(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連なる入力軸と、
入力軸とトーションバーを介して相対回転可能に連結される出力軸と、
車輪に連なるラックバーに係合するピニオン軸と、
操舵補助用の電動モータの回転を減速して出力軸に伝える減速機構と、
出力軸の回転をピニオン軸に伝達する弾性体とを備え、
上記弾性体は出力軸とピニオン軸とを同軸に連結するトーションバーを含む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、上記出力軸及びピニオン軸の相対回転に伴って相近づき、出力軸及びピニオン軸の相対回転量を規制する一対の対向部を含むストッパ機構を備える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、上記一対の対向部間に介在する弾性体を備えることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項４】
ステアリングホイールに連なる入力軸と、
入力軸とトーションバーを介して相対回転可能に連結される出力軸と、
車輪に連なるラックバーに係合するピニオン軸と、
操舵補助用の電動モータの回転を減速して出力軸に伝える減速機構と、
出力軸の回転をピニオン軸に伝達する弾性体とを備え、
上記出力軸及びピニオン軸の何れか一方に一体回転する軸体を他方に形成される連結孔に挿入してあり、
上記軸体の外周及び連結孔の内周に、出力軸とピニオン軸の相対回転に伴って相近づく一対の対向部が設けられ、
上記弾性体は一対の対向部間に介在し、これらの対向部が互いに近づくときに圧縮される圧縮コイルばね、ゴム及び合成樹脂の何れかを含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項５】
ステアリングホイールに連なる入力軸と、
入力軸とトーションバーを介して相対回転可能に連結される出力軸と、
車輪に連なるラックバーに係合するピニオン軸と、
操舵補助用の電動モータの回転を減速して出力軸に伝える減速機構と、
出力軸の回転をピニオン軸に伝達する弾性体とを備え、
上記出力軸及びピニオン軸からそれぞれ延びる第１及び第２軸体をゴム又は合成樹脂からなる弾性体に形成された嵌合孔に嵌合させ、出力軸とピニオン軸の相対回転時に第１及び第２軸体の対向部間に介在する弾性体の部分が圧縮されるようにしてある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、電動モータにより操舵補助力を得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、例えばピニオンタイプＥＰＳでは、モータの回転力をウォームに伝え、さらにウォームホイールに伝えることでモータの回転を減速してモータの出力を増幅し、ステアリング操作をトルクアシストするようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、減速機構としてのウォーム及びウォームホイールの噛み合いには適度なバックラッシが必要であるが、例えば石畳み等の悪路を走行した場合、タイヤからの反力により上記のバックラッシに起因したラトル音（歯打ち音）が発生する場合がある。これらの音が車室内に騒音として伝わると、運転者に不快感を与えることになる。
【０００４】
そこで、減速ギヤ機構のウォームとウォームホイールの噛み合い精度を向上させて、バックラッシを詰めることも考えられるが、バックラッシを詰め過ぎると、フリクションが増加するためステアリングシャフトの回転抵抗が大きくなるという新たな不具合が生ずる。
また、近年、騒音対策としてウォームホイールに合成樹脂を用いる場合が多いが、搭載位置がエンジンルームであって比較的高温の環境に配置されるピニオンタイプＥＰＳでは、ウォームホイールの温度膨張でバックラッシが減少する傾向にある。したがって、そもそもバックラッシをあまり小さく設定しておくことができない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、悪路走行時に減速機構のバックラッシに起因して発生する騒音を他の不具合を発生させることなく低減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。
【０００６】
【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、請求項１記載の発明は、ステアリングホイールに連なる入力軸と、入力軸とトーションバーを介して相対回転可能に連結される出力軸と、車輪に連なるラックバーに係合するピニオン軸と、操舵補助用の電動モータの回転を減速して出力軸に伝える減速機構と、出力軸の回転をピニオン軸に伝達する弾性体とを備え、上記弾性体は出力軸とピニオン軸とを同軸に連結するトーションバーを含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、出力軸とピニオン軸とを弾性体を介して連結してあるので、悪路走行時に路面から車輪及びラックバーを介してピニオン軸に伝わる振動（例えば１５Ｈｚ程度の振動）が、さらに出力軸に伝わることを抑制することができる。したがって、路面振動の影響で減速機構の例えばウォーム軸とウォームホイールとの間にラトル音が生ずることを抑制でき、騒音を抑制することができる。バックラッシを極端に小さく設定する必要がなく、ステアリングシャフトの回転抵抗が増大することもない。
【０００８】
また、上記弾性体は出力軸とピニオン軸とを同軸に連結するトーションバーを含むので、下記の利点がある。すなわち、従来であれば、通例、出力軸とピニオン軸を一体の部材で構成していたが、本発明では、これを単に２分割して同軸上のトーションバーで連結するという簡単な構造変更のみで、騒音を抑制することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記出力軸及びピニオン軸の相対回転に伴って相近づき、出力軸及びピニオン軸の相対回転量を規制する一対の対向部を含むストッパ機構を備えることを特徴とするものである。本発明では、トーションバーの捩じり量を規制することにより、トーションバーの破損を防止することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２において、上記一対の対向部間に介在する弾性体を備えることを特徴とするものである。本発明では、ストッパ機構の対向部同士の当接で打音が生ずることを防止することができる。
請求項４記載の発明は、ステアリングホイールに連なる入力軸と、入力軸とトーションバーを介して相対回転可能に連結される出力軸と、車輪に連なるラックバーに係合するピニオン軸と、操舵補助用の電動モータの回転を減速して出力軸に伝える減速機構と、出力軸の回転をピニオン軸に伝達する弾性体とを備え、上記出力軸及びピニオン軸の何れか一方に一体回転する軸体を他方に形成される連結孔に挿入してあり、上記軸体の外周及び連結孔の内周に、出力軸とピニオン軸の相対回転に伴って相近づく一対の対向部が設けられ、上記弾性体は一対の対向部間に介在し、これらの対向部が互いに近づくときに圧縮される圧縮コイルばね、ゴム及び合成樹脂の何れかを含むことを特徴とするものである。本発明では、出力軸とピニオン軸間との連結部分に弾性体を介在させる簡単な構造にて騒音を抑制しつつ両軸間にトルクを伝達させることができる。
【００１０】
また、本発明では、圧縮の反力を用いて出力軸とピニオン軸との間にトルク伝達する。圧縮コイルばね、ゴム又は合成樹脂の圧縮の反力を用いるので、小型でも十分な大きさのトルクを伝達することができる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、ステアリングホイールに連なる入力軸と、入力軸とトーションバーを介して相対回転可能に連結される出力軸と、車輪に連なるラックバーに係合するピニオン軸と、操舵補助用の電動モータの回転を減速して出力軸に伝える減速機構と、出力軸の回転をピニオン軸に伝達する弾性体とを備え、上記出力軸及びピニオン軸からそれぞれ延びる第１及び第２軸体をゴム又は合成樹脂からなる弾性体に形成された嵌合孔に嵌合させ、出力軸とピニオン軸の相対回転時に第１及び第２軸体の対向部間に介在する弾性体の部分が圧縮されるようにしてあることを特徴とするものである。本発明では、出力軸及びピニオン軸からの軸体を弾性体に嵌合させる簡単な構造にて、騒音を抑制しつつ両軸間にトルクを伝達させることができる。
【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断面図である。図１を参照して、本電動式動力舵取装置１は、ステアリングホイール２と一体回転する入力軸３と、この入力軸３と第１のトーションバー４を介して同軸的に連結される出力軸５と、この出力軸５と第２のトーションバー６を介して同軸的に連結されるとピニオン軸７とを備えている。同軸的に連結される入力軸３、出力軸５及びピニオン軸７によりステアリングシャフト８が構成されている。なお、以下において、図１においての上下を上下ということにする。
【００１３】
ピニオン軸７は車体（不図示）の車幅方向に延在するラックバー９と噛み合い、図示していないが、ラックバー９の両端部はタイロッドを介して操向車輪に連接されている。
ステアリングシャフト８を支持するギヤハウジング１０は、例えばアルミニウム合金からなり、車体に取り付けられている。ギヤハウジング１０は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とより構成されている。第２ハウジング１２はウォームギヤ機構からなる減速機構１３を収容している。
【００１４】
減速機構１３は、操舵補助力発生用の電動モータ１４の回転軸に一体回転可能に連結されるウォーム軸１５と、ウォーム軸１５と噛み合い且つ出力軸５と一体回転する減速ギヤとしてのウォームホイール１６とを備える。ウォームホイール１６は出力軸５に一体回転可能に外嵌される芯金１６ａと、芯金１６ａに一体回転可能に固定され外周に歯を形成する合成樹脂部材１６ｂとを含む。
入力軸３は第１ハウジング１１に挿通され、入力軸３の上端は第１ハウジング１１の上方へ突出している。入力軸３の上部は、例えば玉軸受からなる転がり軸受１７を介して第１ハウジング１１に支持されている。
【００１５】
出力軸５は、ウォームホイール１６を挟んで配置される上下一対の例えば玉軸受からなる転がり軸受１８，１９を介して回転自在に支持されている。上側の転がり軸受１８は第１ハウジング１１に保持されており、下側の転がり軸受１９は第２ハウジング１２に保持されている。また、ピニオン軸７の一端は、転がり軸受２０を介して第２ハウジング１２に回転自在に支持され、ピニオン軸７の他端は、例えば針状ころ軸受からなる転がり軸受２１を介して第２ハウジング１２に回転自在に支持されている。
【００１６】
また、入力軸３の下端には縮径部２２が設けられており、この縮径部２２は出力軸５に設けられた孔２３に収容されている。縮径部２２の外周面と孔２３の内周面とはそれぞれ二面幅をとった断面形状とされ、入力軸３と出力軸５の相対回転を所定の範囲に規制するために互いに当接するようになしてある。
第１のトーションバー４は入力軸３を軸方向に貫通し、その下端４ａは出力軸５の孔２３の奥部に侵入して、例えばセレーション結合により一体回転可能に連結されている。一方、トーションバー４の上端４ｂはダウエルピン２４により入力軸３と一体回転可能に連結されている。
【００１７】
入力軸２の軸方向中間部の外周には非磁性材料からなるスリーブ２５を介して磁性材料からなる第１円筒２６が固定されている。また、出力軸５の上部外周には磁性材料からなる第２円筒２７が固定されている。両円筒２６，２７の相対向する端面には、図示していないが、周方向に等ピッチで多数の矩形の歯部がそれぞれ形成されている。歯部同士の間には所定の間隔が保たれている。
一方、ハウジングの内側には磁性体である焼結金属からなる断面コ字型をなすコイル用の筒体２８，２９が固定されている。筒体２８は第１円筒２６と第２円筒２７との対向部分に跨がらせて配置されている。筒体２８，２９内には温度補償コイル３０とトルクセンサとしてのトルク検出コイル３１が収納されており、筒体２８は第１円筒２６と、また筒体２９は第１円筒２６及び第２円筒２７とそれぞれ磁気回路を構成するようになっている。
【００１８】
トルク検出コイル３１および温度補償コイル３０からの信号は、第１ハウジング１１内の基板収容部３２に取り付けられた制御基板３３に実装される制御部に与えられ、制御部では、各コイル３０，３１からセンサ回路を介して受け取った信号により、ステアリングホイール１に加えられた操舵トルクの方向および大きさを認識する。図示していないが、制御部では、その出力側に駆動回路を介して接続された操舵補助用のモータをステアリングホイール２の操作方向に対応する方向に回転させるための信号を出力する。
【００１９】
図１及び図１の要部の拡大図である図２を参照して、出力軸５の下端には筒状をなす縮径部３４が設けられており、この縮径部３４はピニオン軸７の上端に設けられた孔３５に収容されている。第２のトーションバー６の上端６ａは、出力軸５の縮径部３４を軸方向に貫く連結孔３６に挿入され、例えばセレーション結合により一体回転可能に連結されている。第２のトーションバー６の下端６ｂはピニオン軸７の孔３５の奥部に形成された連結孔３７に挿入され、例えばセレーション結合により一体回転可能に連結されている。４５は出力軸５とピニオン軸７の相対回転を所定の範囲に規制するときに両者の衝突を干渉するためのＯリング等の弾性体である。
【００２０】
図２及び図１のIII −III 線に沿う断面図である図３を参照して、縮径部３４の外周面４２と孔３５の内周面３９との間に、出力軸５とピニオン軸７の相対回転量を所定の範囲に規制するためのストッパ機構３８が設けられている。具体的には、孔３５の内周面３９に、互いに平行な一対の当接部としてのピニオンストッパ４０，４１が形成され、縮径部３４の外周面４２には、相対向する２対の当接部としてのストッパ係合部４３，４４が形成されている。
【００２１】
隣り合うストッパ係合部４３，４４同士は互いに傾斜している。一対のストッパ係合部４３，４３はそれぞれ対応するピニオンストッパ４０，４１に係合し、出力軸５の図３においての時計回り方向への回動範囲を規制する。他対のストッパ係合部４４，４４はそれぞれ対応するピニオンストッパ４０，４１に係合し、出力軸５の図３においての反時計回り方向への回動範囲を規制する。
なお、上述したＯリング等からなる弾性体４５は、例えば出力軸３４の縮径部３４の外周面４２に巻かれており、ストッパ係合部４３，４４とピニオンストッパ４０，４１の当接時の衝撃を和らげて打音を発生させないようにする。弾性体４５は孔３５の内周面３９に取り付けておいても良い。
【００２２】
本実施の形態によれば、出力軸５とピニオン軸７とを弾性体としての第２のトーションバー６を介して連結してあるので、悪路走行時に路面から車輪及びラックバー９を介してピニオン軸７に振動（例えば１５Ｈｚ程度の振動）が伝搬したとしても、この振動がさらに出力軸５にまで伝搬することを抑制することができる。したがって、路面振動の影響で減速機構１３のウォーム軸１５とウォームホイール１６との間にラトル音が生ずることを抑制でき、騒音を抑制することができる。
【００２３】
しかも、これを、従来一体の部材としていた出力軸５とピニオン軸７を別体としてこれらを第２のトーションバー６で連結するという簡単な構造変更のみで、達成することができる。
また、ウォーム軸１５とウォームホイール１６との間のバックラッシを小さくし過ぎなくても良いので、操舵時にステアリングシャフト８の回転抵抗が増大するようなことがない。
【００２４】
また、出力軸５とピニオン軸７との相対回転量をストッパ機構３８によって所定の範囲に規制することができるので、第２のトーションバー６が過度にねじられることがなく、これにより、第２のトーションバー６の破損を防止することができる。
さらに、ストッパ機構３８が働くときに、ピニオンストッパ４０，４１とストッパ係合部４３，４４との衝突を弾性体４５により緩和できるので、打音等が発生することがなく、好ましい。
【００２５】
図４は本発明の別の実施の形態を示している。図４を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と異なるのは、図２の実施の形態では出力軸５とピニオン軸７との間で第２のトーションバー６を介してトルク伝達させるようにしたが、これに代えて、本実施の形態では、弾性体としての圧縮コイルばね５１（５２）を介してトルク伝達させる点にある。
具体的には、図５を参照して、出力軸５の下端の軸体としての縮径部４７の外周面４８に形成される互いに平行な対向部としてのストッパ係合部４９，５０と、ピニオン軸７の孔３５の内周面３９の対応する対向部としてのピニオンストッパ４０，４１との間に、各一対の弾性体としての圧縮コイルばね５１，５２を介在させた点にある。
【００２６】
圧縮コイルばね４９，５０は対応するストッパ係合部４９，５０において、中央部を挟んだ両側に配置され、互いに逆回りに出力軸５を回転付勢する。具体的には、対角状に配置される圧縮コイルばね５１，５１が図５における出力軸５の時計回り方向のトルクを伝達し、同じく対角状に配置される圧縮コイルばね５２，５２が図５における出力軸５の反時計回り方向のトルクを伝達する。
なお、各ストッパ係合部４９，５０には圧縮コイルばね５１，５２用の一端を保持するための保持孔５３が形成されている。
【００２７】
ピニオンストッパ４０，４１とストッパ係合部４９，５０とは、相当接することで出力軸５とピニオン軸７との間に生ずる相対回転量を所定の範囲に規制するためのストッパ機構３８Ａとして機能する。ストッパ機構３８Ａのピニオンストッパ４０，４１とストッパ係合部４９，５０との衝突を圧縮コイルばね５１，５２によって緩和させることができるので、騒音抑制が達成できる。
本実施の形態によれば、出力軸５とピニオン軸７間のいわゆる嵌合部分に、両軸５，７間のねじれに応じて伸縮する弾性体としての圧縮コイルばね５１，５２を介在させる簡単な構造にて、両軸５，７間のトルク伝達を可能にすると共に、騒音を抑制することができる。
【００２８】
特に、圧縮コイルばね５１，５２であれば、小型でも十分な大きさのトルクを伝達することができる点で、電動式動力舵取装置１の大型化を招くことがなく、好ましい。
次いで、図６は本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面を示している。図６を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、出力軸５の下端に一体形成した軸体５５の断面を十字状とし、この軸体５５をピニオン軸７の断面十字状の連結孔５６に収容し、軸体５５の外周に設けられる対向部５７と、連結孔５６の内周に設けられる対向部５８との間にゴム又は合成樹脂からなる弾性体５９を介在させてある。
【００２９】
本実施の形態では、出力軸５とピニオン軸７との間に介在するゴム等の弾性体５９を介して両軸５，７間に所定のねじれを許容しつつ簡単な構造にてトルク伝達することができる。両軸５，７間の相対回転量が弾性体５９を介して規制されるので、騒音を抑制することができる。
次いで、図７（ａ）及び（ｂ）は本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面を示している。図７（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、出力軸５から一体に延びる１又は複数の第１軸体６０と、ピニオン軸７から一体に延びる１又は複数の第２軸体６１とを設け、これらの軸体６０，６１を出力軸５及びピニオン軸７の中心軸線Ｃを中心とする円周の等配に交互に配置すると共に、各軸体６０，６１をゴム又は合成樹脂製の弾性体６２に設けた対応する嵌合孔６３，６４に嵌合させた点にある。
【００３０】
本実施の形態においても、出力軸５及びピニオン軸７の相対回転時に、例えば図７（ｂ）において、第１軸体６０付きの出力軸５がピニオン軸７に対して時計回り（白抜き矢符Ｘで示す）に相対的に回転したとすると、隣接する軸体６０，６１の周面が相近づく対向部６０ａ，６１ａとなり、対向部６０ａ，６１ａ間に介在する弾性体６２の部分６２ａとその周辺が圧縮され、この圧縮の反力を用いて両軸５，７間にトルクを伝達することができる。また、両軸間５，７間の相対回転量が弾性体６２を介して規制されるので、騒音を抑制することができる。
【００３１】
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、要するに、出力軸５とピニオン軸７とを弾性体を介してトルク伝達可能に連結すれば良く、本発明の特許請求の範囲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縦断面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】図１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の電動式動力舵取装置の要部の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵取装置の要部の断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵取装置の要部の断面図であり、（ｂ）は図７（ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１    電動式動力舵取装置
２    ステアリングホイール
３    入力軸
４    第１のトーションバー
５    出力軸
６    第２のトーションバー（弾性体）
７    ピニオン軸
９    ラックバー
１３  減速機構
１４  電動モータ
１５  ウォーム軸
１６  ウォームホイール
３４  縮径部
３６，３７  連結孔
３８，３８Ａ  ストッパ機構
３９  内周面
４０，４１  ピニオンストッパ（対向部）
４２  外周面
４３，４４  ストッパ係合部（対向部）
４５  弾性体
４７  縮径部
４８  外周面
４９，５０  ストッパ係合部（対向部）
５１，５２  圧縮コイルばね（弾性体）
５５  軸体
５６  連結孔
５７，５８  対向部
５９  弾性体
６０  第１軸体
６１  第２軸体
６０ａ，６１ａ  対向部
６２  弾性体
６３，６４  嵌合孔
【図１】
0003811634.tif 000002
【図２】
0003811634.tif 000003
【図３】
0003811634.tif 000004
【図４】
0003811634.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003811634.tif 000007
【図７】
0003811634.tif 000008