JPH1148995A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素な構成であるにも関わらず、叩き音を減少
させることのできる電動式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１と軸受４ａ、４ｂとの間に弾
性体５ｂが設けられ、ウォーム３０ａとウォームホイー
ル１３は、弾性体５ｂにより互いの歯面が近接する方向
に付勢されているので、歯面間のバックラッシュをゼロ
としても、歯面同士の競り合いは生じない。一方、かか
るバックラッシュをゼロとすることにより、ギヤ叩き音
を減少又は消失させることができる。更に、ウォーム３
０ａとウォームホイール１３との軸線が近接又は離隔す
る方向における弾性体５ｂの弾性係数は、前記方向以外
の方向におけるその弾性係数よりも大きく設定されてい
るので、弾性体５ｃの付勢力を維持しつつも、ハウジン
グ１に対して軸受４ａ、４ｂをより確実に支持すること
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、特に歯車の騒音の低減を図ることの
でき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、例えば動力
伝達機構として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いては、ウォームとウォームホイ
ールの歯面間に適度なバックラッシュを設定する必要が
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、作動トルクが重くな
ってハンドル戻りが悪くなる。

【０００４】これに対し、バックラッシュをある程度大
きくすると、歯同士の競り合い等は生じなくなる。ま
た、バックラッシュをある程度大きくしても、ウォーム
ギヤ機構において一方向に動力が伝達されている場合に
は、特に大きな問題を生じさせることはない。ところ
が、電動式パワーステアリング装置においては、ステア
リングホイールの操舵に応じて、あるいは車輪を介して
路面から入力される振動等に基づき、動力の伝達方向が
変わりうる。

【０００５】このように動力の伝達方向が変化すると、
今まで当接していた歯面の裏側の歯面が、バックラッシ
ュ分だけ急に移動して、相手の歯面に衝接し、比較的大
きな叩き音が生ずる。かかる叩き音は、噛み合うギヤの
材質、剛性によっても音質が変化し、またバックラッシ
ュが大きいほど大きくなる傾向にある。特に鉄系のギヤ
同士では、叩き音は耳障りな衝撃音となって、運転者に
不快感を与えるものである。

【０００６】このような叩き音は、ウォーム及びウォー
ムホイールの一方を樹脂製にすることにより、ある程度
低減させることができるが、完全に消し去ることはでき
ず、またその場合にも低周波のこもり音が生ずる恐れも
ある。

【０００７】一方、ウォーム及びウォームホイールの歯
面間のバックラッシュを小さくすれば、かかる叩き音を
低減できるが、バックラッシュを小さくすると上述の問
題の他、ウォーム及びウォームホイールの加工精度を相
当向上させねばならずコストが増大する。

【０００８】そこで本願発明は、かかる問題点に鑑み、
簡素な構成であるにも関わらず、叩き音を減少させるこ
とのできる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。

【０００９】

【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、ハウジン
グと、前記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、車輪を操舵する為に操舵力を
伝達する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支持する軸
受と、前記回転軸に連結された駆動ギヤと、前記出力軸
に連結された被駆動ギヤとを有し、前記モータの補助操
舵力を前記出力軸に伝達する動力伝達機構とからなり、
前記ハウジングと前記軸受との間に弾性体が設けられ、
前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤは、前記弾性体により互
いの歯面が近接する方向に付勢されており、前記駆動ギ
ヤと前記被駆動ギヤとの軸線が近接又は離隔する方向に
おける前記弾性体の弾性係数は、前記方向以外の方向に
おけるその弾性係数よりも大きく設定されている。

【００１０】

【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、前記ハウジングと前記軸受との間に弾性体が設け
られ、前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤは、前記弾性体に
より互いの歯面が近接する方向に付勢されているので、
前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤとの間のバックラッシュ
をゼロとしても、歯面同士の競り合いは生じない。一
方、かかるバックラッシュをゼロとすることにより、ギ
ヤ叩き音を減少又は消失させることができる。更に、前
記駆動ギヤと前記被駆動ギヤとの軸線が近接又は離隔す
る方向における前記弾性体の弾性係数は、前記方向以外
の方向におけるその弾性係数よりも大きく設定されてい
るので、前記弾性体の付勢力を維持しつつも、前記ハウ
ジングに対して前記軸受をより確実に支持することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明による実施の形態
を図面を参照して以下に詳細に説明する。図１は、本願
発明の第１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。

【００１２】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の左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、ブラケット１０１ａにより、
ハウジング１は、ブラケット１ａにより、それぞれ不図
示の車体に固定されている。

【００１３】不図示のステアリングホイールに連結され
た入力軸２が右方から延在し、図１において見えない
が、チューブ１０１内でトーションバー３ａの右端に連
結されている。トーションバー３ａは、中空の出力軸３
内を延在し、その左端を出力軸３に取り付けている。出
力軸３の左端は、不図示の操舵機構に連結されている。
出力軸３の中央は、２つの軸受４ａ、４ｂにより回転自
在に支持されている。

【００１４】軸受４ａ、４ｂの外輪は、軸受ホルダ５に
より支持されている。軸受ホルダ５は、軸受外輪を保持
する内側部材５ａと、ハウジング１に対してボルト７に
より取り付けられる外側部材５ｃと、内側部材５ａと外
側部材５ｃとの間に配置された樹脂製の弾性体５ｂとか
らなる。軸受４ａの内輪を押さえるべく、ロックナット
６が出力軸３に螺合取り付けされている。

【００１５】出力軸３の右端（不図示）近傍の外周に
は、樹脂製のウォームホイール１３が固着されている。
被駆動ギヤであるウォームホイール１３は、駆動ギヤで
あるウォーム３０ａと噛合しており、ウォーム３０ａ
は、ハウジング１に固定された電動モータ（不図示）に
連結された回転軸３０上に形成されている。この電動モ
ータは、不図示のＣＰＵに連結されているが、このＣＰ
Ｕは、トルクセンサ（不図示）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。

【００１６】図２は、図１の電動式パワーステアリング
装置１００を、ＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して矢印方向
に見た図である。図２において、ウォーム３０ａの軸線
Ｘは、軸受ホルダ５の上方で左右に延在しており、一
方、ウォームホイール１３の軸線Ｙは、軸受ホルダ５の
中央で紙面に対し垂直方向に延在している。なお、図中
軸受４ａ、出力軸３等は省略されている。

【００１７】図２において明らかであるが、内側部材５
ａは真円筒状であるが、外側部材５ｃの内周は楕円筒状
となっており、その長径は上下方向に沿っている。した
がって、組付前の状態において、内側部材５ａと外側部
材５ｂとの間隔は、左右方向においてｔ２であり、上下
方向においてｔ１であり、その大小関係はｔ１＞ｔ２と
なっている。

【００１８】内側部材５ａと外側部材５ｂとの間に、弾
性体５ｂがスキマなく固着されている。弾性体５ｂの特
性は一様であるため、上述の寸法関係に基づき、弾性体
５ｂの弾性係数は、ウォーム３０ａの軸線Ｘとウォーム
ホイール１３の軸線Ｙとが近接若しくは離隔する方向
（上下方向）において最も低く、これに直交する方向
（左右方向）が最も高くなっている。

【００１９】なお、図２においては、内側部材５ａと外
側部材５ｃとは同軸に配置されているように示している
が、実際は軸受ホルダ５が、ウォーム３０ａとウォーム
ホイール１３とが近接する方向に押圧されて組み付けら
れているので、内側部材５ａと外側部材５ｃとの間隔
は、上部側が広く（＞ｔ１）、下部側が狭く（＜ｔ１）
なっている。即ち、かかる弾性体５ｂの変形に基づき、
ウォーム３０ａとウォームホイール１３とは歯面同士が
近接する方向に付勢されており、それにより歯面間のバ
ックラッシュをゼロとしている。

【００２０】ウォーム３０ａとウォームホイール１３と
は、弾性体５ｂにより互いの歯面が近接する方向に付勢
されているので、歯面間のバックラッシュをゼロとして
も、歯面同士の競り合いは生じない。一方、かかるバッ
クラッシュをゼロとすることにより、ギヤ叩き音を減少
又は消失させることができる。

【００２１】次に、本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、不図示のトルクセンサは出力信号を発生
せず、従って電動モータは補助操舵力を発生しない。

【００２２】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３ａ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。トルクセンサは、こ
の相対回動の方向および量に応じた信号をＣＰＵ（不図
示）に出力する。この信号に基づきＣＰＵに制御され、
電動モータ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に伝達される。

【００２３】ところで、車両の幅寄せ等を行う際にステ
アリングホイールを一方向に切った後、直ちに逆方向に
切るような場合には、動力伝達の方向が急激に逆転し、
バックラッシュが存在すると、ウォーム３０ａとウォー
ムホイール３０の歯面同士が衝接することとなる。

【００２４】しかるに、本実施の形態によれば、弾性体
５ｂの変形に基づき、ウォーム３０ａとウォームホイー
ル１３とは歯面同士が近接する方向に付勢されているの
で、歯面間のバックラッシュをゼロとでき、それにより
ギヤ叩き音を低減させることができる。また、長期間の
使用によりギヤ歯面に摩耗が生じても、弾性体５ｂがそ
の分弾性復帰するので、バックラッシュをゼロのまま維
持することができる。一方、図２に示すように、上下方
向と左右方向の弾性体５ｂの弾性係数を異ならせている
ので、弾性係数が同一である場合に比し、より剛性感の
高いステアリング装置を供することができる。なお、弾
性係数を異ならせるには、上述したように弾性体の厚み
を変えるほか、弾性係数の異なる弾性体を方向を異なら
せて配置しても良い。

【００２５】図３は、本発明の第２の実施の形態である
電動式パワーステアリング装置２００を示す部分断面図
である。図４は、図３の電動式パワーステアリング装置
２００をＩＶ−ＩＶ線に沿って切断して矢印方向に見た
図である。図３，４に示す実施の形態においては、図
１、２に示す実施の形態に対して実質的に異なる部分の
みを説明し、その他の部分についてはその説明を省略す
る。

【００２６】図３，４に示す実施の形態において、図
１、２に示す実施の形態と最も異なるのは、軸受ホルダ
１５の形状である。上述した実施の形態においては、軸
受ホルダ５をウォーム３０ａに向かって押し付け、一定
の予圧を与えながらハウジング１に組み付けなくてはな
らない。ところが、組立作業中における予圧量の測定は
困難であり、作業者の勘に頼ると予圧量にバラツキが生
じる恐れがある。

【００２７】これに対し、第２の実施の形態において
は、軸受ホルダ１５を、内側部材１５ａと、弾性体１５
ｂと、外側部材１５ｃと、外側部材１５ｃの外方に配置
されたフランジ部材１５ｄとから構成している。ハウジ
ング１にボルト７により固定されるフランジ部材１５ｄ
は、その内周が角を丸めた正十角形状となっており、か
つ外側部材１５ｃの外周は、対応する正十角形状となっ
ている。更に、外側部材１５ｃ（軸心Ｏ１）に対して、
弾性体１５ｂ及び内側部材１５ａ（軸心Ｏ２）は偏心し
ている（図４参照）。

【００２８】かかる構成により、軸受ホルダ１５の外側
部材１５ｃは、フランジ部材１５ｄ（即ちハウジング
１）に対して、１０通りの位相で選択的に嵌合でき、そ
の位相に応じて、弾性体１５ｂ及び内側部材１５ａの軸
心Ｏ₂は、外側部材１５ｃの軸心Ｏ₁の周囲を回る。即
ち、軸受ホルダ１５がハウジング１に取り付けられた状
態で、かかる位相を変更することにより、ウォーム３０
ａとウォームホイール３０の軸心間距離が変わり、それ
により適切な予圧を与えることができる。なお、ナット
１６（図３）は、フランジ部材１５ｄと外側部材１５ｃ
とを締結するものである。

【００２９】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。例え
ば、弾性体として樹脂を例として示したが、これにこだ
わらずゴム等も用いることができる。また、動力伝達機
構としては、ウォームギヤ機構に限らず、通常の歯車対
を用いることもできる。

【００３０】

【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、ハウジングと軸受との
間に弾性体が設けられ、駆動ギヤと被駆動ギヤは、前記
弾性体により互いの歯面が近接する方向に付勢されてい
るので、前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤとの間のバック
ラッシュをゼロとしても、歯面同士の競り合いは生じな
い。一方、かかるバックラッシュをゼロとすることによ
り、ギヤ叩き音を減少又は消失させることができる。更
に、前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤとの軸線が近接又は
離隔する方向における前記弾性体の弾性係数は、前記方
向以外の方向におけるその弾性係数よりも大きく設定さ
れているので、前記弾性体の付勢力を維持しつつも、前
記ハウジングに対して前記軸受をより確実に支持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１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、ＩＩ
−ＩＩ線に沿って切断して示す断面図である。

【図３】本願発明の第２の実施の形態である電動式パワ
ーステアリング装置２００の、図２と同様な断面図であ
る。

【図４】図３の電動式パワーステアリング装置を、ＩＶ
−ＩＶ線に沿って切断して示す断面図である。

【符号の説明】

１………ハウジング ２………入力軸 ３………出力軸 ５、１５………軸受ホルダ ６………ロックナット １３………ウォームホイール ３０ａ………ウォーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 前記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、 車輪を操舵する為に操舵力を伝達する出力軸と、 前記出力軸を回転自在に支持する軸受と、 前記回転軸に連結された駆動ギヤと、前記出力軸に連結
   された被駆動ギヤとを有し、前記モータの補助操舵力を
   前記出力軸に伝達する動力伝達機構とからなり、 前記ハウジングと前記軸受との間に弾性体が設けられ、
   前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤは、前記弾性体により互
   いの歯面が近接する方向に付勢されており、 前記駆動ギヤと前記被駆動ギヤとの軸線が近接又は離隔
   する方向における前記弾性体の弾性係数は、前記方向以
   外の方向におけるその弾性係数よりも大きく設定されて
   いる電動式パワーステアリング装置。