JP5123796B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機によって駆動する電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ハンドルの操舵力を補うためのパワーステアリング装置として、電動機（電動モータ）を動力源とした電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。電動パワーステアリング装置は、一般に電動機の回転トルクをウォームギアとウォームホイールとからなる減速機構により倍力してラック・ピニオン機構を介してラック軸に付与し、運転者のハンドル操作をアシストするものである。

従来の電動パワーステアリング装置では、ラックとピニオンとの噛合部のバックラッシュによって運転者に与える操舵感が低下したり、路面の反力によるラック軸の撓みや振動によって操舵感が低下したりするという問題点があった。

このため、特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置では、ピニオン軸のピニオンの近傍を支持する転がり軸受と、ハウジングの内設面との間に、転がり軸をラック軸側に付勢する弾性部材を介在させて、バックラッシュを抑制して操作感を良好にしている。
特許第３８６２８９７号公報（特許請求の範囲、段落００２５）

しかしながら、特許文献１に記載された電動パワーステアリング装置の弾性部材は、電動機が設置されているラック軸に連結されたピニオン軸のピニオンの近傍を支持する転がり軸受を、ラック側に付勢するように設けて、路面の反力によるラック軸の撓みと、振動と、ピニオン・ラック機構のバックラッシュとを抑制している。そのラック軸の撓みと、振動と、ピニオン・ラック機構のバックラッシュとをそれぞれ抑制するためには、弾性部材のばね力を強力なものにする必要があると共に、弾性部材の強度を長期間にわたって維持する耐久性の向上が要求される。

従来の電動パワーステアリング装置には、特許文献１に記載されたようなラック軸側に電動機を設置したラックアシスト型の装置と、ピニオン軸側に電動機を設置したピニオンアシスト型の装置とがある。特に、ピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置では、電動機の駆動力を、ウォームギア及びウォームホイールを介在してピニオン軸に伝達している。このため、このピニオン軸に特許文献１に記載の弾性部材を設けた場合には、ウォームギアとウォームホイールとの間のバックラッシュも抑制するばね力も備えた構造にしなければならず、さらに、ばねの強度及び耐久性も向上させなければならないという課題があった。

そこで、本発明は、前記課題を解消すべく創案されたものであり、ウォームギアとウォームホイールとの間のバックラッシュをさらに抑制することがでる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

前記課題を解消するために請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の発明は、ハンドルと連結されて該ハンドルにより回転されるピニオン軸と、該ピニオン軸と噛み合って舵輪を転舵するラック軸と、前記ピニオン軸及び前記ラック軸を支持するハウジングと、前記ピニオン軸に補助トルクを発生させる電動機と、前記電動機に連結されたウォームギアと、前記ピニオン軸に連結されると共に前記ウォームギアと噛み合って前記ピニオン軸に前記補助トルクを伝達するウォームホイールと、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングには、前記ハンドルに対して前記ラック軸より下方に配置され、前記ピニオン軸を回転可能に支持する第１軸受と、前記ハンドルと前記第１軸受との間に配置され、前記ピニオン軸を回転可能に支持する第２軸受と、前記第１軸受の外周に設けられ、前記ピニオン軸に対して前記ウォームギアと前記ウォームホイールとが噛み合っている位置側から前記ピニオン軸の軸心に向けた一方向に付勢させるように形成された略環状の第１弾性部材と、が内設されて、前記ピニオン軸は、前記第１弾性部材の付勢力によって、前記ラック軸のラックと当該ピニオン軸のピニオンとが噛み合っている噛合部を支点として、前記ウォームホイールが前記ウォームギアと噛み合う方向に傾倒して前記ウォームギアを押圧する状態に配置されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、ハウジング内には、ラック軸より下方に配置されてピニオン軸を軸支する第１軸受と、ハンドルと第１軸受との間に配置されてピニオン軸を軸支する第２軸受と、ピニオン軸に対してラック軸とは反対方向に付勢させるように第１軸受に設けた第１弾性部材と、が配置されている。ピニオン軸は、下方の第１軸受が第１弾性部材によってピニオン軸に対してラック軸とは反対方向に付勢されることにより、ラック軸と噛み合っている噛合部を支点として第２軸受側が配置されたウォームホイールがウォームギアと噛み合う方向に傾倒してウォームギアを押圧する。このため、ウォームギアとウォームホイールとの間のバックラッシュを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記ピニオン軸と前記第２軸受との間に、第２弾性部材を介在させたことを特徴とする。

かかる構成によれば、ピニオン軸と第２軸受との間には、第２弾性部材が介在されていることによって、ピニオン軸と第２軸受との間のガタツキを解消することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記ピニオン軸と前記ウォームホイールとの連結部に第３弾性部材を介在させたことを特徴とする。

かかる構成によれば、ピニオン軸とウォームホイールとの連結部には、第３弾性部材が介在されていることによって、ピニオン軸とウォームホイールとの間のガタツキを解消することができる。これにより、ウォームギアとウォームホイールとの間のバックラッシュが抑制されて、ウォームギアとウォームホイールとが適切な高さの位置で噛み合うようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記ピニオン軸は、当該ピニオン軸に設けたピニオンと前記ラック軸のラックとが噛み合う噛合部の位置から前記第１軸受までの距離より、前記ウォームホイールがピニオン軸に設置された設置部から前記噛合部までの距離が長いことを特徴とする。

かかる構成によれば、ピニオン軸は、ピニオンとラックとの噛合部から第１軸受までの距離より、ウォームホイールの設置部から噛合部までの距離を長く形成したことによって、前記噛合部を支点として小さな力でウォームギア側へ傾倒するようになる。このため、ピニオン軸と第２軸受との間に介在された第２弾性部材に強い外力が負荷されるのを抑制して、ばね力及び強度が低い弾性部材での対応を可能にして、第２弾性部材の耐久性を向上させることが可能となる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ウォームギアとウォームホイールとの間のバックラッシュをさらに抑制すると共に、弾性部材のばねの強度及び耐久性を向上させることができる。

以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構、ラック・ピニオン機構、軸受及び弾性部材の設置状態を示す中央拡大断面図である。図３は、図２のＸ−Ｘ拡大断面図である。図４は、図２のＹ−Ｙ拡大断面図である。図５は、図２のＺ部の拡大図である。図６は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す説明図である。

≪電動パワーステアリング装置の構成≫
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、運転者がハンドル２を操作したときの操舵入力に応じて電動機Ｍを駆動し、電動機Ｍの動力を減速機構６を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵のアシストを行う装置である。この電動パワーステアリング装置１は、それぞれ後記するハンドル２と、ピニオン軸３１と、操舵トルクセンサＴと、車速センサＳと、電動機Ｍと、駆動制御装置１１と、ウォームギア６１及びウォームホイール６２からなる減速機構６と、ラック・ピニオン機構３と、ラック軸３２と、ハウジング５（図２参照）と、軸受７（図２参照）と、弾性部材８（図２参照）と、タイロッド１２と、舵輪４と、を備えて構成されている。この装置は、いわゆるコラム型の電動パワーステアリング装置１からなる。

≪ハンドルの構成≫
ハンドル２は、車両を操舵するための操作部材である。電動パワーステアリング装置１において、このハンドル２は、ステアリングシャフト２１、自在継手２２、ピニオン軸３１、ラック・ピニオン機構３、ラック軸３２、タイロッド１２、ナックル（図示せず）、舵輪４の順に連結されている。

≪ピニオン軸及びピニオンの構成≫
ピニオン軸３１は、ハンドル２にステアリングシャフト２１及び自在継手２２を介在して連結され、ハンドル２の回転操作によって回転する軸である。ピニオン軸３１には、減速機構６のウォームホイール６２と、ラック・ピニオン機構３のピニオン３３と、が一体的に設けられている。そのピニオン軸３１は、図２に示すように、ハウジング５内の上部、中央部、下部の３個所にそれぞれ設置された軸受７を介在してハウジング５に支持される。
ピニオン３３は、ピニオン軸３１において、略中央部に配置された第２軸受７２と、下端部に配置された第１軸受７１との間の位置に、一体形成されている。
なお、ピニオン軸３１は、ピニオン３３とラック軸３２のラック３４とが噛み合う噛合部３ａの位置から第１軸受７１までの距離ａ（図６参照）より、ウォームホイール６２がピニオン軸３１に設置された設置部６ａから噛合部３ａまでの距離ｂ（図６参照）を長くして形成されている。

≪操舵トルクセンサ及び車速センサの構成≫
操舵トルクセンサＴは、ピニオン軸３１にハンドル２からの操舵トルクが作用したときに、ピニオン軸３１に作用する操舵トルクの方向と大きさを検出するセンサであり、例えば、磁歪式トルクセンサからなる。操舵トルクセンサＴは、例えば、ピニオン軸３１に設けられた磁歪膜（図示省略）と、ピニオン軸３１に生じる捩れに応じた磁歪膜の磁気特性変化を磁歪膜に所定距離をおいて対向して配置され、ピニオン軸３１に印加されたトルクを検出するコイル（図示省略）と、を備えて構成されている。
車速センサＳは、車速を検出するセンサである。

≪電動機の構成≫
図１に示すように、電動機Ｍは、減速機構６を介してピニオン軸３１に操舵補助力を付与する電動モータであり、例えば、回転子の回転角度を検出するレゾルバ（図示省略）を備えたブラシレスＤＣモータからなる。電動機Ｍは、例えば、減速機構６とラック・ピニオン機構３等を収納したハウジング５（図２参照）に収納される。電動機Ｍは、この電動機Ｍの回転子と一体に回転するロータ軸Ｍａに、ゴム等の弾性体やセレーション等によるカップリング（図示省略）を介在してウォームギア軸６１ａ（図２参照）が連結され、電動機Ｍの回転とトルクとがウォームギア６１に伝達されるようになっている。

≪駆動制御装置の構成≫
駆動制御装置１１は、操舵トルクセンサＴ及び車速センサＳ等からの検出信号に応じて電動機Ｍの駆動を制御する装置であり、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）からなる。

≪減速機構の構成≫
図２に示す減速機構６は、電動機Ｍの回転トルクを倍力させてピニオン軸３１に伝達する機能を備えた歯車減速機構からなる。この減速機構６は、電動機Ｍのロータ軸Ｍａ（図１参照）に連設されて同回転するウォームギア６１と、ピニオン軸３１に設けたウォームホイール６２と、を噛合させて電動機Ｍの回転を減速させてピニオン軸３１に伝達する。

＜ウォームギアの構成＞
図２に示すように、ウォームギア６１は、ウォームギア軸６１ａと、ウォームギア軸６１ａに一体形成された歯形部とを有している。ウォームギア６１は、ウォームギア軸６１ａの両端部にそれぞれ設置されたボールベアリング等の軸受（図示省略）に軸支されている。ウォームギア６１は、ピニオン軸３１に対してラック軸３２と同じ側に配置されている。

＜ウォームホイールの構成＞
ウォームホイール６２は、ウォームギア６１と噛み合って、ウォームギア６１の回転（補助トルク）をピニオン軸３１に減速させて伝達するための歯車である。ウォームホイール６２は、ピニオン軸３１が挿入される軸挿入孔６２ａ側に鍔付円筒形状の芯金６３が嵌着される。ウォームホイール６２は、ピニオン軸３１の段差部３１ａの下側に、第３弾性部材８３及び芯金６３を介在して第２軸受７２の芯金取付部３１ｂに装着されることによって、ピニオン軸３１と一体に回転するように設けられている。

≪ラック・ピニオン機構の構成≫
図２に示すように、ラック・ピニオン機構３は、ピニオン軸３１の回転を、ラック軸３２の車幅方向の直線の動きに変換する歯車伝達装置である。ラック・ピニオン機構３は、前記ピニオン軸３１に設けられたピニオン３３と、ラック軸３２に設けられてピニオン３３と噛み合うラック３４と、ラック３４をピニオン３３側に付勢するラックガイド９と、を備えて構成されている。
ラック軸３２は、ラック・ピニオン機構３を介してピニオン軸３１に連結されて、そのピニオン軸３１のピニオン３３とラック３４とが噛み合って車幅方向に直線移動することにより舵輪４を転舵する。ラック３４は、例えば、ラック軸３２に一体形成されている。

≪ハウジングの構成≫
ハウジング５は、ピニオン軸３１及びラック軸３２を支持して覆う部材である。ハウジング５は、上側に配置される上部ハウジング５１と、中央部に配置される中部ハウジング５２と、下側に配置される下部ハウジング５３とを上下方向に連続配置して構成されている。ハウジング５には、前記減速機構６と、前記ラック・ピニオン機構３と、それぞれ後記する軸受７と、弾性部材８と、ラックガイド９と、オイルシール１０、袋ナット１３等が内設される。

上部ハウジング５１は、ピニオン軸３１の上部が挿入される円筒状のケース体である。この上部ハウジング５１には、第３軸受７３と、オイルシール１０と、操舵トルクセンサＴとが内設される。上部ハウジング５１は、シール材１４を介在して中部ハウジング５２に、ボルトＢ１によって固定される。

中部ハウジング５２には、上部ハウジング５１と下部ハウジング５３との間に介在される略リング状の蓋部材からなる。この中部ハウジング５２は、下部ハウジング５３の上側開口部５３ａに嵌合し、ボルトＢ２によって下部ハウジング５３の上面に固定される。

図２に示すように、下部ハウジング５３は、ピニオン軸３１の中央部から下端部までの部位と、ラック軸３２と、ラックガイド９と、がそれぞれ挿入される設置空間を有し、ハンドル２方向及び車幅方向に延設された略Ｔ字形の筒状ケース体からなる。この下部ハウジング５３には、ウォームギア６１と、ウォームホイール６２と、第３弾性部材８３と、芯金６３と、第２軸受７２と、第２弾性部材８２と、ピニオン３３、第１軸受７１と、第１弾性部材８１と、ナットＮ１と、袋ナット１３とが内設される。

下部ハウジング５３の上側開口部５３ａ側には、ウォームギア６１及びウォームホイール６２を内設するための変速機構設置空間５３ｃと、第２軸受７２が取り付けられる第２軸受取付部５３ｄと、が下奥側に順に形成されている。
下部ハウジング５３の下部開口部５３ｂ側には、袋ナット１３が螺合する雌ねじ部５３ｅと、第１軸受７１の外環が装着される環状の第１軸受取付部５３ｆと、第１弾性部材８１が内接した状態に内装される第１弾性部材設置部５３ｇと、が上奥側に順に形成されている。
第１軸受取付部５３ｆは、ピニオン軸３１の軸心Ｏ１に沿って円形に形成された内壁に設けられている。

第１弾性部材設置部５３ｇは、第１軸受取付部５３ｆの上奥側に連続して隣接された環状溝からなる。第１弾性部材設置部５３ｇは、後記する第１弾性部材８１の形状に合わせて、ピニオン軸３１の軸心Ｏ１を中心としてラック軸３２及びウォームギア６１が配置されている側に大きく偏芯した歪な内筒面に形成されている。つまり、第１弾性部材設置部５３ｇは、図３に示すように、第１軸受取付部５３ｆからのラック軸３２（図２参照）及びウォームギア６１（図２参照）側の深さＤ１が、その反対側の部位の深さＤ２より深く形成されている。第１弾性部材設置部５３ｇには、第１弾性部材８１の外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆが弾性的に押圧した状態に嵌入される。

≪軸受の構成≫
図２に示すように、軸受７は、ピニオン軸３１を回転自在に軸支する転がり軸受であり、例えば、内環と、外環と、鋼球とから構成されたボールベアリングからなる。この軸受７は、ハウジング５の下部に内設されてピニオン軸３１の下部を軸支する第１軸受７１と、ハウジング５の中央部に内設されてピニオン軸３１の中央部を軸支する第２軸受７２と、ハウジング５の上部に内設されてピニオン軸３１の上部を軸支する第３軸受７３と、から構成されている。

＜第１軸受の構成＞
第１軸受７１は、ハンドル２に対してラック軸３２より下方に配置され、ピニオン軸３１を回転可能に支持する軸受である。第１軸受７１は、ピニオン３３の下側に隣接してピニオン軸３１に嵌入され、座付きナットからなるナットＮ１をピニオン軸３１の下端部に螺着することによってピニオン軸３１に内環が固定される。この第１軸受７１の外環は、第１弾性部材８１を介在して下部ハウジング５３に支持されると共に、袋ナット１３を雌ねじ部５３ｅに螺合させることによって下部ハウジング５３に内設される。第１軸受７１は、前記噛合部３ａから距離ａ（図６参照）だけ下側に離れた位置に設置される。

＜第２軸受及び第３軸受の構成＞
第２軸受７２は、ハンドル２（図１参照）と第１軸受７１との間に配置され、ピニオン軸３１を回転可能に支持する軸受である。第２軸受７２は、外環が下部ハウジング５３の第２軸受取付部５３ｄに装着され、内環が第２弾性部材８２を介在してピニオン軸３１に保持される。第２軸受７２は、ピニオン３３とウォームホイール６２との間に設置され、噛合部３ａから距離ｃ（図６参照）上側に離れた位置に設置される。
図２に示す第３軸受７３は、ハンドル２（図１参照）と第２軸受７２との間に配置され、ピニオン軸３１の上部を軸支する軸受である。

≪弾性部材の構成≫
弾性部材８は、ピニオン軸３１の撓みと、振動と、ラック・ピニオン機構３のバックラッシュと、減速機構６のバックラッシュとをそれぞれ抑制するためのばね力を有する部材である。弾性部材８は、それぞれ後記する第１弾性部材８１と、第２弾性部材８２と、第３弾性部材８３との３つの部材から構成されている。

＜第１弾性部材の構成＞
図２に示すように、第１弾性部材８１は、ピニオン軸３１に対してラック軸３２とは反対方向に付勢させるように第１軸受７１に設けた弾性体からなる。図３に示すように、第１弾性部材８１は、例えば、強靭な金属製板状ばね材料を略波状にフォーミングされていることによって第１軸受７１を径方向に押圧する突っ張り力を発生させると共に、ラックガイド９及びラック軸３２が配置された第１軸受７１の外環の外側からピニオン軸３１側に向けて予圧を付与するトレランスリングからなる。第１弾性部材８１は、第１軸受７１の外環７１ａを押圧する内側押圧部８１ａ，８１ｂ，８１ｃと、下部ハウジング５３の第１弾性部材設置部５３ｇを押圧する外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆと、内側押圧部８１ａ，８１ｂ，８１ｃと外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆとの間にそれぞれ形成された傾斜部８１ｇと、を有している。

内側押圧部８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、各外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆ間に形成され、外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆから窪んだ状態に形成された５つの拡開した凹部からなり、軸心Ｏ１方向（内径方向）へ第１軸受７１を押圧する弾性を備えている。各内側押圧部８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、軸心Ｏ１を中心とする円に沿って形成され、断面視して円弧状に形成されている。
内側押圧部８１ａは、断面略Ｃ字状の第１弾性部材８１の中央部に形成されて、ラック軸３２及びウォームギア６１側に配置される（図２参照）。この内側押圧部８１ａは、他の内側押圧部８１ｂ，８１ｃと比較して、第１弾性部材設置部５３ｇの内壁（隣設された外側押圧部８１ｄ）から軸心Ｏ１側に深く窪んだ状態に形成されている。

内側押圧部８１ｂ，８１ｂは、前記内側押圧部８１ａの両側に傾斜部８１ｇ及び外側押圧部８１ｄを介して隣接した位置に形成されている。この内側押圧部８１ｂ，８１ｂは、前記内側押圧部８１ａと比較して、第１弾性部材設置部５３ｇの内壁（隣設された外側押圧部８１ｄ，８１ｅ）から軸心Ｏ１側に徐々に浅くなるように窪んで形成されている。
内側押圧部８１ｃ，８１ｃは、前記内側押圧部８１ｂ，８ｂの両端側に傾斜部８１ｇ及び外側押圧部８１ｅ，８１ｅを介して隣設した位置に形成されている。この内側押圧部８１ｃ，８１ｃは、前記内側押圧部８１ｂ，８１ｂと比較して、第１弾性部材設置部５３ｇの内壁（隣設された外側押圧部８１ｅ，８１ｆ）から軸心Ｏ１側に浅く窪んで形成されている。

外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆは、各内側押圧部８１ａ，８１ｂ，８１ｃから傾斜部８１ｇを介して外側に向けて台形状に突出して形成された凸部からなる。各外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆは、軸心Ｏ１を中心として偏芯して形成された第１弾性部材設置部５３ｇの内壁に面接触するように、外面が断面視して略円弧状に形成されている。
外側押圧部８１ｄ，８１ｄは、第１弾性部材８１の中央部の内側押圧部８１ａの両側に傾斜部８１ｇを介して形成されている。この外側押圧部８１ｄ，８１ｄは、他の外側押圧部８１ｅ，８１ｆと比較して、第１軸受７１の外環から外側に高く突出して形成されている。
外側押圧部８１ｅ，８１ｅは、内側押圧部８１ｂと内側押圧部８１ｃとの間に傾斜部８１ｇを介して形成されている。この外側押圧部８１ｅ，８１ｅは、第１軸受７１の外環から外側に突出した高さが、大きい外側押圧部８１ｄと小さい外側押圧部８１ｆとの中間の高さに形成されている。
外側押圧部８１ｆ，８１ｆは、内側押圧部８１ｃの両端側を傾斜部８１ｇで支えるように傾斜部８１ｇを介して第１弾性部材８１の両端に形成されている。
各傾斜部８１ｇは、内側押圧部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ及び外側押圧部８１ｄ，８１ｅ，８１ｆに径方向の外側及び内側へ弾性を付与して弾性的に支えるように形成されている。

＜第２弾性部材の構成＞
図４に示すように、第２弾性部材８２は、ピニオン軸３１と第２軸受７２との間に介在される弾性体であり、例えば、弾性変形する樹脂製のブッシュからなる。第２弾性部材８２は、ピニオン軸３１の芯金取付部３１ｂ（図２参照）の下側近傍に形成された環状の弾性部材設置溝３１ｃに嵌合する断面略Ｃ字状の板ばねからなる。この第２弾性部材８２は、内側押圧部８２ａと、外側押圧部８２ｂとを交互に多数形成した波状のものからなる。
内側押圧部８２ａは、ピニオン軸３１の軸心Ｏ１方向に向けて湾曲した凹部状に形成され、ピニオン軸３１の弾性部材設置溝３１ｃの底面を押圧するように設けられる。
外側押圧部８２ｂは、ピニオン軸３１の軸心Ｏ１を中心として円弧状に形成され、前記内側押圧部８２ａに対して外側へ突出した凸部状に形成されている。この外側押圧部８２ｂの外面は、第２軸受７２の内環に弾性的に押圧するように設けられて、その内環をピニオン軸３１に固定している。

＜第３弾性部材の構成＞
図５に示すように、第３弾性部材８３は、ピニオン軸３１とウォームホイール６２との連結部に介在される弾性体であり、例えば、弾性変形するゴム製の座金状の部材からなる。第３弾性部材８３は、ピニオン軸３１の段差部３１ａの下面と芯金６３の上面との間に配置される平座金のようにリング状をした平板材からなる。

≪ラックガイドの構成≫
図２に示すように、ラックガイド９は、ラック３４をピニオン３３に押し当てるための装置であり、下部ハウジング５３の側面に穿設された横穴５３ｈに内設される。ラックガイド９は、それぞれ後記するガイド部９１と、圧縮コイルばね９２と、調整ボルト９３と、当て部材９４と、ロックナット９５と、を備えて構成されている。
ガイド部９１は、当て部材９４をラック軸３２の背面側に押し付けるための部材であり、横穴５３ｈ内にラック軸３２の方向に進退自在に挿入されている。
圧縮コイルばね９２は、ガイド部９１及び当て部材７４をラック軸３２側に押圧して付勢するばねである。
調整ボルト９３は、この調整ボルト９３を回動することでガイド部９１及び圧縮コイルばね９２の位置を移動させて、圧縮コイルばね９２の押圧力を調整可能なばね受けである。
当て部材９４は、ラック軸３２の背面を滑動可能に押圧する弾接部材である。
ロックナット９５は、調整ボルト９３で位置調整した位置を固定するための部材である。

≪タイロッド及び舵輪の構成≫
タイロッド１２は、ラック軸３２の両端にそれぞれ設置された棒状部材である。舵輪４は、タイロッド１２、ナックル（図示省略）等を介してその先端に配置された前輪からなる。

≪作用≫
次に、図１を参照して本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の作用を説明する。
図１に示す電動パワーステアリング装置１は、運転者がハンドル２を操舵すると、ピニオン軸３１に付与される操舵トルクによりラック・ピニオン機構３を介してラック軸３２が直線往復動し、タイロッド１２等を介して舵輪４が転舵される。

この際、駆動制御装置１１は、操舵トルクセンサＴから入力される操舵トルク信号と車速センサＳから入力される車速信号とに基づいて、電動機Ｍに流す目標電流値を設定し、この目標電流値とモータ電流センサ（図示省略）から入力されるモータ電流値との偏差が０になるように電流フィードバック制御して電動機Ｍを駆動する。これにより、電動機Ｍは適切な操舵補助力（アシスト力）を発生し、この操舵補助力がウォームギア６１とウォームホイール６２とにより減速回転してピニオン軸３１に付与されることによって、運転者のハンドル操作時における操舵力を低減させることができる。

次に、図２及び図６を主に参照して本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の弾性部材８の作用を説明する。
図２に示すように、ピニオン軸３１は、上方から下部ハウジング５３の上側開口部５３ａ内に挿入されて、この上側開口部５３ａを中部ハウジング５２及び上部ハウジング５１で閉塞してボルトＢ１，Ｂ２によって、ハウジング５に組み付けられる。ピニオン軸３１の下端部は、第１軸受７１及び第１弾性部材８１を介在して下部ハウジング５３に支持される。

第１軸受７１は、下方から下部ハウジング５３の下部開口部５３ｂ内に挿入されて第１軸受取付部５３ｆに収納される。第１軸受７１は、内環が、ナットＮ１をピニオン軸３１の下端部に螺合させることによってナットＮ１とピニオン３３とに挟持され、外環が、袋ナット１３を雌ねじ部５３ｅに螺合させることによって袋ナット１３と下部ハウジング５３とに挟持されて、軸方向の移動が規制されている。第１軸受７１は、下部ハウジング５３内に挿入できるように、第１軸受取付部５３ｆの内径に対して第１軸受７１の外環の外径が僅かに小さく設定されている。このため、下部ハウジング５３の第１軸受取付部５３ｆの内面と、第１軸受７１の外環の外面との間には、小さな隙間がある。

第１弾性部材８１は、図３及び図６に示すように、下部ハウジング５３に第１軸受７１が嵌合されているときに、ラック軸３２及びウォームギア６１が配置されている方向の外側から軸心Ｏ１の方向に向けて予圧Ｆ１の弾性力で第１軸受７１の外環を押圧する。
図６に示すように、ピニオン軸３１のピニオン３３は、噛合部３ａにおいて、圧縮コイルばね９２によってガイド部９１及び当て部材９４を介在して付勢されたラック３４によりばね力Ｆ２の弾性力で、前記予圧Ｆ１と同じ方向に押圧されている。

図２に示すように、ピニオン軸３１の中央部は、第２弾性部材８２及び第２軸受７２を介在して下部ハウジング５３に支持されている。その第２軸受７２は、弾性部材設置溝３１ｃに第２弾性部材８２を介在して第２軸受７２を嵌合した状態で、上方から下部ハウジング５３の上側開口部５３ａ内に挿入されて第２軸受取付部５３ｄに収納される。

第２軸受７２は、下部ハウジング５３内に挿入できるように、第２軸受取付部５３ｄの内径に対して第２軸受７２の外環の外径が僅かに小さく設定されている。このため、下部ハウジング５３の第２軸受取付部５３ｄの内面と、第２軸受７２の外環の外面との間には、小さな隙間がある。
図４に示すように、第２弾性部材８２は、下部ハウジング５３内に第２軸受７２が嵌合されているときに、内側押圧部８２ａと外側押圧部８２ｂとにより、ピニオン軸３１の外面と下部ハウジング５３の第２軸受取付部５３ｄの内面とを、略均一な弾性力で径方向に押圧している。

図６に示すように、第１軸受７１及び第２軸受７２は、第１軸受７１及び第２軸受７２と、下部ハウジング５３との間にそれぞれ前記隙間がある分だけ径方向へ変位することが可能になっている。それらの軸受７に軸支されているピニオン軸３１は、第１弾性部材８１による予圧Ｆ１と、圧縮コイルばね９２によるばね力Ｆ２と、によってウォームギア６１の設置位置とは逆の方向へ押圧さて、前記隙間分だけ軸直角方向（矢印Ａ方向）へ傾倒して偏芯移動した状態に弾性支持されている。

換言すると、前記ピニオン軸３１は、第１弾性部材８１の予圧Ｆ１によって、ピニオン軸３１のピニオン３３とラック３４との噛合部３ａがある支点Ｏ３を中心としてウォームギア６１のある位置方向（矢印Ａ方向）へ僅かに傾倒して移動した状態に支持されている。ピニオン軸３１の軸心線Ｏ１−Ｏ１は、ピニオン軸３１及び第２軸受７２に押圧している第２弾性部材８２を前記予圧Ｆ１によって歪な偏芯形状に弾性変形させて軸心線Ｏ２−Ｏ２の状態に傾いている。第２弾性部材８２は、径方向に均一な弾性を有していることによって、ピニオン軸３１の軸心線Ｏ２−Ｏ２がハウジング５の軸穴の軸心線Ｏ１−Ｏ１上に位置するようにピニオン軸３１の外面を押圧して、ピニオン軸３１が傾倒する移動過多を抑制する。
なお、図６の軸心線Ｏ２−Ｏ２は、ピニオン軸３１が傾倒することを示すために誇張して記載してある。

また、ピニオン軸３１に装着されているウォームホイール６２も、ピニオン軸３１がウォームギア６１の方向（矢印Ａ方向）に傾倒したことによって、同方向（矢印Ｃ方向）に移動する。このため、ウォームギア６１とウォームホイール６２の隙間を詰めて、バックラッシュによって打音が発生するのを抑制することができる。

つまり、前記ピニオン軸３１は、下方の第１軸受７１が第１弾性部材８１によってピニオン軸３１に対してラック軸３２とは反対方向に付勢されることにより、ラック軸３２と噛み合っている噛合部３ａがある支点Ｏ３を中心として、第２軸受７２側に配置されたウォームホイール６２がウォームギア６１と噛み合う方向に傾倒してウォームギア６１を押圧する。一方、前記第２弾性部材８２は、ピニオン軸３１の支点Ｏ３に対して第１弾性部材８１が配置された下側とは反対の上側の位置に配置されて、ピニオン軸３１を軸心線Ｏ１−Ｏ１方向へ押圧している。
このように第１弾性部材８１及び第２弾性部材８２は、ピニオン軸３１の軸直角方向の移動を規制するので、ばね力を変更することによって、ピニオン軸３１の軸直角方向の移動量と、ウォームギア６１とウォームホイール６２との間のバックラッシュとを適宜に調整することが可能である。

前記のようにピニオン軸３１は、ピニオン３３とラック３４との噛合部３ａを中心として傾倒するので、噛合部３ａから第１軸受７１までの距離ａより、ウォームホイール６２の設置部６ａから前記噛合部３ａまでの距離ｂを長く形成したことによって、噛合部３ａを支点として小さな力でウォームギア６１側へ傾倒される。このため、ピニオン軸３１を傾倒させる第１弾性部材８１の予圧Ｆ１を小さく設定することが可能となる。その結果、第１弾性部材８１のばね強度及び耐久性を向上させることができる。

また、第３弾性部材８３は、ピニオン軸３１が傾倒した際に、芯金６３を下方向に押圧することによって、芯金６３と一体のウォームホイール６２が上方向にずれるのを抑制して、ウォームホイール６２を適宜な高さに調整することができる。

≪変形例≫
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。

次に、図７を参照して本発明の変形例を説明する。
図７は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の変形例を示す要部拡大縦断面図である。
例えば、第３弾性部材８３は、図７に示すように、ウォームホイール６２の芯金６３の下端部６３ａに設置して、この下端部６３ａと、ピニオン軸３１Ａの弾性部材設置溝３１ｃの上側に隣設したフランジ部３１Ａａとに挟持してもよい。
このように第３弾性部材８３をピニオン軸３１Ａに設置しても、前記実施形態と同様に、ピニオン軸３１Ａの上下方向の移動を抑制することができる。

なお、本発明は、ステアリング系のハンドル２と舵輪４とが機械的に切り離されて、電動機Ｍが舵輪４に対する転舵力のすべてを発生させる構成のもの（ステアバイワイヤ）についても、ウォームギア６１及びウォームホイール６２を有するものであれば適用可能である。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構、ラック・ピニオン機構、軸受及び弾性部材の設置状態を示す中央拡大断面図である。 図２のＸ−Ｘ拡大断面図である。 図２のＹ−Ｙ拡大断面図である。 図２のＺ部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の変形例を示す要部拡大縦断面図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ ハンドル
３ ラック・ピニオン機構
３ａ 噛合部
４ 舵輪
５ ハウジング
６ 減速機構
６ａ 設置部
７ 軸受
８ 弾性部材
３１，３１Ａ ピニオン軸
３２ ラック軸
３３ ピニオン
３４ ラック
６１ ウォームギア
６２ ウォームホイール
７１ 第１軸受
７２ 第２軸受
８１ 第１弾性部材
８２ 第２弾性部材
８３ 第３弾性部材
ａ，ｂ，ｃ 距離
Ｍ 電動機

Claims (4)

1. ハンドルと連結されて該ハンドルにより回転されるピニオン軸と、
   該ピニオン軸と噛み合って舵輪を転舵するラック軸と、
   前記ピニオン軸及び前記ラック軸を支持するハウジングと、
   前記ピニオン軸に補助トルクを発生させる電動機と、
   前記電動機に連結されたウォームギアと、
   前記ピニオン軸に連結されると共に前記ウォームギアと噛み合って前記ピニオン軸に前記補助トルクを伝達するウォームホイールと、を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記ハウジングには、前記ハンドルに対して前記ラック軸より下方に配置され、前記ピニオン軸を回転可能に支持する第１軸受と、
   前記ハンドルと前記第１軸受との間に配置され、前記ピニオン軸を回転可能に支持する第２軸受と、
   前記第１軸受の外周に設けられ、前記ピニオン軸に対して前記ウォームギアと前記ウォームホイールとが噛み合っている位置側から前記ピニオン軸の軸心に向けた一方向に付勢させるように形成された略環状の第１弾性部材と、が内設されて、
   前記ピニオン軸は、前記第１弾性部材の付勢力によって、前記ラック軸のラックと当該ピニオン軸のピニオンとが噛み合っている噛合部を支点として、前記ウォームホイールが前記ウォームギアと噛み合う方向に傾倒して前記ウォームギアを押圧する状態に配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ピニオン軸と前記第２軸受との間に、第２弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記ピニオン軸と前記ウォームホイールとの連結部に第３弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記ピニオン軸は、当該ピニオン軸に設けたピニオンと前記ラック軸のラックとが噛み合う噛合部の位置から前記第１軸受までの距離より、前記ウォームホイールがピニオン軸に設置された設置部から前記噛合部までの距離が長いことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
   

Images