JPH115548A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ギヤの噛み合い部分に発生するバックラッシ
を使用状況に応じて適切に調整する。 【解決手段】 電動式パワーステアリング装置２は、ス
テアリングシャフト７と同軸に配置されたハイポイドギ
ヤ１２と、操舵補助力を付与する電動モータ１３と、電
動モータ１３の回転軸１４に設けられ、ハイポイドギヤ
１２と噛み合うピニオンギヤ１５と、印加電圧に応じ
て、ハイポイドギヤ１２とピニオンギヤ１５との間の噛
み合い度合いを変化させる圧電性カラー１６と、印加電
圧を制御するＥＣＵ１７とを備えている。

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
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動式パワーステアリング装置の中に
は、操舵補助力を付与する電動モータの回転軸が操舵系
の出力軸とほぼ直交するように配置されているものがあ
る。

【０００３】電動モータの回転軸と操舵系の出力軸と
は、例えば、ベベルギヤ機構もしくはハイポイドギヤ機
構によって連結される。これらの機構は減速手段として
機能する。

【０００４】上述した従来の電動式パワーステアリング
装置における一つの問題は、ベベルギヤ機構もしくはハ
イポイドギヤ機構におけるギヤの噛み合い部分に発生す
るバックラッシを適切に設定する必要があるということ
である。バックラッシが小さすぎれば、摩擦が増えハン
ドル戻りが悪化する。逆に、バックラッシが大きすぎれ
ば、制御性が悪くなり振動が発生する。また、歯打ち音
が大きくなったり、歯当たりが浅くなって強度が不足す
るという不具合が発生する。

【０００５】例えば、特開平７−２３２６５１号公報
は、ハイポイドギヤの取り付け位置を上下に調整するこ
とにより、ギヤの噛み合い部分に発生するバックラッシ
を調整することを開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の従来の電動式パワーステアリング装置では、ギヤの
噛み合い部分に発生するバックラッシを調整した後にハ
イポイドギヤの取り付け位置が固定されるため、いった
んハイポイドギヤを取り付けた後にはバックラッシを調
整することができないという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、ギヤの噛み合い部分に発生するバッ
クラッシを使用状況に応じて適切に調整することが可能
な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】本発明の他の目的は、熱膨張差によるバッ
クラッシの変化量を最小限にすることができる電動式パ
ワーステアリング装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式パワース
テアリング装置は、ステアリングシャフトと同軸に配置
された第１のギヤと、操舵補助力を付与する電動モータ
と、該電動モータの回転軸に設けられ、該第１のギヤと
噛み合う第２のギヤと、印加電圧に応じて、該第１のギ
ヤと該第２のギヤとの間の噛み合い度合いを変化させる
変化手段と、該印加電圧を制御する制御手段とを備えて
おり、これにより、上記目的が達成される。

【００１０】前記変化手段は、圧電性素子であってもよ
い。

【００１１】前記電動式パワーステアリング装置は、温
度を検出する温度検出手段をさらに備えており、前記制
御手段は、該温度検出手段によって検出された該温度に
応じて、前記印加電圧を制御してもよい。

【００１２】前記電動式パワーステアリング装置は、ラ
ックアンドピニオンの噛み合い部分に加わるピニオント
ルクを検出するピニオントルク検出手段をさらに備えて
おり、前記制御手段は、該ピニオントルク検出手段によ
って検出された該ピニオントルクに応じて、前記印加電
圧を制御してもよい。

【００１３】前記電動式パワーステアリング装置は、前
記電動モータの前記回転軸のトルクを検出するモータト
ルク検出手段をさらに備えており、前記制御手段は、該
モータトルク検出手段によって検出された該トルクに応
じて、前記印加電圧を制御してもよい。

【００１４】本発明の他の電動式パワーステアリング装
置は、ステアリングシャフトと同軸に配置された第１の
ギヤと、操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モ
ータの回転軸に設けられ、該第１のギヤと噛み合う第２
のギヤと、該第１のギヤの下流に設けられ、該ステアリ
ングシャフトを回転自在に支持する第１のアンギュラコ
ンタクトベアリングと、該第１のアンギュラコンタクト
ベアリングの下流に設けられ、該ステアリングシャフト
を回転自在に支持する第２のアンギュラコンタクトベア
リングと、該第１のアンギュラコンタクトベアリングと
該第２のアンギュラコンタクトベアリングとの間に挿入
され、該ステアリングシャフトと実質的に等しい熱膨張
率を有する円筒部材とを備えており、これにより、上記
目的が達成される。

【００１５】本発明の電動式パワーステアリング装置
は、ステアリングシャフトと同軸に配置された第１のギ
ヤと、操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モー
タの回転軸に設けられ、該第１のギヤと噛み合う第２の
ギヤと、該第１のギヤの下流に設けられ、該ステアリン
グシャフトを回転自在に支持する第１のアンギュラコン
タクトベアリングと、該第１のアンギュラコンタクトベ
アリングの下流に設けられ、該ステアリングシャフトを
回転自在に支持する第２のアンギュラコンタクトベアリ
ングとを備え、該第１のアンギュラコンタクトベアリン
グと該第２のアンギュラコンタクトベアリングとが近接
配置されている。これにより、上記目的が達成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１は、ラック・ピニオ
ン式のステアリングギヤボックス１の外観を示す。ステ
アリングギヤボックス１は、電動式パワーステアリング
装置２（図２参照）を収納するハウジング２ａと、ラッ
ク軸３を収納するハウジング３ａとを有している。ステ
アリングシャフト７の回転は、ステアリングシャフト７
と同軸に設けられたピニオン４（図２参照）とラック軸
３との間の噛み合いにより、ラック軸３の軸方向の運動
に変換される。ラック軸３の両端には、継手５およびタ
イロッド６を介して操舵輪（図示せず）が結合されてい
る。ラック軸３が軸方向に移動することにより、操舵輪
が左右に舵取りされる。

【００１８】図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を示す図
である。図２は、本発明の実施の形態１の電動式パワー
ステアリング装置２の構成を示している。

【００１９】電動式パワーステアリング装置２は、ステ
アリングシャフト７を有している。ステアリングシャフ
ト７は、ステアリングホイール（図示せず）側に連結さ
れる入力軸８と、操舵輪（図示せず）側に連結される出
力軸９とを含んでいる。入力軸８と出力軸９とは、トー
ションバー１０によって所定の角度範囲内で相対的に回
動変位可能なように連結されている。ステアリングシャ
フト７は、ベアリング１１ａ、１１ｂ、１１ｃによって
回転自在に支持されている。

【００２０】出力軸９と同軸にハイポイドギヤ１２が配
置されている。ハイポイドギヤ１２は、キー１２ａを介
して出力軸９に接続されている。また、このキー１２ａ
により、出力軸９に対してハイポイドギヤ１２が、回転
方向については一体的に、軸方向については相対変位可
能に連結されている。ハイポイドギヤ１２は、電動モー
タ１３の回転軸１４の先端に設けられたピニオンギヤ１
５と噛み合っている。

【００２１】電動式パワーステアリング装置２は、圧電
性カラー１６をさらに有している。圧電性カラー１６
は、ハイポイドギヤ１２とハウジング２ａとの間に取り
付けられており、印加電圧に応じてステアリングシャフ
ト７の軸方向に沿って伸縮する。圧電性カラー１６が伸
びると、ハイポイドギヤ１２の歯面がピニオンギヤ１５
の歯面に押しつけられる。これにより、ハイポイドギヤ
１２とピニオンギヤ１５との噛み合い度合いが増大す
る。逆に、圧電性カラー１６が縮むと、ハイポイドギヤ
１２とピニオンギヤ１５との噛み合い度合いが減少す
る。圧電性カラー１６に対する印加電圧は、電子制御装
置（ＥＣＵ）１７によって制御される。ＥＣＵ１７と圧
電性カラー１６とを接続する配線は、図２では簡略化の
ため省略されている。このように、圧電性カラー１６に
対する印加電圧に応じて、ハイポイドギヤ１２とピニオ
ンギヤ１５との噛み合い度合いを制御することにより、
ハイポイドギヤ１２とピニオンギヤ１５との噛み合い部
分に発生するバックラッシを調整することが可能にな
る。

【００２２】電動式パワーステアリング装置２は、トル
クセンサ１８と、モータトルクセンサ１９と、温度セン
サ２０とをさらに有している。

【００２３】トルクセンサ１８は、入力軸８と出力軸９
の相対的な回動変位を検出することにより、ステアリン
グシャフト７の回転トルクを検出する。トルクセンサ１
８の出力は、ＥＣＵ１７を介して電気信号として電動モ
ータ１３に供給される。トルクセンサ１８とＥＣＵ１７
とを接続する配線と、ＥＣＵ１７と電動モータ１３とを
接続する配線とは、図２では簡略化のため省略されてい
る。電動モータ１３は、ピニオンギヤ１５とハイポイド
ギヤ１２とを介して出力軸９に回転トルクを与える。こ
れによって、ステアリングシャフト７に対して操舵補助
力を付与する。

【００２４】モータトルクセンサ１９は、電動モータ１
３の回転軸１４の回転トルクを検出する。モータトルク
センサ１９の出力は、ＥＣＵ１７に供給される。モータ
トルクセンサ１９とＥＣＵ１７とを接続する配線は、図
２では簡略化のため省略されている。

【００２５】温度センサ２０は、ハウジング２ａ内の温
度を検出する。温度センサ２０の出力は、ＥＣＵ１７に
供給される。温度センサ２０とＥＣＵ１７とを接続する
配線は、図２では簡略化のため省略されている。

【００２６】ＥＣＵ１７は、トルクセンサ１８の出力と
モータトルクセンサ１９の出力と温度センサ２０の出力
のうち少なくとも１つに基づいて、圧電性カラー１６に
対する印加電圧を制御する。

【００２７】ハウジング２ａ内の温度が変化すると、ハ
イポイドギヤ１２とピニオンギヤ１５との噛み合い部分
に生じるバックラッシが変動する（図３参照）。これ
は、ハウジング２ａの材質とステアリングシャフト７の
材質とが異なるため、両者の線膨張率に差が生じるから
である。典型的には、ハウジング２ａはアルミニウムか
らできており、ステアリングシャフト７は鉄からできて
いる。ハンジング２ａ内の温度は、例えば、−３０℃〜
８０℃の範囲内で変化し得る。

【００２８】ＥＣＵ１７は、温度変化によって生じるバ
ックラッシの変化を補償するように印加電圧Ｅ１を生成
する。印加電圧Ｅ１は、（数１）に従って求められる。

【００２９】

【数１】Ｅ１＝ｋ１×（ｔ−ｔｒ） ここで、ｋ１は一定の定数、ｔは温度センサ２０によっ
て検出された温度、ｔｒは所定の基準温度である。

【００３０】ラック軸３とピニオン４との噛み合い部分
に加わるピニオントルクが変化すると、ハイポイドギヤ
１２とピニオンギヤ１５との噛み合い部分に生じるバッ
クラッシが変動する（図４参照）。これは、ラック軸３
とピニオン４との間にねじれ角があるため、ピニオント
ルクに比例してピニオン上下力が発生し、それに比例し
てバックラッシが変動するからである。

【００３１】ＥＣＵ１７は、ピニオントルクの変化によ
って生じるバックラッシの変化を補償するように印加電
圧Ｅ２を生成する。印加電圧Ｅ２は、（数２）に従って
求められる。

【００３２】

【数２】Ｅ２＝ｋ２×Ｔ Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２×Ｒ×η ここで、ｋ２は一定の定数、Ｔはラック軸３とピニオン
４との噛み合い部分に加わるピニオントルク、Ｔ１はト
ルクセンサ１８の出力、Ｔ２はモータトルクセンサ１９
の出力、Ｒはハイポイドギヤ減速比、ηはハイポイドギ
ヤ効率である。また、右回転は正の値に対応し、左回転
は負の値に対応するものとする。

【００３３】電動モータ１３の回転軸１４の回転トルク
（モータトルク）が変化すると、ハイポイドギヤ１２と
ピニオンギヤ１５との噛み合い部分に生じるバックラッ
シが変動する（図５参照）。これは、ハイポイドギヤ１
２に圧力角があるため、モータトルクに比例してピニオ
ン上下力が発生し、それに比例してバックラッシが変動
するからである。

【００３４】ＥＣＵ１７は、モータトルクの変化によっ
て生じるバックラッシの変化を補償するように印加電圧
Ｅ３を生成する。印加電圧Ｅ３は、（数３）に従って求
められる。

【００３５】

【数３】Ｅ３＝ｋ３×｜Ｔ２｜ ここで、ｋ３は一定の定数、｜Ｔ２｜はモータトルクセ
ンサ１９の出力の絶対値である。

【００３６】圧電性カラー１６に対する印加電圧Ｅは、
（数４）に従って求められる。この演算は、ＥＣＵ１７
によって行われる。印加電圧Ｅは、圧電性カラー１６に
出力される。

【００３７】

【数４】Ｅ＝Ｅ０＋Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３ ここで、Ｅ０は初期印加電圧である。

【００３８】図６は、圧電性カラー１６に対する印加電
圧Ｅとバックラッシとの関係を示す。印加電圧Ｅを制御
することにより、バックラッシを常に適切な値に維持す
ることが可能となる。

【００３９】さらに、印加電圧Ｅに応じて、ハイポイド
ギヤ１２とピニオンギヤ１５との間の噛み合い度合いを
制御することにより、ハイポイドギヤ１２を保護するこ
とができるという利点がある。

【００４０】例えば、ステアリングシャフト７の回転角
を検出する回転角センサ（図示せず）の出力からステア
リングホイールが緊急操舵速度以上で回転しているとわ
かった場合には、ＥＣＵ１７は、操舵輪が縁石などの障
害物に激しく衝突したとみなして、印加電圧Ｅを０にす
る。これにより、圧電性カラー１６は大きく縮む。その
結果、ハイポイドギヤ１２とピニオンギヤ１５との噛み
合いがはずれ、電動モータ１３は空回りする。このよう
にして、ハイポイドギヤ１２は、操舵輪が障害物に衝突
した時のショックから保護される。

【００４１】また、従来の電動式パワーステアリング装
置では、操舵輪が障害物に衝突した場合に発生する衝突
エネルギーは、ステアリングホイールの回転エネルギー
と電動モータ１３の回転エネルギーとに分散される。上
述したように、操舵輪が障害物に衝突した場合に印加電
圧Ｅを０にすると、ギヤに衝撃荷重として加わるのはス
テアリングホイールの回転運動エネルギーのみとなる。
すなわち、電動モータ１３の回転エネルギー分だけギヤ
に加わる衝撃荷重が低減される。これにより、ピニオン
シャフト７、ラック軸３およびピニオンギヤ４の衝撃荷
重を従来より小さく設計することができる。その結果、
電動式パワーステアリング装置２を小型化することが可
能になる。

【００４２】なお、上述した実施の形態では、ハイポイ
ドギヤとピニオンギヤとの噛み合いについて説明した
が、本発明は任意の種類のギヤの噛み合いに適用するこ
とができる。例えば、印加電圧に応じて、ベベルギヤと
ピニオンギヤとの間の噛み合い度合いを変化させること
も本発明の範囲に含まれる。

【００４３】さらに、上述した実施の形態では、ハイポ
イドギヤとピニオンギヤとが直接的に噛み合う場合につ
いて説明したが、これらのギヤの噛み合いは直接的であ
っても間接的であってもよい。例えば、ハイポイドギヤ
とピニオンギヤとの間に少なくとも１つの追加のギヤを
設け、この追加のギヤを介してハイポイドギヤとピニオ
ンギヤとが間接的に噛み合う場合も本発明の範囲に含ま
れる。

【００４４】（実施の形態２）図７は、本発明の実施の
形態２の電動式パワーステアリング装置１００の構成を
示す。図７において、図２の構成要素と同一の機能を有
する構成要素には同一の参照番号を付し、その説明を省
略する。

【００４５】実施の形態２では、電動式パワーステアリ
ング装置１００を収納するハウジング１００ａはアルミ
ニウム製であり、ステアリングシャフト７は鉄製である
と仮定する。しかし、ハウジング１００ａおよびステア
リングシャフト７の材質がこれらの材質に限定されるわ
けではない。ハウジング１００ａおよびステアリングシ
ャフト７の材質としては任意の材質を採用し得る。

【００４６】ステアリングシャフト７は、ベアリング１
１ａ、１１ｂによって回転自在に支持されている。

【００４７】ベアリング１１ａは、ハイポイドギヤ１２
の下流（すなわち、ステアリングシャフト７の操舵輪
側）に設けられているアンギュラコンタクトベアリング
である。

【００４８】ベアリング１１ａは、インナレース１１１
ａと、アウタレース１１２ａと、インナレース１１１ａ
とアウタレース１１２ａとの間を転動する転動体（ボー
ル）１１３ａとを含む。インナレース１１１ａとボール
１１３ａとの接触点はハイポイドギヤ１２側にオフセッ
トされている。アウタレース１１２ａとボール１１３ａ
との接触点はピニオンギヤ４側にオフセットされてい
る。インナレース１１１ａの軸方向位置はハイポイドギ
ヤ１２によって規制されている。アウタレース１１２ａ
の軸方向位置は鋼製カラー１１０の一端によって規制さ
れている。なお、鋼製カラー１１０の他端の軸方向位置
はハウジング１００ａによって規制されている。

【００４９】ベアリング１１ｂは、ベアリング１１ａの
下流（すなわち、ステアリングシャフト７の操舵輪側）
に設けられているアンギュラコンタクトベアリングであ
る。

【００５０】ベアリング１１ｂは、インナレース１１１
ｂと、アウタレース１１２ｂと、インナレース１１１ｂ
とアウタレース１１２ｂとの間を転動する転動体（ボー
ル）１１３ｂとを含む。インナレース１１１ｂとボール
１１３ｂとの接触点はナット１２０側にオフセットされ
ている。アウタレース１１２ｂとボール１１３ｂとの接
触点はピニオンギヤ４側にオフセットされている。イン
ナレース１１１ｂの軸方向位置はナット１２０によって
規制されている。アウタレース１１２ｂの軸方向位置は
ハウジング１００ａによって規制されている。

【００５１】ベアリング１１ａとベアリング１１ｂとの
間には円筒状の鋼製カラー１１０が挿入されている。鋼
製カラー１１０は、ステアリングシャフト７と実質的に
等しい熱膨張率を有している。鋼製カラー１１０は、ス
テアリングシャフト７の軸方向に摺動可能なように嵌合
する。

【００５２】ベアリング１１ａとベアリング１１ｂとに
は、ステアリングシャフト７の軸方向にプレロードが与
えられている。プレロードとは、出力軸９が軸回りに回
転可能かつ軸方向に変動しないように出力軸９に予め加
える力をいう。プレロードは、ナット１２０を締めるこ
とによってベアリング１１ａとベアリング１１ｂとに与
えられる。

【００５３】図８は、ベアリング１１ａ、１１ｂに与え
られるプレロードＰとベアリング１１ａ、１１ｂの軸方
向の変位δとの関係を示す。ここで、Ｐとδとは（数
５）に示す関係がある。

【００５４】

【数５】δ＝Ｋ_β・Ｐ^２／３ ここで、Ｋ_βはベアリングバネ定数を示す。

【００５５】鋼製カラー１１０を挿入しない場合のベア
リング１１ａ、１１ｂの軸方向の変位δ_１は、（数６）
に従って求められる。

【００５６】

【数６】δ₁＝Δｔ・（Ｋ_S−Ｋ_A）・Ａ ここで、Δｔは温度変化量を示し、Ｋ_Sは鋼線膨張係数
を示し、Ｋ_Aはアルミ線膨張係数を示す。Ａは、図７に
示されるように、ベアリング１１ａの下端とベアリング
１１ｂの上端との距離を示す。

【００５７】鋼製カラー１１０を挿入した場合のベアリ
ング１１ａ、１１ｂの軸方向の変位δ₂は、（数７）に
従って求められる。

【００５８】

【数７】δ₂＝Δｔ・（Ｋ_S−Ｋ_A）・Ｂ ここで、Δｔ、Ｋ_S、Ｋ_Aの意味は（数６）と同様であ
る。Ｂは、図７に示されるように、鋼製カラー１１０の
下端とベアリング１１ｂの上端との距離を示す。

【００５９】鋼製カラー１１０を挿入しない場合に比べ
て、鋼製カラー１１０を挿入した場合には、ベアリング
１１ａ、１１ｂの軸方向の変位の変動が小さくなる。従
って、ベアリング１１ａ、１１ｂにかかるプレロードの
変動も小さくなる。このように、鋼製カラー１１０を挿
入することにより、ハイポイドギヤ１２の支持が熱によ
る影響を受けにくくなる。その結果、ハイポイドギヤ１
２とピニオンギヤ１５の噛み合い部分に発生するバック
ラッシを適切な値に維持することが可能となる。

【００６０】（実施の形態３）図９は、本発明の実施の
形態３の電動式パワーステアリング装置２００の構成を
示す。図９において、図２の構成要素と同一の機能を有
する構成要素には同一の参照番号を付し、その説明を省
略する。

【００６１】実施の形態３では、電動式パワーステアリ
ング装置２００を収納するハウジング２００ａはアルミ
ニウム製であり、ステアリングシャフト７は鉄製である
と仮定する。しかし、ハウジング２００ａおよびステア
リングシャフト７の材質がこれらの材質に限定されるわ
けではない。ハウジング２００ａおよびステアリングシ
ャフト７の材質としては任意の材質を採用し得る。

【００６２】ステアリングシャフト７は、ベアリング２
１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃによって回転自在に支持さ
れている。

【００６３】ベアリング２１０ｂは、ハイポイドギヤ１
２の下流（すなわち、ステアリングシャフト７の操舵輪
側）に設けられているアンギュラコンタクトベアリング
である。

【００６４】ベアリング２１０ｂは、インナレース２１
１ｂと、アウタレース２１２ｂと、インナレース２１１
ｂとアウタレース２１２ｂとの間を転動する転動体（ボ
ール）２１３ｂとを含む。インナレース２１１ｂとボー
ル２１３ｂとの接触点はハイポイドギヤ１２側にオフセ
ットされている。アウタレース２１２ｂとボール２１３
ｂとの接触点はナット２２０側にオフセットされてい
る。

【００６５】ベアリング２１０ｃは、ベアリング２１０
ｂの下流（すなわち、ステアリングシャフト７の操舵輪
側）に設けられているアンギュラコンタクトベアリング
である。

【００６６】ベアリング２１０ｃは、インナレース２１
１ｃと、アウタレース２１２ｃと、インナレース２１１
ｃとアウタレース２１２ｃとの間を転動する転動体（ボ
ール）２１３ｃとを含む。インナレース２１１ｃとボー
ル２１３ｃとの接触点はナット２２０側にオフセットさ
れている。アウタレース２１２ｃとボール２１３ｃとの
接触点はハイポイドギヤ１２側にオフセットされてい
る。

【００６７】インナレース２１１ｂの軸方向位置はハイ
ポイドギヤ１２によって規制されている。アウタレース
２１２ｂの軸方向位置はアウタレース２１２ｃによって
規制されている。

【００６８】インナレース２１１ｃの軸方向位置はナッ
ト２２０によって規制されている。アウタレース２１２
ｃの軸方向位置はアウタレース２１２ｂによって規制さ
れている。

【００６９】高温時には、アルミニウムの伸びは鉄の伸
びに比べてきわめて大きい。従って、高温時にはベアリ
ング２１０ｂ、２１０ｃはしまる。低温時には、アルミ
ニウムの縮みは鉄の縮みに比べてきわめて大きい。従っ
て、低温時にはベアリング２１０ｂ、２１０ｃはゆる
む。

【００７０】図９に示されるように、ベアリング２１０
ｂとベアリング２１０ｃとは近接配置されている。この
ような配置によれば、ベアリング２１０ｂとベアリング
２１０ｃとの間の距離が小さいため、ベアリング２１０
ｂ、２１０ｃは温度変化によるハウジング２００ａ（ア
ルミニウム製）やステアリングシャフト７（鉄製）の伸
縮の影響を受けにくい。従って、ベアリング２１０ｂ、
２１０ｃのたわみ量が初期設定値から変動する量が小さ
くなる。これにより、温度変化にかかわらず、ベアリン
グ２１０ｂ、２１０ｃのスラスト荷重を初期設定範囲内
に維持することができる。

【００７１】図１０は、ベアリングスラスト荷重（Ｘ）
とベアリングたわみ量（Ｙ）との関係を示す。ここで、
ＸとＹとは（数８）に示す関係がある。

【００７２】

【数８】Ｙ＝ｋ・Ｘ^2/3 ここで、ｋは定数を示す。

【００７３】また、温度変化によってベアリング２１０
ｂ、２１０ｃのたわみ量が初期設定値から変動する量が
小さいため、温度変化によってハイポイドギヤ１２がス
テアリングシャフト７の軸方向に変位する量も小さい。
このことは、ステアリングシャフト７の軸方向のシムを
不要にし、あるいは、シムランク幅を拡大することを可
能にする。

【００７４】さらに、ベアリング２１０ｂとベアリング
２１０ｃとの間の締代を管理することにより、ナット２
２０を締切で使用することができる。このことは、ハイ
ポイドギヤ１２を確実に締結することを可能にする。

【００７５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、印加電
圧に応じて、ステアリングシャフトと同軸に配置された
第１のギヤと電動モータの回転軸に設けられた第２のギ
ヤとの間の噛み合い度合いを変化させる変化手段が設け
られている。印加電圧は、制御手段によって制御され
る。使用状況に応じて印加電圧を調整することにより、
第１のギヤと第２のギヤの噛み合い部分に発生するバッ
クラッシを適切に調整することが可能になる。

【００７６】請求項２に記載の発明によれば、変化手段
として圧電性素子が使用される。これにより、簡単な構
成でバックラッシを調整することが可能となる。

【００７７】請求項３に記載の発明によれば、印加電圧
は、温度検出手段によって検出された温度に応じて制御
される。これにより、温度にかかわらず、バックラッシ
を適切な値に維持することが可能となる。

【００７８】請求項４に記載の発明によれば、印加電圧
は、ピニオントルク検出手段によって検出されたピニオ
ントルクに応じて制御される。これにより、ラックアン
ドピニオンの噛み合い部分に加わるピニオントルクにか
かわらず、バックラッシを適切な値に維持することが可
能となる。

【００７９】請求項５に記載の発明によれば、印加電圧
は、モータトルク検出手段によって検出された電動モー
タの回転軸のトルクに応じて制御される。これにより、
電動モータの回転軸のトルクにかかわらず、バックラッ
シを適切な値に維持することが可能となる。

【００８０】請求項６に記載の発明によれば、ステアリ
ングシャフトを回転自在に支持する第１のアンギュラコ
ンタクトベアリングが第１のギヤの下流に設けられてい
る。ステアリングシャフトを回転自在に支持する第２の
アンギュラコンタクトベアリングが第１のアンギュラコ
ンタクトベアリングの下流に設けられている。第１のア
ンギュラコンタクトベアリングと第２のアンギュラコン
タクトベアリングとの間には円筒部材が挿入されてい
る。円筒部材は、ステアリングシャフトと実質的に等し
い熱膨張率を有している。これにより、第１のギヤの支
持が熱による影響を受けにくくなる。その結果、バック
ラッシを適切な値に維持することが可能となる。

【００８１】請求項７に記載の発明によれば、第１のア
ンギュラコンタクトベアリングと第２のアンギュラコン
タクトベアリングとが近接配置されている。これによ
り、熱膨張差によるバックラッシの変化量を最小限にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステアリングギヤボックス１の外観を示す図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態の電動式パワーステアリン
グ装置２の構成を示す図である。

【図３】ハウジング２ａ内の温度変化とバックラッシの
変化との関係を示す図である。

【図４】ラック軸３とピニオン４との噛み合い部分に加
わるピニオントルクの変化とバックラッシの変化との関
係を示す図である。

【図５】電動モータ１３の回転軸１４の回転トルク（モ
ータトルク）の変化とバックラッシの変化との関係を示
す図である。

【図６】圧電性カラー１６に対する印加電圧Ｅとバック
ラッシとの関係を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態２の電動式パワーステアリ
ング装置１００の構成を示す図である。

【図８】ベアリングに与えられるプレロードとベアリン
グの軸方向の変位との関係を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態３の電動式パワーステアリ
ング装置２００の構成を示す図である。

【図１０】ベアリングスラスト荷重とベアリングたわみ
量との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ステアリングギヤボックス ２ 電動式パワーステアリング装置 ２ａ ハウジング ３ ラック軸 ３ａ ハウジング ４ ピニオン ５ 継手 ６ タイロッド ７ ステアリングシャフト ８ 入力軸 ９ 出力軸 １０ トーションバー １１ａ、１１ｂ、１１ｃ ベアリング １２ ハイポイドギヤ １２ａ キー １３ 電動モータ １４ 回転軸 １５ ピニオンギヤ １６ 圧電性カラー １７ ＥＣＵ １８ トルクセンサ １９ モータトルクセンサ ２０ 温度センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングシャフトと同軸に配置され
   た第１のギヤと、 操舵補助力を付与する電動モータと、 該電動モータの回転軸に設けられ、該第１のギヤと噛み
   合う第２のギヤと、 印加電圧に応じて、該第１のギヤと該第２のギヤとの間
   の噛み合い度合いを変化させる変化手段と、 該印加電圧を制御する制御手段とを備えた電動式パワー
   ステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記変化手段は、圧電性素子である、請
   求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記電動式パワーステアリング装置は、
   温度を検出する温度検出手段をさらに備えており、 前記制御手段は、該温度検出手段によって検出された該
   温度に応じて、前記印加電圧を制御する、請求項１に記
   載の電動式パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記電動式パワーステアリング装置は、
   ラックアンドピニオンの噛み合い部分に加わるピニオン
   トルクを検出するピニオントルク検出手段をさらに備え
   ており、 前記制御手段は、該ピニオントルク検出手段によって検
   出された該ピニオントルクに応じて、前記印加電圧を制
   御する、請求項１に記載の電動式パワーステアリング装
   置。
5. 【請求項５】 前記電動式パワーステアリング装置は、
   前記電動モータの前記回転軸のトルクを検出するモータ
   トルク検出手段をさらに備えており、 前記制御手段は、該モータトルク検出手段によって検出
   された該トルクに応じて、前記印加電圧を制御する、請
   求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 ステアリングシャフトと同軸に配置され
   た第１のギヤと、 操舵補助力を付与する電動モータと、 該電動モータの回転軸に設けられ、該第１のギヤと噛み
   合う第２のギヤと、 該第１のギヤの下流に設けられ、該ステアリングシャフ
   トを回転自在に支持する第１のアンギュラコンタクトベ
   アリングと、 該第１のアンギュラコンタクトベアリングの下流に設け
   られ、該ステアリングシャフトを回転自在に支持する第
   ２のアンギュラコンタクトベアリングと、 該第１のアンギュラコンタクトベアリングと該第２のア
   ンギュラコンタクトベアリングとの間に挿入され、該ス
   テアリングシャフトと実質的に等しい熱膨張率を有する
   円筒部材とを備えた電動式パワーステアリング装置。
7. 【請求項７】 ステアリングシャフトと同軸に配置され
   た第１のギヤと、 操舵補助力を付与する電動モータと、 該電動モータの回転軸に設けられ、該第１のギヤと噛み
   合う第２のギヤと、 該第１のギヤの下流に設けられ、該ステアリングシャフ
   トを回転自在に支持する第１のアンギュラコンタクトベ
   アリングと、 該第１のアンギュラコンタクトベアリングの下流に設け
   られ、該ステアリングシャフトを回転自在に支持する第
   ２のアンギュラコンタクトベアリングとを備え、 該第１のアンギュラコンタクトベアリングと該第２のア
   ンギュラコンタクトベアリングとが近接配置されてい
   る、電動式パワーステアリング装置。