(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用の電動モータの回転軸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、
上記ウォーム軸及びウォームホイールを収容するハウジングと、
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の軸受と、
ハウジングに設けられ、第１及び第２の軸受をそれぞれ保持する第１及び第２の軸受保持孔とを備え、
第１及び第２の軸受保持孔の少なくとも一方の内面をテーパ状にしてあり、
上記テーパ状の内面を持つ軸受保持孔の上記内面と対応する軸受の外輪の外周面との間に介在し両者に面接触する断面略楔状の弾性筒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２】
請求項１において、上記弾性筒体が合成樹脂及び／又は合成ゴム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１又は２において、何れか一方の軸受の外輪を軸方向に付勢することにより第１及び第２の軸受に予圧を付与する予圧付与手段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】
請求項３において、上記軸受保持孔が予圧付与手段に設けられることを特徴とする電動式動力舵取装置。
【請求項５】
操舵補助用の電動モータの回転軸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、
上記ウォーム軸及びウォームホイールを収容するハウジングと、
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の軸受と、
ハウジングに設けられ、第１及び第２の軸受をそれぞれ保持する第１及び第２の軸受保持孔と、
何れか一方の軸受の外輪を軸方向に付勢することにより第１及び第２の軸受に予圧を付与する予圧付与手段とを備え、
第１及び第２の軸受保持孔の少なくとも一方の内面をテーパ状にしてあり、
上記軸受保持孔が予圧付与手段に設けられ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】
上記の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するときに、タイヤからの反力によって上記のバックラッシに起因した歯打ち音が発生する場合がある。この歯打ち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してステアリングシャフトの回転抵抗が大きくなるので、バックラッシ対策での騒音低減には限界がある。
一方、ウォーム軸を支持する軸受とこの軸受を保持するギヤハウジングとの組み付けクリアランスが原因で、悪路走行時に、軸受がギヤハウジングを叩き、ギヤハウジングに振動音を生ずる場合があり、この振動音も騒音発生の大きな要因となっている。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、軸受の組み付けクリアランスに起因して発生する騒音を低減することの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、本発明は、操舵補助用の電動モータの回転軸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、上記ウォーム軸及びウォームホイールを収容するハウジングと、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の軸受と、ハウジングに設けられ、第１及び第２の軸受をそれぞれ保持する第１及び第２の軸受保持孔とを備え、第１及び第２の軸受保持孔の少なくとも一方の内面をテーパ状にしてあり、上記テーパ状の内面を持つ軸受保持孔の上記内面と対応する軸受の外輪の外周面との間に介在し両者に面接触する断面略楔状の弾性筒体を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、軸受を軸受保持孔のテーパ状の内面に突き当てることにより、軸受の軸方向移動を止め、且つ軸受と軸受保持孔の間の径方向クリアランスを零にすることができる。これにより、悪路走行時に軸受がハウジングを叩くようなことがなく、騒音を格段に低減することができる。しかも、これを簡単な構造変更のみで達成できるので、設計の自由度低下やコスト上昇を抑制することができる。
【０００８】
一方、軸受保持孔のテーパ状の内面に軸受を突き当てた場合、両者はほぼ線接触となり、摩耗等を生じるおそれがある。これに対して、本発明では、上記テーパ状の内面を持つ軸受保持孔の上記内面と対応する軸受の外輪の外周面との間に介在し両者に面接触する断面略楔状の弾性筒体を備えているので、弾性筒体が軸受保持孔及び外輪に面接触する結果、摩耗の発生を抑制することができる。また、弾性筒体であれば、寸法交差を厳しくすることなく軸受保持孔及び外輪に確実に面接触させることができ、装着性が良い。
上記弾性筒体としては、合成樹脂及び／又は合成ゴムを用いることができる（請求項２）。
【０００９】
また、何れか一方の軸受の外輪を軸方向に付勢することにより第１及び第２の軸受に予圧を付与する予圧付与手段を備える場合には、軸受内部の隙間を除去して、騒音低減により寄与することができる点で好ましい。予圧付与手段によって軸受を軸方向に付勢することで、上記のテーパ面と軸受を確実に押圧し、軸受の組み付けクリアランスを確実に除去できる点でも好ましい（請求項３）。
上記軸受保持孔が予圧付与手段に設けられる場合には、軸受の組み付けクリアランスの除去と予圧付与とを簡単な構造にて達成できる点で好ましい（請求項４）。
また、本発明では、操舵補助用の電動モータの回転軸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、上記ウォーム軸及びウォームホイールを収容するハウジングと、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の軸受と、ハウジングに設けられ、第１及び第２の軸受をそれぞれ保持する第１及び第２の軸受保持孔と、何れか一方の軸受の外輪を軸方向に付勢することにより第１及び第２の軸受に予圧を付与する予圧付与手段とを備え、第１及び第２の軸受保持孔の少なくとも一方の内面をテーパ状にしてあり、上記軸受保持孔が予圧付与手段に設けられる場合がある（請求項５）。
【００１０】
【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（以下では単に動力舵取装置という）では、ステアリングホイール１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１１】
第１及び第２の操舵軸２，３を支持するギヤハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ギヤハウジング５は、互いに嵌め合わされる第１のハウジング６と第２のハウジング７により構成されている。具体的には、第２のハウジング７は筒状をなし、その上端部７ａが第１のハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。第２のハウジング７は減速ギヤ機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、第１のハウジング６はトルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。
【００１２】
上記ウォームギヤ機構８は、図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に例えばスプライン３３等が内周部に形成された継手機構を介して連結されるウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制されたウォームホイール１２とを備える。ウォーム軸１１は第２のハウジング７内に一対の転がり軸受３４，３５（図２参照）を介して回転自在に支持されている。
【００１３】
ウォームホイール１２は第２の操舵軸３に一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、該芯金１２ａの周囲に設けられ外周部に歯が形成された合成樹脂部材１２ｂとを備えている。芯金１２ａは例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される一対の転がり軸受１３，１４により回転自在に支持されている。
【００１４】
転がり軸受１３の外輪１５は、第１のハウジング６の下端部の筒状突起６ｂ内の軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。外輪１５の上端面部は軸受保持孔１６の底となる環状の段部１７に当接しており、第１のハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面部はウォームホイール１２の芯金１２ａの上端面部に当接している。
【００１５】
また、転がり軸受１４の外輪１９は第２のハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。外輪１９の下端面部は第２のハウジング７の下端の環状の段部２１に当接し、第２のハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持されている。
【００１６】
トーションバー４は第１及び第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端部４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端部４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端部は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。
上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００１７】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる転がり軸受２９を介して第１のハウジング６に回転自在に支持されている。
第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
次いで、図２を参照して、ウォーム軸１１は電動モータＭの回転軸３２から遠い側の端部である第１の端部１１ａと、回転軸３２に近い側の端部である第２の端部１１ｂとを備える。これらウォーム軸１１の第１及び第２の端部１１ａ，１１ｂは、ギヤハウジング７により保持される第１及び第２の転がり軸受３４，３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。第１及び第２の転がり軸受３４，３５は例えば玉軸受からなる。
【００１８】
第１及び第２の転がり軸受３４，３５の内輪３６，３７が、それぞれウォーム軸１１の第１及び第２の端部１１ａ，１１ｂの対応するくびれ部に嵌合されている。また、第１及び第２の転がり軸受３４，３５の外輪３８，３９は、それぞれギヤハウジング７の第１及び第２の軸受保持孔４０，４１にそれぞれ保持されている。
第１の軸受保持孔４０の内面はウォーム軸１１の第１の端部１１ａの先端延長方向に向けて先細りとなるテーパ状に形成されている。第１の転がり軸受３４の外輪３８の外周肩部が第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面に突き当てられ、外輪３８の軸方向及び径方向の移動が規制されている。外輪３８が第１の軸受保持孔４０の内面によって軸方向にも受けられるので、第１の軸受保持孔４０の底部４２と第１の転がり軸受３４の外輪３８との間には必ず隙間が生ずることになる。
【００１９】
ウォーム軸１１の第１の端部１１ａを支持する第１の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂ側への移動が規制されている。一方、ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂを支持する第２の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１１の第１の端部１１ａ側への移動が規制されている。
【００２０】
また、第２の転がり軸受３５の外輪３９は予圧付与手段としてのねじ部材４５により、第１の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、第１及び第２の転がり軸受３４，３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定するためにねじ部材４５に係合されるロックナットである。
【００２１】
本実施の形態によれば、ねじ部材４５による付勢力が、第２の転がり軸受３５及びウォーム軸１１を介して第１の転がり軸受３４に与えられ、これにより、第１の転がり軸受３４の外輪３８が第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面に突き当てられる。
その結果、第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面によって、第１の転がり軸受３４が軸方向及び径方向に受けられると共に、第１の転がり軸受３４と軸受保持孔４０の間の径方向クリアランスを零にすることができる。したがって、悪路走行時に第１の転がり軸受３４がギヤハウジング５の第２のハウジング７を叩くようなことがなく、騒音を格段に低減することができる。しかも、これを単に第１の軸受保持孔４０をテーパ状にするという簡単な構造変更のみで達成できるので、設計の自由度低下やコスト上昇を抑制することができる。
【００２２】
また、ねじ部材４５による予圧付与により、第１及び第２の転がり軸受３４，３５の内部隙間を除去して、騒音低減により寄与することができる。特に、予圧付与のために第１の転がり軸受３４を軸方向に付勢することで、第１の転がり軸受３４の外輪３８を第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面に確実に押圧し、第１の転がり軸受３４の組み付けクリアランスを確実に除去することができる。
なお、回転軸３２に近い側の第２の転がり軸受３５のほうは、仮に、その外輪３９と第２の軸受保持孔４１との間に多少のクリアランスがあったとしても、予圧付与のためのねじ部材４５が外輪３９の端面を押圧しているので、径方向に動き難く、振動騒音を発生するおそれは少ない。
【００２３】
図３は本発明の別の実施の形態を示している。図３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、第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面と第１の軸受３４の外輪３８の外周面との間に断面略楔状の弾性筒体４８を介在させている点にある。
弾性筒体４８の内周面は外輪３８の外周面に沿って貼り付け固定された円筒面４９からなり、外周面は第１の軸受保持孔４０の内面と同等以上の傾斜のテーパ面５０からなる。弾性筒体４８は、ナイロン６、ナイロン６−６及びナイロン４６などのポリアミド樹脂や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）及びＬＣＰ（液晶ポリマー）等のポリエステル樹脂を用いることができる。ガラス繊維、炭素繊維等の強化材を含んでいても良い。
【００２４】
弾性筒体４８であれば、第１の軸受保持孔４０の内面や第１の転がり軸受３４の外輪３８の外周面に沿うように適度に弾性変形するので、弾性筒体４８、外輪３８の外周面、第１の軸受保持孔４０の内面の三者の寸法交差を厳しくする必要がなく、しかも、弾性筒体４８が外輪３８の外周面、第１の軸受保持孔４０の内面に確実に面接触して摩耗発生を抑制できると共に弾性筒体４８の装着性が良い。
【００２５】
なお、弾性筒体４８のテーパ面５０としては、第１の軸受保持孔４０のテーパよりも若干傾斜を大きくするほうが、両者の密着性を高くするうえで好ましい。また、上記の弾性筒体４８に軸方向に延びるすり割りを設けるようにしても良い。
また、図３の弾性筒体４８に代えて、図４に示すように、第１の転がり軸受３４の外輪３８の端面に接する環状フランジ５１を底部に有する弾性筒体４８Ａを用いることもでき、この場合、軸方向の位置決めが容易という利点がある。また、弾性筒体４８Ａを外輪３８に接着等しておく必要は特にない。
【００２６】
また、図３の弾性筒体４８に代えて、図５（ａ）及び（ｂ）に示す弾性筒体４８Ｂを用いても良い。この弾性筒体４８Ｂは、図５（ａ）に示すように自由状態で内周面６０も外周面５０と同様のテーパ面をなし、図５（ｂ）に示すように、第１の転がり軸受３４の外輪３８が装着された状態で、内周面６０の一部が弾性的に変形して、外輪３８の外周面に沿う円筒面６１と、外輪３８の軸方向端面に面接触する軸方向位置決め段部６２とを形成する。この場合にも、軸方向の位置決めが容易に達成される点で好ましい。
【００２７】
なお、図５（ａ）の自由状態において、内周面６０は外周面５０と必ずしも同一傾斜でなくても良いが、内周面６０の最小径が外輪３８の外径よりも小さいことが必要である。何れにしても、第１の転がり軸受３４が装着される状態で弾性筒体４８Ｂとして断面略楔形の部分が形成されれば良い。また、弾性筒体４８Ｂが第１の軸受保持孔４０の内周面に貼り付け固定されていても良い。
また、図６に示すように、外周にねじ部を有する筒状の予圧付与用のねじ部材４５Ａの内周に設けた第２の軸受保持孔５２のテーパ状の内面にて第２の転がり軸受３５の外輪３９を受けるようにしても良い。この場合、第２の転がり軸受３５の径方向のがたつきを防止して、騒音低減に寄与することができる。また、第２の転がり軸受３５の組み付けクリアランスの除去と予圧付与とを簡単な構造にて達成することができる。なお、第１の軸受保持孔４０と第２の軸受保持孔５２のテーパの傾斜は逆向きである。
【００２８】
図６の実施の形態に、図３の実施の形態と同様の弾性筒体４８を適用し、外輪３９の外周面に貼り付け固定して用いても良いし（図７参照）、また、図４の実施の形態と同様の弾性筒体４８Ａを適用しても良い（図８参照）。各弾性筒体４８，４８Ａは、第２の転がり軸受３５の外輪３９の外周面に沿う円筒面４９と、ねじ部材４５Ａのテーパ状の第２の軸受保持孔５２の内面に沿うテーパ面５０を有する。また、弾性筒体４８Ａは外輪３９の端面に沿う環状フランジ５１を有する。
【００２９】
また、図６の実施の形態に、図５（ａ）及び（ｂ）の実施の形態と同様の弾性筒体４８Ｂを適用するようにしても良い（図９参照）。
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、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要部の断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】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拡大断面図である。
【図４】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拡大断面図である。
【図５】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拡大断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は第１の転がり軸受の装着前の状態及び装着後の状態をそれぞれ示している。
【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拡大断面図である。
【図７】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拡大断面図である。
【図８】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拡大断面図である。
【図９】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拡大断面図である。
【符号の説明】
５    ギヤハウジング
７    第２のハウジング
８    ウォームギヤ機構
１１  ウォーム軸
１２  ウォームホイール
Ｍ    電動モータ
３４  第１の転がり軸受（第１の軸受）
３５  第２の転がり軸受（第２の軸受）
３８，３９  外輪
４０  第１の軸受保持孔
４１  第２の軸受保持孔
４５，４５Ａ  ねじ部材（予圧付与手段）
４８，４８Ａ，４８Ｂ  弾性筒体
４９  円筒面
５０  テーパ面
５１  環状フランジ
５２  第２の軸受保持孔
６０  内周面
６１  円筒面
６２  位置決め段部
【図１】
0003799267.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003799267.tif 000007
【図７】
0003799267.tif 000008
【図８】
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【図９】
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