JP2014019265A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な機構で、容易にウォームシャフトとウォームホイールとのバックラッシ除去を行うことができる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】ウォームシャフト１５を回転自在に保持するボールベアリング２５の中心軸が、ホルダ部材の中心軸と偏心するように前記ホルダ部材内に配置され、ホルダ部材をウォームシャフト１５がウォームホイール１６との噛合い方向に移動するようにギアハウジングのホルダ収容部３０内で回転自在に設けられるようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、支持ハウジングに対する減速機構ハウジングの相対位置をウォーム軸とウォームホイールとの噛み合い方向に調整可能に構成することで、ウォーム軸とウォームホイールのバックラッシ除去を行うものが開示されている。

特開２０１１−２３０６４６号公報

上記特許文献１に記載の技術では、比較的大きな部材である支持ハウジングに対する減速機構ハウジングの相対位置を調整可能とするため、調整作業が煩雑化し、また調整機構の構造が複雑化する問題があった。
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡便な機構で、容易にウォームシャフトとウォームホイールとのバックラッシ除去を行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することである。

上記目的を達成するため本願発明では、ウォームシャフトを回転自在に保持するボールベアリングの中心軸が、ホルダ部材の中心軸と偏心するように前記ホルダ部材内に配置され、ホルダ部材をウォームシャフトがウォームホイールとの噛合い方向に移動するようにギアハウジングのホルダ収容部内で回転自在に設けられるようにした。

本発明により、ホルダ部材を回転させるだけでウォームシャフトとウォームホイールとの噛み合いを調整することができ、バックラッシ除去を簡便な機構で、容易に行うことができる。

実施例１の電動パワーステアリング装置の斜視図である。 実施例１の電動パワーステアリング装置の断面図である。 実施例１のギアハウジングの断面図である。 実施例１のギアハウジングの斜視図である。 実施例１の噛み合い調整機構付近の拡大断面図である。 実施例１の図３のA-A断面図である。 実施例２のギアハウジングの斜視図である。

〔実施例１〕
［電動パワーステアリング装置の全体構成］
図１は電動パワーステアリング装置1の斜視図、図２は電動パワーステアリング装置1の断面図である。電動パワーステアリング装置1は、車両の左右方向に延びるラックハウジング2を有し、このラックハウジング2内にラックバー3が車両の左右方向に摺動可能に収容されている。ラックハウジング2の両端開口部からラックバー3の端部が突出しており、この端部にタイロッド4がジョイント5を介して接続されている。ラックバー3の端部、ジョイント5およびタイロッド4のジョイント5側の端部周辺はブーツ6によって覆われている。ラックバー3の移動によりタイロッド4が軸方向に移動し、タイロッド4に接続した転舵機構を介して転舵輪が転舵される。
ラックハウジング2の一端側（図１の左側、図２の右側）には、ステアリングギアハウジング7が設けられている。ステアリングギアハウジング7には、ステアリングホイールに連結された入力軸8が回転自在に軸支されている。入力軸8は、トーションバー9を介して第１ピニオン軸10と相対回転可能に接続されている。

入力軸8の外周側には、トルクセンサ11が設けられている。トルクセンサ11は、入力軸8と第１ピニオン軸10との相対回転量からドライバがステアリングホイールに入力する操舵トルクを検出する。
第１ピニオン軸10は、ラックバー3の一端側に形成された第１ラック歯3aと噛合し、ステアリングホイールに入力された操舵トルクを、ラックバー3に伝達している。
ラックハウジング2の他端側（図１の右側、図２の左側）には、リダクションギアハウジング12が設けられている。このリダクションギアハウジング12には、ステアリングホイールにドライバにより入力される操舵トルクに対して、補助操舵トルクを出力する電動パワーステアリング機構13が収容されている。
電動パワーステアリング機構13は、電動モータ14と、電動モータ14の出力軸に接続するウォームシャフト15（図３参照）と、ウォームシャフト15に噛合するウォームホイール16と、ウォームホイール16と一体に回転する第２ピニオン軸17とを有している。第２ピニオン軸17は、ラックバー3の他端側に形成された第２ラック歯3bと噛合し、電動モータ14から入力されたモータトルクを、ラックバー3に伝達している。

［電動パワーステアリング機構の構成］
ウォームシャフト15とウォームホイール16（ウォームギア32）は、電動モータ14からラックバー3への出力を減速する減速機を構成している。ウォームシャフト15とウォームホイール16はギアハウジング18に収容されている。
図３はギアハウジング18にウォームシャフト15とウォームホイール16を収容した状態の断面図である。図３ではウォームシャフト15の中心軸を通る断面で切断した図を示している。図４はギアハウジング18の斜視図である。ギアハウジング18は、ウォームホイール16を収容するホイール収容部19とウォームシャフト15を収容するシャフト収容部20とから構成されている。ホイール収容部19とシャフト収容部20との間には開口部21が形成されており、この開口部21においてウォームホイール16とウォームシャフト15とが噛み合っている。

ギアハウジング18は、リダクションギアハウジング12に接続されており、リダクションギアハウジング12のピニオン収容部22とホイール収容部19とが連通している。第２ピニオン軸17はウォームホイール16と共に、ピニオン収容部22に設けられたベアリング23によって軸支されている（図２参照）。
ウォームシャフト15は、シャフト収容部20の一方側に設けられたベアリング24と、他方側の設けられたベアリング25とによって支持されている。ベアリング25の中心軸は、シャフト収容部20の内周の中心軸に対して離間した状態で、シャフト収容部20の内周の中心軸を中心に回動可能に設けられており、ウォームホイール16に対するウォームシャフト15の噛み合い位置を調整可能にしている。

［噛み合い調整機構の構成］
シャフト収容部20の他方側には、噛み合い調整機構26が設けられている。図５は噛み合い調整機構26付近の拡大断面図、図６は図３のA-A断面図である。噛み合い調整機構26は、ボールベアリングであるベアリング25と、ベアリング25をシャフト収容部20に対して回転させるホルダ部材27とから構成されている。ホルダ部材27はさらに、バックラッシアジャスタ28とアジャスタスクリュ29とから構成されている。
噛み合い調整機構26は、シャフト収容部20の他端に形成されたホルダ収容部30に設置されている。ホルダ収容部30はギアハウジング18外部とシャフト収容部20との間を貫通するように形成されている。ホルダ収容部30はシャフト収容部20と同軸上であって円筒形に形成されており、その内周の径はシャフト収容部20の内周の径よりも大径に形成されている。ホルダ収容部30の一端側端部には段部が形成されており、この段部により被当接部30aが形成されている。ホルダ収容部30にアジャスタスクリュ29を取り付けた際に、アジャスタスクリュ29の先端が被当接部30aに当接するようになっている。またホルダ収容部30の内周面には雌ねじが切られている。

アジャスタスクリュ29の外周には雄ねじが切られており、ホルダ収容部30の内周と螺合可能に形成されている。アジャスタスクリュ29は有底カップ状に形成されており、内周側はバックラッシアジャスタ収容部29cを構成している。バックラッシアジャスタ収容部29cの底面29aには凹状の凹部29bが形成されている。
バックラッシアジャスタ28の外周は、アジャスタスクリュ29のバックラッシアジャスタ収容部29cの内周に対して若干小径に形成されており、外周の全周に渡ってシールリング31が設けられている。バックラッシアジャスタ28はアジャスタスクリュ29のバックラッシアジャスタ収容部29c内に収容され、そのときにシールリング31によってバックラッシアジャスタ28の外周とバックラッシアジャスタ収容部29cの内周との間がシールされている。
バックラッシアジャスタ28をアジャスタスクリュ29のバックラッシアジャスタ収容部29c内に収容した状態で底面29aに対向する側には周囲に対して突出した凸部28aが形成されている。バックラッシアジャスタ28をアジャスタスクリュ29に収容したときに、アジャスタスクリュ29の凹部29bと凸部28aとが係合するように形成されている。凹部29bと凸部28aとが係合することによって、バックラッシアジャスタ28とアジャスタスクリュ29との相対回転が規制され、アジャスタスクリュ29が軸を中心に回転したときにバックラッシアジャスタ28と一緒に回転することが可能となるとともに、アジャスタスクリュ29に対するバックラッシアジャスタ28の回転方向位置の位置決めを行うことができる。なお、バックラッシアジャスタ28の凸部28aとアジャスタスクリュ29の凹部29bとは規制部33を構成している。バックラッシアジャスタ28の内周面は外周面に対して偏芯して形成されており、ベアリング収容部28bを構成している。
ベアリング25は、ウォームシャフト15の先端が挿入されるインナレース25aと、インナレース25aの外周に配置されるアウタレース25bと、インナレース25aとアウタレース25bとの間に配置される複数のボール25cから構成されている。ベアリング25はバックラッシアジャスタ28のベアリング収容部28bに収容されている。このため、ベアリング25は、ホルダ部材27の外周（アジャスタスクリュ29の外周）に対して偏芯して設けられることとなる。つまり、ベアリング25はシャフト収容部20の内周に対して偏芯して設けられていることとなる。

［噛み合い調整機構の組み付け］
噛み合い調整機構26の組み付けについて説明する。噛み合い調整機構26は、ベアリング25、バックラッシアジャスタ28、アジャスタスクリュ29を一体に組み付けた状態でギアハウジング18の外部からホルダ収容部30内に挿入される。アジャスタスクリュ29を回転させ、アジャスタスクリュ29の先端がホルダ収容部30の被当接部30aに当接するまで挿入を行う。言い換えると、アジャスタスクリュ29を最もねじ込んだときに、アジャスタスクリュ29の先端が被当接部30aに当接する。アジャスタスクリュ29の先端が被当接部30aに当接するまで挿入した後にアジャスタスクリュ29を挿入したときとは反対側に1回転以内で回転させることで、ウォームホイール16に対するウォームシャフト15の噛み合い位置を調整する。
図６に示すO1はシャフト収容部20およびアジャスタスクリュ29の外周（ホルダ部材27の外周）の中心軸を示し、O2はベアリング25の中心軸を示す。シャフト収容部20およびホルダ部材27の外周の中心軸O1とベアリング25の中心軸O2とが偏芯しているため、ベアリング25がホルダ部材27とともに回転することにより、ベアリング25が軸支しているウォームシャフト15がウォームホイール16との噛み合い方向に移動することとなる。
ウォームホイール16とウォームシャフト15との間のバックラッシを最小にできるようにアジャスタスクリュ29の回転量を調整し、調整が収容するとロックナット31をアジャスタスクリュ29の他端側に係合させてアジャスタスクリュ29をギアハウジング18に対して回動不能に固定する。

［作用］
ウォームシャフト15とウォームホイール16との噛み合いを調整するための機構は従来から様々なものがあった。例えば、ウォームシャフト15を電動モータ14のモータハウジング側に固定し、ギアハウジング18をモータハウジングに対して相対移動可能にし、バネなどの弾性部材によりウォームシャフト15がウォームホイール16に対して噛み合う方向に付勢するものがある。また別の方法としては、ウォームシャフト15を軸支するベアリング24やベアリング25をウォームホイール16側に付勢するものがある。しかしながら、いずれも付勢部材をウォームシャフト15の径方向外側に設ける必要があり、ギアハウジング18の大型化につながっていた。また付勢部材を設けるため機構が複雑となり、製造工程が煩雑化する問題があった。
そこで実施例１では、ベアリング25をシャフト収容部20に対して偏芯して設け、ベアリング25をシャフト収容部20に対して回転させることでウォームシャフト15とウォームホイール16との噛み合いを調整するようにした。これにより、噛み合い調整機構26をウォームシャフト15に対して軸方向に配置することが可能となり、ギアハウジング18の小型化を図ることができる。また、付勢部材を用いることなる噛み合い調整機構26を構成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
また実施例１では、ホルダ部材27を、バックラッシアジャスタ28とアジャスタスクリュ29とから構成することとした。これにより、アジャスタスクリュ29のねじ込み量によって、ウォームシャフト15とウォームホイール16との噛み合いを調整することができる。

また実施例１では、アジャスタスクリュ29を最もねじ込んだときに、アジャスタスクリュ29の先端が当接する被当接部30aをホルダ収容部30に設けた。ホルダ部材27をホルダ収容部30に組み付けるときに、まずアジャスタスクリュ29を被当接部30aに当接するまで挿入することにより、ベアリング25にウォームシャフト15を十分に挿入した状態とすることができる。この後に、アジャスタスクリュ29を挿入時とは逆方向に回転させてウォームシャフト15とウォームホイール16の噛み合いを調整するため、調整作業時のウォームシャフトの挿入量を確認することができる。
また実施例１では、バックラッシアジャスタ28の凸部28aとアジャスタスクリュ29の凹部29bとを係合させ、バックラッシアジャスタ28とアジャスタスクリュ29との相対角度変位を規制するようにした。これにより、アジャスタスクリュ29に対するバックラッシアジャスタ28の回転方向位置の位置決めを行うことができる。
また実施例１では、シャフト収容部20の内径を、ホルダ収容部30の内径よりも小さく形成するようにした。これにより、シャフト収容部20内に充填されるグリスの量を削減することができる。

［効果］
（１）車両に搭載される電動パワーステアリング装置1であって、ステアリングホイールに接続される入力軸8（操舵軸）を有し、ステアリングホイールの操舵操作を転舵輪に伝達する第１ピニオン軸10およびラックバー3（操舵機構）と、ラックバー3に操舵力を付与する電動モータ14と、ラックバー3と電動モータ14の間に設けられる減速機であって、一端側において電動モータ14の回転力が伝達されるウォームシャフト15と、ウォームシャフト15と噛合うウォームホイール16と、から構成されるウォームギア32と、ウォームホイール16を収容するホイール収容部19とウォームシャフト15を収容するシャフト収容部20と、を有するギアハウジング18と、ギアハウジング18のシャフト収容部20のうち、ウォームシャフト15の他端側においてギアハウジング18の内外を貫通するように設けられ、内周面がほぼ円形に形成されたホルダ収容部30と、ホルダ収容部30内に設けられ、外周面がホルダ収容部30の内周面に沿うようにほぼ円形に形成され、内部にベアリング収容部28b（軸受収容部）を有するホルダ部材27と、ベアリング収容部28b内に設けられ、ウォームシャフト15を回転自在に保持する軸受であって、ウォームシャフト15が挿入される貫通孔を有するインナレース25a、インナレース25aの外周側に配置されるアウタレース25b、およびインナレース25aとアウタレース25bの間に配置される複数のボール25cによって構成されるベアリング25（ボールベアリング）と、を備え、ベアリング25は、中心軸がホルダ部材27の中心軸と偏心するようにホルダ部材27内に配置され、ホルダ部材27は、ウォームシャフト15がウォームホイール16との噛合い方向に移動するようにホルダ収容部30内で回転自在に設けられるようにした。
よって、噛み合い調整機構26をウォームシャフト15に対して軸方向に配置することが可能となり、ギアハウジング18の小型化を図ることができる。また、付勢部材を用いることなる噛み合い調整機構26を構成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。

（２）ホルダ部材27を、ホルダ収容部30と螺合するねじ部を有するアジャスタスクリュ29（第１ホルダ部材）と、ベアリング収容部28bを有するバックラッシアジャスタ28（第２ホルダ部材）と、から構成した。
よって、アジャスタスクリュ29のねじ込み量によって、ウォームシャフト15とウォームホイール16との噛み合いを調整することができる。
（３）ホルダ収容部30に、アジャスタスクリュ29がホルダ収容部30内に最もねじ込まれたときにアジャスタスクリュ29が当接する被当接部30aを設けた。
よって、調整作業時のウォームシャフトの挿入量を確認することができる。
（４）アジャスタスクリュ29およびバックラッシアジャスタ28に、互いの相対角度変位を規制する規制部33を設けた。
よって、アジャスタスクリュ29に対するバックラッシアジャスタ28の回転方向位置の位置決めを行うことができる。
（５）ホルダ部材27はギアハウジング18の外側から挿入可能に設けられ、シャフト収容部20のホルダ収容部30以外の部分の内径を、ホルダ収容部30の内径よりも小さく形成した。
よって、シャフト収容部20内に充填されるグリスの量を削減することができる。

〔実施例２〕
実施例２では、ギアハウジング18とアジャスタスクリュ29との相対回転量を示す目印を設けた。実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。図７はウォームシャフト15およびウォームホイール16を組み付けた状態のギアハウジング18の斜視図である。図７に示すように、アジャスタスクリュ29の他端部に軸方向に切り欠き29dを設けるとともに、ギアハウジング18のホルダ収容部30の開口部付近に切り欠き18aを設けた。これにより、アジャスタスクリュ29の初期組み付け角度と調整角度量との目安とすることができる。
また実施例１では、ウォームシャフト15とウォームホイール16との噛み合い調整は、アジャスタスクリュ29を戻る方向でのみでしか調整することができないが、アジャスタスクリュ29をねじ込む方向でも噛み合い調整を行うことができる。

［効果］
（６）ホルダ収容部30およびアジャスタスクリュ29の外側面に目印を設けた。
よって、アジャスタスクリュ29の初期組み付け角度と調整角度量との目安とすることができる。

〔他の実施例〕
以上、本願発明を実施例１および請求項２に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば実施例１および実施例２では、バックラッシアジャスタ28のベアリング収容部28bを、バックラッシアジャスタ28の外周面に対して偏芯して形成し、このベアリング収容部28bにベアリング25を収容するようにしていた。しかし、ベアリング25の中心軸が、シャフト収容部20の内周の中心軸に対して離間した状態で、シャフト収容部20の内周の中心軸を中心に回動可能に設けられていれば特に構成は特定しない。
また実施例１および実施例２では、ホルダ部材27をバックラッシアジャスタ28とアジャスタスクリュ29とから構成しているが、一体に形成しても良い。

〔請求項以外の技術的思想〕
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ホルダ収容部および前記第１ホルダ部材は、外側面に目印を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、第１ホルダ部材の初期組み付け角度と調整角度量との目安とすることができる。
（ロ）請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ホルダ収容部は、前記第１ホルダ部材が前記ホルダ収容部内に最もねじ込まれたときに前記第１ホルダが当接する被当接部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、調整作業時のウォームシャフトの挿入量を確認することができる。
（ハ）請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第１ホルダ部材および前記第２ホルダ部材は、互いの相対角度変位を規制する規制部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、第１ホルダ部材に対する第２ホルダ部材の回転方向位置の位置決めを行うことができる。
（ニ）請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記ホルダ部材は前記ギアハウジングの外側から挿入可能に設けられ、
前記シャフト収容部の前記ホルダ収容部以外の部分の内径は、前記ホルダ収容部の内径よりも小さく形成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
よって、シャフト収容部20内に充填されるグリスの量を削減することができる。

1 電動パワーステアリング装置
3 ラックバー（操舵機構）
８ 入力軸（操舵軸）
10 第１ピニオン軸（操舵機構）
14 電動モータ
15 ウォームシャフト
16 ウォームホイール
19 ホイール収容部
20 シャフト収容部
25 ベアリング（ボールベアリング）
25a インナレース
25b アウタレース
25c ボール
27 ホルダ部材
28b ベアリング収容部
28 バックラッシアジャスタ（第２ホルダ部材）
29 アジャスタスクリュ（第１ホルダ部材）
30 ホルダ収容部
30a 被当接部
32 ウォームギア
33 規制部

Claims (2)

1. 車両に搭載される電動パワーステアリング装置であって、
   ステアリングホイールに接続される操舵軸を有し、ステアリングホイールの操舵操作を転舵輪に伝達する操舵機構と、
   前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
   前記操舵機構と前記電動モータの間に設けられる減速機であって、一端側において前記電動モータの回転力が伝達されるウォームシャフトと、前記ウォームシャフトと噛合うウォームホイールと、から構成されるウォームギアと、
   前記ウォームホイールを収容するホイール収容部と前記ウォームシャフトを収容するシャフト収容部と、を有するギアハウジングと、
   前記ギアハウジングの前記シャフト収容部のうち、前記ウォームシャフトの他端側において前記ギアハウジングの内外を貫通するように設けられ、内周面がほぼ円形に形成されたホルダ収容部と、
   前記ホルダ収容部内に設けられ、外周面が前記ホルダ収容部の内周面に沿うようにほぼ円形に形成され、内部に軸受収容部を有するホルダ部材と、
   前記軸受収容部内に設けられ、前記ウォームシャフトを回転自在に保持する軸受であって、前記ウォームシャフトが挿入される貫通孔を有するインナレース、前記インナレースの外周側に配置されるアウタレース、および前記インナレースと前記アウタレースの間に配置される複数のボールによって構成されるボールベアリングと、
   を備え、
   前記ボールベアリングは、中心軸が前記ホルダ部材の中心軸と偏心するように前記ホルダ部材内に配置され、
   前記ホルダ部材は、前記ウォームシャフトが前記ウォームホイールとの噛合い方向に移動するように前記ホルダ収容部内で回転自在に設けられ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1に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記ホルダ部材は、前記ホルダ収容部と螺合するねじ部を有する第１ホルダ部材と、前記軸受収容部を有する第２ホルダ部材と、から構成されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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