(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、
上記ウォーム軸を軸方向に付勢する付勢部材と、
付勢部材の付勢力の少なくとも一部を、ウォーム軸を径方向ウォームホイール側へ付勢する力に変換するカム機構とを備え、
上記ウォーム軸は径方向ウォームホイール側へ偏倚できるようにカム機構を介してハウジングに保持され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、上記付勢部材の付勢力を調整する調整部材をさらに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１又は２において、
上記カム機構は、相係合するカム面をそれぞれ有する第１および第２のカム部材を含み、
第１のカム部材は、軸受を介してウォーム軸を回転自在に支持し且つ軸受と共にウォーム軸の径方向ウォームホイール側へ偏倚可能とされ、
第２のカム部材は、ハウジングの支持孔にウォーム軸の軸方向のみの変位を許容される状態に支持されてい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ているが、組立後において、ウォーム及びウォームホイールの歯の摩耗が増大すると、バックラッシが増大して過大となり、騒音の原因となる。
【０００４】
そこで、例えば特開２０００−４３７３９号公報のように、ウォーム軸をウォームホイールに向けて偏倚可能とし、付勢手段によってウォーム軸をその偏倚方向である径方向へ付勢することにより、バックラッシの増大を抑制することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、付勢手段およびこの付勢手段の付勢力を調整する部材を、ウォーム軸の径方向に沿って配置しなければならない関係上、装置が大型になるという問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型で且つバックラッシの増大やこれに伴う騒音の発生を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を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、上記ウォーム軸を軸方向に付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力の少なくとも一部を、ウォーム軸を径方向ウォームホイール側へ付勢する力に変換するカム機構とを備え、上記ウォーム軸は径方向ウォームホイール側へ偏倚できるようにカム機構を介してハウジングに保持されることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、ウォーム軸及びウォームホイールの歯の摩耗により各部品間の寸法誤差が増大しても、これをウォーム軸をウォームホイール側へ偏倚させることにより、吸収することができる。したがって、バックラッシの増大を抑制することができる。しかも、付勢部材をウォーム軸の軸方向に沿ってレイアウトできるので、電動式動力舵取装置を小型にすることができる。
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記付勢部材の付勢力を調整する調整部材をさらに備えることを特徴とするものである。本発明では、電動式動力舵取装置を組み立てのために、付勢部材を組み込む際に、調整部材により付勢部材の付勢力を調整することにより、各部品の寸法誤差の影響を受けることなく、バックラッシを調整することができる。調整して組み込んだ後は、自動的にバックラッシの増大を抑制する働きが担保されるので、特に調整部材を操作する必要がない。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、上記カム機構は、相係合するカム面をそれぞれ有する第１および第２のカム部材を含み、第１のカム部材は、軸受を介してウォーム軸を回転自在に支持し且つ軸受と共にウォーム軸の径方向ウォームホイール側へ偏倚可能とされ、第２のカム部材は、ハウジングの支持孔にウォーム軸の軸方向のみの変位を許容される状態に支持されていることを特徴とするものである。本発明では、例えば摩耗の発生等の経時変化によりウォームホイールとウォーム軸との間のバックラッシが増大しようとすると、第１のカム部材がウォーム軸側へ変位することにより、第２のカム部材がウォーム軸を伴ってウォームホイール側へ変位し、上記のバックラッシの増大を未然に防止することができる。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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を有する。第１の端部２１は、玉軸受を用いてなる第１の軸受２３を介してギヤハウジング２４の軸受孔２５に回転可能に支持されている。
【００１３】
第１の軸受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。一方、外輪２６の他方の端部（モータ軸側の端部）と位置決めねじ２８の端面との間には、例えばゴム板からなる弾性部材２９が介在している。４９は位置決めねじ２８を止定するロックナットである。弾性部材２９の比較的強い弾性反発力により、通常、外輪２６は位置決め段部２７に押し当てられている。第１の軸受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。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。
【００１４】
ウォーム軸１８はウォームホイール１９に向けて偏倚が可能となしてあり、バックラッシ調整機構３３を設けて、ウォーム軸１８とウォームホイール１９の間のバックラッシの増大を抑制できるようにしてある。
具体的には、ウォーム軸１８の第２の端部２２を支持する第２の軸受３４をウォームホイール１９に向けて偏倚が可能としてある。ギヤハウジング２４においてウォーム軸１８を収容している空所３５は、ウォーム軸１８の第２の端部２２の延長方向に沿って延びる収容孔３６を介して外部に開放している。この収容孔３６に上記のバックラッシ調整機構３３の大部分が収容されている。
【００１５】
バックラッシ調整機構３３は、第１および第２のカム部材３７，３８を含むカム機構３９と、収容孔３６の入口に形成されるねじ部４０にねじ込まれる調整部材としての調整ねじ４１と、調整ねじ４１と第２のカム部材３８との間に介在し、第２のカム部材３８をウォーム軸１８の軸方向に弾性的に付勢する例えば圧縮コイルばねからなる付勢部材４２とを備えている。４３は調整ねじ４１を止定するためのロックナットである。
【００１６】
図２および拡大図である図３を参照して、第１および第２のカム部材３７，３８はそれぞれウォーム軸１８の軸長方向に対して所定の角度（例えば４５°）にて傾斜するカム面４４，４５が形成され、これらのカム面４４，４５は互いに摺動自在に係合している。カム面４４，４５には互いの相対回転を止め且つ互いの相対摺動を確保するための係合構造５０が設けられている。係合構造として、カム面４４，４５の何れか一方に形成された突条を、他方に形成された凹条に嵌め合わせる構造が考えられる。
【００１７】
第１のカム部材３７は、第２の軸受３４を介してウォーム軸１８の第２の端部２２を回転自在に支持し且つ第２の軸受３４と共にウォーム軸１８の径方向すなわちウォームホイール側へ偏倚可能とされている。これを実現するため、第１のカム部材３７とこれを収容する空所３５の内面との間には所定量の隙間が確保されている。図３を参照して、第１のカム部材３７は、第２の軸受３４の外輪５１の外周面および外輪５１の調整ねじ４１側の端面に当接して、外輪５１を保持している。第２の軸受３４の内輪５２の反調整ねじ４１側の端面はウォーム軸１８の第２の端部２２に形成された段部に当接し、位置決めされている。
【００１８】
一方、収容孔３６に収容される第２のカム部材３８はウォーム軸１８の軸線回りの回転を止められ、ウォーム軸１８の軸長方向への移動のみを許容されている。これを実現するために第２のカム部材３８の外周面と収容孔３６の内周面との間に係合構造４６が設けられている。係合構造４６としては、第２のカム部材３８の外周面および収容孔３６の内周面の何れか一方に形成されて、ウォーム軸１８の軸方向と平行に延びる凸条と、他方に形成されて上記凸条に係合する凹条とを含むものであっても良い。凸条と凹条が複数設けられて、くし状をなしていても良く、また例えばスプライン構造をなしていても良い。
【００１９】
係合構造４６、第２のカム部材３８及び係合構造５０によって、第１のカム部材３７は回転を止められているので、第１のカム部材３７は、ウォーム軸１８の軸方向に移動したときに、ウォーム軸１８の径方向ウォームホイール側及びその反対方向へ変位することになる。
付勢部材４２としての例えば圧縮コイルばねの対向端部は、調整ねじ４１および第２のカム部材３８の相対向する端面にそれぞれ形成される案内突起４７，４８に嵌められている。
【００２０】
バックラッシ調整機構３３を電動式動力舵取装置１に組み込むときに、ロックナット４３を弛緩した状態で調整ねじ４１を操作することにより付勢部材４２としての例えば圧縮コイルばねの撓み量を調整し、この付勢力の一部をウォーム軸１８をウォームホイール１９側へ偏倚させる付勢力に変換し、バックラッシを少なくするように調整する。ウォーム軸１８の第２の端部２２のウォームホイール１９に向けての偏倚量は、例えば３０ミクロン程度である。
【００２１】
弾性部材２９の弾性反発力は付勢部材４２の付勢力よりも格段に大きく設定してあるので、通常は、第１の軸受２３が位置決め段部２７に当接しており、このため、弾性部材２９がバックラッシ調整に寄与するようには働いていない。しかし、非常に大きな動力変動等が生じてウォーム軸１８が軸長方向に振動する場合等では、弾性部材２９がこの振動を抑制するように働く。
本実施の形態では、ウォーム軸１８及びウォームホイール１９の歯の摩耗等により各部品間の寸法誤差が増大しても、これをウォーム軸１８をウォームホイール１９側へ偏倚させることにより自動的に吸収できるので、バックラッシが過大に増大することがない。しかも、付勢部材４２を含むバックラッシ調整機構３３をウォーム軸１８の軸方向に沿ってレイアウトできるので、電動式動力舵取装置１を小型にすることができる。
【００２２】
特に、ウォーム軸１８が鉄製であってウォームホイール１９が合成樹脂製である場合にバックラッシの増減に伴う不具合を解消するのに顕著な効果を発揮できる。すなわち、合成樹脂製のウォームホイール１９は、歯打ち音自体が生じ難いという利点や、摩耗粉がギヤの噛み合い部に進入しても容易に回転できるという利点があるものの、鉄製のウォーム軸１８と組み合わされた場合に、摩耗や温度収縮によりバックラッシが増大する方向へと寸法減少することが予想される。しかしながら、上記のバックラッシ調整機構３３によりバックラッシの増大を抑制することができるわけである。
【００２３】
逆に、合成樹脂製のウォームホイール１９が温度膨張や膨潤により寸法増加し、バックラッシが極端に減少してウォームホイール１９の回転抵抗が増大し、トルク伝達効率が悪くなることも予想される。しかしながら、バックラッシ調整機構３３によりバックラッシの極端な減少を防止できるので、抵抗トルクが増大することを防止することができる。
また、バックラッシ調整機構３３の組み込み時に調整ねじ４１により付勢部材４２の付勢力を一旦、調整しておけば、その後は、自動的にバックラッシを調整する働きが担保されるので、特に調整ねじ４１を操作する必要がない。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば弾性部材２９を廃止しても良い。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の要部を拡大した図である。
【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
２２  第２の端部
３３  バックラッシ調整機構
３４  第２の軸受
３６  収容孔
３７  第１のカム部材
３８  第２のカム部材
３９  カム機構
４１  調整ねじ
４２  付勢部材
４４，４５  カム面
４６  係合構造
５０  係合構造
【図１】
0003770310.tif 000002
【図２】
0003770310.tif 000003
【図３】
0003770310.tif 000004