JPH1143056A - 電動式パワーステアリング装置におけるトルクリミッター介装部の歯車取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 歯車の偏心の防止、歯車対の正常な噛合の維
持、歯面の摩耗と作動音の発生の抑制、作動リミットト
ルクの安定化を図る。 【解決手段】 電動式パワーステアリング装置１は、歯
車機構中の少なくとも１つの歯車11と、該歯車11が取り
付けられる動力伝達軸（操舵軸）８との間に、トルクリ
ミッターが介在させられている。リング部材13からなる
トルクリミッターは、動力伝達軸８の外周面と歯車11の
内周面とに挟まれて弾性変形して介装され、その変形量
に対応する径方向力が、動力伝達軸８と歯車11とに作用
するようにされ、トルクリミッターのリミットトルク
が、リング部材13の該変形量に略対応して生ずるように
されている。歯車11と動力伝達軸８との間には、樹脂材
料からなる摺動部材16がさらに介装され、歯車11と動力
伝達軸８との相対的な摺動を可能に、偏心を不能に、す
るようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、電動機から出力さ
れる操舵補助力を車輪に伝達する動力伝達機構中に歯車
機構が介在させられ、該歯車機構中の少なくとも１つの
歯車と、該歯車が取り付けられる動力伝達軸との間に、
トルクリミッターが介在させられた電動式パワーステア
リング装置におけるトルクリミッター介装部の歯車取付
け構造に関し、さらに詳しくは、前記歯車の偏心を防止
して、該歯車と、該歯車と歯車対を組む他の歯車との正
常な噛合の維持、トルクリミッターの作動トルク（リミ
ットトルク）の安定化を図った電動式パワーステアリン
グ装置におけるトルクリミッター介装部の歯車取付け構
造に関する。

【０００２】

【従来技術】電動式パワーステアリング装置において、
動力伝達機構の損傷を防ぐために、例えば、電動機から
の操舵補助力を伝達するウォームギヤのウォームホイー
ルと操舵軸（ピニオン軸）との間に、電動機からの所定
値内のトルクは伝達するが、所定値を越えるトルクは伝
達しないトルクリミッターを取り付けることが行なわれ
る。

【０００３】このようなトルクリミッターとして、図７
に図示されるようなリング部材013を用いたものがある
（特開平９−２０２５６号公報参照）。このものにおい
ては、そのリング部材013 は、軸方向に指向した突条01
4 が、周方向に等間隔に複数個、径方向外方に向けて突
出形成され、また、軸方向に指向したスリット015 が、
該リング部材013 の軸方向全長にわたって、該リング部
材013 を周方向に展開可能に形成されている。

【０００４】そして、該リング部材013 が、図６および
図８に図示されるように、操舵軸08の外周面とウォーム
ホイール011 の内周面とに挟み付けられて用いられ、こ
の挟付けによる突条014 の弾性変形により、半径方向に
所定大きさの作用力Ｐ₀ が発揮されて、該作用力Ｐ₀ に
基づくリング部材013 とウォームホイール011 内周面と
の間の摩擦力、リング部材013 と操舵軸08外周面との間
の摩擦力により、図示されない電動機からの所定値内の
トルクのみが、ウォームホイール011 から操舵軸08へと
伝達される。

【０００５】したがって、例えば、車輪が縁石に乗り上
げて、操舵軸08に過大な衝撃荷重が作用したとしても、
リング部材013 と操舵軸08外周面間、リング部材013 と
ウォームホイール011 内周面間に作用する各摩擦力のう
ち、小さい方の摩擦力で接する両部材間に相対的な滑り
が生じて、動力伝達が遮断されるので、電動機から車輪
に至る動力伝達機構中に損傷が生ずるのを防止すること
ができる。このようなリング部材013 が用いられると、
トルクリミッター機構の小型化、簡単化が可能であり、
かつ、安価である。

【０００６】

【解決しようとする課題】しかしながら、このものにお
いては、リング部材013 をウォームホイール011と操舵
軸08間に組み付けるために、軸方向の全長にわたってス
リット015 が形成され、該スリット015 部分には、突条
が形成されないため、これが操舵軸08の外周面とウォー
ムホイール011 の内周面とに挟まれて弾性変形して、こ
れら両者間にトルクを伝達しているとき、該弾性変形に
基づく半径方向力の周方向分布は不均一になる（図８参
照）。

【０００７】そして、半径方向力の分布の薄いスリット
015 部分において、操舵軸08の外周面とウォームホイー
ル011 の内周面とは接近するので、ウォームホイール01
1 の軸心Ｏ₂ は、操舵軸08の軸心Ｏ₁ から偏心する。こ
の偏心量は、最大で操舵軸08の外周面とウォームホイー
ル011 の内周面との間のクリアランスｃ₁ （図６）、ｃ
₂ （図９）の大きさである。ここで、図９は、突条014
が径方向内方に向けて突出形成されたリング部材013
が、操舵軸08の外周面とウォームホイール011 の内周面
とに挟み付けられて用いられた場合の、これらの取付け
状態を断面で示した図である。

【０００８】ウォームホイール011 の軸心Ｏ₂ に、この
ような偏心が生ずると、ウォームホイール011 とウォー
ムとの噛合がずれ、これらの歯面の摩耗や、噛合に際し
ての作動音が発生し、また、トルクリミッターの作動ト
ルク（リミットトルク）が不安定になり、問題が生じて
いた。このような問題は、リング部材013 の突条014が
径方向内方に向けて突出形成されたリング部材013 （図
９参照）についても、同様に生ずる。本願の発明は、こ
のような問題の発生を回避することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような課題を解決した電動式パワーステアリ
ング装置におけるトルクリミッター介装部の歯車取付け
構造に係り、その請求項１に記載された発明は、電動機
から出力される操舵補助力を車輪に伝達する動力伝達機
構中に歯車機構が介在させられ、該歯車機構中の少なく
とも１つの歯車と、該歯車が取り付けられる動力伝達軸
との間に、トルクリミッターが介在させられ、該トルク
リミッターは、リング部材からなり、該リング部材は、
周方向に等間隔に複数個の弾性変形部を有し、前記動力
伝達軸の外周面と前記歯車の内周面とに挟まれて弾性変
形して介装されており、該弾性変形した量に対応する径
方向力が、前記動力伝達軸と前記歯車とに作用するよう
にされ、前記トルクリミッターのリミットトルクが、前
記リング部材の前記弾性変形した量に略対応して生ずる
ようにされた電動式パワーステアリング装置におけるト
ルクリミッター介装部の歯車取付け構造において、前記
歯車と前記動力伝達軸との間には、樹脂材料からなる摺
動部材が介装され、該摺動部材は、前記歯車と前記動力
伝達軸との相対的な摺動を可能に、偏心を不能に、する
ようにされたことを特徴とする電動式パワーステアリン
グ装置におけるトルクリミッター介装部の歯車取付け構
造である。

【００１０】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されているので、リング部材の弾性変形に基づく
径方向力が周方向に不均一になって、歯車が動力伝達軸
に対して偏心しようとしても、該偏心は、これらの間に
介在させられた摺動部材により抑えられる。しかも、歯
車もしくは動力伝達軸に所定値内のトルクを越える衝撃
荷重がかかった場合には、歯車と動力伝達軸とは、該摺
動部材を介して相互に摺動できるので、トルクリミッタ
ーの機能が損なわれることもない。

【００１１】これにより、該歯車と、該歯車と歯車対を
組む他の歯車との噛合は正常に維持され、これらの歯面
の摩耗や、噛合に際しての作動音の発生が抑制される。
また、トルクリミッターの作動トルク（リミットトル
ク）が安定化する。

【００１２】また、請求項２記載のように請求項１記載
の発明を構成することにより、歯車の軸心の振れを抑制
することができるとともに、摺動部材の取付けと寸法出
し、トルクリミッターを含めた歯車の動力伝達軸への組
付けが容易になる。

【００１３】また、請求項３記載のように請求項２記載
の発明を構成することにより、摺動部材は、歯車の樹脂
製ギヤ部を、該歯車の骨材部を樹脂材料により鋳ぐるん
で形成するに際して、該樹脂製ギヤ部と連続一体のもの
として、同時に鋳ぐるんで形成することができるので、
その取付けがさらに容易になる。

【００１４】さらに、請求項４記載のように請求項２ま
たは請求項３記載の発明を構成することにより、歯車を
動力伝達軸に対してガタなく取り付けることができると
ともに、歯車の動力伝達軸に対する偏心をさらによく抑
えることができる。

【００１５】また、請求項５記載のように請求項１ない
し請求項４記載の発明を構成することにより、リング部
材および摺動部材は、比較的大径の操舵軸（ピニオン
軸）の外周面とウォームホイールの内周面との間に介装
されるので、その介装作業が容易である。

【００１６】また、リング部材の介装位置は、操舵補助
力の伝達機構中の出力端側に比較的近く、したがって、
また、衝撃力の入力端側に比較的近いので、仮に動力伝
達機構中に損傷が生じたとしても、その損傷を比較的狭
い領域に止めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４に図示され
る本願の請求項１、請求項２、請求項４および請求項５
に記載された発明の一実施形態（実施形態１）について
説明する。図１において、電動式パワーステアリング装
置１は、図示されないステアリングホイールがステアリ
ングギヤボックス２内の入力軸３に連動連結され、ステ
アリングギヤボックス２と一体で車幅方向に指向したギ
ヤハウジング内のラック５は、図示されないタイロッド
を介してフロントホイールに連結されており、ステアリ
ングホイールの操作で、入力軸３が左右に回転される
と、ギヤハウジング内のラック５が左右に移動して、フ
ロントホイールが左右に旋回されるようになっている。

【００１８】また、ステアリングギヤボックス２内で
は、入力軸３と同一軸線上に位置した出力軸（ピニオン
軸）８が、ボール軸受６とニードル軸受７の２個の軸受
を介して回転自在に支持され、これら入力軸３および出
力軸８は、トーションバー９を介して相対的に捩り可能
に連結されていて、それぞれ、操舵軸における操舵力の
入力部および出力部を形成している。

【００１９】さらに、出力軸８にはピニオン10が形成さ
れ、ギヤハウジング内で左右に移動自在に遊嵌されたラ
ック５が該ピニオン10と噛合されており、出力軸８が左
右に回転されると、ラック５は左右に移動し得るように
なっている。

【００２０】さらにまた、出力軸８の上部には、ウォー
ムホイール11が嵌着され、該ウォームホイール11に、図
示されない電動機の出力軸に連結されたウォーム12が噛
み合っている。そして、電動機が回転すると、該ウォー
ムギヤ機構を介して操舵補助力が出力軸８に伝達され、
該出力軸８が減速されて回転駆動されるようになってい
る。

【００２１】ここで、出力軸８の外周面とウォームホイ
ール11の内周面との間には、図６ないし図８に図示され
る従来のリング部材013 と同様のリング部材13からなる
トルクリミッターが、両面の間に挟み付けられて弾性変
形して介装されている。ただし、本実施形態１において
は、リング部材13として、その軸方向に沿った突条が、
径方向内方に向けて突出形成されたものが、使用されて
いる（図３参照）。

【００２２】リング部材13は、前記弾性変形した量に対
応する径方向力を、出力軸８とウォームホイール11とに
作用させ、該径方向力に基づくリング部材13とウォーム
ホイール11内周面との間の摩擦力、リング部材13と出力
軸８外周面との間の摩擦力により、図示されない電動機
からの所定値内のトルクが、ウォームホイール11から出
力軸８へと伝達される。伝達可能な最大トルク（リミッ
トトルク）に相当する該所定値は、リング部材13の前記
弾性変形した量に略対応して与えられる。リング部材13
の機能は、従来のものと基本的に同じである。

【００２３】リング部材13が介装された出力軸８の外周
面とウォームホイール11の内周面との間の間隙には、さ
らに、リング部材13を挟んで上下に、樹脂材料からなる
摺動部材16が介装されている。該摺動部材16は、図１お
よび図２に図示されるように、断面矩形のリング状のも
ので、本実施形態１においては、ウォームホイール11の
内周面の両端縁に、該内周面の周囲を巡って形成された
段部11a に着座するようにして、固着されている。

【００２４】摺動部材16の内周面は、出力軸８の外周面
に圧接し、摺動部材16は、出力軸８に、適切な所定の堅
さをもって嵌合させられていて、ウォームホイール11か
ら出力軸８への伝達トルクが、前記所定値を越えたと
き、ウォームホイール11と出力軸８とが相対的に回転摺
動して、過大トルクを逃がすことができるようになって
いる。

【００２５】摺動部材16が出力軸８に嵌合させられたと
きの前記「所定の堅さ」は、摺動部材16がウォームホイ
ール11の内周面に固着されて取り付けられたときの内径
の自然長ｄ₁ （図４参照）と、出力軸８の外径ｄ₂ （図
２参照）とが、ｄ₁ ＜ｄ₂ になるようにして、摺動部材
16の内径ｄ₁ にわずかの締め代を持たせることにより与
えられる。

【００２６】この締め代（ｄ₂ −ｄ₁ ）／２は、前記の
とおり、ウォームホイール11と出力軸８間の過大伝達ト
ルクを逃がすことができる程度に緩い大きさであるが、
同時に、リング部材13の弾性変形に基づく径方向力が周
方向に不均一になって、ウォームホイール11が出力軸８
に対して偏心しようとしても、該偏心を抑えることがで
きる程度に堅い大きさであり、リング部材13のウォーム
ホイール11内周面への固着後、機械加工を施すことによ
り、容易に形成できる。

【００２７】なお、この締め代に基づく「所定の堅さ」
は、トルクリミッター（リング部材13）のリミットトル
クに相当する前記所定値と比較すると、僅少であり、該
所定値の設定には、ほとんど影響を及ぼさない。

【００２８】このようにして摺動部材16が内周面両端縁
に固着されたウォームホイール11、リング部材13を出力
軸８に組み付けるには、先ず、リング部材13を縮径させ
て、ウォームホイール11の内周面と上下摺動部材16によ
り形成される空所内に挿入し、次いで拡径させて、ここ
にこれを抱持させる。次いで、この組立体を出力軸８に
圧入して、これにきつく嵌合させ、止め環17により位置
決めし固定する。

【００２９】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、リング部材13の弾性変形に基づく径方向力が
周方向に不均一になって、ウォームホイール11が出力軸
８に対して偏心しようとしても、該偏心は、これらの間
に介在させられた摺動部材16により抑えられる。しか
も、出力軸８に所定値内のトルクを越える衝撃荷重がか
かった場合には、ウォームホイール11と出力軸８とは、
該摺動部材16を介して相互に回転摺動できるので、トル
クリミッターとしてのリング部材13の機能が損なわれる
こともない。

【００３０】これにより、ウォームホイール11とウォー
ム12との噛合は正常に維持され、これらの歯面の摩耗
や、噛合に際しての作動音の発生が抑制される。また、
リング部材13の作動トルク（リミットトルク）が安定化
する。

【００３１】また、摺動部材16は、ウォームホイール11
の内周面に、リング部材13を挟んで固着されているの
で、ウォームホイール11の軸心の振れを抑制することが
できるとともに、ウォームホイール11の出力軸８への組
付け前に、該ウォームホイール11に取り付けることがで
きるので、その取付けと寸法出しが容易になる。

【００３２】また、このようにして摺動部材16が内周面
両端縁に固着されたウォームホイール11の内周面にリン
グ部材13を抱持させた組立体を、出力軸８に圧入して、
これに嵌合させれば、ウォームホイール11、リング部材
13の出力軸８への組付けが一挙に行なえるので、それら
の組付けが容易になる。

【００３３】さらに、摺動部材16の内径（自然長）ｄ₁
は、出力軸８の外径ｄ₂ より、締め代分だけわずかに小
さく形成されているので、ウォームホイール11を出力軸
８に対してガタなく取り付けることができるとともに、
ウォームホイール11の出力軸８に対する偏心をさらによ
く抑えることができる。

【００３４】また、リング部材13および摺動部材16は、
比較的大径の出力軸８の外周面とウォームホイール11の
内周面との間に介装されているので、比較的大きな部材
として形成されており、その介装作業が容易である。

【００３５】また、それらの介装位置は、操舵補助力の
伝達機構中の出力端側に比較的近く、したがって、ま
た、衝撃力の入力端側に比較的近いので、仮に該衝撃力
により、該動力伝達機構中に損傷が生じたとしても、そ
の損傷は、該介装位置から電動機側に及ぶようなことが
なくなり、これを比較的狭い領域に止めることができ
る。

【００３６】本実施形態１において、摺動部材16は、ウ
ォームホイール11の内周面に、リング部材13を挟んで上
下に固着されたが、これに代えて、出力軸８の外周面
に、リング部材13を挟んで上下に固着されてもよく、こ
の場合には、先ず、図において上方の摺動部材16を出力
軸８に通して固着し、次いで、リング部材13、ウォーム
ホイール11、図において下方の摺動部材16の順に出力軸
８に通し、摺動部材16については、同時に固着し、最後
に止め環17により位置決めし固定して、これらを組み付
けることができる。

【００３７】前記の変形実施の場合、摺動部材16の外径
は、ウォームホイール11もしくはその段部11a の内周面
の径より締め代分だけ大きく形成される。なお、摺動部
材16は、ウォームホイール11の内周面、出力軸８の外周
面のいずれにも固着されずに、これらのいずれかに堅く
嵌合されて取り付けられてもよいが、摺動部材16の巻込
み等の不測の事故を回避するためには、いずれかに固着
されて取り付けられるのがよい。

【００３８】次に、図５に図示される本願の請求項３に
記載された発明の一実施形態（実施形態２）について説
明する。本実施形態２においては、摺動部材の構造が実
施形態１と異なっている。実施形態１において、摺動部
材16は、ウォームホイール11と別体にされて、これの内
周面両端縁に固着されたが、本実施形態２においては、
摺動部材18は、ウォームホイール11の樹脂製ギヤ部11b
に接続されて、これと一体に、ウォームホイール11の骨
材部11c を鋳ぐるむことにより形成されている。

【００３９】すなわち、本実施形態２においては、ウォ
ームホイール11は、詳細には図示されないが、外輪部、
ボス部およびスリーブ部よりなる金属製骨材部11c を、
内周面11d 部を除いて、樹脂材料により鋳ぐるむことに
より形成され、この鋳ぐるみにより、外周部に歯面をも
つギヤ部11b が、内周部に上下段部11a に食い込む摺動
部11e が、中間部にこれらギヤ部11b と摺動部11e とを
接続する接続部11f が、それぞれ形成されている。そし
て、この鋳ぐるみにより形成されたウォームホイール11
の摺動部11e が、前記した摺動部材18とされている。そ
の他の構成は、実施形態１におけると同様であるので、
詳細な説明を省略する。

【００４０】本実施形態２は、前記のように構成されて
いるので、摺動部材18は、ウォームホイール11の樹脂製
ギヤ部11b を、ウォームホイール11の骨材部11c を樹脂
材料により鋳ぐるんで形成するに際して、該樹脂製ギヤ
部11b と連続一体のものとして、同時に鋳ぐるんで形成
することができるので、その取付けがさらに容易にな
る。その他、実施形態１と同様の効果を奏することがで
きる。

【００４１】本実施形態１および実施形態２におけるリ
ング部材13、摺動部材16、18は、いずれも操舵出力軸８
の外周面とウォームホイール11の内周面との間に介装さ
れて用いられたが、これに代えて、電動機出力軸の外周
面と、これに取り付けられる平歯車もしくは傘歯車の内
周面との間に介装されて用いられてもよい。その他、電
動機から出力される操舵補助力を車輪に伝達する動力伝
達機構中に介在させられる歯車機構中のいずれかの歯車
と、該歯車が取り付けられる動力伝達軸との間に介在さ
せて用いることができ、これらの変形実施による効果
も、以上の説明により、当業者に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１、請求項２、請求項４および請
求項５に記載された発明の一実施形態（実施形態１）の
電動式パワーステアリング装置の部分縦断面図である。

【図２】図１の実施形態において、ウォームホイールと
操舵軸との連結部の拡大図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した横断面図で
ある。

【図４】図１の実施形態において、摺動部材が固着され
たウォームホイールを、軸心を含む面で切断した部分縦
断面図である。

【図５】本願の請求項３に記載された発明の一実施形態
（実施形態２）の電動式パワーステアリング装置におけ
るウォームホイールと操舵軸との連結部の拡大図であ
る。

【図６】従来例を示す図である。

【図７】図６の従来例において使用されるトルクリミッ
ター（リング部材）の斜視図である。

【図８】図７のトルクリミッターの作用を説明するため
の図である。

【図９】他の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１…電動式パワーステアリング装置、２…ステアリング
ギヤボックス、３…入力軸、５…ラック、６…ボール軸
受、７…ニードル軸受、８…出力軸（ピニオン軸）、９
…トーションバー、10…ピニオン、11…ウォームホイー
ル、11a …段部、11b …樹脂製ギヤ部、11c …骨材部、
11d …内周面、11e …摺動部、11f …接続部、12…ウォ
ーム、13…リング部材（トルクリミッター）、16…摺動
部材、17…止め環、18…摺動部材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機から出力される操舵補助力を車輪
   に伝達する動力伝達機構中に歯車機構が介在させられ、 該歯車機構中の少なくとも１つの歯車と、該歯車が取り
   付けられる動力伝達軸との間に、トルクリミッターが介
   在させられ、 該トルクリミッターは、リング部材からなり、 該リング部材は、周方向に等間隔に複数個の弾性変形部
   を有し、前記動力伝達軸の外周面と前記歯車の内周面と
   に挟まれて弾性変形して介装されており、該弾性変形し
   た量に対応する径方向力が、前記動力伝達軸と前記歯車
   とに作用するようにされ、 前記トルクリミッターのリミットトルクが、前記リング
   部材の前記弾性変形した量に略対応して生ずるようにさ
   れた電動式パワーステアリング装置におけるトルクリミ
   ッター介装部の歯車取付け構造において、 前記歯車と前記動力伝達軸との間には、樹脂材料からな
   る摺動部材が介装され、 該摺動部材は、前記歯車と前記動力伝達軸との相対的な
   摺動を可能に、偏心を不能に、するようにされたことを
   特徴とする電動式パワーステアリング装置におけるトル
   クリミッター介装部の歯車取付け構造。
2. 【請求項２】 前記摺動部材は、前記歯車の内周面に、
   前記リング部材を挟んで固着されたことを特徴とする請
   求項１記載の電動式パワーステアリング装置におけるト
   ルクリミッター介装部の歯車取付け構造。
3. 【請求項３】 前記摺動部材は、前記歯車の樹脂製ギヤ
   部に接続されて、これと一体に、該歯車の骨材部を鋳ぐ
   るんで形成されたことを特徴とする請求項１記載の電動
   式パワーステアリング装置におけるトルクリミッター介
   装部の歯車取付け構造。
4. 【請求項４】 前記摺動部材の内径は、前記動力伝達軸
   の外径より、締め代分だけわずかに小さく形成されたこ
   とを特徴とする請求項２または請求項３記載の電動式パ
   ワーステアリング装置におけるトルクリミッター介装部
   の歯車取付け構造。
5. 【請求項５】 前記歯車が、ウォームギヤのウォームホ
   イールであり、前記動力伝達軸が、ステアリングホイー
   ルに連動連結された操舵軸であることを特徴とする請求
   項１ないし請求項４のいずれかに記載の電動式パワース
   テアリング装置におけるトルクリミッター介装部の歯車
   取付け構造。