる。その結果、従来のマッチング組立を廃止できる。また、熱膨張や膨潤等の影響を受け難く、抵抗トルクや騒音を低減することができる。
【００１０】
また、本発明において、上記駆動ギヤはウォーム軸を含むと共に、上記従動ギヤはウォームホイールを含み、上記規制機構は、ウォームホイールの側面およびウォーム軸の周面に摺接する摺接位置とこれらから離れる離隔位置との間に変位自在であって摺接位置にてウォームホイールおよびウォーム軸を相互にリンクさせるリンク部材と、上記リンク部材を上記摺接位置に付勢する付勢部材と、ウォームホイールの側面に環状に設けられリンク部材を上記摺接位置および離隔位置に切り換えるための切り換え部とを備える場合がある。
【００１１】
この場合、付勢部材によって付勢された摺接位置のリンク部材がウォームホイールおよびウォーム軸に摺接することで、ウォームホイールおよびウォーム軸がリンク部材を介してリンクされ、ウォームホイールおよびウォーム軸の微振動を相互に抑制させて、騒音の発生を低減することができる。
また、本発明において、上記切り換え部は、付勢部材に抗してリンク部材を上記離隔位置に駆動するための第１の部分と、付勢部材によるリンク部材の上記摺接位置への変位を許容するための第２の部分と含み、第２の部分は操舵角中点を含む所定の範囲に対応する領域に設けられる場合がある。この場合、ウォーム軸の回転位置に応じて第１および第２の部分によって、リンク部材を離隔位置又は摺接位置に容易に切り換えることができる。第１および第２の部分として相対的に突出する凸部および相対的に凹む凹部をそれぞれ用いることができる。
【００１２】
また、本発明において、上記切り換え部の少なくとも第１の部分はウォームホイールの側面に取り付けられたゴム又は発泡樹脂を含む場合がある。この場合、直進走行から操舵に切り換わったときに、発泡樹脂等が徐々に弾性変形することで、ダンピング効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオン軸７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。
【００１４】
ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。
【００１５】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ピニオン軸７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、これら入、出力軸３ａ，３ｂはトーションバー１２を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー１２を介する入、出力軸３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が設けられており、このトルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ（Electric Control Unit ：電子制御ユニット）１４に与えられる。ＥＣＵ１４では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して操舵補助用の電動モータ１６を駆動制御する。電動モータ１６の出力回転が減速機１７を介して減速されてステアリングシャフト３の出力軸３ｂに伝達され、さらにピニオン軸７を介してラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
【００１６】
減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸１８と、このウォーム軸１８に噛み合うと共にステアリングシャフト３の出力軸３ｂに一体回転可能に連結される従動ギヤとしてのウォームホイール１９を備える。
図２を参照して、ウォーム軸１８は電動モータ１６の出力軸２０と同軸上に配置される。ウォーム軸１８は、その軸長方向に離隔する第１および第２の端部１８ａ，１８ｂを有し、第１および第２の端部１８ａ，１８ｂ間の中間部に歯部１８ｃを有する。
【００１７】
ウォームホイール１９は、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂの軸方向中間部に一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール１９は、出力軸３ｂに一体回転可能に結合される環状の芯金１９ａと、芯金１９ａの周囲を取り囲み外周に歯部１９ｃを形成した合成樹脂部材１９ｂとを備える。芯金１９ａは、例えば合成樹脂部材１９ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１８】
ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の歯の噛み合い部分Ｂを含む領域にはグリース等の潤滑剤が充填されている。ウォーム軸１８の第１の端部１８ａと電動モータ１６の出力軸２０とは筒状の継手２１を介して同軸上に動力伝達可能に連結されている。
ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂは、対応する第１および第２の軸受２２，２３をそれぞれ介して減速機１７のハウジング１７ａに回転自在に支持されている。第１および第２の軸受２２，２３は例えば玉軸受からなる。
【００１９】
第１および第２の軸受２２，２３の内輪２４，２５が、ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂに一体回転可能に嵌合されている。各内輪２４，２５はそれぞれウォーム軸１８の対応する互いに逆向きの位置決め段部に当接している。第１の軸受２２の外輪２６は、減速機１７のハウジング１７ａの軸受保持孔２７に回転不能に保持されている。第２の軸受２３の外輪２８は、減速機１７のハウジング１７ａの軸受保持孔２９に回転不能に保持されている。
【００２０】
また、予圧調整用のねじ部材３０が、軸受保持孔２７に連なって形成されるねじ孔３１にねじ込まれることにより、第１および第２の軸受２２，２３に一括して予圧を付与すると共に、第２の軸受２３の外輪２８がハウジング１７ａの端壁１７ｂの環状の位置決め部３２に当接することで、ウォーム軸１８が軸方向に位置決めされる。調整後のねじ部材３０はロック部材３３により止定される。
【００２１】
ウォーム軸１８の一端部１８ａおよび電動モータ１６の出力軸２０が継手２１の対応する端部からそれぞれ嵌め入れられて継手２１に結合している。ウォーム軸１８の一端部１８ａは例えばスプライン嵌合により継手２１に結合され、電動モータ１６の出力軸２０は例えば圧入により継手２１に結合される。
次いで、図３を参照して、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂは、ウォームホイール１９を挟んだ両側に配置される第３および第４の軸受３４，３５により回転自在に支持されている。第３の軸受３５は、上記減速機１７のハウジング１７ａと組み合わされるセンサハウジング３６により保持され、第４の軸受３５は減速機１７のハウジング１７ａにより保持されている。
【００２２】
減速機１７のハウジング１７ａ内には、上記ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の相対変位を操舵角中点を含む所定の範囲内に所定の規制力で規制可能な規制機構３７が収容されている。
規制機構３７は、リンク部材３８と、例えば圧縮コイルばねからなる付勢部材３９と、ウォームホイール１９の側面に設けられた切り換え部４０とを備える。
【００２３】
図４および図５を参照して、リンク部材３８は、例えば略直方体形状をなし、ウォームホイール１９の径方向に沿って配置されている。リンク部材３８は、ウォーム軸１８の中間部１８ｃの周面１８ｄおよびウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの側面１９ｃに対向する第１の面３８ａとこの第１の面３８ａに対向する第２の面３８ｂとを有する。リンク部材３８の第１の面３８ａには、ウォーム軸１８の中間部１８ｃの周面に摺接可能な第１の摺接部４１と、ウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの側面１９ｃに摺接可能な第２の摺接部４２と、切り換え部４０に対向する被駆動部４３とが設けられている。
【００２４】
リンク部材３８は、図示しないガイド機構を介して出力軸３ｂと平行な方向Ｘに沿って移動可能に案内されるようになっている。すなわち、リンク部材３８は、図６に示す摺接位置と、図４に示す離隔位置との間に上記方向Ｘに沿って変位できるように案内される。  図４に示すように、離隔位置のリンク部材３８の第１および第２の摺接部４１，４２は、それぞれ対応するウォーム軸１８の中間部１８ｃの周面１８ｄおよびウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの側面１９ｃから離隔する。図６に示すように、摺接位置のリンク部材３８の第１および第２の摺接部４１，４２は、それぞれ対応するウォーム軸１８の中間部１８ｃの周面１８ｄおよびウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの側面１９ｃに摺接する。これにより、リンク部材３８は、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９を相互にリンクさせ、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の微振動を相互に抑制させる。
【００２５】
図４および図６を参照して、リンク部材３８の第２の面３８ｂとこれに対向するハウジング１７ａの面１７ｃとの間に、上記の付勢部材３９が介在しており、この付勢部材３９は、リンク部材３８を上記方向Ｘに沿って摺接位置に付勢する。
図７を参照して、上記の切り換え部４０は、ウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの側面１９ｃに環状に設けられ、付勢部材３９と共同してリンク部材３８をその被駆動部４３を介して摺接位置および離隔位置に切り換える働きをする。具体的には、切り換え部４０は、付勢部材３９に抗してリンク部材３８を離隔位置に駆動するための第１の部分としての凸部４４と、付勢部材３９によるリンク部材３８の摺接位置への変位を許容するための第２の部分としての凹部４５と含む。凸部４４および凹部４５は合成樹脂部材１９ｂと単一の部材（例えばポリアミド樹脂）で一体に形成されている。
【００２６】
図７および図８を参照して、凸部４４と凹部４５の間を接続するための傾斜部４６が設けられている。この傾斜部４６の働きで、リンク部材３８の被駆動部４３が凹部４５から凸部４４にスムーズに移行できるようになっている。
第２の部分としての凹部４５は環状の切り換え部４０において、操舵角中点を含む所定の範囲に対応する領域Ｚに設けられている。リンク部材３８の幅Ｙは、領域Ｚの周方向長さより小さく設定されている。第２の部分としての凹部４５はウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの側面１９ｃの主たる部分１９ｄと面一であっても良いが、本実施の形態では、凹部４５は側面１９ｃの主たる部分１９ｄよりも突出している。
【００２７】
本実施の形態によれば、直進走行時に、リンク部材３８を介してウォーム軸１８およびウォームホイール１９が相互にリンクされるので、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９間のバックラッシを極力小さくして、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の微振動を相互に抑制させることができる。これにより、バックラッシに起因した歯打ち音の発生を抑制することができる。
【００２８】
しかも、必要時のみにバックラッシが規制されるようにしてあるので、ウォーム軸１８とウォームホイール１９のバックラッシの上限を高く設定しておくことができる。その結果、従来のマッチング組立を廃止することができる。また、ウォームホイール１９の合成樹脂部材１９ｂの熱膨張や膨潤等の影響を受け難く、抵抗トルクや騒音を低減することができる。
【００２９】
また、ウォームホイール１９の側面に設けられた切り換え部４０を用いた簡単な構造によって、リンク部材３８の位置を摺接位置および離隔位置に容易に切り換えることができる。
なお、図９に示すように、切り換え部４０Ａの第１の部分としての凸部４４Ａをウォームホイール１９の側面１９ｃの主たる部分１９ｄと面一とし、第２の部分としての凹部４５Ａが主たる部分１９ｄから凹むようにしても良い。
【００３０】
また、図１０に示すように、切り換え部４０Ｂをゴム又は発泡樹脂にて形成してウォームホイール１９の側面１９ｃに取り付けるようにしても良い。この場合、直進走行から操舵に切り換わったときに、発泡樹脂等が徐々に弾性変形することで、ダンピング効果を得ることができ、その結果、ギヤ回転時はリンク部材３８が浮き上がっており、駆動トルクが低減し、ハンドル戻りの悪化を抑えることができるという利点がある。なお、切り換え部４０Ｂの少なくとも第１の部分としての凸部４４がゴム又は発泡樹脂で形成されていれば良い。
【００３１】
また、ウォームホイール１９の側面１９ｃにおいて全周に切り換え部としてのゴム又は発泡樹脂を取り付けると共に、ウォームホイール１９の側面１９ｃからの発泡樹脂等の突出量を全周にわたって均一としても良い。この場合、直進走行時（非操舵時）には、付勢部材３９の付勢力と発泡樹脂等の弾性反発力との静的な力のバランスでリンク部材３８が発泡樹脂内に沈み込み、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９を相互にリンクさせる。一方、操舵が開始されると、リンク部材３８に対して相対運動する発泡樹脂等の働きで付勢部材３９に抗してリンク部材３８が浮き上げられ、ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の相互のリンクが解除される。
【００３２】
減速機として駆動ギヤおよび従動ギヤが互いに噛み合うベベルギヤであっても良い。また、駆動ギヤおよび従動ギヤは、ヘリカルギヤ、ハイポイドギヤであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】規制機構の概略断面図であり、そのリンク部材が離隔位置にある状態を示している。
【図５】リンク部材の平面図である。
【図６】規制機構の概略断面図であり、そのリンク部材が摺接位置にある状態を示している。
【図７】ウォームホイールの概略側面図である。
【図８】切り換え部の要部の断面図である。
【図９】本発明の別の実施の形態の切り換え部を含むウォームホイールの側面図である。
【図１０】本発明の別の実施の形態のウォームホイールの要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    電動パワーステアリング装置
２    操舵部材
３    ステアリングシャフト
５    中間軸
７    ピニオン軸
８    ラックバー
１０  タイロッド
１１  操向輪
Ａ    舵取り機構
１６  電動モータ
１７  減速機
１７ａ  ハウジング
１８  ウォーム軸（駆動ギヤ）
１８ａ  第１の端部
１８ｂ  第２の端部
１８ｃ  中間部
１８ｄ  周面
１９  ウォームホイール（従動ギヤ）
１９ａ  芯金
１９ｂ  合成樹脂部材
１９ｃ  側面
１９ｄ  主たる部分
３７  規制機構
３８  リンク部材
３８ａ  第１の面
３８ｂ  第２の面
３９  付勢部材
４０，４０Ａ，４０Ｂ  切り換え部
４１  第１の摺接部
４２  第２の摺接部
４３  被駆動部
４４，４４Ａ  凸部（第１の部分）
４５，４５Ａ  凹部（第２の部分）
Ｚ  操舵角中点を含む所定の範囲に対応する領域
【図１】
2005297647.tif 000003
【図２】
2005297647.tif 000004
【図３】
2005297647.tif 000005
【図４】
2005297647.tif 000006
【図５】
2005297647.tif 000007
【図６】
2005297647.tif 000008
【図７】
2005297647.tif 000009
【図８】
2005297647.tif 000010
【図９】
2005297647.tif 000011
【図１０】
2005297647.tif 000012