JP4808541B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

近年、車両では、ステアリングハンドルの操舵力を軽減して快適な操舵感を得るために、電動パワーステアリング装置が多用されている。
電動パワーステアリング装置は、操舵トルクに応じてモータで補助トルクを発生させ、この補助トルクをウォームホイール機構によって倍力し、ステアリング系に伝達している。

ところで、電動パワーステアリング装置のウォームホイール機構においてウォームギヤとウォームホイールギヤ間のバックラッシュは、ノイズの発生に関わる非常に重要な問題である。つまり、ウォームギヤとウォームホイールギヤが噛み合って回転するにはバックラッシュは必要不可欠であるが、バックラッシュが大きすぎると、トルク荷重の逆転時にノッキングノイズが発生する場合がある。そのため、バックラッシュの調整が必要である。

特許文献１には、ウォームギヤとウォームホイールギヤ間のバックラッシュを調整するバックラッシュ調整機構を備えた電動パワーステアリング装置が開示されている。この電動パワーステアリング装置では、モータロータに出力シャフトの一端を装着し、この出力シャフトの他端側をギヤハウジング内に挿入し、ギヤハウジング内に収容された部分にウォームギヤを一体に形成し、出力シャフトの他端側先端とモータロータに近い部分とを第１軸受、第２軸受を介してギヤハウジングに取り付け、ギヤハウジング内に配置されたウォームホイールギヤに前記ウォームギヤを噛み合わせている。バックラッシュ調整機構は、出力シャフトの他端側先端を支持する第１軸受をウォームホイールギヤの回転中心に対して接近離反可能にする偏心装置と、出力シャフトのモータロータに近い部分を支持する第２軸受の角度を変更可能にする角度調整装置とから構成されている。
特表２００１−５１４１２２号公報

前記バックラッシュ調整機構の場合には、偏心装置によって第１軸受とウォームホイールギヤの軸間距離を変更するとともに、角度調整装置によってモータロータに対する出力シャフトの取り付け角度を変更することによって、ウォームギヤとウォームホイールギヤ間のバックラッシュを調整する。つまり、第２軸受を支点にして出力シャフトを傾けることによってバックラッシュを調整する。

しかしながら、このようなバックラッシュ調整機構は、構造が複雑で、生産性が低いという問題がある。
また、モータロータに貫通設置されたモータシャフトの端部にウォームギヤを一体に設けた構成のモータの場合には、このバックラッシュ調整機構を採用するのは構造上困難であった。
そこで、この発明は、構造が簡単で、ウォームホイール機構のバックラッシュ調整も簡単にできる電動パワーステアリング装置を提供するものである。

この発明に係る電動パワーステアリング装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、モータ（例えば、後述する実施例におけるモータ６０）と、前記モータの回転軸（例えば、後述する実施例における出力軸６１）に相対回転不能に設けられたウォームギヤ（例えば、後述する実施例におけるウォームギヤ６２）と、前記ウォームギヤに噛合するとともにステアリング系に連係されたウォームホイールギヤ（例えば、後述する実施例におけるウォームホイールギヤ１３）と、前記モータのモータハウジング（例えば、後述する実施例におけるモータハウジング６３）が取り付けられ前記ウォームギヤおよびウォームホイールギヤを収納するギヤハウジング（例えば、後述する実施例におけるギヤハウジング２０）と、を備え、前記モータが発生する駆動力により車両を転舵する電動パワーステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１００）において、前記モータと前記ギヤハウジングの接合部には、前記モータハウジングを前記ギヤハウジングに対して回転させることにより前記回転軸を前記ウォームホイールギヤの回転中心から接近離反する方向へ平行移動可能にする偏心機構（例えば、後述する実施例における嵌合穴２２，２４、嵌合凸部６７，７２）が設けられており、前記偏心機構は、前記モータハウジングのフランジ部（例えば、後述する実施例におけるフランジ部６６）に設けられた第１嵌合凸部（例えば、後述する実施例における嵌合凸部６７）と該第１嵌合凸部が偏心して挿入される前記ギヤハウジングの第１嵌合穴（例えば、後述する実施例における嵌合穴２２）、および、前記モータハウジングから突出する前記モータの前記回転軸の先端を回転自在に支持する軸受（例えば、後述する実施例における軸受６９）を取り付けた軸受キャップ（例えば、後述する実施例における軸受キャップ７０）に設けられた第２嵌合凸部（例えば、後述する実施例における嵌合凸部７２）と該第２嵌合凸部が偏心して挿入される前記ギヤハウジングの第２嵌合穴（例えば、後述する実施例における嵌合穴２４）とから構成され、前記第１嵌合凸部の中心（例えば、後述する実施例における中心６７ａ）と前記回転軸の軸中心（例えば、後述する実施例における軸中心６１ａ）との間の偏心量と、前記第２嵌合凸部の中心（例えば、後述する実施例における中心７２ａ）と前記回転軸の軸中心との間の偏心量とを同一にしたことを特徴とする。

このように構成することにより、偏心機構の構造が簡単になる。また、モータハウジングを前記ギヤハウジングに対して回転させると、偏心機構によってモータの回転軸がウォームホイールギヤの回転中心から接近離反する方向へ平行移動するので、ウォームギヤとウォームホイールギヤとの軸間距離を調整することができる。その結果、ウォームギヤとウォームホイールギヤ間のバックラッシュを簡単に調整することができる。

請求項１に係る発明によれば、偏心機構の構造が簡単になる。また、ウォームギヤとウォームホイールギヤ間のバックラッシュを簡単に調整することができる。さらに、ウォームホイール機構におけるノイズを低減することができ、電動パワーステアリング装置の静粛性が向上する。

以下、この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例を図１から図４の図面を参照して説明する。
図１は車両の電動パワーステアリング装置１００の概略構成図であり、図２は図１Ａ−Ａ矢視の詳細断面図である。
パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール（操作子）２に連結されたステアリングシャフト１を備えている。ステアリングシャフト１は、ステアリングホイール２に一体結合されたメインステアリングシャフト３と、ラック＆ピニオン機構のピニオン７が一体的に設けられたピニオン軸５とが、ユニバーサルジョイント４によって連結されて構成されている。

ピニオン軸５はギヤハウジング２０に収容され、その下部、中間部、上部を軸受６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって支持されており、ピニオン軸５の軸受６ｂ，６ｃ間にはウォームホイールギヤ１３が嵌着されている。ピニオン軸５の下端部であって軸受６ａ，６ｂ間にはピニオン７が一体に形成されており、ピニオン７には車幅方向に往復動し得るラック軸８のラック歯８ａが噛合し、ラック軸８はスプリング１６によって付勢されたラックガイド１７によってピニオン７側に押圧されている。ラック軸８の両端に設けられたラックエンド８ｂにはそれぞれタイロッド９が連結され、タイロッド９に転舵輪としての前輪１０が連係されている。この構成により、ステアリングホイール２の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪１０，１０を転舵させて車両の向きを変えることができる。ここで、ピニオン軸５、ラック軸８、タイロッド９はステアリング系を構成する。

電動パワーステアリング装置１００は、ステアリングホイール２による操舵力を軽減するための補助トルクを発生させるブラシレスモータからなるステアリングモータ（以下、モータと略す）６０を備えている。モータ６０はギヤハウジング２０に取り付けられており、その出力軸（回転軸）６１をギヤハウジング２０内に挿入させている。ギヤハウジング２０内に挿入された出力軸６１にはウォームギヤ６２が形成され、このウォームギヤ６２がウォームホイールギヤ１３に噛合している。ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３もギヤハウジング２０に収納されている。ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３は減速機構を構成し、モータ６０で発生したトルクは、ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３により倍力されてピニオン軸５に伝達される。

ピニオン軸５において上部の軸受６ｄを間に挟んで上部および下部の外周面には、磁歪膜（磁歪部）３１，３２が設けられており、これら磁歪膜３１，３２に対向して検出コイル３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂが配置されている。検出コイル３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂはそれぞれコイルケース３５を介してギヤハウジング２０に取り付けられており、検出回路（図示略）に接続されている。この検出回路は、磁歪に起因して生じる各検出コイル３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂのインダクタンスの変化を電圧変化に変換して制御装置（図示略）に出力し、制御装置は各検出回路の出力に基づいてステアリングシャフト１に作用する操舵トルクを算出する。このパワーステアリング装置１００において、ピニオン軸５と磁歪膜３１，３２と検出コイル３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂは、操舵トルク（操舵入力）を検出する磁歪式トルクセンサ３０を構成する。
ピニオン軸５における磁歪膜３１の上側とギヤハウジング２０との間はオイルシール４０によってシールされている。
この電動パワーステアリング装置１００は、磁歪式トルクセンサ３０によって運転者の操舵トルク（操舵入力）を検出し、検出した操舵トルクに応じてモータ６０を駆動して前輪１０を転舵する。

ところで、この電動パワーステアリング装置１００は、モータ６０の出力軸６１をウォームホイールギヤ１３の回転中心から接近離反する方向へ平行移動可能にする偏心機構を備えている。以下、図３および図４を参照して偏心機構について詳述する。
偏心機構はギヤハウジング２０とモータ６０との接合部に設けられている。
図３および図４に示すように、モータ６０はステータおよびロータ（いずれも図示略）を収容するモータハウジング６３を備え、出力軸６１はその一端部を軸受６４を介してモータハウジング６３に、中間部を軸受６５を介してフランジ部６６に回転自在に支持され、出力軸６１の軸受６４，６５間に前記ロータが固定されている。出力軸６１の他端側はモータハウジング６３のフランジ部６６から外方へ突出しており、この他端側に前述したウォームギヤ６２が一体形成されている。フランジ部６６の端面６６ａには外方に突出する断面円形の嵌合凸部６７が形成されている。図４（Ｂ）に示すように、嵌合凸部６７の中心６７ａは出力軸６１の軸中心６１ａ（換言すると軸受６５の中心）に対して偏心して配置されている。

モータ６０は、ギヤハウジング２０に形成された平坦なモータ取付座２１にフランジ部６６の端面６６ａを当接させ、モータ取付座２１に形成された円形の嵌合穴２２に嵌合凸部６７を挿入させてギヤハウジング２０に取り付けられ、出力軸６１をギヤハウジング２０内に挿入させている。ギヤハウジング２０内において、出力軸６１はピニオン軸５から離間して位置し且つピニオン軸５と直交するように配置される。
フランジ部６６をボルト６８によってギヤハウジング２０に締結する前においては、嵌合凸部６７は嵌合穴２２内で回転摺動可能であり、図４（Ｂ）に示すようにボルト６８の雄ねじ部６８ａを挿通させるフランジ部６６のボルト挿通穴６６ｂは丸穴ではなく、嵌合凸部６７の中心６７ａを中心とする円弧状に形成されている。

また、出力軸６１の他端部は軸受キャップ７０に取り付けられた軸受６９を介してギヤハウジング２０に回転自在に支持されている。軸受キャップ７０は蓋部７１から断面円形の嵌合凸部７２が突設されており、嵌合凸部７２の内側に軸受６９が挿入される円形の軸受穴７３が設けられている。図３（Ｂ）に示すように、嵌合凸部７２の中心７２ａは出力軸６１の軸中心６１ａ（換言すると軸受６９の中心）に対して偏心して配置されている。嵌合凸部７２の中心７２ａと出力軸６１の軸中心６１ａ間の偏心量δは、嵌合凸部６７の中心６７ａと出力軸６１の軸中心６１ａ間の偏心量δと同一にされている。

軸受キャップ７０は、ギヤハウジング２０においてモータ取付座２１と対向する位置に設けられた平坦なキャップ座２３に蓋部７１の端面７１ａを当接させ、キャップ座２３に形成された円形の嵌合穴２４に嵌合凸部７２を挿入させてギヤハウジング２０に取り付けられている。なお、図示を省略するが、軸受キャップ７０をギヤハウジング２０に固定するボルトと、該ボルトを挿通させる軸受キャップ７０のボルト挿通穴の関係は、ボルト６８とフランジ部６６のボルト挿通穴６６ｂの関係と同様にされており、軸受キャップ７０をギヤハウジング２０に固定する前においては、嵌合凸部７２は嵌合穴２４内で回転摺動可能である。

この実施例では、ギヤハウジング２０の嵌合穴２２とモータハウジング６３の嵌合凸部６７、および、ギヤハウジング２０の嵌合穴２４と軸受キャップ７０の嵌合凸部７２によって、偏心機構が構成されており、極めて構成が簡単である。

次に、この偏心機構の作用について説明する。偏心機構はウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３との間のバックラッシュを調整する際に使用するものであり、電動パワーステアリング装置１００の組立時あるいは組立後に実施可能である。
電動パワーステアリング装置１００の組立時にバックラッシュ調整を実施する場合は、次のようにして実施することができる。初めに、ウォームホイールギヤ１３を装着したピニオン軸５をギヤハウジング２０にセットしておく。次に、ギヤハウジング２０の嵌合穴２２からモータ６０の出力軸６１を挿入するとともに、嵌合穴２２に嵌合凸部６７を嵌め込み、出力軸６１のウォームギヤ６２をウォームホイールギヤ１３に噛合させる。なお、この時点では出力軸６１の先端に軸受６９、軸受キャップ７０を装着しない。

そして、モータ６０のフランジ部６６の端面６６ａをギヤハウジング２０のモータ取付座２１に面接触させながら、モータハウジング６３をギヤハウジング２０に対して回転する。すると、出力軸６１の先端側は自由になっており、嵌合凸部６７の中心はモータ６０の出力軸６１の軸中心６１ａに対して偏心しているので、出力軸６１がウォームホイールギヤ１３の回転中心から接近離反する方向へ平行移動する。これにより、ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３の軸間距離を調整することができ、その結果、ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３との間のバックラッシュを最適値に調整することができる。
バックラッシュの調整完了後、出力軸６１の先端に軸受６９を嵌合し、軸受キャップ７０をギヤハウジング２０の嵌合穴２４に取り付ける。なお、軸受キャップ７０の嵌合凸部７２の中心は軸受６９の中心（出力軸６１の軸中心６１ａ）に対して偏心しているので、バックラッシュ調整後でも軸受６９を軸受穴７３に挿入しつつ嵌合凸部７２を嵌合穴２４に挿入することができる。

また、電動パワーステアリング装置１００の組立後においては、軸受キャップ７０をギヤハウジング２０に固定しているボルト、および、モータハウジング６３をギヤハウジング２０に固定しているボルト６８を緩め、モータハウジング６３をギヤハウジング２０に対して回転してモータ６０の出力軸６１を平行移動させた後、軸受キャップ７０を嵌合穴２４内で回転させる。

このように、この電動パワーステアリング装置１００においては、ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３との間のバックラッシュを簡単に最適値に調整することができる。また、バックラッシュを最適値に調整することができるので、ウォームギヤ６２とウォームホイールギヤ１３間のトルク伝達がスムーズに行われ、且つ、トルク荷重逆転時のノッキングノイズを抑制することができる。その結果、電動パワーステアリング装置１００の静粛性が向上する。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例ではモータの出力軸（回転軸）にウォームギヤを一体形成しているが、出力軸とは別体に形成したウォームギヤを出力軸に外嵌して、出力軸とウォームギヤとを相対回転不能に一体化してもよい。

この発明に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 図１Ａ−Ａ矢視の詳細断面図である。 （Ａ）は図１Ｂ−Ｂ矢視の詳細断面図であり、（Ｂ）は軸受キャップの嵌合凸部と出力軸中心の相対位置関係を示す図である。 （Ａ）はモータの部分断面図であり、（Ｂ）はモータハウジングの嵌合凸部と出力軸中心の相対位置関係を示す図である。

符号の説明

１３ ウォームホイールギヤ
２０ ギヤハウジング
２２ 嵌合穴（第１嵌合穴、偏心機構）
２４ 嵌合穴（第２嵌合穴、偏心機構）
６０ モータ
６１ 出力軸（回転軸）
６１ａ 軸中心
６２ ウォームギヤ
６３ モータハウジング
６６ フランジ部
６７ 嵌合凸部（第１嵌合凸部、偏心機構）
６７ａ 中心（第１嵌合凸部の中心）
６９ 軸受
７０ 軸受キャップ
７２ 嵌合凸部（第２嵌合凸部、偏心機構）
７２ａ 中心（第２嵌合凸部の中心）
１００ 電動パワーステアリング装置

Claims (1)

1. モータと、
   前記モータの回転軸に相対回転不能に設けられたウォームギヤと、
   前記ウォームギヤに噛合するとともにステアリング系に連係されたウォームホイールギヤと、
   前記モータのモータハウジングが取り付けられ前記ウォームギヤおよびウォームホイールギヤを収納するギヤハウジングと、
   を備え、前記モータが発生する駆動力により車両を転舵する電動パワーステアリング装置において、
   前記モータと前記ギヤハウジングの接合部には、前記モータハウジングを前記ギヤハウジングに対して回転させることにより前記回転軸を前記ウォームホイールギヤの回転中心から接近離反する方向へ平行移動可能にする偏心機構が設けられており、
   前記偏心機構は、前記モータハウジングのフランジ部に設けられた第１嵌合凸部と該第１嵌合凸部が偏心して挿入される前記ギヤハウジングの第１嵌合穴、および、前記モータハウジングから突出する前記モータの前記回転軸の先端を回転自在に支持する軸受を取り付けた軸受キャップに設けられた第２嵌合凸部と該第２嵌合凸部が偏心して挿入される前記ギヤハウジングの第２嵌合穴とから構成され、
   前記第１嵌合凸部の中心と前記回転軸の軸中心との間の偏心量と、前記第２嵌合凸部の中心と前記回転軸の軸中心との間の偏心量とを同一にしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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