(57)【要約】【課題】  電動モータの回転をボールねじ装置に伝達するギヤ列のバックラッシュを適正に調整できるようにした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１５によって回転されるドライブ軸４１に設けられたドライブギヤ４２と、ボールナット本体３０に設けられたドリブンギヤ４４と、ドライブギヤの回転をドリブンギヤに伝達するアイドラギヤ４３と、ボールナット本体の回転をラックシャフト１２の軸方向運動に変換するボールねじ装置１３とを備え、アイドラギヤを回転可能に支持するアーム部材４５を、アイドラギヤがドライブギヤとドリブンギヤの各中心を結ぶ線に交わる方向に移動できるようにドライブギヤの回転中心を支点として揺動可能に設け、アーム部材を揺動させるバックラッシュ調整手段５０を備えた。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに軸方向移動可能に貫挿されたラックシャフトと、該ラックシャフトと同軸上に前記ギヤハウジング内に回転可能に支持された中空状のボールナット本体と、前記ギヤハウジングに前記ラックシャフトと平行に取付けられた電動モータと、該電動モータによって回転されるドライブ軸に設けられたドライブギヤと、前記ボールナット本体に設けられたドリブンギヤと、該ドリブンギヤと前記ドライブギヤとの間に設けられ前記ドライブギヤの回転をドリブンギヤに伝達するアイドラギヤと、前記ボールナット本体の回転を前記ラックシャフトの軸方向運動に変換するボールねじ装置とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記アイドラギヤを回転可能に支持するアーム部材を備え、該アーム部材を前記アイドラギヤが前記ドライブギヤとドリブンギヤの各中心を結ぶ線に交わる方向に移動できるように前記ドライブギヤの回転中心を支点として揺動可能に設け、前記アーム部材を揺動させるバックラッシュ調整手段を備え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】
請求項１において、前記ドライブギヤおよびアイドラギヤは金属からなり、前記ドリブンギヤは樹脂からなっ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３】
請求項２において、前記バックラッシュ調整手段は、前記アーム部材に係合され前記ギヤハウジングに位置調整可能に螺合された調整ねじ軸と、該調整ねじ軸による前記アイドラギヤとドリブンギヤとのバックラッシュ調整の後に前記調整ねじ軸を前記ギヤハウジングにロックするロック手段とによって構成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転をボールねじ装置によってラックシャフトの軸方向運動に変換して操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置、特に電動モータの回転をボールねじ装置に伝達するギヤ列のバックラッシュを適正に調整できるようにした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】
一般に、電動パワーステアリング装置は、ハンドルに連結されたステアリングシャフトの回転運動をラックシャフトの軸方向運動に変換するラックピニオン機構と、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基づいてモータ軸を回転駆動する電動モータと、モータ軸の回転駆動力をラックシャフトに伝達するボールねじ装置等の動力伝達手段とを備えている。
【０００３】
この種の電動パワーステアリング装置として、従来、例えば特許文献１に記載されているように、電動モータをギヤハウジング内にラックシャフトと同軸上に配置し、電動モータの回転を直接ボールねじ装置に伝達するものと、例えば特許文献２に記載されているように、電動モータをギヤハウジング外にラックシャフトと平行に配置し、電動モータの回転をギヤ列を介してボールねじ装置に伝達するものが知られている。
【特許文献１】特許２９０４３２９号公報（段落００１２、図１および図４）
【特許文献２】特開２００３−２５２２１６号公報（段落０００６、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置においては、ラックシャフトの外周にラックシャフトと同軸上に電動モータのステータとロータとが設けられ、これらステータとロータとをギヤハウジング内に組み込まなければならないため、電動モータとラックシャフトとの同軸化による小型化を図っても、ギヤハウジングの外周部が大きくなり、搭載スペース上の制約を受ける。
【０００５】
一方、上記した特許文献２に記載の電動パワーステアリング装置においては、電動モータのモータ軸とボールナットとをギヤ列によって回転連結する際に、ギヤの径が大きくならないようにアイドラギヤを介してドライブギヤとドリブンギヤとを噛合わせるように構成されている。従って、各ギヤは軸受を介してギヤハウジングに支持され、組付け後にギヤ相互のバックラッシュを調整することができないため、バックラッシュにより異音が発生することがある。また、異音の発生を極力抑えるように、ギヤの加工や組付けを高精度に行う方法もあるが、コストアップとなる。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、電動モータの回転をボールねじ装置に伝達するギヤ列のバックラッシュを適正に調整できるようにした電動パワーステアリング装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに軸方向移動可能に貫挿されたラックシャフトと、該ラックシャフトと同軸上に前記ギヤハウジング内に回転可能に支持された中空状のボールナット本体と、前記ギヤハウジングに前記ラックシャフトと平行に取付けられた電動モータと、該電動モータによって回転されるドライブ軸に設けられたドライブギヤと、前記ボールナット本体に設けられたドリブンギヤと、該ドリブンギヤと前記ドライブギヤとの間に設けられ前記ドライブギヤの回転をドリブンギヤに伝達するアイドラギヤと、前記ボールナット本体の回転を前記ラックシャフトの軸方向運動に変換するボールねじ装置とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記アイドラギヤを回転可能に支持するアーム部材を備え、該アーム部材を前記アイドラギヤが前記ドライブギヤとドリブンギヤの各中心を結ぶ線に交わる方向に移動できるように前記ドライブギヤの回転中心を支点として揺動可能に設け、前記アーム部材を揺動させるバックラッシュ調整手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ドライブギヤおよびアイドラギヤは金属からなり、前記ドリブンギヤは樹脂からなっていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記バックラッシュ調整手段は、前記アーム部材に係合され前記ギヤハウジングに位置調整可能に螺合された調整ねじ軸と、該調整ねじ軸による前記アイドラギヤとドリブンギヤとのバックラッシュ調整の後に前記調整ねじ軸を前記ギヤハウジングにロックするロック手段とによって構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、アイドラギヤを回転可能に支持するアーム部材を、ドライブギヤの回転中心を支点として揺動可能に設け、アイドラギヤをドライブギヤとドリブンギヤの各中心を結ぶ線に交わる方向に移動できるようにしたので、アーム部材の揺動位置に拘らずドライブギヤとアイドラギヤとのバックラッシュを常に一定に維持しながら、アイドラギヤとドリブンギヤとのバックラッシュを適正に調整することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、ドライブギヤおよびアイドラギヤは金属からなり、また、ドリブンギヤは樹脂からなり、アイドラギヤとドリブンギヤ間のバックラッシュ調整が可能であるので、樹脂により音の発生を抑制できるとともに、アイドラギヤとドリブンギヤを的確に噛合わせることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、バックラッシュ調整手段を、アーム部材に係合されギヤハウジングに位置調整可能に螺合された調整ねじ軸と、調整ねじ軸によるアイドラギヤとドリブンギヤとのバックラッシュ調整の後に調整ねじ軸をギヤハウジングにロックするロック手段とによって構成したので、アイドラギヤとドリブンギヤとのバックラッシュを零近くに維持でき、しかもドリブンギヤには無理な力が作用されないので、ドリブンギヤの摩耗を抑制でき、バックラッシュによる異音の発生を長期にわたって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】
【００１３】
以下本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２において、１０は電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１０は、車両の左右方向に延在して配設されるアルミ合金製のギヤハウジング１１を備え、このギヤハウジング１１にラックシャフト１２、ボールねじ装置１３、入力軸１４および電動モータ１５等が設けられている。
【００１４】
ギヤハウジング１１は、中空円筒状に形成されたラックハウジング１７と、ラックハウジング１７の一端に同軸上に嵌合固定されたモータハウジング１８からなっている。ギヤハウジング１１は、ラックハウジング１７とモータハウジング１８に形成された図略の取付け部を介して車体フレームに支持されるようになっている。
【００１５】
ギヤハウジング１１には、ラックシャフト１２が貫挿され、ラックシャフト１２の一端外周にはラック歯１２ａが形成されている。ラック歯１２ａは、ステアリングホイール１９から操舵力が伝達される入力軸１４の先端に刻設されたピニオンギヤ２０と噛合し、このピニオンギヤ２０の回転によってラックシャフト１２が軸線方向（図１における左右方向）へ移動される。
【００１６】
ラックシャフト１２の他端外周には、ボールねじ装置１３を構成するボールねじシャフト１２ｂが一体的に形成されている。ラックシャフト１２の両端にはボールジョイント２３、２４を介してタイロッド２５、２６が連結され、タイロッド２５、２６は図略のナックルアームを介して操向車輪に連結され、ラックシャフト１２の軸方向移動により操向車輪が左右に操向されるようになっている。
【００１７】
また、ギヤハウジング１１内には、中空状のボールナット本体３０がボールねじシャフト１２ｂと同軸上に回転可能に収納されている。ボールナット本体３０の一端はラックハウジング１７の一端内周に装着された複列アンギュラ玉軸受３１に回転可能に支持され、他端はモータハウジング１８の内周に装着された玉軸受３２に回転可能に支持されている。ボールナット本体３０の内周にはボールナット３３が締付けナット３４により締付け固定され、ボールナット３３の内周に形成されたボールねじ溝とボールねじシャフト１２ｂの外周に形成されたボールねじ溝との間に循環ボール３５が転動可能に介在されている。これらボールねじシャフト１２ｂ、ボールナット３３および循環ボール３５等によってボールねじ装置１３を構成している。
【００１８】
ラックシャフト１２は、ピニオンギヤ２０の背面側に設けられたラックガイド２１に支持されるとともに、モータハウジング１８の内周に装着されたボールナット３３およびボールナット本体３０を介して玉軸受３２に支持され、２点で支持されている。
【００１９】
モータハウジング１８にはラックシャフト１２と平行に電動モータ１５が取付けられ、電動モータ１５のモータ軸４０は、これと同軸上にモータハウジング１８に回転支持されたドライブ軸４１に連結されている。ドライブ軸４１上には小径のドライブギヤ４２が設けられ、ドライブギヤ４２は小径のアイドラギヤ４３を介してボールナット本体３０上に取付けられた大径のドリブンギヤ４４に噛合されている。
【００２０】
大径のドリブンギヤ４４は噛合い音を抑制するために樹脂にて構成され、ドリブンギヤ４４は予め金属スリーブ４６の外周に一体にインサート成形される。そして、金属スリーブ４６がボールナット本体３０上にねじ締め固定されることにより、ドリブンギヤ４４はボールナット本体３０上に固定される。一方、小径のドライブギヤ４２およびアイドラギヤ４３は金属にて構成され、これらドライブギヤ４２およびアイドラギヤ４３は常に微少な一定のバックラッシュを存して噛合されている。
【００２１】
ドライブ軸４１には、図３および図４に詳細に示すように、アーム部材４５の一端が軸受を介して揺動可能に支持されている。アーム部材４５には二股の支持片４５ａが半径方向に延在され、支持片４５ａの先端部は連結ブロック４５ｂによって互いに結合されている。二股の支持片４５ａには支持軸４９の両端部が支持され、この支持軸４９に前記アイドラギヤ４３が軸受を介して回転可能に軸支されている。これにより、アイドラギヤ４３はアーム部材４５の揺動位置に係わらず、ドライブギヤ４２に一定の噛み合い状態で常時噛合されている。
【００２２】
また、アイドラギヤ４３は、その回転軸心がドライブギヤ４２とドリブンギヤ４４との両軸心を結ぶ線に対して所定量偏倚した位置でドリブンギヤ４４に噛合されるように配置されており、ドライブ軸４１の軸心を支点としたアーム部材４５の揺動運動によってアイドラギヤ４３は、ドライブギヤ４２との噛合い状態を一定に維持しながら、ドリブンギヤ４４とのバックラッシュが零近くに調整されるようになっている。
【００２３】
モータハウジング１８には、アイドラギヤ４３の軸心とほぼ交わる線上に調整ねじ軸４７が位置調整可能に螺合されている。調整ねじ軸４７の一端はモータハウジング１８の外部に突出され、その突出端にロックナット４８が螺合されている。調整ねじ軸４７の先端部には係合突起４７ａが形成され、係合突起４７ａはアーム部材４５の二股の支持片４５ａを結合する結合部４５ｂに形成された係合凹部４５ｃに係合されている。これにより、調整ねじ軸４７の位置調整によってアーム部材４５を揺動させ、アイドラギヤ４３をドリブンギヤ４４に所定の当接力で当接して、アイドラギヤ４３とドリブンギヤ４４とのバックラッシュを実質的に零近くに保持するようになっている。
【００２４】
なお、アーム部材４５の係合凹部４５ｃに係合する調整ねじ軸４７の係合突起４７ａの先端面は円弧状の凸面に形成され、係合突起４７ａと係合凹部４５ｃが常に点接触するようにして、アーム部材４５を微揺動できるようにしている。上記した調整ねじ軸４７、係合突起４７ａおよび係合凹部４５ｃ等により、アーム部材４５をドライブ軸４１の回りに揺動させるバックラッシュ調整手段５０を構成している。
【００２５】
電動モータ１５は、図１に示すように、制御ユニット５１に電気的に接続されている。制御ユニット５１にはステアリングホイール１９のステアリング操作により生じる操舵トルクを検出するトルクセンサ５２と、電動モータ１５の回転角を検出するために電動モータ１５に内蔵された図略の回転角センサとが電気的に接続されている。トルクセンサ５２はステアリングシャフト５５を構成するアッパシャフト５５ａとロアシャフト５５ｂとの間に配設され、アッパシャフト５５ａとロアシャフト５５ｂとの相対角変位に基づいて操舵トルクを検出するようになっている。制御ユニット５１はトルクセンサ５２と回転角センサの検出結果に応じて、補助トルク（アシスト力）を働かせるべき方向および大きさを電動モータ１５に生じさせるように機能する。
【００２６】
上記した構成の電動パワーステアリング装置１０においては、互いに金属からなるドライブギヤ４２とアイドラギヤ４３は、アーム部材４５の揺動位置に拘らず、常に微少な一定のバックラッシュを存して噛合されている。一方、樹脂からなるドリブンギヤ４４とアイドラギヤ４３は、電動パワーステアリング装置１０の組付け時あるいは組付け後に、バックラッシュ調整手段５０の調整によってバックラッシュが零近くになるように調整される。
【００２７】
すなわち、アーム部材４５は、調整ねじ軸４７の位置調整によってドライブ軸４２の回転中心を支点にして揺動され、アイドラギヤ４３とドライブギヤ４２との噛合い状態を一定に維持しながら、アイドラギヤ４３の回転軸心をドライブギヤ４２とドリブンギヤ４４との両軸心を結ぶ線に向かって移動させ、アイドラギヤ４３をドリブンギヤ４４とのバックラッシュが零近くとなる位置に調整する。そして調整後、調整ねじ軸４７はロックナット４８によりロックされ、アイドラギヤ４３の位置が固定される。
【００２８】
次に、上記のように構成された電動パワーステアリング装置１０の動作について説明する。ステアリングホイール１９を操舵すると、操舵トルクがステアリングシャフト５５を介して入力軸１４に伝達され、ピニオンギヤ２０とラック歯１２ａとによるラックピニオン機構を介してラックシャフト１２が軸方向に移動される。
【００２９】
ステアリングシャフト５５に与えられた操舵トルクはトルクセンサ５２により検出され、また、図略の回転角センサによって電動モータ１５のモータ軸４０の回転位置等が検出される。これら操舵トルクおよびモータ軸４０の回転位置等に基づいて制御ユニット５１が電動モータ１５を制御し、補助トルクを発生させる。電動モータ１５による補助トルクはボールねじ装置１３によってラックシャフト１２の軸方向移動に変換され、運転者によるステアリングホイール１９の操舵力が軽減される。
【００３０】
上記した実施の形態によれば、アーム部材４５の揺動によって、アイドラギヤ４３とドライブギヤ４２との噛合い状態を一定に維持しながら、アイドラギヤ４３とドリブンギヤ４４とのバックラッシュを自在に調整できるので、加工精度や組付け精度を上げなくても、バックラッシュを適正に調整できるようになり、コストアップすることなく、ギヤ列（４２、４３、４４）のバックラッシュによる異音の発生を防止できるようになる。
【００３１】
また、アイドラギヤ４３とドリブンギヤ４４とのバックラッシュを調整した後に、調整ねじ軸４７をロックナット４８によりロックすることにより、アイドラギヤ４３の位置を固定できるので、アイドラギヤ４３はドリブンギヤ４４に対してバックラッシュが実質的に零近くに保持され、ドリブンギヤ４４には無理な力が作用しないので、ドリブンギヤ４４の摩耗を抑制でき、バックラッシュによる異音の発生を長期にわたって防止することができる。
【００３２】
さらに、調整ねじ軸４７の位置調整によるバックラッシュの調整作業が、ギヤハウジング１１の外部から行えるようになっているので、樹脂からなるドリブンギヤ４４が経時変化により摩耗してバックラッシュが生ずるようになった場合には、調整ねじ軸４７をギヤハウジング１１の外部から位置調整するだけで容易にバックラッシュを調整することができる。
【００３３】
なお、上記した第１の実施の形態においては、アーム部材４５を調整ねじ軸４７によって揺動してバックラッシュ調整を行った後、調整ねじ軸４７をロックナット４８によりロックさせ、アイドラギヤ４３の位置を固定するようにしたが、アーム部材４５を揺動させる構成は、実施の形態のものに限定されることなく、各種の形態を採り得るものである。
【００３４】
また、アイドラギヤ４３とドリブンギヤ４４とのバックラッシュを調整した後に、調整ねじ軸４７をロックする手段は、実施の形態で述べたようなロックナット４８に限定されるものではない。
【００３５】
図５は本発明の第２の実施の形態を示すもので、前記第１の実施の形態と異なる点は、バックラッシュ調整手段５０を、アイドラギヤ４３をスプリングの付勢力によってドリブンギヤ４４に当接させるように構成したことである。なお、その他の点は第１の実施の形態と同じであるので、同一部品については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
図５において、モータハウジング１８には、アイドラギヤ４３の軸心と交わる線上に支持軸６１の一端が螺着されている。支持軸６１の先端には係合頭部６２が形成され、この係合頭部６２はアーム部材４５の連結ブロック４５ｂに形成した係合凹部４５ｃ内に隙間を存して収納されている。係合頭部６２と係合凹部４５ｃとの間にはスプリング６３が介挿され、このスプリング６３の付勢力によってアーム部材４５をアイドラギヤ４３がドリブンギヤ４４に当接する方向に揺動するようになっている。
【００３７】
このように、アイドラギヤ４３をスプリング６３の付勢力によってドリブンギヤ４４に押圧し、アイドラギヤ４３とドリブンギヤ４４とのバックラッシュを除去するようにしている。この場合、アイドラギヤ４３はドライブギヤ４２に対して、アーム部材４５の揺動位置に拘らず、常に微少な一定のバックラッシュを存して噛合されていることは、先の実施の形態と同じである。
【００３８】
かかる第２の実施の形態によれば、アイドラギヤ４３をスプリング６３の付勢力でドリブンギヤ４４に押圧してバックラッシュを除去しているので、ドリブンギヤ４４が経時変化によって摩耗しても、スプリング６３の付勢力によって常にバックラッシュが除去された状態に補正されるとともに、何らかの事情で過負荷が生じた場合に、アイドラギヤ４３をドリブンギヤ４４に対して逃がすことが可能となる。
【００３９】
上記した実施の形態においては、アーム部材４５の揺動によって、アイドラギヤ４３をドリブンギヤ４４にバックラッシュが零近くになるように噛合わせ調整する例について述べたが、バックラッシュを零近くにすることは必ずしも必要な要件ではなく、重要な点は、バックラッシュを零を含んで適正自在に調整可能な構成としたことである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置を車体へ搭載した概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図３】図２の要部を拡大した図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図４に相応する断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…電動パワーステアリング装置、１１…ギヤハウジング、１２…ラックシャフト、１２ａ…ラック歯、１２ｂ…ボールねじ溝、１３…ボールねじ装置、１４…入力軸、１５…電動モータ、１７…ラックハウジング、１８…モータハウジング、１９…ステアリングホイール、２０…ピニオンギヤ、３０…ボールナット本体、３３…ボールナット、３３ａ…ボールねじ溝、３５…循環ボール、４０…モータ軸、４１…ドライブ軸、４２…ドライブギヤ、４３…アイドラギヤ、４４…ドリブンギヤ、４５…アーム部材、４７…調整ねじ軸、４８…ロックナット、５０…バックラッシュ調整手段、５１…制御ユニット、５２…トルクセンサ、５５…ステアリングシャフト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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