JP2001106102A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵トルクを伝達する第１ラックアンドピニ
オン機構と、補助トルクを伝達する第２ラックアンドピ
ニオン機構とを分離した電動パワーステアリング装置に
おいて、第２ラックアンドピニオン機構の強度と耐久性
を高める。 【解決手段】 操舵トルクを、第１ラックアンドピニオ
ン機構３２に伝達するとともに、電動機８２が発生した
補助トルクを、第２ラックアンドピニオン機構１３２に
伝達する電動パワーステアリング装置１０である。第１
ラックアンドピニオン機構のラック３４を形成したラッ
ク軸３５が、第２ラックアンドピニオン機構のラック１
３４を形成したラック軸を兼ねる。ラック軸３５によっ
て操舵輪２１，２１を操舵する。第２ラックアンドピニ
オン機構のピニオン１３３並びにラック１３４は、はす
ば歯車であり、このはすば歯車の歯形は、円弧歯形であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動パワーステアリ
ング装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステアリングハンドルの操舵力を
軽減して快適な操舵感を与えるために、電動パワーステ
アリング装置が多用されてきた。この種の電動パワース
テアリング装置には、ステアリングハンドルによる操舵
トルクを、第１ラックアンドピニオン機構に伝達すると
ともに、操舵トルクに応じて電動機が発生した補助トル
クを、第２ラックアンドピニオン機構に伝達し、これら
の第１・第２ラックアンドピニオン機構を介して、操舵
輪を操舵するようにしたものがあり、例えば、例えば特
開昭６１−１６０３５９号「パワーステアリング装置」
（以下、「従来の技術」と言う。）が知られている。

【０００３】上記従来の技術は、同公報の図面に示され
る通り、左右の車輪４５，４５（番号は公報に記載され
たものを引用した。以下同じ。）を操舵するサイドロッ
ド４２にラック４３を設け、このラック４３に２個のピ
ニオン４０，４４を噛み合わせるというものである。ラ
ック４３には、ハンドル１による操舵トルクをピニオン
４０を介して伝達するとともに、操舵トルクに応じて駆
動モータ２５が発生した補助トルクをピニオン４４を介
して伝達することになる。ラック４３並びにサイドロッ
ド４２は、操舵トルクに補助トルクを加えた複合トルク
により、車輪４５，４５を操舵することができる。この
ように、操舵トルクを伝達するラックアンドピニオン機
構と、補助トルクを伝達するラックアンドピニオン機構
とを分離したので、各ラックアンドピニオン機構は、一
体型ラックアンドピニオン機構に比べて小さい強度です
む。

【０００４】ところで、自動車のステアリング装置は、
一般に操舵輪の最大操舵角を制限するためのストッパ機
構を備えている。具体的には、ストッパ機構は、ラック
４３をスライド可能に収容したハウジング（図示せず）
の長手方向両端部にラックエンドストッパ（図示せず）
を取付け、また、ラック４３の両端部にボールジョイン
ト（図示せず）を取付けたものである。ラック４３が所
定量だけスライドすると、ボールジョイントがラックエ
ンドストッパに当る。このようにラック４３の移動量を
規制することで、車輪４５，４５の最大操舵角を制限す
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
て、ラック４３は所定量だけスライドしたときに、スト
ッパ機構によって移動が規制される。ラック４３が停止
するので、減速比の２乗に比例した駆動モータ２５の慣
性によるトルクがピニオン４４に入力され、通常の操作
時に比べて大きな補助トルクが作用する。このときの補
助トルクは、操舵トルクよりも極めて大きい最大補助ト
ルクである。従って、補助トルクを伝達するラックアン
ドピニオン機構（ラック４３とピニオン４４との組合せ
構造）は、最大補助トルクを勘案した大きな強度を要す
る。強度を高めるには、ラック４３並びにピニオン４４
のモジュールを大きくしたり、高級な材料を使用するこ
とが考えられる。しかし、ラックアンドピニオン機構が
大型になったり、高価格になるので、改良の余地があ
る。

【０００６】そこで本発明の目的は、操舵トルクを伝達
するラックアンドピニオン機構と、補助トルクを伝達す
るラックアンドピニオン機構とを分離した電動パワース
テアリング装置において、電動機の慣性による大トルク
が入力されても十分な強度と耐久性を有するラックアン
ドピニオン機構を備えた、電動パワーステアリング装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、ステアリングハンドルによる操舵トルク
を、第１ラックアンドピニオン機構に伝達するととも
に、操舵トルクに応じて電動機が発生した補助トルク
を、歯車式減速機構を介して第２ラックアンドピニオン
機構に伝達するものであって、第１ラックアンドピニオ
ン機構のラックを形成したラック軸が、第２ラックアン
ドピニオン機構のラックを形成したラック軸を兼ね、こ
のラック軸によって操舵輪を操舵するようにした電動パ
ワーステアリング装置において、第２ラックアンドピニ
オン機構のピニオン並びにラックをはすば歯車とし、は
すば歯車の歯形を、１組の歯車のうち、少なくとも一方
の歯車の歯末の面が、基準ピッチ線上をほぼ中心とする
円弧面であり、少なくとも他方の歯車の歯元の面が、基
準ピッチ線上をほぼ中心とする円弧面である、円弧歯形
としたことを特徴とする。

【０００８】補助トルクを伝達する、第２ラックアンド
ピニオン機構のピニオン並びにラックを、特に、すぐば
歯車に且つ円弧歯形にして強度を高めた。第２ラックア
ンドピニオン機構のピニオン並びにラックは、はすば歯
車であるから、すぐば歯車（平歯車）よりも大きい補助
トルクを伝達することができる。さらに、第２ラックア
ンドピニオン機構のピニオン並びにラックは、円弧歯形
であるから、インボリュート歯形よりも表面疲れ強さ、
曲げ強さ、曲げ疲れ強さが大きい。このため、電動機の
補助トルクが通常の操作時より大きい場合であっても、
十分に伝達することができる。第１ラックアンドピニオ
ン機構は、運転者の操舵トルクを伝達するだけのもので
あるから、ラック軸が停止したときであっても、通常の
操作時に比べて操舵トルクがそれほど大きくならないの
で、強度を高める必要はそれほどない。

【０００９】請求項２は、第２ラックアンドピニオン機
構の、はすば歯車をなすピニオンのねじれ角を、はすば
歯車の摩擦角を越えない範囲に設定したことを特徴とす
る。

【００１０】操舵輪を左又は右へ最大操舵角まで操舵し
て、ラック軸がラックエンドストッパに衝突したとき、
すなわち、ラック軸が移動終端まで移動したとき、第２
ラックアンドピニオン機構のラックは即時に停止する。
このときのトルクは、静トルクではなく衝撃トルクであ
るから、通常の操舵時よりも極めて大きい。しかし、は
すば歯車のねじれ角が、はすば歯車の摩擦角を越えない
範囲にあるから、このときには、ピニオンにスラストが
作用しない。一方、ラックが左又は右の移動終端で停止
していない通常の状態にあるときには、第２ラックアン
ドピニオン機構のピニオンに作用するスラストは、極め
て小さい。

【００１１】請求項３は、歯車式減速機構を、駆動ギヤ
と従動ギヤの組合せ構造とし、これらの駆動ギヤの歯面
と従動ギヤの歯面のいずれか一方又は両方を、低摩擦剤
からなる被膜層にて被覆するとともに、駆動ギヤの歯面
と従動ギヤの歯面とを、バックラッシが無いように噛み
合わせたことを特徴とする。ここで、「低摩擦剤からな
る被膜層にて被覆する」ことには、低摩擦剤にてコーテ
ィングしたり低摩擦剤を含浸させることを含む。

【００１２】駆動ギヤの歯面と従動ギヤの歯面とを、バ
ックラッシが無いように噛み合わせた。このため、駆動
ギヤと従動ギヤの噛み合いのガタが無い。ガタが無いの
で、電動機の慣性による衝撃トルクが、駆動ギヤの歯面
から従動ギヤの歯面に作用することはない。従って、請
求項３によれば、歯車式減速機構の耐久性をより一層高
めることができる。さらには、駆動ギヤの歯面と従動ギ
ヤの歯面のいずれか一方又は両方を、低摩擦剤からなる
被膜層にて被覆した。駆動ギヤの歯面と従動ギヤの歯面
との間の滑り面の摩擦係数を、低摩擦剤にて低減させ
る。従って、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いのガタが無
いにもかかわらず、動力伝達効率を高めることができ
る。

【００１３】請求項４は、電動機と歯車式減速機構との
間にトルクリミッタを介在させたことを特徴とする。

【００１４】所定以上のトルクをトルクリミッタにてカ
ットすることで、電動機から歯車式減速機構へ伝達する
補助トルクを制限する。ラック軸がラックエンドストッ
パに衝突したときに、負荷側から電動機へ逆トルクがか
かる。しかし、この逆トルクが過大であればトルクリミ
ッタで伝達させないので、電動機に過大な逆トルクがか
かる心配はない。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見
るものとする。図１は本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の模式図である。電動パワーステアリング装置
１０は、車両のステアリングハンドル１１から操舵輪
（車輪）２１，２１に至るステアリング系２２に介在し
た操舵機構２３と、この操舵機構２３に補助トルクを加
える補助トルク機構２４とからなる。

【００１６】詳しくは、電動パワーステアリング装置１
０は、ステアリングハンドル１１にステアリングシャフ
ト１２及び自在軸継手１３，１３を介して、操舵機構２
３の入力軸３１を連結し、入力軸３１に第１ラックアン
ドピニオン機構３２を連結し、第１ラックアンドピニオ
ン機構３２に左右のタイロッド３７，３７を介して左右
の操舵輪２１，２１を連結したものである。第１ラック
アンドピニオン機構３２は、入力軸３１に設けた第１ピ
ニオン３３と、第１ピニオン３３に噛み合うための第１
ラック３４を設けたラック軸３５とからなる。

【００１７】補助トルク機構２４は、ステアリングハン
ドル１１で発生したステアリング系２２の操舵トルクを
検出する操舵トルクセンサ７０と、操舵トルクセンサ７
０の検出信号に基づき制御信号を発生する制御手段８１
と、制御信号に基づき操舵トルクに応じた補助トルクを
発生する電動機８２と、電動機８２にトルクリミッタ９
０及び歯車式減速機構１１０を介して連結した第２ラッ
クアンドピニオン機構１３２とからなる。操舵トルクセ
ンサ７０は、操舵機構２３に取付けたものである。

【００１８】第２ラックアンドピニオン機構１３２は、
ピニオン軸１３１に設けた第２ピニオン１３３と、第２
ピニオン１３３に噛み合う第２ラック１３４とからな
る。第２ラック１３４は、第１ラックアンドピニオン機
構３２のラック軸３５に設けたものである。すなわち、
第１ラックアンドピニオン機構３２のラック軸３５が、
第２ラックアンドピニオン機構１３２のラック軸を兼ね
る。

【００１９】このような電動パワーステアリング装置１
０によれば、運転者がステアリングハンドル１１を操舵
することにより発生した操舵トルクを、入力軸３１及び
第１ラックアンドピニオン機構３２を介して、ラック軸
３５に伝達することができる。さらには、操舵トルクを
操舵トルクセンサ７０で検出し、この検出信号に基づき
制御手段８１で制御信号を発生し、この制御信号に基づ
き操舵トルクに応じた補助トルクを電動機８２で発生
し、補助トルクをトルクリミッタ９０、歯車式減速機構
１１０、ピニオン軸１３１及び第２ラックアンドピニオ
ン機構１３２を介して、ラック軸３５に伝達することが
できる。従って、運転者の操舵トルクに電動機８２の補
助トルクを加えた複合トルクによって、ラック軸３５及
び左右のタイロッド３７，３７を介して、左右の操舵輪
２１，２１を操舵することができる。

【００２０】図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る操舵ト
ルクセンサの原理図である。操舵トルクセンサ７０は、
鉄鋼材のように磁歪特性を有する入力軸３１にトルクが
作用したときに、このトルクに応じて生じる磁歪効果を
電気コイルにて電気磁気的に検出する、磁歪式トルクセ
ンサである。このような磁歪式トルクセンサは、特開平
６−２２１９４０号公報「磁歪式トルクセンサ」に示さ
れるように、公知のセンサである。以下、操舵トルクセ
ンサ７０の概要について説明する。

【００２１】（ａ）に示す操舵トルクセンサ７０は、概
ね８の字状に形成した励磁コイル７１と、励磁コイル７
１とほぼ同様の大きさで概ね８の字状に形成した検出コ
イル７２とを、ほぼ同心上に互いに略直交させて重ね、
これらの励磁・検出コイル７１，７２を１組の磁気ヘッ
ド７３として、入力軸３１の外周面の近傍に配置したも
のである。この場合、励磁コイル７１をなす８の字状の
直線部分を、入力軸３１の外周にほぼ平行又は軸方向に
ほぼ平行にして配置する。７４は励磁電圧供給源、７５
は出力電圧増幅器である。

【００２２】励磁電圧供給源７４から励磁コイル７１に
２０〜１００ｋＨｚ程度の高周波数の交流電圧（励磁電
圧）を供給すれば、トルクに基づく入力軸３１の磁歪効
果に対応して、検出コイル７２にて励磁電圧と同じ周波
数の交流電圧（出力電圧）を得ることができる。出力電
圧は、入力軸３１に作用するトルクの方向によって、励
磁電圧と同相又は逆相になる。このときの出力電圧の振
幅は、トルクの大きさに比例する。従って、励磁電圧の
位相を基準として、出力電圧を同期整流すれば、トルク
の大きさと方向を検出することができる。

【００２３】出力電圧は出力電圧増幅器７５にて増幅さ
れ、操舵トルクセンサ７０の検出信号として、制御手段
８１に発することになる。なお、入力軸３１の磁化力が
小さければ、励磁コイル７１と検出コイル７２の巻数を
増し、これらの励磁・検出コイル７１，７２を１巻ずつ
交互に配列することで、対応すればよい。

【００２４】（ｂ）に示す操舵トルクセンサ７０は、励
磁・検出コイル７１，７２からなる磁気ヘッド７３を２
組準備し、これら２組の磁気ヘッド７３，７３を、入力
軸３１の外周面の近傍に且つ入力軸３１の軸線の対称位
置に配置したものである。そして、出力電圧増幅器７５
で、検出コイル７２，７２からの出力電圧の差を増幅す
ることにより、環境温度の変化に対してあまり変化しな
い操舵トルク信号を得ることができる。

【００２５】上記（ａ）や（ｂ）の操舵トルクセンサ７
０を採用することにより、従来の電動パワーステアリン
グ装置において操舵トルクを検出する場合のように、入
力軸３１を長手方向に二分割して、これら分割軸間をト
ーションバーにて連結する必要がない。従って、入力軸
３１を簡素な構成にすることができるとともに、入力軸
３１を十分に長く設定することができる。しかも、図１
に示す入力軸３１に設けた第１ピニオン３３を加工する
場合に、入力軸３１を加工機械にセッテイングすること
が容易であり、加工精度を一層高めることができる。加
工精度が高まると、第１ピニオン３３と第１ラック３４
との噛み合い精度も高まる。この結果、第１ラックアン
ドピニオン機構３２の動力伝達効率を高めることができ
る。

【００２６】図３は本発明に係る電動パワーステアリン
グ装置の全体構成図であり、左端部及び右端部を断面し
て表したものである。この図は、電動パワーステアリン
グ装置３０のラック軸３５を、車幅方向（図左右方向）
に延びるハウジング４１に軸方向へスライド可能に収容
したことを示す。ラック軸３５は、ハウジング４１から
突出した長手方向両端にボールジョイント３６，３６を
ねじ結合し、これらのボールジョイント３６，３６に左
右のタイロッド３７，３７を連結した軸である。ハウジ
ング４１は、図示せぬ車体に取付けるためのブラケット
４２，４２を備えるとともに、長手方向両端部にストッ
パ４３，４３を取付けたものである。

【００２７】ラック軸３５が右へ所定量だけスライドす
ると、左のボールジョイント３６の当接端面（ラックエ
ンド）３８がストッパ４３に当る。ラック軸３５が左へ
所定量だけスライドすると、右のボールジョイント３６
の当接端面（ラックエンド）３８がストッパ４３に当
る。このようにしてラック軸３５の移動量を規制するこ
とで、左右の操舵輪２１，２１（図１参照）の最大操舵
角を制限することができる。すなわち、ラック軸３５が
移動終端まで移動したときに、左右の操舵輪２１，２１
の操舵角は最大になる。図中、４４，４４はダストシー
ル用ブーツである。

【００２８】図４は図３の４−４線断面図であり、操舵
機構２３の縦断面構造を示す。操舵機構２３は、入力軸
３１、第１ラックアンドピニオン機構３２、操舵トルク
センサ７０をハウジング４１に収納し、このハウジング
４１の上部開口をリッド４５で塞いだものである。操舵
トルクセンサ７０は、ハウジング４１又はリッド４５に
取付けたものである。

【００２９】ハウジング４１は、入力軸３１の下端部及
び長手中央部を、上下２個の軸受５１，５２を介して回
転可能に支承することで、縦置きにセットしたものであ
り、第１ラックガイド６０を備える。５３はリッド取付
ボルト、５４は止め輪である。

【００３０】入力軸３１は、下部に第１ピニオン３３を
一体に形成し、さらに下端部にねじ部５５を形成すると
ともに、上端部をリッド４５から外方へ突出したピニオ
ン軸である。第１ラック３４は、ラック軸３５に一体に
形成したものである。ねじ部５５にナット５６をねじ込
むことで、入力軸３１の長手方向（軸方向）の移動を規
制することができる。５７は袋ナット、５８はオイルシ
ールである。

【００３１】第１ラックガイド６０は、第１ラック３４
と反対側からラック軸３５に当てるガイド部６１と、こ
のガイド部６１を圧縮ばね６２を介して押す調整ボルト
６３とからなる。このような第１ラックガイド６０によ
れば、ハウジング４１にねじ込んだ調整ボルト６３に
て、圧縮ばね６２を介してガイド部６１を適切な押圧力
で押すことで、ガイド部６１で第１ラック３４に予圧を
与えて、第１ラック３４を第１ピニオン３３に押し付け
ることができる。６４はラック軸３５の背面を滑らせる
当て部材、６５はロックナットである。

【００３２】ところで、上記操舵トルクセンサ７０につ
いては、次のような構成にすることができる。すなわ
ち、入力軸３１に、作用トルクに応じて磁歪特性が変化
する強磁性体膜７７を所定幅で全周にわたって設け、こ
の強磁性体膜７７に対向して、上記図２に示す励磁・検
出コイル７１，７２を配置する。入力軸３１を介して強
磁性体膜７７にトルクが作用したときに、このトルクに
応じて強磁性体膜７７に生じる磁歪効果を、検出コイル
７２にて電気磁気的に検出することができる。強磁性体
膜７７は、例えば、入力軸３１に気相メッキ法で形成し
たＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。

【００３３】図５は図３の５−５線断面図であり、補助
トルク機構２４の縦断面構造を示す。補助トルク機構２
４は、トルクリミッタ９０（図１参照）、歯車式減速機
構１１０、ピニオン軸１３１、第２ラックアンドピニオ
ン機構１３２をハウジング４１に収納し、このハウジン
グ４１の上部開口をリッド４６で塞いだものである。ハ
ウジング４１は、ピニオン軸１３１の下端部及び長手中
央部を、上下２個の軸受１５１，１５２を介して回転可
能に支承することで、縦置きにセットしたものであり、
第２ラックガイド１６０を備える。１５３はリッド取付
ボルト、１５４は止め輪である。

【００３４】ピニオン軸１３１は、下部に第２ピニオン
１３３を一体に形成し、さらに下端部にねじ部１５５を
形成したものである。第２ラック１３４は、ラック軸３
５に一体に形成したものである。ねじ部１５５にナット
１５６をねじ込むことで、ピニオン軸１３１の長手方向
（軸方向）の移動を規制することができる。１５７は袋
ナット、１５９はスペーサである。

【００３５】第２ラックガイド１６０は、第２ラック１
３４と反対側からラック軸３５に当てるガイド部１６１
と、このガイド部１６１を圧縮ばね１６２を介して押す
調整ボルト１６３とからなる。このような第２ラックガ
イド１６０によれば、ハウジング４１にねじ込んだ調整
ボルト１６３にて、圧縮ばね１６２を介してガイド部１
６１を適切な押圧力で押すことで、ガイド部１６１で第
２ラック１３４に予圧を与えて、第２ラック１３４を第
２ピニオン１３３に押し付けることができる。１６４は
ラック軸３５の背面を滑らせる当て部材、１６５はロッ
クナットである。

【００３６】図６は図５の６−６線断面図であり、電動
機８２とトルクリミッタ９０と歯車式減速機構１１０と
ピニオン軸１３１との関係を示す。電動機８２は、出力
軸８３を横向きにしてハウジング４１に取付け、ハウジ
ング４１内に出力軸８３を延したものである。

【００３７】歯車式減速機構１１０は、電動機８２で発
生した補助トルクをピニオン軸１３１に伝達するトルク
伝達手段であって、駆動ギヤと従動ギヤの組合せ構造で
ある、ウォームギヤ機構からなる。詳しくは、歯車式減
速機構１１０は、電動機８２の出力軸８３にトルクリミ
ッタ９０を介して連結した伝動軸１１１と、伝動軸１１
１に形成したウォーム（駆動ギヤ）１１２と、ウォーム
１１２に噛み合うとともにピニオン軸１３１に結合した
ウォームホイール（従動ギヤ）１１３とからなる。電動
機８２の補助トルクを、ピニオン軸１３１を介して第２
ラックアンドピニオン機構１３２（図１参照）に伝達す
ることができる。

【００３８】本発明は、ウォーム１１２の歯面とウォー
ムホイール１１３の歯面との、いずれか一方又は両方
を、表面処理することによって、低摩擦剤からなる被膜
層にて被覆したことを特徴とする。低摩擦剤からなる被
膜層にて被覆するには、例えば、低摩擦剤にてコーティ
ングしたり低摩擦剤を含浸させる。低摩擦剤にて、ウォ
ーム１１２の歯面とウォームホイール１１３の歯面との
間の、滑り面の摩擦係数を所定値まで低減させることに
より、動力伝達効率を高めることができる。低摩擦剤と
しては、例えば、ポリテトラフルエチレン（略記；ＰＴ
ＦＥ、登録商標；テフロン）等のフッ素樹脂がある。フ
ッ素樹脂は摩擦係数が極めて小さい。

【００３９】上記低摩擦剤を用いる表面処理方法として
は、次の第１表面処理方法や第２表面処理方法がある。 （１）第１表面処理方法は、ウォーム１１２やウォーム
ホイール１１３の材質を機械構造用炭素鋼鋼材（JIS-G-
4051）等の鉄鋼とし、所定の処理液中でウォーム１１２
の歯面やウォームホイール１１３の歯面に無電解ニッケ
ルとＰＴＦＥを共析させ、被膜の中にＰＴＦＥを容積比
で１０〜３０％まで均一に含ませ、被膜生成後に熱処理
（約４００℃で焼成）を施すことで、歯面に無電解ニッ
ケルとＰＴＦＥの被膜を強固に密着させる処理方法であ
る。被膜の厚みは５〜２０μｍである。この第１表面処
理方法は、アルバックテクノ（株）の「ニフグリップ
（登録商標）」として知られている。

【００４０】（２）第２表面処理方法は、ウォーム１１
２やウォームホイール１１３の材質を機械構造用炭素鋼
鋼材（JIS-G-4051）等の鉄鋼とし、ウォーム１１２の歯
面やウォームホイール１１３の歯面に、無電解メッキ法
にてニッケル・リンの多孔性被膜を形成し、この多孔性
被膜にＰＴＦＥを含浸させ、その後に、熱処理（約４０
０℃で焼成）を施すことで、歯面に被膜を強固に密着さ
せる処理方法である。歯面に密着した被膜は、粒子状に
析出したニッケル・リンの多孔性被膜にＰＴＦＥを含浸
させたものであり、厚みは５〜２０μｍである。この第
２表面処理方法は、アルバックテクノ（株）の「ニダッ
クス（登録商標）」として知られている。

【００４１】伝動軸１１１は、出力軸８３と同心上に配
置し、２個の軸受１１４，１１５を介してハウジング４
１にて回転可能に支承した軸である。ハウジング４１
は、出力軸８３に近い位置にある第１軸受１１４を軸方
向移動不能に取付け、出力軸８３から遠い位置にある第
２軸受１１５を軸方向移動可能に嵌合したものである。
さらには、第２軸受１１５の外輪の端面を、板ばね１１
６を介して調整ボルト１１７で出力軸８３側に押してい
る。調整ボルト１１７と薄板円盤状の板ばね１１６の押
圧力にて、第１・第２軸受１１４，１１５に予圧を与え
ることで、伝動軸１１１の軸方向の遊びがないように調
整する、すなわち、ガタ取りすることができる。しか
も、ウォーム１１２の軸方向変位を調整して、ウォーム
１１２とウォームホイール１１３の噛み合いを、適切な
摩擦を保ちつつガタが無いように調整することができ
る。また、板ばね１１６の弾性力により、伝動軸１１１
の軸方向の熱膨張等を吸収することができる。１１８は
ロックナット、１１９は止め輪である。

【００４２】ところで、本発明は、ウォーム１１２の歯
面とウォームホイール１１３の歯面とを、バックラッシ
が無いように噛み合わせたことを特徴とする。バックラ
ッシを無くする構成としては、例えば、次の（１）〜
（４）の組合せからなる。 （１）ウォーム１１２を金属製品にするとともに、その
歯面を上記低摩擦剤からなる被膜層にて被覆する。 （２）ウォームホイール１１３を樹脂製品にする。 （３）ウォーム１１２の中心Ｏ₁からウォームホイール
１１３の中心Ｏ₂までの距離Ｘを、所定の理論値（基準
値）に設定する。 （４）ウォーム１１２の基準ピッチ円直径ｄ１又はウォ
ームホイール１１３の基準ピッチ円直径ｄ２を、所定の
理論値（基準値）よりも若干大きく設定する。

【００４３】歯車式減速機構１１０を組立たときに、基
準ピッチ円直径ｄ１又はｄ２が大きい分だけ、ウォーム
１１２の歯面とウォームホイール１１３の歯面とを、予
圧を付加して噛み合わせることになる。この結果、ウォ
ーム１１２の歯面とウォームホイール１１３の歯面との
間のバックラッシ（噛み合い隙間）が無くなるので、噛
み合いのガタが無くなる。噛み合いのガタが無いので、
電動機８２の慣性による衝撃トルクが、ウォーム１１２
の歯面からウォームホイール１１３の歯面に作用するこ
とはない。従って、歯車式減速機構１１０の耐久性が、
より一層高まる。

【００４４】但し、バックラッシが無いので、ウォーム
１１２の歯面とウォームホイール１１３の歯面との間の
噛み合い抵抗（フリクション）が増す。この点を解消す
るために、ウォーム１１２の歯面を上記低摩擦剤からな
る被膜層にて被覆した。この結果、低摩擦剤にて、ウォ
ーム１１２の歯面とウォームホイール１１３の歯面との
間の、滑り面の摩擦係数を低減させることができる。従
って、ウォーム１１２とウォームホイール１１３の噛み
合いのガタが無いように調整したにもかかわらず、各ギ
ヤ１１２，１１３の歯面同士の摩擦を適切に保って、動
力伝達効率を高めることができる。

【００４５】図７は本発明に係るトルクリミッタの断面
図である。本発明は、電動機８２と歯車式減速機構１１
０との間にトルクリミッタ９０を介在させたことを特徴
とする。トルクリミッタ９０は、電動機８２の出力軸８
３にセレーション結合したインナ部材９１を、伝動軸１
１１にセレーション結合した筒状のアウタ部材９３に嵌
合したトルク制限機構である。

【００４６】インナ部材９１は外周面９２を、伝動軸１
１１の先端に向って先細りテーパとした雄部材である。
アウタ部材９３は内周面９４を、インナ部材９１の外周
面９２が嵌合するべく先広がりテーパとした雌部材であ
る。テーパ状の外周面９２をテーパ状の内周面９４に嵌
合し、インナ部材９１の後端面９５を皿ばね９６で弾発
しつつ止め輪９７で抜け止めすることで、トルクリミッ
タ９０を組立ることができる。１０１はスペーサ、１０
２はワッシャ、１０３は皿ばねである。

【００４７】皿ばね９６の弾発力で、外周面９２を内周
面９４に押し付けて予圧を与えることにより、外周面９
２を内周面９４に所定の摩擦力を有して、連結すること
ができる。このようなトルクリミッタ９０であるから、
所定の摩擦力を上回る大きなトルクが作用すると、外周
面９２と内周面９４との間がスリップする。この結果、
電動機８２から歯車式減速機構１１０へ伝達する補助ト
ルクを制限、すなわち、オーバートルクをカットするこ
とができる。負荷側から電動機８２へかかる逆トルクが
過大であればトルクリミッタ９０で伝達させないので、
電動機８２に過大な逆トルクがかかる心配はない。

【００４８】さらには、インナ部材９１をアウタ部材９
３にテーパにて嵌合したので、両者の組立精度は高く、
心合せも容易である。従って、出力軸８３に対する伝動
軸１１１の組立精度は高く、心合せも容易である。ま
た、比較的高速回転する電動機８２と歯車式減速機構１
１０との間に、トルクリミッタ９０を介在させたので、
トルクリミッタ９０が小さくてすみ、トルクリミッタ９
０の小型化、低コスト化を図ることができる。小型のト
ルクリミッタ９０であるから配置スペースが少なくてす
むので、ハウジング４１に収納することが容易である。

【００４９】図８（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る第２ラ
ックアンドピニオン機構の構成図である。なお、理解を
容易にするために、第２ラック１３４よりも図手前側に
第２ピニオン１３３を配置して表した。Ｌ１は第２ピニ
オンの中心線、Ｌ２はラック軸の中心線、Ｌ３は第２ラ
ックの歯面に直角な線である。なお、図８及び図９にお
いては、第２ピニオンの中心線Ｌ１がラック軸の中心線
Ｌ２に直交する場合について、説明する。

【００５０】（ａ）は、第２ラックアンドピニオン機構
１３２の第２ピニオン１３３並びに第２ラック１３４を
「はすば歯車（ヘリカルギヤ）」としたことを示す。す
なわち、第２ピニオン１３３は、はすばピニオンであ
り、第２ラック１３４は、はすばラックである。例え
ば、第２ピニオン１３３をなす「はすば歯車」とは、
（ｂ）に示すように、基準ピッチ面となる円筒１３３ａ
の周面と歯面１３３ｂとの交線である、歯すじ１３３ｃ
が、所定のねじれ角θを有したつる巻線である、円筒歯
車を言う。「ねじれ角θ」とは、つる巻線１３３ｄとつ
る巻線１３３ｄを考える円筒１３３ａの母線１３３ｅと
のなす、鋭角θを言う。

【００５１】（ｃ）は、第２ラック１３４をなす「はす
ば歯車」の部分拡大斜視図であり、はすば歯車のねじれ
角が、第２ピニオン１３３をなす「はすば歯車」のねじ
れ角θと同一であることを示す。本発明は、第２ピニオ
ン１３３並びに第２ラック１３４をなす、はすば歯車の
ねじれ角θを、はすば歯車の摩擦角を越えない範囲に設
定したことを特徴とする。その理由については後述す
る。

【００５２】（ｄ）は、第２ピニオン１３３並びに第２
ラック１３４をなす「はすば歯車」の歯形の拡大断面図
であり、はすば歯車の歯形が円弧歯形であることを示
す。円弧歯形の歯車については、「［新しい歯車とその
応用］円弧歯形歯車」（機械設計・第２６巻第３号（１
９８２年３月号）第４７頁〜第５１頁、日刊工業新聞社
発行）の文献等によって知られている。以下、円弧歯形
の概要について説明する。

【００５３】円弧歯形の歯車とは、１組の歯車のうち、
少なくとも一方の歯車の歯末の面を、基準ピッチ線Ｐｉ
上をほぼ中心とする円弧面に形成し、少なくとも他方の
歯車の歯元の面を、基準ピッチ線Ｐｉ上をほぼ中心とす
る円弧面に形成した、円弧歯形を有する歯車であって、
Ｗ／Ｎ歯車とも言う。円弧歯形の歯車には、対称形の円
弧歯形と非対称形の円弧歯形がある。ここで、歯元の面
とは、歯底曲面と基準ピッチ線Ｐｉとの間にある歯面の
部分であり、歯末の面とは、歯先曲面と基準ピッチ線Ｐ
ｉとの間にある歯面の部分である。

【００５４】第２ピニオン１３３において、対称形の円
弧歯形とは、（ｄ）に示すように、歯末の面１３３ｆを
円弧面に形成するとともに歯元の面１３３ｇも円弧面に
形成、すなわち、歯末の面１３３ｆと歯元の面１３３ｇ
とを、基準ピッチ線Ｐｉに対してほぼ点対称形の円弧面
に形成した円弧歯形であり、例えば、ノビコフ歯車第３
種やシンマーク歯車がある。ｒは円弧面の半径である。
第２ラック１３４における、対称形の円弧歯形も、上記
第２ピニオン１３３における対称形の円弧歯形と同一で
あって、歯末の面１３４ａと歯元の面１３４ｂとを、基
準ピッチ線Ｐｉに対してほぼ点対称形の円弧面に形成し
たものである。

【００５５】一方、非対称形の円弧歯形とは、１組の歯
車のうち、一方の歯車の歯を、基準ピッチ線Ｐｉ上をほ
ぼ中心とする歯末円弧だけで形成し、他方の歯車の歯
を、基準ピッチ線Ｐｉ上をほぼ中心とする歯元円弧だけ
で形成した円弧歯形であり、例えば、ノビコフ歯車第
１，２種やサーカーク歯車がある。本発明においては、
はすば歯車の歯形を、対称形の円弧歯形にすることが、
より好ましい。

【００５６】インボリュート歯形の正面歯形は、凸歯面
と凸歯面との噛み合いである。これに対して本発明は、
はすば歯車の歯形を円弧歯形にした。円弧歯形の正面歯
形は、凹歯面と凸歯面との噛み合いである。歯すじ方向
の相対曲率半径が大きいので、負荷が作用したときに
は、接触線が大きな面積を有した領域となる。一般に、
円弧歯形の強度はインボリュート歯車に比べて、表面疲
れ強さが６〜７倍、曲げ強さが１．５〜１．６倍、曲げ
疲れ強さが１．５〜１．６倍である。

【００５７】第２ピニオン１３３並びに第２ラック１３
４を上述の円弧歯形のはすば歯車にしたことにより、こ
れらの歯車の強度をより一層高めることができ、例え
ば、次のようなときに効果を発揮する。左右の操舵輪を
最大操舵角まで操舵したとき、すなわち、図３において
ラック軸３５が移動終端まで移動したとき、左のボール
ジョイント３６がストッパ４３に当ったり、右のボール
ジョイント３６がストッパ４３に当たることで、第２ラ
ック１３４（図１参照）は即時に停止する。このとき、
通常の操舵時よりも極めて大きなトルクが、第２ピニオ
ン１３３（図１参照）と第２ラック１３４とに作用す
る。このような場合であっても、強度を高めた第２ピニ
オン１３３並びに第２ラック１３４は、大トルクを十分
に受けることができる。

【００５８】図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る第２ラ
ックアンドピニオン機構の概念図である。（ａ）は、第
２ピニオン１３３を回転させることで、第２ラック１３
４を図左方向に移動させたことを示す。左右の操舵輪を
右へ最大操舵角まで操舵したとき、すなわち、ラック軸
３５が移動終端まで移動したとき、右のボールジョイン
ト３６がストッパ４３に当たることで、第２ラック１３
４は即時に停止する。このときのトルクは、衝撃トルク
であるので、通常の操舵時よりも極めて大きい最大トル
クである。

【００５９】（ｂ）は、第２ピニオン１３３の歯面で第
２ラック１３４の歯面を図左方向に押している状態を示
した模式図である。（ｃ）は、（ｂ）を更に模式的に示
した図であり、第２ラック１３４の歯面を斜辺Ｄとする
直角三角形を、△ＡＢＣとして表した。（ｂ）及び
（ｃ）において、斜辺Ｄの傾斜角は、はすば歯車のねじ
れ角θと同一のθである。斜辺Ｄを第２ピニオン１３３
の歯Ｅで押す力はＷ₀であり、この力Ｗ₀は第２ピニオン
１３３のピッチ円上の円周方向に作用する力（第２ピニ
オン１３３の回転力）に相当する。従って、力Ｗ₀は線
ＡＢに直角方向に働く。

【００６０】移動終端で停止した状態の第２ラック１３
４を、第２ピニオン１３３で更に押した場合には、歯Ｅ
は斜辺Ｄ上を点Ａ方向へ滑って移動しようとする。斜辺
Ｄと歯Ｅとの間に働く直圧力、すなわち、第２ピニオン
１３３の歯面と第２ラック１３４の歯面との間に働く直
圧力（歯面に直角に働く力）Ｗ₁は、 Ｗ₁＝Ｗ₀×cosθ ・・・・・・（１） 斜辺Ｄに平行に働く力（第２ラック１３４の歯面に平行
に働く力）Ｗ₂は、 Ｗ₂＝Ｗ₀×sinθ ・・・・・・（２）

【００６１】また、力Ｗ₂によって、歯Ｅが斜辺Ｄ上を
点Ａ方向へ滑って移動しないように、線ＡＢと平行な力
Ｐ₀で支える必要がある。この支える力Ｐ₀は第２ピニオ
ン１３３に働くスラストであり、力Ｐ₀の方向は力Ｗ₀の
方向と直交する。支える力Ｐ ₀の分力は、斜辺Ｄに直角
な分力Ｐ₁と斜辺Ｄに平行な分力Ｐ₂とであり、次式で表
すことができる。 Ｐ₁＝Ｐ₀×sinθ ・・・・・・（３） Ｐ₂＝Ｐ₀×cosθ ・・・・・・（４）

【００６２】斜辺Ｄに直角な方向の力の成分の総和、す
なわち、複合直圧力Ｒは直圧力Ｗ₁と分力Ｐ₁の和である
から、これを次式で表すと、 Ｒ＝Ｗ₁＋Ｐ₁ ・・・・・・（５） 第２ピニオン１３３の歯面と第２ラック１３４の歯面と
の間の最大摩擦力をＦとしたとき、最大摩擦力Ｆの大き
さは複合直圧力Ｒに比例する。これを次式で表すと、 Ｆ＝μ×Ｒ ・・・・・・（６） 但し、μは、はすば歯車としての第２ピニオン１３３の
歯面と第２ラック１３４の歯面との間の、摩擦係数であ
る。摩擦係数μに対応する、はすば歯車の摩擦角をρと
すれば、 μ＝tanρ ・・・・・・（７） 力Ｗ₂によって、歯Ｅが斜辺Ｄ上を点Ａ方向へ滑って移
動しようとするので、摩擦力Ｆは力Ｗ₂の方向と逆向き
に働く。

【００６３】斜辺Ｄに平行な３つの力Ｆ、Ｗ₂、Ｐ₂は次
式の関係にある。 Ｐ₂＝Ｗ₂−Ｆ ・・・・・・（８） （８）式に（１）〜（６）式を代入すると、 Ｐ₀×cosθ＝Ｗ₀×sinθ−μ×Ｒ ＝Ｗ₀×sinθ−μ（Ｗ₁＋Ｐ₁） ＝Ｗ₀×sinθ−μ（Ｗ₀×cosθ＋Ｐ₀×sinθ） ＝Ｗ₀×sinθ−μ×Ｗ₀×cosθ−μ×Ｐ₀×sinθ ・・・（９） （９）式を整理すると、 Ｐ₀（cosθ＋μ×sinθ）＝Ｗ₀（sinθ−μ×cosθ） ・・・・・・（１０） Ｐ₀＝Ｗ₀（sinθ−μ×cosθ）／（cosθ＋μ×sinθ） ・・・・・・（１１） （１１）式に（７）式を代入すると、

【００６４】

【数１】

【００６５】上記（１２）式から明らかなように、θ＝
ρのときにはＰ₀＝０となる。また、θ＜ρのときには
Ｐ₀＜０となる。従って、第２ラック１３４が停止した
状態では、第２ピニオン１３３に大きなトルクが作用し
ても、第２ピニオン１３３にスラスト、すなわち、力Ｐ
₀が働くことはない。これが、はすば歯車のねじれ角θ
を、はすば歯車の摩擦角ρを越えない範囲（０°＜θ≦
ρ）に設定したことの、理由である。

【００６６】一方、第２ラック１３４が左又は右の移動
終端で停止していない、通常の状態にあるとき、第２ピ
ニオン１３３で第２ラック１３４を左又は右へ駆動する
場合には、斜辺Ｄを第２ピニオン１３３の歯Ｅで押す力
は、力Ｗ₀よりも極めて小さい力である。この小さい力
に応じたスラストが第２ピニオン１３３に働くことにな
る。このように、第２ピニオン１３３に作用するスラス
トを、極めて小さなものに抑制することができる。

【００６７】次に、ピニオン軸１３１を傾けて取付けた
場合の、第２ピニオン１３３に作用するスラストについ
て、図１０に基づき説明する。図１０（ａ），（ｂ）は
本発明に係るラックアンドピニオン機構の変形概念図で
ある。（ａ）は、ラック軸３５の中心線Ｌ２に直交する
直線を基準線Ｓとしたとき、この基準線Ｓから図左へ、
ピニオン軸１３１を傾き角αだけ傾けた場合を示す。
（ｂ）は、基準線Ｓから図右へ、ピニオン軸１３１を傾
き角αだけ傾けた場合を示す。

【００６８】ここで、はすば歯車としての第２ラック１
３４のねじれ角をβとする。（ａ）の第２ラック１３４
のねじれ角はβ＝θ＋αであり、（ｂ）の第２ラック１
３４のねじれ角はβ＝θ−αである。しかし、第２ピニ
オン１３３のねじれ角θは、ピニオン軸１３１の傾き角
αにかかわらず、一定である。第２ピニオン１３３のね
じれ角θが常に一定であるから、第２ピニオン１３３に
働くスラストＰ₀も一定であり、上記（１２）式で表す
ことができる。上述のように、第２ピニオン１３３のね
じれ角θについては、はすば歯車の摩擦角ρを越えない
範囲（０°＜θ≦ρ）に設定してある。従って、ピニオ
ン軸１３１の傾き角αにかかわらず、第２ラック１３４
が停止した状態では、第２ピニオン１３３に大きなトル
クが作用しても、第２ピニオン１３３にスラスト、すな
わち、力Ｐ₀が働くことはない。

【００６９】以上をまとめると、第２ピニオン１３３並
びに第２ラック１３４をはすば歯車としたので、すぐば
歯車（平歯車）に比べて、比較的大きいトルクを伝達す
ることができる。この結果、第２ラックアンドピニオン
機構１３２を小型にすることができる。しかも、はすば
歯車としての第２ピニオン１３３のねじれ角θを、はす
ば歯車の摩擦角ρを越えない範囲に設定したので、第２
ピニオン１３３に作用するスラストは、第２ラック１３
４が左又は右の移動終端で停止していない、通常の状態
にあるときの小さい力だけである。このため、図９
（ａ）のピニオン軸１３１や図１０（ａ），（ｂ）のピ
ニオン軸１３１に作用するスラストは小さく、ピニオン
軸１３１を支承した軸受１５１，１５２や、ピニオン軸
１３１に連結した歯車式減速機構１１０（図５参照）
に、作用するスラストも小さい。従って、はすば歯車を
採用したにもかかわらず、歯車式減速機構１１０、ピニ
オン軸１３１、軸受１５１，１５２の強度を高める必要
がなく、これらの部材を小型にすることができるととも
に、安価にすることができる。

【００７０】図１１は本発明に係る歯車式減速機構の変
形例図（その１）であり、歯車式減速機構１１０におけ
る伝動軸１１１の支持構造の変形例を示す。変形例の支
持構造は、伝動軸１１１を第１・第２軸受１１４，１１
５並びに偏心スリーブ１７１を介して、ハウジング４１
にて支承したことを特徴とする。詳しくは、偏心スリー
ブ１７１は、ハウジング４１の孔に回転可能に嵌合した
管状スリーブであり、この管状スリーブの内部の孔に第
１・第２軸受１１４，１１５を嵌合し、これらの第１・
第２軸受１１４，１１５を介して伝動軸１１１を回転可
能に支承したものである。ハウジング４１に偏心スリー
ブ１７１をリング状ボルト１７２にて軸方向に押し付け
ることで、ハウジング４１に偏心スリーブ１７１を摩擦
力で固定することができる。

【００７１】図１２は本発明に係る歯車式減速機構の変
形例図（その２）であり、上記図１１の１２−１２線断
面における、ウォーム１１２とウォームホイール１１３
と偏心スリーブ１７１との関係を表したものである。こ
の図は、偏心スリーブ１７１の中心Ｏ₃に対して、ウォ
ーム１１２の中心Ｏ₁（伝動軸１１１の中心Ｏ₁）が、上
又は下へ偏心量δだけ偏心していることを示す。偏心ス
リーブ１７１の偏心した位置で伝動軸１１１を支承する
ので、偏心スリーブ１７１を回転させると、ウォーム１
１２の中心Ｏ₁が中心Ｏ₂に接・離するように移動する。
この結果、ウォーム１１２の中心Ｏ₁からウォームホイ
ール１１３の中心Ｏ₂までの距離Ｘが変わる。このた
め、偏心スリーブ１７１を回転させるだけで、ウォーム
ホイール１１３に対するウォーム１１２のバックラッシ
を容易に調整することができる。なお、この変形例にお
いても、ウォーム１１２を金属製品にするとともに、そ
の歯面を上記低摩擦剤からなる被膜層にて被覆し、ま
た、ウォームホイール１１３を樹脂製品にすることが好
ましい。

【００７２】従って、ウォーム１１２の歯面とウォーム
ホイール１１３の歯面とを、バックラッシが無いように
噛み合わせ調整し、更に、ウォーム１１２の歯面とウォ
ームホイール１１３の歯面とを、予圧を付加して噛み合
わせることができる。バックラッシが無くなるので、ウ
ォーム１１２とウォームホイール１１３との噛み合いの
ガタが無くなる。噛み合いのガタが無いので、電動機８
２（図１１参照）の慣性による衝撃トルクが、ウォーム
１１２の歯面からウォームホイール１１３の歯面に作用
することはない。従って、変形例においても、歯車式減
速機構１１０の耐久性が、より一層高まる。

【００７３】このような歯車式減速機構１１０の噛み合
わせ調整作業は、次の手順による。 （１）上記図１１において、電動機８２及びリング状ボ
ルト１７２を外した状態で、偏心スリーブ１７１を工具
で徐々に回転させる。この結果、伝動軸１１１の中心Ｏ
₁が移動するので、ウォームホイール１１３に対するウ
ォーム１１２のバックラッシを調整することができる。 （２）調整完了後にリング状ボルト１７２を締めて、ハ
ウジング４１に偏心スリーブ１７１を摩擦力で固定す
る。 （３）電動機８２に組込んだ状態のトルクリミッタ９０
を、ハウジング４１内に挿入して、伝動軸１１１に嵌合
させる。 （４）ハウジング４１に電動機８２をボルト１７３にて
取付けて、作業を完了する。なお、電動機８２のボルト
孔１７４は、通常のボルト孔径よりも大きい孔である。
従って、電動機８２の出力軸８３の中心を伝動軸１１１
の中心Ｏ₁に容易に合せることができる。

【００７４】なお、上記実施の形態において、トルクリ
ミッタ９０は、摩擦式トルクリミッタに限定されるもの
ではない。また、歯車式減速機構１１０は、ウォームギ
ヤ機構に限定されるものではなく、例えば、ベベルギヤ
機構や平歯車機構であってもよい。さらには、ラック軸
３５に形成した第２ラック１３４を延長して、第１ラッ
ク３４を兼ねてもよい。その場合の第１ピニオン３３並
びに第１ラック３４は、第２ピニオン１３３並びに第２
ラック１３４と同一の、はすば歯車で且つ円弧歯形であ
る。

【００７５】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、操舵トルクを第１ラックアンドピニ
オン機構を介して単一のラック軸に伝達するとともに、
補助トルクを第２ラックアンドピニオン機構を介して前
記ラック軸に伝達し、このラック軸によって操舵輪を操
舵するようにした電動パワーステアリング装置におい
て、特に、第２ラックアンドピニオン機構のピニオン並
びにラックをはすば歯車としたので、すぐば歯車（平歯
車）よりも大きい補助トルクを伝達することができる。
さらには、第２ラックアンドピニオン機構のはすば歯車
の歯形を、特に、円弧歯形としたので、歯車の強度をよ
り一層高めることができる。従って、補助トルクが通常
の操作時よりも大きい場合であっても、この大きい補助
トルクを、第２ラックアンドピニオン機構の大強度のピ
ニオン並びにラックで、十分に伝達することができる。
このようなことから、電動機の慣性による大きな負荷ト
ルクに対して十分な強度と耐久性を有する第２ラックア
ンドピニオン機構を備えた電動パワーステアリング装置
を、小型で安価にすることができる。しかも、第１ラッ
クアンドピニオン機構は、運転者の操舵トルクを伝達す
るだけのものであるから、ラック軸が停止したときであ
っても、通常の操作時に比べて操舵トルクがそれほど大
きくならないので、強度をほとんど高める必要がない。

【００７６】請求項２は、第２ラックアンドピニオン機
構の、はすば歯車をなすピニオンのねじれ角を、はすば
歯車の摩擦角を越えない範囲に設定したので、ラックが
左又は右の移動終端で停止したときには、ピニオンにス
ラストが作用しない。一方、ラックが左又は右の移動終
端で停止していない通常の状態にあるときには、第２ラ
ックアンドピニオン機構のピニオンに作用するスラスト
は、極めて小さい。このため、ピニオン軸に作用するス
ラストは小さく、ピニオン軸を支承した軸受やピニオン
軸に連結した歯車式減速機構に作用する、スラストも小
さい。従って、はすば歯車を採用したにもかかわらず、
ピニオン軸、軸受、歯車式減速機構の強度を高める必要
がなく、これらの部材を小型にすることができるととも
に、安価にすることができる。

【００７７】請求項３は、歯車式減速機構の駆動ギヤの
歯面と従動ギヤの歯面とを、バックラッシが無いように
噛み合わせたので、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いのガ
タを無くすることができる。ガタが無いので、電動機の
慣性による衝撃トルクが、駆動ギヤの歯面から従動ギヤ
の歯面に作用することはない。従って、歯車式減速機構
の耐久性を、より一層高めることができる。さらには、
駆動ギヤの歯面と従動ギヤの歯面のいずれか一方又は両
方を、低摩擦剤からなる被膜層にて被覆することによっ
て、駆動ギヤの歯面と従動ギヤの歯面との間の滑り面の
摩擦係数を、低摩擦剤にて低減させることができる。従
って、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いのガタが無いにも
かかわらず、歯車式減速機構の動力伝達効率を高めるこ
とができる。

【００７８】請求項４は、電動機と歯車式減速機構との
間にトルクリミッタを介在させたので、所定以上のトル
クをトルクリミッタにてカットすることにより、電動機
から歯車式減速機構へ伝達する補助トルクを制限するこ
とができる。従って、ラック軸がラックエンドストッパ
に衝突したときに、負荷側から電動機へかかる逆トルク
が過大であればトルクリミッタで伝達させないので、電
動機に過大な逆トルクがかかる心配はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の模
式図

【図２】本発明に係る操舵トルクセンサの原理図

【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図

【図４】図３の４−４線断面図

【図５】図３の５−５線断面図

【図６】図５の６−６線断面図

【図７】本発明に係るトルクリミッタの断面図

【図８】本発明に係る第２ラックアンドピニオン機構の
構成図

【図９】本発明に係る第２ラックアンドピニオン機構の
概念図

【図１０】本発明に係る第２ラックアンドピニオン機構
の変形概念図

【図１１】本発明に係る歯車式減速機構の変形例図（そ
の１）

【図１２】本発明に係る歯車式減速機構の変形例図（そ
の２）

【符号の説明】

１０…電動パワーステアリング装置、２１…操舵輪、３
１…入力軸、３２…第１ラックアンドピニオン機構、３
３…第１ピニオン、３４…第１ラック、３５…ラック
軸、７０…操舵トルクセンサ、８２…電動機、９０…ト
ルクリミッタ、１１０…歯車式減速機構、１１２…駆動
ギヤ（ウォーム）、１１３…従動ギヤ（ウォームホイー
ル）、１３１…ピニオン軸、１３２…第２ラックアンド
ピニオン機構、１３３…第２ピニオン、１３３ｆ…歯末
の面、１３３ｇ…歯元の面、１３４…第２ラック、１３
４ａ…歯末の面、１３４ｂ…歯元の面、１７１…偏心ス
リーブ、Ｐｉ…基準ピッチ線、θ…はすば歯車のねじれ
角、ρ…はすば歯車の摩擦角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 勝治 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山脇 茂 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 米田 篤彦 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 寺田 泰浩 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D033 CA04 CA05 CA28 JB01 JB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングハンドルによる操舵トルク
   を、第１ラックアンドピニオン機構に伝達するととも
   に、前記操舵トルクに応じて電動機が発生した補助トル
   クを、歯車式減速機構を介して第２ラックアンドピニオ
   ン機構に伝達するものであって、前記第１ラックアンド
   ピニオン機構のラックを形成したラック軸が、前記第２
   ラックアンドピニオン機構のラックを形成したラック軸
   を兼ね、このラック軸によって操舵輪を操舵するように
   した電動パワーステアリング装置において、 前記第２ラックアンドピニオン機構のピニオン並びにラ
   ックは、はすば歯車であり、このはすば歯車の歯形は、
   １組の歯車のうち、少なくとも一方の歯車の歯末の面
   を、基準ピッチ線上をほぼ中心とする円弧面に形成し、
   少なくとも他方の歯車の歯元の面を、基準ピッチ線上を
   ほぼ中心とする円弧面に形成した、円弧歯形であること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記第２ラックアンドピニオン機構の、
   はすば歯車をなすピニオンのねじれ角を、はすば歯車の
   摩擦角を越えない範囲に設定したことを特徴とする請求
   項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記歯車式減速機構は、駆動ギヤと従動
   ギヤの組合せ構造であり、これらの駆動ギヤの歯面と従
   動ギヤの歯面のいずれか一方又は両方を、低摩擦剤から
   なる被膜層にて被覆するとともに、駆動ギヤの歯面と従
   動ギヤの歯面とを、バックラッシが無いように噛み合わ
   せたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステア
   リング装置。
4. 【請求項４】 前記電動機と前記歯車式減速機構との間
   にトルクリミッタを介在させたことを特徴とする請求項
   １、請求項２又は請求項３記載の電動パワーステアリン
   グ装置。