JP2003154945A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電動モータの回転をウォームギヤ機構で減速し
て舵取り機構に伝える。ウォーム軸を回転自在に支持す
る軸受のハウジングへの組み付けクリアランスが原因で
騒音が発生する場合がある。 【解決手段】ギヤハウジング５のねじ孔４６にねじ込ん
だ予圧付与用のねじ部材４５によって、第２の転がり軸
受３５の外輪３９を付勢し、第１及び第２の転がり軸受
３４，３５に予圧を与える。第１の転がり軸受３４の外
輪３８を第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面に突き
当てて、外輪３８と第１の軸受保持孔４０の間の径方向
クリアランスをなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータにより
操舵補助力を得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、例え
ばピニオンタイプＥＰＳでは、モータの回転力をウォー
ムに伝え、さらにウォームホイールに伝えることでモー
タの回転を減速してモータの出力を増幅し、ステアリン
グ操作をトルクアシストするようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の減速機構として
のウォーム及びウォームホイールの噛み合いには適度な
バックラッシが必要であるが、例えば石畳み等の悪路を
走行するときに、タイヤからの反力によって上記のバッ
クラッシに起因した歯打ち音が発生する場合がある。こ
の歯打ち音が車室内に騒音として伝わると、運転者に不
快感を与えることになる。

【０００４】そこで、減速ギヤ機構のウォームとウォー
ムホイールの噛み合い精度を向上させて、バックラッシ
を詰めることも考えられるが、バックラッシを詰め過ぎ
ると、フリクションが増加してステアリングシャフトの
回転抵抗が大きくなるので、バックラッシ対策での騒音
低減には限界がある。一方、ウォーム軸を支持する軸受
とこの軸受を保持するギヤハウジングとの組み付けクリ
アランスが原因で、悪路走行時に、軸受がギヤハウジン
グを叩き、ギヤハウジングに振動音を生ずる場合があ
り、この振動音も騒音発生の大きな要因となっている。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、軸受の組み付けクリアランスに起因して発生する
騒音を低減することのできる電動式動力舵取装置を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するため、本発明は、操舵補助用の電動モータの
回転軸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、
上記ウォーム軸及びウォームホイールを収容するハウジ
ングと、ウォーム軸の第１及び第２の端部をそれぞれ回
転自在に支持する第１及び第２の軸受と、ハウジングに
設けられ、第１及び第２の軸受をそれぞれ保持する第１
及び第２の軸受保持孔とを備え、第１及び第２の軸受保
持孔の少なくとも一方の内面をテーパ状にしてあること
を特徴とするものである。

【０００７】本発明では、軸受を軸受保持孔のテーパ状
の内面に突き当てることにより、軸受の軸方向移動を止
め、且つ軸受と軸受保持孔の間の径方向クリアランスを
零にすることができる。これにより、悪路走行時に軸受
がハウジングを叩くようなことがなく、騒音を格段に低
減することができる。しかも、これを簡単な構造変更の
みで達成できるので、設計の自由度低下やコスト上昇を
抑制することができる。

【０００８】一方、軸受保持孔のテーパ状の内面に軸受
を突き当てた場合、両者はほぼ線接触となり、摩耗等を
生じるおそれがある。そこで、上記テーパ状の内面を持
つ軸受保持孔の上記内面と対応する軸受の外輪の外周面
との間に介在し両者に面接触する断面略楔状の弾性筒体
を備えていれば好ましい。この場合、弾性筒体が軸受保
持孔及び外輪に面接触するので、摩耗の発生を抑制する
ことができる。また、弾性筒体であれば、寸法交差を厳
しくすることなく軸受保持孔及び外輪に確実に面接触さ
せることができ、装着性が良い。上記弾性筒体として
は、合成樹脂及び／又は合成ゴムを用いることができ
る。

【０００９】また、何れか一方の軸受の外輪を軸方向に
付勢することにより第１及び第２の軸受に予圧を付与す
る予圧付与手段を備える場合には、軸受内部の隙間を除
去して、騒音低減により寄与することができる点で好ま
しい。予圧付与手段によって軸受を軸方向に付勢するこ
とで、上記のテーパ面と軸受を確実に押圧し、軸受の組
み付けクリアランスを確実に除去できる点でも好まし
い。上記軸受保持孔が予圧付与手段に設けられる場合に
は、軸受の組み付けクリアランスの除去と予圧付与とを
簡単な構造にて達成できる点で好ましい。

【００１０】

【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断面図である。図１を
参照して、本電動式動力舵取装置（以下では単に動力舵
取装置という）では、ステアリングホイール１を取り付
けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアン
ドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される
出力軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を
介して同軸的に連結されている。

【００１１】第１及び第２の操舵軸２，３を支持するギ
ヤハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、
車体（図示せず）に取り付けられている。ギヤハウジン
グ５は、互いに嵌め合わされる第１のハウジング６と第
２のハウジング７により構成されている。具体的には、
第２のハウジング７は筒状をなし、その上端部７ａが第
１のハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わ
されている。第２のハウジング７は減速ギヤ機構として
のウォームギヤ機構８を収容し、第１のハウジング６は
トルクセンサ９及び制御基板１０等を収容している。

【００１２】上記ウォームギヤ機構８は、図２に示すよ
うに、電動モータＭの回転軸３２に例えばスプライン３
３等が内周部に形成された継手機構を介して連結される
ウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且
つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に
一体回転可能で且つ軸方向移動を規制されたウォームホ
イール１２とを備える。ウォーム軸１１は第２のハウジ
ング７内に一対の転がり軸受３４，３５（図２参照）を
介して回転自在に支持されている。

【００１３】ウォームホイール１２は第２の操舵軸３に
一体回転可能に結合される環状の芯金１２ａと、該芯金
１２ａの周囲に設けられ外周部に歯が形成された合成樹
脂部材１２ｂとを備えている。芯金１２ａは例えば合成
樹脂部材１２ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされ
るものである。第２の操舵軸３は、ウォームホイール１
２を軸方向の上下に挟んで配置される一対の転がり軸受
１３，１４により回転自在に支持されている。

【００１４】転がり軸受１３の外輪１５は、第１のハウ
ジング６の下端部の筒状突起６ｂ内の軸受保持孔１６に
嵌め入れられて保持されている。外輪１５の上端面部は
軸受保持孔１６の底となる環状の段部１７に当接してお
り、第１のハウジング６に対する軸方向上方への移動が
規制されている。一方、転がり軸受１３の内輪１８は第
２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。
内輪１８の下端面部はウォームホイール１２の芯金１２
ａの上端面部に当接している。

【００１５】また、転がり軸受１４の外輪１９は第２の
ハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持さ
れている。外輪１９の下端面部は第２のハウジング７の
下端の環状の段部２１に当接し、第２のハウジング７に
対する軸方向下方への移動が規制されている。転がり軸
受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で
且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。
内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸
３のねじ部に締め込まれるナット２４との間に挟持され
ている。

【００１６】トーションバー４は第１及び第２の操舵軸
２，３を貫通している。トーションバー４の上端部４ａ
は、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能
に連結され、トーションバー４の下端部４ｂは、連結ピ
ン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結され
ている。第２の操舵軸３の下端部は、図示しない中間軸
を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結
されている。上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と
同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２
と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はス
テアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通して
いる。

【００１７】第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ
軸受からなる転がり軸受２９を介して第１のハウジング
６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部
の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第
１及び第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規
制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わ
されている。次いで、図２を参照して、ウォーム軸１１
は電動モータＭの回転軸３２から遠い側の端部である第
１の端部１１ａと、回転軸３２に近い側の端部である第
２の端部１１ｂとを備える。これらウォーム軸１１の第
１及び第２の端部１１ａ，１１ｂは、ギヤハウジング７
により保持される第１及び第２の転がり軸受３４，３５
によりそれぞれ回転自在に支持されている。第１及び第
２の転がり軸受３４，３５は例えば玉軸受からなる。

【００１８】第１及び第２の転がり軸受３４，３５の内
輪３６，３７が、それぞれウォーム軸１１の第１及び第
２の端部１１ａ，１１ｂの対応するくびれ部に嵌合され
ている。また、第１及び第２の転がり軸受３４，３５の
外輪３８，３９は、それぞれギヤハウジング７の第１及
び第２の軸受保持孔４０，４１にそれぞれ保持されてい
る。第１の軸受保持孔４０の内面はウォーム軸１１の第
１の端部１１ａの先端延長方向に向けて先細りとなるテ
ーパ状に形成されている。第１の転がり軸受３４の外輪
３８の外周肩部が第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内
面に突き当てられ、外輪３８の軸方向及び径方向の移動
が規制されている。外輪３８が第１の軸受保持孔４０の
内面によって軸方向にも受けられるので、第１の軸受保
持孔４０の底部４２と第１の転がり軸受３４の外輪３８
との間には必ず隙間が生ずることになる。

【００１９】ウォーム軸１１の第１の端部１１ａを支持
する第１の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１
１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム
軸１１の第２の端部１１ｂ側への移動が規制されてい
る。一方、ウォーム軸１１の第２の端部１１ｂを支持す
る第２の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の
位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１
１の第１の端部１１ａ側への移動が規制されている。

【００２０】また、第２の転がり軸受３５の外輪３９は
予圧付与手段としてのねじ部材４５により、第１の転が
り軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤ
ハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれるこ
とにより、第１及び第２の転がり軸受３４，３５に予圧
を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決め
している。４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定する
ためにねじ部材４５に係合されるロックナットである。

【００２１】本実施の形態によれば、ねじ部材４５によ
る付勢力が、第２の転がり軸受３５及びウォーム軸１１
を介して第１の転がり軸受３４に与えられ、これによ
り、第１の転がり軸受３４の外輪３８が第１の軸受保持
孔４０のテーパ状の内面に突き当てられる。その結果、
第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面によって、第１
の転がり軸受３４が軸方向及び径方向に受けられると共
に、第１の転がり軸受３４と軸受保持孔４０の間の径方
向クリアランスを零にすることができる。したがって、
悪路走行時に第１の転がり軸受３４がギヤハウジング５
の第２のハウジング７を叩くようなことがなく、騒音を
格段に低減することができる。しかも、これを単に第１
の軸受保持孔４０をテーパ状にするという簡単な構造変
更のみで達成できるので、設計の自由度低下やコスト上
昇を抑制することができる。

【００２２】また、ねじ部材４５による予圧付与によ
り、第１及び第２の転がり軸受３４，３５の内部隙間を
除去して、騒音低減により寄与することができる。特
に、予圧付与のために第１の転がり軸受３４を軸方向に
付勢することで、第１の転がり軸受３４の外輪３８を第
１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面に確実に押圧し、
第１の転がり軸受３４の組み付けクリアランスを確実に
除去することができる。なお、回転軸３２に近い側の第
２の転がり軸受３５のほうは、仮に、その外輪３９と第
２の軸受保持孔４１との間に多少のクリアランスがあっ
たとしても、予圧付与のためのねじ部材４５が外輪３９
の端面を押圧しているので、径方向に動き難く、振動騒
音を発生するおそれは少ない。

【００２３】図３は本発明の別の実施の形態を示してい
る。図３を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態
と異なるのは、第１の軸受保持孔４０のテーパ状の内面
と第１の軸受３４の外輪３８の外周面との間に断面略楔
状の弾性筒体４８を介在させている点にある。弾性筒体
４８の内周面は外輪３８の外周面に沿って貼り付け固定
された円筒面４９からなり、外周面は第１の軸受保持孔
４０の内面と同等以上の傾斜のテーパ面５０からなる。
弾性筒体４８は、ナイロン６、ナイロン６−６及びナイ
ロン４６などのポリアミド樹脂や、ＰＥＴ（ポリエチレ
ンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレ
ート）及びＬＣＰ（液晶ポリマー）等のポリエステル樹
脂を用いることができる。ガラス繊維、炭素繊維等の強
化材を含んでいても良い。

【００２４】弾性筒体４８であれば、第１の軸受保持孔
４０の内面や第１の転がり軸受３４の外輪３８の外周面
に沿うように適度に弾性変形するので、弾性筒体４８、
外輪３８の外周面、第１の軸受保持孔４０の内面の三者
の寸法交差を厳しくする必要がなく、しかも、弾性筒体
４８が外輪３８の外周面、第１の軸受保持孔４０の内面
に確実に面接触して摩耗発生を抑制できると共に弾性筒
体４８の装着性が良い。

【００２５】なお、弾性筒体４８のテーパ面５０として
は、第１の軸受保持孔４０のテーパよりも若干傾斜を大
きくするほうが、両者の密着性を高くするうえで好まし
い。また、上記の弾性筒体４８に軸方向に延びるすり割
りを設けるようにしても良い。また、図３の弾性筒体４
８に代えて、図４に示すように、第１の転がり軸受３４
の外輪３８の端面に接する環状フランジ５１を底部に有
する弾性筒体４８Ａを用いることもでき、この場合、軸
方向の位置決めが容易という利点がある。また、弾性筒
体４８Ａを外輪３８に接着等しておく必要は特にない。

【００２６】また、図３の弾性筒体４８に代えて、図５
（ａ）及び（ｂ）に示す弾性筒体４８Ｂを用いても良
い。この弾性筒体４８Ｂは、図５（ａ）に示すように自
由状態で内周面６０も外周面５０と同様のテーパ面をな
し、図５（ｂ）に示すように、第１の転がり軸受３４の
外輪３８が装着された状態で、内周面６０の一部が弾性
的に変形して、外輪３８の外周面に沿う円筒面６１と、
外輪３８の軸方向端面に面接触する軸方向位置決め段部
６２とを形成する。この場合にも、軸方向の位置決めが
容易に達成される点で好ましい。

【００２７】なお、図５（ａ）の自由状態において、内
周面６０は外周面５０と必ずしも同一傾斜でなくても良
いが、内周面６０の最小径が外輪３８の外径よりも小さ
いことが必要である。何れにしても、第１の転がり軸受
３４が装着される状態で弾性筒体４８Ｂとして断面略楔
形の部分が形成されれば良い。また、弾性筒体４８Ｂが
第１の軸受保持孔４０の内周面に貼り付け固定されてい
ても良い。また、図６に示すように、外周にねじ部を有
する筒状の予圧付与用のねじ部材４５Ａの内周に設けた
第２の軸受保持孔５２のテーパ状の内面にて第２の転が
り軸受３５の外輪３９を受けるようにしても良い。この
場合、第２の転がり軸受３５の径方向のがたつきを防止
して、騒音低減に寄与することができる。また、第２の
転がり軸受３５の組み付けクリアランスの除去と予圧付
与とを簡単な構造にて達成することができる。なお、第
１の軸受保持孔４０と第２の軸受保持孔５２のテーパの
傾斜は逆向きである。

【００２８】図６の実施の形態に、図３の実施の形態と
同様の弾性筒体４８を適用し、外輪３９の外周面に貼り
付け固定して用いても良いし（図７参照）、また、図４
の実施の形態と同様の弾性筒体４８Ａを適用しても良い
（図８参照）。各弾性筒体４８，４８Ａは、第２の転が
り軸受３５の外輪３９の外周面に沿う円筒面４９と、ね
じ部材４５Ａのテーパ状の第２の軸受保持孔５２の内面
に沿うテーパ面５０を有する。また、弾性筒体４８Ａは
外輪３９の端面に沿う環状フランジ５１を有する。

【００２９】また、図６の実施の形態に、図５（ａ）及
び（ｂ）の実施の形態と同様の弾性筒体４８Ｂを適用す
るようにしても良い（図９参照）。なお、本発明は上記
各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許
請求の範囲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
要部の断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】本発明の別の実施の形態の電動式動力舵取装置
の要部の拡大断面図である。

【図４】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵
取装置の要部の拡大断面図である。

【図５】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵
取装置の要部の拡大断面図であり、（ａ）及び（ｂ）は
第１の転がり軸受の装着前の状態及び装着後の状態をそ
れぞれ示している。

【図６】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵
取装置の要部の拡大断面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵
取装置の要部の拡大断面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵
取装置の要部の拡大断面図である。

【図９】本発明のさらに別の実施の形態の電動式動力舵
取装置の要部の拡大断面図である。

【符号の説明】

５ ギヤハウジング ７ 第２のハウジング ８ ウォームギヤ機構 １１ ウォーム軸 １２ ウォームホイール Ｍ 電動モータ ３４ 第１の転がり軸受（第１の軸受） ３５ 第２の転がり軸受（第２の軸受） ３８，３９ 外輪 ４０ 第１の軸受保持孔 ４１ 第２の軸受保持孔 ４５，４５Ａ ねじ部材（予圧付与手段） ４８，４８Ａ，４８Ｂ 弾性筒体 ４９ 円筒面 ５０ テーパ面 ５１ 環状フランジ ５２ 第２の軸受保持孔 ６０ 内周面 ６１ 円筒面 ６２ 位置決め段部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵補助用の電動モータの回転軸の回転を
   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、 上記ウォーム軸及びウォームホイールを収容するハウジ
   ングと、 ウォーム軸の第１及び第２の端部をそれぞれ回転自在に
   支持する第１及び第２の軸受と、 ハウジングに設けられ、第１及び第２の軸受をそれぞれ
   保持する第１及び第２の軸受保持孔とを備え、 第１及び第２の軸受保持孔の少なくとも一方の内面をテ
   ーパ状にしてあることを特徴とする電動式動力舵取装
   置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記テーパ状の内面を
   持つ軸受保持孔の上記内面と対応する軸受の外輪の外周
   面との間に介在し両者に面接触する断面略楔状の弾性筒
   体を備えることを特徴とする電動式動力舵取装置。
3. 【請求項３】請求項２において、上記弾性体が合成樹脂
   及び／又は合成ゴムを含むことを特徴とする電動式動力
   舵取装置。
4. 【請求項４】請求項１，２又は３において、何れか一方
   の軸受の外輪を軸方向に付勢することにより第１及び第
   ２の軸受に予圧を付与する予圧付与手段を備えることを
   特徴とする電動式動力舵取装置。
5. 【請求項５】請求項４において、上記軸受保持孔が予圧
   付与手段に設けられることを特徴とする電動式動力舵取
   装置。