JP5609977B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用の電動式パワーステアリング装置に関する。

自動車の操舵輪（フォークリフトなどの特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際のステアリングホイールの操作に要する力の軽減を図るために、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置が広く使用されている。さまざまな構造の電動式パワーステアリング装置が知られているが、いずれの構造においても、ステアリングホイールの操作によって回転させられるステアリングシャフトに、減速機を介して電動モータの補助動力を付与している。この減速機としては、ウォーム減速機が一般的に使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、電動モータにより回転駆動されるウォームと、ステアリングシャフトとともに回転するウォームホイールとを噛合させることにより、電動モータの補助動力をステアリングシャフトに伝達自在としている。

図５および図６は、従来の電動式パワーステアリング装置の１例を示している。ステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３の内側に回転自在に支持されており、このステアリングシャフト２の前端部にウォームホイール４が固定されている。このウォームホイール４に、電動モータ５の出力軸６に固定されたウォーム７が噛合している。電動モータ６によりウォーム７を回転駆動させることにより、ウォームホイール４に、所定方向に所定の大きさの補助トルクが付与される。ウォーム７は、ウォーム軸８と、ウォーム軸８の外周面の軸方向中間部に設けたウォーム歯９とにより構成され、ウォーム軸８の基端部および先端部が、ハウジング３の内側に、１対の玉軸受１０ａ、１０ｂにより回転自在に支持されている。また、ウォーム軸８の基端面に開口したスプライン孔１１と、出力軸６の先端部に設けたスプライン軸部１２とが、スプライン係合している。一方、出力軸６は、モータケース１３の内側に、１対の玉軸受１４ａ、１４ｂにより、回転自在に支持されている。

このような電動式パワーステアリング装置の運転時には、ステアリングホイール１からステアリングシャフト２に加えられるトルクの方向および大きさに応じて、電動モータ５への通電方向および通電量が制御される。そして、ウォーム７およびウォームホイール４を介して、ステアリングシャフト２に適切な補助トルクを付与することにより、ステアリングシャフト２から入力されるトルクよりも、中間シャフト１５を通じてステアリングギヤユニット１６に伝達されるトルクを大きくすることができる。この結果、左右１対のタイロッド１７は、ステアリングホイール１に加えられた操作力よりも大きな力で押し引きされることになるため、小さな操作力でも、左右１対の操舵輪に所望の舵角を付与することが可能となる。

この際、補助トルクの方向および大きさは頻繁に変化するので、何らの対策も施さないと、各部で打音や振動などが発生して、乗員に不快感を与えることになる。このため、ウォーム７とウォームホイール４との噛合部に関しては、ウォーム７の先端側の玉軸受１０ｂをウォームホイール４側に弾性的に押圧することにより、この噛合部のバックラッシを解消して、歯打ち音の発生を防止している。

また、電動モータの出力軸の先端面とウォーム軸の基端面との間に弾性部材を設けて、これらの出力軸とウォームとを互いに離れる方向に向け弾性的に押圧して、出力軸とウォームのがたつきを抑えることも、従来から知られている（特許文献１〜６参照）。さらに、特許文献７には、ウォーム軸の基端部を支持する玉軸受として、単列深溝型で４点接触型の玉軸受を使用することが記載されている。

電動式パワーステアリング装置の運転時に、電動モータ５の出力軸６が軸方向に微小変位することで生じるがたつきを抑えるためには、出力軸６の両端部を支持している１対の玉軸受１４ａ、１４ｂに予圧を付与する必要がある。このために、図７に示すように、出力軸６の基端部側の玉軸受１４ａを構成する外輪の基端面（図７の右端面）とモータケース１３の奥端面との間に板ばね（皿ばね、スプリングワッシャ、ウェーブワッシャなど）１８が設けられている。この板ばね１８の弾力により、玉軸受１４ａ、１４ｂに、図７に鎖線で示すような正面組み合わせ型（ＤＦ）の接触角とともに、予圧が付与されている。

このような従来構造の場合、板ばね１８には、電動式パワーステアリング装置の運転に伴って、繰り返し圧縮方向の力が加わる。すなわち、ウォームホイール４とウォーム歯９（図６参照）との噛合に伴って、ウォーム歯９を設けたウォーム７には噛合部から反力が加わる。この反力のうちの軸方向成分の作用方向は、ウォーム７からウォームホイール４に伝達するトルクの方向が変化する度に逆転する。一方、出力軸６の先端側の玉軸受１４ｂは、図７に鎖線で示した接触角の方向から明らかな通り、前記反力のうち、ウォーム７から出力軸６に向って作用する軸方向成分を支承する機能に乏しい。したがって、板ばね１８には、方向変化の回数だけ、圧縮方向の力が、ほぼそのままの大きさで、繰り返し加わる。この結果、長期間にわたる使用に伴って、板ばね１８の弾力が低下または喪失し、玉軸受１４ａ、１４ｂに付与されていた予圧が、低下または喪失する。特に、板ばね１８の設置空間は限られており、板ばね１８の弾性ストローク（弾力を付与できる状態での軸方向寸法の変化量）に対する、電動式パワーステアリング装置の運転に伴うこの軸方向寸法変化の割合が大きくなるため、板バネ１８の弾力が低下または喪失しやすい。

特許文献５に記載されているように、電動モータの出力軸の先端面とウォーム軸の基端面との間に、板ばねに比べて大きな弾性ストロークを確保しやすい弾性部材を設けることで、この出力軸の軸方向のがたつきが、ある程度低減されるが、いまだ十分ではない。すなわち、従来の電動モータの場合、出力軸の両端部は１対の玉軸受により支持されているが、これらの玉軸受を構成する玉に付与する接触角の方向は互いに逆である。すなわち、これらの玉軸受には、背面組み合わせ型（ＤＢ）もしくは正面組み合わせ型（ＤＦ）の接触角が付与されている。いずれの場合でも、接触角の方向が互いに異なる１対の玉軸受により回転自在に支持された出力軸が軸方向に押圧された場合、一方の玉軸受の予圧が上昇する代わりに、他方の玉軸受の予圧は低下する。そして、この他方の玉軸受の予圧が喪失した場合には、この他方の玉軸受部分で、打音などの異音または振動が発生する可能性がある。したがって、電動モータの出力軸の先端面とウォーム軸の基端面との間に弾性部材を設けただけでは、この出力軸のがたつきを十分に防止することができないという問題がある。

特開２００２−２５５０４７号公報 特開２００３−７２５６３号公報 特開２００８−２１３６６７号公報 特開２００８−２４７１９０号公報 特開２００８−２９０６９３号公報 特開２００９−６１８９８号公報 特開２０１１−６９４９５号公報

本発明の目的は、上述のような事情に鑑み、性能を低下させることなく、電動モータの出力軸のがたつきを長期間にわたり安定して抑えることにより、運転時に発生する振動や異音の発生の低減を図ることができる電動式パワーステアリング装置の構造を実現することにある。

本発明の電動式パワーステアリング装置は、ハウジングと、回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータとを有する。

前記ハウジングは、車体または車体に固定された部分に支持固定される。前記回転軸は、前記ハウジングに対して回転自在に支持され、操舵輪に舵角を付与する機構に接続する前端部と、ステアリングホイールに接続する後端部とを有する。前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内側において、前記回転軸の一部に同心に支持固定され、前記回転軸とともに回転する。前記ウォームは、基端部と、軸方向中間部に設けられたウォーム歯とを備えるウォーム軸を有し、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させた状態で、前記ハウジングに対して回転自在に支持される。そして、前記電動モータは、前記ハウジングに支持固定されたモータケースと、前記ウォーム軸の基端部にトルクの伝達を可能に結合される先端部を有する出力軸と、前記出力軸を前記モータケースの内側に回転自在に支持する、１対の単列型玉軸受とを有し、前記ウォームを回転駆動する。

本発明の電動式パワーステアリング装置においては、前記１対の単列型玉軸受のそれぞれは、前記モータケースの内側に、前記ウォームから離れる方向の変位を制限された状態で支持される外輪と、前記出力軸の一部に、前記ウォームに近づく方向の変位を制限された状態で外嵌される内輪とを有する。また、前記ウォーム軸の基端部は、基端面と、断面形状が非円形で、前記基端面に開口するとともに、奥端面を有する係合孔とを有し、前記出力軸の先端部は、断面形状が非円形で、前記係合孔と係合し、先端面を有する杆状部材を有する。そして、前記係合孔の奥端面と前記杆状部材の先端面との間に、軸方向の弾力を有する弾性部材が、軸方向に弾性的に圧縮された状態で挟持されて、前記出力軸に前記ウォームから離れる方向の弾力であって、前記ウォームホイールと前記ウォームとの噛合部で伝達されるトルクが最も大きくなり、前記噛合部から前記ウォームに加わるラジアル方向の反力が最も大きくなって、前記係合孔と前記杆状部材との係合部に加わるラジアル荷重が最も大きくなることによって、該係合部が軸方向に変位することに対する摩擦抵抗が最も大きくなった状態での、該摩擦抵抗の値よりも大きな弾力を付与することにより、前記１対の単列型玉軸受に、並列組み合わせ型の接触角とともに同時に予圧を付与している。かつ、前記外輪のうちの少なくとも一方を、前記モータケースの一部に設けられた内周面側段差面に、軸方向に関する厚さ寸法を拡縮可能な環状の板ばねを介して、あるいは、厚さ寸法が互いに異なる複数種類のシム板から選択された１つのシム板を介して、突き当てている。

前記ウォーム軸の基端部と前記出力軸の先端部との係合は、スプライン係合であることが好ましい。すなわち、前記係合孔をスプライン孔で構成し、前記杆状部材をスプライン軸で構成する。これらのスプライン孔とスプライン軸を係合させることにより、前記出力軸の先端部と前記ウォーム軸の基端部と間にスプライン係合部を形成する。

本発明の電動式パワーステアリング装置において、好ましくは、前記ウォーム軸の基端部を、前記ハウジングの内側に、４点接触型玉軸受により、軸方向の変位を可能に支持する。この場合、前記４点接触型玉軸受を構成する内輪の軸方向両端面と、前記ウォーム軸に固定された部分との間に、軸方向寸法を弾性的に拡縮する方向の弾力を有する弾性部材がそれぞれ挟持されていることが、さらに好ましい。

前記係合孔の奥端面と前記杆状部材の先端面との間に挟持される前記弾性部材として、圧縮コイルばねを用いることができる。あるいは、圧縮コイルばねに代替して、円柱状のゴムブロックを用いることもできる。

前記前記１対の単列型玉軸受のうち、一方の玉軸受の接触角およびアキシアル隙間を、他方の玉軸受の接触角およびアキシアル隙間よりも小さくすることもできる。

本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、電動モータの出力軸のがたつきを、長期間にわたり安定して抑えることが可能となる。すなわち、モータケースの内側に電動モータの出力軸を回転自在に支持するための１対の玉軸受の接触角の向きを同じ方向、かつ、弾性部材による前記出力軸の押圧に基づいて、前記１対の玉軸受の予圧が上昇する方向としている。しかも、前記弾性部材による弾力の大きさを、ウォームホイールとウォームとの噛合部で伝達されるトルクが最も大きくなり、該噛合部からウォームに加わるラジアル方向の反力が最も大きくなって、前記係合孔と前記杆状部材との係合部に加わるラジアル荷重が最も大きくなることによって、該係合部が軸方向に変位することに対する摩擦抵抗が最も大きくなった状態での、該摩擦抵抗の値よりも大きくしている。このため、前記１対の玉軸受にいずれにも予圧を常に付与できる。また、前記係合孔の奥端面と前記杆状部材の先端面との間に挟持される前記弾性部材として、前記出力軸の軸方向変位量に比べて、軸方向寸法の大きなものを用いることができるため、長期間にわたる使用によっても、その弾性が低下または喪失することがない。この結果、電動式パワーステアリング装置の運転時に発生する振動や異音を、長期間にわたり安定して低減させることが可能である。

図１は、本発明の実施の形態の第１例を示す、図６と同方向から見た部分断面図である。 図２は、図１の右上部を示す、部分断面図である。 図３は、本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図である。 図４は、本発明の実施の形態の第３例を示す、図１と同様の図である。 図５は、従来の電動式パワーステアリング装置の１例を示す、部分切断側面図である。 図６は、図５の拡大Ａ−Ａ断面図である。 図７は、モータの出力軸のがたつき防止のための従来構造の１例を示す、図２と同様の図である。

［実施の形態の第１例］
図１および図２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。なお、本例の特徴は、電動モータ５の出力軸６ａのがたつきを防止するため、モータケース１３に対して、出力軸６ａを回転自在に支持するための構造、並びに、出力軸６ａの先端部とウォーム７を構成するウォーム軸８の基端部との結合部をハウジング３に対して、回転自在に支持するための構造にある。その他の部分の構造および作用は、従来構造とほぼ同様であるから、従来構造と同等部分の構造および作用についての説明を省略もしくは簡略にし、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の電動式パワーステアリング装置も、ハウジング３と、回転軸であるステアリングシャフト２と、ウォームホイール４と、ウォーム７と、電動モータ５とを備える。このうち、ハウジング３は、車体または車体に固定された部分に、回転不能に支持固定される。ステアリングシャフト２の後端部には、ステアリングホイール１（図５参照）が接続され、ステアリングシャフト２はステアリングホイール１の操作により回動する。また、ステアリングシャフト２の前端部は、ステアリングシャフト２の回転に伴って操舵輪に舵角を付与する機構に接続される。

ウォームホイール４は、ハウジング３の内側において、ステアリングシャフト２の一部（通常は、ステアリングシャフト２の前端部）に同心に支持固定され、ステアリングシャフト２と回転することが可能に構成されている。また、ウォーム７は、軸方向中間部にウォーム歯９が設けられたウォーム軸８を有し、ウォーム歯９をウォームホイール４と噛合させた状態で、ハウジング３に対して回転自在に支持される。さらに、電動モータ５は、ハウジング３に支持固定されたモータケース１３と、ウォーム軸８の基端部にトルクの伝達を可能に結合される先端部を有する出力軸６ａと、出力軸６ａをモータケース１３の内側に回転自在に支持する、１対の単列型玉軸受１４ａ、１４ｂとを有し、ウォーム７を回転駆動する電動モータ５とを有している。

そして、電動モータ５の出力軸６ａの先端部とウォーム７を構成するウォーム軸８の基端部とを、係合孔であるスプライン孔１１と、杆状部材であるスプライン軸部１２とのスプライン係合により、トルクの伝達を可能に結合している。ただし、出力軸の先端部とウォーム軸の基端部の係合は、スプライン係合以外であっても、出力軸とウォーム軸をトルクの伝達を可能に結合可能なその他の公知の構造により達成することもできる。このような構造として、たとえば、断面形状が長円形の係合孔と杆状部材とを係合させた構造、あるいは、キー係合構造を挙げることができる。

ウォーム軸８の基端部は、このスプライン係合部の周囲でハウジング３に対して、単列で４点接触型の玉軸受１０Ａにより、回転および軸方向に関する若干の変位を可能に支持されている。玉軸受１０Ａの外輪２０は、ハウジング３の一部に締り嵌めで内嵌固定されており、玉軸受１０Ａの内輪２１は、ウォーム軸８の基端部に、隙間嵌めにより外嵌されている。ウォーム軸８の基端部外周面に設けた係止溝の底面と内輪２１の内周面との間にＯリング２２が、弾性的に圧縮した状態で挟持されている。また、内輪２１の軸方向両端面と、ウォーム７に固定された部分（図示の例では、ウォーム軸８の外周面に設けられた段差面）との間には、それぞれ弾性リング２３が挟持されている。これらの弾性リング２３は、それぞれ軸方向寸法を弾性的に拡縮する方向の弾力を有する。したがって、ウォーム７は、ハウジング３の内側にがたつきなく、内輪２１の内側部分を中心とする若干の揺動変位可能に、かつ、軸方向に関する若干の変位を可能に支持される。

出力軸６ａは、モータケース１３に対して、それぞれが単列深溝型である１対の玉軸受１４ａ、１４ｂにより、回転自在に支持されている。なお、これらの玉軸受として、単列アンギュラ型玉軸受を用いてもよい。これらの玉軸受１４ａ、１４ｂを構成する外輪２４ａ、２４ｂは、モータケース１３の内側に、軸方向に関してウォーム７から離れる方向の変位を阻止した状態で、支持固定される。

具体的には、出力軸６ａの基端部（図２の右端部）を支持するための玉軸受１４ａの外輪２４ａは、モータケース１３を構成する底板の中央部に形成された、有底円筒状の小径保持部２５に、隙間嵌めで内嵌固定されている。本例の場合、小径保持部２５の奥端面が、内周面側段差面のうちの一方に相当する。また、本例の場合には、小径保持部２５の奥端面と外輪２４ａの軸方向端面との間に、シム板２６が挟持されている。シム板２６として、厚さ寸法が少しずつ異なる複数種類のシム板が用意されている。そして、適切な厚さ寸法のシム板２６を選択して、小径保持部２５の奥端面と外輪２４ａの軸方向端面との間に挟持させることにより、外輪２４ａの軸方向位置を厳密に規制している。

なお、シム板２６は、玉軸受１４ａの外輪２４ａの軸方向端面と小径保持部２５の奥端面との間部分に代えて、あるいは追加的に、内輪２８ａの軸方向端面と出力軸６ａの段差面２９との間に設けることもできる。ただし、図示の例のように、外輪２４ａの軸方向端面と相手面との間に、シム板２６を設ける構造の方が、シム板２６の直径を大きくでき、負荷容量を確保しやすいため、有利である。

また、出力軸６ａの先端寄り部分（図２の左側部分）を支持するための玉軸受１４ｂの外輪２４ｂは、モータケース１３の開口部に被着した蓋板１９の中央孔に締り嵌めで内嵌されるとともに、軸方向端面が、この中央孔の内周面に形成した段差面２７に突き当てられている。本例の場合、この段差面２７が、内周面側段差面のうちの他方に相当する。

以上の構成により、玉軸受１４ａ、１４ｂの外輪２４ａ、２４ｂは、モータケース１３の内側に、軸方向に関してそれぞれウォーム７から離れる方向の変位を阻止した状態で支持固定される。

一方、玉軸受１４ａ、１４ｂを構成する内輪２８ａ、２８ｂは、軸方向に関してウォーム７側に近づく方向の変位を阻止した状態で、それぞれ前記出力軸６ａに、締り嵌めで外嵌固定される。

具体的には、出力軸６ａの基端部を支持するための玉軸受１４ａの内輪２８ａは、出力軸６ａの基端部に形成した小径段部３４に締り嵌めで外嵌固定され、内輪２８ａの軸方向端面は、小径段部３４の奥端部に形成した段差面２９に突き当てられている。本例の場合、この段差面２９が、外周面側段差面のうちの一方に相当する。

また、出力軸６ａの先端寄り部分を支持するための玉軸受１４ｂの内輪２８ｂは、出力軸６ａの先端寄り部分に、出力軸６ａの基端側から締り嵌めで外嵌固定されている。出力軸６ａの外周面の先端寄り部分には、外向フランジ状の鍔部３０が形成されており、内輪２８ｂの軸方向端面が、鍔部３０の軸方向側面に突き当てられている。本例の場合、この軸方向側面が、外周面側段差面のうちの他方に相当する。なお、内輪２８ｂと出力軸６ａの締り嵌め長さを最小限にすることにより、組立性を向上させることもできる。この場合、内輪２８ｂの軸方向端面に対向する面と当接するように、出力軸６ａに止め輪（Ｃリング）３３を外嵌してもよい。

以上の構成により、玉軸受１４ａ、１４ｂの内輪２８ａ、２８ｂは、出力軸６ａの基端部および先端寄り部分に、軸方向に関してそれぞれウォーム７に近づく方向の変位を阻止した状態で支持固定される。

さらに、スプライン孔１１の奥端面とスプライン軸部１２の先端面との間に、弾性部材である圧縮コイルばね３１が、弾性的に圧縮した状態で挟持されている。そして、出力軸６ａには、ウォーム７から離れる方向の弾力が付与されている。この弾力に基づいて、出力軸６ａを回転自在に支持している玉軸受１４ａ、１４ｂには、図２に鎖線α、βで示すように、並列組み合わせ型の接触角（互いに同じ方向の接触角）とともに、予圧が付与されている。圧縮コイルばね３１の弾力に基づいて玉軸受１４ａ、１４ｂに、いずれも予圧を付与するため、これらの玉軸受１４ａ、１４ｂの内部隙間（特にアキシアル隙間）が適正に規制されるとともに、これらの玉軸受１４ａ、１４ｂを構成する、外輪２４ａ、２４ｂと内輪２８ａ、２８ｂとの位置関係が適切に規制される。本例の場合には、シム板２６の厚さを適切に規制することにより、玉軸受１４ａ、１４ｂに、同時に予圧が付与される。

なお、玉軸受を構成する外輪および内輪を、それぞれモータケースおよび出力軸の所定部分に支持固定する構造として、段差面を使用せずに、それぞれ締り嵌めのみによることも可能である。ただし、本発明の作用および効果を十分に、かつ、確実に得るためには、外輪および内輪が、モータケースおよび出力軸の所定位置に、精度よく固定され、かつ、その状態を長期間にわたって維持されることが好ましい。一方、モータケースおよび出力軸は、電動式パワーステアリング装置の運転時に、細かく振動することが避けられないだけでなく、温度変化に基づいて締め代が低下する可能性もあり、嵌合面がずれ動く可能性を完全には否定することができない。この観点から、外輪および内輪をモータケースおよび出力軸に、単に締り嵌めだけで支持固定するのではなく、本例のように段差面を使用することが好ましい。

また、本発明の目的は、これらの玉軸受１４ａ、１４ｂの一方または双方の予圧が喪失して、玉軸受１４ａ、１４ｂ部分でがたつきが発生することを防止する点にある。したがって、これらの玉軸受１４ａ、１４ｂの接触角や予圧の値は、互いに同じにする必要はない。たとえば、一方の玉軸受の接触角およびアキシアル隙間は、他方の玉軸受の接触角およびアキシアル隙間よりも少しずつ小さくすることもできる。このような構造を採用すれば、一方の玉軸受に予圧が付与されてからの、この一方の玉軸受を構成する外輪と内輪とが軸方向に変位させられる量を多くすることによって、他方の玉軸受も予圧を付与しやすくすることができる。これら一方の玉軸受と他方の玉軸受とを、玉軸受１４ａ、１４ｂのいずれにするかは任意である。

圧縮コイルばね３１が発生する軸方向の弾力の値を、スプライン孔１１とスプライン軸部１２とのスプライン係合部に作用する、軸方向の摩擦力の最大値よりも大きくする。

具体的には、ウォームホイール４とウォーム７との噛合部で伝達されるトルクが最も大きくなり、この噛合部からウォーム７に加わるラジアル方向の反力が最も大きくなって、スプライン係合部に加わるラジアル荷重が最も大きくなることによって、このスプライン係合部が軸方向に変位することに対する摩擦抵抗が最も大きくなった状態での、この軸方向の摩擦抵抗の値よりも、圧縮コイルばね３１が発生する軸方向の弾力の値を、玉軸受１４ａ、１４ｂに同時に予圧を付与できる程度に、大きくする。

このように圧縮コイルばね３１の弾力を規制することにより、圧縮コイルばね３１が、出力軸６ａを、常に図２の右方に、玉軸受１４ａ、１４ｂに予圧を付与し続けられる大きさの力で、押し続けることができる。すなわち、電動式パワーステアリング装置の運転時には、ウォーム７からウォームホイール４への補助トルクの伝達方向により、ウォーム７が、出力軸６ａから離れる方向に変位する傾向になる場合がある。この場合には、出力軸６ａが、スプライン係合部に作用する摩擦力に基づき、図１および図２の左方向に引っ張られる傾向になる。そして、実際に出力軸６ａが図１および図２の左方向に引っ張られると、玉軸受１４ａ、１４ｂの予圧が喪失してしまう。これに対して、上述のように、圧縮コイルばね３１の弾力を、スプライン係合部に作用する摩擦力よりも大きくすれば、出力軸６ａが、実際に図１および図２の左方向に引っ張られることを防止できる。この結果、電動式パワーステアリング装置の運転状況にかかわらず、単列で４点接触型の玉軸受１０ａを基点として、常に玉軸受１４ａ、１４ｂに予圧が付与されて、これらの玉軸受１４ａ、１４ｂによる回転支持部における、がたつきに基づく異音や振動の発生を防止することができる。

本例の電動式パワーステアリング装置の場合には、電動モータ５の出力軸６ａを回転自在に支持するための１対の玉軸受１４ａ、１４ｂの接触角の方向が工夫されている。具体的には、従来は電動モータの出力軸の支持構造としては採用されることのなかった、並列組み合わせ型の構造が採用されている。このように、玉軸受１４ａ、１４ｂの接触角の方向を工夫するとともに、圧縮コイルばね３１により出力軸６ａをウォーム７から離れる方向に押圧することによって、玉軸受１４ａ、１４ｂに予圧を付与している。圧縮コイルばね３１の設置スペース、特に軸方向寸法は十分に確保することは可能であり、使用時の収縮量も特に大きくないなど、圧縮コイルばね３１の使用条件は特に厳しいものではない。したがって、圧縮コイルばね３１の弾力は、長期間にわたって十分に確保できる。この結果、電動モータ５の出力軸６ａのがたつきを、長期間にわたり安定して抑えることが可能となる。

［実施の形態の第２例］
図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、実施の形態の第１例で、小径保持部２５の奥端面と外輪２４ａの軸方向端面との間に挟持していたシム板２６（図２参照）に代えて、板ばね１８ａを使用している。そして、外輪２４ａを図３の左方に押圧する、板ばね１８ａの弾力と、出力軸６ａを図３の右方に押圧する圧縮コイルばね３１（図１参照）の弾力とにより、１対の玉軸受１４ａ、１４ｂに、並列組み合わせ型の接触角とともに予圧を付与している。なお、板ばね１８についても、玉軸受１４ａの外輪２４ａの軸方向端面と小径保持部２５の奥端面との間部分に代えて、あるいは追加的に、内輪２８ａの軸方向端面と出力軸６ａの段差面２９との間に設けることもできる。

このように構成する本例の場合、板ばね１８ａの軸方向寸法を拡縮できる分だけ、玉軸受１４ａ、１４ｂに、同時に予圧を付与するための調節が容易になる。これらの玉軸受１４ａ、１４ｂには、圧縮コイルばね３１からアキシアル荷重が加わるが、このアキシアル荷重のうちの多くの部分は、ウォーム７側の玉軸受１４ｂが支承する。したがって、板ばね１８ａに大きなアキシアル荷重が繰り返し加わることはなく、この板ばね１８ａの弾力は、長期間にわたり、十分に確保できる。これにより、圧縮コイルばね３１により玉軸受１４ｂの内部隙間を詰め、板ばね１８ａにより軸受１４ａの内部隙間を詰めることができる。この結果、電動式パワーステアリング装置の運転状況に拘らず、単列で４点接触型の玉軸受１０ａを基点として、常に玉軸受１４ａ、１４ｂに予圧が付与されるため、これらの玉軸受１４ａ、１４ｂによる回転支持部における、がたつきに基づく異音や振動の発生を防止することができる。その他の部分の構成および作用は、実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図４は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、ウォーム７に対して、出力軸６ａを離れる方向に押圧するための弾性部材として、円柱状のゴムブロック３２が使用されている。その他の部分の構成および作用は、実施の形態の第１例または第２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明は、図示の例に限られず、さまざまな構造の電動式パワーステアリング装置に適用される。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ハウジング
４ ウォームホイール
５ 電動モータ
６、６ａ 出力軸
７ ウォーム
８ ウォーム軸
９ ウォーム歯
１０ａ、１０ｂ、１０Ａ 玉軸受
１１ スプライン孔
１２ スプライン軸部
１３ モータケース
１４ａ、１４ｂ 玉軸受
１５ 中間シャフト
１６ ステアリングギヤユニット
１７ タイロッド
１８、１８ａ 板ばね
１９ 蓋板
２０ 外輪
２１ 内輪
２２ Ｏリング
２３ 弾性リング
２４ａ、２４ｂ 外輪
２５ 小径保持部
２６ シム板
２７ 段差面
２８ａ、２８ｂ 内輪
２９ 段差面
３０ 鍔部
３１ 圧縮コイルばね
３２ ゴムブロック
３３ 止め輪
３４ 小径段部

Claims (7)

1. 車体または車体に固定された部分に支持固定されるハウジングと、
   前記ハウジングに対して回転自在に支持され、操舵輪に舵角を付与する機構に接続する前端部と、ステアリングホイールに接続する後端部とを備える回転軸と、
   前記ハウジングの内側において、前記回転軸の一部に同心に支持固定され、前記回転軸とともに回転するウォームホイールと、
   基端部と、軸方向中間部に設けられたウォーム歯とを有するウォーム軸とを備え、前記ウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させた状態で、前記ハウジングに対して回転自在に支持されるウォームと、
   前記ハウジングに支持固定されたモータケースと、前記ウォーム軸の基端部にトルクの伝達を可能に結合される先端部を有する出力軸と、前記出力軸を前記モータケースの内側に回転自在に支持する、１対の単列型玉軸受とを有し、前記ウォームを回転駆動する電動モータと、
   を備える電動式パワーステアリング装置において、
   前記１対の単列型玉軸受のそれぞれは、前記モータケースの内側に、軸方向に関して前記ウォームから離れる方向の変位を制限された状態で支持される外輪と、前記出力軸の一部に、軸方向に関して前記ウォームに近づく方向の変位を制限された状態で外嵌される内輪とを備え、
   前記ウォーム軸の基端部は、基端面と、断面形状が非円形で、前記基端面に開口するとともに、奥端面を有する係合孔とを備え、前記出力軸の先端部は、断面形状が非円形で、前記係合孔と係合し、先端面を有する杆状部材を備え、
   前記係合孔の奥端面と前記杆状部材の先端面との間に、軸方向の弾力を有する弾性部材が、軸方向に弾性的に圧縮された状態で挟持されて、前記出力軸に前記ウォームから離れる方向の弾力であって、前記ウォームホイールと前記ウォームとの噛合部で伝達されるトルクが最も大きくなり、前記噛合部から前記ウォームに加わるラジアル方向の反力が最も大きくなって、前記係合孔と前記杆状部材との係合部に加わるラジアル荷重が最も大きくなることによって、該係合部が軸方向に変位することに対する摩擦抵抗が最も大きくなった状態での、該摩擦抵抗の値よりも大きな弾力を付与することにより、前記１対の単列型玉軸受に、並列組み合わせ型の接触角とともに同時に予圧を付与しており、かつ、
   前記外輪のうちの少なくとも一方が、前記モータケースの一部に設けられた内周面側段差面に、軸方向に関する厚さ寸法を拡縮可能な環状の板ばねを介して、あるいは、厚さ寸法が互いに異なる複数種類のシム板から選択された１つのシム板を介して、突き当てられている、
   ことを特徴とする、
   電動式パワーステアリング装置。
2. 前記係合孔がスプライン孔であり、前記杆状部材がスプライン軸であり、これらのスプライン孔とスプライン軸が係合することにより、前記出力軸の先端部と前記ウォーム軸の基端部と間にスプライン係合部が形成されている、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
3. 前記ウォーム軸の基端部が、前記ハウジングの内側に、４点接触型玉軸受により、軸方向の変位を可能に支持されている、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
4. 前記４点接触型玉軸受を構成する内輪の軸方向両端面と、前記ウォーム軸に固定された部分との間に、軸方向寸法を弾性的に拡縮する方向の弾力を有する弾性部材がそれぞれ挟持されている、請求項３に記載の電動式パワーステラリング装置。
5. 前記係合孔の奥端面と前記杆状部材の先端面との間に挟持される前記弾性部材が、圧縮コイルばねである、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
6. 前記係合孔の奥端面と前記杆状部材の先端面との間に挟持される前記弾性部材が、円柱状のゴムブロックである、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
7. 前記前記１対の単列型玉軸受のうちの一方の玉軸受の接触角およびアキシアル隙間は、他方の玉軸受の接触角およびアキシアル隙間よりも小さい、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。

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