(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に軸受を介して回転可能に支持される小径歯車及び該小径歯車に噛合し、操舵軸に取付けられる大径歯車を備え、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式舵取装置において、前記軸受の外周りに、該軸受に嵌合された内側環と、前記ハウジング内に嵌合された外側環と、前記内側環及び外側環に結合され、前記小径歯車を大径歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備え、前記内側環及び外側環の一方は、内側環及び外側環の他方又は前記ハウジングへの当接によって前記弾性体の撓み量を制限するストッパが設けてあることを特徴とする電動式舵取装置。
【請求項２】
前記ストッパはラジアル方向へ延出した円板形である請求項１記載の電動式舵取装置。
【請求項３】
操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に軸受を介して回転可能に支持される小径歯車及び該小径歯車に噛合し、操舵軸に取付けられる大径歯車を備え、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式舵取装置において、前記軸受の外周りに、該軸受に嵌合された内側環と、前記ハウジング内に嵌合された外側環と、前記内側環及び外側環に結合され、前記小径歯車を大径歯車に向けて偏倚させる弾性体とを有しており、前記小径歯車は前記軸受によるハウジング内への支持部から軸長方向外方へと延出された延出軸部を有し、該延出軸部及び前記ハウジングの一方は、延出軸部及びハウジングの他方への当接によって前記弾性体の撓み量を制限するストッパが設けてあることを特徴とする電動式舵取装置。
【請求項４】
前記ハウジングは前記延出軸部が挿入される凹孔を有しており、前記ストッパは前記延出軸部及び前記凹孔の一方に取付けられた環である請求項３記載の電動式舵取装置。
【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モータを用いてなる電動式舵取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の舵取りは、車室の内部に配された操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
図５は従来における電動式舵取装置の断面図、図６は減速機構部分の断面図である。
自動車用の電動式舵取装置としては、図５に示すように例えば舵取りのための操舵輪１００に連結される第１の操舵軸１０１と、該操舵軸１０１の下端にトーションバー１０２を介してその上端が同軸的に連結され、その下端が車輪に繋がる舵取機構に連結される第２の操舵軸１０３と、操舵輪１００を回転することによって第１の操舵軸１０１に加わるトルクを前記トーションバー１０２に生じる捩れによって検出するトルクセンサ１０４と、該トルクセンサ１０４の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ１０５と、該モータ１０５の出力軸に繋がり、該出力軸の回転を減速して前記第２の操舵軸１０３に伝達するウォーム１０６及びウォームホイール１０７を有する減速機構とを備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を前記モータ１０５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。
【０００４】
減速機構を構成するウォーム１０６は、図６に示すように一対の転がり軸受１０８，１０８を介してハウジング１１０の嵌合孔に支持され、ウォームホイール１０７が設けられている第２の操舵軸１０３は一対の転がり軸受１０９，１０９を介してハウジング１１０の嵌合孔に支持され、ラジアル方向及びアキシアル方向への移動が阻止されている。
【０００５】
このように減速機構が用いられる場合、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の噛合部のバックラッシュ量を少なくするため、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の回転中心間距離と、前記転がり軸受１０８，１０９が嵌合される嵌合孔の中心間距離とが許容範囲内で一致するように製作されたウォーム１０６、ウォームホイール１０７、転がり軸受１０８，１０９、第２の操舵軸１０３、ハウジング１１０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、また、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の歯の摩耗が増大することによってバックラッシュ量が増加することになり、改善策が要望されていた。
【０００６】
前記噛合部のバックラッシュ量を少なくする手段として、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の回転中心間距離寸法に対してハウジング１１０の前記嵌合孔の中心間距離寸法が小さく、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７の噛合部にラジアル方向への負隙間が生ずるように設計、設定して製作し、さらに、前記転がり軸受１０８の外周りに、該転がり軸受１０８に嵌合された内側環と、前記ハウジング１１０の嵌合孔に嵌合された外側環と、前記内側環及び外側環に結合され、前記ウォーム１０６をウォームホイール１０７に向けて偏倚させる環状の弾性体とを設け、該弾性体の弾性復元力によって前記噛合部に予圧を与え、前記寸法の差による許容偏倚量を吸収することができるように構成することが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、弾性体の弾性復元力によってウォームをウォームホイールに向けて偏倚させるように構成した電動式舵取装置にあっては、ウォーム及びウォームホイールの噛合部に加わる回転トルクを比較的小さくし、前記噛合部に必要最低限度の予圧を与えるには、弾性体の弾性復元力を比較的小さくする必要があるため、ウォーム及びウォームホイールの噛合部に加わる噛合反力によってウォームがウォームホイールに対しラジアル方向へ離間するように押圧され、該ウォームが前記寸法のマイナス公差による許容偏倚量を超えて移動し、ウォームホイールとの噛合いが悪くなる。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決することができる電動式舵取装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
第１発明に係る電動式舵取装置は、操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に軸受を介して回転可能に支持される小径歯車及び該小径歯車に噛合し、操舵軸に取付けられる大径歯車を備え、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式舵取装置において、前記軸受の外周りに、該軸受に嵌合された内側環と、前記ハウジング内に嵌合された外側環と、前記内側環及び外側環に結合され、前記小径歯車を大径歯車に向けて偏倚させる弾性体とを備え、前記内側環及び外側環の一方は、内側環及び外側環の他方又は前記ハウジングへの当接によって前記弾性体の撓み量を制限するストッパが設けてあることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、小径歯車をハウジング内に支持する軸受の外周りに設けられた弾性体の弾性復元力によってバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、小径歯車及び大径歯車の噛合部に加わる回転トルクを比較的小さくすることができ、しかも、前記噛合部に加わる噛合反力によって小径歯車が大径歯車に対しラジアル方向へ離間するとき、ストッパが内側環及び外側環の他方又はハウジングに当接し、前記弾性体の撓み量を制限することができるため、ウォームが許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム及びウォームホイールの噛合いを良好にできる。
【００１１】
第２発明に係る電動式舵取装置は、前記ストッパはラジアル方向へ延出した円板形であることを特徴とする。
【００１２】
第２発明にあっては、ストッパの大径歯車に対する位置を考慮することなくハウジングに組み込むことができるため、内側環及び外側環に結合された弾性体を簡易に組み込むことができ、組込作業性を良好にできる。
【００１３】
第３発明に係る電動式舵取装置は、操舵補助用のモータの回転に連動し、ハウジング内に軸受を介して回転可能に支持される小径歯車及び該小径歯車に噛合し、操舵軸に取付けられる大径歯車を備え、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式舵取装置において、前記軸受の外周りに、該軸受に嵌合された内側環と、前記ハウジング内に嵌合された外側環と、前記内側環及び外側環に結合され、前記小径歯車を大径歯車に向けて偏倚させる弾性体とを有しており、前記小径歯車は前記軸受によるハウジング内への支持部から軸長方向外方へと延出された延出軸部を有し、該延出軸部及び前記ハウジングの一方は、延出軸部及びハウジングの他方への当接によって前記弾性体の撓み量を制限するストッパが設けてあることを特徴とする。
【００１４】
第３発明にあっては、小径歯車をハウジング内に支持する軸受の外周りに設けられた弾性体の弾性復元力によってバックラッシュ量を少なくすることができるとともに、小径歯車及び大径歯車の噛合部に加わる回転トルクを比較的小さくすることができ、さらに、前記噛合部に加わる噛合反力によって小径歯車が大径歯車に対しラジアル方向へ離間するとき、ストッパが延出軸部及びハウジングの他方に当接し、前記弾性体の撓み量を制限することができるため、ウォームが許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム及びウォームホイールの噛合いを良好にできる。しかも、ストッパは前記内側環及び外側環とは別個に設けてあるため、前記弾性体を前記内側環及び外側環に加硫接着する場合、前記ストッパに邪魔されることなく内側環及び外側環の両端側から容易に加硫接着作業を行うことができ、作業能率を向上できる。
【００１５】
第４発明に係る電動式舵取装置は、前記ハウジングは前記延出軸部が挿入される凹孔を有しており、前記ストッパは前記延出軸部及び前記凹孔の一方に取付けられた環であることを特徴とする。
【００１６】
第４発明にあっては、摩擦抵抗が小さい材料で環を形成することができるため、ストッパが当接した状態での小径歯車の回転性を良好にできる。
【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。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態１の構成を示す断面図である。
電動式舵取装置は、一端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、他端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒部内に挿入されてその一端が前記操舵軸２の他端に同軸的に連結され、前記操舵輪１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３と、その一端部が前記筒部の周りに挿入され、その他端が前記トーションバー３の他端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５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６（図２参照）と、該モータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達する小径歯車（以下ウォームと云う）７１及び大径歯車（以下ウォームホイールと云う）７２を有する減速機構７と、前記トルクセンサ５及び前記減速機構７が収容されるハウジング８とを備え、このハウジング８に前記モータ６が取付けられている。
【００１８】
ハウジング８は、前記トルクセンサ５を収容する第１の収容部８ａと、該収容部８ａに連続し、前記ウォームホイール７２を収容する第２の収容部８ｂと、該収容部８ｂに連続し、前記ウォーム７１を収容する第３の収容部８ｃとを備えている。
【００１９】
図２は実施の形態１における減速機構部分の拡大断面図、図３は図２のIII −III 線の拡大断面図である。
第３の収容部８ｃはウォーム７１の軸長方向に長くなっており、その長手方向一端に第１の嵌合孔８１が設けられている。また、第３の収容部８ｃの他端には第２の嵌合孔８２及び該嵌合孔８２に連続するねじ孔８３が設けられ、該ねじ孔８３にねじ環９が螺着されている。また、ハウジング８には前記第３の収容部８ｃに連通するケースを有する前記モータ６が取付けられている。
【００２０】
減速機構７は、前記モータ６の出力軸６０に繋がる軸部７１ａを有するウォーム７１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定されるウォームホイール７２とを備え、これらウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により前記出力軸６０の回転を減速して第２の操舵軸４に伝達し、該第２の操舵軸４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舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。
【００２１】
ウォーム７１は第２の操舵軸４の軸芯と交叉するように配置されており、その一端の軸部７１ａに第１の転がり軸受１０の内輪が嵌合され、該転がり軸受１０の外輪の外周りに設けられ、前記ウォーム７１をウォームホイール７２に向けて偏倚させるゴム製の弾性体１１を介して一端の軸部７１ａが第１の嵌合孔８１に回転可能に支持され、他端の軸部７１ｂが第２の転がり軸受１２を介して前記第２の嵌合孔８２に回転可能に支持され、前記ねじ孔８３に螺着されたねじ環９の締め込みによってウォーム７１の軸長方向への移動を規制している。また、他端の軸部７１ｂが継筒１３の内面にスプライン嵌合されて前記出力軸６０に連結されている。
【００２２】
ハウジング８の第１の嵌合孔８１及び第２の収容部８ｂの中心間距離寸法は、ウォーム７１及びウォームホイール７２の回転中心間距離寸法より小さく、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部にラジアル方向への負隙間が生ずるように設計、設定して製作されている。
【００２３】
弾性体１１は、転がり軸受１０の外輪に嵌合される金属製の内側環１４の外周面と、該内側環１４よりも大径寸法であり、前記第１の嵌合孔８１に嵌合される金属製の外側環１５の内周面とに加硫接着等の結合手段によって一体的に設けられている。尚、弾性体１１はゴム製である他、合成樹脂製であってもよい。
【００２４】
内側環１４の中心と外側環１５の中心とは、第１の嵌合孔８１に嵌合する前の状態では同芯であるが、内側環１４を転がり軸受１０に嵌合し、外側環１５を第１の嵌合孔８１に嵌合することにより、内側環１４は外側環１５の中心に対しウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離間する側に偏倚し、弾性体１１の弾性復元力を転がり軸受１０を介してウォーム７１に加え、前記噛合部に予圧を与えて上述した寸法の差による許容偏倚量を吸収することができるようにしてある。
【００２５】
内側環１４にはその一端からラジアル方向へと延出され、前記第１の嵌合孔８１と適宜に離隔して向き合い、前記噛合部に加わる噛合反力によって弾性体１１が撓むとき、前記嵌合孔８１に当接して弾性体１１の撓み量を制限する円板形のストッパ１６が一体に設けられている。このストッパ１６は金属板を成形することによって前記内側環１４とほぼ同芯に形成されている。
【００２６】
尚、前記寸法差を得るために、第１の嵌合孔８１の中心を第２の嵌合孔８２の中心に対してウォームホイール７２側へ偏芯させてもよい。
【００２７】
以上の如く構成した電動式舵取装置において、ウォーム７１を組み込む場合、例えば第１の転がり軸受１０に内側環１４が嵌合固定された弾性体１１及び外側環１５を転がり軸受１０とともに第３の収容部８ｃに挿入し、外側環１５をハウジング８の第１の嵌合孔８１に圧入固定する。この後、第２の嵌合孔８２から第３の収容部８ｃにウォーム７１を挿入し、該ウォーム７１の一端の軸部７１ａを第１の転がり軸受１０の内輪に嵌合支持するとともに、第２の嵌合孔８２及びウォーム７１の他端の軸部７１ｂに第２の転がり軸受１２を嵌合し、ねじ環９をねじ孔８３に螺着することによりウォーム７１の軸長方向への移動を規制するとともに、弾性体１１の弾性復元力が転がり軸受１０を介してウォーム７１に加わり、該ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することができる。
【００２８】
このように弾性体１１が前記噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することによりウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、また、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗量が増大したりすることによって噛合状態が経時変化したときにおいてもバックラッシュ量を少なくすることができる。
【００２９】
しかも、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部に加わる噛合反力によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、弾性体１１が撓むとともにストッパ１６が第１の嵌合孔８１に当接し、弾性体１１の撓み量を制限することができるため、ウォーム７１が許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合いを良好にでき、さらに、弾性体１１の弾性復元力を必要最低限度に小さくでき、前記噛合部に加わる回転トルクを比較的小さくすることができる。
【００３０】
尚、以上説明した実施の形態では内側環１４の一端にラジアル方向へと延出された円板形のストッパ１６を設け、該ストッパ１６が第１の嵌合孔８１に当接することによって弾性体１１の撓み量を制限するようにしたが、その他、ストッパ１６に当接することが可能な当接部を外側環１５の一端部に設け、この外側環１５への当接によって弾性体１１の撓み量を制限するようにしてもよいし、また、外側環１５の一端に前記ストッパ１６を設けるとともに、該ストッパ１６に当接することが可能な当接部を内側環１４の一端部に設け、この内側環１４への当接によって弾性体１１の撓み量を制限するようにしてもよい。また、前記ストッパ１６は、内側環１４の両端又は外側環１５の両端に設けてもよい。
【００３１】
また、以上説明した実施の形態では、ストッパ１６を円板形に形成したが、その他、このストッパ１６は前記噛合部に加わる噛合反力によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離間する側にのみ設けてもよく、その形状は特に制限されない。また、このストッパ１６は内側環１４又は外側環１５と一体である他、別個に形成されたものを内側環１４又は外側環１５に固定した構造としてもよい。
【００３２】
また、以上説明した実施の形態では、転がり軸受１０を用いてウォーム７１の一端の軸部７１ａをハウジング８に支持し、該転がり軸受１０の外周りに弾性体１１を設けたが、その他、転がり軸受１０に代えて滑り軸受を用い、該滑り軸受の外周りに前記弾性体１１を設けてもよい。
【００３３】
実施の形態２
図４は実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。
この実施の形態２の電動式舵取装置は、前記弾性体１１の撓み量を制限するストッパ１６を内側環１４又は外側環１５に設ける代わりに、前記ウォーム７１の一端の軸部７１ａ、即ち、前記転がり軸受１０による収容部８ｃ内への支持部から軸長方向外方へと延出された延出軸部７１ｃを設け、前記ハウジング８の収容部８ｃ内には前記延出軸部７１ｃが挿入される凹孔８４を前記嵌合孔８１と同心的に設け、前記凹孔８４の内周面（内側）に、凹孔８４の内径寸法よりも小径の内径寸法を有する円形の環１７を取付け、該環１７を前記ストッパとしたものである。
【００３４】
実施の形態２において、前記環１７は摩擦抵抗が比較的小さい合成樹脂、合金等の材料によって形成してあり、前記凹孔８４に圧入によって固定してある。この環１７の内周面と前記延出軸部７１ｃとの間の隙間は例えば０．１mm程度である。
【００３５】
また、ウォーム７１を収容部８ｃ内に支持する前記転がり軸受１０の外周りには前記内側環１４、弾性体１１及び外側環１５を設けてあるが、前記ストッパ１６は無くしてある。
【００３６】
実施の形態２にあっては、転がり軸受１０の外周りに設けた弾性体１１が前記噛合部のラジアル方向への隙間を吸収することによりウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、また、ウォーム７１及びウォームホイール７２の歯の摩耗量が増大したりすることによって噛合状態が経時変化したときにおいてもバックラッシュ量を少なくすることができる。
【００３７】
しかも、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部に加わる噛合反力によってウォーム７１がウォームホイール７２に対しラジアル方向へ離間するように押圧されたとき、弾性体１１が撓むとともにウォーム７１の延出軸部７１ｃが凹孔８４に当接し、弾性体１１の撓み量を制限することができるため、ウォーム７１が許容偏倚量を超えて移動することを防止でき、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合いを良好にでき、さらに、弾性体１１の弾性復元力を必要最低限度に小さくでき、前記噛合部に加わる回転トルクを非常に小さくすることができる。
【００３８】
また、ストッパである環１７は前記弾性体１１が結合された内側環１４及び外側環１５と別個に設けてあるため、前記弾性体１１を内側環１４の外周面及び外側環１５の内周面に加硫接着する場合、内側環１４及び外側環１５の両端側から容易に加硫接着作業を行うことができ、作業能率を向上できる。
【００３９】
また、環１７は摩擦抵抗が比較的小さい材料で形成されているため、延出軸部７１ｃがストッパである環１７に当接した状態でのウォーム７１の回転性を良好にできる。
【００４０】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００４１】
尚、以上説明した実施の形態２では、ハウジング８に凹孔８４を設け、該凹孔８４に弾性体１１の撓み量を制限するストッパである環１７を嵌合したが、その他、実施の形態２のストッパは、前記環１７に相当する凸部を前記凹孔８４の内周面に一体に突設したり、環を用いることなく前記凹孔８４自体を前記環１７の内径寸法に相当する寸法としたり、前記延出軸部７１ｃに環を嵌合したりしてもよいのであり、ストッパの構造は特に制限されない。
【００４２】
また、以上説明した実施の形態の減速機構７は、ウォームである小径歯車７１及びウォームホイールである大径歯車７２を備えたウォーム歯車である他、ハイポイドピニオンである小径歯車及びハイポイドホイールである大径歯車を備えたハイポイド歯車であってもよい。さらに、減速機構はベベルギヤであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態１における減速機構部分の拡大断面図である。
【図３】図２の III−III 線の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態２における減速機構部分の拡大断面図である。
【図５】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図６】従来における電動式舵取装置の減速機構部分の断面図である。
【符号の説明】
４      操舵軸
６      モータ
７      減速機構
７１    小径歯車（ウォーム）
７１ａ  延出軸部
７２    大径歯車（ウォームホイール）
８      ハウジング
８４    凹孔
１０    軸受（転がり軸受）
１１    弾性体
１４    内側環
１５    外側環
１６    ストッパ
１７    環（ストッパ）
【図１】
0003763347.tif 000002
【図２】
0003763347.tif 000003
【図３】
0003763347.tif 000004
【図４】
0003763347.tif 000005
【図５】
0003763347.tif 000006
【図６】
0003763347.tif 000007