(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータの回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して舵取り機構に伝える電動式動力舵取装置において、
上記ウォーム軸およびウォームホイールを収容したギヤハウジングと、
ウォーム軸の第１及び第２の端部をそれぞれ回転自在に支持する第１及び第２の軸受手段と、
ウォーム軸の第２の端部を第２の軸受手段を介して径方向ウォームホイール側へ付勢する手段とを備え、
上記第１の軸受手段は、ウォーム軸の第１の端部を揺動可能に支持する揺動支持面を含み、
上記第１の軸受手段を構成する外輪または外輪の外周を支持する調心輪の一方の端部は、上記ギヤハウジングに形成された位置決め段部に当接して位置決めされ、
上記外輪または調心輪の他方の端部には、上記ギヤハウジングのねじ孔にねじ込まれた位置決めねじが当接され、
この位置決めねじに嵌合されたロックナットが上記ギヤハウジングの所定部に当接することにより、位置決めねじが止定されていることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項２】
請求項１において、上記揺動支持面は球状支持面を含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第２の軸受手段が球状支持面を含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。
【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式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電動式舵取装置として、操舵輪に連なる第１操舵軸と、この第１操舵軸にトーションバーを介して連結されると共に舵取機構に連なる第２操舵軸とを備える装置がある。この装置では、第１および第２の操舵軸の回転方向への相対変位量をトルクセンサにより検出し、このトルクセンサの検出結果に基づいて電動モータの回転を減速機構を介して第２操舵軸に伝えることにより、操舵輪の回転に応じた舵取機構の動作を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している。
【０００３】
上記の減速機構として、ウォームとウォームホイールを有するものが提供されている。ウォームが設けられているウォーム軸およびウォームホイールが設けられている第２操舵軸は、その軸長方向の両端が軸受により支持されて、径方向および軸長方向への移動が阻止されている。
ウォーム軸及びウォームホイールを組み付けるときに、加工精度の範囲内でウォームとウォームホイールとの間に適当なバックラッシが存在するように調整されるが、この作業に非常に手間がかかる。というのは、各部品を寸法精度のばらつき度合いに応じて選別（いわゆる層別）し、互いに組合せ精度が適正となるもの同士を組み合わせるようにし（いわゆるマッチング組立）、また高負荷運転を実施して、互いになじませた（いわゆる高負荷なじみ工程の実施）後に、ウォーム軸とウォームホイールとの芯間距離の調整を通じてバックラッシを調整しているからである。
【０００４】
一方、バックラッシが原因となる騒音を防止するため、通例、ウォームホイールとして合成樹脂製のものが使用される。
しかしながら、合成樹脂製のウォームホイールは温度による寸法変化が大きく、また吸湿による寸法変化も大きい。また、摩耗やへたり等も生じ易い。このため、ウォーム軸とウォームホイールとの芯間距離が変化し、その結果、バックラッシの量が変化して、騒音の原因となったり、作動抵抗が大きくなってトルクむらを発生したりするおそれがある。
【０００５】
そこで、例えば特開２０００−４３７３９号公報のように、付勢手段によってウォーム軸の一端をウォームホイールに向けて偏倚させることにより、バックラッシを一定に維持することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、ウォーム軸は他端を揺動中心として揺動することになる。この揺動は、ウォーム軸の他端を支持する軸受の微小な内部隙間によって許容されることになる。
しかしながら、実際には、ウォーム軸の他端を支持する軸受をこじるような状態となって、バックラッシ調整に必要な揺動角度を確保できないことも想定される。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、バックラッシの増大やこれに伴う騒音の発生を確実に抑制することができる電動式動力舵取装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明は、ステアリングシャフトに負荷されるトルクに応じて駆動される操舵補助用の電動モータの回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して舵取り機構に伝える電動式動力舵取装置において、上記ウォーム軸およびウォームホイールを収容したギヤハウジングと、ウォーム軸の第１及び第２の端部をそれぞれ回転自在に支持する第１及び第２の軸受手段と、ウォーム軸の第２の端部を第２の軸受手段を介して径方向ウォームホイール側へ付勢する手段とを備え、上記第１の軸受手段は、ウォーム軸の第１の端部を揺動可能に支持する揺動支持面を含み、上記第１の軸受手段を構成する外輪または外輪の外周を支持する調心輪の一方の端部は、上記ギヤハウジングに形成された位置決め段部に当接して位置決めされ、上記外輪または調心輪の他方の端部には、上記ギヤハウジングのねじ孔にねじ込まれた位置決めねじが当接され、この位置決めねじに嵌合されたロックナットが上記ギヤハウジングの所定部に当接することにより、位置決めねじが止定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、温度変化や摩耗等の影響でウォーム軸とウォームホイールの間の寸法誤差が増大しても、ウォーム軸の第２の端部をウォームホイール側へ付勢して、ウォーム軸を第１の端部を中心にスムーズに揺動させることにより、バックラッシの増大を確実に抑制することができる。結果として、高負荷でのなじみ工程を短縮或いは廃止することができ、また、層別やマッチング組立を廃止することができる。
【００１０】
ここで、軸受手段とは、軸受の他、軸受を含む軸受ユニットをも含む趣旨である。軸受とは転がり軸受および滑り軸受を含む趣旨である。
上記揺動支持面が球状支持面を含んでいれば、ウォーム軸をスムーズに揺動させることができる点で好ましい。球状支持面は、自動調心玉軸受や自動調心ころ軸受においての球面軌道であっても良いし、軸受ユニットにおいて、外輪の球状外径面を受けるために調心輪又はハウジングに形成される球状内径面であっても良い。
【００１１】
上記第２の軸受手段が球状支持面を含んでいれば、第２の軸受手段のこじれの発生を防止でき、よりスムーズにウォーム軸を揺動させることができる点で好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動式動力舵取装置１は、操舵輪（ステアリングホイール）２に連結している操舵軸（ステアリングシャフト）３と、操舵軸３の先端部に設けられたピニオンギヤ４と、このピニオンギヤ４に噛み合うラックギヤ５とを有し、車両の左右方向に延びるラック軸６とを有している。
【００１３】
ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド７が結合されており、各タイロッド７は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する車輪８に連結されている。操舵輪２が操作されて操舵軸３が回転されると、この回転がピニオンギヤ４およびラックギヤ５によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸６の直線運動に変換される。これにより、車輪８の転舵が達成される。
操舵軸３は、操舵輪２に連なる筒状の第１の操舵軸９と、ピニオンギヤ４に連なる第２の操舵軸１０とに分割されており、これら第１および第２の操舵軸１０はトーションバー１１を介して同一の軸線上で互いに連結されている。
【００１４】
トーションバー１１を介する第１の操舵軸９と第２の操舵軸１０との相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられており、このトルクセンサ１２のトルク検出結果は制御部１３に与えられる。制御部１３では、トルク検出結果に基づいて、ドライバ１４を介して操舵補助用の電動モータ１５への印加電圧を制御する。電動モータ１５のモータ軸１６（図２参照）の回転が、ウォーム機構を含む減速機構１７を介して第２の操舵軸１０に伝達され、操舵が補助される。
【００１５】
図２を参照して、減速機構１７は、互いに噛み合うウォーム軸１８とウォームホイール１９とを備えている。ウォーム軸１８は電動モータ１５のモータ軸１６に連なり、軸長方向の中間に一体にウォーム歯２０を形成している。ウォームホイール１９は、第２の操舵軸１０に一体回転可能に係合されている。ウォームホイール１９は例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）やポリアミド樹脂（ＰＡ：ナイロン）からなる。
【００１６】
ウォーム軸１８は、第２の操舵軸１０の軸芯と交差するように配置されている。ウォーム軸１８は軸長方向に相対向する第１及び第２の端部２１，２２を有し、それぞれ第１及び第２の軸受機構によってそれぞれ回転自在に支持されている。
ウォーム軸１８の第１の端部２１を支持する第１の軸受機構は、ウォーム軸１８を揺動自在に支持する機能を備えるものである。第１の軸受機構として、例えば、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受等の自動調心軸受２３を用いることができる。この場合、揺動を支持する面は球状支持面としての球面軌道であり、外輪２６の内周面により構成される。なお、第１の軸受機構として、後に図４に示すが、球状支持面による調心機能を有する軸受ユニットを用いることもできる。
【００１７】
ウォーム軸１８の第１の端部２１は、自動調心軸受２３を介して、例えばアルミニウム合金製のギヤハウジング２４の軸受孔２５に回転可能に支持されている。自動調心軸受２３の外輪２６の一方の端部はギヤハウジング２４の位置決め段部２７に当接して位置決めされる。２８は、軸受孔２５に連なるねじ孔にねじ込まれる位置決めねじであり、位置決めねじ２８は、外輪２６の他方の端部に当接して外輪２６を位置決め段部２７側へ付勢する。２９は位置決めねじ２８を止定するロックナットである。一方、自動調心軸受２３の内輪３０の一方の端部はウォーム軸１８の位置決め段部３１に係合している。
【００１８】
ウォーム軸１８の第１の端部２１は動力伝達継手３２を介して上記モータ軸１６の端部に連結されている。動力伝達継手３２としてはオルダム継手の他、セレーション継手を用いても良い。
一方、ウォーム軸１８の第２の端部２２を支持する第２の軸受機構は、例えば、図示の針状ころ軸受その他の転がり軸受３３を用いることができる。また、第２の軸受機構として、滑り軸受を用いることもできる。さらに、第２の軸受機構として、自動調心軸受や、調心機能を有する軸受ユニットを用いることもできる。
【００１９】
ウォーム軸１８を収容しているギヤハウジング２４内の空所３４は、ウォーム軸１８の第２の端部２２の径方向に沿って延びる円孔３５を介して外部に開放している。転がり軸受３３の外輪３６は空所３４の案内部３７により案内され、転がり軸受３３は空所３４内を径方向ウォームホイール側又はその反対方向に偏倚自在とされている。
また、円孔３５内には、転がり軸受３３の外輪３６を受けるサポートヨーク３８が図２、図３において上下方向に摺動自在に収容されている。円孔３５の開口縁部付近に形成されるねじには、円孔３５を塞ぐ調整ねじ３９がねじ込まれている。この調整ねじ３９とサポートヨーク３８との間には、サポートヨーク３８を介してウォーム軸１８の第２の端部２２をウォームホイール１９側に付勢する例えば圧縮コイルばねからなる付勢部材４０が介在している。
【００２０】
本実施の形態によれば、ウォームホイール１９に温度膨張や吸湿に伴う寸法変化や、摩耗、へたり等が発生して、ウォーム軸１８とウォームホイール１９間の寸法誤差が増大したとしても、ウォーム軸１８の第２の端部２２をウォームホイール１９側へ付勢しつつ、調心機能によりウォーム軸１８を第１の端部２１を中心にスムーズに揺動させることにより、バックラッシの増大を確実に抑制することができる。結果として、高負荷でのなじみ工程を短縮或いは廃止することができ、また、層別やマッチング組立を廃止することができる。
【００２１】
次いで、図４は第１の軸受機構として、調心機能を有する軸受ユニット４１を用いる場合を示している。軸受ユニット４１は、転がり軸受４２と、この転がり軸受４２の外輪４３を支持する調心輪４４とを備えている。調心輪４４の内周には、外輪４３の外周の球状外径面４５を受ける球状支持面としての球状内径面４６が形成されている。位置決めねじ２８は調心輪４４を位置決め段部２７に当接させて位置決めする。転がり軸受４２の内輪４７はウォーム軸１８の位置決め段部３１に位置決めされる。他の構成については、図２の構成と同様であるので、図に同一符号を付して、説明を省略してある。
【００２２】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、第２の軸受機構として、図２の転がり軸受３３に代えて、図２に示す自動調心軸受２３や図４に示す軸受ユニット４１と同様の構成のものを用い、第１及び第２の軸受機構ともに調心機能を持たせるようにしても良い。この場合、よりスムーズにウォーム軸１８を揺動させることができる。
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】バックラッシ調整機構を含む電動式動力舵取装置の要部の断面図である。
【図３】図２のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態における軸受機構の概略断面図である。
【符号の説明】
１    電動式動力舵取装置
３    操舵軸（ステアリングシャフト）
１５  電動モータ
１６  モータ軸
１７  減速機構
１８  ウォーム軸
１９  ウォームホイール
２１  第１の端部
２２  第２の端部
２３  自動調心軸受（第１の軸受機構）
２４  ギヤハウジング
２５  軸受孔
３３  転がり軸受（第２の軸受機構）
３４  空所
３５  円孔
３８  サポートヨーク
３９  調整ねじ
４０  付勢部材
４１  軸受ユニット
４２  転がり軸受
４３  外輪
４４  調心輪
４６  球状内径面（球状支持面）
【図１】
0003799236.tif 000002
【図２】
0003799236.tif 000003
【図３】
0003799236.tif 000004
【図４】
0003799236.tif 000005