(57)【要約】  【課題】  伝動軸及び伝動ホイール間に転動体を備える構成において、減速比の自由度を大きくすることができ、しかも、転動体から伝動ホイールへの伝動性能と、伝動軸を支持する軸受等の耐久性とを向上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。  【解決手段】  電動モータ１の回転力を軸線が互いに交差する伝動軸３及び伝動ホイール５を介して操舵機構に伝動する電動パワーステアリング装置において、伝動ホイール５の外周面に複数の転動体４を転動自在に保持し、伝動軸３の中央部に転動体４が係合するねじ溝３１を設け、伝動軸３の両端部を支持部材８に回転自在に支持した。【選択図】      図１
2005247011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの回転力を軸線が互いに交差する伝動軸及び伝動ホイールを介して操舵機構に伝動し、操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記伝動ホイールは外周面または外周部の一側面に複数の転動体が転動自在に保持されており、前記伝動軸は中央部に前記転動体が係合するねじ溝を有し、両端部が支持部材に回転自在に支持されてい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】
前記伝動ホイールは各転動体が嵌入された貫通孔を有する保持環を備えている請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記伝動ホイールは各転動体が嵌入された複数の凹部、及び各転動体の各凹部内での移動を制限する制限体を有する請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
電動モータの回転力を軸線が互いに交差する伝動軸及び伝動ホイールを介して操舵機構に伝動し、操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記伝動ホイールは外周面または外周部の一側面に複数の転動体が転動自在に保持されており、前記伝動軸は前記転動体が係合するねじ溝を有しており、前記転動体を前記ねじ溝に押付けるべく前記伝動軸及び伝動ホイールの一方に押付力を加える押付体を備えていることを特徴とする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】
本発明は操舵補助力の発生源として電動モータを用いてなる電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ及び該電動モータの回転力を操舵機構に伝える減速機構を備えており、ステアリングホイールの操作に応じた操舵機構の動作を前記電動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】
前記減速機構は電動モータの出力軸に連動連結されたウォームと、該ウォームに噛合し、前記操舵機構に繋がるウォームホイールとを備えている（例えば、特許文献１。）。
【０００４】
また、減速機構として、その外周部一側面に複数の転動体が転動自在に支持された伝動ホイールと、該伝動ホイールの一側面と対向し、各転動体の脱落を防ぐべき押え板と、前記転動体が係合するねじ溝を有し、伝動ホイールの軸線と交差するように配置された伝動軸とを備え、該伝動軸の回転力を転動体を介して伝動ホイールに伝動するように構成された減速機構が知られている（例えば、特許文献２。）。
【０００５】
特許文献２に記載の減速機構にあっては、伝動軸と伝動ホイールとの間で転動体が転動するため、伝動部分の摩擦抵抗を低減でき、伝動効率を高めることができる。
【特許文献１】特開２００２−２１９４３号公報
【特許文献２】特開平６−１０９０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の減速機構は伝動ホイールの外周部一側面に転動体が支持されており、各転動体の支持部よりも伝動ホイールの外径寸法が大きくなるため、減速比の自由度が比較的小さいと言う問題があった。また、伝動軸の回転力がねじ溝及び転動体から伝動ホイールに伝動されるときの分力が、伝動ホイールの軸線と径方向に離隔した一点に軸線と平行に加わり、この分力が伝動ホイールを軸線に対して傾倒させる押圧力となるが、この押圧力は伝動ホイールの軸線部分で片持的に受止められるため、転動体から伝動ホイールへの伝動性能に改善の余地があり、また、伝動ホイールの耐久性に改善の余地があった。
【０００７】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は転動体を備える構成において、減速比の自由度を大きくすることができ、しかも、転動体から伝動ホイールへの伝動性能及び伝動ホイールの耐久性を向上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点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転力を軸線が互いに交差する伝動軸及び伝動ホイールを介して操舵機構に伝動し、操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記伝動ホイールは外周面または外周部の一側面に複数の転動体が転動自在に保持されており、前記伝動軸は中央部に前記転動体が係合するねじ溝を有し、両端部が支持部材に回転自在に支持されていることを特徴とする。
【０００９】
第１発明にあっては、電動モータの回転力を伝動軸からねじ溝及び転動体を介して伝動ホイールに伝動することができる。この場合、伝動軸と伝動ホイールとの間で転動体が転動するため、伝動部分の摩擦抵抗を低減でき、伝動効率を高めることができる。また、伝動ホイールの外周面または外周部の一側面に転動体が保持されており、伝動ホイールの外径を変えることにより、転動体の個数を変え易いため、減速比の自由度を大きくすることができる。また、前記回転力が転動体から伝動ホイールに伝動されるときに発生する押圧力を伝動軸の両端部で両持的に受止めることができるため、転動体から伝動ホイールへの伝動性能を向上でき、また、伝動軸を支持する軸受等の耐久性を向上できる。
【００１０】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記伝動ホイールは各転動体が嵌入された貫通孔を有する保持環を備えている。
【００１１】
第２発明にあっては、転動体を保持環により保持することができるため、各転動体のガタつきを低減することができ、しかも、転動体を伝動ホイールに保持した状態で組み込むことができるため、組込作業性を向上できる。
【００１２】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記伝動ホイールは各転動体が嵌入された複数の凹部、及び各転動体の各凹部内での移動を制限する制限体を有する。
【００１３】
第３発明にあっては、転動体の凹部内での移動を制限体により制限することができるため、各転動体のガタつきを低減することができ、しかも、転動体を伝動ホイールに保持した状態で組み込むことができるため、組込作業性を向上できる。
【００１４】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転力を軸線が互いに交差する伝動軸及び伝動ホイールを介して操舵機構に伝動し、操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記伝動ホイールは外周面または外周部の一側面に複数の転動体が転動自在に保持されており、前記伝動軸は前記転動体が係合するねじ溝を有しており、前記転動体を前記ねじ溝に押付けるべく前記伝動軸及び伝動ホイールの一方に押付力を加える押付体を備えていることを特徴とする。
【００１５】
第４発明にあっては、電動モータの回転力を伝動軸からねじ溝及び転動体を介して伝動ホイールに伝動することができる。この場合、伝動軸と伝動ホイールとの間で転動体が転動するため、伝動部分の摩擦抵抗を低減でき、伝動効率を高めることができる。また、伝動軸及び伝動ホイールの一方に加えた押付力によりねじ溝及び転動体間のバックラッシュ量を低減でき、バックラッシュによる異音の発生を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明によれば、伝動ホイールの外径を変えることにより、転動体の個数を変え易いため、減速比の自由度を大きくすることができ、しかも、転動体から伝動ホイールへの伝動性能と、伝動軸を支持する軸受等の耐久性とを向上できる。
【００１７】
また、第２発明によれば、各転動体のガタつきを低減することができ、しかも、組込作業性を向上できる。
【００１８】
また、第３発明によれば、各転動体のガタつきを低減することができ、しかも、組込作業性を向上できる。
【００１９】
また、第４発明によれば、ねじ溝及び転動体間のバックラッシュ量を低減でき、バックラッシュによる異音の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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パワーステアリング装置の構成を示す減速機構部分の拡大断面図、図２は電動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。
【００２１】
電動パワーステアリング装置は、操舵補助用の電動モータ１と、該電動モータ１の出力軸１ａに軸継手２を介して連動連結され、周面にねじ溝３１を有する伝動軸３と、ねじ溝３１に係合するボールからなる複数の転動体４と、各転動体４を転動自在に保持した伝動ホイール５と、該伝動ホイール５を支持した回転軸（後記する）を有し、伝動ホイール５に繋がる操舵機構６とを備えている。
【００２２】
この操舵機構６は、一端部が舵取りのためのステアリングホイールＡに繋がり、他端部に筒部６１ａを有する第１の操舵軸６１と、筒部６１ａ内に挿入されてその一端部が第１の操舵軸６１の筒部６１ａに連結され、ステアリングホイールＡ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、該トーションバー６２の他端部に連結され、伝動ホイール５に繋がる回転軸としての第２の操舵軸６３とを備え、該第２の操舵軸６３がユニバーサルジョイント及び中間軸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。
【００２３】
伝動軸３は中央部にねじ溝３１を有しており、一端側の軸部３ａが転がり軸受７を介して支持部材８に回転自在に支持され、他端側の軸部３ｂが軸受部材９を介して支持部材８に回転自在に支持された状態で電動モータ１の出力軸１ａに連動連結されている。ねじ溝３１は転動体４の球面に対応して半円形に湾曲している。
【００２４】
図３は伝動ホイールの斜視図、図４は転動体保持部分の拡大断面図である。伝動ホイール５は外周面の複数の周方向位置に半球形の凹部５１が等配されており、各凹部５１内に各転動体４が転動自在に保持されている。各転動体４の保持は、各凹部５１との対応位置に転動体４の直径よりも若干小径の貫通孔１０ａを有し、伝動ホイール５の外周面に設けられた合成樹脂製の保持環１０により転動自在に保持されている。この保持環１０は可撓性を有しており、成形された状態で各貫通孔１０ａから各凹部５１に転動体４を嵌め込むことができるようになっている。また、伝動ホイール５の中心部は第２の操舵軸６３の途中に嵌合固定されている。
【００２５】
支持部材８は伝動軸３を収容し、該伝動軸３の軸部３ａ，３ｂを転がり軸受７及び軸受部材９を介して回転自在に支持した第１収容部８ａと、伝動ホイール５を収容し、該伝動ホイール５を第２の操舵軸６３及び該第２の操舵軸６３に嵌合された２つの転がり軸受１１，１２を介して支持した第２収容部８ｂとを有する。
【００２６】
第１収容部８ａは伝動軸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８１及び該支持孔８１に連なるねじ孔８２及びモータ取付部８３が設けられており、ねじ孔８２に転がり軸受７を固定するためのねじ環１３が螺着されている。また、モータ取付部８３に電動モータ１が取付けられている。
【００２７】
第１収容部８ａの他端部には、伝動軸３の他端側の軸部３ｂが挿入される凹孔８５及び該凹孔８５の内面に臨み、軸部３ｂの径方向に向けて穿設、換言すれば伝動軸３を伝動ホイール５に向けて押付ける方向に穿設された円柱形の収容孔８６が設けられている。この収容孔８６には軸部３ｂが回転自在に嵌合される軸受部材９と、該軸受部材９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２２と、収容孔８６の外部への開放部を閉じる閉孔部材２３とが収容されている。また、収容孔８６の外部への開放側にはねじ部８７が設けられており、該ねじ部８７に閉孔部材２３が螺着されている。尚、弾性体２２が伝動軸３から伝動ホイール５に押付力を加える押付体を構成している。
【００２８】
軸受部材９はその軸長方向の途中、換言すれば収容孔８６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９ａが設けられており、該軸受孔９ａに軸部３ｂが回転自在に嵌合されたすべり軸受２４を挿入固定してあり、該すべり軸受２４を介して軸部３ｂを軸受部材９に支持してある。
【００２９】
また、支持部材８は第２収容部８ｂに連なる第３収容部８ｃを有しており、トーションバー６２の捩れに応じた操舵軸６１，６３の相対回転変位量によってステアリングホイールＡに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が第３収容部８ｃに収容されており、該トルクセンサ１４が検出したトルク等に基づいて電動モータ１が駆動制御されるように構成されている。
【００３０】
電動モータ１の出力軸１ａと伝動軸３の軸部３ａとはセレーションを有する雄形継手部２ａ及び雌形継手部２ｂを介して軸長方向への相対移動を可能に連動連結されており、雄形継手部２ａ及び雌形継手部２ｂの間に転動体４をねじ溝３１に押付けるべく伝動軸３を軸線方向の反電動モータ側へ押付ける押付体としてのコイルバネ１５が設けられている。
【００３１】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置は、電動モータ１の回転力が、出力軸１ａ、伝動軸３のねじ溝３１、転動体４及び凹部５１を経て伝動ホイール５に伝動される。このように回転力がねじ溝３１及び転動体４から伝動ホイール５に伝動されるときの分力が、転動体４のねじ溝３１との係合点から伝動軸３及び伝動ホイール５の径方向に加わることになり、この分力が伝動軸３を撓ませる押圧力となるが、この押圧力は伝動軸３の両端側を支持した転がり軸受７及び軸受部材９の両方で両持的に受止めることができるため、転動体４から伝動ホイール５への伝動性能を向上でき、また、伝動軸３を支持する転がり軸受７及び軸受部材９等の耐久性を向上できる。また、転動体４を伝動ホイール５に保持した状態で伝動ホイール５を組み込むことができ、伝動ホイール５の組込作業性を向上できる。
また、伝動軸３は弾性体２２によって伝動ホイール５側へ押付けられているため、ねじ溝３１及び凹部５１と転動体４との間のバックラッシュ量を低減できる。
【００３２】
実施の形態２
図５は保持環の他の形態を示す斜視図、図６は転動体保持部分の拡大断面図である。この実施の形態２は、各転動体４を伝動ホイール５の凹部５１に保持する保持環として、可撓性を有する合成樹脂製のバンド部材１６を用いたものである。このバンド部材１６は各凹部５１に対応し、転動体４の直径よりも小径の貫通孔１６ａ及び両端部を結合する結合手段１６ｂを有しており、転動体４を各凹部５１に嵌め込みつつバンド部材１６を伝動ホイール５の外周側に巻き掛けることにより各転動体４を保持し、バンド部材１６の両端部を結合手段１６ｂにより結合する。結合手段１６ｂは例えば凸部及び該凸部が嵌入される係止孔を有する構成としてある。
【００３３】
この実施の形態２にあっては、転動体４を伝動ホイール５に保持した状態で伝動ホイール５を組み込むことができ、伝動ホイール５の組込作業性を向上できる。
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。
【００３４】
実施の形態３
図７の(a) は転動体保持部分の拡大断面図、図７の(b) は(a) のVII −VII 線の断面図、図８の(a) は転動体保持部分の他の形態を示す拡大断面図、図８の(b)は(a) のVIII−VIII線の断面図である。
この電動パワーステアリング装置は、各転動体４を伝動ホイール５の凹部５１に保持する保持環１０及びバンド部材１６とは別個に、転動体４が接触するねじ溝３１及び凹部５１と転動体４との間の隙間をより一層少なくして転動体４の凹部５１内での移動を制限する制限体１７又は制限体１８を設けたものである。尚、図７及び図８では保持環１０、バンド部材１６を省略してあるが、この保持環１０又はバンド部材１６が設けられている構成において、制限体１７又は制限体１８が設けられている。
【００３５】
図７は各凹部５１に凹部５１に沿って湾曲する溝５１ａが設けられており、該溝５１ａに転動体４の周面と接触する接触面を有する半円形の条体からなる制限体１７が嵌め込まれている。また、制限体１７は伝動ホイール５の幅方向となる位置に設け、回転方向となる位置に設けないことにより、回転力が転動体４から伝動ホイール５に伝動されるとき、制限体１７に撓みが発生しないようにしてある。
【００３６】
図８は各凹部５１の縁に環状溝５１ｂが設けられており、該環状溝５１ｂに転動体４が嵌入される貫通孔１８ａを有する円環からなる制限体１８が嵌め込まれている。この制限体１８は回転力が転動体４から伝動ホイール５に伝動されるとき、制限体１８に撓みが殆ど発生しないようにしてある。尚、制限体１７，１８はフッ素樹脂等の摩擦係数が比較的小さい合成樹脂材料からなり、転動体４の転動性を高めてある。また、制限体１７，１８の凹部５１への固定手段は特に制限されない。
【００３７】
実施の形態３にあっては、制限体１７，１８により転動体４が接触するねじ溝３１及び凹部５１と転動体４との間の隙間を制限体１８によってより一層少低減することができるため、回転力を伝動する部分での異音の発生を低減することができ、また、制限体１７，１８は摩擦係数が比較的小さい合成樹脂材料からなるため、転動体４を転動させ易くでき、回転力の伝動効率を向上できる。
尚、実施の形態３では保持環１０又はバンド部材１６を備える構成としてあるが、保持環１０及びバンド部材１６をなくした構成としてもよい。
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。
【００３８】
実施の形態４
図９は電動パワーステアリング装置の他の構成を示す拡大断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線の断面図である。この実施の形態４は、中央部の周面にねじ溝３１を有する伝動軸３と、ねじ溝３１に係合するボールからなる複数の転動体４と、外周部の一側面に各転動体４を転動自在に保持した伝動ホイール５と、転動体４をねじ溝３１に押付けるべく伝動ホイール５に軸線方向の押付力を加える押付体としてのナット１９とを備えている。
【００３９】
伝動ホイール５の外周部一側面には複数の周方向位置に半球形の凹部５１が等配されており、各凹部５１内に各転動体４が転動自在に保持されている。各転動体４の保持は、各凹部５１との対応位置に転動体４の直径よりも若干小径の貫通孔を有し、伝動ホイール５の外周部一側面に設けられた合成樹脂製の保持環２０により転動自在に保持されている。この保持環２０は可撓性を有しており、成形された状態で各貫通孔から各凹部５１に転動体４を嵌め込むことができるようになっている。
【００４０】
また、伝動ホイール５が外嵌固定された第２の操舵軸６３は支持部材８に対して伝動ホイール５の軸線方向に移動可能になっており、この第２の操舵軸６３の途中に螺着されたナット１９を回転操作することにより、第２の操舵軸６３を支持部材８に対して軸線方向に移動させることができるように構成されている。具体的には伝動ホイール５を支持部材８の第２収容部８ｂに支持する転がり軸受１１，１２の一方（転がり軸受１１）が支持部材８に対して第２の操舵軸６３とともに移動可能になっており、他方の転がり軸受１２は第２の操舵軸６３と相対移動が可能に支持部材８に保持されており、この転がり軸受１２の一側面と対向する鍔部８４が支持部材８に設けられており、該鍔部８４と第２の操舵軸６３の途中に螺着されたナット１９との間に皿ばね等の弾性体２１を介在させ、ナット１９を回転操作することにより弾性体２１を撓ませつつ第２の操舵軸６３を支持部材８に対して軸線方向に移動させるようにしてある。
【００４１】
この実施の形態にあっては、ナット１９を回転操作することにより、伝動ホイール５が外嵌固定されている第２の操舵軸６３を、伝動軸３が支持されている支持部材８に対して軸線方向に移動させることができ、転動体４をねじ溝３１に押付ける押付力を調整することができるため、ねじ溝３１及び凹部５１と転動体４との間のバックラッシュ量を低減できる。
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。
【００４２】
尚、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、転動体４をねじ溝３１に押付けるべく伝動軸３及び伝動ホイール５の一方に押付力を加える押付体（例えば、弾性体２２又はナット１９）を備える構成である他、前記押付体のない構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す減速機構部分の拡大断面図である。
【図２】電動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】伝動ホイールの斜視図である。
【図４】転動体保持部分の拡大断面図である。
【図５】保持環の他の形態を示す斜視図である。
【図６】転動体保持部分の拡大断面図である。
【図７】(a) は転動体保持部分の拡大断面図、(b) は(a) のVII −VII 線の断面図である。
【図８】(a) は転動体保持部分の他の形態を示す拡大断面図、(b)は(a) のVIII−VIII線の断面図である。
【図９】本発明に係る電動パワーステアリング装置の他の構成を示す拡大断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    電動モータ
３    伝動軸
３１  ねじ溝
４    転動体
５    伝動ホイール
５１  凹部
６    操舵機構
８    支持部材
１０  保持環
１０ａ  貫通孔
１６  バンド部材（保持環）
１６ａ  貫通孔
１７、１８  制限体
１９  ナット（押付体）
【図１】
2005247011.tif 000003
【図２】
2005247011.tif 000004
【図３】
2005247011.tif 000005
【図４】
2005247011.tif 000006
【図５】
2005247011.tif 000007
【図６】
2005247011.tif 000008
【図７】
2005247011.tif 000009
【図８】
2005247011.tif 000010
【図９】
2005247011.tif 000011
【図１０】
2005247011.tif 000012