JPH10297505A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウォームギヤ機構を構成するウォームとウォー
ムホイールの歯面間に生じるバックラッシュの調整を可
能とすることにより、製造コストを低減させかつ信頼性
を高めた電動式パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】シム１９を介在させることにより、ハウジ
ング本体１ａとウォームハウジング１ｃの取付間隔を調
整し、それによりウォーム３０ａとウォームホイール１
３の歯面間に生じるバックラッシュを調整するようにな
っているので、ウォーム３０ａとウォームホイール１３
の形状精度を向上させることなくバックラッシュを所定
の公差内に維持することができる。またウォーム３０ａ
とウォームホイール１３の歯面に摩耗が生じバックラッ
シュが増大したような場合でも、それらを交換すること
なく同様な態様でバックラッシュの調整ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に動力伝達機構を構成するウォー
ムギヤ機構等のバックラッシュ調整を可能とする電動式
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ウォームギヤ機構等の動力伝達
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
おける一つの問題は、ウォームギヤ機構を構成するウォ
ーム及びウォームホイールの歯面間に生じるバックラッ
シュをいかに適切に設定するかという点にある。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、バックラッシュが大きすぎれば、
急激なトルク変動により噛合する歯同士が衝接し、それ
により打音や歯面の早期摩耗等を招来し、また円滑なト
ルク伝達が阻害されて、電動式パワーステアリング装置
の機能を損なう恐れがある。従って、歯面間のバックラ
ッシュを適切に設定する必要がある。

【０００４】ここで、従来の電動式パワーステアリング
装置においては、ウォームホイールを取り付けた出力軸
と、それに噛合するウォームを回転軸に取り付けた電動
モータとがそれぞれ同一のハウジングに取り付けられて
おり、従ってかかるバックラッシュを所望の範囲内に抑
えるためには、ハウジングとウォーム及びウォームホイ
ールの寸法・形状精度を相当向上させる必要があった。

【０００５】しかしながら、ハウジングはともかく、ウ
ォーム及びウォームホイールの歯面は複雑な形状を有す
るため、歯面間に所望のバックラッシュを設定するに必
要な歯形を得るためには、極めて精密な加工が必要とさ
れ、それにより製造コストが増大することとなった。

【０００６】一方、精密な加工を施すことによって所望
の形状を有する歯面が形成されても、長期間の使用等に
よりウォーム及びウォームホイールの歯面摩耗が生じ、
それによりバックラッシュが増大する恐れがある。しか
しながら、歯面摩耗により増大したバックラッシュを初
期値に戻すよう調整することは困難である。そこで、か
かる電動式パワーステアリング装置を継続使用するため
には、まだ使用可能であるウォーム及びウォームホイー
ルを新品に組み替えざるをえず、よって取り扱いに不便
であるばかりでなく部品の無駄な消費をも余儀なくされ
ることとなっていた。

【０００７】そこで本願発明は、かかる問題点に鑑み、
ウォームギヤ機構を構成するウォームとウォームホイー
ルの歯面間に生じるバックラッシュの調整を可能とする
ことにより、製造コストを低減させかつ信頼性を高めた
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本願発明の電動式パワーステアリング装置は、第１及び
第２ハウジングと、前記第１ハウジングに取り付けら
れ、補助操舵力を回転軸に発生するモータと、前記第２
ハウジングに回転自在に配置され、車輪を操舵する為に
操舵力を伝達する出力軸と、前記回転軸に連結されたウ
ォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールと
からなり、前記モータの補助操舵力を前記出力軸に伝達
するウォームギヤ機構と、ステアリングホイールと前記
出力軸とを連結する入力軸と、前記入力軸に伝達された
操舵力を検出する検出装置と、前記検出装置が検出した
操舵力に基づき、前記モータを制御する制御装置と、前
記第１及び前記第２ハウジングの取付間隔を調整し、そ
れにより前記ウォームと前記ウォームホイールの歯面間
に生じるバックラッシュを調整するようになっている調
整手段とからなる。

【０００９】

【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、前記調整手段が、前記第１及び前記第２ハウジン
グの取付間隔を調整し、それにより前記ウォームと前記
ウォームホイールの歯面間に生じるバックラッシュを調
整するようになっているので、前記ウォームとウォーム
ホイールの形状精度を向上させることなくバックラッシ
ュを所定の公差内に維持することができる。またウォー
ムとウォームホイールの歯面に摩耗が生じバックラッシ
ュが増大したような場合でも、前記調整手段により、ウ
ォームとウォームホイールを交換することなくバックラ
ッシュの調整ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施例を図面を
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。

【００１１】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の右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、不図示のブラケットにより不
図示の車体に固定されている。

【００１２】ハウジング１内を入力軸２が上方から斜め
（電動モータ２１の軸線と交差する方向）に延在し、一
方、チューブ１０１内をラック軸１１が延在している。
後述するように、入力軸２と連結された出力軸３（図
２）の下方端にはピニオンが形成され、このピニオンは
ラック軸１１のラックに噛合しており、出力軸３の回転
によりラック軸１１は左右に移動するようになってい
る。

【００１３】チューブ１０１の両端に取り付けられた防
塵ブーツ１０２，１０３を貫通したラック軸１１の両端
は、不図示の操舵機構に取り付けられ、ラック軸１１の
左右移動により車輪の操舵がなされるようになってい
る。

【００１４】図２は、本発明の実施の形態である電動式
パワーステアリング装置を、入力軸の軸線に沿って切断
して示す断面図である。図２は、図１の電動式パワース
テアリング装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線で更に切断して示す
断面図である。

【００１５】図２において、本体１ａと蓋部材１ｂとか
らなるハウジング１内を、入力軸２および出力軸３が延
在している。中空の入力軸２は、上端を図示しないステ
アリングシャフトに連結されており、更にステアリング
シャフトは図示しないステアリングホイールに連結され
ている。入力軸２は、軸受４によりハウジング１に対し
て回転自在に支持されている。上端を入力軸２に下端を
出力軸３に連結したトーションバー５が、入力軸２内を
延在している。

【００１６】入力軸２の下端周囲において、受けたトル
クに比例してトーションバー５がねじれることに基づ
き、操舵トルクを検出する検出装置すなわちトルクセン
サ６が設けられている。このトルクセンサ６は、ロータ
リー式非接触トルクセンサであって、トーションバー５
のねじれに基づく入力軸２と出力軸３との相対角度変位
を、所定の磁気回路におけるインピーダンスの変化とし
てコイル７により検出し、電気信号として不図示の制御
回路へ出力するものである。

【００１７】出力軸３の中央部にはピニオン歯車３ａが
形成されており、紙面垂直方向に延在するラック軸１１
のラック歯１１ａと噛合している。ラック軸１１は、ラ
ックガイド１２ａ、スプリング１２ｂ、ロック部材１２
ｃからなる公知のラックサポート装置１２により背面か
ら支持され、ピニオン歯車３ａに向かって押圧されてい
る。

【００１８】出力軸３の上方端外周には、ウォームホイ
ール１３が圧入等により固定的に取り付けられている。
ウォームホイール１３は、図３に示す電動モータ２１の
回転軸３０に連結されたウォーム３０ａと噛合してい
る。この電動モータ２１は、不図示の制御回路に連結さ
れているが、この制御回路は、トルクセンサ６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に供給
して適切な補助トルクを発生させるものである。出力軸
３は、以下のようにして軸受１４，１５によりハウジン
グ１に対して回転自在に支持されている。

【００１９】出力軸３の上方端におけるウォームホイー
ル１３の近傍に、上方軸受１４が嵌合している。上方軸
受１４の内輪上面は、出力軸３の上方端近傍に形成され
た段部３ｂに当接しており、上方軸受１４が、出力軸３
に対して上方に移動することを阻止するようになってい
る。また、上方軸受１４の外輪下面は、ハウジング１に
形成された段部１ｆに当接している。従って、上方軸受
１４により、出力軸３は、ハウジング１に対してその軸
線方向に対する位置が固定される。

【００２０】更に、出力軸３の下方端には下方軸受１５
が嵌合している。下方軸受１５の外輪は、ねじカバー９
をハウジング１に対してねじ込むことにより、ハウジン
グ１の段部１ｄに対して固定されるようになっている。
一方、下方軸受１５の内輪は、ナット１７を出力軸３に
対してねじ込むことにより、出力軸３に対して取り付け
られるようになっている。ナット１７は、適度に締め込
まれガタが生じない程度に軽く軸受１５に当接してい
る。なお軸受１５は、アキシャルガタの少ないアンギュ
ラコンタクトタイプであるので、かかる軸受１５を用い
ることにより、出力軸３の軸線方向の位置決めができ
る。

【００２１】図２において、第１ハウジングを形成する
本体１ａと蓋部材１ｂとにまたがるようにして、第２ハ
ウジングを形成するウォームハウジング１ｃが、シム１
９を本体１ａ及び蓋部材１ｂとの間に介在させつつ、ボ
ルト２０によって取り付けられている。本体１ａとウォ
ームハウジング１ｃとの間には、シール部材（不図示）
が配置され、外部からの泥水等の侵入を防止している。
なお、本実施の形態においては、車両外部に露出されて
配置されることの多いピニオンアシスト式の電動式パワ
ーステアリング装置であることから、シール部材が必要
となっているが、車室内に配置される、例えばコラムア
シスト式の電動式パワーステアリング装置の場合は、そ
のようなシール部材は不要となる。

【００２２】図３において、軸線を垂直方向に延在させ
るようにして、電動モータ２１がウォームハウジング１
に取り付けられている。電動モータ２１の回転軸２１ａ
は、同軸に延在する軸部材３０に連結されている。軸部
材３０の中央にはウォーム３０ａが形成されており、更
に軸部材３０の両端は、それぞれ軸受２２，２３により
ウォームハウジング１ｃに対して回転自在に支持されて
いる。

【００２３】モータ側の軸受２２の外輪は、ウォームハ
ウジング１ｃ内に取り付けられたＣ形止め輪１０によ
り、モータ側への移動が阻止されるようになっている。
一方、モータ側の軸受２２の内輪は、軸部材３０に形成
されたフランジ３０ｂに当接している。

【００２４】更に、雄ねじ１８側の軸受２３の外輪は、
座金１６に当接しており、座金１６は、ウォームハウジ
ング１ｃに形成されたねじ孔１ｄに螺合するボルト部材
１８により、モータ側に押圧されている。一方、軸受２
３の内輪は、軸部材３０に形成されたフランジ３０ｃに
当接している。従って、雄ねじ１８を適度に締め込むこ
とにより、軸受２２，２３の外輪はウォームハウジング
１ｃを介して互いに近接する方向に押圧され、一方、軸
受２２，２３の内輪は軸部材３０によりその近接移動が
制限されているので、両軸受に予圧がかかり、それによ
り軸部材３０の軸線方向の位置決めができる。

【００２５】なお、ボルト部材１８にはロックナット２
４が螺合し、ロックナット２４の周囲には、防塵カバー
２５が取り付けられている。

【００２６】次に、本発明による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およびステアリングシャフトを介
して、入力軸２に操舵力が入力されていないとすると、
トルクセンサ６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。

【００２７】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５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６は、こ
の相対回動の方向および量に応じて信号を出力する。こ
の信号に基づき、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、ラック
軸１１を移動させる補助となる。

【００２８】ここで、ウォームホイール１３とウォーム
３０ａの歯面間のバックラッシュを調整は、調整手段で
あるシム１９の厚さを変更することにより行う。すなわ
ち、ウォームハウジング１ｃを取り外して、適厚のシム
１９を、本体１ａ及び蓋部材１ｂとの間に介在させ、再
度ウォームハウジング１ｃを取り付ければ、出力軸３と
軸部材３０との軸間距離が変わり、それによりウォーム
ホイール１３とウォーム３０ａの歯面間のバックラッシ
ュを調整できることになる。

【００２９】従って、本実施の形態の電動式パワーステ
アリング装置によれば、ウォーム３０ａとウォームホイ
ール１３の形状精度を向上させることなくバックラッシ
ュを所定の公差内に維持することができる。また、長期
間の使用によりウォーム３０ａとウォームホイール１３
の歯面に摩耗が生じ、バックラッシュが増大したような
場合でも、シム１９を厚さの薄いものに交換すればバッ
クラッシュの調整ができる。それにより、増大したバッ
クラッシュを適切な値にするために、例えばウォーム１
３とウォームホイール３０ａを新品に交換する等、従来
必要であった手間のかかる作業が不要となり、簡便なメ
ンテナンスで長期間の使用が可能となる。

【００３０】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。

【００３１】

【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、調整手段が、第１及び
前記第２ハウジングの取付間隔を調整し、それによりウ
ォームとウォームホイールの歯面間に生じるバックラッ
シュを調整するようになっているので、前記ウォームと
ウォームホイールの形状精度を向上させることなくバッ
クラッシュを所定の公差内に維持することができる。ま
たウォームとウォームホイールの歯面に摩耗が生じバッ
クラッシュが増大したような場合でも、前記調整手段に
より、ウォームとウォームホイールを交換することなく
バックラッシュの調整ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例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、入力
軸の軸線方向に切断して示す断面図である。

【図３】図２の電動式パワーステアリング装置を、ＩＩ
Ｉ−ＩＩＩ線に沿って切断して示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ………ハウジング本体 １ｂ………蓋部材 １ｃ………ウォームハウジング ２………入力軸 ３………出力軸 １３………ウォームホイール １９………シム ２１………電動モータ ３０ａ………ウォーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２ハウジングと、 前記第１ハウジングに取り付けられ、補助操舵力を回転
   軸に発生するモータと、 前記第２ハウジングに回転自在に配置され、車輪を操舵
   する為に操舵力を伝達する出力軸と、 前記回転軸に連結されたウォームと、前記出力軸に連結
   されたウォームホイールとからなり、前記モータの補助
   操舵力を前記出力軸に伝達するウォームギヤ機構と、 ステアリングホイールと前記出力軸とを連結する入力軸
   と、 前記入力軸に伝達された操舵力を検出する検出装置と、 前記検出装置が検出した操舵力に基づき、前記モータを
   制御する制御装置と、 前記第１及び前記第２ハウジングの取付間隔を調整し、
   それにより前記ウォームと前記ウォームホイールの歯面
   間に生じるバックラッシュを調整するようになっている
   調整手段とからなる電動式パワーステアリング装置。