JP2007168613A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動式パワーステアリング装置の減速機において、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いを安定化させる。
【解決手段】ハウジング１０に組み付けられた電動モータ４０の出力軸４２の回転は、減速機５０により減速され、この減速された回転がボールねじ機構３０によりラックバー２０の軸方向の変位に変換されて、ラックバー２０に操舵力が付与される。減速機５０は、電動モータ４０の出力軸４２に連結された円錐状の駆動ギヤ５１と、ボールねじ機構３０のナット３２に連結された円錐状の従動ギヤ５２と、駆動ギヤ５１を軸方向に移動可能とする弾性継手４３およびゴム５５（移動許容手段）を備える。また、減速機５０は、駆動ギヤ５１を大径部５１ａ側から小径部５１ｂ側へ向けて付勢して、従動ギヤ５２と弾発的に噛み合わせる各スプリング５６、スプリングリテーナ５７および調整ねじ５８（付勢機構）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動式パワーステアリング装置に係り、特に、電動モータの出力軸の回転を減速するための減速機を備えた電動式パワーステアリング装置に関する。

この種の電動式パワーステアリング装置の一つとして、ハウジングに組み付けられた電動モータの出力軸の回転が減速機により減速され、この減速された回転が変位変換機構によりラックバーの軸方向の変位に変換されて、同ラックバーに軸力が付与されるように構成されたものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
特開２００５−１４５４３１号公報

上記特許文献１に記載された電動式パワーステアリング装置においては、減速機が、電動モータの出力軸に支持軸を介して連結された駆動ギヤと、変位変換機構の入力部材としてのボールねじ機構のナットに連結された従動ギヤを備えている。駆動ギヤは、支持軸および円筒状の調整カラーを介してハウジングに取り付けられている。調整カラーは、中心軸から所定量偏心した支持孔を有しており、この支持孔にて支持軸が回転可能に支持されている。

ところで、上記特許文献１に記載された電動式パワーステアリング装置においては、以下のようにして駆動ギヤと従動ギヤ間のバックラッシが調整されるようになっている。まず、電動モータの出力軸と駆動ギヤの支持軸を連結する前に、駆動ギヤを支持軸および調整カラーを介してハウジングに組み付け、従動ギヤと噛み合わせる。次に、調整カラーを所定角度回転させ、駆動ギヤと従動ギヤ間のバックラッシを所定量に設定する。バックラッシの設定後、電動モータの出力軸と駆動ギヤの支持軸を連結するとともに、設定後の組み付け位置に応じて電動モータ本体をハウジングに組み付ける。

しかし、上記特許文献１に記載された電動式パワーステアリング装置では、駆動ギヤと従動ギヤ間のバックラッシを調整するに際して、常に電動モータ本体をハウジングから取り外す作業が必要であり、駆動ギヤと従動ギヤ間のバックラッシを所定値に設定した後、再度電動モータ本体をハウジングに組み付ける作業が必要であって、作業が煩雑である。また、駆動ギヤと従動ギヤ間のバックラッシを所定値に設定したとしても、減速機の減速比が大きく設定されていること等により、駆動ギヤと従動ギヤ間の僅かながたつきに起因して、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いが不安定になり易く、噛み合い時に異音、振動の発生するおそれが高い。

したがって、本発明では、上記問題に対処するために、駆動ギヤと従動ギヤ間のバックラッシの調整作業が極めて容易であり、しかも駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いが安定化し得る電動式パワーステアリング装置を提供することをその目的としている。

上記目的を達成するために、本発明においては、ハウジングに組み付けられた電動モータの出力軸の回転が減速機により減速され、この減速された回転が変位変換機構によりラックバーの軸方向の変位に変換されて、同ラックバーに軸力（軸方向の力）が付与されるように構成された電動式パワーステアリング装置において、前記減速機は、前記電動モータの出力軸に連結された円錐状の駆動ギヤと、前記変位変換機構の入力部材に連結されて前記駆動ギヤに噛み合う円錐状の従動ギヤと、前記駆動ギヤおよび前記従動ギヤのうちの少なくとも一方のギヤを軸方向に移動可能とする移動許容手段と、前記移動許容手段によって軸方向に移動可能とされた前記ギヤを大径部側から小径部側へ向けて軸方向に付勢して前記両ギヤを弾発的に噛み合わせる付勢手段とを備えていることに特徴がある。この場合において、前記移動許容手段は、例えば、前記駆動ギヤを同駆動ギヤを支持する支持軸と共に軸方向へ移動可能とする構成を備えていることも可能であり、前記駆動ギヤを同駆動ギヤを支持する支持軸に対して軸方向へ移動可能とする構成を備えていることも可能である。また、前記移動許容手段は、例えば、前記駆動ギヤを同駆動ギヤを支持する支持軸と共に径方向へも移動可能とする構成を備えていることも可能である。

この電動式パワーステアリング装置では、駆動ギヤと従動ギヤが何れも円錐状に形成され、両ギヤのうちの少なくとも一方のギヤが付勢手段により大径部側から小径部側へ向けて軸方向に付勢されて、両ギヤが弾発的に噛み合わされる。したがって、付勢手段の軸方向への付勢力により、両ギヤの噛み合い角度に応じて噛み合い方向（径方向）の力の分力が発生するので、両ギヤの噛み合いが強められるとともに、両ギヤが弾発的に噛み合わされるようになる。このため、両ギヤ間のバックラッシが自動的に所定大きさに維持され、両ギヤの噛み合いを安定化させることが可能である。これにより、付勢手段による付勢力が所定値に維持されている長期に渡って、両ギヤ間のバックラッシを所定大きさに設定する作業は勿論のこと、電動モータ本体のハウジングからの取り外し作業およびハウジングへの取り付け作業が不要となる。

また、本発明の実施に際して、前記付勢手段は、前記一方のギヤを大径部側から小径部側へ向けて軸方向に付勢する付勢力を調整可能な調整機構を備えていることも可能である。

この場合には、付勢手段が付勢力を調整可能な調整機構付きとされている。したがって、付勢手段による付勢力が所定値に維持されなくなった場合には、調整機構の操作により、付勢手段による付勢力を容易に所定値に設定することが可能である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の要部を概略的に示していて、この第１実施形態に電動式パワーステアリング装置においては、車両の左右方向に延設されて車体（図示省略）に組み付けられるハウジング１０にラックバー２０、ボールねじ機構３０、電動モータ４０および減速機５０が組み付けられている。

ラックバー２０は、ハウジング１０にて車両の左右方向（ラックバー２０の軸方向）に移動可能かつ回転不能に組み付けられている。このラックバー２０は、ラックギヤ（図示省略）にて入力軸のピニオン（図示省略）と軸力伝達可能に係合されるとともに、ハウジング１０を貫通した左右両端にてタイロッド、ナックルアーム（図示省略）などを介して転舵輪（（図示省略）に軸力伝達可能に連結されている。

ボールねじ機構３０は、ラックバー２０と同軸的に設けられていて、ねじ軸３１、ナット３２および多数のボール３３で構成されている。ねじ軸３１は、ラックバー２０と一体に形成されている。ナット３２は、ねじ軸３１の外周にて軸受３４，３５を介してハウジング１０にねじ軸３１の軸回りに回転可能かつ車両の左右方向へ移動不能に組み付けられている。多数のボール３３は、ねじ軸３１の外周に形成した螺旋溝とナット３２の内周に形成した螺旋溝間にて回転自在に保持されている。

電動モータ４０は、その電動モータ本体４１にてハウジング１０の外壁に固定されていて、ロータ（図示省略）の回転が出力軸４２を介して外部に出力される。出力軸４２は、弾性継手４３を介して後述する駆動ギヤ５１を支持する支持軸５３にトルク伝達可能に連結されている。弾性継手４３は、互いに係合可能な凹凸形状を有する一対の弾性体が結合して構成された周知のものであり、その弾性変形に応じて、出力軸４２に対する支持軸５３の軸方向および径方向への所定量の移動が許容されている。

減速機５０は、電動モータ４０の出力軸４２とボールねじ機構３０のナット３２間に介装されていて、駆動ギヤ５１および従動ギヤ５２を備えている。駆動ギヤ５１および従動ギヤ５２は、所定の減速ギヤ比に設定された平行軸仕様の円錐歯車であり、駆動ギヤ５１が支持軸５３と同軸に一体的に固定され、従動ギヤ５２がナット３２と同軸に一体的に固定されている。これにより、電動モータ４０の出力軸４２の回転が減速機５０により減速され、この減速された回転がボールねじ機構３０によりラックバー２０の軸方向の変位に変換されて、ラックバー２０に軸力（軸方向の力）が付与される。ボールねじ機構３０は、変位変換機構としての機能を果たし、ナット３２は、変位変換機構の入力部材としての機能を果たす。

支持軸５３は、駆動ギヤ５１を軸方向に貫通していて、駆動ギヤ５１の大径部５１ａ側の端部にて軸受５４を介してハウジング１０に軸線回りに回転可能に組み付けられている。軸受５４の外輪の外周とハウジング１０間には、ゴム５５が介装されており、ゴム５５の弾性変形に応じて軸受５４の軸方向および径方向への所定量の移動が許容されている。

また、軸受５４の外輪の端面とハウジング１０間には、一対のスプリング５６，５６およびスプリングリテーナ５７が介装されている。各スプリング５６は、所定の押し付け力が維持されるように、軸受５４とスプリングリテーナ５７間に所定の圧縮状態で介装されていて、軸受５４および支持軸５３を介して駆動ギヤ５１を大径部５１ａ側から小径部５１ｂ側へ向けて軸方向に付勢している。

これにより、ゴム５５および弾性継手４３の軸方向への弾性変形に伴って、駆動ギヤ５１が支持軸５３および軸受５４と共に電動モータ４０の出力軸４２に向けて軸方向へ所定量移動している。また、ゴム５５および弾性継手４３が径方向へ弾性変形した場合には、駆動ギヤ５１が支持軸５３および軸受５４と共に径方向へも移動可能とされている。ゴム５５および弾性継手４３は、移動許容手段としての機能を果たす。

スプリングリテーナ５７は、調整ねじ５８、図示を省略するガイド等と共にハウジング１０に組み付けられている。調整ねじ５８は、ハウジング１０に形成された雌ねじ部１０ａとねじ結合していて、調整ねじ５８の回転操作に応じてスプリングリテーナ５７が支持軸５３の軸方向に移動可能とされている。これにより、ハウジング１０の外側からの調整ねじ５８の回転操作に応じて、各スプリング５６の押し付け力が調整可能とされている。各スプリング５６、スプリングリテーナ５７および調整ねじ５８は、付勢手段としての機能を果たし、スプリングリテーナ５７、調整ねじ５８およびハウジング１０の雌ねじ部１０ａは、調整機構としての機能をも果たす。

上記のように構成した第１実施形態においては、ハウジング１０に電動モータ４０および減速機５０が組み付けられた状態で、各スプリング５６の軸方向への押し付け力が、軸受５４から支持軸５３を経て駆動ギヤ５１に伝達されて、駆動ギヤ５１が電動モータ４０の出力軸４２に向けて軸方向へ所定量移動している。したがって、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２の噛み合い角度に応じて噛み合い方向（径方向）の力の分力が発生するので、両ギヤ５１，５２の噛み合いが強められるとともに、両ギヤ５１，５２が弾発的に噛み合わされるようになる。このため、両ギヤ５１，５２間のバックラッシが自動的に所定大きさに維持され、両ギヤ５１，５２の噛み合いが安定化する。

その結果、各スプリング５６による押し付け力が所定値に維持されている長期に渡って、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２間のバックラッシを所定大きさに設定する作業は勿論のこと、電動モータ本体４１のハウジング１０からの取り外し作業およびハウジング１０への取り付け作業が不要となる。

また、上記第１実施形態では、減速機５０の減速比を大きく設定する等のために、従動ギヤ５２に比して小さく形成された駆動ギヤ５１を、付勢手段として機能する各スプリング５６、スプリングリテーナ５７および調整ねじ５８により大径部５１ａ側から小径部５１ｂ側へ向けて軸方向に付勢するようにしたので、付勢手段をコンパクトに構成することができる。

また、上記第１実施形態では、各スプリング５６が有する衝撃吸収特性により、両ギヤ５１，５２の噛み合い時に発生する衝撃が効果的に吸収されて、噛み合い時における音、振動の発生が抑制される。また、両ギヤ５１，５２の噛み合い精度や組み付け精度に起因して、両ギヤ５１，５２の噛み合い部に径方向への突発的な力が作用した場合であっても、その力がゴム５５および弾性継手４３の弾性変形により効果的に吸収される。

また、上記第１実施形態では、各スプリング５６が、軸受５４の外輪（非回転部）とスプリングリテーナ５７間に介装されており、支持軸５３および駆動ギヤ５１の回転の影響を受け難くされている。したがって、各スプリング５６の耐久性が確保されるので、各スプリング５６の押し付け力がより長期に渡って所定値に維持されて、両ギヤ５１，５２間のバックラッシの調整作業が一層長い期間不要となる。そして、各スプリング５６による付勢力が所定値に維持されなくなった場合には、ハウジング１０の外側の調整ねじ５８の回転操作により、各スプリング５６による付勢力を容易に所定値に設定することができる。なお、スプリング５６を複数個用いることで、押し付け力の調整自由度を高くすることができるが、使用するスプリングの数は適宜変更可能であり、例えば１個だけ使用するようにして、部品点数を減らすようにしてもよい。

上記第１実施形態においては、駆動ギヤ５１が支持軸５３と共に軸方向へ移動可能とされるように構成して実施したが、これに代えて、例えば図２に示すように、駆動ギヤ５１が支持軸５３に対して軸方向へ移動可能とされるように構成して実施することも可能である。なお、この第２実施形態の他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので、上記第１実施形態と同じ機能を果たす部材には同一の符号を付して、説明を省略する。

この第２実施形態においては、駆動ギヤ５１と支持軸５３がスプライン結合Ｓにより連結されていて、駆動ギヤ５１が支持軸５３に対して軸方向に移動可能かつ軸回りに回転不能とされている。スプライン結合Ｓは、移動許容手段としての機能を果たす。また、駆動ギヤ５１とハウジング１０間には、スプリング６１、スプリングリテーナ６２および調整ねじ６３が介装されている。

スプリング６１は、所定の押し付け力が維持されるように、駆動ギヤ５１の大径部５１ａとスプリングリテーナ６２間に所定の圧縮状態で介装されていて、駆動ギヤ５１を大径部５１ａ側から小径部５１ｂ側へ向けて軸方向に押し付けている。なお、支持軸５３の軸受５４側の端部外周には、駆動ギヤ５１の小径部５１ｂと係合可能なストッパ５３ａが一体的に設けられていて、スプリング６１の押し付け力に伴う駆動ギヤ５１の軸受５４側への最大移動量が規定されるようになっている。

スプリングリテーナ６２は、支持軸５３の外径より大きな内径の中心孔６２ａを有する円板状をなし、その中心孔６２ａにて支持軸５３を挿通させ、その外周部にて調整ねじ６３に中心線回りに回転可能に組み付けられている。調整ねじ６３は、円環状をなし、その内周に形成された円環溝６３ａにてスプリングリテーナ６２を回転可能に支持しており、その外周に形成された雄ねじ部６３ｂにてハウジング１０に形成された雌ねじ部１０ｂと軸方向に移動可能にねじ結合している。なお、調整ねじ６３は、ハウジング１０の外側から回転操作可能とされている。

これにより、ハウジング１０の外側からの調整ねじ６３の回転操作に応じて、スプリング６１の押し付け力が調整可能とされている。スプリング６１、スプリングリテーナ６２および調整ねじ６３は、付勢手段としての機能を果たし、スプリングリテーナ６２、調整ねじ６３およびハウジング１０の雌ねじ部１０ｂは、調整機構としての機能を果たす。

上記のように構成した第２実施形態においては、駆動ギヤ５１と支持軸５３とがスプライン結合Ｓにより、軸方向へ相対移動可能かつ軸回りに相対回転不能とされている。したがって、支持軸５３と共に駆動ギヤ５１が回転する点は、上記第１実施形態と同じであるが、駆動ギヤ５１と共にスプリング６１およびスプリングリテーナ６２が軸回りに回転する点で、上記第１実施形態とは異なる。

この第２実施形態においては、駆動ギヤ５１のみをスプリング６１により大径部５１ａ側から小径部５１ｂ側へ向けて軸方向に直に付勢するようにしたので、上記第１実施形態に比して、付勢手段としてのスプリング６１の押し付け力を小さく設定することができる。また、この第２実施形態においても、スプリング６１が有する衝撃吸収特性により、両ギヤ５１，５２の噛み合い時における音、振動の発生が抑制される。また、両ギヤ５１，５２の噛み合い部に径方向への突発的な力が作用した場合であっても、その力がゴム５５および弾性継手４３の弾性変形により効果的に吸収される。

上記第１実施形態および第２実施形態では、軸受５４をゴム５５を介してハウジング１０に組み付けて、駆動ギヤ５１の軸方向への移動が許容されるようにした。しかし、これに加えてまたは変えて、例えば従動ギヤ５２をゴム等の弾性体を介してナット３２に結合して、従動ギヤ５２の軸方向への移動が許容されるように構成して実施することも可能である。

また、上記第１実施形態等では、軸受５４をゴム５５を介してハウジング１０に組み付けて、駆動ギヤ５１の径方向への移動が許容されるようにした。しかし、これに加えてまたは変えて、例えば軸受３４，３５をゴム等の弾性体を介してハウジング１０に組み付けて、従動ギヤ５２の径方向への移動が許容されるように構成して実施することも可能であり、また従動ギヤ５２とナット３２間にゴム等の弾性体を介装して、従動ギヤ５２の径方向への移動が許容されるように構成して実施することも可能である。これによれば、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２の噛み合い精度や組み付け精度に起因して、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２の噛み合い部に径方向への突発的な力が作用した場合には、その力が前記弾性体の弾性変形により吸収されるようになる。

また、上記各実施形態等では、駆動ギヤおよび従動ギヤとして、平行軸仕様の円錐歯車５１，５２を用いて実施したが、駆動ギヤおよび従動ギヤとして、例えば交差軸仕様の円錐歯車を用いて実施することも可能である。

本発明の第１実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の要部を概略的に示す正面断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電動式パワーステアリング装置の要部を概略的に示す正面断面図である。

符号の説明

１０…ハウジング、１０ａ…雌ねじ部（調整機構）、２０…ラックバー、３０…ボールねじ機構（変位変換機構）、３１…ねじ軸、３２…ナット（入力部材）、３３…ボール、４０…電動モータ、４２…出力軸、４３…弾性継手（移動許容手段）、５０…減速機、５１…駆動ギヤ、５１ａ…大径部、５１ｂ…小径部、５２…従動ギヤ、５３…支持軸、５４…軸受、５５…ゴム（移動許容手段）、５６…スプリング（付勢手段）、５７…スプリングリテーナ（付勢手段、調整機構）、５８…調整ねじ（付勢手段、調整機構）、Ｓ…スプライン結合（移動許容手段）、６１…スプリング（付勢手段）、６２…スプリングリテーナ（付勢手段、調整機構）、６３…調整ねじ（付勢手段、調整機構）、１０ｂ…雌ねじ部（調整機構）

Claims (5)

1. ハウジングに組み付けられた電動モータの出力軸の回転が減速機により減速され、この減速された回転が変位変換機構によりラックバーの軸方向の変位に変換されて、同ラックバーに軸力が付与されるように構成された電動式パワーステアリング装置において、
   前記減速機は、前記電動モータの出力軸に連結された円錐状の駆動ギヤと、前記変位変換機構の入力部材に連結されて前記駆動ギヤに噛み合う円錐状の従動ギヤと、前記駆動ギヤおよび前記従動ギヤのうちの少なくとも一方のギヤを軸方向に移動可能とする移動許容手段と、前記移動許容手段によって軸方向に移動可能とされた前記ギヤを大径部側から小径部側へ向けて軸方向に付勢して前記両ギヤを弾発的に噛み合わせる付勢手段とを備え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１に記載した電動式パワーステアリング装置において、
   前記移動許容手段は、前記駆動ギヤを同駆動ギヤを支持する支持軸と共に軸方向へ移動可能とする構成を備え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。
3. 請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置において、
   前記移動許容手段は、前記駆動ギヤを同駆動ギヤを支持する支持軸に対して軸方向へ移動可能とする構成を備え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。
4. 請求項１〜３のうちの何れか一つに記載した電動式パワーステアリング装置において、
   前記移動許容手段は、前記駆動ギヤを同駆動ギヤを支持する支持軸と共に径方向へも移動可能とする構成を備え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。
5. 請求項１〜４のうちの何れか一つに記載した電動式パワーステアリング装置において、
   前記付勢手段は、前記一方のギヤを大径部側から小径部側へ向けて軸方向に付勢する付勢力を調整可能な調整機構を備え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。
   

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