JP2000240747A - 電動式回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・軽量でバックラッシュが少なく、しか
も大きなトルクを得られる構造を実現する。 【解決手段】 電動モータ５の出力を、互いに直列に配
置した摩擦減速機４２とウォーム減速機４３とを介し
て、ステアリングシャフト２に伝達する。ウォーム減速
機４３の減速比を、バックラッシュを大きくする事なく
大きくできるので、上記課題を解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る電動式回転駆
動装置は、例えば自動車の操舵装置に組み込み、運転者
がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減
を図る為のパワーステアリング装置として利用する。或
は、自動車用ブレーキを作動させる為のアクチュエー
タ、自動車用の自動変速機の変速状態を切り換える為の
アクチュエータ、更にはエンジンを始動させる為のスタ
ータ（セルモータ）としても利用できる。

【０００２】

【従来の技術】例えば、操舵輪（フォークリフト等の特
殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転
者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽
減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広
く使用されている。又、この様なパワーステアリング装
置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パ
ワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動
式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリ
ング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ
（トルク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失
が少ない等の利点がある。図５は、この様な電動式パワ
ーステアリング装置の基本構成を略示している。

【０００３】入力部であるステアリングホイール１の操
作に基づいて回転する、被駆動軸であるステアリングシ
ャフト２の中間部には、上記ステアリングホイール１か
らこのステアリングシャフト２に加えられるトルクの方
向と大きさとを検出するトルクセンサ３と、減速機４と
を設けている。この減速機４の出力側は上記ステアリン
グシャフト２の中間部に結合し、入力側は、クラッチを
備えた電動モータ５の出力軸に結合している。又、上記
トルクセンサ３の検出信号は、車速を表す信号と共に、
上記電動モータ５への通電を制御する為の制御器６に入
力している。上記減速機４として従来一般的には、大き
なリード角を有し、動力の伝達方向に関して可逆性を有
するウォーム減速機を、一般的に使用していた。即ち、
回転力受取部材であるウォームホイールを上記ステアリ
ングシャフト２の中間部に固定すると共に、回転力付与
部材であり上記電動モータ５の出力軸に結合固定したウ
ォームを、上記ウォームホイールと係合させていた。

【０００４】操舵輪に舵角を付与する為、上記ステアリ
ングホイール１を操作し、上記ステアリングシャフト２
が回転すると、上記トルクセンサ３がこのステアリング
シャフト２の回転方向とトルクとを検出し、その検出値
を表す信号を上記制御器６に送る。するとこの制御器６
は、上記電動モータ５に通電し、上記減速機４を介して
上記ステアリングシャフト２を、上記ステアリングホイ
ール１に基づく回転方向と同方向に回転させる。この結
果、上記ステアリングシャフト２の先端部（図５の下端
部）は、上記ステアリングホイール１から付与された力
に基づくトルクよりも大きなトルクで回転する。

【０００５】この様なステアリングシャフト２の先端部
の回転は、自在継手７、７及び中間シャフト８を介して
ステアリングギヤ９の入力軸１０に伝達される。この入
力軸１０は、上記ステアリングギヤ９を構成するピニオ
ン１１を回転させ、ラック１２を介してタイロッド１３
を押し引きし、操舵輪１４に所望の舵角を付与する。上
述した説明から明らかな通り、上記ステアリングシャフ
ト２の先端部から自在継手７を介して中間シャフト８に
伝達されるトルクは、上記ステアリングホイール１から
上記ステアリングシャフト２の基端部（図５の上端部）
に加えられるトルクよりも、上記電動モータ５から減速
機４を介して加えられる補助動力分だけ大きい。従っ
て、上記操舵輪１４に舵角を付与する為に運転者が上記
ステアリングホイール１を操作する為に要する力は、上
記補助動力分だけ小さくて済む様になる。尚、上記電動
モータ５に付設したクラッチは、この電動モータ５が焼
き付き等により回転不能となる故障を起こした場合に接
続を断ち、上記電動モータ５の存在に基づいて上記ステ
アリングシャフト２が回転不能になる事を防止する役目
を有する。

【０００６】上述した様に電動式回転駆動装置の場合に
は従来から、電動モータ５とステアリングシャフト２と
の間に設ける減速機４として、ウォーム減速機等のギヤ
式の減速機のみを使用していた。即ち、自動車のパワー
ステアリングの補助動力源となる電動モータ５は、１２
Ｖ或は２４Ｖの直流電動モータであり、この電動モータ
５単独で必要なトルクを得る事は難しい。しかも、大き
なトルクを有する電動モータは、コスト、重量共に嵩む
為、量産性を考慮した場合、自動車用パワーステアリン
グ装置にこの様な電動モータを使用する事は好ましくな
い。

【０００７】この様な事情を考慮した場合、自動車用パ
ワーステアリングを構成する為の電動式回転駆動装置に
は、小型（例えばヨークの直径が１００mm以下）の電動
モータと、大きな減速比を有する減速機とを組み合わせ
て使用する事が好ましい。ところが、上記減速機として
ギヤ式の減速機のみを使用して必要な減速比を実現しよ
うとした場合には、補助動力の付与時に騒音や振動等が
発生し、運転者を含む乗員に不快感を与える場合があ
る。又、ギヤ式の減速機に不可避のバックラッシュが存
在する為、多少なりとも応答性が悪化する等、操作感が
悪くなる場合があった。特に、減速機の初段部分（電動
モータ寄り部分）で発生したバックラッシュは、拡大さ
れた状態で上記ステアリングシャフト２の回転方向の遊
び（がたつき）となる場合がある為、上記応答性の悪化
が顕著になり易い。これらの不都合は、バックラッシュ
を小さくしたり、或は減速機を構成するギヤを合成樹脂
製とする事により、或る程度解消できるが、寸法精度の
管理が難しくなる等の問題を生じる。

【０００８】これに対して特開平１１−２２７９９号公
報には、摩擦減速機（トラクションドライブ減速機）と
傘歯車式の減速機とを組み合わせた、自動車用パワース
テアリング用の電動式回転駆動装置が記載されている。
この公報に記載された電動式回転駆動装置の場合には、
従前の電動式回転駆動装置に比べれば運転時に発生する
騒音を低減すると共に、バックラッシュの低減に基づく
操作感の向上を図れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報に記載さ
れた電動式回転駆動装置の場合には、摩擦減速機と組み
合わせるギヤ式の減速機として傘歯車式の減速機を使用
している為、小型でしかも十分な出力トルクを有する電
動式回転駆動装置を実現する事が難しい。即ち、傘歯車
式の減速機により大きな減速比を実現する為には、出力
側に配置する被駆動歯車を大径にする必要があり、小型
化を図りにくくなる。入力側に配置する駆動歯車を小径
にする事により大きな減速比を実現する事も、理論的に
は可能であるが、安定した運転を確保する為には、バッ
クラッシュを極端に大きくする必要がある等、非現実的
である。

【００１０】又、自動車用ブレーキや自動車用の自動変
速機の変速状態を切り換える作業を、電動式のアクチュ
エータにより行なわせる事が研究されているが、この様
な電動式のアクチュエータの場合も、バックラッシュに
基づくがたつきを僅少に抑え、大きなトルクを得る事が
要求される。即ち、バックラッシュに基づくがたつき
は、電動式アクチュエータによる位置決め精度の悪化に
結び付く為、僅少に抑える必要がある。本発明は、上述
の様な従来構造が有する問題点を解消し、小型で大きな
出力トルクを得られ、しかもパワーステアリング装置等
に組み込んだ場合に良好な操作感を得られ、又、アクチ
ュエータとして利用した場合に高度の位置決め精度を得
られる電動式回転駆動装置を実現すべく発明したもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式回転駆動
装置は、電動モータと、この電動モータの出力軸により
回転駆動される被駆動軸と、これら出力軸と被駆動軸と
の間に互いに直列に配置された摩擦減速機及びウォーム
減速機とを備える。尚、このうちの摩擦減速機として
は、例えば前述の特開平１１−２２７９９号公報等に記
載されたウェッジローラ式のものが、伝達すべきトルク
の大小に拘らず、良好な伝達効率を実現できる事から、
好ましく利用できる。但し、特開昭４７−２６５６５号
公報等に記載されて従来から広く知られている遊星ロー
ラ式のものを使用する事もできる。又、上記摩擦減速機
とウォーム減速機との配列順序として好ましくは、電動
モータの側に摩擦減速機を、出力軸の側にウォーム減速
機を、それぞれ配置する。そして、上記電動モータと出
力軸との間の減速比（これら両減速機の減速比の積）
を、好ましくは５０〜２００程度にする。

【００１２】

【作用】上述の様な構成を有する本発明によれば、小型
で大きな出力トルクを得られ、しかもバックラッシュに
伴う操作感の悪化を最低限に抑えられる電動式回転駆動
装置を実現できる。又、電動式アクチュエータを構成し
た場合に、高度の位置決め精度を得られる。例えば、電
動式の自動車用パワーステアリング装置を構成する場
合、１２Ｖ又は２４Ｖで駆動される電動モータを実用的
な大きさに納める場合には、この電動モータのトルクは
０．１〜０．５kgf・m 程度であるが、摩擦減速機とウォ
ーム減速機とのトルク増大作用により、上記電動式回転
駆動装置の出力軸のトルクを５〜３０kgf・m 程度に迄大
きくできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の第１例として、本発明の電動式回転駆動装置を、自動
車用パワーステアリング装置の補助動力部として利用し
た状態を示している。ステアリングホイール１（図５参
照。図１には省略。）の操作に基づいて回転するステア
リングシャフト２の中間部は、ハウジング１５の内側
に、回転自在に支持している。又、上記ハウジング１５
の側方には、補助動力源となる電動モータ５と、この電
動モータ５の回転駆動力を減速してから上記ステアリン
グシャフト２に伝達する為の減速機４ａとを設けてい
る。このうちの減速機４ａは、摩擦減速機４２とウォー
ム減速機４３とを、上記電動モータ５の側から互いに直
列に配置して成る。

【００１４】本発明の電動式回転駆動装置に組み込む、
上記減速機４ａのうちの摩擦減速機４２を構成する減速
機ケース１６は、上記ハウジング１５の側方に設けた円
筒状の保持部１７の内側に保持固定している。上記減速
機ケース１６は、有底円筒状の本体１８と、この本体１
８の基端開口部を塞ぐ蓋体１９とから成る。この減速機
ケース１６内には、中心ローラ２０の内半部（図１の左
半部）を、上記蓋体１９の略中央部に形成した通孔２１
を通じて挿入している。上記中心ローラ２０の外周面
で、後述する外輪２２の内側に存在する部分を、第一の
円筒面２３としている。尚、上記通孔２１は、上記本体
１８の内周面の中心軸から、少しだけ外れた（偏った）
位置に設けている。上記中心ローラ２０は、上記通孔２
１の内側に、深溝型の玉軸受２４等の転がり軸受により
回転自在に支持し、上記電動モータ５により、上記減速
機４ａの入力部と上記電動モータ５の出力軸との間に設
けた電磁クラッチ５２を介して回転駆動自在としてい
る。

【００１５】又、上記減速機ケース１６の内側で上記中
心ローラ２０の周囲部分には、３本の枢軸２５ａ、２５
ｂ、２５ｃを、それぞれこの中心ローラ２０と平行に配
置している。即ち、これら各枢軸２５ａ、２５ｂ、２５
ｃの一端部（図１の右端部）を上記蓋体１９に支持する
と共に、他端部（図１の左端部）を連結板２６に支持し
ている。尚、これら３本の枢軸２５ａ、２５ｂ、２５ｃ
のうち、図２〜３の上部中央に位置する１本の枢軸２５
ａは、その両端部を上記蓋体１９及び連結板２６に形成
した嵌合孔に圧入固定若しくはほぼがたつきなく挿入し
ている。従って、この枢軸２５ａが、上記減速機ケース
１６内で円周方向或は直径方向に変位する事はない。

【００１６】これに対して、図２〜３の下部左右両側に
位置する残り２本の枢軸２５ｂ、２５ｃは、両端部を上
記蓋体１９及び連結板２６に対し、上記減速機ケース１
６の円周方向及び直径方向に亙る若干の変位自在に支持
している。この為に、上記蓋体１９及び連結板２６の一
部で上記枢軸２５ｂ、２５ｃの両端部に整合する部分に
は、図３に示す様に、上記両枢軸２５ｂ、２５ｃの外径
よりも大きな内径を有する支持孔２７、２７を形成し、
これら各支持孔２７、２７に、上記両枢軸２５ｂ、２５
ｃの両端部を緩く係合させている。そして、これら各枢
軸２５ａ、２５ｂ、２５ｃの中間部周囲に、それぞれが
中間ローラであるガイドローラ２８及びウェッジローラ
２９ａ、２９ｂを、それぞれラジアルニードル軸受３
０、３０、或は深溝型の玉軸受等の転がり軸受により、
回転自在に支持している。尚、上記連結板２６は、上記
蓋体１９の内面（上記ガイドローラ２８及びウェッジロ
ーラ２９ａ、２９ｂを設置した空間側の面で、図１の左
面）の一部で、上記ガイドローラ２８及びウェッジロー
ラ２９ａ、２９ｂから外れた位置に突設した突部３１、
３１に突き当て、連結ボルト３２、３２により、上記蓋
体１９に連結固定している。

【００１７】又、上記減速機ケース１６の内側で上記ガ
イドローラ２８及びウェッジローラ２９ａ、２９ｂを囲
む部分には、有底円筒状の外輪２２を、回転自在に設け
ている。この外輪２２は、円筒部３３と、この円筒部３
３の一端（図１の左端）部を塞ぐ底板部３４とを有す
る。そして、このうちの円筒部３３の内周面を、第二の
円筒面３５としている。そして、この第二の円筒面３５
と、上記ガイドローラ２８及びウェッジローラ２９ａ、
２９ｂの外周面である第三の円筒面３６、３６とを当接
自在としている。又、上記外輪２２を構成する上記底板
部３４の外面（上記各ローラ２８、２９ａ、２９ｂが存
在する空間と反対側の面で、図１の左面）の中心部に、
出力軸３７の基端部（図１の右端部）を結合固定してい
る。この出力軸３７は、前記減速機ケース１６を構成す
る本体１８の中央部に形成した第二の通孔３８の内側
に、深溝型の玉軸受３９等の転がり軸受により、回転自
在に支持している。

【００１８】上記ガイドローラ２８及びウェッジローラ
２９ａ、２９ｂの外周面である、上記第三の円筒面３
６、３６は、前記中心ローラ２０の外周面である第一の
円筒面２３、並びに上記外輪２２を構成する円筒部３３
の内周面である上記第二の円筒面３５に当接させてい
る。上記中心ローラ２０の中心と上記出力軸３７及び外
輪２２の中心とは互いに偏心している。即ち、前述の様
に、上記中心ローラ２０を挿通する通孔２１は、前記本
体１８の内周面の中心軸から少しだけ外れた位置に設け
ているのに対して、上記出力軸３７を挿通する第二の通
孔３８は上記本体１８の内周面の中心軸に一致する部分
に設けている。又、この第二の通孔３８の内側に回転自
在に支持した出力軸３７と外輪２２とは互いに同心であ
る。従って、上記中心ローラ２０と上記外輪２２及び出
力軸３７とは、上記通孔２１の減速機ケース１６の中心
からのずれ量δ分だけ、互いに偏心している。そして、
上記中心ローラ２０の外周面である第一の円筒面２３と
上記円筒部３３の内周面である第二の円筒面３５との間
に存在して上記ガイドローラ２８及びウェッジローラ２
９ａ、２９ｂが設けられた環状空間４９の幅寸法が、上
記δなる偏心量に見合う分だけ、円周方向に亙り不同に
なっている。

【００１９】この様に、上記環状空間４９の幅寸法を円
周方向に亙り不同にした分、上記ガイドローラ２８及び
ウェッジローラ２９ａ、２９ｂの外径を異ならせてい
る。即ち、上記外輪２２に対して中心ローラ２０が偏心
している側（図２〜３の下側）に位置するウェッジロー
ラ２９ａ、２９ｂの径を、互いに同じとすると共に比較
的小径にしている。これに対して、上記外輪２２に対し
て中心ローラ２０が偏心しているのと反対側（図２〜３
の上側）に位置するガイドローラ２８の径を、上記両ウ
ェッジローラ２９ａ、２９ｂよりも大きくしている。そ
して、これらガイドローラ２８及びウェッジローラ２９
ａ、２９ｂの外周面である第三の円筒面３６、３６を、
上記第一、第二の円筒面２３、３５に当接させている。

【００２０】尚、上記１個のガイドローラ２８及び２個
のウェッジローラ２９ａ、２９ｂのうち、ガイドローラ
２８を支持した枢軸２５ａは、前述の様に、上記減速機
ケース１６内に固定している。これに対して、ウェッジ
ローラ２９ａ、２９ｂを支持した枢軸２５ｂ、２５ｃ
は、やはり前述した様に上記減速機ケース１６内に、円
周方向及び直径方向に亙る若干の変位を自在に支持して
いる。従って、上記ウェッジローラ２９ａ、２９ｂも、
上記減速機ケース１６内で円周方向及び直径方向に亙り
若干の変位自在である。そして、前記連結板２６内に設
けたシリンダ孔４０、４０内に装着した圧縮コイルばね
４１、４１等の弾性材により、上記各ウェッジローラ２
９ａ、２９ｂを支持した枢軸２５ｂ、２５ｃを、これら
各枢軸２５ｂ、２５ｃに回転自在に支持したウェッジロ
ーラ２９ａ、２９ｂを前記環状空間４９の幅の狭い部分
に向け移動させるべく、弾性的に軽く押圧している。

【００２１】上述の様に構成する摩擦減速機４２の出力
軸３７の回転を前記ステアリングシャフト２に、更に減
速して伝達すべく、このステアリングシャフト２の中間
部で前記ハウジング１５内に位置する部分には、前記ウ
ォーム減速機４３を構成するウォームホイール４４を外
嵌固定している。このウォーム４４の材質は特に問わな
いが、強度を要求される場合には金属製とし、上記ウォ
ーム減速機４３の静粛性を特に求められる場合には合成
樹脂製とする。この場合に、ポリアセタール等の高機能
樹脂製とすれば、静粛性と強度確保とを、高次元で両立
させる事ができる。又、上記ハウジング１５の内部にウ
ォーム４５を、それぞれが深溝型の玉軸受４６、４６等
の１対の転がり軸受により、回転自在に支持している。
このウォーム４５の材質に就いても、上記ウォームホイ
ール４４と同様に考慮する。このウォーム４５の中心軸
と上記ステアリングシャフト２の中心軸とは、捩れの位
置の関係にある。又、上記ウォーム４５の基端部（図１
の右端部）と上記出力軸３７の先端面（図１の左端部）
とは、凹凸係合のカップリング等により、回転力の伝達
自在に係合させている。そして、上記ウォームホイール
４４とウォーム４５とを互いに、動力の伝達方向に可逆
性を持たせて、噛合させている。従って、上記出力軸３
７の回転は、減速されつつ上記ステアリングシャフト２
に伝達される。

【００２２】上述の様に構成する本発明の電動式回転駆
動装置の使用時、即ち、ステアリングホイール１の操作
に基づいて操舵輪１４（図５参照）に舵角を付与する場
合で、ステアリングシャフト２に電動モータ５による補
助動力を付与する際の作用は、次の通りである。ステア
リングホイール１によりステアリングシャフト２を回転
させると、制御器６（図５参照）が上記電動モータ５に
通電する。この電動モータ５の出力部と前記中心ローラ
２０との間には、必要に応じて前記電磁クラッチ５２を
設けるが、この様な電磁クラッチ５２が存在する場合に
はつないだ状態で、上記電動モータ５に通電する。そし
て、前記摩擦減速機４２の中心ローラ２０を回転させ
る。この中心ローラ２０の回転は、この中心ローラ２０
の外周面である第一の円筒面２３と、ガイドローラ２８
及びウェッジローラ２９ａ、２９ｂの外周面である第三
の円筒面３６、３６との当接部である、各内径側当接部
４７、４７を介して、これらガイドローラ２８及びウェ
ッジローラ２９ａ、２９ｂに伝わる。更に、これらガイ
ドローラ２８及びウェッジローラ２９ａ、２９ｂの回転
は、上記各第三の円筒面３６、３６と前記外輪２２を構
成する円筒部３３の内周面に設けた第二の円筒面３５と
の当接部である、各外径側当接部４８、４８を介して、
この外輪２２に伝わる。そして、この外輪２２に結合固
定した前記出力軸３７が回転する。

【００２３】この様にして出力軸３７が回転すると、前
記ウォーム４５が回転し、更にこのウォーム４５が、上
記ステアリングシャフト２の中間部外周面に固定したウ
ォームホイール４４を回転駆動して、上記ステアリング
シャフト２に回転方向の補助動力を付与する。この様に
してステアリングホイール１及び電動モータ５からステ
アリングシャフト２に加えられた回転力は、自在継手
７、７及び中間シャフト８を介してステアリングギヤ９
の入力軸１０に伝達され、ピニオン１１を介してラック
１２を軸方向に変位させ、操舵輪１４（図５参照）に所
望の舵角を付与する。この為、上記電動モータ４からス
テアリングシャフト２に補助動力を付与した分、操舵輪
１４に舵角を付与すべく、上記ステアリングホイール１
を操作する為に要する力を軽減できる。尚、上記電動モ
ータ５から上記ステアリングシャフト２に付与する補助
動力の大きさ（トルク）は、車速、或はエンジン回転数
等に応じて変化する。即ち、前記制御器６は、車速が遅
い（或はエンジン回転数が低い）場合程、上記電動モー
タ５への通電量を増やし、上記補助動力を大きくして、
ステアリングホイール１を操作する為に要する力を低減
させる。

【００２４】上述の様な補助動力の付与時、前記摩擦減
速機４２を構成する中心ローラ２０が、例えば図２〜３
の時計方向（又は反時計方向）に、外輪２２が同じく反
時計方向（又は時計方向）に、それぞれ回転すると、図
２〜３の右側の枢軸２５ｂ（又は左側の枢軸２５ｃ）に
回転自在に支持したウェッジローラ２９ａ（又は２９
ｂ）が、上記第一、第二の円筒面２３、３５同士の間に
存在する環状空間４９内で、この環状空間４９の幅の狭
い部分（図２〜３の下側中央部分）に向け移動する。こ
の結果、上記枢軸２５ｂ（又は２５ｃ）に回転自在に支
持したウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）の外周面で
ある第三の円筒面３６が、上記第一の円筒面２３と第二
の円筒面３５とを強く押圧する。そして、当該ウェッジ
ローラ２９ａ（又は２９ｂ）に関する第三の円筒面３６
と上記第一の円筒面２３との当接部である内径側当接部
４７、及び、当該ウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）
に関する第三の円筒面３６と上記第二の円筒面３５との
当接部である外径側当接部４８の当接圧が高くなる。

【００２５】上記１個のウェッジローラ２９ａ（又は２
９ｂ）に関する内径側、外径側両当接部４７、４８の当
接圧が高くなると、上記中心ローラ２０と外輪２２との
うちの少なくとも一方の部材が、組み付け隙間、或は弾
性変形等に基づき、それぞれの直径方向に亙り僅かに変
位する。この結果、残り２個の中間ローラである、ガイ
ドローラ２８及びウェッジローラ２９ｂ（又は２９ａ）
の外周面である第三の円筒面３６、３６と上記中心ロー
ラ２０の外周面である第一の円筒面２３との当接部であ
る２個所の内径側当接部４７、４７、及びこれらウェッ
ジローラ２９ｂ（又は２９ａ）及びガイドローラ２８の
外周面である第三の円筒面３６、３６と外輪２２の内周
面である第二の円筒面３５との当接部である２個所の外
径側当接部４８、４８の当接圧が高くなる。

【００２６】上記１本の枢軸２５ｂ（又は２５ｃ）に回
転自在に支持したウェッジローラ２９ａ（又は２９ｂ）
を、上記環状空間４９内でこの環状空間４９の幅の狭い
部分に向け移動させようとする力は、上記中心ローラ２
０から上記外輪２２に伝達するトルクの大きさに応じて
変化する。即ち、前記電動モータ５による上記中心ロー
ラ２０の駆動トルクが大きくなる程、上記ウェッジロー
ラ２９ａ（又は２９ｂ）を上記環状空間４９の幅の狭い
部分に向け移動させようとする力が大きくなる。そし
て、この力が大きくなる程、上記各内径側、外径側両当
接部４７、４８の当接圧が大きくなる。逆に言えば、上
記駆動トルクが小さい場合には、これら各内径側、外径
側両当接部４７、４８の当接圧が小さい。前記摩擦減速
機４２の伝達効率を確保すべく、上記各当接部４７、４
８で滑りが発生する事を防止する為には、これら各当接
部の当接圧を、伝達すべきトルクに応じて高くする必要
がある。

【００２７】これに対して、伝達すべきトルクが小さい
場合にも上記当接圧を大きくしたままにすると、上記各
当接部４７、４８での転がり抵抗が増大し、上記摩擦減
速機４２の伝達効率を悪化させる。これに対して本発明
の電動式回転駆動装置を構成する摩擦減速機４２は、伝
達すべきトルクが小さい場合には、上記各内径側、外径
側両当接部４７、４８の当接圧を小さくし、反対に伝達
すべきトルクが大きい場合には、上記各内径側、外径側
両当接部４７、４８の当接圧を大きくする。従って、上
記電動モータ５への通電量の相違に基づく補助動力のト
ルク変動に拘らず、上記摩擦減速機４２の伝達効率を常
に良好に維持して、上記電動モータ５に通電する為のバ
ッテリーの消耗防止を図れる。

【００２８】以上に述べた様に、本例の電動式回転駆動
装置の場合には、減速機４ａの前段部分に、ウェッジロ
ーラ型の摩擦減速機４２を使用している為、運転時に騒
音や振動が発生せず、操作感に影響する程のバックラッ
シュもない。この為、自動車用パワーステアリング装置
に利用した場合に、舵角付与時に運転者を含む乗員に不
快感を与えたり、ステアリングホイール１の操作感を悪
くする事がない。しかも消費電力を抑えて、バッテリー
への負担軽減も図れる。尚、上記摩擦減速機４２の出力
軸３７の回転を前記ステアリングシャフト２に伝達する
ウォーム４５とウォームホイール４４との噛合部には、
多少バックラッシュが存在する場合もあるが、この部分
のバックラッシュが拡大されて上記ステアリングシャフ
ト２の遊びになる事はない。従って、これらウォーム４
５とウォームホイール４４との噛合部の存在に基づき、
運転者に不快感を与える程応答性が悪化する事はない。
又、上記摩擦減速機４２と共に減速機４ａを構成するギ
ヤ式の減速機として、小型でしかも減速比を大きくでき
る、ウォーム減速機４３を使用している為、上記電動モ
ータ５として特に大型のものを使用しなくても、この電
動モータ５から上記ステアリングシャフト２に付与する
トルクを十分に大きくできる。従って、重量の嵩む自動
車の操舵力も、十分に軽減できる。

【００２９】尚、図示の例では、本発明の電動式回転駆
動装置を、パワーステアリング装置の補助動力源として
利用する場合に就いて示したので、上記摩擦減速機４２
として、１対のウェッジローラ２９ａ、２９ｂを有し、
両方向の回転運動を伝達自在なものを組み込んでいる。
これに対して、トルクの伝達方向が一方向のみに限られ
る用途に使用する電動式回転駆動装置であれば、ウェッ
ジローラを１個のみ備え、トルクの伝達方向が一方向に
限られるものを使用しても良い。

【００３０】次に、図４は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、減速機４ｂを構成す
る摩擦減速機４２ａとして、遊星ローラ式のものを使用
している。従って、本例の場合、ウォーム減速機４３を
構成するウォーム４５は、上記摩擦減速機４２ａを構成
するキャリア５０と同心に配置され、各遊星ローラ５
１、５１の公転運動を取り出す形で、このキャリア５０
と共に回転する。この様な遊星ローラ式の摩擦減速機の
構成及び作用自体は、従来から広く知られている為、詳
しい図示並びに説明は省略する。

【００３１】尚、本発明を実施する場合に、例えば電動
モータ５の出力部とステアリングシャフト２等の被駆動
回転軸との間に、一方向クラッチや電磁クラッチを、回
転力の伝達方向に関して直列に設ける場合がある。この
場合に、電磁クラッチは何れの部分に設けても良いが、
一方向クラッチは、回転速度が遅い被駆動回転軸に設け
る事が好ましい。又、パワーステアリング装置に利用す
る場合には、ウォーム減速機として動力の伝達方向に可
逆性を有するものを使用して、電動モータの故障時にも
ステアリングシャフトの回転を可能にする必要がある。
これに対して、他の用途に使用する場合には、上記ウォ
ーム減速機として、動力の伝達方向が限られるものを使
用しても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明の電動式回転駆動装置は、以上に
述べた通り構成され作用するが、小型且つ軽量に構成で
きるにも拘らず、例えばパワーステアリング装置として
使用した場合に、運転時に騒音や振動が発生せず、大き
なバックラッシュもない。この為、舵角付与時に運転者
を含む乗員に不快感を与えたり、ステアリングホイール
の操作感を悪くする事がなく、電動式パワーステアリン
グ装置を高級車に組み付ける事も可能になる。又、電動
式のアクチュエータを構成した場合に、高度の位置決め
精度を得られる等、電動式回転駆動装置の用途拡大に寄
与できる。更には、エンジン始動用のスタータとして利
用した場合に、スタータ作動時の騒音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分切断面
図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】同じくＢ−Ｂ断面図。

【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す要部斜視
図。

【図５】本発明の対象となる電動式回転駆動装置を組み
付ける装置の１例である、電動式パワーステアリング装
置の全体構造を示す略図。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ トルクセンサ ４、４ａ、４ｂ 減速機 ５ 電動モータ ６ 制御器 ７ 自在継手 ８ 中間シャフト ９ ステアリングギヤ １０ 入力軸 １１ ピニオン １２ ラック １３ タイロッド １４ 操舵輪 １５ ハウジング １６ 減速機ケース １７ 保持部 １８ 本体 １９ 蓋体 ２０ 中心ローラ ２１ 通孔 ２２ 外輪 ２３ 第一の円筒面 ２４ 玉軸受 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 枢軸 ２６ 連結板 ２７ 支持孔 ２８ ガイドローラ ２９ａ、２９ｂ ウェッジローラ ３０ ラジアルニードル軸受 ３１ 突部 ３２ 連結ボルト ３３ 円筒部 ３４ 底板部 ３５ 第二の円筒面 ３６ 第三の円筒面 ３７ 出力軸 ３８ 第二の通孔 ３９ 玉軸受 ４０ シリンダ孔 ４１ 圧縮コイルばね ４２、４２ａ 摩擦減速機 ４３ ウォーム減速機 ４４ ウォームホイール ４５ ウォーム ４６ 玉軸受 ４７ 内径側当接部 ４８ 外径側当接部 ４９ 環状空間 ５０ キャリア ５１ 遊星ローラ ５２ 電磁クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 裕之 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J009 DA11 DA17 ED06 ED08 FA08 FA10 3J051 AA01 BA03 BB08 BC03 BD02 BE02 ED15 FA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータと、この電動モータの出力軸
   により回転駆動される被駆動軸と、これら出力軸と被駆
   動軸との間に互いに直列に配置された摩擦減速機及びウ
   ォーム減速機とを備えた電動式回転駆動装置。