JPH1143057A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操舵補助力伝達用ギヤのバックラッシ調節時の
作業性を向上でき、小型化を図れ、ノイズを低減できる
電動パワーステアリング装置を提供する。 【解決手段】ハウジング14により軸受12、13を介し支持
されるステアリングシャフト５の外周に設けられる従動
ギヤ52に噛み合う駆動ギヤ51の駆動用モータ50の出力ト
ルクが、ステアリングシャフト５に伝達されることで、
操舵補助力が付与される。両ギヤ51、52としてハイポイ
ドギヤが用いられる。そのハウジング14と軸受12、13と
の間に介在する筒状部材70の、ハウジング14の一端の開
口14ａの内周へのねじ込み量の変更により、ステアリン
グシャフト５、従動ギヤ52、軸受12、13、及び筒状部材
70は、駆動ギヤ51に対してステアリングシャフト５の軸
方向に同行移動する。その従動ギヤ52の移動により両ギ
ヤ51、52間のバックラッシが変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータの出力
トルクをハイポイドギヤを介してステアリングシャフト
に伝達することで操舵補助力を発生する電動パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリングシャフトの外周に設けられ
る従動ギヤと、その従動ギヤに噛み合う駆動ギヤと、そ
の駆動ギヤの駆動用電動モータとを備え、両ギヤを介し
て上記モータの出力トルクをステアリングシャフトに伝
達することで操舵補助力を付与する電動パワーステアリ
ング装置が汎用されている。

【０００３】従来、その駆動ギヤおよび従動ギヤとして
ウォームとウォームホイールとが用いられていた。しか
し、上記モータの出力トルクが大きくなると、ウォーム
ホイールの強度、耐久性が低下するという問題がある。

【０００４】その駆動ギヤおよび従動ギヤとしてハイポ
イドギヤを用いることで、ギヤの強度、耐久性を向上す
ることができる（特開平７‐２３２６５１号公報、特開
平４‐２７６６３号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のハイポイドギヤ
を採用した電動パワーステアリング装置では、その駆動
ギヤと従動ギヤとの間のバックラッシ調節のため、従動
ギヤをステアリングシャフトに固定される内周側部材
と、この内周側部材にねじ合わされる外周側部材とから
構成している。そのねじ込み量の変化により外周側部材
がステアリングシャフトの軸方向に移動することで、そ
のバックラッシが調節される。しかし、従動ギヤはハウ
ジングの内部に配置されるため、そのねじ込み量の変更
作業は困難なものであった。

【０００６】また、従来の構成では、そのステアリング
シャフトは転がり軸受を介してハウジングに支持される
ため、その転がり軸受に予圧を付与する機構が設けられ
ていた。しかし、その予圧の付与機構と上記バックラッ
シの調節機構とは、ステアリングシャフトの軸方向に離
れて設けられていた。そのため、ステアリング装置が大
型化するという問題があった。

【０００７】また、従来の構成では、そのモータの出力
シャフトの軸方向のガタにより、駆動ギヤの歯と従動ギ
ヤの歯との衝突音に基づきノイズが発生するという問題
があった。

【０００８】本発明は、上記問題を解決することのでき
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
シャフトと、そのステアリングシャフトを少なくとも一
つの軸受を介して支持するハウジングと、そのステアリ
ングシャフトの外周に設けられる従動ギヤと、その従動
ギヤに噛み合う駆動ギヤと、その駆動ギヤの駆動用電動
モータとを備え、その駆動ギヤおよび従動ギヤとしてハ
イポイドギヤが用いられ、両ギヤを介して前記モータの
出力トルクがステアリングシャフトに伝達されることで
操舵補助力が付与される電動パワーステアリング装置に
適用される。本発明は、その軸受とハウジングとの間に
介在する筒状部材が、そのハウジングの一端の開口の内
周に、そのステアリングシャフトの軸方向に沿ってねじ
込み量を変更可能にねじ合わされ、その筒状部材のねじ
込み量の変更により、そのステアリングシャフト、従動
ギヤ、軸受、および筒状部材は、駆動ギヤに対してステ
アリングシャフトの軸方向に同行移動可能とされ、その
従動ギヤの駆動ギヤに対する軸方向移動により、両ギヤ
間のバックラッシが変更されることを特徴とする。本発
明の構成によれば、筒状部材のハウジングへのねじ込み
量を変更することで、従動ギヤは駆動ギヤに対してステ
アリングシャフトの軸方向に移動する。この従動ギヤの
移動により、駆動ギヤと従動ギヤとの間のバックラッシ
を調節できる。その筒状部材は、ハウジングの一端の開
口の内周にねじ合わされるので、そのねじ込み量の調節
をハウジングの外部から容易に行える。これにより、バ
ックラッシの調節時における作業性を向上できる。

【００１０】そのステアリングシャフトは少なくとも一
つの転がり軸受を介して前記ハウジングにより支持さ
れ、その転がり軸受の内輪と外輪の中の何れか一方が、
ステアリングシャフトの軸方向一方に変位するのを阻止
する阻止部が、その筒状部材側とステアリングシャフト
側の中の何れか一方に形成され、その筒状部材側とステ
アリングシャフト側の中の何れか他方に、前記ハウジン
グの一端の開口側から予圧調節部材がねじ合わされ、そ
の内輪と外輪の中の何れか他方を、その予圧調節部材の
ねじ込み量に応じてステアリングシャフトの軸方向一方
に押すことが可能とされているのが好ましい。この構成
によれば、予圧調節部材のねじ込み量に応じてステアリ
ングシャフトの支持用転がり軸受に予圧を付与できる。
その予圧付与機構を、前記筒状部材とステアリングシャ
フトとの間に設けることができるので、上記バックラッ
シの調節機構から軸方向に離すことなく配置できる。こ
れにより、ステアリング装置を小型化できる。

【００１１】そのモータは、出力シャフトと、この出力
シャフトを少なくとも一つのモータ用転がり軸受を介し
て支持するケーシングとを有し、そのケーシングの一端
の開口から突出する出力シャフトの外周に、前記駆動ギ
ヤが一体成形され、そのモータ用転がり軸受の内輪と外
輪の中の何れか一方が、出力シャフトの軸方向一方に変
位するのを阻止する阻止部が、そのケーシング側と出力
シャフト側の中の何れか一方に形成され、そのケーシン
グ側と出力シャフト側の中の何れか他方に、そのケーシ
ングの一端の開口側からモータ用予圧調節部材がねじ合
わされ、その内輪と外輪の中の何れか他方を、そのモー
タ用予圧調節部材のねじ込み量に応じて出力シャフトの
軸方向一方に押すことが可能とされ、そのケーシングの
一端の開口は、そのケーシングに連結される前記ハウジ
ングにより覆われるのが好ましい。この構成によれば、
そのケーシングの一端の開口側からモータ用予圧調節部
材のねじ込み量を調節することで、そのネジ込み量に応
じて出力シャフトの支持用転がり軸受に予圧を付与でき
る。これにより、その出力シャフトの軸方向のガタを防
止できるので、その出力シャフトに一体成形される駆動
ギヤの歯と従動ギヤの歯との衝突を抑制し、その衝突に
よるノイズを低減できる。さらに、そのケーシングの一
端の開口は、前記ハウジングにより覆われるので、その
モータ用予圧調節部材が不慮に回転しないように保護
し、付与された予圧が変動するのを防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１３】図１に示す自動車用電動パワーステアリン
グ装置は、ステアリングホイール１に連結される第１ス
テアリングシャフト２と、この第１ステアリングシャフ
ト２に連結される筒状第２ステアリングシャフト３と、
この第２ステアリングシャフト３に同軸心に連結される
筒状第３ステアリングシャフト５とを有する。両ステア
リングシャフト３、５に挿通されるトーションバー４
が、ピン６を介して第２ステアリングシャフト３に連結
され、ピン７を介して第３ステアリングシャフト５に連
結される。

【００１４】その第２ステアリングシャフト３は、一端
側がニードルベアリング８を介してセンサハウジング９
により支持され、他端側がブッシュ１０を介して第３ス
テアリングシャフト５の内周により支持される。

【００１５】その第３ステアリングシャフト５は、一端
側が第１ボールベアリング１１を介してセンサハウジン
グ９により支持され、他端側が第２ボールベアリング１
２と第３ボールベアリング１３とを介してギヤハウジン
グ１４により支持される。操舵による第２ステアリング
シャフト３の回転が、トーションバー４、第３ステアリ
ングシャフト５、図外ステアリングギヤ機構を介して車
輪に伝達されることで、自動車の転舵がなされる。な
お、そのステアリングギヤ機構はラックピニオン式等公
知のものを用いることができる。

【００１６】その第２ステアリングシャフト３から第３
ステアリングシャフト５に伝達される操舵トルクを検出
するためのトルクセンサ２０が設けられている。そのト
ルクセンサ２０は、センサハウジング９により保持され
る第１、第２検出コイル３３、３４と、その第２ステア
リングシャフト３の外周に固定される磁性材製の第１検
出リング（磁性材製部材）３６および磁性材製の第３検
出リング３８と、その第３ステアリングシャフト５の外
周に固定される磁性材製の第２検出リング（磁性材製部
材）３７を有する。その第１検出リング３６の一端面と
第２検出リング３７の一端面とは互いに対向するように
配置され、各検出リング３６、３７の一端面に、それぞ
れ歯３６ａ、３７ａが周方向に沿って複数設けられてい
る。その第１検出リング３６の他端面と第３検出リング
３８の一端面とは互いに対向するように配置される。そ
の第３検出リング３８の一端面に歯３８ａが周方向に沿
って複数設けられている。その第１検出リング３６の他
端面には歯は設けられない。その第１検出コイル３３は
第１検出リング３６と第２検出リング３７の対向間を覆
うように配置され、第２検出コイル３４は第１検出リン
グ３６と第３検出リング３８の対向間を覆うように配置
される。各検出コイル３３、３４はプリント基板４１に
接続される。

【００１７】その基板４１に、図２に示す信号処理回路
が形成されている。すなわち、第１検出コイル３３は抵
抗４５を介して発振器４６に接続され、第２検出コイル
３４は抵抗４７を介して発振器４６に接続され、各検出
コイル３３、３４は差動増幅回路４８に接続される。こ
れにより、操舵トルクによりトーションバー４が捩れ、
第１検出リング３６と第２検出リング３７とが相対的に
回転すると、両検出リング３６、３７の歯３６ａ、３７
ａの対向部分の面積が変化する。その面積変化により、
その歯３６ａ、３７ａの対向間における第１検出コイル
３３の発生磁束に対する磁気抵抗が変化することから、
その変化に基づき第１検出コイル３３の出力が変化し、
その出力に対応した操舵トルクが検出される。また、温
度変動による第１検出コイル３３の出力変動は、温度変
動による第２検出コイル３４の出力変動に等しくされて
いる。これにより、温度変動による第１検出コイル３３
の出力変動は差動増幅回路４８により打ち消され、操舵
トルクの検出値の温度による変動が補償される。

【００１８】その差動増幅回路４８から出力される操舵
トルクの検出値に対応した信号が制御装置（図示省略）
に送られる。その制御装置により、その検知された操舵
トルクに応じた出力トルクを発生するように駆動される
電動モータ５０が、ギヤハウジング１４に対して固定さ
れている。図３に示すように、そのモータ５０は、出力
シャフト６１と、この出力シャフト６１を第１、第２モ
ータ用ボールベアリング６２、６３を介して支持するケ
ーシング６４とを有し、両ベアリング６２、６３の間に
おいて出力シャフト６１の外周に電機子６６と整流子６
７が設けられ、ケーシング６４の内周にマグネット６８
とブラシ機構６９とが設けられる。

【００１９】そのモータ５０のケーシング６４の一端の
開口６４ａから突出する出力シャフト６１の外周に、駆
動ギヤ５１が一体成形されている。その駆動ギヤ５１に
噛み合う従動ギヤ５２が、第３ステアリングシャフト５
の外周に同行回転するように設けられている。これによ
り、そのモータ５０により駆動ギヤ５１が駆動され、両
ギヤ５１、５２を介してモータ５０の出力トルクが第３
ステアリングシャフト５に伝達されることで操舵補助力
が付与される。その駆動ギヤ５１および従動ギヤ５２と
してハイポイドギヤが用いられている。その駆動ギヤ５
１が小ギヤとされ、従動ギヤ５２が大ギヤとされる。各
ギヤ５１、５２の材質は、強度確保のために鋼等の金属
製とするのが好ましい。

【００２０】上記第２ボールベアリング１２および第３
ボールベアリング１３とギヤハウジング１４との間に介
在する筒状部材７０が、そのギヤハウジング１４の一端
の開口１４ａの内周に、第３ステアリングシャフト５の
軸方向に沿ってねじ込み量を変更可能にねじ合わされて
いる。その筒状部材７０と第３ステアリングシャフト５
との間に第２ボールベアリング１２と第３ボールベアリ
ング１３とが嵌め合わされる。その筒状部材７０の外周
にねじ合わされるロックナット６９がギヤハウジング１
４の端面に押し付けられる。

【００２１】その筒状部材７０の内周に、周方向に沿っ
て突出する阻止部７０ａが形成され、その第３ステアリ
ングシャフト５の外周に、周方向に沿う段差面５ａが形
成されている。そのギヤハウジング１４の一端の開口１
４ａ側から、その第３ステアリングシャフト５の外周に
予圧調節用ナット（予圧調節部材）７１とロックナット
７２とがねじ合わされる。その第２ボールベアリング１
２は、その阻止部７０ａと段差面５ａとの間に配置さ
れ、その第３ボールベアリング１３は、その阻止部７０
ａと予圧調節用ナット７１との間に配置される。その阻
止部７０ａにより、第３ボールベアリング１３の外輪１
３ａが第３ステアリングシャフト５の軸方向一方（図１
において上方）に変位するのが阻止され、第２ボールベ
アリング１２の外輪１２ａが第３ステアリングシャフト
５の軸方向他方（図１において下方）に変位するのが阻
止される。その予圧調節用ナット７１のねじ込み量に応
じて、上記段差面５ａと予圧調節用ナット７１との間隔
が変化するので、その第３ボールベアリング１３の内輪
１３ｂを予圧調節用ナット７１により第３ステアリング
シャフト５の軸方向一方に押し、その第２ボールベアリ
ング１２の内輪１２ｂを段差面５ａにより第３ステアリ
ングシャフト５の軸方向他方に押すことができる。これ
により、予圧調節用ナット７１のねじ込み量に応じて第
２ボールベアリング１２と第３ボールベアリング１３と
に予圧を付与できる。

【００２２】上記従動ギヤ５２は、第３ステアリングシ
ャフト５の外周に圧入されることで、第３ステアリング
シャフト５と一体化されている。上記のように、第２ボ
ールベアリング１２と第３ボールベアリング１３は、第
３ステアリングシャフト５と筒状部材７０とにより軸方
向から予圧を付与されるので、その第３ステアリングシ
ャフト５、従動ギヤ５２、第２ボールベアリング１２、
第３ボールベアリング１３、および筒状部材７０は、そ
の第３ステアリングシャフト５の軸方向に同行移動可能
である。よって、その筒状部材７０のギヤハウジング１
４へのねじ込み量の変更により、従動ギヤ５２は駆動ギ
ヤ５１に対して第３ステアリングシャフト５の軸方向に
移動する。その従動ギヤ５２の駆動ギヤ５１に対する軸
方向移動により、両ギヤ５１、５２間のバックラッシが
変更される。

【００２３】図３に示すように、上記モータ５０の出力
シャフト６１の外周に、一端側において周方向に沿って
突出する阻止部８０ａと、他端側において段差面８０ｂ
が形成されている。そのモータ５０のケーシング６４の
一端の開口６４ａ側から、そのケーシング６４の内周に
モータ用予圧調節リング（モータ用予圧調節部材）８１
がねじ合わされ、このモータ用予圧調節リング８１の外
周にねじ合わされるロックナット８２がケーシング６４
の一端面に押し付けられる。そのケーシング６４の他端
内面の中央に凹部６４ｂが形成されている。上記第１モ
ータ用ボールベアリング６２は、そのモータ用予圧調節
リング８１と阻止部８０ａとの間に配置され、上記第２
モータ用ボールベアリング６３は、その段差面８０ｂと
ケーシング６４の他端内面の周囲部６４ｃとの間に配置
される。その阻止部８０ａにより、第１モータ用ボール
ベアリング６２の内輪６２ｂが出力シャフト６１の軸方
向一方（図３において右方）に変位するのが阻止され、
その段差面８０ｂにより、第２モータ用ボールベアリン
グ６３の内輪６３ｂが出力シャフト６１の軸方向他方
（図３において左方）に変位するのが阻止される。その
モータ用予圧調節リング８１のねじ込み量に応じて、上
記ケーシング６４の他端内面の周囲部６４ｃとモータ用
予圧調節リング８１との間隔が変化するので、その第１
モータ用ボールベアリング６２の外輪６２ａをモータ用
予圧調節リング８１により出力シャフト６１の軸方向一
方に押し、その第２モータ用ボールベアリング６３の外
輪６３ａをケーシング６４の他端内面の周囲部６４ｃに
より出力シャフト６１の軸方向他方に押すことができ
る。これにより、モータ用予圧調節リング８１のねじ込
み量に応じて第１、第２モータ用ボールベアリング６
２、６３に予圧を付与できる。そのケーシング６４の一
端の開口６４ａは、そのケーシング６４に連結される上
記ギヤハウジング１４により覆われる。その連結は、例
えばボルトにより行うことができる。

【００２４】上記構成の電動パワーステアリング装置に
よれば、筒状部材７０は、ギヤハウジング１４の一端の
開口１４ａの内周にねじ合わされるので、ギヤハウジン
グ１４の外部から筒状部材７０を容易に回転させること
ができる。なお、筒状部材７０を回転させる、その筒状
部材７０の外周や端面に工具の挿入孔や引っ掛け部を形
成する。これにより、その筒状部材７０のねじ込み量を
変更することで駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との間のバ
ックラッシを調節する際の作業性を向上できる。また、
予圧調節用ナット７１のねじ込み量に応じて第２、第３
ボールベアリング１２、１３に予圧を付与する機構は、
その筒状部材７０と第３ステアリングシャフト５との間
に設けられ、上記バックラッシの調節機構から軸方向に
離すことなく配置される。これにより、ステアリング装
置を小型化できる。また、モータ用予圧調節リング８１
のねじ込み量を調節することで、第１、第２モータ用ボ
ールベアリング６２、６３に予圧を付与できるので、モ
ータ５０の出力シャフト６１の軸方向のガタを防止でき
る。これにより、その出力シャフト６１に一体成形され
る駆動ギヤ５１の歯と従動ギヤ５２の歯との衝突を抑制
し、その衝突によるノイズを低減できる。さらに、その
モータ５０のケーシング６４の一端の開口６４ａは、そ
のケーシング６４に連結されるギヤハウジング１４によ
り覆われるので、そのモータ用予圧調節リング８１が不
慮に回転しないように保護し、付与された予圧が変動す
るのを防止できる。

【００２５】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、第３ステアリングシャフトとギ
ヤハウジングとの間の転がり軸受の数は特に限定されな
い。また、第３ステアリングシャフトの支持用転がり軸
受の内輪の軸方向一方への変位の阻止部を第３ステアリ
ングシャフト側に形成し、筒状部材側にねじ合わせる予
圧調節部材のねじ込み量に応じて、その転がり軸受の外
輪を軸方向一方に押すようにしてもよい。また、モータ
用転がり軸受の数は特に限定されない。また、モータ用
転がり軸受の外輪の軸方向一方への変位の阻止部をケー
シング側に形成し、出力シャフト側にねじ合わせるモー
タ用予圧調節部材のねじ込み量に応じて、そのモータ用
転がり軸受の内輪を軸方向一方に押すようにしてもよ
い。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、操舵補助力を伝達する
ためのギヤのバックラッシの調節時における作業性を向
上でき、小型化を図ることができ、ノイズを低減できる
電動パワーステアリング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置の断面図

【図２】本発明の実施形態のトルクセンサの回路構成の
説明図

【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装
置における電動モータの断面図

【符号の説明】

５ 第３ステアリングシャフト １２ 第２ボールベアリング １３ 第３ボールベアリング １４ ギヤハウジング １４ａ 開口 ５０ モータ ５１ 駆動ギヤ ５２ 従動ギヤ ６１ 出力シャフト ６２ 第１モータ用ボールベアリング ６３ 第２モータ用ボールベアリング ６４ ケーシング ６４ａ 開口 ７０ 筒状部材 ７０ａ 阻止部 ７１ 予圧調節用ナット ８１ モータ用予圧調節リング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフトと、 そのステアリングシャフトを少なくとも一つの軸受を介
   して支持するハウジングと、 そのステアリングシャフトの外周に設けられる従動ギヤ
   と、 その従動ギヤに噛み合う駆動ギヤと、 その駆動ギヤの駆動用電動モータとを備え、 その駆動ギヤおよび従動ギヤとしてハイポイドギヤが用
   いられ、 両ギヤを介して前記モータの出力トルクがステアリング
   シャフトに伝達されることで操舵補助力が付与される電
   動パワーステアリング装置において、 その軸受とハウジングとの間に介在する筒状部材が、そ
   のハウジングの一端の開口の内周に、そのステアリング
   シャフトの軸方向に沿ってねじ込み量を変更可能にねじ
   合わされ、 その筒状部材のねじ込み量の変更により、そのステアリ
   ングシャフト、従動ギヤ、軸受、および筒状部材は、駆
   動ギヤに対してステアリングシャフトの軸方向に同行移
   動可能とされ、 その従動ギヤの駆動ギヤに対する軸方向移動により、両
   ギヤ間のバックラッシが変更されることを特徴とする電
   動パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 そのステアリングシャフトは少なくとも
   一つの転がり軸受を介して前記ハウジングにより支持さ
   れ、 その転がり軸受の内輪と外輪の中の何れか一方が、ステ
   アリングシャフトの軸方向一方に変位するのを阻止する
   阻止部が、その筒状部材側とステアリングシャフト側の
   中の何れか一方に形成され、 その筒状部材側とステアリングシャフト側の中の何れか
   他方に、前記ハウジングの一端の開口側から予圧調節部
   材がねじ合わされ、 その内輪と外輪の中の何れか他方を、その予圧調節部材
   のねじ込み量に応じてステアリングシャフトの軸方向一
   方に押すことが可能とされている請求項１に記載の電動
   パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記モータは、出力シャフトと、この出
   力シャフトを少なくとも一つのモータ用転がり軸受を介
   して支持するケーシングとを有し、 そのケーシングの一端の開口から突出する出力シャフト
   の外周に、前記駆動ギヤが一体成形され、 そのモータ用転がり軸受の内輪と外輪の中の何れか一方
   が、出力シャフトの軸方向一方に変位するのを阻止する
   阻止部が、そのケーシング側と出力シャフト側の中の何
   れか一方に形成され、 そのケーシング側と出力シャフト側の中の何れか他方
   に、そのケーシングの一端の開口側からモータ用予圧調
   節部材がねじ合わされ、 その内輪と外輪の中の何れか他方を、そのモータ用予圧
   調節部材のねじ込み量に応じて出力シャフトの軸方向一
   方に押すことが可能とされ、 そのケーシングの一端の開口は、そのケーシングに連結
   される前記ハウジングにより覆われることを特徴とする
   請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装
   置。