(57)【要約】【課題】  タイヤから伝わる振動によりウォームホイールが回転振動する場合には、予圧力を大きくしてギヤ打音を効果的に抑制する一方、ステアリングホイールの転舵等の場合には、予圧力を小さくし、フリクションを抑制して、操舵性能を良好に維持すること。【解決手段】  反モータ側軸受１０の近傍に設けた予圧機構は、ウォーム軸３に嵌合した付勢部材１３と、付勢部材１３に一体的に成形したゴム等のリング状の弾性体１４と、弾性体１４に被冠した金属製リング１５とから構成してある。弾性体１４は、ウォーム軸３に入力される周波数が高くなると、それに対応して、その剛性が高くなるように変化させる一方、ウォーム軸３に入力される周波数が低くなると、それに対応して、その剛性が低くなるように変化させている。【選択図】  図２
2005212559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記減速機内の駆動ギヤ軸を、その略両端部で、夫々、前記電動モータに近い側のモータ側軸受と、前記電動モータから離れた側の反モータ側軸受とにより、回転自在に支持し、
前記駆動ギヤ軸は、前記モータ側軸受により、略揺動可能に支持してある一方、前記反モータ側軸受により、略径方向に変位可能に支持してあり、
前記反モータ側軸受又はその近傍には、前記駆動ギヤ軸を、従動ギヤの噛み合い方向に向けて、弾性的に付勢して予圧する弾性手段を備え、
当該弾性手段は、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数に対応して、その剛性が変化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】
前記弾性手段は、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が高くなると、それに対応して、その剛性が高くなるように変化する一方、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が低くなると、それに対応して、その剛性が低くなるように変化することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が高い場合の前記弾性手段の剛性（α）に対する、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が低い場合の前記弾性手段の剛性（β）の比（α／β）は、約２以上に設定してあることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記弾性手段は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するための複数の孔を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記弾性手段は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するため、軸方向に沿って断面形状を変化させていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記弾性手段は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するため、その断面係数を変化させていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生し、それを減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の電動パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように構成したものが知られている。このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。
【０００３】
この動力伝達機構として、ウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置においては、ウォームとウォームホイールの歯面間には、バックラッシュが生ずることになるため、噛合い部より連続したギヤ打音が発生するといったことがある。
【０００４】
従来においては、ウォーム軸及びウォームホイールを組み付けるとき、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などの寸法誤差により、組み立て後に比較的大きな割合でバックラッシュが生ずることになる。そのため、各部品を精度ごとに分けて組み付ける必要がある。
【０００５】
しかも、近年のように、操舵補助力の高出力化が進んだ場合、ウォームとウォームホイールとの両歯面の摩耗が増大して、バックラッシュの発生が避けられない。この場合、タイヤから伝わる振動によりウォームホイールには回転振動が発生して、バックラッシュによるギヤ打音は、車両室内にまで洩れる虞れがある。
【０００６】
このようなことから、特許文献１では、ギヤ打音を防止するために、適宜の付勢手段によって、ウォームをウォームホイール方向（噛み合い方向）に付勢して予圧し、バックラッシュをなくす方法が知られている。
【特許文献１】特開２０００−４３７３９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、噛合歯面に予圧を与えることで、フリクションが大きくなり、ステアリングホイールの戻り等の操舵性能に影響を及ぼすといった虞れがある。
【０００８】
また、予圧力を小さく設定して、フリクションを低減しようとすると、タイヤから伝わる振動によるウォームホイールの回転振動によって、ウォームがたやすく変位してしまい、歯面間の隙間が大きくなってしまう。その結果、ギヤ打音低減の効果は、縮減してしまうといった虞れがある。
【０００９】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、タイヤから伝わる振動によりウォームホイールが回転振動する場合には、予圧力を大きくしてギヤ打音を効果的に抑制する一方、ステアリングホイールの転舵等の場合には、予圧力を小さくし、フリクションを抑制して、操舵性能を良好に維持することができる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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置において、
前記減速機内の駆動ギヤ軸を、その略両端部で、夫々、前記電動モータに近い側のモータ側軸受と、前記電動モータから離れた側の反モータ側軸受とにより、回転自在に支持し、
前記駆動ギヤ軸は、前記モータ側軸受により、略揺動可能に支持してある一方、前記反モータ側軸受により、略径方向に変位可能に支持してあり、
前記反モータ側軸受又はその近傍には、前記駆動ギヤ軸を、従動ギヤの噛み合い方向に向けて、弾性的に付勢して予圧する弾性手段を備え、
当該弾性手段は、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数に対応して、その剛性が変化することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性手段は、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が高くなると、それに対応して、その剛性が高くなるように変化する一方、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が低くなると、それに対応して、その剛性が低くなるように変化することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が高い場合の前記弾性手段の剛性（α）に対する、前記駆動ギヤ軸に入力される周波数が低い場合の前記弾性手段の剛性（β）の比（α／β）は、約２以上に設定してあることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性手段は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するための複数の孔を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性手段は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するため、軸方向に沿って断面形状を変化させていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、前記弾性手段は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するため、その断面係数を変化させていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、反モータ側軸受又はその近傍には、駆動ギヤ軸を、従動ギヤの噛み合い方向に向けて、弾性的に付勢して予圧する弾性手段を備え、弾性手段は、駆動ギヤ軸に入力される周波数に対応して、その剛性が変化している。例えば、弾性手段は、駆動ギヤ軸に入力される周波数が高くなると、それに対応して、その剛性が高くなるように変化する一方、駆動ギヤ軸に入力される周波数が低くなると、それに対応して、その剛性が低くなるように変化している。従って、タイヤから伝わる振動によりウォームホイールが回転振動する場合には、予圧力を大きくしてギヤ打音を効果的に抑制する一方、ステアリングホイールの転舵等の場合には、予圧力を小さくし、フリクションを抑制して、操舵性能を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。図２（ａ）は、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｂ）は、予圧機構の箇所の縦断面図である。図３は、予圧機構の弾性体に於ける周波数と剛性との関係を示すグラフである。
【００１９】
図１に示すように、ステアリングホイール（図示略）に連結した入力軸（図示略）に、トーションバー（図示略）等を介して出力軸１が連結してあり、出力軸１に、ウォームギヤ減速機構のウォームホイール２が固定してある。
【００２０】
このウォームホイール２には、ウォーム３ａが噛合してあり、このウォーム３ａのためのウォーム軸３は、その両端部に於いて、電動モータ５から離れた側の反モータ側軸受１０と、電動モータ５に近い側のモータ側軸受２０とにより、回転自在に支持してある。
【００２１】
また、ウォームギヤ減速機構のためのハウジング４は、電動モータ５と一体的に構成してあり、ウォーム軸３は、電動モータ５の駆動軸６とスプライン嵌合してある。より詳細には、ウォーム軸３は、その端部内径に、雌スプラインが施されており、電動モータ５の駆動軸６軸端の雄スプラインと、モータ側軸受２０の幅内でスプラインの少なくとも一部とが嵌合しており、両者間のガタにより、電動モータ５の駆動軸６とウォーム軸３の傾きを許容することができる。
【００２２】
反モータ側軸受１０は、ハウジング４にホルダー１１を介して固定してあり、その内輪側にブッシュ１２が設けてある。このブッシュ１２の内径は、ウォーム軸３と隙間を持っている。これにより、ウォーム軸３は、略径方向に変位可能になっている。
【００２３】
モータ側軸受２０は、その両端面と、ウォーム軸３途中に一体に設けられたフランジ２２およびウォーム軸３端にネジ及びカシメ、又は輪止めによって固定されたナット２３との間に、それぞれ、圧縮された一対のゴムダンパー２１、２１を介して、ウォーム軸３を同芯になるように、弾性支持してある。これにより、ウォーム軸３は、ゴムダンパー２１の弾性範囲内で、モータ側軸受２０に対して、軸方向に移動可能である。
【００２４】
また、ウォーム軸３と、モータ側軸受２０の内輪２０ａ内周面との間に、ウォーム軸３をモータ側軸受２０の内輪２０ａに対して傾斜可能にするための微小隙間が形成してある。これにより、ウォーム軸３は、モータ側軸受２０の内輪２０ａに対して確実に揺動可能になっている。
【００２５】
さて、本実施の形態では、図１及び図２に示すように、反モータ側軸受１０の近傍に於いて、ウォーム軸３は、予圧機構により、ウォームホイール２に噛合する方向に付勢してある。
【００２６】
この予圧機構は、ウォーム軸３の端部に嵌合した付勢部材１３と、この付勢部材１３の外周面に一体的に成形したゴム等のリング状の弾性体１４と、このリング状の弾性体１４の外周面に一体的に成形した金属製リング１５と、から構成してある。この金属製リング１５は、ハウジング４内に圧入してある。
【００２７】
内径側の付勢部材１３は、反モータ側軸受１０の軸心に対してウォームホイール２側に偏芯して組み付けてある。これにより、ウォーム軸３が組み込まれた際には、リング状の弾性体１４を変形させて、ウォームホイール２に噛合する方向に付勢する予圧力（弾性的な付勢力）を発生することができる。
【００２８】
本実施の形態では、リング状の弾性体１４は、ウォーム軸３に入力される周波数に対応して、その剛性が変化する。
【００２９】
図３に示すように、リング状の弾性体１４は、ウォーム軸３に入力される周波数が高くなると、それに対応して、その剛性が高くなるように変化する一方、ウォーム軸３に入力される周波数が低くなると、それに対応して、その剛性が低くなるように変化している。なお、図３の二点鎖線は、コイルスプリングの特性を示している。
【００３０】
タイヤから伝わる振動によりウォームホイール２が回転振動する場合には、ウォーム軸３に入力される周波数は、比較的高くなっており、例えば、１０〜２０Ｈｚである。この場合、従来であると、ウォーム軸３は、ウォームホイール２からの反力によって、微小変位を繰り返し、バックラッシュにより歯面同士のギヤ打音を発生するといった虞れがある。
【００３１】
これに対して、本実施の形態では、弾性体１４は、ウォーム軸３に入力される周波数が高くなると、それに対応して剛性が高くなるように変化することから、ウォームホイール２が回転振動する場合には、弾性的な付勢力を増大し、予圧力を大きくし、バックラッシュを抑制して、ギヤ打音を効果的に確実に抑制することができる。
【００３２】
一方、ステアリングホイールの転舵等の場合、従来のように予圧力が大きく設定してあると、フリクションが大きくなって、ステアリングホイールの戻り等の操舵性能に影響を及ぼすといった虞れがある。
【００３３】
これに対して、本実施の形態では、弾性体１４は、ウォーム軸３に入力される周波数が低くなると、それに対応して剛性が低くなるように変化することから、ステアリングホイールの転舵等の場合には、弾性的な付勢力を低減して予圧力を小さくし、フリクションを抑制して、操舵性能を良好に維持することができる。
【００３４】
以上から、タイヤから伝わる振動によりウォームホイール２が回転振動する場合には、予圧力を大きくしてギヤ打音を効果的に抑制する一方、ステアリングホイールの転舵等の場合には、予圧力を小さくし、フリクションを抑制して、操舵性能を良好に維持することができる。
【００３５】
また、好適には、図３に示すように、ウォーム軸３に入力される周波数が高い場合の弾性体１４の剛性（α）に対する、ウォーム軸３に入力される周波数が低い場合の弾性体１４の剛性（β）の比（α／β）は、約２に設定してある。なお、図３の二点鎖線は、上記のように、コイルスプリングの特性を示している。
【００３６】
（実施の形態の変形例群）
図４（ａ）は、本実施の形態の第１変形例に係り、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｂ）は、その予圧機構の箇所の縦断面図である。
【００３７】
図４（ｃ）は、本実施の形態の第２変形例に係り、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｄ）は、その予圧機構の箇所の縦断面図である。
【００３８】
図４（ｅ）は、本実施の形態の第３変形例に係り、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｆ）は、その予圧機構の箇所の縦断面図である。
【００３９】
これらの変形例は、図面から明らかなように、上述した実施の形態と基本的に同様の構造であり、異なる点についてのみ説明する。
【００４０】
図４（ａ）（ｂ）の第１変形例では、弾性体１４は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するための複数の孔１６を有している。これらの孔１６は、例えば、図示したように、ウォーム軸３（付勢部材１３）の略上側と略下側とに集めてあってもよい。このように、孔１６の径やレイアウトを適宜変更することにより、その方向によって剛性を種々に調整することができる。
【００４１】
図４（ｃ）（ｄ）の第２変形例では、弾性体１４は、付勢部材１３の位置と、ハウジング４内に圧入した金属製リング１５の位置とが軸方向にずれている。即ち、弾性体１４の剪断及び曲げ応力により弾性的付勢力を発生するようになっている。すなわち、弾性体１４は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するため、軸方向に沿って断面形状を変化させており、弾性体１４のモータ側では、大径に形成して、その外周の金属製リング１５をハウジング４に圧入してある一方、弾性体１４の反モータ側では、小径に形成している。このように、軸方向に沿って断面形状を適宜変更することにより、その方向によって剛性を種々に調整することができる。
【００４２】
図４（ｅ）（ｆ）の第３変形例では、弾性体１４は、その剛性をラジアル方向によって異なるように調整するため、方向によって、その断面係数を変化させている。すなわち、弾性体１４は、例えば、図示したように、一対の小径部分と、一対の大径部分とを有している。このように、断面係数を適宜変更することにより、その方向によって剛性を種々に調整することができる。
【００４３】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】（ａ）は、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｂ）は、予圧機構の箇所の縦断面図である。
【図３】予圧機構の弾性体に於ける周波数と剛性との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、本実施の形態の第１変形例に係り、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｂ）は、その予圧機構の箇所の縦断面図である。（ｃ）は、本実施の形態の第２変形例に係り、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｄ）は、その予圧機構の箇所の縦断面図である。（ｅ）は、本実施の形態の第３変形例に係り、予圧機構の箇所の横断面図であり、（ｆ）は、その予圧機構の箇所の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  出力軸
２  ウォームホイール（従動ギヤ）
３  ウォーム軸（駆動ギヤ軸）
３ａ  ウォーム（駆動ギヤ）
４  ハウジング
５  電動モータ
６  駆動軸
１０  反モータ側軸受
１１  ホルダー
１２  ブッシュ
１３  付勢部材
１４  弾性体
１５  金属製リング
１６  孔
２０  モータ側軸受
２０ａ  内輪
２１  ゴムダンパー
２２  フランジ
２３  ナット
【図１】
2005212559.tif 000003
【図２】
2005212559.tif 000004
【図３】
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【図４】
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