JPH1159441A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式パワーステアリング装置において、ト
ルクリミッターが介在させられた歯車機構中の歯車の偏
心を防止して、該歯車と歯車対を組む他の歯車との正常
な噛合を保持し、歯面の摩耗や噛合に際しての作動音の
発生を抑制する。 【解決手段】 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11と、該歯車11が
取り付けられる動力伝達軸８との間に、トルクリミッタ
ー13が介在させられた電動式パワーステアリング装置１
において、歯車11は、該歯車11と動力伝達軸８とが収容
されるハウジング２に、軸受７を介して回転自在に支持
され、動力伝達軸８は、歯車11に、トルクリミッター13
を介して固定されている。歯車11は、ウォームギヤのウ
ォームホイールとされ、動力伝達軸８は、ステアリング
ホイールに連動連結された操舵軸とされている。

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
リング装置に関し、特に前記歯車の偏心を防止して、該
歯車と歯車対を組む他の歯車との正常な噛合の保持を図
った電動式パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来技術】電動式パワーステアリング装置において、
電動機から出力される操舵補助力の伝達機構の損傷を防
ぐために、該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）との間等の歯車機
構中に、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
介在させ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５
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３および
図４に図示されるように、電動式パワーステアリング装
置01における操舵軸（ピニオン軸）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、図６に図
示されるように、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
に至る操舵補助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】ところで、この場合、ウォームホイール01
1 と操舵軸08との組立体（間にリング部材013 が介在さ
せられている）を、これらが収容されるステアリングギ
ヤボックス02に回転自在に支持させるのに、従来のもの
では、図３に図示されるように、操舵軸08を、ボール軸
受06、ニードル軸受07を介して、ステアリングギヤボッ
クス02に回転自在に支持させるようにしていた。

【０００７】

【解決しようとする課題】このため、ウォームホイール
011 は、リング部材013 を介して操舵軸08に固定される
だけであったので、ウォームホイール011 とウォーム01
2 との噛合の結果、該リング部材013 に偏った弾性変形
が生じた場合には、該偏った弾性変形に起因して、ウォ
ームホイール011 は、操舵軸08に対して偏心を生じてい
た。この偏心は、最大、ウォームホイール011 の内径と
操舵軸08の摺動部外径との差に相当するクリアランスｃ
_r （図４参照）の大きさである。図６には、この場合の
状況が図示されており、同図において、Ｏ₁ は操舵軸08
の軸心、Ｏ₂ はウォームホイール011 の軸心である。

【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012 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。

【０００９】さらに、前記のような偏心が生ずると、ウ
ォームホイール011 の振れが発生し、周囲ギヤボックス
02の壁面等との接触を生ずる虞もあった。

【００１０】前記のような問題は、トルクリミッターと
して、リング部材013 以外のどのような構造のものが使
用される場合であっても、ウォームホイール011 と操舵
軸08との間に偏心が生ずる可能性がある場合には、常に
生ずる。なお、図３において、03はステアリングホイー
ルに連動連結される入力軸、05はラック、09はトーショ
ンバー、010 はピニオンである。本願の発明は、前記の
ような問題の発生を回避することを課題とする。

【００１１】

【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
ング装置の改良に係り、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
た電動式パワーステアリング装置において、前記歯車
は、該歯車と前記動力伝達軸とが収容されるハウジング
に、軸受を介して回転自在に支持され、前記動力伝達軸
は、前記歯車に、前記トルクリミッターを介して固定さ
れたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置で
ある。

【００１２】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、歯車と動力伝達軸との間に偏心
が生じたとしても、該偏心は、歯車がハウジングに軸受
を介して回転自在に支持されているため、歯車側に生ず
ることができず、動力伝達軸側に生ずる。したがって、
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、該歯車とハウジング壁面等との
接触の虞も生じない。

【００１３】他方、動力伝達軸側に生じた偏心は、該偏
心発生位置から該動力伝達軸上の他の動力伝達位置（動
力の入出力位置）までの距離に応じて低減されるから、
該他の動力伝達位置に別の歯車対が配置されたとして
も、該別の歯車対の噛合はほぼ正常に維持され、これら
の歯面の摩耗や、噛合に際しての作動音の発生は、大き
な問題にならない。

【００１４】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、トルクリミッターは、ウ
ォームギヤ減速機構より出力端側にある比較的大径の操
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。さらに、トルクリミッター自体も、比較的大きな部
品として形成できるので、所定のリミットトルクを得る
ための寸法設定が容易になる。

【００１５】また、トルクリミッターの介装位置は、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。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２に図示され
る本願の請求項１および請求項２に記載された発明の一
実施形態について説明する。これらの図において、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（ギヤハウジ
ング）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ラックハウジ
ング内のラック５は、図示されないタイロッドを介して
前輪に連結されており、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、ラックハウジング
内のラック５が左右に移動して、前輪が左右に旋回され
るようになっている。なお、ステアリングギヤボックス
２は、上部ステアリングギヤボックス２a と、下部ステ
アリングギヤボックス２b との、２つの部分から構成さ
れている。

【００１７】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、その一端（図において下端）において、ボー
ル軸受６を介して該ステアリングギヤボックス２に回転
自在に支持され、その他端（図において上端）近傍にお
いて、ウォームホイール11、ボール軸受７を介して該ス
テアリングギヤボックス２に回転自在に支持されてい
る。

【００１８】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】ウォームホイール11は、後述するリング部
材13（図２参照）を介して出力軸８の他端に嵌着され、
図示されない電動機の出力軸に連結されたウォーム12と
噛み合い、これとともにウォームギヤ減速機構を構成し
ており、電動機が回転すると、該ウォームギヤ減速機構
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。

【００２０】また、ウォームホイール11は、その内周の
下方延長フランジ部11a の個所において、ステアリング
ギヤボックス２との間に介装されたボール軸受７の内輪
により、その軸心が振れないようにして、堅固に支持さ
れている。ステアリングギヤボックス２のボール軸受７
を受ける部分は、このために、従来のものと比較して、
拡径されている。

【００２１】なお、下方延長フランジ部11a の反対側
に、同様の延長フランジ部を突設し、該延長フランジ部
とステアリングギヤボックス２との間に軸受を介装し
て、ウォームホイール11を両持ち支持するようにするこ
ともでき、このようにすれば、ウォームホイール11は、
部品点数は増えるが、さらにその軸心が振れないように
して、堅固に支持されるようにすることができる。

【００２２】ウォームホイール11と出力軸８とは、後述
するリング部材13を介して固定関係にあり、該リング部
材13により設定されたリミットトルクの範囲内におい
て、電動機から出力される操舵補助力が、ウォームホイ
ール11から出力軸８に伝達される。

【００２３】出力軸８の下半部には、ピニオン10が形成
され、ラック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。

【００２４】ラック５は、ピニオン10との噛合部におい
て、ラックガイドスプリング15により弾発支持されたラ
ックガイド14により抑えられ、支持されている。なお、
ラック５とラックガイド14との間には、耐摩耗性に優れ
た金属製のライニング部材16が、ラックガイド14に支持
されて介装されている。

【００２５】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５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。

【００２６】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
弾性変形した量に対応して与えられる。リング部材13の
機能は、前記従来のものと基本的に同じである。

【００２７】本実施形態１は、前記のように構成されて
いるので、次のような効果を奏することができる。出力
軸（ピニオン軸）８の他端は、リング部材13を介してウ
ォームホイール11に固定され、該ウォームホイール11
は、軸受７を介してステアリングギヤボックス２に回転
自在に、軸心が振れないようにして堅固に、支持されて
いる。したがって、出力軸８の他端側は、従来のように
軸受を介して直接ステアリングギヤボックス２に回転自
在に支持されていない。

【００２８】この結果、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と出力軸８との間に偏心が生じたとしても、該偏心
は、ウォームホイール11側に現れることなく、出力軸８
側に現れる。

【００２９】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、
ウォームホイール11とステアリングギヤボックス２の壁
面等との接触の虞も生じない。

【００３０】他方、出力軸８側に現れた偏心は、そのピ
ニオン10とラック５との噛合部において減少して現れ
る。この関係を図１において説明すると、出力軸８が偏
心して、当初の偏心発生位置ｂからｂ´に変位したとす
る。このとき、軸受６による支持中心点ａは静止してお
り、ラック５との噛合中心位置ｃは、当初の位置ｃから
ｃ´に変位する。

【００３１】したがって、ピニオン10とラック５との噛
合において、出力軸８側の偏心に起因する噛合のずれ
は、ｃｃ´間の距離ｓだけの小さい量であり、しかも、
この噛合のずれは、ラックガイド14や、ラックガイドス
プリング15により抑えられ、この噛合のずれに起因する
歯面の摩耗や、噛合に際しての作動音の発生は、低く抑
えられる。

【００３２】仮に、ウォームホイール11と出力軸８との
間に偏心が生じたとして、該偏心が、ウォームホイール
11側に現れるとすると、その偏心量はｂｂ´間の距離ｔ
であり、この距離ｔが、ウォームホイール11とウォーム
12との噛合において、噛合のずれとして現れるから、該
噛合における歯面の摩耗や、噛合に際しての作動音の発
生は無視できないものになる。

【００３３】いま、ａｂ間の距離をｌ、ａｃ間の距離を
ｍとすると、ｓ＝ｔ×（ｍ／ｌ）であるから、ピニオン
10とラック５との噛合のずれに起因する歯面の摩耗や、
噛合に際しての作動音の発生の程度は、仮にウォームホ
イール11側に偏心が現れたとして、ウォームホイール11
とウォーム12との噛合のずれに起因する歯面の摩耗や、
噛合に際しての作動音の発生の程度の略（ｍ／ｌ）に減
じられることになる。

【００３４】また、リング部材13は、ウォームギヤ減速
機構より出力端側にある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、リン
グ部材13自体も、比較的大きな部品として形成できるの
で、その介装作業が容易であるとともに、所定リミット
トルクを得るためのリング部材13の設計が楽になる。

【００３５】さらに、その介装位置は、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】本実施形態におけるリング部材13は、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、必ずしもこれに限定され
ず、電動機出力軸の外周面と、これに取り付けられる平
歯車、傘歯車もしくはウォーム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られること
ができ、いずれの場合も、歯車をハウジングに軸受を介
して回転自在に支持させ、動力伝達軸を歯車にリング部
材13を介して固定するようにする。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。

【００３７】また、トルクリミッターは、リング部材13
に限定されず、種々の構造のものが使用できることは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態における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の部分拡大図である。

【図３】従来例を示す図である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】図３の従来例において、トルクリミッター（リ
ング部材）の斜視図である。

【図６】図５のトルクリミッターの作用を説明するため
の図である。

【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、２a …上部ステアリングギヤボックス、
２b …下部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…ボール軸受、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 …延長フランジ部、12
…ウォーム、13…リング部材（トルクリミッター）、14
…ラックガイド、15…ラックガイドスプリング、16…ラ
イニング部材。

Claims (2)

【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
   在させられた電動式パワーステアリング装置において、 前記歯車は、該歯車と前記動力伝達軸とが収容されるハ
   ウジングに、軸受を介して回転自在に支持され、 前記動力伝達軸は、前記歯車に、前記トルクリミッター
   を介して固定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。
2. 【請求項２】 前記歯車が、ウォームギヤ減速機構中の
   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記載の電動式パワーステアリング装置。