(57)【要約】【課題】コイルばねを用いる構成において、小歯車の回転性を高めることができ、しかも、小歯車の大歯車に対する噛合ずれを低減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】電動モータの出力軸に連動連結される小歯車３と、該小歯車３をハウジング７内に両持ちで支持する第１及び第２の軸受と、小歯車３に噛合する大歯車とを備え、小歯車３の電動モータ側を支持する第１の軸受が内嵌される嵌合孔、及び前記第２の軸受８と対応する箇所で前記嵌合孔の中心（軸心）に対して前記小歯車３及び大歯車の回転中心間距離Ｌが短くなる側へ偏心した保持環部１２ａをハウジング７に設け、第２の軸受８の外周りにその軸心が環状になるように巻回されたコイルばね１３を保持環部１２ａに保持し、出力軸の軸心上でウォーム３を回転させるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの出力軸に連動連結される小歯車と、該小歯車をハウジング内に両持ちで支持する第１及び第２の軸受と、前記小歯車に噛合し、舵取手段に繋がる大歯車とを備え、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングは、前記小歯車の電動モータ側を支持する第１の軸受が内嵌される嵌合孔、及び前記第２の軸受と対応する箇所で前記嵌合孔の中心に対して前記小歯車及び大歯車の回転中心間距離が短くなる側へ偏心した保持環部を有し、該保持環部に、前記第２の軸受の外周りにその軸心が環状になるように巻回されたコイルばねを保持してあ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】
前記保持環部は前記コイルばねの外周部を収納する溝である請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記ハウジングは前記嵌合孔の中心に対して前記第２の軸受を前記回転中心間距離が長くなる側、及び短くなる側へ偏倚させることが可能な二つの湾曲凹所を有する請求項２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舵取手段に伝える減速歯車機構を備えており、操舵手段の回転に応じた舵取手段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】
減速歯車機構は、ハウジング内に二つの軸受により両持ちで支持され、前記電動モータの回転に連動する小歯車としてのウォームと、該ウォームに噛合する大歯車としてのウォームホイールとを備えている。
【０００４】
このように減速歯車機構が用いられた電動パワーステアリング装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部のバックラッシュ量を少なくし、転舵時のバックラッシュによる歯打ち音をなくするため、反モータ側の軸受の周長よりも長い長さを有し、端部を前記軸受の径方向へ撓ませて前記軸受に外嵌される略α形をなす湾曲板ばねを前記ハウジング内に内嵌し、該湾曲板ばねの端部の弾性復元力によりウォームを前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢し、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくするように構成された電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、電動パワーステアリング装置は特許文献２にも記載されている。図８は特許文献２のウォームの組込過程を示す説明図である。この電動パワーステアリング装置は、ハウジング１００内で、且つウォーム１０１の反モータ側の軸受１０２の外周りに、電動モータ側の軸受１０３と同心の保持孔１０４を有する保持筒１０５を内嵌固定し、該保持筒１０５の保持孔１０４内に、その軸心が環状になるように巻回されたコイルばね１０６を前記保持孔１０４と同心に内嵌保持し（図８の(a) 参照）、ウォームホイール１０７が組み込まれるとき、該ウォームホイール１０７及びウォーム１０１の噛合部により図８(b) のウォーム１０１を前記回転中心間距離（Ｌ）が長くなる側（図８のＹ方向）へ偏倚させて前記コイルばね１０６の周方向の一部を内外周面間で若干撓ませ、該コイルばね１０６の弾性復元力によりウォーム１０１を回転中心間距離Ｌが短くなる方向へ付勢し（図８の(c) 参照）、前記噛合部のバックラッシュ量を少なくするように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−２０３１５４号公報
【特許文献２】特開２００１−２３３２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のように略α形をなす湾曲板ばねを用いてバックラッシュ量を少なくするように構成された電動パワーステアリング装置にあっては、帯状の板ばねが略α字形に湾曲されているため、ハウジング内への組込時に湾曲板ばねを誤って変形させる可能性があり、また、湾曲板ばねの組込方向も特定されるため、逆向きとならないように組込む必要があり、組込作業性の改善策が要望されていた。
【０００７】
また、特許文献２のようにコイルばね１０６を用いてバックラッシュ量を少なくするように構成された電動パワーステアリング装置にあっては、ウォーム１０１のモータ側を支持する軸受１０３の中心と、反モータ側に配設されたコイルばね１０６の中心とに対してウォーム１０１を前記回転中心間距離が長くなる方向へ偏倚させた状態（図８の(c) 参照）、換言すると傾斜させた状態でウォーム１０１及びウォームホイール１０７が噛合するため、ウォーム１０１は電動モータの出力軸１０８の軸心に対して傾斜した状態で回転することになり、また、ウォーム１０１及びウォームホイール１０７が噛合した状態で、ウォーム１０１のモータ側を支持する軸受１０３の中心と、反モータ側に配設されたコイルばね１０６の中心とに対して前記回転中心間距離Ｌが長くなる方向へウォーム１０１が偏倚しているため、前記回転中心間距離Ｌの長短方向と直交する側からウォーム１０１に加わるコイルばね１０６の弾性復元力により、ウォーム１０１のウォームホイール１０７との噛合部がずれ易く、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は斯る事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的はコイルばねを用いる構成において、小歯車の回転性を高めることができ、しかも、小歯車の大歯車に対する噛合ずれを低減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ことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータの出力軸に連動連結される小歯車と、該小歯車をハウジング内に両持ちで支持する第１及び第２の軸受と、前記小歯車に噛合し、舵取手段に繋がる大歯車とを備え、前記電動モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングは、前記小歯車の電動モータ側を支持する第１の軸受が内嵌される嵌合孔、及び前記第２の軸受と対応する箇所で前記嵌合孔の中心に対して前記小歯車及び大歯車の回転中心間距離が短くなる側へ偏心した保持環部を有し、該保持環部に、前記第２の軸受の外周りにその軸心が環状になるように巻回されたコイルばねを保持してあることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記保持環部は前記コイルばねの外周部を収納する溝であることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記ハウジングは前記嵌合孔の中心に対して前記第２の軸受を前記回転中心間距離が長くなる側、及び短くなる側へ偏倚させることが可能な二つの湾曲凹所を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明によれば、小歯車及び大歯車の回転中心間距離が短くなる側へ偏心した保持環部にコイルばねを保持してあり、小歯車及び大歯車が噛合した状態で小歯車を電動モータの出力軸の軸心に近づけることができるため、小歯車の偏心回転をなくすることが可能であり、しかも、電動モータの出力軸の軸心上で前記回転中心間距離の方向と直交する方向からコイルばねの弾性復元力を小歯車に加えることが可能であるため、小歯車の大歯車に対する噛合ずれを低減できる。
【００１３】
第２発明によれば、偏心した溝にコイルばねを嵌め込むことにより、コイルばねを正確に位置決めすることができ、コイルばねの組込作業性を高めることができる。
【００１４】
第３発明によれば、大歯車から小歯車に逆入力荷重が加わるとき、該逆入力荷重によりコイルばねを撓ませつつ小歯車を前記回転中心間距離が長くなる方向へ移動させて逆入力荷重による衝撃を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す要部の断面図、図２は要部の拡大断面図、図３は図２のII−II線の断面図、図４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。
【００１６】
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を介して継合される小歯車としてのウォーム３、及び該ウォーム３に噛合する大歯車としてのウォームホイール４を有する減速歯車機構Ａと、該減速歯車機構Ａに繋がる舵取手段５とを備えている。
【００１７】
この舵取手段５は、上端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、下端部に筒部５１ａを有する第１の操舵軸５１と、筒部５１ａ内に挿入されてその上端部が第１の操舵軸５１の筒部５１ａに連結され、操舵輪Ｂ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５２と、下端部がトーションバー５２の下端部に連結され、減速歯車機構Ａに繋がる第２の操舵軸５３とを備え、該第２の操舵軸５３がユニバーサルジョイント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。
【００１８】
減速歯車機構Ａのウォーム３は両端に軸部３ａ，３ｂを有しており、一端の軸部３ａが第１の転がり軸受６によりアルミニウム製のハウジング７内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に軸継手２により連動連結され、他端の軸部３ｂが第２の転がり軸受８によりハウジング７内に支持されている。尚、軸部３ａ，３ｂは転がり軸受６，８の内輪に圧入されている。
【００１９】
ウォームホイール４は合成樹脂製の環状歯体と、該環状歯体の内側に結合された金属製の芯部材とからなり、この芯部材が第２の操舵軸５３の途中に嵌合固定されている。
【００２０】
ハウジング７はウォーム３を収容し、該ウォーム３の軸部３ａ，３ｂを転がり軸受６，８により回転自在に支持した第１収容部７ａと、ウォームホイール４を収容し、該ウォームホイール４を第２の操舵軸５３及び第２の操舵軸５３に嵌合された二つの転がり軸受９，１０により支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００２１】
第１収容部７ａはウォーム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第１の転がり軸受６を内嵌支持する嵌合孔７１、該嵌合孔７１に連なる螺子孔７２及びモータ取付部７３が夫々設けられており、第１の転がり軸受６の外輪に接触して転がり軸受６の軸長方向への移動を制限するための螺子環１１が螺子孔７２に螺着されている。また、モータ取付部７３に電動モータ１が取付けられている。
【００２２】
嵌合孔７１は出力軸１ａと同心になっており、該嵌合孔７１に内嵌された第１の転がり軸受６によりウォーム３を出力軸１ａと同心に支持してある。また、ウォーム３を出力軸１ａに連動連結する軸部３ａは軸継手２にセレーション嵌合されている。このセレーション嵌合部には、ウォーム３を第１の転がり軸受６への支持部を中心として出力軸１ａの軸心に対して適宜の傾斜角度で傾斜させることが可能とする隙間が設けられている。
【００２３】
第１収容部７ａの他端部には第２の転がり軸受８より大径の支持孔７４が設けられており、該支持孔７４の途中に、保持環部としての収納溝１２ａを有する保持筒１２が内嵌されている。支持孔７４は嵌合孔７１と同心になっている。
【００２４】
保持筒１２は内外周面が嵌合孔７１及び支持孔７４と同心になっており、嵌合孔７１及び支持孔７４に対して二つの収納溝１２ａが、ウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｌが短くなる側へ偏心している。この収納溝１２ａは保持筒１２の内周面に長手方向に離隔して並置されており、夫々の収納溝１２ａにその軸心が環状になるように巻回されたコイルばね１３の外周部が収納保持されている。また、保持筒１２の内周面は第２の転がり軸受８の外径より大径に形成されている。
【００２５】
収納溝１２ａは、支持孔７４に対して回転中心間距離Ｌが短くなる側の溝深さＨ１を、回転中心間距離Ｌが長くなる側の溝深さＨ２より深くし、Ｈ１＞Ｈ２にしてあり、また、溝深さＨ１はコイルばね１３の内外周面間寸法より浅くなっている。また、回転中心間距離Ｌ方向と直交する側の溝深さＨ３，Ｈ３をほぼ均等（Ｈ３≒Ｈ３）にしてある。溝深さＨ１ではコイルばね１３の撓み量は少なく、溝深さＨ２ではコイルばね１３の撓み量は多く、溝深さＨ３，Ｈ３ではコイルばね１３の撓み量は僅かになるように構成されている。また、溝幅はコイルばね１３の内外周面間の寸法と同幅乃至若干広幅に形成されている。
【００２６】
図５はコイルばねの構成を示す正面図である。
コイルばね１３は線径が０．１乃至０．２mmの金属線をコイル状に巻回したものであり、該コイルばね１３をその軸心が環状となるように巻回し、その両端を結合してある。該コイルばね１３はその外周部が収納溝１２ａに保持され、内周部が第２の転がり軸受８の外周面に接触し、内周部及び外周部の間の撓みによって第２の転がり軸受８を回転中心間距離Ｌが短くなる方向へ付勢し、ウォーム３をウォームホイール４との噛合部へ付勢している。コイルばね１３の溝深さＨ１部分では弾性復元力が小さく、溝深さＨ２部分では弾性復元力が大きく、溝深さＨ３，Ｈ３では弾性復元力が比較的小さくなる。また、コイルばね１３は巻付角が軸心に対して３０°乃至７５°となるように傾斜させ、予圧を加えた状態においては撓み量に対する弾性復元力の変化量を比較的少なくしてある。
【００２７】
また、ハウジング７内には、トーションバー５２の捩れに応じた操舵軸５１、５３の相対回転変位量によって操舵輪Ｂに加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が内装されており、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。
【００２８】
図６は要部の組込過程を示す説明図である。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が取付けられていない状態でウォーム３を組込む場合、収納溝１２ａにコイルばね１３が保持された保持筒１２を、ハウジング７のモータ取付部７３側から第１収容部７ａ内に挿入し、回転中心間距離Ｌが短くなる側にコイルばね１３が偏心する状態で保持筒１２を支持孔７４の途中に内嵌固定する（図６の(a) 参照）。そして、軸部３ａ，３ｂに転がり軸受６，８が圧入されたウォーム３を第１収容部７ａに挿入し、第２の転がり軸受８をコイルばね１３の内側に嵌合支持し、第１の転がり軸受６を嵌合孔７１に内嵌し（図６の(b) 参照）、螺子孔７２に螺子環１１を螺着することによりウォーム３の軸長方向への移動を拘束する。
【００２９】
この後、電動モータ１をハウジング７のモータ取付部７３に取付けつつ出力軸１ａ及び軸部３ａを軸継手２により連動連結し、電動モータ１をハウジング７に固定する。
【００３０】
組込まれたウォーム３の軸部３ａは、嵌合孔７１に出力軸１ａと同心に支持されており、また、ウォーム３の軸部３ｂは、保持環部としての収納溝１２ａに保持されたコイルばね１３により回転中心間距離Ｌが短い位置にある（図６の(c) 参照）。そして、ウォームホイール４が第２収容部７ｂに組込まれるとき、該ウォームホイール４がウォーム３に噛合し、コイルばね１３を撓ませつつウォーム３を回転中心間距離Ｌが長くなる方向へ移動、換言すれば嵌合孔７１及び支持孔７４と同心になる側へ移動させつつ組込まれる（図６の(c) 参照）。従って、嵌合孔７１及び支持孔７４と同心になる位置でウォーム３を回転中心間距離Ｌが短くなる方向へ付勢することができ、ウォーム３及びウォームホイール４の噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、ウォーム３の回転性を高めることができる。また、回転中心間距離Ｌの長短方向と直交する両側ではコイルばね１３の弾性復元力によりウォーム３を軸心方向へ付勢しているため、小径歯車の大径歯車に対する噛合ずれを低減できる。
【００３１】
図７は電動パワーステアリング装置の他の構成を示す要部の断面図である。この実施の形態の電動パワーステアリング装置は、ハウジング７の支持孔７４を、出力軸１ａ及びウォーム３の軸心に対して回転中心間距離Ｌが長い側へ偏心した偏心点Ｏ１、及び回転中心間距離Ｌが短い側へ偏心した偏心点Ｏ２を中心とする湾曲凹所７４ａ，７４ｂを有する長円形の孔、換言すると回転中心間距離Ｌが長短となる側へ長円形となる孔としたものである。
【００３２】
この実施の形態にあっては、支持孔７４が長円形に形成されているため、前記噛合部に逆入力荷重が加わり、ウォーム３が出力軸１ａの軸心に対して回転中心間距離Ｌが長くなる側へ移動するとき、コイルばね１３の弾性復元力が大きい部分でウォーム３の移動を抑制することができ、第２の転がり軸受８が支持孔７４に当接して音鳴りしたりすることを防ぐことができる。また、収納溝の偏心量に対して該収納溝の溝深さを浅くすることができ、小径のコイルばねを用いることができ、コストを低減できる。
【００３３】
その他の構成及び作用は図１〜図６に記載の実施の形態と同様であるため、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】
尚、以上説明した実施の形態では、収納溝１２ａを有する保持筒１２をハウジング７に内嵌固定し、該保持筒１２の収納溝１２ａにコイルばね１３を保持したが、その他、保持筒１２をなくし、収納溝１２ａをハウジング７の支持孔７４に設け、該収納溝１２ａにコイルばね１３を保持する構成としてもよい。また、収納溝１２ａは二つである他、一つであってもよい。
【００３５】
また、コイルばね１３はコイルばねの両端を結合して環状としてあるが、コイルばねの両端を結合することなくコイルばねを例えば収納溝１２ａ内でその軸心が略Ｃ字形になるように巻回することにより環状としてもよい。また、コイルばね１３は複数である他、一つとしてもよい。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態の減速機構Ａは、小歯車であるウォーム３及び大歯車であるウォームホイール４を備えたウォーム歯車である他、小歯車であるハイポイドピニオン及び大歯車であるハイポイドホイールを備えたハイポイド歯車であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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要部の断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図である。
【図３】図２のII−II線の断面図である。
【図４】本発明に係る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５】本発明に係る電動パワーステアリング装置のコイルばねの構成を示す正面図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部の組込過程を示す説明図である。
【図７】電動パワーステアリング装置の他の構成を示す要部の断面図である。
【図８】特許文献２のウォームの組込過程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  電動モータ、１ａ  出力軸、３  ウォーム（小歯車）、４  ウォームホイール（大歯車）、５  舵取手段、６  第１の転がり軸受（第１の軸受）、７  ハウジング、７１  嵌合孔、７４ａ，７４ｂ  湾曲凹所、８  第２の転がり軸受（第２の軸受）、１２ａ  収納溝（保持環部、溝）、１３  コイルばね、Ｌ  回転中心間距離
【図１】
2007216729.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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