(57)【要約】【課題】駆動ギヤを収容するハウジングに電動モータを正確に芯合わせした状態で装着できるようにする。【解決手段】本電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール（操舵部材）１の操作に応じて電動モータ４を駆動して操舵補助するものであり、開口端部１８１ｃを備えたウォーム軸収容部（駆動ギヤ収容部）１８１と、上記開口端部１８１ｃに装着される電動モータ４とを備え、上記開口端部１８１ｃ側に、曲面をなす装着面３０ｓを備えた装着スペーサ（装着部）３０を設ける一方、電動モータ側に、上記装着面３０ｓに沿って装着可能な曲面をなす被装着面４１ａｓを備えた被装着部４１ａを設けた構成。【選択図】図２
2005280590.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であって、
開口端部を備えた駆動ギヤ収容部と、
上記開口端部に装着される電動モータとを備え、
上記開口端部側に、曲面をなす装着面を備えた装着部を設ける一方、上記電動モータ側に、上記装着面に沿う曲面をなす被装着面を備えた被装着部を設けた、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】
上記装着部を、駆動ギヤ収容部と電動モータとの間に介装した装着スペーサにより構成し、当該装着スペーサの電動モータ側面に上記装着面を設けた、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者により行われるハンドル（ステアリングホイール）等の操舵部材の操作に応じて電動モータを駆動して運転者の操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関し、特には、電動モータの回転を減速してステアリングシャフト等に伝達する減速機構を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記電動パワーステアリング装置は、ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサ等のセンサと、操舵補助用の電動モータと、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達する減速機構と、これらを電子的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）とを備え、ＥＣＵにおいては、センサから取り込んだセンサ信号に基づいて、上記操舵補助に適したトルクを発生するのに必要な電動モータの駆動量を演算し、その駆動量に対応する制御信号を、ＥＣＵに含まれるモータ駆動回路に与えて電動モータを駆動する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
減速機構は、ステアリングシャフトに嵌着されたウォームホイールと、電動モータの回転軸に連結されたウォーム軸とをハウジング内に収容したもので、ウォーム軸とウォームホイールとの噛み合いにより、電動モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達することで、ハンドルの操作によって加えられる操舵トルクと、電動モータが発生する操舵補助トルクとの和を、出力トルクとしてステアリング機構に与える。
【０００４】
電動モータは、上記減速機構を収容するハウジングの各部分のうち、ウォーム軸の収容部の開口端に装着される。電動モータの回転軸とウォーム軸とは、セレーション嵌合もしくはスプライン嵌合により同軸に連結される。
【特許文献１】特開２００２−１６６８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電動モータの装着構造において、ハウジング側の装着部の端面と、電動モータ側の被装着部の端面とが、それぞれ軸方向と直交する面に加工されていることで、回転軸とウォーム軸とが傾きなく同軸に連結されるが、各端面はその加工精度により、必ずしも軸方向と直交する面に形成されておらず、電動モータがウォーム軸に対して微量に傾いた姿勢で装着されることがある。すると、回転時に、両軸の連結部でセレーションもしくはスプラインの凹凸が擦れ合って異音を発生する、という問題を生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電動パワーステアリング装置は、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であって、開口端部を備えた駆動ギヤ収容部と、上記開口端部に装着される電動モータとを備え、上記開口端部側に、曲面をなす装着面を備えた装着部を設ける一方、上記電動モータ側に、上記装着面に沿う曲面をなす被装着面を備えた被装着部を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記構成によれば、駆動ギヤ収容部の開口端部側の装着部が備える装着面に、電動モータ側の被装着部が備える被装着面を当接させて、駆動ギヤ収容部の開口端部側に対して電動モータを装着する。この装着の状態で、駆動ギヤの軸線に対して電動モータの回転軸の軸線が傾いているときは、装着部の装着面と被装着部の被装着面との曲面形状を利用して電動モータを傾けて（揺動させて）両軸線の角度を調整することで、回転軸の軸線を駆動ギヤの軸線に一致させ、回転軸と駆動ギヤとを正確に同軸に連結することができる。
【０００８】
好ましくは、上記装着部を、駆動ギヤ収容部と電動モータとの間に介装した装着スペーサにより構成し、当該装着スペーサの電動モータ側面に上記装着面を設けるとよい。
【０００９】
好ましくは、上記装着部を、上記駆動ギヤ収容部の開口端部で構成するとともに、該開口端部の端面に上記装着面を設けるとよい。
【００１０】
なお、上記装着部の装着面は、装着部の一端面に形成された球面、もしくは装着部の他端面に形成された球面の一部で構成される曲面であることが好ましいが、装着部の内径側ほど駆動ギヤ収容部側に凹入する曲面、もしくは装着部の内径側ほど電動モータ側に突出する曲面であればよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動ギヤの軸線に電動モータの回転軸の軸線を一致させて、回転軸と駆動ギヤとを正確に同軸に連結することができ、両軸の連結部でのセレーションやスプラインの凹凸の擦れ合いによる異音の発生を抑制もしくは防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明による最良の形態に係る電動パワーステアリング装置を説明すると、図１は、同電動パワーステアリング装置を、関連する車両構成と共に示す概略構成図で、主要部は軸方向に沿って断面して示している。図２は、図１の（２）−（２）に沿った拡大断面図、図３は、図２の要部を分解して示した拡大断面図である。
【００１３】
この電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプであって、操舵部材としてのステアリングホイール（ハンドル）１に一端が連結されたステアリングシャフト２と、ステアリングホイール１の操作によってステアリングシャフト２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、駆動により操舵補助トルクを発生させる電動モータ４と、この電動モータ４の回転を減速してステアリングシャフト２に伝達する減速機構５と、トルクセンサ３等のセンサの出力信号に基づいて電動モータ４の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６とを備えている。
【００１４】
ステアリングシャフト２の他端は、図示省略した下部軸を介して、ステアリング機構（舵取機構）７に連結される。ステアリング機構７は、例えばラックアンドピニオン式のもので、図示しないが、操舵操作により回転するピニオンと、このピニオンに噛み合うラック軸とを有し、ピニオンはステアリングシャフト２の他端に連結され、ラック軸の両端は、タイロッドおよびナックルアーム等からなる連結部材８を介して操向用の車輪９に連結されている。
【００１５】
ＥＣＵ６に出力信号を供給するセンサとしては、トルクセンサ３のほかには、車速センサや、エンジン回転センサがある。ＥＣＵ６は、マイクロコンピュータ６１を中心に構成されており、特に図示しないが、センサ用インタフェースやモータ駆動回路等の周辺回路を含んでいる。ＥＣＵ６のマイクロコンピュータ６１は、トルクセンサ３等のセンサからの出力信号を取り込み、取り込んだセンサの出力信号に基づいて、操舵補助に適したトルクを発生するのに必要な電動モータ４の駆動量を演算し、その駆動量に対応する制御信号により電動モータ４を駆動する。
【００１６】
以下の説明では、電動パワーステアリング装置の車両への実装状態に即して、ステアリングホイール１に近い側を上側もしくは上端、ステアリング機構７に近い側を下側もしくは下端という。
【００１７】
ステアリングシャフト２の中途部は、ステアリングホイール１側から順に、上部軸１０と、筒状の入力軸１１と、トーションバー１２と、筒状の出力軸１３とから構成されている。
【００１８】
ステアリングシャフト２の上部軸１０は、ステアリングホイール１と一体に回転しうる状態でステアリングコラム１４内に挿通されている。入力軸１１は、その筒状内部に挿入したトーションバー１２とともに、径方向に貫通するピン１５により上部軸１０の下端部に連結されている。トーションバー１２は、その中間部１２ｃに長尺で細径のねじり領域を有するもので、大径円柱形状をなす上端部１２ａが前記したように上部軸１０に連結されるとともに、同じく大径円柱形状をなす下端部１２ｂが出力軸１３の筒状内部に挿入されて、径方向に貫通するピン１６により出力軸１３に連結されている。このトーションバー１２の外周で、入力軸１１はトーションバー１２の下端側へ、また出力軸１３はトーションバー１２の上端側へそれぞれ延出しており、それらの延出部は、トーションバー１２の中間部１２ｃの外周で互いに軸方向に対向するとともに、径方向内外に入れ子状に外嵌内挿されている。
【００１９】
トルクセンサ３はセンサハウジング１７に収容され、また、減速機構５はギヤハウジング１８に収容されている。センサハウジング１７とギヤハウジング１８とは、ステアリングシャフト２の中途部の周りに軸方向上下に配置されて互いに結合され、その結合状態でステアリングコラム１４の下部を構成している。
【００２０】
センサハウジング１７は、上端部がステアリングコラム１４に結合されて、ステアリングコラム１４に近い位置で針状ころ軸受１９により入力軸１１を回転可能に支持し、下端側では、その内周に設けた玉軸受２０により出力軸１３を回転可能に支持している。ギヤハウジング１８は、センサハウジング１７の下部に結合されて、その下端側の内周に設けた玉軸受２１により出力軸１３を回転可能に支持している。このギヤハウジング１８のさらに詳しい構造、形状については、その内部に収容する減速機構５の構成に関連付けて後述する。
【００２１】
トルクセンサ３は、センサハウジング１７の内部で、入力軸１１と出力軸１３との軸方向対向部の外周に配置されており、検出用のコイル３１と、温度補償用のコイル３２とを有している。これらのコイル３１，３２は、通電により、各コイル３１，３２を収容する磁性体製のケース３３，３４と、両コイル３１，３２の内周で入力軸１１および出力軸１３の外周面に取付けられた磁性体製のリング２２，２３，２４との間に磁気回路を形成する。検出用コイル３１の周りに形成される磁気回路の磁気抵抗は、トーションバー１２のねじれに伴い、入力軸１１に対して出力軸１３が回転方向に位置ずれすることで変化し、この変化に応じて検出用コイル３１のインピーダンスを変化させる。トルクセンサ３は、トーションバー１２のねじれを、検出用コイル３１でのインピーダンスの変化として検出するようになっている。
【００２２】
減速機構５は、駆動ギヤとしてのウォーム軸５１と、従動ギヤとしてのウォームホイール５２とを備え、これらウォーム軸５１およびウォームホイール５２は、ギヤハウジング１８の内部に収容されている。ウォームホイール５２は、センサハウジング１７側の玉軸受２０と、ギヤハウジング１８の下端側の玉軸受２１との間で、出力軸１３に同軸に固着されている。
【００２３】
ウォーム軸５１は、図２に示すように、大径のウォーム軸本体５１ａの両側から軸方向両方に小径の端部５１ｂ，５１ｃが延出した形状で、ウォーム軸本体５１ａがウォームホイール５２と噛み合う状態で、電動モータ４の回転軸４ａに同軸に配置されている。
【００２４】
ウォーム軸５１の各端部５１ｂ，５１ｃに隣接してそれぞれフランジ部５１ｄ，５１ｅが形成されている。
【００２５】
ギヤハウジング１８は、ウォームホイール収容部（従動ギヤ収容部）１８２と、ウォーム軸収容部（駆動ギヤ収容部）１８１とからなる。
【００２６】
ギヤハウジング１８のウォームホイール収容部１８２は、両端開放の段付き円筒形状で、内部にウォームホイール５２を収容する大径円筒部１８２ａと、玉軸受２１を介して出力軸１３を支持する小径円筒部１８２ｂとを連成した構成になっている。大径円筒部１８２ａの上端側の開放部はセンサハウジング１７により閉塞されている。
【００２７】
ギヤハウジング１８のウォーム軸収容部１８１は、内部にウォーム軸５１を収容し、軸方向一端（図２の左端）が閉塞された小径円筒部１８１ａと、この小径円筒部１８１ａの軸方向他端に連成された大径円筒部１８１ｂとからなる。このウォーム軸収容部１８１の小径円筒部１８１ａと、ウォームホイール収容部１８２の大径円筒部１８２ａとは、内部空間が互いに連通しており、連通した空間内でウォーム軸５１の本体５１ａとウォームホイール５２とが噛合している。
【００２８】
ウォーム軸収容部１８１の小径円筒部１８１ａ内において、ウォーム軸５１の各端部５１ｂ，５１ｃはそれぞれ、フランジ部５１ｄ，１５ｅの軸方向外側に設けられた玉軸受２５，２６により回転可能に支持されている。両玉軸受２５，２６のうち、一方の玉軸受２６の電動モータ４側にはロックナット２７付きの押えねじ環２８が設けられ、この押えねじ環２８の小径円筒部１８１ａ内へのねじ込みにより、玉軸受２６を介してウォーム軸５１に所要の軸方向の予圧が付与されている。
【００２９】
ウォーム軸収容部１８１の大径円筒部１８１ｂは、小径円筒部１８１ａとは反対側（図２で右側）が開口しており、この開口端部１８１ｃに電動モータ４が、以下に説明する構成により装着されている。大径円筒部１８１ｂ内では、ウォーム軸５１の端部５１ｃと電動モータ４の回転軸４ａとが筒体２９により同軸で一体回転するようセレーション結合されている。なお、大径円筒部１８１ｂの開口端部１８１ｃの外周複数個所には、耳状に張り出す結合片１８１ｄが連成されている。
【００３０】
図３に明示するように、ウォーム軸収容部１８１の大径円筒部１８１ｂにおいて、開口端部１８１ｃの端面１８１ｃｓは、ウォーム軸５１の軸線Ｔ１と直交、ないしは、ほぼ直交する面に形成されている。開口端部１８１ｃの電動モータ４と対向する側には、電動モータ４との装着部を構成する部材として、装着スペーサ３０が設けられている。この装着スペーサ３０は、リング状で、電動モータ４のケーシング４１を傾斜自在に受け止められるよう、電動モータ４と対向する側に曲面からなる装着面３０ｓを有する。装着スペーサ３０の反対側の面３０ｔは、軸直交面（装着スペーサ３０の中心に想定される軸線と直交する面）に形成されている。
【００３１】
装着スペーサ３０の装着面３０ｓは、当該装着スペーサ３０の右端面に電動モータ４側から外接する球面Ｋの一部で構成される曲面であるが、装着スペーサ３０の内径側ほどウォーム軸収容部１８１の側へ凹入した曲面であればよい。また、装着面３０ｓは、装着スペーサ３０の左端面にウォーム軸収容部１８１の側で内接する球面の一部で構成される曲面等、装着スペーサ３０の内径側ほど電動モータ４の側へ湾曲状に突出する曲面とすることもできる。
【００３２】
一方、電動モータ４のケーシング４１のウォーム軸収容部１８１と対向する側には、装着スペーサ３０の装着面３０ｓに対応する曲面からなる被装着面４１ａｓを有する被装着部４１ａが設けられている。したがって、被装着部４１ａの被装着面４１ａｓは、当該被装着部４１ａの内径側ほどウォーム軸収容部１８１の側へ湾曲状に突出した曲面となっている。ケーシング４１の被装着部４１ａの外周複数個所には、ギヤハウジング１８側の結合片１８１ｄに対応する被結合片４１ｂが連成されている。この被結合片４１ｂと、ギヤハウジング１８側の結合片１８１ｄとは、これらを貫通するボルト３５およびナット３６等の締結部材により互いに結合される。被結合片４１ｂと結合片１８１ｄとの間には、専用のシムを挟み込んでもよいし、装着スペーサ３０に張り出し部を形成して、その張り出し部を挟み込むようにしてもよい。
【００３３】
上記の構成において、電動モータ４の装着に当たっては、ギヤハウジング１８のウォーム軸収容部１８１の開口端部１８１ｃと、電動モータ４のケーシング４１の被装着部４１ａとの間に、装着スペーサ３０を介在させた状態で、ギヤハウジング１８側の結合片１８１ｄと、電動モータ４側の被結合片４１ｂとを、ボルト３５やナット３６等の締結部材により結合することで、ギヤハウジング１８のウォーム軸収容部１８１の開口端に電動モータ４が装着される。
【００３４】
この場合、ウォーム軸収容部１８１の開口端部１８１ｃに対して、装着スペーサ３０と、電動モータ４とは、ほぼ軸直交面（ウォーム軸５１の軸線Ｔ１と直交する面）に沿ってＡ方向に筒体２９にセレーション部の隙間分、変位させることができるから、この位置調整で、電動モータ４の回転軸４ａの軸位置をウォーム軸５１の軸位置と合わせることができる。
【００３５】
また、ウォーム軸５１の軸線Ｔ１に対して電動モータ４の回転軸４ａの軸線Ｔ２が傾いていることがあると、装着スペーサ３０の装着面３０ｓの曲面に沿って電動モータ４を矢印Ｂの方向に揺動させてその軸線Ｔ２の角度を調整することで、回転軸４ａの軸線Ｔ２の角度をウォーム軸５１の軸線Ｔ１の角度に一致させることができる。このように、軸直交面に沿った位置調整も、軸線角度の調整もできるから、ウォーム軸５１に回転軸４ａを正確に芯合わせして、電動モータ４の装着ができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、ギヤハウジング１８のウォーム軸収容部１８１の開口端部１８１ｃとは別体の装着スペーサ３０に、曲面からなる装着面３０ｓを設けたが、ギヤハウジング１８側の開口端部１８１ｃに直接、曲面からなる装着面を形成して、その開口端部を電動モータ４との装着部としてもよい。この場合は、ギヤハウジング１８側の開口端に直接、電動モータ４が装着されることになり、その間に部材を介装させる必要がない。
【００３７】
また、上記実施形態では、電動モータ４のケーシング４１に、曲面からなる被装着面４１ａｓを有する被装着部４１ａが一体に設けられているが、上記被装着面４１ａｓを有する被装着部４１ａを、電動モータ４のケーシング４１とは別体の部材とし、これをギヤハウジング１８側の開口端との間に介装させるようにしてもよい。この構成では、電動モータ４のケーシング４１の被装着端に被装着面４１ａｓを設けるための加工を省略できる。
【００３８】
減速機構５の駆動ギヤや従動ギヤは、はすばかさ歯車やハイポイド歯車等、他種の歯車で構成されてもよい。また、本発明は、ステアリングシャフト１の下端の軸であって、ステアリング機構７の入力軸となるピニオン軸を、減速機構を介して駆動するタイプの電動パワーステアリング装置にも実施しうる。さらにまた、本発明は、ステアリングホイール１に連結されたピニオンとは別に設けた第２のピニオンをステアリング機構７のラック軸に噛み合わせ、この第２のピニオンの軸にウォームホイール等の従動ギヤを嵌着させ、第２のピニオンに、上記実施形態と同様に電動モータ４の操舵補助トルクを与える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の最良の形態に係る電動パワーステアリング装置を、関連する車両構成と共に示す概略構成図で、主要部を断面で示している。
【図２】図１の（２）−（２）線に沿った拡大断面図。
【図３】図２の要部を分解して示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１    ステアリングホイール（操舵部材）
２    ステアリングシャフト
４    電動モータ
４ａ  回転軸
４１  ケーシング
４１ａ  被装着部
４１ａｓ  被装着面
５１  ウォーム軸（駆動ギヤ）
１８１  ウォーム軸収容部（駆動ギヤ収容部）
１８１ｃ  開口端部
３０    装着スペーサ（装着部）
３０ｓ  装着面
【図１】
2005280590.tif 000003
【図２】
2005280590.tif 000004
【図３】
2005280590.tif 000005