(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小歯車及び該小歯車に噛合する大歯車を有する減速歯車機構と、前記小歯車に連結された操舵補助用のモータと、該モータの回転に伴う前記大歯車の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段とを備える電動式パワーステアリング装置において、
前記小歯車と大歯車との夫々を支持する第１及び第２のハウジングと、
該第１及び第２のハウジングの間に配設され前記小歯車及び大歯車の回転中心間距離が長短となる方向への撓みを可能とする弾性体と、
前記回転中心間距離の長短方向と交差する方向へ前記第１及び第２のハウジングが相対移動することを規制する第１規制部及び第２規制部とを備え、
前記第１及び第２のハウジングは、互いに接合する第１接合部及び第２接合部と、互いに接合する第３接合部及び第４接合部とを有し、前記第１接合部と第２接合部との一方は、前記長短方向と交差する方向に沿って配されている第１接合平面と、該第１接合平面に対して凸となる第１接合凸面とを有し、前記第１接合部と第２接合部との他方は、前記長短方向と交差する方向に沿って配されている第２接合平面と、該第２接合平面に対して凹となる第１接合凹面とを有し、前記第１接合平面と第２接合平面との間に前記弾性体を介装してあり、前記第３接合部と第４接合部との一方は、前記長短方向に沿って配されている第３接合平面と、該第３接合平面に対して凸となる第２接合凸面とを有し、前記第３接合部と第４接合部との他方は、前記長短方向に沿って配されている第４接合平面と、該第４接合平面に対して凹となる第２接合凹面とを有しており、
前記第１規制部は前記第１接合凸面及び第１接合凹面からなり、前記第２規制部は前記第２接合凸面及び第２接合凹面からなることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小歯車と、該小歯車に噛合する大歯車とを有する減速歯車機構を備える電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は電動式パワーステアリング装置が備える従来の減速歯車機構の構成を示す断面図である。
減速歯車機構１００はその一端が操舵補助用のモータ１１０の駆動軸に結合されたウォーム１０１と、該ウォーム１０１に噛合するウォームホイール１０２とを備えている。このウォームホイール１０２は回転軸１０３に嵌合固定されており、該回転軸１０３が一対の転がり軸受（不図示）を介してハウジング１０４内に支持されている。
ウォーム１０１は、前記回転軸１０３の軸芯と交叉するように配置され、一対の転がり軸受１０５，１０６を介して前記ハウジング１０４内に支持されている。
【０００３】
このように減速歯車機構１００が用いられた電動式パワーステアリング装置にあっては、ウォーム１０１及びウォームホイール１０２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、ウォーム１０１及びウォームホイール１０２の回転中心間距離Ｈが許容範囲となるようにウォーム１０１、ウォームホイール１０２、ハウジング１０４、転がり軸受１０５，１０６等が選択され組み立てられているが、この組立てに多くの時間を要することになり、改善策が要望されていた。
【０００４】
そこで、一端がモータの駆動軸に結合されたウォームの他端をウォームホイールへの押付け方向へ移動可能としてあり、該ウォームを移動させるための押付体と、該押付体を前記ウォームの移動方向へ移動操作する操作体と、該操作体及び前記押付体の間に介在され、ウォームのウォームホイールとの噛合部に予圧を加えるべく前記押付体をラジアル方向へ付勢するコイルバネとを備え、前記噛合部に予圧を加えることにより前記回転中心間距離を調整し、バックラッシュ量を少なくするように構成された電動式パワーステアリング装置が提案されている。
【０００５】
また、特開２０００−２４０７６４に記載されているように、ウォーム及びウォームホイールを支持するハウジングにおけるウォーム支持部とウォームホイール支持部との間に、ウォームの軸長方向に長いスリットを設け、該スリットにシム、又はテーパースクリューを介在させ、シムをハウジング外から脱着したり、テーパースクリューをハウジング外から回転操作したりすることにより前記回転中心間距離を調整したり、又は、前記ハウジングをウォーム支持部とウォームホイール支持部とに分割して該ウォーム支持部及びウォームホイール支持部を揺動可能に連結し、ウォームホイール支持部を揺動させることにより前記回転中心間距離を調整したりすることにより、バックラッシュ量を少なくするように構成された電動式パワーステアリング装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、コイルバネによって噛合部に予圧が加えられるように構成された場合、ウォームはモータ側に配置された転がり軸受への支持部を中心としてウォーム全体が傾斜し、この傾斜した状態でラジアル方向へ動くため、このウォームの動き量が大きくなったとき、ウォームホイールとの噛合関係が悪くなり、改善策が要望されていた。つまり、減速歯車機構のウォーム歯車等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、ウォームからウォームホイールへ回転トルクが加わるとき、換言すればモータの回転によって操舵補助する場合、ウォームがウォームホイールの歯すじに沿ってラジアル方向へ動くように分力（以下噛合反力と云う）が発生し、該噛合反力によってコイルバネの撓み量が多くなり、ウォームがモータ側転がり軸受への支持部を中心として傾斜し、この傾斜した状態でラジアル方向へ動くことになるため、ウォーム及びウォームホイールの噛合関係が悪くなり、ウォーム及びウォームホイールの耐久性及び噛合部での伝動性に悪影響が生ずる。また、前記回転中心間距離を調整するための押付体、コイルバネ等の調整手段が設けられているため、非調整手段の構成に比べて部品点数が多く、より一層の改善策が要望されていた。
【０００７】
また、特開２０００−２４０７６４にあってはシム、テーパースクリュー等の調整体を操作することにより前記回転中心間距離を調整するため、この調整を正確に行い難く、さらなる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、前記噛合反力等によって小歯車及び大歯車のラジアル方向への相対的動き量が大きくなったときにおいても良好な噛合関係を保つことができる電動式パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
また、他の目的は、前記回転中心間距離を容易に調整することができるとともに、この調整するための調整手段の部品点数を低減することができる電動式パワーステアリング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動式パワーステアリング装置は、小歯車及び該小歯車に噛合する大歯車を有する減速歯車機構と、前記小歯車に連結された操舵補助用のモータと、該モータの回転に伴う前記大歯車の回転力を舵取機構に伝動する伝動手段とを備える電動式パワーステアリング装置において、前記小歯車と大歯車との夫々を支持する第１及び第２のハウジングと、該第１及び第２のハウジングの間に配設され前記小歯車及び大歯車の回転中心間距離が長短となる方向への撓みを可能とする弾性体と、前記回転中心間距離の長短方向と交差する方向へ前記第１及び第２のハウジングが相対移動することを規制する第１規制部及び第２規制部とを備え、前記第１及び第２のハウジングは、互いに接合する第１接合部及び第２接合部と、互いに接合する第３接合部及び第４接合部とを有し、前記第１接合部と第２接合部との一方は、前記長短方向と交差する方向に沿って配されている第１接合平面と、該第１接合平面に対して凸となる第１接合凸面とを有し、前記第１接合部と第２接合部との他方は、前記長短方向と交差する方向に沿って配されている第２接合平面と、該第２接合平面に対して凹となる第１接合凹面とを有し、前記第１接合平面と第２接合平面との間に前記弾性体を介装してあり、前記第３接合部と第４接合部との一方は、前記長短方向に沿って配されている第３接合平面と、該第３接合平面に対して凸となる第２接合凸面とを有し、前記第３接合部と第４接合部との他方は、前記長短方向に沿って配されている第４接合平面と、該第４接合平面に対して凹となる第２接合凹面とを有しており、前記第１規制部は前記第１接合凸面及び第１接合凹面からなり、前記第２規制部は前記第２接合凸面及び第２接合凹面からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、第１及び第２のハウジングの間に介装してある弾性体によって夫々のハウジングを相対移動、換言すれば小歯車及び大歯車の全体をラジアル方向へ相対的に動作させ得るため、前記噛合反力等によって小歯車及び大歯車のラジアル方向への相対的動き量が大きくなったときにおいても良好な噛合関係を保つことができ、小歯車、大歯車の耐久性及び噛合部での伝動性を良好にできる。しかも、前記回転中心間距離を調整するための調整手段が、第１及び第２のハウジング間に介装された弾性体であるため、前記調整手段の部品点数を低減でき、コストの低減を図ることができる。さらに、前記回転中心間距離の長短方向と交差する方向へ第１及び第２のハウジングの夫々が相対移動することを規制手段によって規制することができるため、前記長短方向を除く方向へ芯振れさせることなく良好な噛合関係を保つことができる。
また、ハウジングを分割することによって第１接合平面乃至第４接合平面、第１接合凸面、第２接合凸面、第１接合凹面、第２接合凹面を有する規制手段が形成されるため、該規制手段としての部品を特別に設けることなく、前記回転中心間距離の長短方向と交差する方向へ第１及び第２のハウジングが相対移動することを規制でき、構造をより一層簡素にできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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は減速歯車機構の構成を示す縦断面図、図２は図１のII−II線の拡大断面図、図３は減速歯車機構の構成を示す側面図、図４は図３のIV−IV線の拡大断面図である。
【００１８】
この減速歯車機構Ａは両端に軸部１ａ，１ｂを有する金属製（主として軟鋼）のウォーム１と、該ウォーム１に噛合するウォームホイール２と、該ウォーム１及びウォームホイール２の夫々に支持する２つのアルミニウム製の第１及び第２のハウジング３，４とを備えており、ウォーム１の一方の軸部１ａに連結されるモータ５の回転を減速してウォームホイール２に伝達するように構成されている。
【００１９】
ウォームホイール２は、外周に歯を有する合成樹脂製の環状部材２１と、該環状部材２１の内側に嵌合された金属製の芯部材２２とを備え、前記ウォーム１との噛合による騒音を小さくするようにしてある。環状部材２１は前記芯部材２２を射出成形型にインサートとして収容配置し、溶融された合成樹脂を射出することにより成形してあり、芯部材２２と一体に結合してある。また、芯部材２２の中心部には嵌合孔２２ａが穿設されており、該嵌合孔２２ａに伝動軸６が嵌合固定されている。
【００２０】
第１及び第２のハウジング３，４は筒形部材が略半割されたものであり、筒形となるように接合される。
ウォーム１を収容する第１のハウジング３はウォーム１の軸長方向に長くなっており、ウォーム１が配置される配置領域の両側に支持孔３１，３２が設けられており、夫々の支持孔３１，３２に転がり軸受７，８を介して前記ウォーム１の軸部１ａ，１ｂが回転可能に支持されている。また、一方の支持孔３１に連なるねじ孔３３及びモータ取付部３４が設けられており、前記ねじ孔３３に前記転がり軸受７を固定するためのねじ環１２が螺着されている。また、前記モータ取付部３４に円筒部を有する前記モータ５が取付けられている。
【００２１】
ウォームホイール２を収容する第２のハウジング４はウォームホイール２が配置される配置領域の一側に転がり軸受９を介して前記伝動軸６を回転可能に支持する支持孔４１が設けられており、前記配置領域の他側に転がり軸受１３を介して前記伝動軸６を回転可能に支持する支持孔１４ａが設けられた蓋部材１４が嵌合されている。この蓋部材１４は前記支持孔４１，１４ａがほぼ同芯となるようにしてある。
【００２２】
第２のハウジング４及び第１のハウジング３は互いに接合される第１接合部４０Ａ及び第２接合部３０Ａと、互いに接合される第３接合部４０Ｂ及び第４接合部３０Ｂとを備えている。第２のハウジング４の第１接合部４０Ａ及び第１のハウジング３の第２接合部３０Ａにはウォーム１及びウォームホイール２の回転中心間距離Ｈが長短となる方向（図１、図３におけるＺ方向）への撓みを可能としたゴム製の弾性体１０が介装され、さらに前記回転中心間距離Ｈの長短方向と交差する方向へ前記ハウジング３，４が相対移動することを規制する規制手段１１とが設けられており、また、第２のハウジング４の第３接合部４０Ｂ及び第１のハウジング３の第４接合部３０Ｂには前記回転中心間距離Ｈの長短方向と交差する方向へ前記ハウジング３，４が相対移動することを規制する規制手段１１が設けられている。
【００２３】
図１、図３参照のように第１接合平面４ａと第２接合平面３ａとはウォーム１の軸長方向両側に設けられているが、両側の構成は同じであるため、一方の説明に留める。第１接合部４０Ａは、前記回転中心間距離ＨがＺ方向と交差する方向、換言すれば前記Ｚ方向とほぼ直交するＸ方向（図３参照）に沿って配されている左右２箇所の第１接合平面４ａと、該両側２箇所の第１接合平面４ａの間で第１接合平面４ａに対して凸となる第１接合凸面４ｂとを有している。また、第２接合部３０Ａは、前記Ｚ方向とほぼ直交するＸ方向に沿って配されている左右２箇所の第２接合平面３ａと、該両側２箇所の第２接合平面３ａの間で前記第２接合平面３ａに対して凹となる第１接合凹面３ｂとを有しており、第１接合凸面４ｂ及び第１接合凹面３ｂにより第１規制部１１ａが構成されている。そして、前記第１接合平面４ａと第２接合平面３ａとの間と、第１接合凸面４ｂの頂面４ｃ及び第１接合凹面３ｂの底面３ｃの間に扁平のゴム板からなる弾性体１０が夫々介装されている。
【００２４】
第３接合部４０Ｂは前記第１接合凸面４ｂの両側２箇所に設けられており、第４接合部３０Ｂは前記第１接合凹面３ｂの両側２箇所に設けられている。また、第３接合部４０Ｂは、前記Ｚ方向に沿って配されている第３接合平面４ｄと、該第３接合平面４ｄに対して凸となる第２接合凸面４ｅとを有しており、第４接合部３０Ｂは前記長短方向に沿って配されている第４接合平面３ｄと、該第４接合平面３ｄに対して凹となる第２接合凹面３ｅとを有しており、第２接合凸面４ｅ及び第２接合凹面３ｅにより第２規制部１１ｂが構成されている。
【００２５】
規制手段１１は前記第１接合凸面４ｂ及び第１接合凹面３ｂからなる第１規制部１１ａと、第２接合凸面４ｅ及び第２接合凹面３ｅからなる第２規制部１１ｂとを備えている。規制手段１１は、第１接合凸面４ｂ及び第１接合凹面３ｂの係合により第１及び第２のハウジング３，４の図３、図４矢印Ｘ方向（ウォーム１の軸長方向）への相対移動を規制し、第２接合凸面４ｅ及び第２接合凹面３ｅの係合により第１及び第２のハウジング３，４の図４矢印Ｙ方向（ウォームホイール２の軸長方向）への相対移動を規制している。
【００２６】
前記弾性体１０は、片側にウォームホイール２の軸長方向（Ｙ方向）に沿って配されている２つの第１弾性板１０ａ，１０ａと、前記ウォーム１の軸長方向（Ｘ方向）に沿って配されている２つの第２弾性板１０ｂ，１０ｂとを備え、第１接合平面４ａと第２接合平面３ａとの間に第１弾性板１０ａ，１０ａが接着されており、第１接合凸面４ｂの頂面４ｃ及び第１接合凹面３ｂの底面３ｃの間に第２弾性板１０ｂ，１０ｂが接着されており、この第１弾性板１０ａ，１０ａ及び第２弾性板１０ｂ，１０ｂの接着によって第１及び第２のハウジング３，４を連結し、第１弾性板１０ａ及び第２弾性板１０ｂの板厚方向（Ｚ方向）への撓みによって第１及び第２のハウジング３，４を第３接合平面４ｄ及び第４接合平面３ｄに沿って平行に相対移動させることができるようにしてある。
【００２７】
このように構成された減速歯車機構Ａは、例えば電動式パワーステアリング装置に使用される。図５は本発明に係る電動式パワーステアリング装置の断面図である。
【００２８】
電動式パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１５に繋がり、下端に筒部を有する入力軸１６と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記入力軸１６の筒部に同軸的に連結され、前記操舵輪１５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１７と、下端が前記トーションバー１７の下端に同軸的に連結される出力軸１８と、前記トーションバー１７の捩れに応じた入力軸１６及び出力軸１８の相対回転変位量によって前記操舵輪１５に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１９と、該トルクセンサ１９が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ５と、該モータ５の回転に連動し、該回転を減速して出力軸１８に伝動する前記減速歯車機構Ａと、該減速歯車機構Ａが収容された前記ハウジング３，４とを備え、第１のハウジング３に前記モータ５が取付けられており、第２のハウジング４及び前記入力軸１６が収容された軸ハウジング（不図示）がブラケット（不図示）を介して車体に取付けられる。また、第２のハウジング４及び軸ハウジングの間には前記トルクセンサ１９が収容され筒形の前記蓋部材１４が連結されている。尚、出力軸１８が前記伝動軸６を構成している。
【００２９】
減速歯車機構Ａは、ウォーム１の軸部１ａが前記モータ５の駆動軸５ａに繋がっており、また、ウォームホイール２が前記出力軸１８の途中に嵌合固定されており、これらウォーム１及びウォームホイール２の噛合により前記駆動軸５ａの回転を減速して出力軸１８に伝達し、該出力軸１８からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。尚、出力軸１８及びユニバーサルジョイントが、ウォームホイール２の回転力を舵取機構に伝達する伝動手段を構成している。
【００３０】
以上の如く構成された減速歯車機構Ａ、電動式パワーステアリング装置において、ウォーム１とウォームホイール２との夫々に支持する第１及び第２のハウジング３，４を備えており、該ハウジング３，４の間に弾性体１０が介されているため、該弾性体１０の撓みによって噛合部のバックラッシュ量が例えばほぼ零となるようにウォーム１及びウォームホイール２の回転中心間距離Ｈを予め設定することにより、減速歯車機構Ａを組み立てる場合、前記弾性体１０を撓ませつつウォーム１及びウォームホイール２を噛合させることができ、噛合部のバックラッシュ量をほぼ零にできる。このように組立てたとき、前記弾性体１０は前記回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ弾性復元することになり、噛合部の噛合抵抗の増加を抑制することができるため、ウォーム１及びウォームホイール２をスムーズに回転させることができる。
【００３１】
また、操舵補助によってウォーム１がウォームホイール２の歯すじに沿うようにラジアル方向へ押圧され、この押圧力、換言すれば前記ラジアル方向への噛合反力がウォーム１に加わったとき、ハウジング３，４の間の弾性体１０が、前記回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ伸長することになり、第１のハウジング３とともにウォーム１の全体が、前記回転中心間距離Ｈが長くなる方向へ動くことになるため、良好な噛合関係を保つことができる。この場合、前記回転中心間距離Ｈの長短方向と交差する方向へ第１のハウジング３が移動することを規制手段１１によって規制することができ、ウォーム１を前記長短方向を除く方向へ芯振れさせることなく良好な噛合関係を保つことができる。しかも、弾性体１０によってウォーム１の前記噛合反力による動きを抑制することができ、バックラッシュ量の増加を少なくすることができる。
【００３２】
また、ウォームホイール２の歯を有する環状部材２１は合成樹脂製であるため、雰囲気温度等によるウォームホイール２の温度上昇、湿度上昇によって環状部材２１が膨張し、ラジアル方向への体積が増加することになるが、この場合、ウォーム１及び第１のハウジング３を介して前記弾性体１０が伸長し、前記回転中心間距離Ｈが長くなり、噛合い詰まりをなくし得る。
【００３３】
また、前記回転中心間距離Ｈを調整するための調整手段は、第１及び第２のハウジング３，４の間に介装された弾性体１０であるため、前記回転中心間距離を容易に調整することができるとともに、前記調整手段の部品点数を低減でき、コストの低減を図ることができる。
【００３４】
尚、以上説明した実施の形態では、第２のハウジング４が第１接合平面４ａ及び第１接合凸面４ｂを有し、第１のハウジング３が第２接合平面３ａ及び第１接合凹面３ｂを有する構成としたが、その他、第２のハウジング４が第２接合平面３ａ及び第１接合凹面３ｂを有し、第１のハウジング３が第１接合平面４ａ及び第１接合凸面４ｂを有する構成としてもよい。
【００３５】
また、以上説明した実施の形態では、第１接合凸面４ｂの両側に第３接合平面４ｄ及び第２接合凸面４ｅを有し、第１接合凹面３ｂの両側に第４接合平面３ｄ及び第２接合凹面３ｅを有する規制手段１１を備えた構成としたが、その他、第１接合凸面４ｂの両側に第４接合平面３ｄ及び第２接合凹面３ｅを有し、第１接合凹面３ｂの両側に第３接合平面４ｄ及び第２接合凸面４ｅを有する規制手段１１を備えた構成としてもよいし、また、規制手段１１は前記第１接合平面４ａ及び第２接合平面３ａにハウジング３，４の前記矢印Ｘ方向及び前記矢印Ｙ方向への相対移動を規制する凸部及び該凸部に係合する凹部を有する構成としてもよく、規制手段１１の構成は特に制限されない。
【００３６】
また、以上説明した実施の形態の減速歯車機構Ａは、ウォーム１である小歯車及びウォームホイール２である大歯車を有する構成である他、ハイポイドピニオンである小歯車及びハイポイドホイールである大歯車を備えた構成であってもよいし、また、ベベルギヤを備えた構成であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、噛合反力等によって小歯車及び大歯車のラジアル方向への相対的動き量が大きくなったときにおいても良好な噛合関係を保つことができ、小歯車、大歯車の耐久性及び噛合部での伝動性を良好にできる。また、前記回転中心間距離を容易に調整することができるとともに、調整手段の部品点数を低減でき、コストの低減を図ることができる。さらに、前記長短方向を除く方向へ芯振れさせることなく良好な噛合関係を保つことができ、また、構造をより一層簡素にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る減速歯車機構の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線の拡大断面図である。
【図３】本発明に係る減速歯車機構の構成を示す側面図である。
【図４】図３のIV−IV線の拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の断面図である。
【図６】電動式パワーステアリング装置が備える従来の減速歯車機構の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ウォーム（小歯車）
２    ウォームホイール（大歯車）
３    第１のハウジング
４    第２のハウジング
４０Ａ  第１接合部
３０Ａ  第２接合部
４０Ｂ  第３接合部
３０Ｂ  第４接合部
４ａ  第１接合平面
３ａ  第２接合平面
４ｂ  第１接合凸面
３ｂ  第１接合凹面
４ｄ  第３接合平面
３ｄ  第４接合平面
４ｅ  第２接合凸面
３ｅ  第２接合凹面
５    モータ
６    伝動軸
１０  弾性体
１１  規制手段
１１ａ  第１規制部
１１ｂ  第２規制部
Ｈ    回転中心間距離
Ａ    減速歯車機構
【図１】
0004051930.tif 000002
【図２】
0004051930.tif 000003
【図３】
0004051930.tif 000004
【図４】
0004051930.tif 000005
【図５】
0004051930.tif 000006
【図６】
0004051930.tif 000007