JP2010100105A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数段の減速機構を用いる場合において、振動、騒音の少ない車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵補助用の第１及び第２の電動モータ１６１，１６２の回転を、第１の減速機構１７及び第２の減速機構１８を介して舵取り機構Ａに伝達する。予圧付与機構８１，８２が、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０に連結された駆動歯車２１１，２１２と共通の従動歯車２２との接触領域Ｑに予圧を付与する。揺動支持機構８３，８４によって各電動モータ１６１，１６２を揺動中心Ｐの回りに揺動可能に支持する。付勢部材８５によって各電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９を揺動付勢する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用操舵装置に関するものである。

車両用操舵装置として、電動モータの出力軸の回転を二段の減速機構を用いて舵取り機構に与える電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献１，２を参照）。
特開平８−２５８７２８号公報 特開２００３−１２７８８１号公報

しかしながら、複数段の減速機構を用いた場合、例えば１段目の減速機構において、バックラッシが原因となり、ギヤの噛み合い部に、騒音（ラトル音）や振動が発生するおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数段の減速機構を用いる場合において、振動、騒音の少ない車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、アクチュエータ本体（３９）およびアクチュエータ本体によって支持された出力部材（２０）を含み操舵力を発生するアクチュエータ（１６１，１６２）と、上記出力部材に連結された駆動部材（２１１，２１２）および駆動部材に従動する従動部材（２２；２２Ａ）を含む第１の減速機構（１７；１７Ａ）と、上記第１の減速機構に接続された第２の減速機構（１８）と、上記第２の減速機構に接続された舵取り機構（Ａ）と、第１の減速機構の駆動部材および従動部材の接触領域（Ｑ）に予圧を付与する予圧付与機構（８１，８２；８１Ａ，８２Ａ；８１Ｂ，８２Ｂ；８１Ｃ，８２Ｃ）と、を備えたことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、第１の減速機構の駆動部材および従動部材の接触領域に予圧を付与することにより、第１の減速機構の振動、騒音を低減することができ、ひいては振動、騒音の少ない車両用操舵装置を実現することができる。
また、上記予圧付与機構は、アクチュエータ本体を移動可能に支持する支持機構（８３，８４；８３Ｂ，８４Ｂ）と、上記接触領域に予圧を付与するようにアクチュエータ本体を付勢する付勢部材（８５；８５１，８５２；８５３，８５４；８５５）と、を含む場合がある（請求項２）。この場合、付勢部材によってアクチュエータ本体を付勢することにより、アクチュエータ本体の出力部材に連結された駆動部材を従動部材側へ付勢することができ、その結果、駆動部材と従動部材の接触領域に予圧を付与することができる。

また、上記アクチュエータは、複数の電動モータ（１６１，１６２）を含み、各電動モータは、アクチュエータ本体としてのモータ本体（３９）と、出力部材としての回転軸（２０）とを有し、上記付勢部材（８５；８５５）は、複数の電動モータのモータ本体間に介在している場合がある（請求項３）。この場合、複数のモータ本体間に介在する付勢部材によって、複数のモータ本体を付勢することができる。したがって、各モータ本体を付勢す付勢部材を共通化することができ、構造を簡素化することができる。

また、上記アクチュエータは、複数の電動モータを含み、各電動モータは、アクチュエータ本体としてのモータ本体と、出力部材としての回転軸とを有し、上記複数の電動モータおよび第１の減速機構を収容するハウジング（１９）を備え、上記付勢部材（８５１，８５２；８５３，８５４）は、上記ハウジングと各モータ本体との間に介在している場合がある（請求項４）。この場合、ハウジングの内面と各モータ本体との間のスペースを付勢部材の配置に利用するので、ハウジング、ひいては車両用操舵装置の小型化に寄与することができる。

また、上記支持機構は、アクチュエータ本体を揺動可能に支持する揺動支持機構（８３，８４）を含む場合がある（請求項５）。この場合、てこの原理を利用して、付勢部材にかかる負荷を小さくすることができる。
また、上記支持機構は、アクチュエータ本体をスライド可能に支持するスライド支持機構（８３Ｂ，８４Ｂ）を含む場合がある（請求項６）。この場合、アクチュエータ本体が移動したときに、第１の減速機構の駆動部材および従動部材のアライメントに変化がない。したがって、駆動部材および従動部材の間で安定した伝動を確保することができる。

なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

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。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の構成を模式的に示す概略図である。
図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオン軸７およびラックバー８により、ラックアンドピニオン機構からなる舵取り機構Ａが構成されている。

ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力側のアッパーシャフト３ａと、ピニオン軸７に連なる出力側のロアーシャフト３ｂとに分割されており、これらアッパーおよびロアーシャフト３ａ，３ｂはトーションバー１２を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー１２を介するアッパーおよびロアーシャフト３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が設けられており、このトルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１４に与えられる。ＥＣＵ１４では、トルク検出結果や車速センサ１５から与えられる車速検出結果等に基づいて、操舵力（本実施の形態では操舵補助力）を発生するためのアクチュエータとしての例えばブラシレスモータからなる第１および第２の電動モータ１６１，１６２を駆動制御する。

第１および第２の電動モータ１６１，１６２の出力回転が伝動装置としての第１の減速機構１７および第２の減速機構１８を介して減速されてピニオン軸７に伝達され、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
第１および第２の電動モータ１６１，１６２と、第１の減速機構１７と、第１および第２の電動モータ１６１，１６２並びに第１の減速機構１７を収容するハウジング１９とを含む単一のユニットとしてのサブアセンブリＳＡが構成されている。

第１の減速機構１７は、各電動モータ１６１，１６２の出力部材としての回転軸２０にそれぞれ同行回転可能に連結された駆動部材としての駆動歯車２１１，２１２と、これらの駆動歯車２１１，２１２に噛み合う従動部材としての従動歯車２２とを備えている。
第２の減速機構１８は、第１および第２の電動モータ１６１，１６２により第１の減速機構１７を介して回転駆動されるウォーム軸２３と、このウォーム軸２３に噛み合うと共にステアリングシャフト３のロアーシャフト３ｂに同行回転可能に連結されたウォームホイール２４を備えている。すなわち第２の減速機構１８はウォームギヤ機構により構成されている。

図２を参照して、サブアセンブリＳＡは、互いに所定間隔を隔てて対向する第１の支持板２５および第２の支持板２６を有している。第１の支持板２５は、第２の減速機構１８を収容するギヤハウジング２７に、例えば固定ねじ２８を用いて締結されている。
図３に示すように、第１の支持板２５および第２の支持板２６の間に、両支持板２５，２６間の間隔を規制するための複数の筒状のスペーサ２９が介在している。そのスペーサ２９に挿通された固定ねじ３０を用いて、第１の支持板２５および第２の支持板２６が互いに固定されている。例えば、第２の支持板２６のねじ挿通孔を挿通した固定ねじ３０が、第１の支持板２５に形成されたねじ孔３１にねじ込まれることにより、両支持板２５，２６間にスペーサ２９が挟持され、その結果、両支持板２５，２６が互いに固定されている。

再び図２を参照して、第１の減速機構１７の従動歯車２２とは同行回転する支軸３２が設けられている。一方、第１および第２の支持板２５，２６には、それぞれ、第１および第２の支持孔３３，３４が同一軸線上に並ぶように形成されている。従動歯車２２の支軸３２は、第１の支持孔３３に保持された第１の軸受３５によって回転可能に支持されているとともに、第２の支持孔３４に保持された第２の軸受３６を介して回転可能に支持されている。

第２の支持板２６は、第１の支持板２５に対向する第１の面３７と、第１の面３７とは反対側の第２の面３８とを有している。第２の支持板２６の第２の面３８に、各電動モータ１６１，１６２のアクチュエータ本体としてのモータ本体３９が、揺動可能に支持されている。
本実施の形態の主に特徴とするところは、第１の減速機構１７の駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２の接触領域Ｑに予圧を付与する予圧付与機構８１、８２を設けている点にある。

各予圧付与機構８１，８２は、各電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９を揺動可能に支持する揺動支持機構８３，８４と、上記接触領域Ｑに予圧を付与するように各モータ本体３９を揺動付勢する共通の付勢部材８５とを有している。
具体的には、第２の支持板２６の第１の面３７側から、第２の支持板２６の挿通孔４０を通して、モータ本体３９の端壁４１のねじ孔４２にねじ込まれた固定ねじ４３を用いて、モータ本体３９が、第２の支持板２６に固定されている。挿通孔４０の内周と固定ねじ４３の外周との間には、筒状の弾性部材８６が介在している。また、筒状の弾性部材８６の一端に設けられた環状のフランジ８７が、第２の支持板２６の第２の面３８とモータ本体３９の端壁４１との間に、弾性的に圧縮された状態で介在している。

各電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９の端壁４１から、回転軸２０が突出しており、回転軸２０は、第２の支持板２６に形成された支持孔４４を挿通して、第１および第２の支持板２５，２６間に延びている。各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の端部にそれぞれ取り付けられた駆動歯車２１１，２１２が、共通の従動歯車２２に噛み合っている。

各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０は、支持孔４４に保持された例えば転がり軸受８８によって、回転可能に支持されている。この転がり軸受８８は、当該転がり軸受８８によって支持された回転軸２０の部分を中心（揺動中心Ｐに相当）として、各電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９が揺動することを許容する程度の内部隙間を有している。ただし、転がり軸受８８として、球面軸受を用いるようにしてもよい。

各モータ本体３９を揺動可能に支持する各揺動支持機構８３，８４は、モータ本体３９の揺動の支点となる転がり軸受８８と、モータ本体３９を揺動可能に第２の支持板２６に取り付けている弾性部材８６および固定ねじ４３とによって構成されている。尚、回転軸２０と支持孔４４との間に、上記揺動を可能にするように隙間を設け、転がり軸受８８を省略してもよい。

また、付勢部材８５は、図４に示すように、第１および第２の電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９の外周の対向部間に介在しており、図２に示すように、各モータ本体３９を上記転がり軸受８８を支点として揺動中心Ｐの回りに揺動付勢する。付勢部材８５としては、例えば棒状のゴム、圧縮コイル等の弾性部材を用いることができる。
付勢部材８５による揺動付勢により、駆動歯車２１１，２１２が互いの間に従動歯車２２を挟持する方向に弾性的に付勢される。

図５に示すように、第１および第２の電動モータ１６１，１６２のそれぞれの回転軸２０に取り付けられた駆動歯車２１１，２１２は、従動歯車２２を挟んで対向する位置に配置されている。
図２を参照して、第１および第２の電動モータ１６１，１６２および第１の減速機構１７を収容するハウジング１９は、第１の支持板２５と筒状のカバーハウジング４５とを組み合わせて構成されており、内部に収容空間を区画している。カバーハウジング４５は、一端４６ａが開放し第２の支持板２６の周囲を取り囲む筒状部４６と、その筒状部４６の他端４６ｂを閉塞する端壁４７とを有している。

図６に示すように、カバーハウジング４５の筒状部４６の一端４６ａの周方向の一部から径方向外方に延びる取付フランジ４８が設けられている。その取付フランジ４８を挿通して第１の支持板の２５のねじ孔４９にねじ込まれた固定ねじ５０を用いて、カバーハウジング４５が、第１の支持板２５に固定されている。
図７を参照して、支軸３２は、従動歯車２２とは同行回転可能に且つ軸方向に同行移動可能に設けられている。支軸３２は軸方向に浮動状に支持されている。具体的には、第１の軸受３５は、第１の支持板２５の第１の支持孔３３に圧入された外輪５１と、支軸３２がルーズフィットで嵌合された内輪５２と、外輪５１および内輪５２の間に介在する転動体５３とを有する玉軸受からなる。

また、第２の軸受３６は、第２の支持板２６の第２の支持孔３４に、圧入されて保持されたスライドメタル等のすべり軸受からなる。ただし、第２の軸受３６として、玉軸受等の転がり軸受を用いるようにしてもよい。
支軸３２の外周には、支軸３２の軸方向に同行移動可能な環状の第１および第２の押圧板５４，５５が取り付けられている。第１の押圧板５４は、第１の軸受３５と従動歯車２２との間に配置され、第１の軸受３５の内輪５２の端面５２ａと第１の押圧板５４との間に、例えばゴム製の環状の弾性部材５６が圧縮状態で介在している。

また、第２の押圧板５５は、第２の軸受３６と従動歯車２２との間に配置され、第２の軸受３６の端面３６ａと第２の押圧板５５との間に、環状の弾性部材５７が圧縮状態で介在している。両弾性部材５６，５７によって、支軸３２が軸方向の双方に弾性支持されている。
したがって、従動歯車２２に働くスラスト力を弾性部材５６，５７によって弾性的に受けることができるので、上記スラスト力に起因した、駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２の伝達効率の低下を抑制することができ、また、上記スラスト力に起因して支軸３２と各支持板２５，２６との間に発生する振動を抑制することができる。

すなわち、複数の小型の電動モータ１６１，１６２を用いるとともに、第１の減速機構１７を高減速比にしているので、急操舵などで高速回転したときに、各部品の組立精度のばらつき等により、電動モータ１６１，１６２の回転軸２０とは平行な方向に高いスラスト力が発生するおそれがある。仮に、電動モータ１６１，１６２において、回転軸２０を玉軸受にて支持した場合には、部品点数が増加したり、異音が発生したりするおそれがある。これに対して、本実施の形態では、上記の弾性部材５６，５７によって、上記のスラスト力を吸収することができ、これにより、伝達効率の低下を抑制することができ、また、支軸３２と各支持板２５，２６との間に発生する振動を抑制することができる。

再び、図２を参照して、ウォーム軸２３は、第１の減速機構１７の出力軸としての、従動歯車２２の支軸３２とは同軸上に配置される。ウォーム軸２３は、その軸長方向に離隔する第１および第２の端部２３ａ，２３ｂを有し、第１および第２の端部２３ａ，２３ｂ間の中間部に歯部２３ｃを有する。
ウォームホイール２４は、ステアリングシャフト３のロアーシャフト３ｂの軸方向中間部に同行回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール２４は、ロアーシャフト３ｂに一体回転可能に結合される環状の芯金５８と、芯金５８の周囲を取り囲み外周に歯部５９ａを形成した合成樹脂部材５９とを備える。芯金５８は、例えば合成樹脂部材５９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１の減速機構１７の出力軸としての、従動ギヤ２２の支軸３２と、ウォーム軸２３とが同軸上に並べて配置されており、支軸３２およびウォーム軸２３は、互いの間に介在する継手６０を介して同軸的に動力伝達可能に連結されている。継手６０は、支軸３２とは同行回転する環状の入力部材６１と、ウォーム軸２３とは同行回転する環状の出力部材６２と、入力部材６１および出力部材６２の間に介在し入力部材６１および出力部材６２を動力伝達可能に連結する環状の弾性部材６３とを有している。

ウォーム軸２３の第１および第２の端部２３ａ，２３ｂは、対応する第３および第４の軸受６４，６５をそれぞれ介してギヤハウジング２７に回転可能に支持されている。第３および第４の軸受６４，６５は例えば玉軸受からなる。
第３および第４の軸受６４，６５の内輪６６，６７が、それぞれ、ウォーム軸２３の第１および第２の端部２３ａ，２３ｂに一体回転可能に嵌合されている。各内輪６６，６７は、ウォーム軸２３の対応する互いに逆向きの位置決め段部２３ｄ，２３ｅに、それぞれ当接している。第３および第４の軸受６６，６７の外輪６８，６９は、ギヤハウジング２７の対応する軸受保持孔７０，７１に保持されている。

軸受保持孔７０に隣接するねじ部７２に、環状の固定部材７３がねじ込まれており、固定部材７３が、第３の軸受６４の外輪６８の端面を押圧している。固定部材７３による押圧力は、第３の軸受６４の内輪６６、ウォーム軸２３の位置決め段部２３ｄ、２３ｅ、第４の軸受６５の内輪６７および外輪６９を介して、軸受保持孔７１の底部によって受けらている。これにより、第３の軸受６４および第４の軸受６５に予圧が付与されている。

また、サブアセンブリＳＡには、従動歯車２２の回転角を検出する回転角検出装置としての回転角センサ７４が備えられている。回転角センサ７４は、従動歯車２２の端面に同行回転可能に取り付けられた例えば環状の可動部７５と、可動部７５に対向するように、第１の支持板２５に固定された固定部７６とを備えている。固定部７６に可動部７５の回転変位を検出するための検出部が設けられている。回転角センサ７４の出力信号は、ＥＣＵ１４に与えられるようになっている。

従動歯車２２の回転角は、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の回転角に対して、駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２のギヤ比に基づく一定の相関を有している。そこで、ＥＣＵ１４では、回転角センサ７４によって検出された、従動歯車２２の回転角と上記ギヤ比に基づいて、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の回転角を演算する。このため、各電動モータ１６１，１６２には、通常設けられているレゾルバ等の回転角センサを設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。

電動モータ１６１，１６２の回転角検出のために、従動歯車２２の回転角を検出する回転角センサ７４の出力を用いるので、第２の減速機構１８による減速の前の段階で、回転角を検出するので、例えば本車両用操舵装置１が駐車支援システムに適用された場合において、駐車支援のときに、操舵角を精度良く制御することが可能となる。
本実施の形態によれば、第１の減速機構１７の各駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２の接触領域Ｑに予圧を付与することにより、第１の減速機構１７の振動、騒音を低減することができ、ひいては振動、騒音の少ない電動パワーステアリング装置１を実現することができる。

具体的には、接触領域Ｑに予圧を付与するための予圧付与機構８１，８２が、各電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９を揺動可能に支持する揺動支持機構８３，８４と、接触領域Ｑに予圧を付与するようにモータ本体３９を揺動中心Ｐの回りに揺動付勢する付勢部材８５とを備えている。すなわち、付勢部材８５によってモータ本体３９を付勢することにより、モータ本体３９の回転軸２０に連結された駆動歯車２１１，２１２を従動歯車２２側へ付勢することができ、その結果、駆動歯車２１１，２１２と従動歯車２２の接触領域Ｑに予圧を付与することができる。

また、付勢部材８５が、電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９間に介在しているので、各モータ本体３９を共通の付勢部材８５で付勢することが可能となる。すなわち、予圧付与機構８１および予圧付与機構８２を付勢部材８５で共通化することができるので、構造を簡素化することができる。
また、各予圧付与機構８１，８２の揺動支持機構８３，８４が、モータ本体３９を揺動可能に支持しているので、てこの原理を利用して、付勢部材８５にかかる負荷を小さくすることができる。その結果、付勢部材８５を小型にすることができるとともに、付勢部材８５の耐久性を向上することができる。

付勢部材８５は、てこの原理を応用するため、揺動の支点となる転がり軸受８８からできるだけ離れた位置で、すなわちモータ本体３９の軸方向端部の側部位置で、各モータ本体３９を付勢することが好ましい。これにより、付勢部材８５の負荷を低減でき、付勢部材８５を小型化できるとともに付勢部材８５の耐久性をより向上することができる。
また、第１および第２の電動モータ１６１，１６２と、第１の減速機構１７と、およびこれらを収容するハウジング１９等が、サブアセンブリＳＡとしてユニット化されている。したがって、例えば、各電動モータ１６１，１６２を共通とし、第１の減速機構１７の減速比を変更することにより、ユニットの仕様を容易に変更することができる。これにより、上記ユニットを種々の特性の車両用操舵装置１に容易に適用することができる。

製造コストの高い電動モータの共通化を図ることにより、種々のユニットを製作するときの全体としてのコストを削減することができる。電動モータの体格を小さくできるので、サブアセンブリＳＡ全体としての軽量化を図ることができ、ひいては、車両用操舵装置１全体としての重量を削減することができる。
特に、小型で高回転型の電動モータ１６１，１６２と高減速比の第１の減速機構１７を組み合わせることで、小型でも、高出力を得ることが可能となる。また、複数の電動モータ１６１，１６２および第１の減速機構１７等をサブアセンブリＳＡとし予め組み立てておくことができるので、組み立て性がよい。

また、第１の減速機構１７が駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２を含み、電動モータ１６１，１６２の回転軸２０と従動歯車２２の支軸３２とが平行であるので、下記の利点がある。すなわち、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の軸方向に関して、駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２を同じ位置に配置することができるので、回転軸２０の軸方向に関して、サブアセンブリＳＡを小型にすることができ、ひいては車両用操舵装置１を小型にすることができる。

第１の減速機構１７の伝動方式が、互いに噛み合わされる駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２を用いる歯車伝動であるので、動力伝達が確実である。駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２としては、互いに噛み合う平歯車であってもよいし、互いに噛み合う山歯歯車であってもよいし、互いに噛み合うはす歯歯車であってもよい。特に、はす歯を用いた場合には、歯の噛み合い率を高くすることができるので、高出力を伝達するうえで好ましい。

また、操舵力を発生するアクチュエータとして複数の電動モータ１６１，１６２が設けられ、第１の減速機構１７の複数の駆動歯車２１１，２１２のそれぞれが、対応する電動モータ１６１，１６２の回転軸２０にそれぞれ接続されるとともに従動歯車２２に伝動可能に連結されている。したがって、下記の利点がある。すなわち、複数の電動モータ１６１，１６２を横並びで配置するとともに、対応する電動モータ１６１，１６２の回転軸２０に接続された各駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２を、上記回転軸２０の軸方向に関して同じ位置に配置することができる。したがって、電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の軸方向に関して、サブアセンブリＳＡをより小型にすることができ、ひいては車両用操舵装置１をより小型にすることができる。

次いで、図８〜図１０は本発明の別の実施の形態を示している。図８および図９を参照して、本実施の形態が図２および図５の実施の形態と主に異なるのは、図２および図５のの実施の形態では、第１の減速機構１７において、各駆動歯車２１１、２１２に噛み合う外歯の従動歯車２２を用いていたが、本実施の形態では、第１の減速機構１７Ａにおいて、各駆動歯車２１１，２１２に噛み合う内歯の従動歯車２２Ａを用いた点にある。

また、図２および図５の実施の形態では、予圧付与機構８１，８２において、電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９間に介在する付勢部材８５を用いていたが、本実施の形態では、図８および図１０に示すように、予圧付与機構８１Ａ，８２Ａにおいて、ハウジング１９のカバーハウジング４５の内周と各モータ本体３９の外周との間にそれぞれ介在した付勢部材８５１，８５２を用いた点にある。すなわち、本実施の形態では、予圧付与機構８１Ａが付勢部材８５１を含み、予圧付与機構８２Ａが付勢部材８５２を含んでいる。付勢部材８５１，８５２は、カバーハウジング４５の径方向に互いに対向する位置に配置されている。各付勢部材８５１，８５２の付勢方向は、図２の付勢部材８５の付勢方向とは逆方向である。

また、従動歯車２２Ａは、環状の本体１０１と、環状の本体１０１の一端を閉塞する環状の端壁１０２とを有している。環状の本体１０１の内周に、駆動歯車２１１，２１２に噛み合う歯が形成されている。また、端壁１０２の中心に形成された嵌合孔１０３に、支軸３２が同行回転可能に、例えば圧入により嵌合している。端壁１０２と第２の支持板２６との間に、駆動歯車２１１，２１２が配置されている。

従動歯車２２Ａは本体１０１および端壁１０２を含むカップ状をなしており、そのカップ状をなす従動歯車２２Ａの内側において少なくとも接触領域Ｑに、例えばグリース、潤滑油などの潤滑剤Ｌが充填されている。すなわち、カップ状をなす従動歯車２２内の空間が潤滑剤溜まりとして機能している。そして、従動歯車２２Ａ内に溜められた潤滑剤Ｌが、従動歯車２２Ａの回転に伴う遠心力を受けて、従動歯車２２Ａの内周２２１（図９参照）に集まるので、従動歯車２２Ａの内周２２１に潤滑剤Ｌを潤沢に保持することができる。したがって、従動歯車２２Ａおよびこれに内接する駆動歯車２１１，２１２の接触領域Ｑに生ずる振動や騒音を低減することができる。

潤滑剤Ｌとしては、基油とポリマーと増ちょう剤とを含有した潤滑剤組成物を用いることが、当該潤滑剤組成物に騒音防止のための良好なダンピング効果を付与できる点で好ましい。特に、良好なダンピング効果を得るためには、油膜厚さが１０ｎｍ以上であることが好ましく、また、第１の減速機構１７Ａの回転抵抗の上昇を抑制しつつ良好なダンピング効果を得るためには、潤滑剤Ｌの複素弾性率が１ＫＰａ以上、３．３ＫＰａ以下の範囲にあれば、好ましい。

上記潤滑剤組成物を構成する基油としては、合成炭化水素油〔例えばポリαオレフィン油（ＰＡＯ）〕が好ましいが、シリコーン油、フッ素油、エステル油、エーテル油等の合成油や鉱油等を用いることもできる。上記基油は、それぞれ単独で使用できる他、２種以上を併用しても良い。また、基油としては、先に説明したように、回転トルクの上昇を広い温度範囲で抑制することを考慮すると、できるだけ粘度が低いものを用いるのが好ましいが、粘度が低すぎる場合には、潤滑剤組成物の油膜厚さや複素弾性率が、上記範囲を満足しない場合を生じるおそれがある。そのため、これらの特性を併せ考慮すると、基油としては、４０℃での動粘度が１０ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以上、１００ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以下、特に２０ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以上、４０ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以下であるものを用いるのが好ましい。

ポリマーとしては、上記基油と組み合わせた際に、増粘剤として機能しうる種々のポリマーが、いずれも使用可能であるが、特にＰＡＯ等の合成炭化水素油と組み合わせた際に、耐久性に優れ、長期間にわたって、増粘剤としての機能を維持できるポリマーとしては、ポリブテン、シス−１，４−ポリイソプレン等のポリイソプレン、およびポリエステルポリオールからなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。また、上記ポリマーとしては、所定の基油と組み合わせた際に、油膜厚さや複素弾性率が、先に説明した範囲を満足しうる潤滑剤組成物を構成できる粘度を有するものを、選択して使用することができる。

その具体的な範囲については特に限定されないが、基油として、その動粘度が、先に説明した好適な範囲を満足するものと組み合わせた際に、油膜厚さや複素弾性率が、先に説明した範囲を満足しうる潤滑剤組成物を構成するためには、ポリマーとして、４０℃での動粘度が１０００ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以上、１００００ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以下、特に３０００ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以上、７０００ｍｍ² ／ｓ（４０℃）以下であるものを用いるのが好ましい。また、ポリマーの含有割合についても特に限定されないが、それぞれ動粘度が上記好適な範囲を満足する基油とポリマーとを組み合わせて、油膜厚さや複素弾性率が、先に説明した範囲を満足しうる潤滑剤組成物を構成するためには、基油とポリマーと増ちょう剤の総量に占めるポリマーの含有割合が２０質量％以上、４０質量％以下であるのが好ましい。

増ちょう剤としては、石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、有機系増ちょう剤、無機系増ちょう剤等の、従来公知の種々の増ちょう剤が挙げられる。このうち、石けん系増ちょう剤としては、アルミニウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けん型増ちょう剤、リチウム−カルシウム石けん、ナトリウム−カルシウム石けん等の混合石けん型増ちょう剤、アルミニウムコンプレックス、カルシウムコンプレックス、リチウムコンプレックス、ナトリウムコンプレックス等のコンプレックス型増ちょう剤等が挙げられ、特にリチウムステアレート等のリチウム石けんが好ましい。

また、ウレア系増ちょう剤としてはポリウレア等が挙げられ、有機系増ちょう剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナトリウムテレフタレート等が挙げられる。さらに無機系増ちょう剤としては、有機ベントナイト、グラファイト、シリカゲル等が挙げられる。また、潤滑剤組成物には、必要に応じて、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリオレフィン系ワックス（アマイド等を含む）等の固体潤滑剤、リン系や硫黄系の極圧添加剤、トリブチルフェノール、メチルフェノール等の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、油性剤等を添加してもよい。

また、上記潤滑剤組成物が、緩衝材粒子をも含有しているのが好ましい。上記緩衝材粒子は、互いに噛み合う歯車の噛み合い部分に介在して、緩衝材として、駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２Ａの歯面間の衝突を緩衝するために機能することで、特にラトル音を低減する効果を有しており、第１の減速機構１７Ａの回転時に発生する異音を、より一層、効果的に低減することができる。

上記緩衝材粒子としては、ゴム弾性を有する軟質樹脂、およびゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる粒子が好ましい。
上記緩衝材粒子のもとになる軟質樹脂としては、例えばポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。

また、ゴムとしては、例えばエチレン−プロピレン共重合ゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム（Ｕ）等の耐油性のゴムが挙げられる。また、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の耐油性の熱可塑性エラストマーを用いて、緩衝材粒子を形成してもよい。中でも、繰り返し単位のもとになる出発原料として、ポリオールと、架橋剤と、ポリイソシアネートとを反応させて合成されるポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子が好ましい。

上記ポリウレタン樹脂からなる緩衝材粒子は、上記各成分の混合液を、上記各成分を溶解しない非水系の分散媒中に、液滴状に分散させた状態で反応させてポリウレタン樹脂を合成する、いわゆる分散重合法によって製造することができる。上記分散重合法によれば、分散媒中に分散した液滴の球状を維持しながら、なおかつ粒径の揃ったポリウレタン樹脂製の緩衝材粒子を、効率よく製造できるという利点がある。また、先に説明したように、上記各成分の種類と含有割合とを調整することによって、緩衝材粒子の弾性率や硬さ等を、任意の範囲で調整できるという利点もある。

緩衝材粒子の粒径は、潤滑する第１の減速機構１７Ａの構成、特にバックラッシ等に応じて、最適な範囲を設定することができる。上記分散重合法によって製造される緩衝材粒子の平均粒径を調整するためには、分散条件等を変更することによって、分散媒中に分散される混合液の液滴の粒径を変化させればよい。緩衝材粒子の形状は、不定形粒状その他の形状であっても構わないが、潤滑剤組成物の流動性を向上することや、歯面間での転がり性を向上して、第１の減速機構１７Ａの回転トルク、ひいては電動パワーステアリング装置１の操舵トルクが上昇するのを抑制すること等を考慮すると、先に説明した球状であるのが好ましい。

また、緩衝材粒子を形成する軟質樹脂等の弾性率は、例えば潤滑剤組成物の使用温度の範囲内において１０^-1 ＭＰａ以上、１０⁴ ＭＰａ以下、特に５×１０^-1 ＭＰａ以上、１０² ＭＰａ以下であるのが好ましい。弾性率が上記範囲未満では、第１の減速機構１７Ａを構成する駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２Ａの噛み合いの衝撃を緩衝して、ラトル音を低減する効果が十分に得られず、車室内での騒音を、十分に低減できないおそれがある。潤滑剤組成物の油膜厚さ、および複素弾性率を、上記範囲内に調整するためには、例えば基油の種類や粘度、ポリマーの種類、粘度、含有割合等、増ちょう剤の種類や含有割合、緩衝材粒子の弾性率、粒径、形状、含有割合等、粘度指数向上剤、油性剤等の添加剤の種類や含有割合等を調整すればよい。

本実施の形態においても、図２の実施の形態と同じ効果を奏することができる。すなわち、第１の減速機構１７Ａの各駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２Ａの接触領域Ｑに予圧を付与することにより、第１の減速機構１７Ａの振動、騒音を低減することができ、ひいては振動、騒音の少ない電動パワーステアリング装置１を実現することができる。

また、ハウジング１９のカバーハウジング４５の内面と各モータ本体３９との間の空きスペースを、付勢部材８５１，８５２の配置に利用するので、ハウジング１９、ひいては電動パワーステアリング装置１の小型化に寄与することができる。
各付勢部材８５１，８５２は、てこの原理を応用するため、揺動の支点となる転がり軸受８８からできるだけ離れた位置で、すなわちモータ本体３９の軸方向端部の側部位置で、各モータ本体３９を付勢することが好ましい。これにより、付勢部材８５１，８５２の負荷を低減でき、付勢部材８５１，８５２を小型化できるとともに付勢部材８５１，８５２の耐久性をより向上することができる。

次いで、図１１〜図１３は本発明の別の実施の形態を示している。図１１を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と主に異なるのは、図２の実施の形態の予圧付与機構８１，８２では、モータ本体３９を揺動可能に支持する揺動支持機構８３，８４と、モータ本体３９を揺動方向に付勢する付勢部材８５を用いていたが、これに代えて、本実施の形態の各予圧付与機構８１Ｂ，８２Ｂでは、対応するモータ本体３９を回転軸２０と直交するスライド方向Ｙ１にスライド可能に支持するスライド支持機構８３Ｂ，８４Ｂと、対応するモータ本体３９を上記スライド方向Ｙ１に付勢する付勢部材８５３，８５４とを用いた点にある。

また、図２の実施の形態では、回転軸２０を支持する転がり軸受８８を用いていたが、本実施の形態では、転がり軸受８８を廃止しており、回転軸２０を、第２の支持板２６に形成された挿通孔９１に、少なくともスライド方向Ｙ１に所定量の遊びを設けて挿通している。
スライド方向Ｙ１は、各駆動歯車２１１，２１２の中心軸線および従動歯車２２の中心軸線と直交する方向であり、各駆動歯車２１１，２１２を従動歯車２２に近づける方向である。

図１１および図１２を参照して、各スライド支持機構８３Ｂ，８４Ｂは、第２の支持板２６に形成され上記スライド方向Ｙ１に延びる長孔からなる支持孔８９と、第２の支持板２６の第１の面３７側から支持孔８９を通して、モータ本体３９の端壁４１のねじ孔４２にねじ込まれたねじからなる支軸９０とを有している。支持孔８９が支軸９０をスライド方向に案内することにより、モータ本体３９がスライド方向Ｙ１に移動するようにしてある。

図１１および図１３を参照して、各付勢部材８５３，８５４は、ハウジング１９のカバーハウジング４５の内周と各モータ本体３９の外周との間にそれぞれ介在している。すなわち、本実施の形態では、予圧付与機構８１Ｂが付勢部材８５３を含み、予圧付与機構８２Ｂが付勢部材８５４を含んでいる。付勢部材８５３，８５４は、カバーハウジング４５の径方向に互いに対向する位置に配置されている。

各付勢部材８５３，８５４を、モータ本体３９の軸方向に関して比較的長くしておくことが、こじれを生じないようにモータ本体３９をスライド付勢するうえで好ましい。また、各付勢部材８５３，８５４は、各電動モータ１６１，１６２の軸方向に関する中央部を含む領域でモータ本体３９を付勢できることが好ましい。
本実施の形態においても、図２の実施の形態と同じ効果を奏することができる。すなわち、第１の減速機構１７の各駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２の接触領域Ｑに予圧を付与することにより、第１の減速機構１７の振動、騒音を低減することができ、ひいては振動、騒音の少ない電動パワーステアリング装置１を実現することができる。

次いで、図１４は、さらに別の実施の形態を示している。図１４を参照して、本実施の形態が図８の実施の形態と異なるのは、図８の実施の形態の予圧付与機構８１Ａ，８１Ｂでは、各電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９を揺動可能に支持する揺動支持機構８３，８４と、モータ本体３９を揺動付勢する付勢部材８５１，８５２とを用いていたが、本実施の形態の予圧付与機構８１Ｃ，８１Ｃでは、対応するモータ本体３９を回転軸２０と直交するスライド方向Ｙ１にスライド可能に支持する図１１の実施の形態と同じスライド支持機構８３Ｂ，８４Ｂと、対応するモータ本体３９を上記スライド方向Ｙ１に付勢する共通の付勢部材８５５とを用いた点にある。

また、付勢部材８５５は、図１４および図１５に示すように、第１および第２の電動モータ１６１，１６２のモータ本体３９の外周の対向部間に介在している。
付勢部材８５５を、モータ本体３９の軸方向に関して比較的長くしておくことが、こじれを生じないようにモータ本体３９をスライド付勢するうえで好ましい。また、付勢部材８５５は、各電動モータ１６１，１６２の軸方向に関する中央部を含む領域でモータ本体３９を付勢できることが好ましい。

本実施の形態においても、図８の実施の形態と同じ効果を奏することができる。すなわち、第１の減速機構１７Ａの各駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２Ａの接触領域Ｑに予圧を付与することにより、第１の減速機構１７Ａの振動、騒音を低減することができ、ひいては振動、騒音の少ない電動パワーステアリング装置１を実現することができる。

上記各実施の形態では、２つの電動モータ１６１，１６２を用いる場合に則して説明したが、３つ以上の電動モータを用いてもよい。
また、本実施の形態では、各電動モータ１６１，１６２に内蔵される回転角センサを廃止し、従動歯車２２，２２Ａの回転角を検出する回転角センサ７４を設けたが、これに代えて、何れか１つの駆動歯車２１１，２１２の回転角を検出する回転角センサを設けるようにしてもよい。また、これらに代えて、何れか１つの電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の回転角を検出する回転角センサを設けるようにしてもよい。

また、各電動モータとして、ブラシ付きモータを使用してもよい。その場合、回転角センサは廃止してもよい。
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更を施すことができる。

本発明の一実施の形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図２とは別角度の電動パワーステアリング装置の一部の断面図である。 各電動モータおよび付勢部材の概略図である。 電動モータおよび第１の減速機構のレイアウトを示す概略図である。 サブアセンブリのハウジングの要部の断面図である。 従動歯車の支持構造の断面図である。 本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図８の電動パワーステアリング装置の電動モータおよび第１の減速機構のレイアウトを示す概略図である。 図８の電動パワーステアリング装置のサブアセブリの概略断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。 図１１の実施の形態において、第２の支持板およびスライド機構の一部断面平面図である。 図１１の電動パワーステアリング装置のサブアセブリの概略断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の要部の概略断面図である。 図１４の実施の形態において、各電動モータおよび付勢部材の概略図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、５…中間軸、７…ピニオン軸、８…ラックバー、Ａ…舵取り機構、１１…転舵輪、１４…ＥＣＵ、１６１，１６２…電動モータ（アクチュエータ）、１７，１７Ａ…第１の減速機構、１８…第２の減速機構、１９…ハウジング、ＳＡ…サブアセンブリ、２０…回転軸（出力部材）、２１１，２１２…駆動歯車（駆動部材）、２２；２２Ａ…従動歯車（従動部材）、２３…ウォーム軸、２４…ウォームホイール、２５…第１の支持板、２６…第２の支持板、３９…モータ本体（アクチュエータ本体）、４５…カバーハウジング、８１，８２；８１Ａ，８２Ａ；８１Ｂ，８２Ｂ；８１Ｃ，８２Ｃ…予圧付与機構、８３，８４…揺動支持機構、８３Ｂ，８４Ｂ…スライド支持機構、８５，８５１，８５２，８５３，８５４，８５５…付勢部材、８６…弾性部材、８７…フランジ、８８…転がり軸受、８９…支持孔、９０…支軸、Ｐ…揺動中心、Ｑ…接触領域

Claims (6)

1. アクチュエータ本体およびアクチュエータ本体によって支持された出力部材を含み操舵力を発生するアクチュエータと、
   上記出力部材に連結された駆動部材および駆動部材に従動する従動部材を含む第１の減速機構と、
   上記第１の減速機構に接続された第２の減速機構と、
   上記第２の減速機構に接続された舵取り機構と、
   第１の減速機構の駆動部材および従動部材の接触領域に予圧を付与する予圧付与機構と、を備えた車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記予圧付与機構は、アクチュエータ本体を移動可能に支持する支持機構と、上記接触領域に予圧を付与するようにアクチュエータ本体を付勢する付勢部材と、を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記アクチュエータは、複数の電動モータを含み、各電動モータは、アクチュエータ本体としてのモータ本体と、出力部材としての回転軸とを有し、
   上記付勢部材は、複数の電動モータのモータ本体間に介在していることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項２において、上記アクチュエータは、複数の電動モータを含み、各電動モータは、アクチュエータ本体としてのモータ本体と、出力部材としての回転軸とを有し、
   上記複数の電動モータおよび第１の減速機構を収容するハウジングを備え、
   上記付勢部材は、上記ハウジングと各モータ本体との間に介在していることを特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項２から４の何れか１項において、上記支持機構は、アクチュエータ本体を揺動可能に支持する揺動支持機構を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
6. 請求項２から４の何れか１項において、上記支持機構は、アクチュエータ本体をスライド可能に支持するスライド支持機構を含むことを特徴とする車両用操舵装置。

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