JP2003095119A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な嵌合構造によってウォームホイールの
伝達トルク容量を増加することができるようにする。 【解決手段】 操舵補助用のモータの回転により駆動さ
れるウォーム４１と噛合するウォームホイール４２を回
転軸２３に圧入し、該ウォームホイール４２の両側に前
記回転軸２３を支持する転がり軸受７，８を配置し、さ
らに、ウォームホイール４２の側面に、前記転がり軸受
８に当接する筒部４３を一体に設け、ウォームホイール
４２に加わる歯幅方向への分力と、該分力でウォームホ
イール４２が前記転がり軸受７，８に押圧されたときの
摩擦抵抗力とによってウォームホイールの伝達トルク容
量を増加するようにした。

Description

【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パワーステアリング装
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６は従来の電動式パワーステアリング装
置の構成を示す断面図である。自動車用のパワーステア
リング装置としては、油圧式と、電動式とが知られてい
る。一般に油圧式は普通車以上の車両に搭載されてお
り、電動式は軽自動車に搭載されているが、最近では普
通車以上の車両に電動式が搭載されつつある。

【０００４】電動式パワーステアリング装置としては、
図６に示すように例えば舵取りのための操舵輪１００の
回転を車輪に繋がる舵取機構（図示せず）に伝える伝動
手段１０１と、操舵補助用のモータ１０２と、該モータ
１０２の回転力を増加して前記伝動手段１０１の一部に
伝える減速歯車機構１０３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１０２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。

【０００５】伝動手段１０１は、操舵輪１００に連結さ
れる第１操舵軸１０４と、該第１操舵軸１０４にトーシ
ョンバー１０５を介して連結される第２操舵軸１０６
と、該第２操舵軸１０６及びラックピニオン式の前記舵
取機構を連結するユニバーサルジョイント等の連結軸１
０７とを備えている。第１操舵軸１０４はニードル軸受
１０８を介してハウジング１０９内に回転可能に支持さ
れており、また、第２操舵軸１０６は二つの転がり軸受
１１０，１１１を介してハウジング１０９内に回転可能
に支持されている。

【０００６】このハウジング１０９内には、前記操舵輪
１００を回転することによって前記第１操舵軸１０４に
加わるトルクを前記トーションバー１０５に生じる捩れ
によって検出するトルクセンサ１１２と、前記減速歯車
機構１０３とが収容されている。

【０００７】モータ１０２は前記ハウジング１０９の外
部に取付けられている。減速歯車機構１０３は、前記モ
ータ１０２の出力軸に繋がるウォーム１１３と、前記第
２操舵軸１０６の途中に圧入されるウォームホイール１
１４とを備えており、前記モータ１０２の回転をウォー
ム１１３及ウォームホイール１１４から第２操舵軸１０
６に伝達するようにしてある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上の如く構成された
従来の電動式パワーステアリング装置は、一般に軽自動
車から１５００ｃｃ程度のクラスの乗用車に搭載されて
おり、モータ１０２による操作舵補助力は１５００ｃｃ
超のクラスの普通車以上の車両に比べて小さくてよいた
め、ウォームホイール１１４が第２操舵軸１０６に圧入
固定されている構造においても、ウォームホイール１１
４が第２操舵軸１０６に必要なトルクを十分に伝達する
ことができた。

【０００９】ところが、電動式パワーステアリング装置
は例えば前記１５００ｃｃ超のクラスの普通車以上の車
両に搭載される場合、高出力のモータを用いて操舵補助
力を大きくする必要があるため、前記したようにウォー
ムホイール１１４が圧入固定されている構造では、ウォ
ームホイール１１４が第２操舵軸１０６に対してすべり
を生じ、必要なトルク伝達が不十分となる場合がある。

【００１０】このため、高出力のモータを用いた場合で
も必要トルクを十分に伝達するには、例えばウォームホ
イール１１４を第２操舵軸１０６へキー嵌合、スプライ
ン嵌合、セレーション嵌合することが考えられる。しか
しながら、キー嵌合の場合は、キー溝の加工、及びウォ
ームホイール１１４の第２操舵軸１０６への組込みが難
しいと言う問題があり、また、スプライン嵌合及びセレ
ーション嵌合の場合は、スプライン及びセレーションの
加工が難しく、さらに、ウォームホイール１１４の嵌合
部に隙間が発生して転舵時にウォームホイール１１４が
周方向にがたつき、異音が発生することになる。

【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、高出力のモータを用いた場合でも簡単な嵌合構
造によって必要トルクを十分に伝達することができる電
動式パワーステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る電動式パ
ワーステアリング装置は、操舵補助用のモータによって
回転されるウォームと、該ウォームに噛合するウォーム
ホイールと、該ウォームホイールの回転を舵取機構に伝
達する回転軸と、該回転軸を支持する軸受とを備え、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
パワーステアリング装置において、前記ウォームホイー
ルは前記回転軸に圧入されており、該ウォームホイール
の一側に、ウォームホイールの軸長方向一方への移動を
制限する第１の移動制限部を有しており、前記ウォーム
ホイールの他側に、前記軸受に当接してウォームホイー
ルの軸長方向他方への移動を制限する第２の移動制限部
を有していることを特徴とする。

【００１３】第１発明にあっては、減速歯車機構を構成
するウォーム及びウォームホイールは回転中心線に対し
その歯すじが回転方向へ捩じれており、ウォームの歯面
でウォームホイールの回転方向にトルクが加わるとき、
ウォームホイールの歯幅方向（軸長方向）へ分力が発生
することになるが、ウォームホイールは第１及び第２の
移動制限部によって軸長方向への移動が制限されている
ため、モータの回転によって操舵補助が行われるとき、
ウォームホイールは前記分力によって第１の移動制限
部、又は、第２の移動制限部に押圧されることになり、
この押圧による摩擦抵抗力によって伝達トルク容量を増
加することができる。

【００１４】このようにウォームホイールに加わる歯幅
方向への分力によって伝達トルク容量を増加することが
できるため、回転軸に圧入されたウォームホイールの圧
入部での摩擦抵抗力に加えて前記押圧による摩擦抵抗力
を得ることができ、簡単な嵌合構造によって伝達トルク
容量を増加することができる。

【００１５】第２発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、前記第１の移動制限部は、前記回転軸に圧入さ
れ、該回転軸を支持するための軸受からなることを特徴
とする。

【００１６】第２発明にあっては、回転軸を支持するた
めの軸受が第１の移動制限部を構成しているため、部品
点数を増やすことなく伝達トルク容量を増加することが
できる。

【００１７】第３発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、前記第２の移動制限部は前記ウォームホイール
と一体に設けられた筒部からなることを特徴とする。

【００１８】第３発明にあっては、ウォームホイールと
一体の筒部が第２の移動制限部を構成しているため、部
品点数を増やすことなく伝達トルク容量を増加すること
ができる。また、前記軸受の回転軸に対する軸長方向位
置を前記筒部によって決めることができ、この位置決め
用の手段を前記回転軸に設ける必要がないため、回転軸
の構造を簡素にでき、コストの低減を図ることができ
る。

【００１９】第４発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、前記第２の移動制限部は前記軸受とウォームホ
イールとの間に介在された環体であることを特徴とす
る。

【００２０】第４発明にあっては、既存の構造に環体を
加えることによって伝達トルク容量を増加することがで
きる。

【００２１】

【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パワーステアリング装置の構
成を示す断面図、図２は減速歯車機構及びモータ部分の
構成を示す拡大断面図である。電動式パワーステアリン
グ装置は、図１、図２に示すように、舵取りのための操
舵輪１の回転を車輪に繋がる舵取機構（図示せず）に伝
える伝動手段２と、操舵補助用のモータ３と、該モータ
３の回転力を増加して前記伝動手段２の一部に伝える減
速歯車機構４とを備えている。

【００２２】伝動手段２は、操舵輪１に連結される第１
操舵軸２１と、該第１操舵軸２１にトーションバー２２
を介して同軸的に連結される第２操舵軸２３と、該第２
操舵軸２３及びラックピニオン式の前記舵取機構を連結
するユニバーサルジョイント等の連結軸２４とを備えて
いる。

【００２３】第１操舵軸２１はニードル軸受５を介して
ハウジング６内に回転可能に支持されており、第２操舵
軸２３は第１の転がり軸受７及び第２の転がり軸受８を
介して前記ハウジング６内に回転可能に支持されてい
る。

【００２４】このハウジング６内には、前記操舵輪１を
回転することによって前記第１操舵軸２１に加わるトル
クを前記トーションバー２２に生じる捩れによって検出
するトルクセンサ９と、前記減速歯車機構４とが収容さ
れている。

【００２５】また、ハウジング６は第１操舵軸２１の下
端部及びトルクセンサ９が収容された略筒形の第１収容
部６ａを有する第１ハウジング本体６１と、該第１収容
部６ａに連なり、前記第２操舵軸２３及び前記減速歯車
機構４のウォームホイール４２が収容された略筒形の第
２収容部６ｂ、及び該第２収容部６ｂの一側と連通し、
前記減速歯車機構４のウォーム４１を収容する略筒形の
第３収容部６ｃを有する第２ハウジング本体６２とを備
え、前記第３収容部６ｃの一端に第３収容部６ｃに連通
するケース３１を有する前記モータ３が取付けられてい
る。

【００２６】第２収容部６ｂで、ウォームホイール４２
の収容領域の両側には前記転がり軸受７，８を介して前
記第２操舵軸２３を回転可能に支持する第１及び第２の
支持孔６３，６４が設けられている。また、第１ハウジ
ング本体６１と第２ハウジング本体６２とはボルト等の
連結手段によって離脱可能に連結されている。第１収容
部６ａ及び第２収容部６ｂの境界部には前記第１の支持
孔６３が設けられており、また、第２収容部６ｂの第１
収容部６ａと反対側には前記第２の支持孔６４が設けら
れている。

【００２７】第１の転がり軸受７は、内輪７ａが第２操
舵軸２３に圧入され、外輪７ｂが第１の支持孔６３に嵌
合されている。第２の転がり軸受８は、内輪８ａが第２
操舵軸２３に圧入され、外輪８ｂが第２の支持孔６４に
嵌合されている。外輪７ｂの支持孔６３への嵌合、及び
外輪８ｂの支持孔６４への嵌合によって転がり軸受７，
８のハウジング６内での位置が決められる。

【００２８】図３は減速歯車機構部分の拡大断面図であ
る。減速歯車機構４は、前記モータ３の出力軸３２に繋
がるウォーム４１と、該ウォーム４１に噛合し、前記第
２操舵軸２３の途中に嵌合されるウォームホイール４２
とを備えている。

【００２９】ウォーム４１及びウォームホイール４２は
互いの回転中心線が交叉（詳しくは直交）するように配
置されている。また、ウォーム４１及びウォームホイー
ル４２は回転中心線に対しその歯すじが回転方向へ捩じ
れており、モータ３の回転によってウォーム４１の歯面
でウォームホイール４２の回転方向にトルクが加わると
き、ウォームホイール４２の歯幅方向へ分力が発生する
ようになっている。

【００３０】このウォームホイール４２は、前記第２操
舵軸２３に圧入される嵌合孔４２ａを有する金属製のホ
イール本体４２ｂと、該ホイール本体４２ｂの外周に結
合され、その外周に歯を有する合成樹脂製の環状歯体４
２ｃとからなり、このウォームホイール４２の両側に、
ウォームホイール４２の前記分力による軸長方向一方及
び他方への移動を制限する第１及び第２の移動制限部１
０，１１が設けられている。

【００３１】第１の移動制限部１０は、前記第１の転が
り軸受７からなり、該第１の転がり軸受７における内輪
７ａの一端にウォームホイール４２の一側面が当接する
ことによりウォームホイール４２の軸長方向一方への移
動を制限してある。

【００３２】第２の移動制限部１１は、ウォームホイー
ル４２の他側面で、前記嵌合孔４２ａと同心となるよう
に一体に設けられた筒部４３からなる。この筒部４３
は、前記第２の転がり軸受８における内輪８ａの一端に
当接する長さに形成されており、筒部４３が内輪８ａの
一端に当接することによりウォームホイール４２の軸長
方向他方への移動を制限するようにしてある。尚、筒部
４３はプレス成形等によってホイール本体４２ｂと一体
に成形されている。

【００３３】また、ウォーム４１はその両端軸部４１
ａ，４１ｂが転がり軸受４４，４５を介して前記第３収
容部６ｃ内に回転可能に支持されている。尚、図３にお
いて１２は前記第２操舵軸２３の途中に螺着され、前記
第２の転がり軸受８における内輪８ａの軸長方向位置を
調整する調整ナットであり、該調整ナット１２と前記筒
部４３との間で前記内輪８ａの軸長方向位置が決められ
る。

【００３４】以上のように構成された電動式パワーステ
アリング装置は、第１転がり軸受７、ウォームホイール
４２及び第２の転がり軸受８が嵌合された第２操舵軸２
３を第２ハウジング本体６２の第２収容部６ｂに挿入
し、第１操舵軸２１及びトルクセンサ９が支持された第
１ハウジング本体６１を前記第２ハウジング本体６２に
ボルト等の連結手段によって連結することにより減速歯
車機構４部分が組立てられる。

【００３５】この組立て状態では、ウォームホイール４
２の一側面が第１の転がり軸受７の内輪７ａに当接し、
さらに、ウォームホイール４２の他側面に一体に設けら
れた筒部４３が第２の転がり軸受８の内輪８ａに当接
し、ウォームホイール４２の軸長方向一方、及び他方へ
の移動が制限されている。尚、この組立時において、調
整ナット１２を回転操作することにより、第２の転がり
軸受８における内輪８ａの軸長方向位置を調整すること
ができるため、軸長方向の寸法誤差がある場合において
も前記筒部４３を前記内輪８ａに当接させることができ
る。

【００３６】このように組立てられた電動式パワーステ
アリング装置は、モータ３の回転によって操舵補助が行
われるとき、換言すればモータ３の回転によってウォー
ム４１が回転するとき、ウォームホイール４２の第２操
舵軸２３への嵌合部に摩擦抵抗力を得ることができ、さ
らに、ウォームホイール４２に加わる前記分力によって
ウォームホイール４２が第１の転がり軸受７の内輪７ａ
に押圧されるか、又は、筒部４３を介して第２の転がり
軸受８の内輪８ａに押圧され、この押圧による摩擦抵抗
力を得ることができ、この押圧による摩擦抵抗力によっ
てウォームホイール４２の第２操舵軸２３への伝達トル
ク容量を増加することができる。

【００３７】この伝達トルク容量の増加をウォームホイ
ール４２が第２操舵軸２３に嵌合された簡単な嵌合構造
に加えて、第２操舵軸２３を支持する既存の二つの軸受
７，８と、ウォームホイール４２と一体に形成された筒
部４３とによって達成することができ、キー嵌合、スプ
ライン嵌合等によってウォームホイール４２の伝達トル
ク容量を増加する場合に比べてコストを低減できる。

【００３８】また、前記筒部４３によって第２の転がり
軸受８の内輪８ａの軸長方向位置を決めることができる
ため、第２操舵軸２３に前記内輪８ａの軸長方向位置を
決める位置決め段部等を設ける必要がなく、第２操舵軸
２３の構造を簡素にでき、コストの低減を図ることがで
きる。

【００３９】実施の形態２ 図４，図５は電動式パワーステアリング装置の実施の形
態２の要部の構成を示す断面図である。この実施の形態
２の電動式パワーステアリング装置は、ウォームホイー
ル４２と一体に筒部４３を設ける代わりに、前記第２の
転がり軸受８とウォームホイール４２との間に筒形の環
体１３からなる第２の移動制限部１１を設けたものであ
る。

【００４０】環体１３は、組立て時の軸長方向の組立て
誤差等を吸収するためのコラプシブルスペーサを用いる
か、又は、モータ３による操舵補助力を超えた力によっ
て撓むことが可能なコイルバネを用いる。

【００４１】実施の形態２において、環体１３がコラプ
シブルスペーサである場合、該環体１３はウォームホイ
ール４２の一側面が第１の転がり軸受７の内輪７ａに当
接した状態で、ウォームホイール４２の他側面と第２の
転がり軸受８の内輪８ａとの間に隙間が生じないように
介在される。また、環体１３がコイルバネである場合、
該環体１３はウォームホイール４２の一側面が第１の転
がり軸受７の内輪７ａに当接した状態で、ウォームホイ
ール４２の他側面と第２の転がり軸受８の内輪８ａとに
両端が当接するように介在される。

【００４２】実施の形態２にあっては、モータ３の回転
によって操舵補助が行われるとき、ウォームホイール４
２の第２操舵軸２３への嵌合部に摩擦抵抗力を得ること
ができ、さらに、ウォームホイール４２に加わる前記分
力によってウォームホイール４２が第１の転がり軸受７
の内輪７ａに押圧されるか、又は、環体１３を介して第
２の転がり軸受８の内輪８ａに押圧され、この押圧によ
る摩擦抵抗力を得ることができ、この押圧による摩擦抵
抗力によってウォームホイール４２の第２操舵軸２３へ
の伝達トルク容量を増加することができる。

【００４３】また、車両が縁石に乗り上げたとき等、操
向輪側から舵取機構、連結軸２４及び第２操舵軸２３を
介してウォームホイール４２に逆入力が加わり、該逆入
力によってウォームホイール４２の歯幅方向他方へ分力
が加わった場合、ウォームホイール４２が環体１３を介
して第２の転がり軸受８の内輪８ａに押圧されることに
なるため、環体１３がコイルバネであるとき、前記押圧
によってコイルバネを軸長方向へ撓ませることができ
る。この結果、前記押圧による摩擦抵抗力を低減でき、
ウォームホイール４２及び第２操舵軸２３を相対回転さ
せることができ、逆入力によるウォームホイール４２の
歯の破損等を低減できる。

【００４４】また、環体１３としてコラプシブルスペー
サ、又は、コイルバネを用いた場合、例えば前記第１ハ
ウジング本体６１を第２ハウジング本体６２にボルトに
よって連結することにより減速歯車機構４部分が組立て
られるとき、前記ボルトの緊締力によってコラプシブル
スペーサの一部を塑性変形させたり、コイルバネを撓ま
せたりすることができるため、減速歯車機構４部分の組
立性を良好にできるとともに、減速歯車機構４部分の軸
長方向の寸法公差を大きくすることが可能であり、加工
性を向上できる。

【００４５】尚、環体１３としては筒形である他、皿ば
ね、波形ばね等の板形であってもよい。また、ウォーム
ホイール４２のホイール本体４２ｂは図４、図５のよう
にその内側が第２操舵軸２３に圧入される嵌合筒４２ｄ
を有する構造である他、この嵌合筒４２ｄをなくし、歯
幅寸法に近い厚さとしてもよい。

【００４６】その他の構成及び作用効果は実施の形態１
と同じであるため、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効果を省略する。

【００４７】以上説明した実施の形態では、第１の移動
制限部１０として第１の転がり軸受７を用いたが、その
他、この第１の移動制限部１０は第２操舵軸２３に設け
られるラジアル方向の段部２５であってもよい（図３〜
図５参照）。

【００４８】

【発明の効果】第１発明によれば、ウォームホイールに
加わる歯幅方向への分力と、該分力で押圧されたことに
よる摩擦抵抗力とによって、回転軸に圧入されているウ
ォームホイールの伝達トルク容量を増加することがで
き、さらに、回転軸を支持するための軸受がウォームホ
イールの軸長方向他方への移動を禁止するため、キー嵌
合、スプライン嵌合等によってウォームホイールの伝達
トルク容量を増加する場合に比べて構造が簡単であり、
コストを低減できる。

【００４９】第２発明、第３発明によれば、部品点数を
増やすことなく伝達トルク容量を増加することができ
る。しかも、第３発明によれば、軸受の回転軸に対する
軸長方向位置を決めるための位置決め用の手段を前記回
転軸に設ける必要がないため、回転軸の構造を簡素にで
き、コストの低減を図ることができる。

【００５０】第４発明によれば、既存の構造に環体を加
えることによって伝達トルク容量を増加することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
減速歯車機構及びモータ部分の構成を示す拡大断面図で
ある。

【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
減速歯車機構部分の拡大断面図である。

【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
実施の形態２の要部の構成を示す断面図である。

【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
実施の形態２の要部の構成を示す断面図である。

【図６】従来の電動式パワーステアリング装置の構成を
示す断面図である。

【符号の説明】

３ モータ ７ 第１の転がり軸受 ８ 第２の転がり軸受 １０ 第１の移動制限部 １１ 第２の移動制限部 １３ 環体 ２３ 第２操舵軸（回転軸） ４１ ウォーム ４２ ウォームホイール ４３ 筒部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵補助用のモータによって回転される
   ウォームと、該ウォームに噛合するウォームホイール
   と、該ウォームホイールの回転を舵取機構に伝達する回
   転軸と、該回転軸を支持する軸受とを備え、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パワース
   テアリング装置において、前記ウォームホイールは前記
   回転軸に圧入されており、該ウォームホイールの一側
   に、ウォームホイールの軸長方向一方への移動を制限す
   る第１の移動制限部を有しており、前記ウォームホイー
   ルの他側に、前記軸受に当接してウォームホイールの軸
   長方向他方への移動を制限する第２の移動制限部を有し
   ていることを特徴とする電動式パワーステアリング装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の移動制限部は、前記回転軸に
   圧入され、該回転軸を支持するための軸受からなる請求
   項１記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記第２の移動制限部は前記ウォームホ
   イールと一体に設けられた筒部からなる請求項１又は２
   記載の電動式パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記第２の移動制限部は前記軸受とウォ
   ームホイールとの間に介在された環体である請求項１又
   は２記載の電動式パワーステアリング装置。