JP5282940B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

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、複数の電動モータの回転力を、各電動モータ毎に、クラッチおよび減速機構を介して、操舵機構に与えて操舵補助す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を参照）。
特開平８−２５８７２８号公報

しかしながら、複数のモータを用いる場合、減速機構において歯車の噛み合い部の箇所が増える。このため、振動や騒音が高くなるおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の電動モータを用いた場合にも、騒音の発生を抑制することができる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、操舵力を発生するためのアクチュエータ（１６１，１６２，…）と、上記アクチュエータに接続された第１の減速機構（１７，１７Ｅ）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、を備え、上記第１の減速機構は、上記アクチュエータに接続された駆動部材（２１１，２１２，…）と、上記駆動部材に従動する環状の従動部材（２２；２２１，２２２）とを含み、上記従動部材の内周（２２ａ）が、上記駆動部材に伝動可能に連結されており、上記駆動部材および上記従動部材の伝動領域（Ｂ）に潤滑剤（Ｌ）が充填されていることを特徴とするものである。

本発明では、駆動部材が環状の従動部材に内接することになる。潤滑剤が従動部材の回転に伴う遠心力を受けて従動部材の内周に集まるので、従動部材の内周に潤滑剤を潤沢に保持することができる。したがって、駆動部材および従動部材の伝動領域に生ずる振動や騒音を低減することができる。潤滑剤としては、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、騒音防止のために好ましい。

また、上記駆動部材の支軸（２０）および上記従動部材の支軸（３２）が、互いに平行である場合がある（請求項２）。この場合、駆動部材および従動部材の支軸の軸方向に関して、駆動部材および従動部材を同じ位置に配置することができるので、上記支軸の軸方向に関して、車両用操舵装置を小型にすることができる。
また、上記アクチュエータおよび上記第１の減速機構が、共通のハウジング（１９；１９Ｅ）に収容されており、上記ハウジング内に上記潤滑剤が収容されている場合がある（請求項３）。この場合、ハウジング内に収容された潤滑剤によって第１の減速機構を潤沢に潤滑することができる。

また、上記アクチュエータは複数の電動モータを含み、上記第１の減速機構の駆動部材が複数設けられ、各駆動部材は、対応する電動モータの回転軸にそれぞれ接続されている場合がある（請求項４）。この場合、複数のモータを横並びで配置するとともに、対応する電動モータの回転軸に接続された各駆動部材および従動部材を、上記回転軸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、電動モータの回転軸の軸方向に関して、車両用操舵装置をより小型にすることができる。

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内歯歯車からなる従動歯車２２とを備えている。各回転軸２０が、それぞれ対応する駆動歯車２１１，２１２の支軸を構成している。
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。
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。

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のモータハウジング３９が固定されている。
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のねじ挿通孔４０を通して、モータハウジング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、モータハウジング３９が、第２の支持板２６に固定されている。

各電動モータ１６１，１６２のモータハウジング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に形成された挿通孔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。

図２および図３を参照して、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、内歯歯車からなる従動歯車２２に内接している。すなわち、従動歯車２２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とを含んでいる。
上記本体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２２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２２の内側において少なくとも伝動領域Ｂ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２２内に溜められた潤滑剤Ｌが、従動歯車２２の回転に伴う遠心力を受けて、従動歯車２２の内周２２ａに集まるので、従動歯車２２の内周２２ａ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２２およびこれに内接する駆動歯車２１１，２１２の伝動領域Ｂ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１７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２２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１７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１７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１７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１７を構成する駆動歯車２１１，２１２および従動歯車２２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。

図２を参照して、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１０４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４に示すように、カバーハウジング４５の筒状部４６の一端４６ａから径方向外方に延びる環状の取付フランジ４８が設けられている。取付フランジ４８と第１の支持板２５との間には、両者の間を封止するための例えば環状のゴム板からなる封止部材１０５が圧縮された状態で介在している。取付フランジ４８および封止部材１０５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。

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を収容するための、ハウジング１９内の収容空間１０４が、封止部材１０５によって、密閉されており、これにより、潤滑剤Ｌがハウジング１９外へ漏れ出ることが防止されている。
図５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、従動歯車２２内に溜められた潤滑剤Ｌが、従動歯車２２の回転に伴う遠心力を受けて、従動歯車２２の内周２２ａに集まるので、従動歯車２２の内周２２ａ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２２およびこれに内接する駆動歯車２１１，２１２の伝動領域Ｂに生ずる振動や騒音を低減することができる。

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、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、駆動歯車２１１，２１２の支軸（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共通の従動歯車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。

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。

次いで、図６は本発明の別の実施の形態を示している。図６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、図２の実施の形態では、内歯歯車からなる従動歯車２２内に潤滑剤Ｌを充填したのに対して、本実施の形態では、サブアセンブリＳＡのハウジング１９内において、第２の支持板２６の上方位置に達するまでの潤沢な量の潤滑剤Ｌを充填した点にある。このため、第２の支持板２６の下方にある第１の減速機構１７は、潤滑剤Ｌ内にあり、長期にわたって噛み合いの騒音を低減することができる。

また、ハウジング１９の一部、例えばカバーハウジング４５の端壁４７の少なくとも一部が、例えば、ゴム製のベローズその他の可撓性部材１０６で構成されている。ハウジング１９内に潤沢な量で充填されている潤滑剤Ｌが熱膨張により容積を増大させた場合、その容積の増大を吸収するように、可撓性部材１０６が、図６において一点鎖線で示すように外方へ膨出する。ハウジング１９の収容空間１０４内の空気空間の容積を確保することができ、その結果、ハウジング１９内の圧力上昇や温度上昇を抑制することができる。

図２の実施の形態では、アクチュエータとして２つの電動モータ１６１，１６２を用いたが、これに限らない。例えば、図７の第１の減速機構１７Ｂに示すように、第１、第２および第３の電動モータ１６１，１６２，１６３を用いるようにしてもよい。この場合にも、各電動モータ１６１〜１６３の回転軸２０にそれぞれ連結された駆動歯車２１１，２１２，２１３は、従動歯車２２の周方向に等間隔で配置されることになる。

３つの電動モータ１６１〜１６３を設ける場合、３つの電動モータ１６１〜１６３のうち何れか１つの電動モータに異常が発生したときに（すなわち、フェールのときに）、残りの正常な２つの電動モータを用いて、必要な操舵を確保することが好ましい。
具体的には、下記の表１のモード１に示すように、通常動作のときは、第１の電動モータ１６１を左右の操舵に用い、残りの第２の電動モータ１６２を右操舵のみに用い、第３の電動モータ１６３を左操舵のみに用いる場合がある。この場合、左操舵および右操舵のそれぞれにおいて、２つの電動モータを用いることになり、各操舵のための十分な出力を得ることができる。

そして、第１、第２および第３の電動モータ１６１〜１６３の何れか１つにフェールが発生したときに、下記の表１に示すモード２，３を択一的に実行したり、モード４，５を択一的に実行したり、モード６，７を択一的に実行したりするようにしてもよい。

表１を参照して、左右の操舵に用いていた第１の電動モータ１６１にフェールが発生したときには、モード２の制御を実施するようにしてもよいし、また、モード２に代えて、モード３の制御を実施するようにしてもよい。
モード２では、第１の電動モータ１６１に対する駆動制御を停止し、且つ、正常に機能している第２および第３の電動モータ１６２，１６３を、それぞれ、通常のときと同じように、右操舵および左操舵にそれぞれ寄与させる。ただし、フェールのときには、操舵のための出力が、通常のときの出力の半分となる。

モード３では、第１の電動モータ１６１に対する駆動制御を停止し、且つ、第２および第３の電動モータ１６２，１６３の双方を、左操舵にも右操舵にも寄与させるように、第２および第３の電動モータ１６２，１６３に対する駆動制御を切り換える。
次いで、右操舵に用いていた第２の電動モータ１６２にフェールが発生したときには、モード４の制御を実施するようにしてもよいし、また、モード４に代えて、モード５の制御を実施するようにしてもよい。

モード４では、第２の電動モータ１６２に対する駆動制御を停止し、且つ、正常に機能している第１の電動モータ１６１および第３の電動モータ１６３を、通常のときと同じように機能させる。すなわち、第１の電動モータ１６１を左操舵および右操舵に寄与させる。また、第３の電動モータ１６３を、左操舵のみに寄与させる。ただし、モード４では、フェールのときに右操舵のための出力が、通常のときの半分となる。

モード５では、第２の電動モータ１６２に対する駆動制御を停止し、且つ、正常に機能している第１の電動モータ１６１を、通常のときと同じように、左操舵および右操舵に寄与させる。また、通常のときに左操舵のみに寄与している第３の電動モータ１６３を、左操舵にも右操舵にも寄与させるように、第３の電動モータ１６３に対する駆動制御を切り換える。

次いで、左操舵に用いていた第３の電動モータ１６３にフェールが発生したときには、モード６の制御を実施するようにしてもよいし、また、モード６に代えて、モード７の制御を実施するようにしてもよい。
モード６では、第３の電動モータ１６３に対する駆動制御を停止し、且つ、正常に機能している第１の電動モータ１６１および第２の電動モータ１６２を、通常のときと同じように機能させる。すなわち、第１の電動モータ１６１を左操舵および右操舵に寄与させる。また、第２の電動モータ１６２を右操舵のみに寄与させる。ただし、モード６では、フェールのときに左操舵のための出力が、通常のときの半分となる。

モード７では、第３の電動モータ１６３に対する駆動制御を停止し、且つ、正常に機能している第１の電動モータ１６１を、通常のときと同じように、左操舵および右操舵に寄与させる。また、通常のときに右操舵のみに寄与している第２の電動モータ１６２を、左操舵にも右操舵にも寄与させるように、第２の電動モータ１６２に対する駆動制御を切り換える。

また、図８に示すように、４つの電動モータ１６１，１６２，１６３，１６４を用いるようにしてもよい。この場合にも、各電動モータ１６１，１６２，１６３，１６４の回転軸２０にそれぞれ連結された駆動歯車２１１，２１２，２１３，２１４は、従動歯車２２の周方向に等間隔で配置されることになる。
４つの電動モータ１６１〜１６４を設ける場合、下記の表２のモード１に示すように、通常動作のときは、第１および第３の電動モータ１６１，１６３を右操舵のみに用い、第２および第４の電動モータ１６２，１６４を左操舵のみに用いる場合がある。この場合、左操舵および右操舵のそれぞれにおいて、２つの電動モータを用いることになり、各操舵のための十分な出力を得ることができる。

そして、４つの電動モータ１６１〜１６４のうち、何れか１つの電動モータに異常が発生したときには、残りの正常な３つの電動モータを用いて、必要な操舵を確保することが好ましい。例えば表２に示すように、第１の電動モータ１６１に異常が発生したときには、表２のモード２に示すように、第１の電動モータ１６１の駆動制御を停止し、且つ、第２，第３および第４の電動モータ１６２，１６３，１６４を、それぞれ、通常のときと同じように、左操舵のみ、右操舵のみ、左操舵のみに寄与させる。ただし、この場合、フェールのときの右操舵の出力が、通常のときの出力の半分になる。

また、表２のモード２に代えて、表２のモード３を実行するようにしてもよい。表２のモード３では、第１の電動モータ１６１の駆動制御を停止する。また、通常のときに左操舵のみに寄与していた第２の電動モータ１６２を、左操舵および右操舵に寄与するように、第２の電動モータ１６２に対する駆動制御を切り換える。また、第３および第４の電動モータ１６３，１６４を、それぞれ、通常のときと同じように、右操舵のみ、左操舵のみに寄与させる。

一方、４つの電動モータ１６１〜１６４のうち、何れか２つの電動モータに異常が発生したときには、残りの正常な２つの電動モータを用いて、必要な操舵を確保することが好ましい。例えば表２に示すように、第１および第２の電動モータ１６１，１６２に異常が発生したときには、表２のモード４に示すように、第１および第２の電動モータ１６１，１６２の駆動制御を停止する。また、第３および第４の電動モータ１６３，１６４を、それぞれ、通常のときと同じように、右操舵のみ、左操舵のみに寄与させる。ただし、フェールのときの操舵の出力が、通常のときの出力の半分となる。

また、表２のモード４に代えて、表２のモード５を実行するようにしてもよい。表２のモード５では、第１および第２の電動モータ１６１，１６２の駆動制御を停止する。また、通常のときに片側の操舵のみに寄与していた第３および第４の電動モータ１６３，１６４のそれぞれを、左操舵にも右操舵にも寄与させるように、第３および第４の電動モータ１６３，１６４に対する駆動制御を切り換える。この場合、フェールのときにも通常のときと同じ操舵の出力が得られる。

また、４つの電動モータ１６１〜１６４を設ける場合、下記の表３のモード１に示すように、通常動作のときは、第１の電動モータ１６１を左操舵および右操舵に寄与させ、第２の電動モータ１６２を右操舵のみに寄与させ、第３の電動モータ１６３を左操舵のみに寄与させ、第４の電動モータ１６４を休止させておく場合がある。すなわち、第４の電動モータ１６４をフェールのときのために待機させておく。

そして、第１の電動モータ１６１に異常が発生したときには、表３のモード２に示すように、第１の電動モータ１６１の駆動制御を停止する。また、第２および第３の電動モータ１６２，１６３を、それぞれ、通常のときと同じように、右操舵のみ、左操舵のみに寄与させる。また、通常のときに休止していた第４の電動モータ１６４を、左操舵にも右操舵にも寄与させるように、第４の電動モータ１６４を駆動制御する。この場合、フェールのときにも通常のときと同じ操舵の出力を得ることができる。

また、第２の電動モータ１６２に異常が発生したときには、表３のモード３に示すように、第２の電動モータ１６２の駆動制御を停止する。また、第１の電動モータ１６１を、通常のときと同じように、左操舵および右操舵に寄与させる。また、第３の電動モータ１６３を、通常のときと同じように、左操舵のみに寄与させる。また、通常のときに休止していた第４の電動モータ１６４を、右操舵に寄与させるように、第４の電動モータ１６４を駆動制御する。この場合、フェールのときにも通常のときと同じ操舵の出力を得ることができる。

また、第３の電動モータ１６３に異常が発生したときには、表３のモード４に示すように、第３の電動モータ１６３の駆動制御を停止する。また、第１の電動モータ１６１を、通常のときと同じように、左操舵および右操舵に寄与させる。また、第２の電動モータ１６２を、通常のときと同じように、右操舵のみに寄与させる。また、通常のときに休止していた第４の電動モータ１６４を、左操舵に寄与させるように、第４の電動モータ１６４を駆動制御する。この場合、フェールのときにも通常のときと同じ操舵の出力を得ることができる。

次いで、図９，図１０および図１１は、本発明のさらに別の実施の形態を示している。図１２に示すように、複数の電動モータとしての第１および第２の電動モータ１６１，１６２が設けられており、図９に示すように、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０と、ウォーム軸２３とが平行に配置され、上記回転軸２０とウォーム軸２３との間に、第１の減速機構１７Ｅが配置されている。

第１および第２の電動モータ１６１，１６２と、第１の減速機構１７Ｅと、ウォーム軸２３と、ウォームホイール２４の一部と、これらを収容するハウジング１９Ｅとによって、単一のユニットとしてのサブアセンブリＳＡ１が構成されている。
各電動モータ１６１，１６２のモータハウジング３９が、ハウジング１９Ｅに固定されている。また、ウォームホイール２４の残りの部分を収容するギヤハウジング２７Ｅと、ハウジング１９Ｅとが、互いに対向する対向板８５，８６を有している。これらの対向板８５，８６間に、例えばゴム板などの弾性体８７が介在する状態で、両対向板８５，８６がねじ８８により、ねじ８８の軸方向に相対移動可能に連結されている。サブアセンブリＳＡ１のハウジング１９Ｅが、ギヤハウジング２７Ｅによって弾性体８７を介して弾性的に支持されている。

具体的には、弾性体８７としては、対向板８５，８６の全面に沿うゴム材を用いるようにしてもよいし、各ねじ８８を取り囲む環状のものを用いてもよい。その場合、弾性体８７としては、例えば、図１０に示すような環状のゴム板を用いてもよいし、また、Ｏリングを用いてもよいし、また、スプリングワッシャを用いてもよいし、また、２枚の金属ワッシャ間にゴム材を挟んだ複合ワッシャを用いてもよい。

また、ハウジング１９Ｅおよびハウジング２７Ｅの締結は、両ハウジング１９Ｅ，２７Ｅの周囲に巻かれる締め付けバンドを用いるようにしてもよい。
図１０に示すように、ギヤハウジング２７Ｅの対向板８５とハウジング１９Ｅの対向板８６との間に、環状の弾性体８７が挟持された状態で、対向板８５のねじ挿通孔８９に挿通されたねじ８８が、対向板８６のねじ孔９０にねじ込まれている。

再び図９を参照して、ウォーム軸２３の第１および第２の端部２３ａ，２３ｂは、ハウジング１９Ｅに保持された第１および第２の軸受９１，９２によって、回転可能に支持されている。各電動モータ１６１，１６２は、いわゆる両軸モータからなり、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の一端２０ａおよび他端２０ｂが、モータハウジング３９から互いに逆方向に突出している。

各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の一端２０ａとは同行回転可能に連結された駆動歯車２１１が、ウォーム軸２３の第１の端部２３ａとは同行回転可能に連結された内歯歯車からなる従動歯車２２１に噛み合わされている。
一方、図１１に示すように、各電動モータ１６１，１６２の回転軸２０の他端２０ｂとは同行回転可能に連結された駆動歯車２１２が、ウォーム軸２３の第２の端部２３ｂとは同行回転可能に連結された内歯歯車からなる従動歯車２２２に噛み合わされている。

すなわち、第１の減速機構１７Ｅが、２つの駆動歯車２１１および従動歯車２２１の組と、２つの駆動歯車２１２および従動歯車２２２の組という２つの並列な伝達経路を持つように構成されている。両組の減速比は互いに等しくなるようにされている。ただし、何れか一方の組を廃止するようにしてもよい。
従動歯車２２１および従動歯車２２２のそれぞれ内側には、図２の実施の形態と同じ潤滑剤Ｌが充填されており、騒音の低下が図られている。本実施の形態の構成要素において、図２の実施の形態と同じ構成要素には、図２の実施の形態と同じ参照符号を付してある。

本実施の形態によれば、ギヤハウジング２７ＥおよびサブアセンブリＳＡ１のハウジング１９Ｅの互いの対向板８５，８６間に弾性体８７を介在させており、両対向板８５，８６の直接接触を避けているので、下記の利点がある。すなわち、電動モータ１６１，１６２、第１の減速機構１７Ｅおよびウォーム軸２３を支持しているサブアセンブリＳＡ１のハウジング１９Ｅから、ウォームホイール２４やステアリングシャフト３を支持しているギヤハウジング２７Ｅ側へ振動や騒音が伝達されることを防止することができる。

また、ギヤハウジング２７Ｅおよびハウジング１９Ｅの対向板８５，８６間の間隔の設定により、ウォーム２３ｃおよびウォームホイール２４間のバックラッシの量を調整したり、管理したりすることが可能となる。
また、電動モータ１６１，１６２、第１の減速機構１７Ｅおよびウォーム軸２３を支持しているサブアセンブリＳＡ１を弾性支持しているので、ステアリング操作を開始するときの第２の減速機構１８の起動トルクを低減することができ、その結果、操舵フィーリングを向上することができる。

また、ウォーム軸２３の両端２３ａ，２３ｂに設けられた従動歯車２２１，２２２を介してウォーム軸２３に動力を伝達するので、安定してウォーム軸２３を駆動することができる。

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。 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。 本発明のさらに別の実施の形態の第１の減速機構の概略図である。３つの電動モータを用いる例を示している。 本発明のさらに別の実施の形態の第１の減速機構の概略図である。４つの電動モータを用いる例を示している。 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９の電動パワーステアリング装置の要部の拡大図である。 図９の電動パワーステアリング装置の要部の模式的断面図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置（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…ラックアンドピニオン機構（舵取り機構）、１１…転舵輪、１４…ＥＣＵ、１６１，１６２，１６３，１６４…電動モータ（アクチュエータ）、１７，１７Ｅ…第１の減速機構、１８…第２の減速機構、１９，１９Ｅ…ハウジング、ＳＡ，ＳＡ１…サブアセンブリ、２０…回転軸（駆動部材の支軸）、２１１，２１２，２１３，２１４…駆動歯車（駆動部材）、２２；２２１，２２２…従動歯車（従動部材）、２２ａ…（従動部材の）内周、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、２７，２７Ｅ…ギヤハウジング、３２…（従動部材の）支軸、Ｌ…潤滑剤、Ｂ…伝動領域

Claims (4)

1. 操舵力を発生するためのアクチュエータと、上記アクチュエータに接続された第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、を備え、
   上記第１の減速機構は、上記アクチュエータに接続された駆動部材と、上記駆動部材に従動する環状の従動部材とを含み、上記従動部材の内周が、上記駆動部材に伝動可能に連結されており、
   上記駆動部材および上記従動部材の伝動領域に潤滑剤が充填されていることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記駆動部材の支軸および上記従動部材の支軸が、互いに平行であることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１において、上記アクチュエータおよび上記第１の減速機構が、共通のハウジングに収容されており、上記ハウジング内に上記潤滑剤が収容されていることを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項２または３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、
   上記第１の減速機構の駆動部材が複数設けられ、
   各駆動部材は、対応する電動モータの回転軸にそれぞれ接続されていることを特徴とする車両用操舵装置。

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