(57)【要約】      （修正有）【課題】ウォームとウォームホイールの回転中心間距離が短くなるように付勢手段を用いてウォームを備えるウォームシャフトを押圧する構造であってもウォームとウォームホイールの耐久性を向上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】モータ１側転がり軸受６の内輪６ａの内周と接するように配置され、前記ウォーム３に加わる軸長方向への力によって軸長方向へ伸張が可能な弾性体１１ｂと、前記内輪の両端と接するように前記ウォーム又は前記内輪に保持され前記ウォームの半径方向への移動を制限する円環１１a、１１ｃとを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。【選択図】図１
2012071815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に連動連結されるウォームと、該ウォームを回転自在に支持する転がり軸受と、該ウォームに噛合し、舵取り手段に繋がるウォームホイールと、前記ウォームの反モータ側をウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受と、該軸受を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢手段とを備え、前記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、前記モータ側転がり軸受の内輪の内周と接するように配置され、前記ウォームに加わる軸長方向への力によって軸長方向へ伸張が可能な弾性体と、前記内輪の両端と接するように前記ウォーム又は前記内輪に保持され前記ウォームの半径方向への移動を制限する円環とを備え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２】
前記弾性体と前記円環は一体に形成されている請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記弾性体は円筒部と、該円筒部の外周でウォームの半径方向へ凸となる環状凸部とを有する請求項１および２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記弾性体の内周と前記ウォームとの間に環体を有する請求項１乃至３の何れかに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、操舵捕助力の発生源として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ステアリング装置は、操舵補助用のモータ及び該モータの回転力を舵取り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り手段の動作を前記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】
減速歯車機構は前記モータの回転に連動するウォームとしてのウォームと、該ウォームに噛合いするウォームホイールとしてのウォームホイールとを備えている。
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い部のバックラッシ量を少なくし、転舵時のバックラッシによる歯打ち音をなくするため、ウォーム、ウォームホイールの回転中心間距離が許容範囲となるようにウォーム、ウォームホイール、軸受、ハウジング等が選択され組み立てられているがこの組み立てに多くの時間を要することになる。そのため、調整機構を組み込んだ構造が使用されている。（特許文献１）
【０００４】
調整機構としてはウォームシャフトのモータ側軸受にある程度の内部隙間を設けて可動中心として、反モータ側軸受をばねでウォームホイール側へ押さえつけている。ウォームシャフトを可動させるには、モータ側軸受にある程度の内部ガタを設ける必要があり、そのガタが小さすぎると剛性が高くなって反モータ側軸受のばね荷重に打ち勝ってしまいウォームが稼動しなくなる。またガタが大きすぎると軸受内部の音が発生してしまう。従って、モータ側軸受の内部隙間は、非常に厳しい寸法管理のもとで生産されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５１９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、以上のように調整機構を用いてバックラッシ量を少なくするように構成された従来の電動パワーステアリング装置にあっては、軽量化や小型化による使用条件の過酷化や、大型車での実用では荷重が大きくなるために、車操舵の都度、調整機構にラジアル方向へ大きな荷重及び回転トルクが加わることになるため、ウォームホイール歯面におけるへたりや摩耗等の劣化が生じ易くなる課題がある。また、この押し付けによる予圧荷重の増加設定が必要となるがこの自由度が比較的低かった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的はバックラッシ量を少なくするために、ウォームとウォームホイールの回転中心間距離が短くなるように付勢手段を用いてウォームを備えるウォームシャフトを押圧する構造であってもウォームとウォームホイールの耐久性を向上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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータの出力軸に連動連結されるウォームと、該ウォームを回転自在に支持する転がり軸受と、該ウォームに噛合し、舵取り手段に繋がるウォームホイールと、前記ウォームの反モータ側をウォーム及びウォームホイールの回転中心間距離が長短となる方向へ移動可能に支持する軸受と、該軸受を前記回転中心間距離が短くなる方向へ付勢手段とを備え、前記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、前記モータ側転がり軸受の内輪の内周と接するように配置され、前記ウォームに加わる軸長方向への力によって軸長方向へ伸張が可能な弾性体と、前記内輪の両端と接するように前記ウォーム又は前記内輪に保持され前記ウォームの半径方向への移動を制限する円環とを備えていることを要旨としている。 
【０００８】
即ち、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置によれば、前記ウォームと前記ウォームホイールの歯面同士が当接したときには、前記弾性体を変形させることにより、前記ハウジングに対して前記回転軸を軸線方向及び半径方向の少なくとも一方の方向に移動させるようになっているので、従来より、大きなバックラッシにも対応が出来ると共に、弾性体が車輪から伝達される振動に対しても、また、モータから伝達される振動に対しても歯面同士の衝突を緩和し、それにより歯面の叩き音を減少させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記弾性体と円環は一体に形成されていることを要旨としている。即ち、弾性体は円環と一体成形されているため、軸受にかかる荷重に対して強度を有しており、軸受へ精度良く組み付けやすくまた、軸方向のずれやはみ出しをおこしにくく長期に性能を維持できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記弾性体は円筒部と、該円筒部の外周でウォームの半径方向へ凸となる環状凸部とを有することを要旨としている。即ち、軸受へ過大な荷重がかかったときに極端な変形をおこさないため、前記弾性体や軸受の破損を発生しにくい。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、弾性体の内周と前記ウォームとの間に環体を有することを要旨としている。即ち、弾性体はウォーム側円環と一体成形されているため、ウォームへ精度良く組み付けられ、また、軸方向のずれやはみ出しをおこしにくく長期に性能を維持できる。
【発明の効果】
【００１２】
これらの発明により、ウォームとウォームホイールの回転中心間距離が短くなるように付勢手段を用いてウォームを押圧する構造であってもウォームとウォームホイールの耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図。
【図２】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。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の移動抑制体の拡大断面図。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の湾曲板ばねの構成を示す斜視図
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の主要構成部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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減速歯車機構部分の構成を示す拡大断面図、図２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。
【００１５】
電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータ１と、該モータ１の出力軸１ａに軸継ぎ手２を介して継合されるウォームとしてのウォーム３及び該ウォーム３に噛合するウォームホイール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。
【００１６】
この舵取手段５は、一端部が舵取りのための操舵輪Ｂに繋がり、他端部に筒部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一端部が第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、他端部がトーションバー５２の他端部に連結され、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がユニー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り機構（不図示）に繋がる。
【００１７】
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を介してアルミニウム製の支持部材７に回転自在に支持された状態でモータ１の出力軸１ａに継合され、他端の軸部３ｂが第２の転がり軸受８を介して支持部材７に支持されている。尚、軸部３ａ、３ｂは転がり軸受６，８が６ａ、８ａに圧入されている。ウォームホイール４は合成樹脂製の環状歯体４１と、該環状歯体４１の内側に結合された金属製の芯部材４２とからなり、この芯部材４２が第２の操舵軸５３の途中に嵌合固定されている。
【００１８】
支持部材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を介して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及び該第２の操舵軸５３に嵌合された２つの転がり軸受９，１０を介して支持した第２収容部７ｂとを有する。
【００１９】
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転がり軸受６を遊嵌合により支持する支持孔７１及び該支持孔７１に連なる環状溝７２及びモータ取付部７３が設けられており、環状溝７２に転がり軸受６の外輪６ｂ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止め輪１４が嵌合されている。
【００２０】
一端の軸部３ａを支持する転がり軸受６は内輪６a、外輪６ｂと、該内輪６a及び外輪６ｂ間に介在された複数の転動体６ｃとを備える。
【００２１】
転がり軸受６、８とに回転自在に支持されたウォーム３の軸部３ｂに、前記ウォーム３の軸長方向への移動を抑制する本発明の円環としての移動抑制体１１が嵌合保持されている。この移動抑制体１１は、ウォームシャフトの外周面に嵌合される金属製の内側環１１ａの外周面と、該内側円環１１ａよりも大径寸法であり、前記転がり軸受６の内輪６ａに嵌合される金属製の外側円環１１ｃ内周面とに加硫接着等の結合手段で弾性体１１ｂとして一体的に設けられている。
【００２２】
また、内側円環１１aは軸部３aに圧入嵌合されるとともに軸部３aに固定されるカップリング２２と軸方向にねじ止め固定されている。
同時に、外側円環１１ｃは軸受内輪６ａの端面とともに、軸部３ｃおよび、カップリング端面２２ａとは軸方向に隙間を有し、ウォーム軸３の軸方向の移動を制限している。
【００２３】
外側円環１１ｃの内径部の中央に半径方向凸部１１ｄを有し、内側円環１１ａとの径方向の移動を制限している。この凸部１１ｄにより、半径方向の移動を制限するとともに弾性体の大きな荷重に対しての保護を担っており、弾性体１１ｂに耐久性を持たせている。
【００２４】
第１収容部７ａの他端部には、第２の転がり軸受８及び該転がり軸受８に外嵌される湾曲板ばね１２を支持する支持孔７４が設けられている。この支持孔７４は中心に対してウォーム３及びウォームホイール４の回転中心間距離Ｈが長くなる第１側部７４ａの半径寸法を回転中心間距離Ｈが短くなる第２側部７４ｂの半径寸法よりも大きくして長円形の孔とし、第１側部７４ａ周面と転がり軸受８との間に湾曲板ばね１２を撓ませることができ、さらに、転がり軸受８を回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ移動させることができるだけの隙間を設けてある。さらに、第１側部７４ａ周面の周方向中央部には湾曲板ばね１２の端部１２ａ、１２ｂを収容する凹所７４ｃを設けてある。
【００２５】
図３は図１のI―I線の拡大断面図、図４は湾曲板ばねの構成を示す斜視図である。湾曲板ばね１２はその長手方向の途中が転がり軸受８の外周面に沿ってほぼ円形に湾曲し、転がり軸受８の周長よりも長い長さを有する帯形のばね鋼からなる。一方の端部１２ａは幅方向中央部に切欠凹部１２ｃを有しており、他方の端部１２ｂは幅方向両側に切欠凹部１２ｄ、１２ｄを有しており、各切り欠き凹部１２ｃ、１２ｄに相手側の端部１２ａ又は１２ｂを挿入することにより広幅にすることなく端部１２ａ、１２ｂを交差させ、さらに、端部１２ａ、１２ｂが転がり軸受８の外周面、換言すれば湾曲部１２ｅに対して隔離するようにしてある。湾曲板ばね１２の端部１２ａ、１２ｂは凹所７４ｃに挿入し、該凹所７４ｃ内で撓ませることにより、転がり軸受８を介してウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向へ付勢している。
【００２６】
また、湾曲板ばね１２の湾曲部１２ｅの幅方向一側で長手方向に隔離した位置には支持孔７４の側面７４ｄに当接して第２の転がり軸受８をモータ１側へ押圧する複数のばね片１２ｆが一体に成形されている。このばね片１２ｆは湾曲部１２ｅの周面に対して内側へ傾斜するように突設されており、支持孔７４の側面７４ｄに当接することにより撓み、その弾性復元力の反力が第２の転がり軸受８の外輪８ｂに加わり、該外輪８ｂから転動体及び内輪８ａを経てウォーム３をモータ１側へ押圧するようにしてある。
【００２７】
また、支持部材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１３が内装されており、該トルクセンサ１３が検出したトルク等に基づいてモータ１が駆動制御されるように構成されている。
【００２８】
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、ウォーム３を組込む場合、支持部材７の支持孔７４に湾曲板ばね１２を挿入し、該湾曲板ばね１２の端部１２ａ、１２ｂを凹所７４ｃに挿入して湾曲板ばね１２の位置を設定、換言すれば、端部１２ａ、１２ｂによる転がり軸受８の付勢方向を設定する。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を湾曲板ばね１２の内側に挿入し、第１の転がり軸受６を支持孔７１に遊嵌合し、環状溝７２に止め輪１４を嵌合することによりウォーム３の軸長方向への移動を制限する。
【００２９】
この組み込まれたウォーム３を付勢する湾曲板ばね１２は、端部１２ａ、１２ｂが支持部材７の凹所７４ｃに挿入され、端部１２ａ、１２ｂの撓みにより転がり軸受８及び該転がり軸受８に支持されたウォーム３を回転中心間距離Ｈが短くなる方向（ウォームホイールの方向）へ付勢しているため、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量を少なくすることができ、また、ウォーム３及びウォームホイール４の歯の摩耗量が増大した場合においても噛合部のバックラッシ量を少なくすることができるようになっている。
【００３０】
また、湾曲板ばね１２は転がり軸受８の外周面に沿って湾曲しており、この湾曲板ばね１２と転がり軸受８及び支持孔７４の第２側部７４ｂとの間の隙間をなくすることができるため、回転中心間距離Ｈが長短となる方向と交差する方向へウォーム３が移動するのを制限することができる。つまり、ウォーム３からウォームホイール４は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォーム３からウォームホイール４へ回転トルクが加わるとき、換言すればモータ１の回転によって操舵補助する場合、ウォーム３がウォームホイール４の歯すじに沿って径方向へ移動するように分力（以下噛合反力という）が発生する。この噛合い反力により、ウォーム３が径方向へ押圧され、この押圧力により、第２の転がり軸受８が回転中心間距離が長短となる方向と交差する方向へ押圧されることになるが、この押圧による転がり軸受８の移動、ひいてはウォーム３の移動を制限できる構造である。
【００３１】
以上のように湾曲板ばね１２により付勢されたウォーム３は、第１の転がり軸受６への支持部を中心として回転中心間距離Ｈが長短となる方向へ揺動することになるが、第１の転がり軸受６は移動抑制体１４に嵌合し、支持孔７１に遊嵌合されているため、第２の転がり軸受８とともにウォーム３を揺動させることができ、さらに、ウォーム３は弾性歯体２３を有する軸継手２を介して出力軸１ａに継合されているため、ウォーム３の揺動許容量を多くすることができる。従って、合成樹脂製の環状歯体４１を有するウォームホイール４の温度上昇、吸湿による膨張量が多くなる場合においても、噛合部の噛合抵抗の増加を抑制でき、ウォーム３及びウォームホイール４をスムーズに回転させ得る。
【００３２】
また、ウォーム３は第１及び第２の継体２１，２２と、該継体２１、２２の間に介された弾性歯体２３とを有する軸継手２により反モータ側へ押圧されており、さらに、湾曲板ばね１２のばね片１２ｆによりモータ1側へ押圧されているため、ウォーム３に加わる軸長方向の力をバランスさせることができ、ウォーム３の回転性を高めることができる。
【００３３】
また、ウォーム３は弾性歯体２３とを有する軸継手２により出力軸１ａに結合されているため、モータ１側で発生した音のウォーム３への伝播を弾性歯体２３により遮断することができるとともに、軸継ぎ手部分での音鳴りをなくすることができる。
更に、移動抑制体１１の弾性体１１ｂおよび止め輪１４により、転がり軸受６をハウジングへ固定する構造のため、ウォーム３の径方向と軸方向へ移動する分力を吸収できるので、ウォーム３とウォームホイール４の歯面同士の衝突を緩和し、それにより歯面の叩き音を減少させることができる。このため、ねじ環を用いて転がり軸受を固定する場合に比べて転がり軸受の組み込み作業性を向上できる。
【符号の説明】
【００３４】
１  モータ  、１ａ  出力軸  、２  軸継手（押手段圧）  、３  ウォーム  、４  ウォームホイール  、５  舵取手段  、７  支持部材  、6，８  転がり軸受（軸受）１２  湾曲板ばね（付勢手段）、１２ｆ  ばね片  、１２ｇ  当接部  、１２ｈ  屈曲部  、１１  移動抑制体  、１１a  内側円環  、１１ｂ  弾性体  、１１ｃ  外側円環  、  Ｈ  回転中心間距離  
【図１】
2012071815.tif 000003
【図５】
2012071815.tif 000004
【図２】
2012071815.tif 000005
【図３】
2012071815.tif 000006
【図４】
2012071815.tif 000007