(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】電動モータ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して舵取り機構に伝える。ウォーム軸の第２の端部を支持する軸受を軸受箱２９により保持する。軸受箱２９と重り３４とをワイヤ４５を介して連結する。ワイヤ４５の第２の端部４５ｂを重り３４に連結し、重り３４の重力Ｇによって鉛直方向下方Ｙに引っ張る。ワイヤ４５の延びる方向をローラ４７を介して変換する。ワイヤ４５の第１の端部４５ａの係止部４６が軸受箱２９の軸部３８を径方向ウォームホイール側Ｘに向けて付勢する。ウォーム軸とウォームホイールの噛み合い部分に予圧を付与する。重り３４をシリンダ４８によって摺動自在に案内する。環状弾性部材４９により摩擦抵抗を発生させる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用の電動モータと、互いに噛み合う駆動歯車および従動歯車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を備え、駆動歯車が従動歯車側へ偏倚可能である電動パワーステアリング装置において、
上記駆動歯車を介して駆動歯車と従動歯車の噛み合い部分に予圧を与えるための重り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、重力による重りの移動を所定方向に案内するための案内手段と、
重りの移動に抵抗を与えるための抵抗付与手段とをさらに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３】
請求項１又は２において、上記駆動歯車は電動モータの出力軸と同軸上に配置されるウォーム軸を含むと共に、従動歯車はウォームホイールを含み、
ウォーム軸は第１および第２の端部を含み、
ウォーム軸の第１の端部は、電動モータの出力軸と継手を介して動力伝達可能に連結され、
減速機のハウジングは、ウォーム軸の第２の端部を軸受を介して径方向ウォームホイール側に偏倚可能に保持するための保持孔を含み、
さらに、重りによる負荷を軸受に伝達するための負荷伝達手段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４】
請求項３において、上記軸受を保持する軸受箱を備え、軸受箱は上記保持孔によって回転不能に且つ径方向ウォームホイール側に偏倚可能に保持され、
上記負荷伝達手段は、軸受箱と、軸受箱と重りを連結するワイヤとを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項２，３又は４において、上記案内手段は重りを摺動自在に収容するシリンダを含み、抵抗付与手段はシリンダ内の重りの移動に摩擦抵抗および粘性抵抗の少なくとも一方を付与する手段を含む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、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、ウォーム軸の端部を径方向に偏倚可能に支持し、この偏倚可能なウォーム軸の端部を圧縮コイルばね等を用いてウォームホイール側へ弾性的に付勢することにより、バックラッシを除去することが提案されている（例えば特許文献１）。
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２００２−２１９４３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１では、組立時の圧縮コイルばねのセット長のばらつきの影響で付勢荷重がばらつく。
また、経時変化によって、歯部の摩耗が生じたり、圧縮コイルばねがへたったりすると、同様にセット長が変化し、付勢荷重が変化する。
さらに、ウォームホイールが合成樹脂を含む場合に、ウォームホイールの温度膨張や膨潤による径変化の影響で、同様にセット長が変化し、付勢荷重が変化する。
【０００７】
このため、特許文献１では、抵抗トルク変化や異音が大きくなるおそれがあった。
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、操舵補助用の電動モータと、互いに噛み合う駆動歯車および従動歯車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を備え、駆動歯車が従動歯車側へ偏倚可能である電動パワーステアリング装置において、上記駆動歯車を介して駆動歯車と従動歯車の噛み合い部分に予圧を与えるための重りを備えることを特徴とするものである。本発明では、重りの重力を用いて常に一定の予圧を噛み合い部分に付与することができるので、加工精度のばらつき、経時変化による摩耗、熱膨張、膨潤等の影響を受けずに抵抗トルクおよび騒音を低減することができる。
【０００９】
本発明において、重力による重りの移動を所定方向に案内するための案内手段と、重りの移動に抵抗を与えるための抵抗付与手段とをさらに備える場合には、車両走行時の振動を受けたとしても、重りの挙動を安定させることができ、予圧を一定に維持するうえで好ましい。
また、本発明において、上記駆動歯車は電動モータの出力軸と同軸上に配置されるウォーム軸を含むと共に、従動歯車はウォームホイールを含み、ウォーム軸は第１および第２の端部を含み、ウォーム軸の第１の端部は、電動モータの出力軸と継手を介して動力伝達可能に連結され、減速機のハウジングは、ウォーム軸の第２の端部を軸受を介して径方向ウォームホイール側に偏倚可能に保持するための保持孔を含み、さらに、重りによる負荷を軸受に伝達するための負荷伝達手段を備える場合がある。この場合、軸受を介して重りの負荷をウォーム軸の第２の端部に与えることで、ウォーム軸の回転抵抗を増大させることなくウォーム軸を付勢することができる点で好ましい。
【００１０】
また、本発明において、上記軸受を保持する軸受箱を備え、軸受箱は上記保持孔によって回転不能に且つ径方向ウォームホイール側に偏倚可能に保持され、上記負荷伝達手段は、軸受箱と、軸受箱と重りを連結するワイヤとを含む場合には、ワイヤの取り回しにより自由なレイアウトが可能となる点で好ましい。
また、本発明において、上記案内手段は重りを摺動自在に収容するシリンダを含み、抵抗付与手段はシリンダ内の重りの移動に摩擦抵抗および粘性抵抗の少なくとも一方を付与する手段を含む場合には、重りの案内と重りへの移動抵抗の付与を達成するための構成をユニット化し易くなり、構造を簡素化するうえで好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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ステアリングラックが用いられる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（ＥＰＳ：Electric Power Steering System) 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シャフト７と、ピニオンシャフト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。ピニオンシャフト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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、ピニオンシャフト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への印加電圧を制御する。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ピニオンシャフト７に伝達され、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。
【００１４】
減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される駆動歯車としてのウォーム軸１８と、このウォーム軸１８に噛み合うと共にピニオンシャフト７に一体回転可能に連結される従動歯車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。
【００１５】
ウォームホイール１９は、ピニオンシャフト７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、ピニオンシャフト７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。
【００１６】
ウォーム軸１８とウォームホイール１９の歯部１８ｃ，１９ｂ同士の噛み合い部分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は、電動モータ１６の出力軸２０と例えばスプラインを用いる継手２１を介して動力伝達可能に連結される。
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。
【００１７】
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。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、軸受箱２９を介して減速機１７のハウジング１７ａの保持孔３０に回転不能に保持されている。
【００１８】
また、予圧調整用のねじ部材３１が、軸受保持孔２７に連なって形成されるねじ孔３２にねじ込まれることにより、第１および第２の軸受２２，２３に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１８を軸方向に位置決めする。調整後のねじ部材３１はロック部材３３により止定される。
本実施の形態の特徴とするところは、ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂを支持する第２の軸受２３に軸受箱２９を介して、重り３４（図５参照）の重力Ｇの一部又は全部を負荷することにより、ウォーム軸１８とウォームホイール１９の噛み合い部分Ｂ（図２参照）に予圧を付与する点にある。
【００１９】
図２のIII −III 線に沿う断面図である図３を参照して、保持孔３０の一部には、凹所３５が設けられ、軸受箱２９は保持孔３０内で回転不能で且つウォーム軸１８の径方向ウォームホイール側Ｘへ偏倚可能とされている。
再び図２を参照して、軸受箱２９は、一端が開放する軸受保持筒３６、この軸受保持筒３６の他端に設けられた円形の端面板３７と、この端面板３７の中心軸線Ｃに沿って突出形成された軸部３８とを備える。
【００２０】
図２の要部の拡大図である図４を参照して、軸受保持筒３６は、第２の軸受２３の外輪２８を嵌め合わせて回動不能に保持するための軸受保持孔３９を形成している。軸受保持筒３６の外周面には、周溝からなる収容溝４０が形成され、収容溝４０には、Ｏリング等の環状弾性部材４１が収容され保持されている。環状弾性部材４１は外輪２８と保持孔３０との間に介在し、保持孔３０によって受けられた状態で第２の軸受２３を径方向に弾性支持する。
【００２１】
端面板３７は、ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂに対向するハウジング１７ａの端壁１７ｂと第２の軸受２３との間に介在し、端壁１７ｂによって受けられた状態で第２の軸受２３の外輪２８の端面を受けることによって、第２の軸受２３を軸方向に位置決めする。端面板３７は、端壁１７ｂとの対向面に、環状の収容溝４２を形成しており、収容溝４２には、端壁１７ｂと端面板３７との間を封止するＯリング等の環状弾性部材４３が収容されている。
【００２２】
ハウジング１７ａの端壁１７ｂには、上記軸部３８を遊嵌状態で挿通させて外部へ突出させるための挿通孔４４が形成されている。軸部３８はハウジング１７ａ外において、ワイヤ４５を介して重り３４に連結されている。軸受箱２９およびワイヤ４５は、重り３４による負荷を第２の軸受２３に伝達するための負荷伝達手段６０を構成する。
図５を参照して、ワイヤ４５は第１および第２の端部４５ａ，４５ｂを有する。ワイヤ４５の第１の端部４５ａは、軸部３８を径方向に貫く挿通孔を貫通しており、貫通先において第１の端部４５ａに設けられた係止部４６が軸部３８に係止している。ワイヤ４５は、第１の端部４５ａから、ウォームホイール側Ｘに向けて延び、ハウジング１７ａの端壁１７ｂに軸支された回転自在なローラ４７を介して鉛直方向下方Ｙに延び、第２の端部４５ｂが重り３４に連結されている。
【００２３】
重り３４は、当該重り３４の重力Ｇによる移動を鉛直方向の上下に案内するための案内手段としてのシリンダ４８に摺動自在に収容されている。シリンダ４８は例えば減速機１７のハウジング１７ａに形成されるものであっても良い。重り３４は、例えば円柱状に形成されシリンダ４８内を摺動するピストンとして機能する。
重り３４の周面に形成される周溝に、重り３４の移動に抵抗を与えるための抵抗付与手段としてのＯリング、フッ素樹脂製のリング等の環状弾性部材４９が収容されている。環状弾性部材４９は、重り３４の移動に伴ってシリンダ４８の内面と摺接し、摩擦抵抗による移動抵抗を重り３４に与える。
【００２４】
本実施の形態によれば、重り３４の重力を用いて常に一定の予圧を噛み合い部分Ｂに付与することができるので、ウォーム軸１８、ウォームホイール１９およびこれらを支持する各部品の加工精度のばらつき、経時変化による噛み合い部分Ｂの摩耗、ウォームホイール１９の熱膨張、膨潤等の影響を受けずに抵抗トルクおよび騒音を低減することができる。
【００２５】
特に、重り３４を案内手段としてのシリンダ４８により案内すると共に、抵抗付与手段としての環状弾性部材４９により重り３４の移動に抵抗を与えるようにするので、車両走行時の振動を受けたとしても、重り３４の挙動を安定させることができ、予圧を一定に維持するうえで好ましい。また、シリンダ４８を用いることで、重り３４の案内と重り３４への移動抵抗の付与を達成するための構成をユニット化し易くなり、構造を簡素化するうえで好ましい。
【００２６】
また、減速機１７のハウジング１７ａの保持孔３０によって、ウォーム軸１８の第２の端部１８ｂを第２の軸受２３および軸受箱２９を介して径方向ウォームホイール側Ｘに偏倚可能に保持し、重り３４による負荷をワイヤ４５および軸受箱２９を介して第２の軸受２３に伝達するようにしているので、ウォーム軸１８の回転抵抗を増大させることなくウォーム軸１８をウォームホイール１９側へ付勢することができる点で好ましい。
【００２７】
特に、軸受箱２９と重り３４とをワイヤ４５により連結するので、ワイヤ４５の取り回しにより自由なレイアウトが可能となる点で好ましい。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、シリンダ４８内に例えばグリース、作動流体等の粘性要素Ｌを充填し封止板５０によってシリンダ４８内を封止すると共に、ピストンとしての重り３４Ａに抵抗付与手段としてのオリフィス５１を設け、シリンダ４８を内を移動する重り３４Ａに粘性抵抗による移動抵抗を与えるようにしても良い。公知のダッシュポットを用いても良い。
【００２８】
図４においては各環状弾性部材４１，４３の収容溝４０，４２を軸受箱２９に設けたが、ハウジング１７ａに設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】図２の要部の拡大図である。
【図５】重りによる負荷を伝達するための機構を示す模式図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
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    ピニオンシャフト
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
１７ｂ  端壁
１８  ウォーム軸（駆動歯車）
１８ａ  第１の端部
１８ｂ  第２の端部
１９  ウォームホイール（従動歯車）
Ｂ    噛み合い部分
２０  出力軸
２１  継手
２３  第２の軸受
２５  内輪
２８  外輪
２９  軸受箱（負荷伝達手段）
３０  保持孔
３４，３４Ａ  重り
Ｘ    径方向ウォームホイール側
Ｙ    鉛直方向下方
Ｇ    重力
３５  凹所
３６  軸受保持筒
３７  端面板
３８  軸部
３９  軸受保持孔
４４  挿通孔
４５  ワイヤ（負荷伝達手段）
４５ａ  第１の端部
４５ｂ  第２の端部
４６  係止部
４７  ローラ
４８  シリンダ（案内手段）
４９  環状弾性部材（抵抗付与手段）
５１  オリフィス（抵抗付与手段）
Ｌ    粘性要素
６０  負荷伝達手段
【図１】
2005162116.tif 000003
【図２】
2005162116.tif 000004
【図３】
2005162116.tif 000005
【図４】
2005162116.tif 000006
【図５】
2005162116.tif 000007
【図６】
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