JP3915610B2

JP3915610B2 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3915610B2
Application number: JP2002183041A
Authority: JP
Inventors: 広恵田; 祐次川池
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: JP2003026012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動式パワーステアリング装置に関し、特に歯車の騒音の低減を図ることのできる電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の電動式パワーステアリング装置として、補助操舵トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行なうように構成したものが知られている。このような電動式パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば動力伝達機構としてウォームギヤ機構を用いた電動式パワーステアリング装置においては、ウォームとウォームホイールの歯面間に適度なバックラッシュを設定する必要がある。即ち、かかるバックラッシュが小さすぎれば、噛合する歯同士が競り合いを起こし、作動トルクが重くなってハンドル戻りが悪くなる。
【０００４】
これに対し、バックラッシュをある程度大きくすると、歯同士の競り合い等は生じなくなる。また、バックラッシュをある程度大きくしても、ウォームギヤ機構において一方向に動力が伝達されている場合には、特に大きな問題を生じさせることはない。ところが、電動式パワーステアリング装置においては、ステアリングホイールの操舵に応じて、あるいは車輪を介して路面から入力される振動等に基づき、動力の伝達方向が変わりうる。
【０００５】
このように動力の伝達方向が変化すると、今まで当接していた歯面の裏側の歯面が、バックラッシュ分だけ急に移動して、相手の歯面に衝接し、比較的大きな叩き音が生ずる。かかる叩き音は、噛み合うギヤの材質、剛性によっても音質が変化し、またバックラッシュが大きいほど大きくなる傾向にある。特に鉄系のギヤ同士では、叩き音は耳障りな衝撃音となって、運転者に不快感を与えるものである。
【０００６】
このような叩き音は、ウォーム及びウォームホイールの一方を樹脂製にすることにより、ある程度低減させることができるが、完全に消し去ることはできず、またその場合にも低周波のこもり音が生ずる恐れもある。
【０００７】
一方、ウォーム及びウォームホイールの歯面間のバックラッシュを小さくすれば、かかる叩き音を低減できるが、バックラッシュを小さくすると上述の問題の他、ウォーム及びウォームホイールの加工精度を相当向上させねばならずコストが増大する。
【０００８】
そこで本願発明は、かかる問題点に鑑み、簡素な構成であるにも関わらず、叩き音を減少させることのできる電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本願第一発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
ウォームを備え、軸受を介して該ハウジングに回転自在にかつ軸方向および径方向に作用する力に対して支持された回転軸と、
該回転軸に補助操舵力を発生するモータと、
前記ウォームに噛み合うウォームホイールを備え車輪を操舵するために操舵力を出力する出力軸とを具備し、前記モータから補助操舵力を前記出力軸に伝達するウォームギア機構から成り、
前記回転軸は、前記軸方向の一方に作用する力が伝わる経路において前記回転軸と前記軸受との間又は前記軸受と前記ハウジングとの間に、および前記軸方向の前記一方とは逆方向に作用する力が伝わる経路において前記回転軸と前記軸受との間又は前記ハウジングと前記軸受との間に、
それぞれ第１および第２の弾性体を介装して、少なくとも軸方向に微動可能に支持されて成ることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本願発明の電動式パワーステアリング装置によれば、前記ウォームと前記ウォームホイールの歯面同士が当接したときには、前記弾性体を変形させることにより前記ハウジングに対して前記回転軸を軸線方向に移動させるようになっているので、歯面同士の衝突を緩和し、それにより歯面の叩き音を減少させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明による実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。
図１は、本願発明の第１の実施の形態である電動式パワーステアリング装置１００の一部断面図である。
【００１２】
図１において、電動式パワーステアリング装置１００は、水平に延在するチューブ１０１と、チューブ１０１の左端に配置されたハウジング１とを有している。チューブ１０１は、ブラケット１０１ａにより不図示の車体に固定されている。
【００１３】
ハウジング１内を、不図示のステアリングホイールに連結された入力軸２が右方から延在し、チューブ１０１内で不図示のトーションバーを介して出力軸３の右端（不図示）に連結されている。出力軸３の左端は不図示の操舵機構に連結されている。出力軸３の中央は、２つの軸受４ａ、４ｂにより回転自在に支持されている。軸受４ａ、４ｂの外輪は、軸受ホルダ５により支持されており、軸受ホルダ５は、ボルト７によりハウジング１に対して固定されている。なお、軸受４ａの内輪を押さえるべく、ロックナット６が出力軸３に螺合取り付けされている。
【００１４】
出力軸３の右端（不図示）近傍の外周には、樹脂製のウォームホイール１３が固着されている。
【００１５】
ウォームホイール１３はウォーム３０ａと噛合しており、ウォーム３０ａは、ハウジング１に固定された電動モータ２１の回転子２１ａ（図２）に連結された回転軸３０上に形成されている。この電動モータ２１は、不図示のＣＰＵに連結されているが、このＣＰＵは、トルクセンサ（不図示）の出力や車速等の情報を入力し、所定の電力を電動モータ２１に供給して適切な補助トルクを発生させるものである。
【００１６】
図２は、図１の電動式パワーステアリング装置１００を、ＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して矢印方向に見た図である。図２において、電力供給線２１ｃにより駆動用電力を供給される電動モータ２１の回転子２１ａには、その中央にセレーション孔２１ｂが形成されている。一方、回転子２１ａと同軸に配置された回転軸３０は、その左端にセレーション部３０ｂを形成しており、セレーション孔２１ｂにセレーション部３０ｂを係合させることにより、回転軸３０は、回転子２１ａに対して軸線方向に相対移動可能であるが、それと一体的に回転するようになっている。
【００１７】
回転軸３０は、その中央にウォーム３０ａを形成している。更に、ウォーム３０ａの両側には、フランジ部３０ｃと３０ｄとを形成している。更に、左方のフランジ部３０ｃの左方において、軸受８ａが設けられ、ハウジング１に対して回転軸３０を回転自在に支持している。一方、右方のフランジ部３０ｄの右方において、軸受８ｂが設けられ、同様にハウジング１に対して回転軸３０の右端を回転自在に支持している。
【００１８】
軸受８ａの外輪は、その左方をハウジング１に取り付けられた止め環９に当接させている。一方、軸受８ａの内輪とフランジ部３０ｃとの間には、弾性体である一対の皿ばね１０ａが、互いに周縁をつきあわせるようにして配置されている。
【００１９】
軸受８ｂの右方において、環状の押さえ板１１が配置され、押さえ板１１は、ボルト部材１２により右方から押されて、その周縁を軸受８ｂの外輪に当接させている。ボルト部材１２の抜け防止のため、ロックナット１４が設けられており、更にその外方にはカバー部材１５が設けられている。軸受８ｂの内輪とフランジ部３０ｄとの間には、弾性体である一対の皿ばね１０ｂが、互いに外周をつきあわせるようにして配置されている。
【００２０】
なお、皿ばね１０ａ、１０ｂは、ある程度撓んだ状態で軸受８ａ、８ｂとフランジ部３０ｃ、３０ｄとの間に配置されているので、軸受８ａ、８ｂには所定の予圧が与えられ、それにより回転軸３０は、軸線方向にガタがないように支持されている。更に、ウォーム３０ａからウォームホイール１３に通常の操舵補助力が伝達された場合に、一方の皿ばねが撓んで回転軸３０が一方向に最大限移動しても、他方の皿ばねの撓みが残存するように、その撓み量が設定されている。
【００２１】
次に、本実施の形態の動作につき以下に説明する。
車両が直進状態にあり、図示しないステアリングホイールを介して、入力軸２に操舵力が入力されていないとすると、不図示のトルクセンサは出力信号を発生せず、従って電動モータ２１は補助操舵力を発生しない。
【００２２】
車両がカーブを曲がろうとするときに運転者が不図示のステアリングホイールを操舵すると、操舵力に応じてトーションバー（不図示）がねじれ入力軸２と出力軸３との間で相対回動が発生する。トルクセンサは、この相対回動の方向および量に応じて信号をＣＰＵ（不図示）に出力する。この信号に基づきＣＰＵに制御され、電動モータ２１は回転して補助操舵力を発生する。かかる電動モータ２１の回転は、ウォームギヤ機構により減速されて出力軸３に伝達される。
【００２３】
ところで、車両の幅寄せ等を行う際にステアリングホイールを一方向に切った後、直ちに逆方向に切るような場合があるが、かかる場合、動力伝達の方向が急激に逆転し、バックラッシュ分だけ離隔しているウォーム３０ａとウォームホイール１３の歯面同士が衝接する。また、走行時に車輪から伝わる振動により歯面同士が衝接する場合もある。しかるに、本実施の形態によれば、その歯面間に生ずる衝撃力を、皿ばね１０ａ又は１０ｂを更に撓ませて、回転軸３０を軸線方向に移動させることにより緩和させ、それにより叩き音を低減させることができる。なお、電動モータ２１の回転子２１ａと出力軸３０との間はセレーション結合となっているので、出力軸３０は回転子２１ａに対して軸線方向に相対移動可能となっている。
【００２４】
次に、本願発明による第２の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は、本願発明の第２の実施の形態である電動式パワーステアリング装置２００の、図２と同様な断面図である。なお、かかる第２の実施の形態については、図２に示す第１の実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００２５】
図３に示す第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なるのは、皿ばね１１０ａ、１１０ｂの取り付けられている位置である。即ち、図３においては、皿ばね１１０ａは、止め環９と軸受８ａの外輪との間に配置されている。一方、皿ばね１１０ｂは、押さえ板１１と軸受８ｂの外輪との間に配置されている。その他の構成及び動作については、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００２６】
次に、本願発明による第３の実施の形態を図面を参照して説明する。図４は、本願発明の第３の実施の形態である電動式パワーステアリング装置３００の、図２と同様な断面図である。なお、かかる第３の実施の形態については、図２に示す第１の実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００２７】
図４に示す第３の実施の形態が、第１の実施の形態と異なるのは、回転軸１３０の支持態様である。即ち、図４においては、回転軸１３０の左方端近傍が、直列する２つの軸受８ａ、８ｂによって支持されている。軸受８ａ、８ｂは、止め環９によりハウジング１に対して軸線方向移動不能に取り付けられている。軸受８ａ、８ｂの右方側には、フランジ部１３０ｃが形成され、一方その左方側には、外周溝１３０ｅが形成されている。
【００２８】
外周溝１３０ｅには、他方のフランジ部を形成するＣ字状クリップ１３０ｆが嵌着されている。一方、回転軸１３０の右方端１３０ｇの周囲には、滑り軸受１ａが形成され、ハウジング１に対して出力軸１３０を軸線方向に相対移動可能かつ回転自在に支持している。
【００２９】
図４においては、１枚の皿ばね２１０ａが、クリップ１３０ｆと軸受８ａの内輪との間に配置されている。一方、１枚の皿ばね２１０ｂは、フランジ部１３０ｃと軸受８ｂの内輪との間に配置されている。その他の構成及び動作については、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。本実施の形態によれば、上述した実施の形態に比較し、滑り軸受１ａの周囲の構成をコンパクトにすることができ、それにより電動式パワーステアリング装置３００の周囲における設計の自由度が高まる。
【００３０】
次に、本願発明による第４の実施の形態を図面を参照して説明する。図５は、本願発明の第４の実施の形態である電動式パワーステアリング装置４００を示す図であり、図５（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ部分の拡大図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＶＣ部分の拡大図である。なお、かかる第４の実施の形態については、図２に示す第１の実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００３１】
図５に示す第４の実施の形態が、第１の実施の形態と異なるのは、弾性体の構成である。より具体的には、軸受８ａ及び軸受８ｂの内周と回転軸３０の外周との間に、それぞれ弾性体であるブッシュ３１０、３２０が配置されている。
【００３２】
図５（ｂ）、５（ｃ）に示すように、ブッシュ３１０、３２０は、円筒部の一端に鍔状部を形成した平板からなる芯金３１１、３２１の内周側から鍔状部にわたって、ゴム３１２、３２２を溶着してなる。ブッシュ３１０、３２０は、その鍔状部側を回転軸３０のフランジ部３０ｃ、３０ｄに当接させるようにして取り付けられている。
【００３３】
上述したように、ウォーム３０ａとウォームホイール３０の歯面同士が衝接するような場合でも、本実施の形態によれば、その歯面間に生ずる衝撃力を、ブッシュ３１０、３２０のゴム３１２、３２２を変形させて、回転軸３０を軸線方向にわずかに移動させることにより緩和させ、それにより叩き音を低減させることができる。
【００３４】
次に、本願発明による第５の実施の形態を図面を参照して説明する。図６は、本願発明の第５の実施の形態である電動式パワーステアリング装置５００を示す図であり、図６（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩＢ部分の拡大図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＶＩＣ部分の拡大図である。一方、図７は、図６のブッシュの斜視図であり、外側のゴムの一部を切り欠いて示している。なお、かかる第５の実施の形態についても、図５に示す第４の実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００３５】
図６に示す第５の実施の形態が、第４の実施の形態と異なるのは、ブッシュの構成である。より具体的には、図７に示すように、ブッシュ４１０は、一端に鍔状部を形成した円筒金属製の網状芯金４１１の内外周側から鍔状部にわたって、即ち全面にゴム４１２を溶着してなる。ゴム４１２は、網状芯金４１１の空隙に入り込んで網状芯金４１１と一体化し、それによりブッシュ４１０の剛性はより向上する。
【００３６】
ブッシュ４１０には、その全長にわたって軸線方向に切れ目４１０ａが形成されている。かかる切れ目４１０ａを設けることにより、ブッシュ４１０は拡径容易となり、それにより回転軸３０への取付けがより容易となっている。ブッシュ４２０の構成も同様であるのでその説明を省略する。ブッシュ４１０、４２０も、その鍔状部側を回転軸３０のフランジ部３０ｃ、３０ｄに当接させるようにして取り付けられている。その他の構成及び動作については、上述した実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００３７】
次に、本願発明による第６の実施の形態を図面を参照して説明する。図８は、本願発明の第６の実施の形態である電動式パワーステアリング装置６００を示す図であり、図８（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ部分の拡大図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＣ部分の拡大図である。なお、かかる第６の実施の形態についても、上述した実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００３８】
図８に示す第６の実施の形態が、上述した実施の形態と異なるのは、ブッシュが配置される位置である。より具体的には、図８（ｂ）、８（ｃ）に示すように、ブッシュ５１０、５２０は、軸受８ａ、８ｂの外周とハウジング１との間に配置されている。なお、ブッシュ５１０、５２０も、網状芯金５１１、５２１の全面にゴム５１２、５２２を溶着してなる。その他の構成及び動作については、上述した実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００３９】
以上、実施の形態を参照して本願発明を詳細に説明してきたが、本願発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、弾性体として皿ばねやブッシュを例として示したが、これにこだわらず例えばＯ−リングを直接装着させたもの、あるいは端面部やウォーム軸外径部もしくはハウジング内径部にＯ−リング装着用溝などを設けて、かつＯ−リングを該溝に装着したもの等も用いることができる。
【００４０】
かかる構成をより具体的に図面を用いて説明する。図９は、本願発明の第７の実施の形態である電動式パワーステアリング装置７００を示す図であり、図９（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ部分の拡大図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＩＸＣ部分の拡大図である。なお、かかる第７の実施の形態についても、上述した実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００４１】
図９に示す第７の実施の形態が、上述した実施の形態と異なる点は、ブッシュと回転軸との間に、弾性体としてのＯ−リングを配置した点である。より具体的に、その構成を説明する。回転軸７３０は、左方のフランジ７３０ｃの根本と右方のフランジ７３０ｄの根本に、図９（ｂ）、９（ｃ）に示すように、周溝７３０ｅ、７３０ｆをそれぞれ形成している。
【００４２】
周溝７３０ｅ内には、Ｏ−リング７０１が配置され、周溝７３０ｆには、Ｏ−リング７０２が配置されている。軸受８ａ、８ｂの内輪と回転軸７３０との間には、摩擦抵抗の低い金属材料からなるブッシュ７１０、７２０がそれぞれ配置されている。
【００４３】
ブッシュ７１０、７２０は、周溝７３０ｅ、７３０ｆに対向するフランジ部７１０ａ、７２０ａを有し、かかるフランジ７１０ａ、７２０ａは、軸受８ａ、８ｂの内輪とＯ−リング７０１、７０２との間に挟持されている。
【００４４】
なお、ブッシュ７１０とフランジ７３０ｃとの間のギャップΔ１と、ブッシュ７２０とフランジ７３０ｄとの間のギャップΔ２とは、ボルト部材１２により押さえ板１１を介して軸受８ｂを押圧することにより調整される。
【００４５】
かかる実施の形態によれば、ウォームギヤの歯面間に生ずる衝撃力を、Ｏ−リング７０１、７０２を撓ませて、回転軸７３０を軸線方向に移動させることにより緩和させ、それにより叩き音を低減させることができる。なお、回転軸７３０はブッシュ７１０、７２０により、軸受８ａ、８ｂに対して軸線方向に移動しやすく保持されている。
【００４６】
次に、本願発明による第８の実施の形態を図面を参照して説明する。図１０は、本願発明の第８の実施の形態である電動式パワーステアリング装置８００を示す図であり、図１０（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸＢ部分の拡大図である。なお、かかる第８の実施の形態についても、上述した実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００４７】
図１０に示す第８の実施の形態が、上述した実施の形態と異なるのは、弾性体としてのＯ−リングが配置される位置である。より具体的には、図１０（ａ）に示すように、回転軸８３０における、軸受８ａ、８ｂの内輪対向面に周溝８３０ａ、８３０ｂを形成しており、一方、ハウジング１における、軸受８ａ、８ｂの外輪対向面に周溝８３０ｃ、８３０ｄを形成している。更に、周溝８３０ａ内には、Ｏ−リング８０１が配置され、周溝８３０ｂには、Ｏ−リング８０２が配置され、周溝８３０ｃ内には、Ｏ−リング８０３が配置され、周溝８３０ｄには、Ｏ−リング８０４が配置されている。
【００４８】
かかる実施の形態によれば、ウォームギヤの歯面間に生ずる衝撃力を、Ｏ−リング８０１、８０２、８０３、８０４を撓ませて、回転軸８３０を軸線に直交する方向（ウォームホイール１３から離隔する方向）に移動させることにより緩和させ、それにより叩き音を低減させることができる。また、かかる実施の形態によれば、回転軸８３０は軸線方向に剛性が高く保持されるため、ウォーム３０ａとウォームホイール１３とのかみ合い位置が変化しないという効果も得られる。なお、回転軸８３０のＯ−リング８０１、８０２又はハウジング１のＯ−リング８０３、８０４の内、何れか一方を設ければ、かかる効果は十分奏される。
【００４９】
ところで、車輪から入力される振動等により発生するウォームギヤの歯打音は、ウォーム軸への入力荷重が小さいため、弾性体の剛性は小さい方が歯打音低減の効果が大きい。また、ウォームの軸線方向変位も小さくてすむ。
【００５０】
これに対し、モータ側から入力される荷重は比較的大きいため、弾性体の剛性が小さいとウォームの軸線方向変位量が大きくなる。かかる変位量が大きくなると、ウォーム軸と軸受間の摩擦量が増大し、モータの結合スプライン部の摩耗が増大する。さらにモータが回転しても、ウォームが軸線方向に逃げることにより、
必要な回転がウォームホイールに伝達されず、制御応答性の遅れを招く恐れもある。以下に述べる実施の形態は、かかる問題点を解消するものである。
【００５１】
図１１は、本願発明の第９の実施の形態である電動式パワーステアリング装置９００を示す図であり、図１１（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩＢ部分の拡大図である。なお、かかる第９の実施の形態についても、上述した実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００５２】
第９の実施の形態が、上述した実施の形態（例えば図９の実施の形態）と異なる点は、弾性体の構成にある。より具体的には、図１１に示す実施の形態においては、軸受８ａと回転軸９３０のフランジ９３０ｃとの間、及び軸受８ｂとフランジ９３０ｄとの間に、弾性体として弾性部材９０１、９０２を介装させている。なお、弾性部材９０１、９０２は同一物であって、その配置方向を逆にしているにすぎないので、弾性部材９０１のみを詳細に説明し、弾性部材９０２については詳細な説明を省略する。
【００５３】
図１１（ｂ）に示すように、弾性部材９０１は、回転軸９３０の外周に嵌合する円筒部材９０１ａと、円筒部材９０１ａとは別部材である円板部材９０１ｃとを有する。更に、円筒部材９０１ａは、ブッシュ９１０に当接するフランジ９０１ｂを有しており、フランジ９０１ｂと円板部材９０１ｃとの間を、弾性部９０１ｄにより連結してなる。弾性部９０１ｄの一部は、円筒部材９０１ａの内面に沿って薄く軸線方向に延在し、円筒部材９０１ａの端部において、軸線方向に厚さの薄い薄厚部９０１ｅを形成している。
【００５４】
なお、組み付けた状態における弾性部材９０１は、回転軸９３０のフランジ９３０ｃに円板部９０１ｃを当接させ、軸受８ａにブッシュ９１０を介して円筒部材９０１ａのフランジ９０１ｂを当接させており、軸受８ａとフランジ９３０ｃとを近接する方向に押圧することにより、弾性部９０１ｄに一定の予圧を与えている。組み付けた状態において、フランジ９３０ｃと薄厚部９０１ｅとの間は、距離Ｌ２だけ離隔している。かかる組み付け状態は、弾性部材９０２において同じである。
【００５５】
図１２は、弾性部材９０１、９０２を回転軸９３０に組み込んで、軸線方向に荷重を与えた場合の変位量を示す特性図である。図において、変位量及び荷重が負の場合は、回転軸９３０が左方に向かう力を受け、左方に変位したことを示し、変位量及び荷重が正の場合は、回転軸９３０が右方に向かう力を受け、右方に変位したことを示す。説明の都合上、回転軸９３０は左方に変位するものとする。
【００５６】
図において明らかなように、変位量がＬ２を超えると荷重が極端に上昇する。この理由は、変位量がＬ２までは、弾性部材９０１の弾性部９０１ｄのみが弾性変形するようになっているが、変位量Ｌ２を超えると、薄厚部９０１ｅがフランジ９３０ｃに当接し、それにより単位変位量に対する荷重が急激に増加するためである。即ち、弾性部材９０１、９０２は２段階の弾性係数を有する。
【００５７】
本実施の形態において、不図示の車輪から入力される振動等に基づき、回転軸９３０へ入力された荷重は比較的小さいため、図１２に示す領域Ｓの範囲で回転軸９３０へ軸線方向に変位するに過ぎない。従って、かかる状態では、弾性部材９０１（９０２）の薄厚部９０１ｅは、フランジ９３０ｃに当接しないため、弾性部材９０１の剛性は小さく、歯打音低減の効果が大きい。
【００５８】
これに対し、モータ側から入力される荷重が大きくて、回転軸９３０の変位量がＬ２を超えると、薄厚部９０１ｅがフランジ９３０ｃに当接し、それ以上の回転軸９３０の変位を抑えようとする。従って、回転軸９３０の変位を抑えることにより、ウォーム軸と軸受間の摩擦量や、モータの結合スプライン部の摩耗を抑えることができる。また、ウォームが軸線方向に逃げることを防止して、制御応答性を向上させることもできる。
【００５９】
図１３は、本願発明の第１０の実施の形態である電動式パワーステアリング装置１０００を示す図であり、図１３（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩＢ部分の拡大図である。なお、かかる第１０の実施の形態についても、上述した実施の形態と異なる点を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する。
【００６０】
第１０の実施の形態が、第９の実施の形態と異なる点は、弾性体の構成にある。図１３に示すように、第１０の実施の形態においては、第９の実施の形態と同様に、軸受８ａと回転軸１０３０のフランジ１０３０ｃとの間、及び軸受８ｂとフランジ１０３０ｄとの間に、弾性体として弾性部材１００１、１００２を介装させている。しかしながら、その構成は以下に述べるように第９の実施の形態と異なっている。なお、弾性部材１００１、１００２は同一物であって、その配置方向を逆にしているにすぎないので、弾性部材１００１のみを詳細に説明し、弾性部材１００２については詳細な説明を省略する。
【００６１】
図１３（ａ）に示すように、回転軸１０３０は、フランジ部１０３０ｃに隣接して大径部１０３０ｅを形成し、フランジ部１０３０ｄに隣接して大径部１０３０ｆを形成している。
【００６２】
図１３（ｂ）において、弾性部材１００１は、回転軸１０３０の外周に配置された小径孔円板部１００１ａと、大径部１０３０ｅの外周に配置された大径孔円板部１００１ｂとを有する。両円板部１００１ａ、１００１ｂの間を、弾性部１００１ｃにより連結してなる。弾性部１００１ｃの一部は、小径孔円板部１００１ａの側面に沿って薄く半径方向に延在し、小径孔円板部１００１ａと、大径部１０３０ｅとの間に厚さの薄い薄厚部１００１ｄを形成している。
【００６３】
なお、組み付けた状態における弾性部材１００１は、回転軸１０３０のフランジ１０３０ｃに大径孔円板部１００１ｂを当接させ、軸受８ａにブッシュ１０１０を介して小径孔円板部１００１ａを当接させており、軸受８ａとフランジ１０３０ｃとを近接する方向に押圧することにより、弾性部１００１ｃに一定の予圧を与えている。組み付けた状態において、大径部１０３０ｅと薄厚部１００１ｄとの間は、距離Ｌ３だけ離隔している。かかる組み付け状態は、弾性部材１００２において同じである。
【００６４】
第９の実施の形態と同様に、回転軸１０３０の変位量がＬ３までは、弾性部材１００１の弾性部１００１ｃのみが弾性変形するようになっているが、変位量Ｌ３を超えると、薄厚部１００１ｄが大径部１０３０ｅに当接し、それにより単位変位量に対する荷重が急激に増加する。即ち、弾性部材１００１、１００２も２段階の弾性係数を有する。
【００６５】
本実施の形態において、不図示の車輪から入力される振動等に基づき、回転軸１０３０へ入力された荷重は比較的小さいため、かかる状態では、弾性部材１００１（１００２）の薄厚部１００１ｄは、大径部１０３０ｅに当接しないため、弾性部材１００１の剛性は小さく、歯打音低減の効果が大きい。
【００６６】
これに対し、モータ側から入力される荷重が大きくて、回転軸１０３０の変位量がＬ３を超えると、薄厚部１００１ｄが大径部１０３０ｅに当接し、それ以上の回転軸１０３０の変位を抑えようとする。従って、回転軸１０３０の変位を抑えることにより、ウォーム軸と軸受間の摩擦量や、モータの結合スプライン部の摩耗を抑えることができる。また、ウォームが軸線方向に逃げることを防止して、制御応答性を向上させることもできる。
【００６７】
加えて、本実施の形態によれば、図１３（ｂ）に示すように、弾性部材１００１（１００２）の小径孔円板部１００１ａの有する孔は、大径部１０３０ｅの外径より小径であるので、これを回転軸１０３０の大径部１０３０ｅの外周に組み込むことは不可能となっている。従って、かかる構成により、弾性部材１００１，１００２の組込方向を誤って回転軸１０３０の外周に配置する、いわゆる誤組を防止することができ、それにより組み立て性の向上を図ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明の電動式パワーステアリング装置によれば、ウォームとウォームホイールの歯面同士が当接したときには、弾性体を変形させることによりハウジングに対して回転軸を軸線方向及び半径方向の少なくとも一方の方向に移動させるようになっているので、歯面同士の衝突を緩和し、それにより歯面の叩き音を減少させることができる。また、かかる構成により、バックラッシュの許容されるバラツキの程度が緩和され、加工精度や組み合わせるべきギヤの選定等における製造上の管理が容易となって、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態である電動式パワーステアリング装置１００の軸線方向一部断面図である。
【図２】図１の電動式パワーステアリング装置を、ＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して示す断面図である。
【図３】本願発明の第２の実施の形態である電動式パワーステアリング装置２００の、図２と同様な断面図である。
【図４】本願発明の第３の実施の形態である電動式パワーステアリング装置３００の、図２と同様な断面図である。
【図５】本願発明の第４の実施の形態である電動式パワーステアリング装置４００を示す図であり、図５（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ部分の拡大図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＶＣ部分の拡大図である。
【図６】本願発明の第５の実施の形態である電動式パワーステアリング装置５００を示す図であり、図６（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩＢ部分の拡大図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＶＩＣ部分の拡大図である。
【図７】図６のブッシュの斜視図である。
【図８】本願発明の第６の実施の形態である電動式パワーステアリング装置６００を示す図であり、図８（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ部分の拡大図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＣ部分の拡大図である。
【図９】本願発明の第７の実施の形態である電動式パワーステアリング装置７００を示す図であり、図９（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＸＢ部分の拡大図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＩＸＣ部分の拡大図である。
【図１０】本願発明の第８の実施の形態である電動式パワーステアリング装置８００を示す図であり、図１０（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸＢ部分の拡大図である。
【図１１】本願発明の第９の実施の形態である電動式パワーステアリング装置９００を示す図であり、図１１（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩＢ部分の拡大図である。
【図１２】弾性部材９０１、９０２を回転軸９３０に組み込んで、軸線方向に荷重を与えた場合の変位量を示す特性図である。
【図１３】本願発明の第１０の実施の形態である電動式パワーステアリング装置１０００を示す図であり、図１３（ａ）は、図２と同様なその断面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩＢ部分の拡大図である。
【符号の説明】
1………ハウジング
2………入力軸
3………出力軸
5………軸受ホルダ
6………ロックナット
10a、10b、110a、110b、210a、210b………皿ばね
13………ウォームホイール
21………電動モータ
30、730、830、930………回転軸
30a………ウォーム
30c、30d、130c、730c、730d、830c、830d、930c、930d………フランジ部
310、320、410、420、510、520、710、720、910………ブッシュ
701、702、801、802、803、804………Ｏ−リング
901………弾性部材

Claims

ハウジングと、
ウォームを備え、軸受を介して該ハウジングに回転自在にかつ軸方向および径方向に作用する力に対して支持された回転軸と、
該回転軸に補助操舵力を発生するモータと、
前記ウォームに噛み合うウォームホイールを備え車輪を操舵するために操舵力を出力する出力軸とを具備し、前記モータから補助操舵力を前記出力軸に伝達するウォームギヤ機構から成り、
前記回転軸は、前記軸方向の一方に作用する力が伝わる経路において前記回転軸と前記軸受との間又は前記軸受と前記ハウジングとの間に、および前記軸方向の前記一方とは逆方向に作用する力が伝わる経路において前記回転軸と前記軸受との間又は前記ハウジングと前記軸受との間に、
それぞれ一対の円板部材をゴム材で連結した弾性部材から成る第１および第２の弾性体を介装して、少なくとも軸方向に微動可能に支持されて成ることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
前記回転軸の径方向において前記回転軸と前記ハウジングとの間にさらに第３の弾性体が介装されていて、径方向に微動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記軸受は前記ウォームを間にして配置され、前記モータに近い側に配置された第１軸受と前記モータから遠い側に配置された第２軸受とであって、それぞれ前記回転軸を前記ハウジングに回転自在にかつ軸方向および径方向に作用する力に対して支持する第１および第２軸受とからなり、
前記回転軸は、前記モータ側から軸方向に作用する力が伝わる経路において前記第２軸受と前記回転軸との間、および前記モータの方向に軸方向に作用する力が伝わる経路において前記第１軸受と前記回転軸との間に、
それぞれ前記第１および第２の弾性体を介装して、少なくとも軸方向に微動可能に支持されて成ることを特徴とする請求項１または２に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記軸受は前記ウォームを間にして配置され、前記モータに近い側に配置された第１軸受と前記モータから遠い側に配置された第２軸受とであって、それぞれ該ハウジングに回転自在にかつ軸方向および径方向に作用する力に対して支持された第１および第２軸受とからなり、
前記回転軸は、前記モータ側から軸方向に作用する力が伝わる経路において前記ハウジングと前記第２軸受との間、および前記モータの方向に軸方向に作用する力が伝わる経路において前記ハウジングと前記第１軸受との間に、
それぞれ前記第１および第２の弾性体を介装して、少なくとも軸方向に微動可能に支持されて成ることを特徴とする請求項１または２に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記軸受は前記モータに近い側に配置された第１軸受と該第１軸受に直列並置された前記モータに遠い側に配置された第２軸受とであって、それぞれ該ハウジングに回転自在にかつ軸方向および径方向に作用する力に対して支持された第１および第２軸受とからなり、
前記回転軸は、前記モータ側から軸方向に作用する力が伝わる経路において前記回転軸と前記第１軸受との間、および前記モータの方向に軸方向に作用する力が伝わる経路において前記回転軸と前記第２軸受との間に、
それぞれ前記第１および第２の弾性体を介装して、少なくとも軸方向に微動可能に支持されて成ることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記弾性部材は前記回転軸と前記軸受との間又は前記ハウジングと前記軸受との間に圧装されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記第１および第２の弾性体はそれぞれ前記軸受の軌道輪と前記回転軸の拡径部との間に介装されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記軌道輪は軸受内輪であることを特徴とする請求項７に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記一対の円板部材の、前記軸受に近い円板部材は前記回転軸の拡径部に所定軸方向隙間をもって前記回転軸に装着された部材に一体的であることを特徴とする請求項７に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記回転軸に装着された部材は前記回転軸が内嵌された筒状部材であることを特徴とする請求項９に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記ゴム材の一部分は、前記一対の円板部材の前記軸受に近い円板部材と前記回転軸の拡径部との間に介装されていることを特徴とする請求項９に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記一対の円板部材の、前記軸受に近い円板部材は前記軸受と前記回転軸の前記拡径部との間に位置する前記回転軸の第２の拡径部に所定軸方向隙間をもって配置されていることを特徴とする請求項７又は９に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記ゴム材の一部分は、前記一対の円板部材の前記軸受に近い円板部材と前記回転軸の前記第２の拡径部との間に介装されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記一対の円板部材のうち、軸受から遠い円板部材は前記回転軸の拡径部に軸方向に支持されていて、前記軸受から遠い円板部材と、軸受から近い円板部材から前記軸受から遠い円板部材へと延在するゴム材の部分とは少なくとも前記軸受から遠い円板部材とその近傍とで、前記軸受を外嵌支持する前記回転軸の軸受支持部よりも拡径された第２の拡径部に外嵌していることを特徴とする請求項７に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記回転軸の、前記第２の拡径部の前記軸受側端面と前記軸受内輪端面とは軸方向に隙間を持って対向していることを特徴とする請求項１４に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記軌道輪は前記軸受の内輪であることを特徴とする請求項９に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記回転軸の径方向において前記回転軸と前記ハウジングとの間に介装された第３の弾性体はゴム部材から成ることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項または請求項６ないし１６のいずれか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記回転軸は、前記モータから遠い端部が前記ハウジングに滑り軸受を介して支持されていることを特徴とする請求項１または５に記載の電動式パワーステアリング装置。
前記一対の円板部材のうち、前記軸受から近い円板部材に形成され、前記回転軸に外嵌する孔は、前記第２の拡径部より小径であることを特徴とする請求項１２ないし１５の何れか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。