WO2006070889A1

WO2006070889A1 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: WO2006070889A1
Application number: PCT/JP2005/024142
Authority: WO
Inventors: Hiroto Mizutani; Osamu Tatewaki
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2006-07-06
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Abstract

　電動パワーステアリング装置において、前記動力伝達機構は、前記電動モータにより駆動され、外歯を有する小径の外歯車と、当該外歯車に内接して噛合する内歯を有し、当該外歯車の軸線を中心に揺動可能に支持され、外周面が駆動側プーリとして作用するリング状の内外歯車と、当該内外歯車により、ベルトを介して駆動される従動側プーリと、当該従動側プーリにより駆動されて、ラック軸を移動させるボールねじ機構と、を備え、前記外歯車の端部に、略同軸上に、円形支持体が設けてあり、前記内外歯車の端部に、略同軸上に、前記円形支持体と内接して前記円形支持体を支持する円環支持体が設けられる。

Description

明細書

電動パワーステアリング装置

技術分野

[0001] 本発明は、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に関する。

背景技術

[0002] 自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパヮ一ステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多力つた。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい (最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度)ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しぐ比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できな、ほど低下することが避けられな力つた

[0003] そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering,以下 EPSと記す）が近年注目されている。 EPSには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無ぐ電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。

[0004] 一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラックピ-オン式が主流となっている。そして、ラック &ピ-オン式ステアリングギヤ用の EPSとしては、ステアリングシャフトゃピ-オン自体を駆動するべくコラム側部に電動モータを配置したコラムアシスト型等の他、電動式のボールねじ機構によりラック軸を駆動するボールねじ式ラックアシスト型も用いられて、る。ボールねじ式ラックアシスト型の EPSでは、アシスト力がピ-オンとラックとの嚙合面に作用しないため、摩耗や変形の要因となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。

[0005] ラックアシスト型 EPSでは、ラック軸に形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝とボールナットに形成された雌ねじ溝とが多数個の循環ボール (鋼球)を介して係合しており、ラック軸と同軸あるいは別軸に配置された電動モータによってボールナットが回転駆動され、これにより、ラック軸が軸方向に移動する。

[0006] また、別軸式ラックアシスト型 EPSにおける電動モータとボールナットとの間の動力伝達方法としては、ギヤ式、タイミングベルト式等が一般的である。

[0007] ところで、特許文献 1では、別軸式ラックアシスト型 EPSに於、て、動力伝達機構は、電動モータにより駆動され、外歯を有する小径の外歯車と、この外歯車を内接して嚙合する内歯を有し、外歯車の軸線を中心に揺動可能に支持されるリング状の内歯車と、この内歯車の外周面に設けた駆動側プーリと、この駆動側プーリによりベルトを介して駆動される従動側プーリと、この従動側プーリにより駆動されて、ラック軸を移動させるボールねじ機構と、を備えている。

[0008] このように、特許文献 1では、外歯車と内歯車により減速した後、駆動側プーリと従動側プーリにより減速しており、 2段階で減速比を稼げるので、駆動側プーリを小径化したり、又は、従動側プーリを大径ィ匕しなくても、減速機構を全体として、小型で高い減速比を達成することができ、車両への搭載性を良くすることができる。し力も、駆動側プーリへのベルトの巻き掛け領域の曲率半径を小さくする必要がないので、ベルトの寿命を長くすることができる。

[0009] また、特許文献 1では、駆動側プーリの両端に設けたハウジングと一体の案内部によって、駆動側プーリの軸方向移動を規制している。

特許文献 1 :特開 2004— 262264号公報（WO 2004/069631 A1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] ところで、特許文献 1では、ベルトを掛け渡した駆動側プーリに作用するベルト張力のうち、ラジアル方向の力（以下、ラジアル力）は、外歯車と内歯車との歯面で受けることになる。

[0011] その結果、通常の歯車減速機であれば、一枚の歯に注目した場合、歯の片側のみで接触するが、この場合には、外歯車と内歯車との歯の両面にて接触し、内歯車が外歯車に食い込む形となり、歯の耐久強度の低下を招来し、作動音や作動トルクの増加を招来すると、つたことがある。

[0012] 本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、歯の耐久強度を向上し、作動音や作動トルクを低減することができる、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。

課題を解決するための手段

[0013] 上記の目的を達成するため、本発明の第 1の側面によれば、

ステアリングホイールに印加した操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生させ、動力伝達機構を介して、操舵機構のラック軸に前記補助操舵トルクを伝達する別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置において、前記動力伝達機構は、

前記電動モータにより駆動され、外歯を有する小径の外歯車と、

当該外歯車に内接して嚙合する内歯を有し、当該外歯車の軸線を中心に揺動可能に支持され、外周面が駆動側プーリとして作用するリング状の内外歯車と、当該内外歯車により、ベルトを介して駆動される従動側プーリと、

当該従動側プーリにより駆動されて、ラック軸を移動させるボールねじ機構と、を備え、

前記外歯車の端部に、略同軸上に、円形支持体が設けてあり、

前記内外歯車の端部に、略同軸上に、前記円形支持体と内接して前記円形支持体を支持する円環支持体が設けてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置が提供される。

[0014] 本発明の第 1の側面に力かる本発明の第 2の側面によれば、

前記円形支持体は、その外径が前記外歯車の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してあり、

前記円環支持体は、その内径が前記内外歯車の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してあることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

[0015] 本発明の第 1の側面に力かる本発明の第 3の側面によれば、

前記円形支持体と前記円環支持体とは、前記内外歯車の軸方向移動を規制する移動規制機構を有することを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。 [0016] 本発明の第 3の側面に力かる本発明の第 4の側面によれば、

前記円形支持体は、その外径が前記外歯車のピッチ円直径に略等しく設定してあり、

[0017] 本発明の第 3の側面に力かる本発明の第 5の側面によれば、

前記移動規制機構は、前記円形支持体と前記円環支持体との接触部の形状を、一方を凸形状に形成し、他方を凹形状に形成してあることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

[0018] 本発明の第 3の側面に力かる本発明の第 6の側面によれば、

前記移動規制機構は、前記円形支持体と前記円環支持体との接触部の形状を、テーパ形状として対向し、且つ、対称に形成してあることを特徴とした電動パワーステァリング装置が提供される。

[0019] 本発明の第 1の側面に力かる本発明の第 7の側面によれば、

前記内外歯車の側部に、フランジが設けてあることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

[0020] 本発明の第 7の側面に力かる本発明の第 8の側面によれば、

前記フランジは、前記内外歯車の端部に設けた前記円環支持体に一体的に形成してあることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

[0021] 本発明の第 1の側面に力かる本発明の第 9の側面によれば、

前記外歯車の外歯、前記内外歯車の内歯及び外周面嚙合歯、前記ベルトの嚙合歯、及び前記従動側プーリの外周面嚙合歯は、斜歯に設定してあり、

これらの斜歯の捩れ方向は、同一方向になるように設定してあることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

[0022] 本発明の第 9の側面に力かる本発明の第 10の側面によれば、

前記内外歯車の内歯の捩れ角は、 Θ であり、

a

前記内外歯車の外周面嚙合歯の捩れ角は、 Θ であり、

b

前記内外歯車の内歯の嚙合いピッチ円半径は、 rであり、

a 前記内外歯車の外周面嚙合歯と前記ベルトの嚙合歯との嚙合いピッチ円半径は、 rであり、以下の関係を満たすべく 0 , Θ , r , rが設定されることを特徴とした電動 b a b a b

ノワーステアリング装置が提供される。

[0023] (式 4) tan ^ r_a tan ^ 本発明の第 1の側面に力かる本発明の第 11の側面によれば、

4輪操舵の後輪操舵に用いることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

[0024] 本発明の第 1の側面に力かる本発明の第 12の側面によれば、

前記ステアリングホイールと前記ラック軸とが機械的に連結されていない、ステアバイワイヤ式のステアリングに用いられることを特徴とした電動パワーステアリング装置が提供される。

発明の効果

[0025] 本発明によれば、外歯車の端部に、略同軸上に、円形支持体が設けてあり、内外歯車の端部に、略同軸上に、円形支持体を内接して支持する円環支持体が設けてある。

[0026] そのため、駆動側プーリに作用する張力のうちのラジアル力は、円形支持体と円環支持体とにより支持することができ、両歯車は、トルク伝達のみを受け持つことができる。

[0027] 従って、両歯車には、ベルトの張力によるラジアル力は、作用せず、内外歯車が外歯車に食い込む事がない。よって、歯の耐久強度を向上し、作動音や作動トルクを低減することができる。

[0028] また、円形支持体は、その外径が外歯車のピッチ円直径に略等しく設定してあり、円環支持体は、その内径が内外歯車の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してある。そのため、円形支持体と円環支持体の接触部は、滑りを伴う接触ではなぐ転がり接触となるので、摩擦に伴う作動トルクの増加を最小限に抑えることができる。

[0029] 更に本発明によれば、円形支持体と円環支持体は、内外歯車の軸方向移動を規制する移動規制機構を有しており、移動規制機構は、円形支持体と円環支持体との接触部の形状を、一方を凸形状に形成し、他方を凹形状に形成してある。

[0030] このような凹凸形状によって、内外歯車の軸方向移動を規制することができ、内外歯車とハウジング等との接触を回避することができる。

[0031] よって、滑り接触による作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することが期待できる。

[0032] し力も、凹凸形状は、例えば、それぞれ異なる曲率半径として、接触部を略点接触に近い接触形態としている。これにより、接触部が小面積 (略点接触)で転がり接触することにより、摩擦'摩耗を著しく低減することができる。

[0033] また、移動規制機構は、円形支持体と円環支持体との接触部の形状を、テーパ形状として対向し、且つ、対称に形成してある。

[0034] このようなテーパであって対称的な形状によって、内外歯車の軸方向移動を規制することができ、内外歯車とハウジング等との接触を回避することができる。

[0035] 従って、滑り接触による作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することができる。

[0036] し力も、テーパであって対称的な形状であることから、接触部を略点接触に近、接触形態としている。これにより、接触部が小面積 (略点接触)で転がり接触すること〖こより、摩擦'摩耗を著しく低減することができる。

[0037] また、本発明によれば、内外歯車の側部に、フランジが設けてあり、ベルトの軸方向移動を規制している。これにより、ベルトが軸方向移動してハウジングなどに接触することを回避し、それによる作動トルクの増カロ、耐久性の低下、異音の発生を防止する効果を有する。

[0038] また、フランジは、内外歯車の端部に設けた円環支持体に一体的に形成してあることから、フランジを別体で取付けるための手段の省略、取付け部の肉厚の低減が可能であり、構造をコンパクトにする効果を有する。

[0039] 更にまた本発明によれば、外歯車の外歯、内外歯車の内歯及び外周面嚙合歯、ベルトの嚙合歯、及び従動側プーリの外周面嚙合歯は、斜歯に設定してあり、これらの斜歯の捩れ方向は、同一方向になるように設定してある。

[0040] これにより、回転によって、外歯車の外歯と内外歯車の内歯との嚙合いから発生する内外歯車を軸方向移動させようとする力と、内外歯車の外周面嚙合歯とベルトの嚙合歯との嚙合いから発生する内外歯車を軸方向移動させようとする力とを、逆向きとなるように設定し、その結果、内外歯車の軸方向移動を規制している。

[0041] また、本発明によれば、内外歯車の内歯の捩れ角は、 Θ であり、内外歯車の外周

a

面嚙合歯の捩れ角は、 Θ であり、内外歯車の内歯の嚙合いピッチ円半径は、 rであ

b a り、内外歯車の外周面嚙合歯とベルトの嚙合歯との嚙合いピッチ円半径は、 rであり

b

(式 4) r_h tan 9_b

τ_α tan

に設定してある。

[0042] これにより、外歯車の外歯と内外歯車の内歯との嚙合いから発生する内外歯車を軸方向移動させようとする力と、内外歯車の外周面嚙合歯とベルトの嚙合歯との嚙合いから発生する内外歯車を軸方向移動させようとする力とを、等しくなるように設定し、その結果、内外歯車の軸方向移動を規制している。

[0043] 従って、内外歯車の軸方向移動を規制し、作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0044] [図 1]本発明の実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

[図 2]図 1の A— A線 (一点鎖線側）に沿った断面図である。 [図 3]図 1の B— B線（二点鎖線側）に沿った断面図である。

圆 4]本発明の第 2実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

圆 5]本発明の第 2実施の形態に係り、円形支持体と円環支持体との接触部を拡大して示す拡大断面図である。

圆 6A]本発明の第 2実施の形態の変形例に係り、円形支持体と円環支持体との接触部を拡大して示す拡大断面図である。

圆 6B]本発明の第 2実施の形態の変形例に係り、円形支持体と円環支持体との接触部を拡大して示す拡大断面図である

圆 6C]本発明の第 2実施の形態の変形例に係り、円形支持体と円環支持体との接触部を拡大して示す拡大断面図である

圆 7]本発明の第 3実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図である。

圆 8]本発明の第 4実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

圆 9]本発明の第 5実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

圆 10A]図 9に示した円形支持体と円環支持体の拡大断面図である。

圆 10B]本発明の第 6実施の形態に係り、円形支持体と円環支持体の拡大断面図である。

[図 10C]本発明の第 7実施の形態に係り、円形支持体と円環支持体の拡大断面図である。

[図 11]本発明の実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

[図 12A]図 11に示した、外歯車と、内外歯車と、ベルトとの嚙合い部を拡大して示す模式図である。

[図 12B]外歯車の外歯と内外歯車の内歯との嚙合いピッチ線 (X)を破線で示し、内外歯車の外周面嚙合歯とベルトの嚙合歯との嚙合ヽピッチ線を実線 (Y)で示した模式図である。

符号の説明

1， 2, 3 ハ r

4 電動モータ

5 駆動軸

7 枢軸

8, 9 軸受

11 小径の外歯車

12 リング状の内外歯車

12a 内歯

12b 外周面嚙合歯

13 従動側プーリ

14 ベルト

21 ラック軸

22 ボー/レナット

23 雄ねじ溝

24 雌ねじ溝

25 鋼球

26 複列軸受

27 筒状体

28 スプライン咅

31 円形支持体

32 円環支持体

40 フランジ

41 斜歯ベルト

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。 [0047] 図 1は、本発明の実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

[0048] 図 2は、図 1の A— A線 (一点鎖線側）に沿った断面図である。

[0049] 図 3は、図 1の B— B線（二点鎖線側）に沿った断面図である。

[0050] 本実施の形態においては、図 1に示すように、ハウジング 1, 2, 3 (ステアリングギヤケース）が設けてあり、ノ、ウジング 1には、電動モータ 4が装着してある。

[0051] この電動モータ 4の駆動軸 5の凹端部には、枢軸 7がスプライン嵌合してある。この枢軸 7は、ハウジング 1, 2に、軸受 8, 9により回転自在に支持してある。

[0052] 枢軸 7には、外歯を有する小径の外歯車 11が形成してある。図 2に示すように、その外歯車 11には、内歯を有するリング状の内外歯車 12が嚙合してある。この内外歯車 12は、外歯車 11の軸線を中心に揺動可能に支持され、外周面が駆動側プーリとして作用するように構成してある（即ち、内外歯車 12の外周面には、後述するベルト

14に嚙合する嚙合歯が形成してある）。

[0053] 内外歯車 12の外周面の嚙合歯と、後述するラック軸 21の同軸上に設けた従動側プーリ 13の外周面の嚙合歯との間には、内側に嚙合歯を有するベルト 14が掛け渡してある。

[0054] 一方、ハウジング 1, 2, 3 (ステアリングギヤケース）には、ラック軸 21が軸方向移動自在に収納してあり、ラック軸 21には、ボールナット 22を備えたボールねじ機構が設けてある。

[0055] ラック軸 21には、雄ねじ溝 23が形成してある一方、ボールナット 22には、雌ねじ溝 24が形成してあり、雄ねじ溝 23と雌ねじ溝 24との間には、循環ボールたる多数個の鋼球 25が介装してある。また、ボールナット 22には、鋼球 25を循環させるための循環こま (図示せず)が装着してある。

[0056] ボールナット 22は、複列軸受 26により支持してあり、その端部の筒状体 27に設けたスプライン部 28で、従動側プーリ 13がボールナット 22と共に回転できるように連結してある。

[0057] さて、本実施の形態では、図 1及び図 3に示すように、外歯車 11の両端部に、略同軸上に、円形支持体 31が設けてあり、内外歯車 12の両端部に、略同軸上に、円形支持体 31を内接して支持する円環支持体 32が設けてある。

[0058] そのため、内外歯車 12の外周面に作用する張力のうちのラジアル力は、円形支持体 31と円環支持体 32とにより支持することができ、両歯車 11, 12は、トルク伝達のみを受け持つことができる。

[0059] 従って、両歯車 11, 12には、ベルトの張力によるラジアル力は、作用せず、内外歯車 12が外歯車 11に食い込む事がない。よって、歯の耐久強度を向上し、作動音や作動トルクを低減することができる。

[0060] また、円形支持体 31は、その外径が外歯車 11のピッチ円直径に略等しく設定してあり、円環支持体 32は、その内径が内外歯車 12の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してある。そのため、円形支持体 31と円環支持体 32の接触部は、滑りを伴う接触ではなぐ転がり接触となるので、摩擦に伴う作動トルクの増加を最小限に抑えることができる。

[0061] なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

[0062] 上述した第 1の実施の形態では、内外歯車 12に、フランジが設けられておらず、ベルト 14が回転して軸方向に移動した場合には、従動側プーリ 13を支持する軸受ゃハウジング 1, 2などに、ベルト 14の側面が接触することが起こり得る。

[0063] このような場合、この接触部の摩擦.磨耗による作動トルクの増加やベルトの耐久性低下、滑り接触による異音発生などが問題となるといつたことがある。

そこで、この点を改良した実施の形態について以下に詳述する。

[0064] 上述した第 1の実施の形態に加え、円形支持体 31と円環支持体 32とが、内外歯車

12の軸方向移動を規制する移動規制機構を有する実施の形態を第 2から第 4実施の形態として詳述する。

[0065] (第 2実施の形態）

本実施の形態では、円形支持体 31と円環支持体 32は、内外歯車 12の軸方向移動を規制する移動規制機構を有して、る。

[0066] 図 4及び図 5に示すように、移動規制機構は、円形支持体 31の外周面が凹円弧形状に形成してあり、円環支持体 32の内周面が凸円弧形状に形成してある。

[0067] ところで、電動モータ 4の駆動軸 5の回転によって、外歯車 11が回転し、その回転は、内外歯車 12に伝達し、ベルト 14を介して、従動側プーリ 13に伝わる。

[0068] この時、ベルト 14は、その芯線の向きや傾き、ベルト 14自身の捩れなどによって、ベルト 14は、軸方向に移動しょうとする。

[0069] また、内外歯車 12も、ベルト 14の回転力によって軸方向に移動しょうとする。

[0070] 本実施の形態では、円形支持体 31の外周面が凹円弧形状に形成してあり、円環支持体 32の内周面が凸円弧形状に形成してあり、また、内外歯車 12は、常に、従動側プーリ 13方向にベルトの張力よつて押し付けられている。

[0071] その結果、凹凸円弧形状が案内の役割を果たし、内外歯車 12の軸方向移動を規制することができ、内外歯車 12とハウジング 1, 2等との接触を回避することができる。

[0072] 従って、滑り接触による作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することができる。

[0073] し力も、凹凸形状は、例えば、それぞれ異なる曲率半径として、円形支持体 31と円環支持体 32との接触部を略点接触に近い接触形態としている。これにより、接触部が小面積 (略点接触)で転がり接触することにより、摩擦'摩耗を著しく低減することができる。

[0074] また、円形支持体 31と円環支持体 32の凹凸形状は、内外歯車 12の軸方向移動を規制できれば良い。図 6Aのように、円形支持体 31と円環支持体 32の凹凸形状は、曲面でなくともよぐ凹凸形状であって、略鈍角形状で接触するように形成してあってちょい。

[0075] また、図 6Bのように、円形支持体 31と円環支持体 32で、凹凸円弧形状の向きが逆であっても良い。

[0076] さらに、図 6Cに示すように、凹凸円弧形状での接触部を複数箇所としても良い。

[0077] (第 3実施の形態）

図 7は、本発明の第 3実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の要部の拡大断面図である。

[0078] 本実施の形態は、その基本的構造が上述した実施の形態と同様であり、相違する点について説明する。

[0079] 本実施の形態では、円形支持体 31と円環支持体 32は、内外歯車 12の軸方向移動を規制する移動規制機構を有して、る。

[0080] 図 7に示すように、移動規制機構は、円形支持体 31と円環支持体 32との接触部の形状がテーパ形状として対向してあり、且つ、対称に形成してある。

[0081] ところで、内外歯車 12がベルト 14の回転力によって軸方向に移動しょうとする際、本実施の形態では、円形支持体 31と円環支持体 32との接触部の形状がテーパ形状として対向してあり、且つ、対称に形成してあり、また、内外歯車 12は、常に、従動側プーリ 13方向に張力よつて押し付けられて、る。

[0082] その結果、このようなテーパであって対称的な形状が案内の役割を果たし、内外歯車 12の軸方向移動を規制することができ、内外歯車 12とハウジング 1, 2等との接触を回避することができる。

[0083] 従って、滑り接触による作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することができる。

[0084] し力も、テーパであって対称的な形状であることから、円形支持体 31と円環支持体

32との接触部を略点接触に近い接触形態としている。これにより、接触部が小面積（略点接触)で転がり接触することにより、摩擦'摩耗を著しく低減することができる。

[0085] なお、テーパの向きは、円形支持体 31と円環支持体 32とで、逆になつていても良い。

[0086] (第 4実施の形態）

図 8は、本発明の第 4実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

[0087] 本実施の形態は、その基本的構造が上述した実施の形態と同様であり、相違する点について説明する。

[0088] 本実施の形態では、内外歯車 12の外周面の嚙合歯と、後述するラック軸 21の同軸上に設けた従動側プーリ 13の外周面の嚙合歯との間には、内側に嚙合歯を有する斜歯ベルト 41が掛け渡してある。

[0089] 内外歯車 12の回転が斜歯ベルト 41を介して従動側プーリ 13に伝わる時、斜歯べルト 41は、斜歯の角度、芯線の向きや傾き、斜歯ベルト 41自身の捩れなどによって、軸方向に移動しょうとする。 [0090] 本実施の形態においても、斜歯ベルト 41が軸方向に移動しょうとする際、円形支持体 31の外周面が凹円弧形状に形成してあり、円環支持体 32の外周面が凸円弧形状に形成してあり、また、内外歯車 12は、常に、従動側プーリ 13方向にベルトの張力によって押し付けられて、る。

[0091] その結果、凹凸円弧形状が案内の役割を果たし、内外歯車 12の軸方向移動を規制することができ、内外歯車 12とハウジング 1, 2等との接触を回避することができる。

[0092] 従って、内外歯車が移動せず、他と接触を起こさな、ので、作動トルク低減と異音発生防止が期待できる。従って、作動トルク低減の結果として歯の耐久強度の向上が期待できる。換言すれば、滑り接触による作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することが期待できる。

[0093] し力も、凹凸形状は、例えば、それぞれ異なる曲率半径として、円形支持体 31と円環支持体 32と接触部を略点接触に近い接触形態としている。これにより、接触部が小面積 (略点接触)で転がり接触することにより、摩擦'摩耗を著しく低減することができる。

[0094] なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

[0095] 次に第 5から第 7の実施の形態として、上述の第 1実施の形態に加え、内外歯車の両側部に、ベルトの軸方向移動を規制するためのフランジを設けた形態にっ、て説明する。

[0096] (第 5実施の形態）

上述の第 1実施の形態に加え、図 10Aに示すように、内外歯車 12の両側部に、ベルト 14の軸方向移動を規制するためのフランジ 40が設けた実施の形態について、第 5から第 7の実施の形態として説明する。

[0097] ところで、電動モータ 4の駆動軸 5の回転によって、外歯車 11が回転し、その回転は、内外歯車 12に伝達し、ベルト 14を介して、従動側プーリ 13に伝わる。この時、ベルト 14は、その芯線の向きや傾き、ベルト 14自身の捩れなどによって、ベルト 14は、軸方向に移動しょうとする。また、ベルト 14が斜歯ベルト（図示略)ならば、斜歯の角度によっても、軸方向へ移動する。

[0098] このような場合、本実施の形態では、上記のように、内外歯車 12の両側部に、ベルト 14の軸方向移動を規制するためのフランジ 40が設けてある。

[0099] 従って、ベルト 14が軸方向移動してハウジング 1, 2などに接触することを回避することができ、それによる作動トルクの増カロ、耐久性の低下、異音の発生を確実に防止することができる。

[0100] (第 6実施の形態）

図 10Bは、本発明の第 6実施の形態に係り、円形支持体と円環支持体の拡大断面図である。

[0101] 本実施の形態では、フランジ 40は、内外歯車 12の端部に設けた円環支持体 32に一体的に形成してある。

[0102] 従って、この場合にも、ベルト 14が軸方向移動してハウジング 1, 2などに接触することを回避することができ、それによる作動トルクの増カロ、耐久性の低下、異音の発生を確実に防止することができる。

[0103] カロえて、フランジ 40は、円環支持体 32に一体的に形成してあることから、フランジを別体で取付けるための手段の省略、取付け部の肉厚の低減が可能であり、構造をコンパタトにする効果を有する。

[0104] (第 7実施の形態）

図 10Cは、本発明の第 7実施の形態に係り、円形支持体と円環支持体の拡大断面図である。

[0105] 本実施の形態では、フランジ 40は、内外歯車 12の端部に設けた円環支持体 32に一体的に形成してある。

[0106] 従って、この場合にも、ベルト 14が軸方向移動してハウジング 1, 2などに接触することを回避することができ、それによる作動トルクの増カロ、耐久性の低下、異音の発生を確実に防止することができる。

[0107] カロえて、フランジ 40は、円環支持体 32に一体的に形成してあることから、フランジを別体で取付けるための手段の省略、取付け部の肉厚の低減が可能であり、構造をコンパタトにする効果を有する。

[0108] また、本実施の形態では、円形支持体 31と円環支持体 32は、内外歯車 12の軸方向移動を規制する移動規制機構を有している。移動規制機構は、円形支持体 31の外周面が凹円弧形状に形成してあり、円環支持体 32の内周面が凸円弧形状に形成してある。

[0109] 円形支持体 31の外周面が凹円弧形状に形成してあり、円環支持体 32の内周面が凸円弧形状に形成してあり、また、内外歯車 12は、常に、従動側プーリ 13方向にベルトの張力によって押し付けられている。その結果、凹凸円弧形状が案内の役割を果たし、内外歯車 12の軸方向移動を規制することができ、内外歯車 12とハウジング 1, 2等との接触を回避することができる。従って、滑り接触による作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することができる。

[0110] し力も、凹凸形状は、例えば、それぞれ異なる曲率半径として、円形支持体 31と円環支持体 32との接触部を略点接触に近い接触形態としている。これにより、接触部が小面積 (略点接触)で転がり接触することにより、摩擦'摩耗を著しく低減することができる。

[0111] また、円形支持体 31と円環支持体 32の凹凸形状は、内外歯車 12の軸方向移動を規制できれば良い。円形支持体 31と円環支持体 32の凹凸形状は、曲面でなくともよぐ凹凸形状であって、略鈍角形状で接触するように形成してあってもよい。また、円形支持体 31と円環支持体 32で、凹凸円弧形状の向きが逆であっても良い。さらに、凹凸円弧形状での接触部を複数箇所としても良！ヽ。

[0112] なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

[0113] 上記の実施の形態 1〜7における外歯車の外歯、内外歯車の内歯及び外周面嚙合歯、ベルトの嚙合歯、及び従動側プーリの外周面嚙合歯の歯の形状は、第 1〜3 実施例では直歯を用いた例を説明したが、これを第 4実施例のように斜歯を用いても良い。（第 8実施の形態）

しかし、以下に説明する本発明の第 8の実施の形態ではそれらの歯を斜歯に設定し、斜歯の捩れ方向はいずれも同一方向に設定した。以下にその実施の形態を詳述する。

[0114] 図 11は、本発明の実施の形態に係り、ボールねじ式で別軸式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

[0115] 図 12Aは、図 11に示した、外歯車と、内外歯車と、ベルトとの嚙合い部を拡大して示す模式図であり、図 12Bは、外歯車の外歯と内外歯車の内歯との嚙合いピッチ線 (X)を破線で示し、内外歯車の外周面嚙合歯とベルトの嚙合歯との嚙合いピッチ線を実線 (Y)で示した模式図である。

[0116] 本実施の形態では、図 12A、 12Bに示すように、外歯車 11の外歯、内外歯車 12の内歯 12a及び外周面嚙合歯 12b、ベルト 14の嚙合歯、及び従動側プーリ 13の外周面嚙合歯は、斜歯に設定してあり、これらの斜歯の捩れ方向は、同一方向になるように設定してある。

[0117] 図 12Aに示すように、外歯車 11の外歯と内外歯車 12の内歯 12aとの嚙合いから、内外歯車 12には、接線力（Fa)が発生する。

[0118] また、内外歯車 12の外周面嚙合歯 12bとベルト 14の嚙合歯との嚙合いから、内外歯車 12には、接線力（Fb)が発生する。

[0119] これら接線力（Fa, Fb)から、斜歯の角度によって、図 12Bに示すような軸方向への分力が発生し、内外歯車 12の軸線に水平な分力は、内外歯車 12の軸方向移動力となる。

[0120] この時、上述した斜歯の捩れ方向が同一方向になるように設定してあれば、外歯車 11の外歯と内外歯車 12の内歯 12aとの嚙合いにより発生する軸方向移動力と、内外歯車 12の外周面嚙合歯 12bとベルト 14の嚙合歯との嚙合いにより発生する軸方向移動力とは、反対方向に働く。

[0121] これにより、回転によって、外歯車 11の外歯と内外歯車 12の内歯 12aとの嚙合いから発生する内外歯車 12を軸方向移動させようとする軸方向移動力と、内外歯車 12 の外周面嚙合歯 12bとベルト 14の嚙合歯との嚙合いから発生する内外歯車 12を軸方向移動させようとする軸方向移動力とを、互いに逆向きとなるように設定することができ、その結果、内外歯車 12の軸方向移動を規制することができる。

[0122] また、内外歯車 12の内歯 12aの捩れ角は、 Θ であり、内外歯車 12の外周面嚙合

a

歯 12bの捩れ角は、 Θ であるとき、上記 2つの軸方向移動力が互いに反対方向であ

b

つて、且つ、釣り合うためには、

式 1

[0123]

となればよい。図 12Aにおいて、内外歯車 12の内歯 12aの嚙合いピッチ円半径は、 r であり、内外歯車 12の外周面嚙合歯 12bとベルト 14の嚙合歯との嚙合!、ピッチ円 a

半径は、 rであるとすると、接線力（Fa, Fb)は、夫々、嚙合い部に働くトルク力も求め

b

られ、

式 2

[0124]

となり、式（1)は、

式 3

[0125]

となる。ここで、内外歯車 12の内歯 12aと、外周面嚙合歯とは、当然、一体であり、伝達するトルクは等しいから、

Ta=Tb

より、以下の式が算出される。

式 4 [0126]

r_h tan Θ,

r_a tan ^

[0127] このため、以上の関係を持つ捩れ角を有する本実施の形態によれば、内外歯車 12 の内歯 12aと、外周面嚙合歯とに発生する 2つの軸方向移動力を、相殺することができ、内外歯車 12の軸方向の移動を規制することができる。

[0128] 従って、内外歯車 12の軸方向移動を規制し、作動トルクの増加や耐久性の低下を抑制すると共に、異音の発生を防止することができる。

[0129] なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

[0130] なお、上述の電動パワーステアリング装置は、通常の操舵機構のように前輪を操舵するために用いてもょ、し、 4輪操舵機構の前輪または後輪の操舵に用いることができることは当然である。

また、本発明は、ステアリングホイールとラック軸が機械的に連結されていない、いわゆるステアバイワイヤ（SBW)式のステアリングにも適用できる。また、上述した第

1から第 8の実施の形態を組み合わせることも当然本発明に含まれる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、 2004年 12月 28日出願の日本特許出願（特願 2004— 381681)、 2005年 1 月 25日出願の日本特許出願 (特願 2005— 017257)、 2005年 1月 28日出願の日本特許出願（特願 2005— 022075)、 2005年 3月 22日出願の日本特許出願（特願 2005— 08 2230)、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0131] 上述した本発明によれば、内外歯車に作用するベルト張力のうちのラジアル力を、円形支持体と円環支持体とにより支持することができ、両歯車はトルク伝達のみを受け持つことができる。従って、両歯車には、ベルト張力によるラジアル力は、作用せず、内外歯車が外歯車に食い込む事がない。よって、歯の耐久強度が高ぐ作動音や作動トルクを低減することができる電動パワーステアリング装置が提供される。

Claims

請求の範囲

前記内外歯車の端部に、略同軸上に、前記円形支持体と内接して前記円形支持体を支持する円環支持体が設けてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置

[2] 前記円形支持体は、その外径が前記外歯車の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してあり、

前記円環支持体は、その内径が前記内外歯車の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してあることを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。

[3] 前記円形支持体と前記円環支持体とは、前記内外歯車の軸方向移動を規制する移動規制機構を有することを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。

[4] 前記円形支持体は、その外径が前記外歯車のピッチ円直径に略等しく設定してあり、

前記円環支持体は、その内径が前記内外歯車の内歯のピッチ円直径に略等しく設定してあることを特徴とする請求項 3に記載の電動パワーステアリング装置。

[5] 前記移動規制機構は、前記円形支持体と前記円環支持体との接触部の形状を、一方を凸形状に形成し、他方を凹形状に形成してあることを特徴とする請求項 3に記載の電動パワーステアリング装置。

[6] 前記移動規制機構は、前記円形支持体と前記円環支持体との接触部の形状を、テーパ形状として対向し、且つ、対称に形成してあることを特徴とする請求項 3に記載の電動パワーステアリング装置。

[7] 前記内外歯車の側部に、フランジが設けてあることを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。

[8] 前記フランジは、前記内外歯車の端部に設けた前記円環支持体に一体的に形成してあることを特徴とする請求項 7に記載の電動パワーステアリング装置。

[9] 前記外歯車の外歯、前記内外歯車の内歯及び外周面嚙合歯、前記ベルトの嚙合歯、及び前記従動側プーリの外周面嚙合歯は、斜歯に設定してあり、

これらの斜歯の捩れ方向は、同一方向になるように設定してあることを特徴とする請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。

[10] 前記内外歯車の内歯の捩れ角は、 Θ であり、

a

前記内外歯車の外周面嚙合歯の捩れ角は、 Θ

bであり、

前記内外歯車の内歯の嚙合いピッチ円半径は、 r

aであり、

前記内外歯車の外周面嚙合歯と前記ベルトの嚙合歯との嚙合いピッチ円半径は、 rであり、以下の関係を満たすべく θ , Θ , r , rが設定されたことを特徴とする請求 b a b a b

項 9に記載の電動パワーステアリング装置。

(式 4)

r_h tan 9_b

r₀ tan

[11] 4輪操舵の後輪操舵に用いることを特徴とした請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。

[12] 前記ステアリングホイールと前記ラック軸とが機械的に連結されていない、ステアバイワイヤ式のステアリングに用いられることを特徴とした請求項 1に記載の電動パワーステアリング装置。