JP2001355700A - 電動パワーステアリング装置の防振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行中の路面の凹凸等に起因するステアリン
グコラムの振動及びギヤの歯打音を有効に低減する。 【解決手段】 ウォームホイール２のハブ２１の外周に
弾性体２４を介して連結した第一及び第二ギヤ２２，２
３の歯２２ａ，２３ａで、ウォームギヤ４１の歯４１ａ
を円周方向両側から挟み込むようにする。このため、走
行中の路面の凹凸に起因して、ステアリングコラム側か
らウォームホイール２へ振動が入力されても、この振動
は弾性体２４によって吸収されるので、電動アシストモ
ータの出力軸への加振が有効に抑えられ、噛合部のバッ
クラッシュが解消されるため、歯打音の発生を防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の電
動パワーステアリング装置において、走行時の路面の凹
凸等による振動及びギヤの歯打音を低減するための防振
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の電動パワーステアリング装置
は、基本的には図９に示されるような構造を備える。す
なわち、電動パワーステアリング装置１００は、ステア
リングホイール１０１から延びる操舵入力軸１０２の先
端に、トルクセンサ１０５により操舵トルクが検出され
るトーションバー１０３を介して操舵出力軸１０４が連
結され、この操舵出力軸１０４に形成されたピニオン
に、左右へ移動することにより車軸の方向を変える操舵
ラック（図示省略）が噛合している。前記操舵出力軸１
０４にはウォームホイール１０８が取り付けられてお
り、このウォームホイール１０８には、電動アシストモ
ータ１０６の出力軸に連結されたウォームギヤ１０７が
噛合されている。

【０００３】すなわち、この種の電動パワーステアリン
グ装置１００は、運転者がステアリングホイール（ハン
ドル）１０１を回転させようとする時の操舵トルクによ
って、操舵入力軸１０２と操舵出力軸１０４の間に介在
するトーションバー１０３に捩り変形が与えられると、
その捩りトルクの方向及び大きさが、トルクセンサ１０
５により検出され、その検出信号に基づいて、図示され
ていない制御装置により電動アシストモータ１０６への
電流が制御され、この電動アシストモータ１０６の出力
軸に連結されたウォームギヤ１０７と、これに噛合して
いるウォームホイール１０８からなる減速機構によっ
て、操舵出力軸１０４に、前記ステアリングホイール１
０１による操舵トルクの方向へ補助操舵トルクが与えら
れるようになっている。

【０００４】電動パワーステアリング装置１００におい
ては、走行中の路面の凹凸等によって、車軸側から操舵
出力軸１０４、トーションバー１０３及び操舵入力軸１
０２で構成されるステアリングコラムへ振動が伝達され
ると、ウォームホイール１０８とウォームギヤ１０７に
よる減速機構を介して、電動アシストモータ１０６の出
力軸が捩り方向に加振される。そして一般に、ウォーム
ギヤ１０７は軸径が比較的小さいため、このウォームギ
ヤ１０７の軸部を捩りばねとし、電動アシストモータ１
０６の内部機構をマスとするばね−マス系が捩り方向へ
共振し、この振動が、前記ステアリングコラムを更に加
振するため、ステアリングホイール１０１が振動した
り、ウォームホイール１０８とウォームギヤ１０７の噛
合部に、バックラッシュによる歯打ち音が発生する問題
が指摘されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題と
するところは、走行中の路面の凹凸等に起因するステア
リングコラムの振動及びギヤの歯打音を有効に低減し得
る電動パワーステアリング装置の防振構造を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係る電動パワ
ーステアリング装置の防振構造は、電動アシストモータ
により回転されるウォームギヤが、操舵出力軸に装着さ
れたウォームホイールと噛合した構造を備える電動パワ
ーステアリング装置において、前記ウォームホイール
が、ハブの外周に軸方向に並んで同心的かつ捩り変位可
能に配置された互いに同一歯数・同一ピッチの第一及び
第二ギヤと、これら第一及び第二ギヤをその歯の位相が
互いに異なる状態で前記ハブに弾性的に連結する弾性体
とを備え、前記第一及び第二ギヤの歯が前記ウォームギ
ヤの歯を噛合位置で円周方向両側から挟み込むものであ
る。このため、噛合部を介しての振動の伝達を弾性体に
よって吸収し、噛合部のバックラッシュを解消して、歯
打音の発生を有効に防止することができる。

【０００７】また、上述した技術的課題を有効に解決す
るための他の手段として、本発明に係る電動パワーステ
アリング装置の防振構造は、電動アシストモータの出力
軸に相対回転が阻止されると共に軸方向移動可能な状態
に係合されたスライダが、中空に形成されたウォーム軸
の端壁部の内周に、スプリングの付勢力によって軸方向
移動可能な状態に螺合され、このスライダに、前記端壁
部に軸方向両側から当接可能なストッパが設けられ、前
記スプリングが、前記スライダを、前記ストッパを前記
端壁部と非接触とする中立位置に向けて付勢してなるも
のである。このため、モータ出力軸の回転が停止した状
態においては、スライダが前記中立位置に保持されるこ
とによって、ウォームギヤから電動アシストモータの出
力軸への捩り振動伝達が遮断されるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る防振構造を
備えた電動パワーステアリング装置の一部を概略的に示
すもので、参照符号１はステアリングコラムの操舵出力
軸、２はこの操舵出力軸１に取り付けられたウォームホ
イール、３は電動アシストモータ、４はこの電動アシス
トモータ３の出力軸に連結され軸心が前記操舵出力軸１
と直角に延びるウォーム軸である。このウォーム軸４の
外周に形成されたウォームギヤ４１は、前記ウォームホ
イール２と噛合している。本発明に係る防振構造の第一
の実施形態においては、前記ウォームホイール２は、操
舵出力軸１に固定された円盤状のハブ２１と、このハブ
２１の外周に配置された第一及び第二ギヤ２２，２３
と、これら第一及び第二ギヤ２２，２３を前記ハブ２１
の外周面に弾性的に連結する弾性体２４とを備える。

【０００９】図２及び図３に一層明確に示されるよう
に、第一及び第二ギヤ２２，２３は、互いに同一歯数・
同一ピッチであって、ハブ２１の外周に、軸方向に並ん
で同心的かつ捩り変位可能に配置されている。よく知ら
れているように、前記ウォームギヤ４１の歯４１ａは、
螺旋状に延びるものであるため、このウォームギヤ４１
と噛合する前記第一及び第二ギヤ２２，２３の歯２２
ａ，２３ａは、歯面が円周方向に対して前記ウォームギ
ヤ４１の歯４１ａと対応する角度で傾斜しており、ウォ
ームギヤ４１の歯４１ａは、前記第一及び第二ギヤ２
２，２３の歯２２ａ，２３ａに跨って噛合されるように
なっている。

【００１０】弾性体２４は、エラストマ（ゴム又はゴム
状弾性材料）で成形されたものであって、ハブ２１の外
周面と第一及び第二ギヤ２２，２３との間に加硫接着に
より接合されている。また、第一及び第二ギヤ２２，２
３は、その歯２２ａ，２３ａの位相が互いに異なる状態
で、前記弾性体２４に接合されており、この位相ずれの
大きさは、ウォームギヤ４１に噛合させない自由状態で
は、ウォームギヤ４１の歯４１ａと第一及び第二ギヤ２
２，２３の歯２２ａ，２３ａとの円周方向隙間よりも適
宜大きく設定されている。このため、ウォームギヤ４１
との噛合部においては、このウォームギヤ４１の歯４１
ａを円周方向両側から挟み込むように噛合するものであ
る。

【００１１】上記構成を備える電動パワーステアリング
装置の防振構造によれば、例えば走行中の路面の凹凸等
によって、車軸側から操舵出力軸１を介してウォームホ
イール２に捩り振動が入力されても、ウォームギヤ４１
へのこの振動の伝達が、弾性体２４によって吸収される
ので、電動アシストモータ３の出力軸への加振が抑えら
れる。このため、ウォーム軸４を捩りばねとし、電動ア
シストモータ３の内部機構をマスとするばね−マス系の
共振や、これによるステアリングコラムへの更なる加振
を、有効に抑制することができる。

【００１２】また、ウォームギヤ４１とウォームホイー
ル２の噛合部では、電動アシストモータ３によって回転
されるウォームギヤ４１の歯４１ａが、第一及び第二ギ
ヤ２２，２３の歯２２ａ，２３ａを円周方向両側へ変位
させるように介入し、これによって、弾性体２４が捩り
変形を受ける。したがって、図３に示されるように、第
一及び第二ギヤ２２，２３の歯２２ａ，２３ａが、弾性
体２４の復帰力によって、ウォームギヤ４１の歯４１ａ
に、円周方向両側から挟み込むように噛合することにな
る。このため、噛合部のバックラッシュが解消され、歯
打音の発生を低減又は防止することができる。

【００１３】更に、この実施形態による防振構造は、ウ
ォームホイール２のハブ２１に、第一及び第二ギヤ２
２，２３をエラストマからなる弾性体２４で連結した簡
素な構造であるため、低コストで所要の防振効果を実現
することができる。

【００１４】次に図４は、本発明に係る電動パワーステ
アリング装置の防振構造の好ましい第二の実施形態を示
すもので、上記第一の実施形態と異なるところは、第一
及び第二ギヤ２２，２３を、その歯２２ａ，２３ａの位
相が互いに異なる状態でハブ２１に弾性的に連結する弾
性体２４が、前記ハブ２１の外周面に適当な締め代をも
って圧入嵌着された一対の金属環２５，２６と、第一及
び第二ギヤ２２，２３との間にそれぞれ加硫接着されて
いる点にある。

【００１５】詳しくは、金属環２５，２６は、それぞれ
内周筒部２５ａ，２６ａ及び鍔部２５ｂ，２６ｂからな
る略Ｌ字形の断面形状を呈し、前記鍔部２５ｂ，２６ｂ
がハブ２１の両端面と面位置になるように、ハブ２１の
外周面に互いに対称に嵌着されている。また、弾性体２
４は、第一ギヤ２２と金属環２５の間に加硫接着された
部分２４Ａと、第二ギヤ２３と金属環２６の間に加硫接
着された部分２４Ｂに分離しており、それぞれ、第一及
び第二ギヤ２２，２３と金属環２５，２６の対向周面間
から、この金属環２５，２６の鍔部２５ｂ，２６ｂとの
対向端面間にかけて延びる、略Ｌ字形の断面形状を呈す
る。

【００１６】その他の部分は、先に説明した図１と基本
的に同様に構成されているため、同一符号を付して、説
明を省略する。

【００１７】この実施形態によれば、先に説明した第一
の実施形態と同様の効果を実現するものであるが、特
に、ウォームホイール２が、弾性体２４Ａ，２４Ｂを第
一及び第二ギヤ２２，２３と金属環２５，２６の間に加
硫接着した後、金属環２５，２６をハブ２１の外周面に
圧入嵌着して組み立てられるため、その過程で、金属環
２５，２６の内周筒部２５ａ，２６ａが拡径されること
によって、成形後の収縮に起因する弾性体２４Ａ，２４
Ｂの内部引張応力が緩和又は解消され、その耐久性を向
上させることができる。また、第一及び第二ギヤ２２，
２３の歯２２ａ，２３ａの位相差は、金属環２５，２６
をハブ２１の外周面に圧入嵌着する際に、任意に設定す
ることができる。

【００１８】次に図５は、本発明に係る電動パワーステ
アリング装置の防振構造の第三の実施形態を示すもの
で、図中の参照符号５は、先に説明した図１に示される
電動アシストモータ３の出力軸（以下、モータ出力軸と
いう）、参照符号６は、このモータ出力軸５に外挿され
たスライダである。スライダ６は、モータ出力軸５にキ
ー又はスプライン５１によって軸方向移動可能に係合さ
れ、このモータ出力軸５と共に回転するようになってい
る。

【００１９】スライダ６は、ウォーム軸４におけるモー
タ側の端壁部４２の内周面と螺合している。詳しくは、
スライダ６の外周面には雄螺子部６１が形成され、一
方、外周面にウォームギヤ４１が形成されたウォーム軸
４は中空であって、その端壁部４２の内周面には雌螺子
部４３が形成されており、前記スライダ６は、この端壁
部４２に挿入されると共に、前記雄螺子部６１と雌螺子
部４３同士で螺合している。そして、モータ出力軸５の
先端部は、前記スライダ６を介してウォーム軸４の中空
部内に挿入された状態にある。

【００２０】モータ出力軸５には、その先端部と軸方向
所定位置に、鍔状の一対のスプリング保持部５２，５３
が形成されている。このスプリング保持部５２，５３間
の距離は、スライダ６の軸方向長さよりも長く、ウォー
ム軸４の端壁部４２は、スプリング保持部５２，５３間
の距離の中間位置にある。

【００２１】スライダ６の軸方向両端には鍔状のストッ
パ６２，６３が形成されており、モータ出力軸５に形成
されたスプリング保持部５２，５３は、このストッパ６
２，６３の軸方向両側に位置している。また、一方のス
プリング保持部５２とストッパ６２の対向距離Ｌ_１と他
方のスプリング保持部５３とストッパ６３の対向距離Ｌ
_２の和は、ウォーム軸４の端壁部４２の内側面４２ａと
一方のストッパ６２の対向距離Ｌ_３と前記端壁部４２の
外側面４２ｂと他方のストッパ６３の対向距離Ｌ_４の和
よりも大きい（Ｌ_１＋Ｌ_２＞Ｌ_３＋Ｌ_４）。

【００２２】スプリング保持部５２，５３とストッパ６
２，６３の間には、それぞれエラストマからなる筒状の
スプリング７Ａ，７Ｂが介装されている。また、ウォー
ム軸４の端壁部４２に形成された雌螺子部４３と、これ
に螺合したスライダ６の雄螺子部６１は、スプリング７
Ａ又は７Ｂの付勢力によってスライダ６が軸方向へ移動
可能となるように、リード（螺子の１回転で軸方向へ動
く距離）が大きく設定されている。

【００２３】以上の構成において、図６に示されるよう
に、モータ出力軸５が矢印Ｒ_１方向へ回転した場合は、
このモータ出力軸５と共に回転されるスライダ６が、雄
螺子部６１と雌螺子部４３の螺合による螺子推進力によ
って、ウォーム軸４の中空部内へ向けて、スプリング７
Ａを圧縮しながら軸方向移動する。そして、この軸方向
移動によってスライダ６のストッパ６３がウォーム軸４
の端壁部４２の外側面４２ｂと当接した時点で、モータ
出力軸５のＲ_１方向の駆動トルクがスライダ６からウォ
ーム軸４へ伝達され、ウォームギヤ４１とウォームホイ
ールの噛合部を介して、補助操舵トルクとしてステアリ
ングコラムに与えられる。

【００２４】次に、図７に示されるように、モータ出力
軸５が矢印Ｒ_２方向へ回転した場合は、このモータ出力
軸５と共に回転されるスライダ６が、雄螺子部６１と雌
螺子部４３の螺合による螺子推進力によって、ウォーム
軸４の外側（モータ側）へ向けて、スプリング７Ｂを圧
縮しながら軸方向移動する。そして、この軸方向移動に
よってスライダ６のストッパ６２がウォーム軸４の端壁
部４２の内側面４２ａと当接した時点で、モータ出力軸
５のＲ_２方向の駆動トルクがスライダ６からウォーム軸
４へ伝達され、ウォームギヤ４１とウォームホイールの
噛合部を介して、補助操舵トルクとしてステアリングコ
ラムに与えられる。

【００２５】また、モータ出力軸５の回転が停止した場
合は、図８に示されるように、スライダ６は、スプリン
グ７Ａ又は７Ｂの付勢力によって、ストッパ６２，６３
がウォーム軸４の端壁部４２と非接触となる中立位置に
保持される。例えば、図６に示された状態から、モータ
出力軸５の回転が停止した場合は、Ｌ_１−Ｌ_４の長さに
圧縮されたスプリング７Ａの反発力によって、スライダ
６は、ある程度の回転を伴いながら前記中立位置へ押し
戻される。したがって、車両走行中の路面の凹凸等に起
因する捩り振動がウォーム軸４に入力されても、この捩
り振動によるトルクは、雄螺子部６１と雌螺子部４３の
螺合部においてスライダ６の軸方向変位に変換され、モ
ータ出力軸５には殆ど伝達されない。

【００２６】また、上述のように、ウォーム軸４に捩り
振動が入力されることに伴うスライダ６の軸方向変位
は、その両側に存在するスプリング７Ａ，７Ｂの変形を
伴って行われる。そして、このスプリング７Ａ，７Ｂを
形成しているエラストマは、変形を受けることによって
内部摩擦による減衰を生じるので、適度な振動減衰効果
が得られる。

【００２７】更に、この実施形態による防振構造は、ス
ライダ６と、これを付勢するエラストマからなるスプリ
ング７Ａ，７Ｂによる簡素な構造であるため、低コスト
で所要の防振効果を実現することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る電動パワーステ
アリング装置の防振構造によれば、ウォームホイールの
ハブの外周に弾性体を介して連結した第一及び第二ギヤ
の歯で、ウォームギヤの歯を円周方向両側から挟み込む
ようにしたため、走行中の路面の凹凸に起因して、ステ
アリングコラム側からウォームホイールへ振動が入力さ
れても、この振動は弾性体によって吸収されるので、電
動アシストモータの出力軸への加振が有効に抑えられ、
しかも噛合部のバックラッシュが解消されるため、歯打
音の発生を防止することができる。

【００２９】また、本発明の請求項２に係る電動パワー
ステアリング装置の防振構造によれば、モータ出力軸の
回転が停止した状態においては、モータ出力軸とウォー
ム軸の間に介在するスライダが、スプリングによって、
トルクの伝達を遮断する中立位置に保持されるので、走
行中の路面の凹凸等に起因する捩り振動がウォームホイ
ールからウォーム軸に入力されても、この捩り振動によ
るトルクは、モータ出力軸には殆ど伝達されず、したが
って、電動アシストモータの出力軸への加振が有効に抑
えられる。

【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防
振構造の第一の実施形態を適用した電動パワーステアリ
ング装置の一部を概略的に示す説明図である。

【図２】上記第一の実施形態を、ウォームホイールとウ
ォームギヤとの噛合部の断面で示す説明図である。

【図３】上記第一の実施形態におけるウォームホイール
とウォームギヤとの噛合状態を示す説明図である。

【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の防
振構造の第二の実施形態を、ウォームホイールとウォー
ムギヤとの噛合部の断面で示す説明図である。

【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の防
振構造の第三の実施形態を、ウォーム軸の軸心を通る平
面で切断して示す断面図である。

【図６】上記第三の実施形態において、モータ出力軸が
Ｒ１方向へ回転した場合の動作を示す説明図である。

【図７】上記第三の実施形態において、モータ出力軸が
Ｒ２方向へ回転した場合の動作を示す説明図である。

【図８】上記第三の実施形態において、モータ出力軸が
停止した場合の動作を示す説明図である。

【図９】車両の電動パワーステアリング装置の概略構造
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 操舵出力軸 ２ ウォームホイール ２１ ハブ ２２ 第一ギヤ ２２ａ，２３ａ，４１ａ 歯 ２３ 第二ギヤ ２４，２４Ａ，２４Ｂ 弾性体 ２５，２６ 金属環 ２５ａ，２６ａ 内周筒部 ２５ｂ，２６ｂ 鍔部 ３ 電動アシストモータ ４ ウォーム軸 ４１ ウォームギヤ ４２ 端壁部 ４３ 雌螺子部 ５ モータ出力軸（出力軸） ５１ キー又はスプライン ５２，５３ スプリング保持部 ６ スライダ ６１ 雄螺子部 ６２，６３ ストッパ ７Ａ，７Ｂ スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米谷 光博 神奈川県藤沢市辻堂新町４−３−１ エ ヌ・オー・ケー・メグラスティック株式会 社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA04 3J030 AB02 AB04 BA03 BB16 BD06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動アシストモータ（３）により回転さ
   れるウォームギヤ（４１）が、操舵出力軸（１）に装着
   されたウォームホイール（２）と噛合した構造を備える
   電動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（２）が、 ハブ（２１）の外周に軸方向に並んで同心的かつ捩り変
   位可能に配置された互いに同一歯数かつ同一ピッチの第
   一及び第二ギヤ（２２，２３）と、 これら第一及び第二ギヤ（２２，２３）をその歯（２２
   ａ，２３ａ）の位相が互いに異なる状態で前記ハブ（２
   １）に弾性的に連結する弾性体（２４）とを備え、 前記第一及び第二ギヤ（２２，２３）の歯（２２ａ，２
   ３ａ）が前記ウォームギヤ（４１）の歯（４１ａ）を噛
   合位置で円周方向両側から挟み込むことを特徴とする電
   動パワーステアリング装置の防振構造。
2. 【請求項２】 電動アシストモータにより回転されるウ
   ォーム軸（４）に形成されたウォームギヤ（４１）が、
   操舵出力軸に装着されたウォームホイール（２）と噛合
   した構造を備える電動パワーステアリング装置におい
   て、 前記電動アシストモータの出力軸（５）に相対回転が阻
   止されると共に軸方向移動可能な状態に係合されたスラ
   イダ（６）が、中空に形成された前記ウォーム軸（４）
   の端壁部（４２）の内周に、スプリング（７Ａ，７Ｂ）
   の付勢力によって軸方向移動可能な状態に螺合され、 このスライダ（６）に、前記端壁部（４２）に軸方向両
   側から当接可能なストッパ（６２，６３）が設けられ、 前記スプリング（７Ａ，７Ｂ）が、前記スライダ（６）
   を、前記ストッパ（６２，６３）を前記端壁部（４２）
   と非接触とする中立位置に向けて付勢してなることを特
   徴とする電動パワーステアリング装置の防振構造。