(57)【要約】【課題】バックラッシュの発生を防止することが可能な，自動車の電気式動力補助操向装置を提供する。【解決手段】本発明によれば，自動車の操向ホイールに連結され一側にウォームホイールが形成される操向軸と，上段が操向軸に連結されるピニオン軸と，操向軸の回転により発生したトルクを感知するトルクセンサと，トルクセンサからの電気的信号を受信する電子制御装置と，電子制御装置により駆動が制御されるモータと，外周面にウォームが形成されハウジングに内蔵されるウォーム軸とウォームホイールとを含み，モータにより駆動される減速機構と，ウォーム軸の端部側の外周面を囲む支持部材と，ウォーム軸に対して傾いた方向に支持部材に弾性力を加える弾性部材とを含む自動車の電気式動力補助操向装置が提供される。かかる構成によれば，ウォームホイール及びウォーム軸間の遊隔を補償することによってバックラッシュの発生を防止する効果がある。【選択図】図３
2007084036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の操向ホイールに連結され，一側にウォームホイールが形成される操向軸と，
前記操向軸に連結されるピニオン軸と，
前記操向軸の回転により発生したトルクを感知するトルクセンサと，
前記トルクセンサからの電気的信号を受信する電子制御装置と，
前記電子制御装置により駆動が制御されるモータと，
外周面にウォームが形成されハウジングに内蔵されるウォーム軸と前記ウォームホイールとを含み，前記モータにより駆動される減速機構と，
前記ウォーム軸の外周面を囲む支持部材と，
前記支持部材に，前記ウォーム軸に対して傾斜した方向から弾性力を加える弾性部材と，
を含むことを特徴とする，自動車の電気式動力補助操向装置。 
【請求項２】
前記弾性部材は，前記ウォーム軸が前記ウォームホイール方向に偏向するように前記ウォーム軸に前記弾性力を加えると共に，前記ウォーム軸の軸方向に対しても前記ウォーム軸に前記弾性力を与えるように，前記ウォーム軸の軸方向に対して所定の角度をなすことを特徴とする，請求項１に記載の自動車の電気式動力補助操向装置。
【請求項３】
前記支持部材の一側には，傾斜面が形成されることを特徴とする，請求項２に記載の自動車の電気式動力補助操向装置。
【請求項４】
前記支持部材の前記傾斜面には支持溝が形成され，
前記弾性部材が，前記支持溝に装着されることを特徴とする，請求項３に記載の自動車の電気式動力補助操向装置。
【請求項５】
前記支持部材の外周面には，前記ハウジングに挿入される固定ガイドが，所定の長さで突出形成されることを特徴とする，請求項４に記載の自動車の電気式動力補助操向装置。
【請求項６】
前記支持部材の前記外周面には，弾性リングが設けられることを特徴とする，請求項５に記載の自動車の電気式動力補助操向装置。
【請求項７】
前記ハウジングの一側には固定プラグが形成され，
前記弾性部材の下段は，前記固定プラグにより支持されることを特徴とする，請求項６に記載の自動車の電気式動力補助操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，自動車の電気式動力補助操向装置関し，より詳しくは，ウォーム軸の軸方向及び半径方向に弾性力を加えるように支持部材及び弾性部材を備えてウォームホイール及びウォーム軸間の遊隔を補償してバックラッシュ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）の発生を防止する自動車の電気式動力補助操向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，自動車の動力補助操向装置としては，流圧ポンプの流圧を利用した流圧式動力補助操向装置（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）が使われていたが，１９９０年代以後，自動車の動力補助操向装置として，電気モータを利用した電気式動力補助操向装置（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）が次第に普遍化されてきている。
【０００３】
既存の流圧式動力補助操向装置は，操向補助動力を供給する動力源である流圧ポンプがエンジンにより駆動されて，操向ホイールの回転の可否と関係なく常にエネルギーを消耗する。一方，電気式動力補助操向装置は，操向ホイールの回転により操向トルクが発生されればモータが発生した操向トルクに比例する操向補助動力を供給する。従って，電気式動力補助操向装置を使用する場合は，流圧式動力補助操向装置を使用する場合に比べてエネルギー効率を向上させることができる。
【０００４】
図１は，一般的な自動車の電気式動力補助操向装置を示す構成図であり，図２は，従来技術に係る減速機構を示す断面図である。
【０００５】
図１及び図２に示すように，一般的に電気式動力補助操向装置は，操向ホイール１０１から両側輪１０８にまで繋がる操向システム１００及び操向システムに操向補助動力を供給する補助動力機構１２０を含んで構成される。
【０００６】
操向システム１００は，上段が操向ホイール１０１に連結され，下段は一対のユニバーサルジョイント１０３を媒介にしてピニオン軸１０４に連結されて操向ホイール１０１と共に回転する操向軸１０２を含んで構成される。また，ピニオン軸１０４は，ラック−ピニオン機構部１０５を介してラックバー１０９に連結され，ラックバー１０９の両端は，タイロッド１０６及びナックルアーム１０７を介して，車輪１０８に連結される。
【０００７】
ラック−ピニオン機構部１０５は，ピニオン軸１０４の下段に形成されるピニオンギア１１１と，ラックバー１０９の外周面の一側に形成されているラックギア１１２とが，互いに噛み合って形成され，ラック−ピニオン機構部１０５を介して，ピニオン軸１０４の回転運動が，ラックバー１０９の直線運動に変化する。したがって，運転者が操向ホイール１０１を操作すればピニオン軸１０４が回転し，ピニオン軸１０４の回転によってラックバー１０９が軸方向に直線運動をし，ラックバー１０９の直線運動がタイロッド１０６及びナックルアーム１０７を介して車輪１０８を操向することになる。
【０００８】
補助動力機構１２０は，運転者が操向ホイール１０１に加える操向トルクを感知して，感知された操向トルクに比例する電気信号を出力するトルクセンサ１２１，トルクセンサ１２１から伝えられる電気信号に基づいて制御信号を発生する電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１２３，電子制御装置１２３から伝えられる制御信号に基づいて補助動力を発生させるモータ１３０，及びモータ１３０から発生した補助動力を操向軸１０２に伝達するようにウォーム２０１ならびにウォームホイール２０３を備えた減速機構１４０を含んで構成される。
【０００９】
減速機構１４０は，外周面の一側にウォーム２０１が形成されており，両端がベアリング２０５，２０６により回転可能に支持されるウォーム軸２１０を含んで構成される。ウォーム２０１は，操向軸１０２の外周面の一定位置に形成されているウォームホイール２０３と噛み合うように形成され，ウォーム軸２１０は，モータ１３０により駆動される。
【００１０】
したがって，電気式動力補助操向装置は，操向ホイール１０１の回転により発生した操向トルクが，ラック−ピニオン機構部１０５を経てラックバー１０９に伝達され，発生した操向トルクによりモータ１３０から発生した補助動力が，ラックバー１０９に伝達されるように構成される。即ち，操向システム１００から発生した操向トルクとモータ１３０から発生した補助動力とが合わせられて，ラックバー１０９を軸方向に運動するようにするものである。
【００１１】
ところが，このような従来技術に係る減速機構において，自動車の運行によって続く操向の結果，時間が経るにつれてウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯とが磨耗する。また，ウォームホイール２０３は，大部分が合成樹脂により作られるので，周囲の温度が低い冬期には，ウォームホイール２０３が収縮することもある。
【００１２】
このように，ウォーム２０１またはウォームホイール２０３の歯が摩耗したり，ウォームホイール２０３が収縮したりする場合は，ウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯との間に遊隔が発生し，それによってウォーム２０１とウォームホイール２０３の歯合部から，バックラッシュ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）が発生するという問題があった。
【００１３】
また，従来技術に係る減速機構において，キックバック（Ｋｉｃｋ−Ｂａｃｋ）などにより逆入力が発生し，それによって減速機構に過度なトルクが作用する場合には，ウォーム軸２１０の両端に設けられたベアリングの遊隔部から，騷音が発生するという問題があった。
【００１４】
このような問題を解決するために，従来では，ウォーム軸の半径方向及び軸方向に，各々弾性力を加えるように２つの弾性体を挿入することが行われているが，これによって部品の個数が増え，作業工程が長くなるという問題が発生した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，ウォーム軸の軸方向及び半径方向に同時に弾性力を加えるように支持部材及び弾性部材を備えることで，ウォームホイール及びウォーム軸間の遊隔を補償し，バックラッシュ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）の発生を防止することが可能な，自動車の電気式動力補助操向装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，自動車の操向ホイールに連結され，一側にウォームホイールが形成される操向軸と，上段が操向軸に連結されるピニオン軸と，操向軸の回転により発生したトルクを感知するトルクセンサと，トルクセンサからの電気的信号を受信する電子制御装置と，電子制御装置により駆動が制御されるモータと，外周面にウォームが形成されハウジングに内蔵されるウォーム軸とウォームホイールとを含み，モータにより駆動される減速機構と，ウォーム軸の端部側の外周面を囲む支持部材と，ウォーム軸の軸に傾いた方向に支持部材に弾性力を加える弾性部材とを含む自動車の電気式動力補助操向装置が提供される。
【００１７】
弾性部材は，ウォーム軸が前記ウォームホイール方向に偏向するようにウォーム軸に弾性力を加えると共に，ウォーム軸の軸方向にウォーム軸に弾性力を与えるようにウォーム軸の軸と所定の角度をなしてもよい。
【００１８】
支持部材の一側には，傾斜面が形成されてもよい。
【００１９】
支持部材の前記傾斜面には支持溝が形成され，弾性部材の上段が支持溝に装着されてもよい。
【００２０】
支持部材の外周面には，ハウジングに挿入される固定ガイドが，所定の長さで突出形成されてもよい。
【００２１】
支持部材の外周面には，弾性リングが備えられてもよい。
【００２２】
ハウジングの一側には固定プラグが形成され，弾性部材の下段は固定プラグにより支持されてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば，ウォーム軸の軸方向及び半径方向に同時に弾性力を加えるように支持部材及び弾性部材を備えてウォームホイール及びウォーム軸間の遊隔を補償することによってバックラッシュ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）の発生を防止することが可能な，自動車の電気式動力補助操向装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
図３は，本発明の第１の実施形態に係る自動車の電気式動力補助操向装置の減速機構を示す，部分断面図である。
【００２６】
図３に示すように，本実施形態に係る減速機構は，電子制御装置から伝えられる制御信号に基づいて補助動力を発生させるモータ１０３と，操向軸１０２に形成されているウォームホイール２０３と，ウォームホイール２０３と噛み合うウォーム２０１が外周面に形成されており，モータ１０３により回転されるウォーム軸２１０と，ウォームホイール２０３及びウォーム２０１間の遊隔を補償するための遊隔補償装置３００と，を含んで構成される。
【００２７】
モータ１３０は，電子制御装置により駆動が制御される装置であって，モータ軸に連結されたウォーム軸２１０を回転して，操向軸１０２に操向補助動力を供給する。
【００２８】
ウォームホイール２０３は，操向軸１０２の外周面の一側に形成されるが，ウォーム軸２１０の外周面の一側に形成されたウォーム２０１と噛み合う。モータ１３０の回転によるウォーム軸２１０の回転力が，ウォーム２０１及びウォームホイール２０３を介して操向軸１０２に伝達されるものである。ウォームホイール２０３は，主にプラスチック材質から形成されるが，プラスチック材質に限定されるわけではない。
【００２９】
ウォーム軸２１０は，ハウジング３０１に内蔵される。ウォーム軸２１０は，モータ軸に連結されてモータ１０３により駆動され，外周面の一側に形成されたウォーム２０１がウォームホイール２０３と噛み合って回転し，ウォームホイール２０３に回転力を伝達することになる。また，ウォーム軸２１０の一端には，ベアリング２０５が設けられ，ウォーム軸２１０を回転可能に支持する。
【００３０】
遊隔補償装置３００は，支持部材３０３及び弾性部材３０５を含んで構成される。
【００３１】
支持部材３０３は，弾性部材３０５から弾性力の伝達を受けて，ウォーム軸２１０をウォームホイール２０３側に偏向する装置である。支持部材３０３は，ベアリング２０５と所定の距離離隔され，かつ，ベアリング２０５及びウォーム軸２１０を囲むように形成され，一側に傾斜面３０７が形成されている。
【００３２】
また，傾斜面３０７の一側には支持溝３０８が形成されているので，弾性部材３０５の上段が安着される。そのため，弾性部材３０５が支持部材３０３に堅く接しながら，支持部材３０３に弾性力を加えることになる。
【００３３】
支持部材３０３は，圧入方式でウォーム軸２１０に結合される。支持部材３０３は，圧入が容易であるように，例えば合成樹脂からなることが好ましいが，合成樹脂に限定されるわけではない。
【００３４】
支持部材３０３の外周面の一側には，弾性リング３０９が形成されている。弾性リング３０９は，支持部材３０３の外周面及びハウジング３０１の内周面間で，ストッパー（Ｓｔｏｐｐｅｒ）の役割をする。即ち，ウォーム軸２１０が，軸方向に運動することを規制するものである。また，弾性リング３０９は弾性体からなるので，弾性リング３０９がハウジング３０１の内周面にぶつかる際，衝撃音の発生が防止される。
【００３５】
図４は，図３をＡ−Ａ’切断線で切断した断面図である。
【００３６】
図４に示すように，支持部材３０３の外周面の他側には，所定の長さで突出形成され，ハウジング３０１に挿入される固定ガイド４０１が，形成されている。
【００３７】
支持部材３０３がウォーム軸２１０を中心に回転する等，直径方向に運動し，その位置が固定されない場合は，弾性部材３０５の上段と傾斜面３０７との接触が不均一になって，弾性力の大きさ及び方向が一貫しなくなる問題があるので，固定ガイド４０１を介して支持部材３０３がハウジング３０１に固定されるようにするものである。
【００３８】
弾性部材３０５は，支持部材３０３の傾斜面３０７に弾性力を加えて，ウォーム軸２１０をウォームホイール２０３方向に偏向されるようにする装置である。弾性部材３０５の一端は傾斜面３０７に接し，他端は固定プラグ３１１により支持される。固定プラグ３１１は，ハウジング３０１にボルト３１３により固定される。
【００３９】
上記の弾性部材３０５としては，例えば圧縮スプリングを用いることが好ましいが，圧縮スプリングに限定されるわけではない。
【００４０】
図５は，弾性部材３０５から支持部材３０３に弾性力が作用する状態を示す，概略図である。
【００４１】
図５に示すように，弾性部材３０５の弾性力（Ｆ）は，傾斜面３０７に対して垂直な方向に作用することになるが，ベクトル分解をしてみると，弾性力（Ｆ）は，軸方向の力（Ｆａ）と半径方向の力（Ｆｒ）とに分解されることがわかる。
【００４２】
このように，弾性部材３０５からの弾性力（Ｆ）が軸方向の力（Ｆａ）と半径方向の力（Ｆｒ）とに分解されることで，従来２つ必要だった弾性部材を，１つに減少させることができる。さらに，作業工程を簡素化することによって減速機構の製作コストを低減させる効果がある。
【００４３】
また，弾性力（Ｆ）の作用方向とウォーム軸２１０の軸中心線（Ｌ）とがなす角の大きさ（Ａ）により，軸方向の力（Ｆａ）と半径方向の力（Ｆｒ）の大きさは，各々ＦｃｏｓＡ及びＦｓｉｎＡに決まることになる。
【００４４】
特に，弾性部材３０５として圧縮スプリングを使用する場合，圧縮スプリングの弾性系数をｋとし，圧縮スプリングの圧縮された長さをｘとすれば，圧縮スプリングの弾性力はｋｘとなる。よって，軸方向の力（Ｆａ）と半径方向の力（Ｆｒ）の大きさは，各々ｋｘｃｏｓＡ及びｋｘｓｉｎＡとなる。
【００４５】
したがって，初期に圧縮スプリングを一定の長さで圧縮させたまま，支持部材３０３に接するように装着すれば，上記のような弾性力がウォーム軸２１０に作用することになる。その結果，ウォーム２０１及びウォームホイール２０３間に遊隔が発生することを防止できることになる。
【００４６】
上記のように，ウォーム軸に弾性力を加える弾性部材を１つだけ使用することによって部品数を減少させると共に，作業工程を簡素化することによって，減速機構の製作コストを減少させることができる。
【００４７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】一般的な自動車の電気式動力補助操向装置を示す構成図である。
【図２】従来技術に係る減速機構を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る自動車の電気式動力補助操向装置の減速機構を示す部分断面図である。
【図４】図３をＡ−Ａ’切断線で切断した断面図である。
【図５】弾性部材から支持部材に弾性力が作用する状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０２    操向軸
１０３    モータ
２０１    ウォーム
２０３    ウォームホイール
２０５    ベアリング
３００    遊隔補償装置
３０１    ハウジング
３０３    支持部材
３０５    弾性部材
３０７    傾斜面
３０８    支持溝
３０９    弾性リング
３１１    固定プラグ
３１３    ボルト
４０１    固定ガイド
Ａ    弾性力の作用方向と軸中心線とがなす角の大きさ
Ｆ    弾性力
Ｆａ    軸方向の力
Ｆｒ    半径方向の力
Ｌ    軸中心線
【図１】
2007084036.tif 000003
【図２】
2007084036.tif 000004
【図３】
2007084036.tif 000005
【図４】
2007084036.tif 000006
【図５】
2007084036.tif 000007