(57)【要約】  【課題】  操舵モータから操舵軸への伝動のための歯車伝動装置のバックラッシ調整を簡素な構成にて可能とし、良好な伝動効率及び操舵感と歯打ち音の低減とを併せて実現し得る車両用操舵装置を提供する。  【解決手段】  ラック軸１を支持するラックハウジング10に連設された支持ハウジング15の端部に、軸心と直交するモータ固定座16を設け、また操舵モータ３の出力側に一体化されたモータハウジング30の端部に、軸心と直交する面に対して傾斜する固定座34を設けて、この固定座34をモータ固定座16に着座させて支持ハウジング15に操舵モータ３を固定し、操舵モータ３の出力側に連結された駆動歯車としての小傘歯車４と、ラックハウジング10内部の従動歯車としての大傘歯車６との噛合部のバックラッシを、支持ハウジング15に対してモータハウジング30を回転させることにより調整する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に支持されて操舵のために動作する操舵軸と、前記ハウジングの一部に着座固定された操舵モータとを備え、該操舵モータの回転を前記ハウジングの内部にて噛合する駆動歯車及び従動歯車を介して前記操舵軸に伝える構成とした車両用操舵装置において、
前記操舵モータの着座固定のために前記ハウジング又は操舵モータの側に設けられた固定座が、前記ハウジング又は操舵モータの軸心と直交する面に対して傾斜する座面を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵部材の操作に応じて駆動される操舵モータの回転を舵取機構中の操舵軸に伝えて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、運転者によりなされる操舵部材の操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸の動作により操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）を操舵せしめて行われる。
【０００３】
このような操舵を行わせるための車両用操舵装置として、操舵部材と機械的に連結された舵取機構の一部に操舵モータを付設し、操舵部材の操作に応じて駆動される操舵モータの回転力を舵取機構中の操舵軸に伝えて、操舵部材から操舵軸への機械的な伝動によりなされる操舵を補助する構成とした電動パワーステアリング装置が実用化されている。また一方、操舵部材から機械的に分離された舵取機構の一部に操舵モータを付設し、操舵部材の操作に応じて駆動される操舵モータの回転力のみを舵取機構中の操舵軸に伝えて操舵を行わせる構成とした分離式の操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置が開発されつつある。
【０００４】
車両の舵取機構の多くは、車両の左右に延設されて軸長方向に移動する操舵軸を備え、この操舵軸の移動を両端にタイロッドを介して連結された操舵用の車輪（一般的には左右の前輪）に伝えて操舵を行わせる構成となっている。このような舵取機構に操舵モータを付設する場合、例えば、操舵軸を支持するハウジングの外部に操舵モータを着座固定すると共に、前記ハウジングの内部に操舵軸と同軸上での回転自在に回転部材を支持し、この回転部材と操舵軸との間にボールねじ機構等の運動変換機構を構成して、操舵モータの回転を、平歯車、傘歯車等を用いてなる歯車伝動装置を介して回転部材に伝え、更に、前記運動変換機構により直線運動に変換して操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させるようにした構成が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２５７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、以上の如き歯車伝動装置を備える車両用操舵装置においては、ハウジングの外部に取付けられた操舵モータの出力側の駆動歯車と、ハウジングの内部に支持された回転部材の側の従動歯車との噛合部におけるバックラッシが過大であった場合、車両の走行中に操舵用の車輪に加わる反力の作用により駆動歯車と従動歯車との間の噛合部に歯打ちが発生するという不具合が生じ、逆に前記バックラッシが過小であった場合、駆動歯車と従動歯車との間の噛合摩擦が増大し、伝動効率の低下及び操舵感の悪化を招来するという不具合が生じる。
【０００６】
特許文献１に開示された車両用操舵装置においては、操舵モータの出力軸に連結された小傘歯車を駆動歯車とし、また回転部材の外周に一体に周設された大傘歯車を従動歯車として備える傘歯車伝動装置を用い、小傘歯車を一体に備える歯車軸を軸長方向に位置調節する調節手段を備え、この調節手段の操作により小傘歯車と大傘歯車との間のバックラッシを適正に調整して組み付けを行うようにしている。
【０００７】
ところが前記調節手段は、前記歯車軸を支持する円筒形の支持筒を前記ハウジングの該当部位に内嵌保持させ、この支持筒を軸長方向に移動させて、適正なバックラッシが得られた位置にてロックナットを締め付け、移動不可に固定する構成となっており、前記支持筒及びロックナットを含む専用の構成部品を必要とし、これらの構成部品及び周辺の加工に多大の工数を要するという問題があった。
【０００８】
更に、駆動歯車の軸長方向の位置調節によるバックラッシ調整は、駆動歯車と従動歯車とが互いに斜交する軸回りに回転する傘歯車伝動装置においてのみ有効であり、平歯車伝動装置等、駆動歯車及び従動歯車が互いに平行をなす回転軸を備える歯車伝動装置のバックラッシ調整には適用できず、適用範囲が限られるという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵モータ側又はハウジング側の固定座の小改良により、操舵軸への伝動のための歯車伝動装置のバックラッシ調整を簡素な構成にて可能とし、適正なバックラッシを有して噛合する駆動歯車と従動歯車とにより操舵モータから操舵軸への伝動を行わせ、良好な伝動効率及び操舵感と歯打ち音の低減とを併せて実現し得る車両用操舵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】
本発明に係る車両用操舵装置は、ハウジング内に支持されて操舵のために動作する操舵軸と、前記ハウジングの一部に着座固定された操舵モータとを備え、該操舵モータの回転を前記ハウジングの内部にて噛合する駆動歯車及び従動歯車を介して前記操舵軸に伝える構成とした車両用操舵装置において、前記操舵モータの着座固定のために前記ハウジング又は操舵モータの側に設けられた固定座が、前記ハウジング又は操舵モータの軸心と直交する面に対して傾斜する座面を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、操舵モータの着座固定のためにハウジング側に設けられた固定座又は操舵モータ側に設けられた固定座に、夫々の軸心と直交する面に対して傾斜する座面を設け、夫々の軸心と直交する座面を有する他方の固定座に当接させた状態で操舵モータを着座固定したとき、操舵モータの出力側の駆動歯車がハウジングの軸心に対して径方向に変位して突出するようになし、この変位量及び方向をハウジングに対して操舵モータを回転させることにより変更して、ハウジング内にて噛合する従動歯車との間のバックラッシを調整する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る車両用操舵装置においては、ハウジング側又は操舵モータ側の固定座に、軸心と直交する面に対して傾斜する座面を備える簡素な構成により、駆動歯車と従動歯車とのバックラッシ調整が歯車の形式を問わずに可能となり、噛合摩擦の適正化による伝動効率の向上及び操舵感の向上が達成されると共に、操舵軸の側からの逆入力の作用により発生する歯打ち音を低減することができ、快適な操舵が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図であり、この車両用操舵装置は、操舵部材としてのステアリングホイールＳの回転操作に応じて動作するラックピニオン式の舵取機構と、該舵取機構に付設され、操舵補助のために駆動される操舵モータ３とを備える電動パワーステアリング装置として構成されている。
【００１４】
舵取機構は、図示しない車体の左右方向に延設された円筒形のラックハウジング10と、該ラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸（操舵軸）１とを備えている。このラック軸１の両端は、ラックハウジング10の両側に突出され、操舵用の車輪としての左右の前輪11，11のナックルアーム12，12に各別のタイロッド13，13を介して連結されており、ラック軸１の両方向の移動によりタイロッド13，13を介してナックルアーム12，12を押し引きし、左右の前輪11，11を操舵せしめる構成となっている。
【００１５】
ラックハウジング10の一側半部には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジング20が連設されており、該ピニオンハウジング20の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２は、ピニオンハウジング20の上方への突出部のみが図示してあり、この突出部は、両端にユニバーサルジョイント21，21を備える中間軸22を介してコラム軸23に連結されている。
【００１６】
ピニオンハウジング20の内部に延設されたピニオン軸２の下部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジング10の内部に支持されたラック軸１の外面には、ピニオンハウジング20との交叉部を含む適長に亘ってラック歯（図示せず）が形成されており、このラック歯が、ピニオン軸２下部の前記ピニオンに噛合させてある。
【００１７】
コラム軸23は、円筒形をなすコラムハウジング24の内部に同軸上での回転自在に支持され、該コラムハウジング24を介して図示しない車室の内部に後上方に傾斜して固定支持されており、操舵部材としてのステアリングホイールＳは、コラムハウジング24の上部に突出するコラム軸23の上端部に嵌着固定されている。
【００１８】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイールＳが回転操作された場合、該ステアリングホイールＳが嵌着固定されたコラム軸23が軸回りに回転し、この回転が中間軸22を介してピニオン軸２に伝わり、このピニオン軸２の回転が前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪11，11が操舵される。
【００１９】
このような操舵を補助する操舵モータ３は、ラックハウジング10の他側半部の外側に取付けてある。図２は、操舵モータ３の取付け位置近傍のラックハウジング10の内部構成を示す縦断面図である。
【００２０】
図示の如くラックハウジング10の中途部には、該ラックハウジング10に対して傾斜する軸心を有して外向きに突出する円筒形の支持ハウジング15が連設されている。支持ハウジング15の突出側端部には、全面に亘る開口部が設けられ、この開口部の周縁には、該支持ハウジング15の軸心に対して正しく直交するように加工された座面としてのモータ固定座16が形成されており、操舵モータ３は、出力側に一体に取付けられたモータハウジング30と共に前記モータ固定座16に着座固定されている。
【００２１】
モータハウジング30は、小径円筒形をなす軸支筒31と、該軸支筒31の一側に同軸をなして連設され．大径円筒形をなすモータ支持筒32とを備えている。軸支筒31の内部には、軸長方向に離隔した２か所の軸受41，41により、同軸上での回転自在に歯車軸40が両持ち支持されている。該歯車軸40の両端部は、軸支筒31の両側外部に突出させてあり、モータ支持筒32の逆側に突出する歯車軸40の軸端部には、駆動歯車としての小傘歯車４が一体形成されている。なお小傘歯車４は、歯車軸40と別体に設け、該歯車軸40の軸端部に嵌着固定する構成としてもよい。
【００２２】
モータ支持筒32は、軸支筒31との連設部の逆側に全面に亘る開口部を備えており、この開口部の周縁にモータ座33が形成され、また軸支筒31との連設側の端壁の外周縁には固定座34が形成されている。操舵モータ３は、図示の如く、一側に設けた固定フランジをモータ座33に着座させ、図示しない固定ボルトの締め付けにより同軸上にフランジ固定されている。この固定によりモータ支持筒32の内部に突出する操舵モータ３のモータ軸3aは、前記モータ支持筒32の内部に逆側から突出する歯車軸40の軸端部にスプライン結合されており、操舵モータ３の回転は、モータ軸3aを介して歯車軸40に伝達され、軸支筒31の他側への歯車軸40の突出端に設けられた小傘歯車４が回転するようになしてある。
【００２３】
このようにモータ支持筒32と一体化された操舵モータ３は、モータ支持筒32の他側に連設された軸支筒31を支持ハウジング15内に挿入し、モータ支持筒32の端壁外面に設けられた固定座34を支持ハウジング15の開口部周縁に設けられたモータ固定座16に着座させ、図示しない固定ボルトを締め付けることにより固定されている。この固定により軸支筒31の先端から突出する小傘歯車４は、図示の如く、支持ハウジング15とラックハウジング10との連設部に達し、前記固定座34及びモータ固定座16の当接により拘束される位置に位置決めされる。
【００２４】
ここで、支持ハウジング15に設けられたモータ固定座16は、前述の如く、支持ハウジング15の軸心と正しく直交する座面としてあるのに対し、モータ支持筒32に設けられた固定座34は、モータ支持筒32及び軸支筒31を備えるモータハウジング30の軸心と直交する面に対し所定の傾斜角度αを有して傾斜する座面としてある。
【００２５】
図３は、モータハウジング３に設けられた固定座34の作用説明図である。本図には、支持ハウジング15、モータハウジング30、操舵モータ３、歯車軸40及び小傘歯車４が線図により示してあり、モータハウジング30の固定座34及び支持ハウジング15のモータ固定座16は、外側に周設されたフランジとして図示してある。また操舵モータ３の出力軸3aは、歯車軸40と一体化して示してある。更に．図中のＡ−Ａ線は、支持ハウジング15の軸心線を示し、図中のＢ−Ｂ線は、モータハウジング30の軸心線を示している。
【００２６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、固定座34とモータ固定座16との当接状態を保ちながら、モータハウジング30を支持ハウジング15に対して軸回りに１８０°回転させた前後の状態を示している。前述の如く支持ハウジング15のモータ固定座16は、軸心線Ａ−Ａに対して直交する座面を有するのに対し、モータハウジング30の固定座34は、軸心線Ｂ−Ｂと直交する面に対し、傾斜角度αを有して傾斜する座面を有しており、モータハウジング30の前述した回転は、該モータハウジング30の軸心線Ｂ−Ｂが支持ハウジング15の軸心線Ａ−Ａに対して前記αなる傾斜角度を保った状態にて生じる。従って、モータハウジング30から突出する歯車軸40先端の小傘歯車４は、図３（ａ），（ｂ）に示す如く、モータハウジング30の回転に応じて、支持ハウジング15の軸心線Ａ−Ａを中央とし径方向の両向きに変位することとなる。
【００２７】
一方、ラックハウジング10の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１の外周面には、半円形断面を有するねじ溝50が、支持ハウジング15との連設部に臨む位置の両側に軸長方向の適長に亘って形成されている。またラックハウジング10の内部には、円筒形をなすボールナット（回転部材）51が、ラック軸１と同軸上にて回転自在に支持されており、ラック軸１の外周面に対向するボールナット51の内周面には、前記ねじ溝50に対応する半円形断面を有するねじ溝が形成され、このねじ溝とラック軸１外周のねじ溝50とを多数のボール52，52…を介して螺合させてボールねじ機構５が構成されている。
【００２８】
ラックハウジング10は、以上の如きボールねじ機構５の構成位置の一側において、第１ハウジング 10aと第２ハウジング 10bとを同軸上に連結して構成されており、ボールナット51は、支持ハウジング15との連設部を含む第１ハウジング 10aに内嵌保持されたラジアル軸受54と、第１，第２ハウジング 10a,10bの連結部に内嵌保持されたスラスト軸受55とにより両持ち支持されている。
【００２９】
ここで第１，第２ハウジング 10a,10bは、夫々との連結側端部の内面に周設された同径適幅の保持溝 10c,10dを備え、同じく外面に周設された連結フランジ 10e,10fを備えている。図示の如くスラスト軸受55は、保持溝 10c,10dに両半部を夫々内嵌され、隙間を隔てて対向する連結フランジ 10e,10fを複数の固定ボルト17，17…により締め付けることにより、保持溝 10c,10dの端面間に両側から挾持せしめて位置決めされている。この構成により、スラスト軸受55の位置決めを、締め付けナット等の専用部品を用いることなく確実に実現することが可能となり、部品点数の削減を図ることができる。なお、隙間を隔てて対向する連結フランジ 10e,10f間のシールは、リブ付きメタルパッキン、Ｏリング等、寸法差を許容するシール部材18を介装して行えばよい。
【００３０】
以上の如く支持されたボールナット51の外側には、従動歯車としての大傘歯車６が同軸的に外嵌固定されており、この大傘歯車６は、支持ハウジング15とラックハウジング10との連設部において歯車軸40先端の小傘歯車４に噛合させてある。ここで小傘歯車４は、前述の如く、支持ハウジング15内にてモータハウジング30を回転させることにより、支持ハウジング15の径方向に変位させることができるのに対し、大傘歯車６は、支持ハウジング15と一体をなすラックハウジング10の内部に支持されたボールナット51に固定されているから、モータハウジング30を回転させることにより小傘歯車４と大傘歯車６との噛合部におけるバックラッシの調整が可能となる。
【００３１】
このようなバックラッシ調整のためのモータハウジング30の回転操作は、該モータハウジング30を支持ハウジング15に仮止めした状態において操舵モータ３を把持して回転させることより、ラックハウジング10の外側において容易に実施することができる。なおこの回転操作は、図３に示す如き大なる回転角度範囲において行われるのではなく、例えば、所定の基準回転位置の両側に設定された小さい角度範囲内にて行われれば十分であり、このようにして得られた適正なバックラッシは、モータハウジング30と支持ハウジング15とを強固に固定することにより維持される。
【００３２】
また前記回転操作は、操舵モータ３とモータハウジング30との一体性を保って行われるから、操舵モータ３の出力軸3aと歯車軸40との同心性は確保され、操舵モータ３から歯車軸40への伝動に支障を来す虞れはない。更に以上の如きバックラッシ調整は、小傘歯車４を径方向に変位させて行われるから、駆動歯車及び従動歯車として平歯車を用いてなる平歯車伝動装置においても適用可能である。
【００３３】
以上の構成によりボールナット51には、モータ軸3aに取り出される操舵モータ３の回転力が、歯車軸40、小傘歯車４及び大傘歯車６を介して伝動されることとなり、この伝動に応じたボールナット51の回転により、該ボールナット51の内周面に形成されたねじ溝が螺進し、この螺進が多数のボール52，52…を介してラック軸１の外周面に形成されたねじ溝50に伝えられ、前記ラック軸１の軸長方向の移動に変換されて、この移動に応じて前述の如くなされる操舵が補助される。
【００３４】
この操舵補助は、前述した如く適正にバックラッシ調整された小傘歯車４と大傘歯車６との間での歯車伝動を伴ってなされるから、良好な伝動効率及び操舵感を実現することができ、また車両の走行中に左右の前輪11，11に加わる路面反力がラック軸１及びボールナット51を介して作用した場合においても、小傘歯車４と大傘歯車６との噛合部に発生する歯打ち音を大幅に低減することができる。
【００３５】
図４及び図５は、本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図であり、前記図２と同様、操舵モータ３の取付け位置近傍のラックハウジング10の内部構成が示されている。
【００３６】
図４においては、支持ハウジング15側のモータ固定座16が、支持ハウジング15の軸心に対して傾斜角度αを有して傾斜する座面を有しており、モータハウジング30側の固定座34は、モータハウジング30の軸心と直交する座面を有している。また図５においては、支持ハウジング15側のモータ固定座16及びモータハウジング30側の固定座34は、夫々の軸心に対して直交する座面を有して設けられており、これらの一方に、一面を傾斜面とした不等厚の板状シム７を一体に被着することにより、支持ハウジング15側のモータ固定座16又はモータハウジング30側の固定座34に、軸心との直交面に対して傾斜する座面を備えた構成としてある。
【００３７】
これらの構成においてもモータハウジング30を軸回りに回転操作することにより、小傘歯車４と大傘歯車６との間のバックラッシ調整が可能となる。なお、図４及び図５に示す実施の形態における他の部分の構成及び動作は、図２に示す実施の形態と同一であり、対応する構成部材に図２と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３８】
なお以上の実施の形態においては、ラックピニオン式の舵取機構を備える車両において、操舵軸としてのラック軸１に操舵モータ３の回転を伝える電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、ラックピニオン式以外の舵取機構を備える車両において、該舵取機構に操舵モータの回転を伝達して操舵を補助する構成としたあらゆる形式の電動パワーステアリング装置への適用が可能である。
【００３９】
また以上の実施の形態においては、操舵モータ３の回転をラック軸１の軸長方向への移動に変換するためにボールねじ機構５を用いているが、台形ねじ等の他のねじ機構を用いてもよく、更には、特開２００１−１８７９５５号公報等に開示されたベアリングを用いたねじ機構、所謂、ベアリングねじを用いてもよい。
【００４０】
また本発明は、コラム軸23の中途に操舵モータ３の回転を伝え、中間軸22及びピニオン軸２を介してラック軸１を間接的に移動させる構成としたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置への適用も可能であり、更には、ピニオン軸２の中途に操舵モータ３の回転を伝え、ラック軸１を間接的に移動させる構成としたピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置への適用も可能である。
【００４１】
更に本発明は、電動パワーステアリング装置に限らず、操舵部材から機械的に分離された舵取機構を備え、該舵取機構の一部に付設された操舵モータの回転のみによって操舵を行わせる構成とした分離式、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置においても、前記操舵モータから操舵軸への伝動のために適用することができ、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】電動パワーステアリング装置として構成された本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】操舵モータの取付け位置近傍のラックハウジングの内部構成を示す縦断面図である。
【図３】モータハウジングに設けられた固定座の作用説明図である。
【図４】本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ラック軸（操舵軸）
３    操舵モータ
４    小傘歯車（駆動歯車）
６    大傘歯車（従動歯車）
10    ラックハウジング（ハウジング）
15    支持ハウジング（ハウジング）
16    モータ固定座（ハウジング側の固定座）
34    固定座（操舵モータ側の固定座）
【図１】
2005162065.tif 000003
【図２】
2005162065.tif 000004
【図３】
2005162065.tif 000005
【図４】
2005162065.tif 000006
【図５】
2005162065.tif 000007