(57)【要約】      （修正有）【課題】ウォームギアおよびウォームホイールの慣らし運転を効率よく行うのに適した電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】モータにより回転させられるウォームギア３と、ウォームギア３と噛合し、ステアリングシャフトに外嵌固定されるウォームホイールと、ウォームギア３およびウォームホイールを収容するギアハウジングと、ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムチューブと、を備え、ギアハウジングとコラムチューブとがボルト締結により固定された電動パワーステアリング装置であって、ギアハウジングに対するコラムチューブの取り付け位置が、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１およびコラムチューブの中心軸線Ｏ２の距離が相対的に遠い第１位置と、回転軸線Ｏ１および中心軸線Ｏ２の距離が相対的に近い第２位置と、に選択的に変更可能に構成される。【選択図】図４
2016068765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転させられるウォームギアと、
このウォームギアと噛合し、ステアリングシャフトに外嵌固定されるウォームホイールと、
上記ウォームギアおよび上記ウォームホイールを収容するギアハウジングと、
上記ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムチューブと、を備え、
上記ギアハウジングと上記コラムチューブとがボルト締結により固定された電動パワーステアリング装置であって、
上記ギアハウジングに対する上記コラムチューブの取り付け位置が、上記ウォームギアの回転軸線および上記コラムチューブの中心軸線の距離が相対的に遠い第１位置と、上記回転軸線および上記中心軸線の距離が相対的に近い第２位置と、に選択的に変更可能に構成され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】
上記ギアハウジングおよび上記コラムチューブのうち、いずれか一方側においてボルトを螺合するための複数のネジ穴が上記中心軸線周りに設けられ、かつ他方側においてボルト通し用の複数のボルト孔が上記中心軸線周りに設けられており、
上記ギアハウジングに対する上記コラムチューブの取り付け位置は、上記複数のネジ穴および上記複数のボルト孔の相対位置を変更してボルト締結することにより上記第１位置と上記第２位置とをとる、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】
上記ウォームホイールは、外周縁の全周にわたって複数の歯が形成された合成樹脂製の環状部材と、この環状部材の内縁側に固定された金属製の芯部材と、を備える、請求項１または２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、自動車の電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングホイールの操舵力を軽減するためのパワーステアリング装置として、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置が使用されている。電動パワーステアリング装置におけるアシスト力の伝達については、例えば操舵アシスト用のモータによって回転させられるウォームギアから、ステアリングシャフトに取り付けられたウォームホイールに伝達される構造が知られている。このようにウォームギアおよびウォームホイールを用いたギア減速機構においては、一般に、ギアの噛合部にバックラッシュと呼ばれる余裕代が設けられる。バックラッシが設けられることで、ウォームギアとウォームホイールとの相互の歯の噛み合わせを良好なものとし、ウォームギアおよびウォームホイールの回転を円滑なものとすることができる。
【０００３】
ウォームギアおよびウォームホイールについては、例えばギアハウジングに組み付けた後、慣らし運転を行う。ウォームギアおよびウォームホイールの慣らし運転は、モータを短い時間間隔で往復回転させて行う。この慣らし運転により、ギアの噛合部が適度に摩耗し、適切なバックラッシュが確保される（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１においては、ステアリングシャフトからピニオンギアを介して出力されるラックの一端部に欠歯部が設けられている。この欠歯部がピニオンギアに対応するように配置し、ピニオンギアを空転させた状態にて、ウォームギアおよびウォームホイールの慣らし運転を行う。このような構成によれば、慣らし運転時にラックを動かさないでよくなるものの、ウォームギアおよびウォームホイールの相互の回転動作自体は従前と同様に行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ウォームギアおよびウォームホイールの慣らし運転を効率よく行うのに適した電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【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、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００８】
本発明によって提供される電動パワーステアリング装置は、モータにより回転させられるウォームギアと、このウォームギアと噛合し、ステアリングシャフトに外嵌固定されるウォームホイールと、上記ウォームギアおよび上記ウォームホイールを収容するギアハウジングと、上記ステアリングシャフトを回転可能に支持するコラムチューブと、を備え、上記ギアハウジングと上記コラムチューブとがボルト締結により固定された電動パワーステアリング装置であって、上記ギアハウジングに対する上記コラムチューブの取り付け位置が、上記ウォームギアの回転軸線および上記コラムチューブの中心軸線の距離が相対的に遠い第１位置と、上記回転軸線および上記中心軸線の距離が相対的に近い第２位置と、に選択的に変更可能に構成されることを特徴としている。
【０００９】
好ましくは、上記ギアハウジングおよび上記コラムチューブのうち、いずれか一方側においてボルトを螺合するための複数のネジ穴が上記中心軸線周りに設けられ、かつ他方側においてボルト通し用の複数のボルト孔が上記中心軸線周りに設けられており、上記ギアハウジングに対する上記コラムチューブの取り付け位置は、上記複数のネジ穴および上記複数のボルト孔の相対位置を変更してボルト締結することにより上記第１位置と上記第２位置とをとる。
【００１０】
好ましくは、上記ウォームホイールは、外周縁の全周にわたって複数の歯が形成された合成樹脂製の環状部材と、この環状部材の内縁側に固定された金属製の芯部材と、を備える。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一例を概略的に示した部分断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】複数のネジ穴および複数のボルト孔の配置の一例を模式的に表した図であり、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】複数のネジ穴および複数のボルト孔の配置の他の例を模式的に表した図であり、図３と同様の方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一部を概略的に示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１、図２に示された電動パワーステアリング装置Ａ１は、ステアリングシャフト１に装着された環状のウォームホイール２と、ウォームホイール２と噛合するウォームギア３と、ギアハウジング５と、コラムチューブ６と、を備え、アシスト用のモータ４の回転駆動力がウォームギア３およびウォームホイール２による減速機構を介してステアリングシャフト１に伝達されるように構成されている。ステアリングシャフト１は、ギアハウジング５およびコラムチューブ６に挿通されるとともに、図示しないステアリングホイールに連結されている。ウォームホイール２およびウォームギア３は、ギアハウジング５の内部に収容されている。ギアハウジング５とコラムチューブ６とは、複数のボルト７によって締結されている。なお、図１は、ウォームギアの回転軸線Ｏ１に垂直な平面で切断した状態を表す。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態において、ステアリングシャフト１は、アッパーシャフト１１およびロアシャフト１２を含んで構成されている。アッパーシャフト１１は、主にコラムチューブ６に内挿されており、軸受６１を介してコラムチューブ６に支持されている。ロアシャフト１２は、主にギアハウジング５に内挿されており、軸受５１を介してギアハウジング５に支持されている。アッパーシャフト１１およびロアシャフト１２は、相対回転不能に連結されている。このような構成により、ステアリングシャフト１（アッパーシャフト１１およびロアシャフト１２）は、軸受６１，５１を介してコラムチューブ６およびギアハウジング５に回転可能に支持されている。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態において、ウォームホイール２は、環状部材２１と芯部材２２とを備えている。環状部材２１は、例えばポリアミド樹脂などの所定の強度を有する合成樹脂からなり、外周縁の全周にわたって複数の歯（図示略）が形成されている。芯部材２２は、例えば軟鋼による金属製であり、環状部材２１の内縁部に固定されている。環状部材２１と芯部材２２との固定構造は、例えばインサート射出成形によって得られる。芯部材２２の略中央には、貫通孔２２ａが設けられている。この貫通孔２２ａにおいて、芯部材２２とロアシャフト１２とが嵌合している。このような構成により、ウォームホイール２は、ステアリングシャフト１（ロアシャフト１２）に外嵌固定されている。
【００１７】
ウォームギア３は、例えば所定の強度を有する金属材料からなり、外周部にウォームホイール２の歯と噛み合う螺旋状の歯面（図示略）が形成されている。ウォームギア３は、軸方向の両端に延出するウォーム軸３１を有し、このウォーム軸３１の両端部が軸受５３，５４を介してギアハウジング５に支持されている。これにより、ウォームギア３は、回転軸線Ｏ１周りに回転可能である。ウォーム軸３１の軸方向一端部は、モータ４の出力軸４１に連結されている。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態において、ギアハウジング５は、ハウジング本体５Ａと接続部材５Ｂとを備えている。ハウジング本体５Ａは、ウォームホイール２およびウォームギア３を収容している。ハウジング本体５Ａは、図１における右側に開口部５１０を有する。接続部材５Ｂは、図中左側に筒状部５２０を有する。筒状部５２０は開口部５１０に嵌合しており、これにより、ハウジング本体５Ａおよび接続部材５Ｂは、一体とされている。
【００１９】
接続部材５Ｂの右側端部には、ボルト締結用の複数のネジ穴５３０が設けられている。複数のネジ穴５３０は、コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２周りに設けられている。各ネジ穴５３０には、ボルト７のネジ部が螺合される。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態において、コラムチューブ６は、円筒部６Ａと、この円筒部６Ａの図中左端につながるフランジ部６Ｂとを備える。フランジ部６Ｂには、ボルト通し用の複数のボルト孔６３０が設けられている。複数のボルト孔６３０は、コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２周りに設けられている。複数のボルト孔６３０は、それぞれ複数のネジ穴５３０に対応する位置に配置される。
【００２１】
本実施形態においては、ギアハウジング５側に設けられた複数のネジ穴５３０の配置と、コラムチューブ６側に設けられた複数のボルト孔６３０の配置および形状とについて、以下に説明する特徴を有することにより、ギアハウジング５に対するコラムチューブ６の取り付け位置が変更可能に構成されている。
【００２２】
図３は、コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２に沿う方向に見たときのネジ穴５３０およびボルト孔６３０の配置の一例を模式的に表したものである。なお、図３において、ネジ穴５３０には、ボルト孔６３０と区別するためにハッチングを施している。また、同図において、ウォームギア３の位置を仮想線で示している。ウォームギア３は、ネジ穴５３０およびボルト孔６３０よりも上方に位置する。
【００２３】
図３に示す例では、４つのネジ穴５３０と４つのボルト孔６３０が設けられている。図３（ａ）は、ギアハウジング５に対してコラムチューブ６を通常の取り付け位置（第１位置）に取り付けた状態を示す。ネジ穴５３０およびボルト孔６３０は、図中の上下左右各位置に設けられている。コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２から下方のネジ穴５３０の中心までの距離（Ｒａ）は、中心軸線Ｏ２から上方のネジ穴５３０の中心までの距離（Ｒｂ）よりも短い。中心軸線Ｏ２から左右それぞれのネジ穴５３０の中心までの距離は、等しい。
【００２４】
ボルト孔６３０については、上方および下方に位置するものについては対応するネジ穴５３０と中心位置が一致し、かつネジ穴５３０の径寸法と略同じ内径寸法を有する。即ち、コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２から下方のボルト孔６３０の中心までの距離（Ｒａ）は、中心軸線Ｏ２から上方のボルト孔６３０の中心までの距離（Ｒｂ）よりも短い。左方および右方に位置するボルト孔６３０については、それぞれ対応するネジ穴５３０と重なり、かつ上下方向に長状とされている。
【００２５】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したコラムチューブ６の取り付け位置に対して、コラムチューブ６を中心軸線Ｏ２周りに１８０°回転させてギアハウジング５に取り付けた場合の取り付け位置を示している。図３（ｂ）に示した状態においては、図３（ａ）の状態と比べてコラムチューブ６側のボルト孔６３０の上下の位置が入れ替わる。これにより、図３（ｂ）に示した状態では、上方に位置するボルト孔６３０から中心軸線Ｏ２までの距離はＲａとなり、図３（ａ）に示した状態よりも距離Ｒｂと距離Ｒａの差分だけ、中心軸線Ｏ２の位置が上方にシフトする。このようなことから理解されるように、図３（ａ）に示したコラムチューブ６の取り付け位置は、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１とコラムチューブ６の中心軸線Ｏ２との距離が相対的に遠い位置（第１位置）である。図３（ｂ）に示したコラムチューブ６の取り付け位置は、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１とコラムチューブ６の中心軸線Ｏ２との距離が相対的に近い位置（第２位置）である。
【００２６】
図４は、コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２に沿う方向に見たときのネジ穴５３０およびボルト孔６３０の配置の他の例を模式的に表したものである。なお、図４において、ネジ穴５３０には、ボルト孔６３０と区別するためにハッチングを施している。また、同図において、ウォームギア３の位置を仮想線で示している。ウォームギア３は、ネジ穴５３０およびボルト孔６３０よりも上方に位置する。
【００２７】
図４に示す例では、３つのネジ穴５３０と３つのボルト孔６３０が設けられている。図４（ａ）は、ギアハウジング５に対してコラムチューブ６を通常の取り付け位置（第１位置）に取り付けた状態を示す。ネジ穴５３０およびボルト孔６３０は、図中の上方、右下方、左下方の各位置に設けられている。コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２から右下方のネジ穴５３０の中心までの距離（Ｒａ）は、中心軸線Ｏ２から上方のネジ穴５３０の中心までの距離（Ｒｂ）よりも短い。中心軸線Ｏ２および右下方のネジ穴５３０の中心を結ぶ線分と、中心軸線Ｏ２および上方のネジ穴５３０の中心を結ぶ線分とのなす角度は、１２０°である。右下方および上方のネジ穴５３０それぞれに対応するボルト孔６３０は、ネジ穴５３０と中心位置が一致し、かつネジ穴５３０の径寸法と略同じ内径寸法を有する。即ち、コラムチューブ６の中心軸線Ｏ２から右下方のボルト孔６３０の中心までの距離（Ｒａ）は、中心軸線Ｏ２から上方のボルト孔６３０の中心までの距離（Ｒｂ）よりも短い。
【００２８】
左下方のネジ穴５３０については、図４（ａ）に示した状態からコラムチューブ６を反時計回りに１２０°回転させて取り付けたとき（図４（ｂ）参照）、図４（ａ）では上方に位置するボルト孔６３０が左下方に位置する状態において、当該左下方のボルト孔６３０と中心位置が一致する位置に設けられる。
【００２９】
図４（ａ）に示した左下方のボルト孔６３０については、対応する左下方のネジ穴５３０と重なり、かつ、図４（ａ）に示した状態からコラムチューブ６を反時計回りに１２０°回転させて取り付けたとき（図４（ｂ）参照）、右下方のネジ穴５３０と重なるように設けられる。図４（ａ）に示した例では、左下方に位置するボルト孔６３０は、長状とされている。
【００３０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示したコラムチューブ６の取り付け位置に対して、コラムチューブ６を反時計回りに１２０°回転させてギアハウジング５に取り付けた場合の取り付け位置を示している。図４（ｂ）に示した状態においては、図４（ａ）では右下方にあったボルト孔６３０が上方に位置し、図４（ａ）では上方にあったボルト孔６３０が左下方に位置する。これにより、図４（ｂ）に示した状態では、上方に位置するボルト孔６３０から中心軸線Ｏ２までの距離はＲａとなり、図４（ａ）に示した状態よりも距離Ｒｂと距離Ｒａの差分だけ、中心軸線Ｏ２の位置が上方にシフトする。このようなことから理解されるように、図４（ａ）に示したコラムチューブ６の取り付け位置は、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１とコラムチューブ６の中心軸線Ｏ２との距離が相対的に遠い位置（第１位置）である。図４（ｂ）に示したコラムチューブ６の取り付け位置は、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１とコラムチューブ６の中心軸線Ｏ２との距離が相対的に近い位置（第２位置）である。
【００３１】
次に、上記した電動パワーステアリング装置Ａ１の作用について説明する。
【００３２】
本実施形態によれば、ウォームギア３およびウォームホイール２の慣らし運転を行う際に、ギアハウジング５に対するコラムチューブ６の取り付け位置について、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示したように、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１およびコラムチューブ６の中心軸線Ｏ２の距離が相対的に近い位置（第２位置）となるようにコラムチューブ６を取り付ける。ステアリングシャフトを１介してコラムチューブ６に支持されたウォームホイール２は、通常の取り付け位置（図３（ａ）、図４（ａ）に示した状態）に比べて、ウォームギア３に近づいた状態となる。このとき、ウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部が、通常の取り付け位置の場合よりも詰まった状態となるので、ウォームギア３およびウォームホイール２相互の回転動作に伴う噛合部の摩耗が大きい。したがって、このような状態で慣らし運転を行えば、通常の取り付け位置で慣らし運転を行う場合に比べて、ウォームギア３およびウォームホイール２の相互の回転動作の回数を少なくしてもギア噛合部が適切に摩耗する。したがって、本実施形態によれば、慣らし運転の所要時間が短縮され、ウォームギア３およびウォームホイール２の慣らし運転を効率よく行うことができる。
【００３３】
ウォームギア３およびウォームホイール２の慣らし運転を終了した後は、コラムチューブ６をギアハウジング５から一旦取り外して中心軸線Ｏ２回りに回転させ、ネジ穴５３０に対するボルト孔６３０の相対位置を変更して、ギアハウジング５およびコラムチューブ６をボルト７により締結する。これにより、図３（ａ）、図４（ａ）に示したように、ウォームギア３の回転軸線Ｏ１およびコラムチューブ６の中心軸線Ｏ２の距離が相対的に遠い位置（第２位置）である、通常の取り付け位置とすることができる。この通常の取り付け位置において、コラムチューブ６に支持されたウォームホイール２は、慣らし運転時よりもウォームギア３から遠い位置にあり、ギア噛合部に適切なバックラッシュが確保される。本実施形態によれば、ボルト締結によってギアハウジング５に対するコラムチューブ６の取り付け位置を変更するだけで、慣らし運転を行う状態と通常の取り付け状態とを簡単に切り替えることができる。したがって、慣らし運転専用の部品等は不要であり、低コストで慣らし運転の効率向上を図ることができる。
【００３４】
ウォームホイール２は、外周縁全周にわたって複数の歯が形成された合成樹脂製の環状部材２１と、環状部材２１の内縁部に固定された金属製の芯部材２２とを備えている。この構成によれば、環状部材２１の樹脂成形において残留応力が残る場合がある。これに対し、上述のようにウォームギア３およびウォームホイール２の噛合部が詰まった状態で慣らし運転を行うと、ギア噛合部の摺動時の発熱量が大きく、環状部材２１の歯が比較的に高温となる。その結果、合成樹脂製の環状部材２１に対して残留応力を緩和させるためのアニール処理が不要となる。したがって、本実施形態によれば、合成樹脂製の歯をもつウォームホイール２を備えた電動パワーステアリング装置Ａ１を、低コストで製造することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ１        電動パワーステアリング装置
１          ステアリングシャフト
１１        アッパーシャフト
１２        ロアシャフト
２          ウォームホイール
２１        環状部材
２２        芯部材
２２ａ      貫通孔
３          ウォームギア
３１        ウォーム軸
４          モータ
４１        出力軸
５          ギアハウジング
５Ａ        ハウジング本体
５Ｂ        接続部材
５１，５３，５４    軸受
５１０      開口部
５２０      筒状部
５３０      ネジ穴
６          コラムチューブ
６Ａ        円筒部
６Ｂ        フランジ部
６１        軸受
６３０      ボルト孔
７          ボルト
【図１】
2016068765.tif 000003
【図２】
2016068765.tif 000004
【図３】
2016068765.tif 000005
【図４】
2016068765.tif 000006