JPH09193815A

JPH09193815A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH09193815A
Application number: JP680896A
Authority: JP
Inventors: Kaname Shiroshita; 要城下
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-07-29
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: JP3579779B2

Abstract

(57)【要約】【課題】減速歯車のバックラッシュを適正に調整で
き、歯の噛合による異常音を低減した電動パワーステア
リング装置を提供する。【解決手段】操舵機構と連結する下部軸３１に設けた
インボリュートセレーション３１ｂに係合し、軸方向に
移動可能な大傘歯車３７と、大傘歯車３７の一側軸端部
に設けた環状突部３７ｂと、他側軸端部に嵌入され、下
部軸３１に摺動可能なスリーブ３８と、スリーブ３８を
大傘歯車３７側へ付勢する皿ばね３９と、モータの回転
軸４１に取付け、大傘歯車３７と噛合する小傘歯車４２
とを備え、皿ばね３９により大，小傘歯車３７，４２の
バックラッシュを調整し、環状突部３７ｂとスリーブ３
８とにより大傘歯車３７の傾倒を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動モータにより操
舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】操舵補助力の発生源として電動モータを
用いる電動パワーステアリング装置が実用化されてい
る。これは、操舵機構の中途に配された操舵補助用のモ
ータを、操舵トルクの検出結果に基づいて駆動し、該モ
ータの回転力にて操舵力を補助することにより、操舵操
作に要する労力負担を軽減するものである。

【０００３】図４は従来の電動パワーステアリング装置
の要部を示す拡大縦断面図である。操舵輪の操作で駆動
される上部軸１と、下部軸２とはトーションバー３を介
して同軸上に連結され、筒形をなす共通のハウジング４
内に回動自在に支承されている。上部軸１の上端は、図
示しない操舵輪に連結されており、また下部軸２はその
下端部近傍の外周に形成されたピニオン２ａをこれに交
叉するラック軸５に噛合させ、該ラック軸５の軸長方向
への摺動に応じて舵取りがなされるラック・ピニオン式
の操舵機構を構成している。上部軸１と下部軸２との連
結部には、上部軸１と下部軸２との連結部に生じる相対
角変位を、操舵トルクとして検出するトルクセンサ６を
設けている。

【０００４】下部軸２の中途部外周には、大傘歯車７ａ
が歯面を上部軸１側方向にして嵌着してあり、この嵌着
位置近傍において、前記ハウジング４には、円筒形をな
す固定ハウジング４０が外方に延設してある。この固定
ハウジング４０の開口端には、操舵力を補助するモータ
１１の出力を係断する電磁クラッチ１２、及びモータ１
１の出力を増力する遊星ローラ減速装置１７を同心状に
並設した補助力発生部１０が嵌着されている。該補助力
発生部１０の出力軸である回転軸１４は、固定ハウジン
グ４０内を経てハウジング４内に延設され、この延設端
に嵌着された小傘歯車７ｂが前記大傘歯車７ａに噛合さ
れており、小傘歯車７ｂと大傘歯車７ａとで減速歯車
（ベベルギヤ）７が構成されている。

【０００５】また小傘歯車７ｂと大傘歯車７ａとのバッ
クラッシュを、遊星ローラ減速装置１７の出力側に設け
られ、回転軸１４を大傘歯車７ａ側へ付勢する皿ばねＡ
にて適当な値に調整するようになっている。このような
構成により、前記モータ１１の回転力は、電磁クラッチ
１２及び遊星ローラ減速装置１７を経て回転軸１４に伝
達され、次いで小傘歯車７ｂ及びこれに噛合する大傘歯
車７ａを介して下部軸２に伝達され、更にピニオン２ａ
とラック軸５との噛合により該ラック軸５の軸長方向の
摺動力に変換されて操舵補助がなされる。

【０００６】モータ１１は、前記トルクセンサ６による
操舵トルクの検出結果に基づいて駆動され、その回転力
により操舵力を補助する。一方、同様の電動パワーステ
アリング装置において、小ギヤに噛合する大ギヤを、そ
の軸方向に移動させてバックラッシュを調整する構造
は、特開平４−１６３２７８号公報に示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成された従来の前者の電動パワーステアリング装置に
おいては、小傘歯車を軸方向へ移動可能にして、皿ばね
による付勢力で小傘歯車と大傘歯車とのバックラッシュ
を調整しているが、小傘歯車の軸心に対する歯面の傾斜
角度が、大傘歯車の軸心に対する歯面の傾斜角度より小
さい場合には、大傘歯車の歯に沿って小傘歯車が軸方向
に広範囲に移動する。そのため、小傘歯車と大傘歯車と
のバックラッシュが変化する範囲が大きく、両傘歯車の
噛合状態がガタつく状態が起こり得て、異常音が発生す
る虞れがある。

【０００８】一方、特開平４−１６３２７８号公報に示
されている後者の電動パワーステアリング装置では大ギ
ヤの外周側を、ばねとボールとを用いた弾性支持用の付
勢手段で軸方向へ付勢しているため、大ギヤが、その軸
線に対して傾倒して、ピニオン軸を支点にして大ギヤの
外周側が軸線方向に揺動する摺りこぎ運動をすることが
起こり得、それによって大ギヤと小ギヤとの噛合状態が
ガタついて異常音が生じる虞れがある等の問題がある。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、減速歯車のバックラッシュを円滑に自動調整す
るようにし、歯車の噛合による異常音が発生しない電動
パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る電動パワ
ーステアリング装置は、モータの回転力を、減速機を介
して操舵機構に連結される軸に伝達して、操舵力を補助
する電動パワーステアリング装置において、前記減速機
は、前記モータの回転軸に取付けた小歯車と、前記軸に
軸方向に移動可能に嵌合され前記小歯車に噛合している
大歯車と、該大歯車を前記小歯車に接近する方向へ付勢
する手段と、前記大歯車の前記軸の軸心に対する傾倒を
防止する傾倒防止手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】第２発明に係る電動パワーステアリング装
置は、前記付勢手段は、前記軸に嵌合され、前記大歯車
を前記小歯車側へ付勢する皿ばねであることを特徴とす
る。

【００１２】第３発明に係る電動パワーステアリング装
置は、前記傾倒防止手段は、前記軸に摺動可能に嵌合さ
れており、前記大歯車の一側軸端部側に位置している環
状体と、前記軸に摺動可能に嵌合され、前記大歯車と前
記軸との間に介装され、前記大歯車の他側軸端部側に位
置しているスリーブとで構成されていることを特徴とす
る。

【００１３】本発明では、小歯車が回転すると大歯車が
回転し、両歯車の噛合により大歯車が小歯車から離反す
る方向へ移動すると、大歯車は、付勢手段である皿ばね
の付勢力で小歯車側へ付勢される。そして、小歯車と大
歯車とのバックラッシュが調整され、適正なバックラッ
シュが得られる。また傾倒防止手段である、操舵機構に
連結される軸に嵌合し、大歯車の一側軸端部側に配設さ
れた環状体、及び大歯車の他側軸端部側に配設されたス
リーブにより、大歯車の各軸端部が支承されて大歯車が
前記軸の軸心に対して傾倒せず、小歯車と大歯車との噛
合状態が安定する。これにより、小歯車と大歯車とのバ
ックラッシュが常に適正になる。また、小歯車と大歯車
との噛合状態が安定して、歯車の噛合による異常音が低
減する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を発明の実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る電動
パワーステアリング装置の要部の拡大縦断面図である。
操舵輪が取付けられる上部軸２０の上端部に、一端を固
定しているトーションバー３０の他端が、下端部が図示
しない操舵機構に連結される下部軸３１の上端部に嵌入
されており、下部軸３１とトーションバー３０とに跨が
って径方向に嵌入したピン３２により、下部軸３１とト
ーションバー３０とが同軸で連結されている。

【００１５】そして、トーションバー３０及び下部軸３
１は、筒形をなす共通のハウジング３５内に配設されて
いる。下部軸３１は、その上端側及び上端側から適長離
隔した位置に夫々外嵌させた玉軸受３３，３４を介し
て、ハウジング３５に回転自在に支承されている。下部
軸３１の下端側に配設されている玉軸受３４の下部軸３
１の下端側の軸端部は、その軸端面に沿って下部軸３１
の外周面に形成した周設溝３１ａに嵌合されているＣ型
止め環３６に当接されていて、玉軸受３４は下部軸３１
の下端側方向への移動が阻止されている。玉軸受３４の
下部軸３１の上端側の軸端面から、下部軸３１の上端側
へ適長離隔した位置に僅かな段差３１ｄが形成され、そ
の小径側である下部軸３１の外周面には下部軸３１に沿
った適長寸法のインボリュートセレーション３１ｂが形
成されている。インボリュートセレーション３１ｂの下
部軸３１上端側には僅かな段差３１ｄが形成されてお
り、それより下部軸３１上端側はインボリュートセレー
ション３１ｂの外径よりやや大径となっている。

【００１６】インボリュートセレーション３１ｂは、大
傘歯車３７がその歯面３７ａを、下部軸３１の上端側に
向けて外嵌されており、大傘歯車３７は下部軸３１の軸
方向、即ちインボリュートセレーション３１ｂの長さ方
向に摺動可能になっている。大傘歯車３７の下部軸３１
上端側であって、大傘歯車３７の内周側の軸端面には、
軸方向へ突出する下部軸３１と同心の環状突部３７ｂが
形成されており、環状突部３７ｂの内径寸法は大傘歯車
３７がインボリュートセレーション３１ｂと係合する部
分の内径寸法より、下部軸３１の段差３１ｄに相応する
長さだけ、大径に形成されている。

【００１７】一方、大傘歯車３７の下部軸３１下端側で
あって、大傘歯車３７の内周側の軸端部には、軸方向へ
突出し下部軸３１と同心の環状突部３７ｃが形成されて
おり、環状突部３７ｃの内径寸法は、環状突部３７ｂの
外形寸法より若干大径に形成されている。環状突部３７
ｃの内周側には、環状突部３７ｃの軸方向長さと略同寸
の厚さを有する環状のスリーブ３８が圧入されて内嵌さ
れている。スリーブ３８は下部軸３１に摺動自在に外嵌
されている。そして、環状突部３７ｂと環状突部３７ｃ
とスリーブ３８とにより傾倒防止手段を構成している。
スリーブ３８と玉軸受３４の内輪との間には、下部軸３
１に外嵌された皿ばね３９が配設されている。

【００１８】下部軸３１に嵌合されている大傘歯車３７
の近傍位置において、ハウジング３５には円筒形をなす
固定ハウジング４０が外方に延出させて配設されてい
る。この固定ハウジング４０の開口端４０ａには、操舵
力を補助する図示しないモータで回転させられる回転軸
４１の先端部が配設されており、回転軸４１の先端には
小傘歯車４２が取付けられている。そして小傘歯車４２
は大傘歯車３７と噛合されている。前記皿ばね３９は、
その付勢力によって大傘歯車３７を玉軸受３４から離反
する方向、つまり白抜矢符と反対方向へ移動させる向き
の力を与えるようにしており、それによってバックラッ
シュを最適に調整されるようになっている。

【００１９】なお、大，小傘歯車３７，４２が回転して
いない状態では皿ばね３９によって大傘歯車３７に予圧
を与えずに大傘歯車３７と小傘歯車４２とのバックラッ
シュを略零になすべく調整されている。

【００２０】このような構成により、図示しないモータ
を駆動すると、モータの回転軸４１が回転し、小傘歯車
４２が回転する。そして小傘歯車４２と噛合している大
傘歯車３７が回転し下部軸３１が回転させられて、操舵
操作による操舵力がモータの発生力により補助される。
そして、大傘歯車３７が回転させられると、大，小傘歯
車３７，４２の噛合により大傘歯車３７が、小傘歯車４
２から離反する方向、即ち白抜矢符方向に移動し、バッ
クラッシュが発生する。しかし、大傘歯車３７が玉軸受
３４に接近すると、皿ばね３９が変形し、大傘歯車３７
の移動に抗する付勢力が作用し、大傘歯車３７の移動量
が規制されて、大傘歯車３７と小傘歯車４２とのバック
ラッシュが最適な値に調整される。

【００２１】また、小傘歯車４２の回転が停止し、大傘
歯車３７が回転しなくなった場合は、皿ばね３９の付勢
力で、大傘歯車３７が小傘歯車４２側へ押圧されて、予
圧を与えない状態で小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバ
ックラッシュが零になる。このようにして、大傘歯車３
７を軸方向に移動可能にすることにより小傘歯車を回転
させた場合は、大傘歯車３７を軸方向に僅かに移動させ
て大，小傘歯車３７，４２によるバックラッシュを適正
な値に調整して異常音の発生を確実に防止できる。また
皿ばね３９を用いることにより大傘歯車３７を軸方向へ
付勢する構造を安価になし得る。

【００２２】また、大傘歯車３７は、その一側軸端部に
設けた環状突部３７ｂの内周面が下部軸３１に沿って摺
動し、他側軸端部に設けた環状突部３７ｃに内嵌させた
スリーブ３８の内周面が下部軸３１に沿って摺動するの
で、、大傘歯車３７が軸線に対して傾倒することがな
く、下部軸３１に沿って円滑に移動する。そのため、大
傘歯車３７が、その外周側が軸線に対し揺動する摺りこ
ぎ運動をすることがなく、大傘歯車３７が回転しても大
傘歯車３７と小傘歯車４２との噛合状態が悪化せず、こ
れによっても噛合に起因して生じる異常音の発生を確実
に防止できる。また、環状突部３７ｂとスリーブ３８と
により、大傘歯車３７の傾倒を簡単な構造で安価に防止
できる。

【００２３】本発明の実施の形態では玉軸受３４の軸方
向への移動をＣ型止め環３６により阻止したが、Ｃ型止
め環３６の位置に下部軸３１にダブルナットを螺合させ
て阻止しても同様に係止できる。

【００２４】図２は電動パワーステアリング装置の要部
の他の実施の形態を示す拡大縦断面図である。下部軸３
１はトーションバー３０を介して、操舵輪が取付けられ
る上部軸２０と連結されている。大傘歯車３７は、その
歯面を下部軸３１の下端側に向けて、下部軸３１に嵌着
されており、下部軸３１の中途に形成されているネジ溝
３１ｅに螺合させた固定用ナット４４で大傘歯車３７を
玉軸受３３の内輪に締付けて、大傘歯車３７が下部軸３
１に固定されている。操舵力を補助する図示しないモー
タで回転させられる回転軸４１を挿通させている、遊星
ローラを用いる減速機構のハウジング４５の回転軸筒部
４５ａは、固定ハウジング４０の開口部４０ａに嵌入さ
れて、遊星ローラを用いる減速機構が固定ハウジング４
０に取付けられている。

【００２５】ハウジング４５と固定ハウジング４０とが
軸方向に対向している端部間にはシム４６が介装されて
いる。ハウジング４５の回転軸筒部４５ａ側には、回転
軸４１に外嵌された玉軸受４７が配設されている。回転
軸４１は玉軸受４７とともに軸方向に僅かに移動可能に
なっている。ハウジング４５の玉軸受４７寄りの内周面
には周設溝が形成されており、この周設溝にＣ型止め環
５０が係入されている。Ｃ型止め環５０と玉軸受４７と
の間には、リング５１と皿ばね５２とが、皿ばね５２を
玉軸受４７側に位置させて配設されている。リング５１
と皿ばね５２の内，外径は略同寸に選定されている。

【００２６】そして、皿ばね５２の内周側端縁がリング
５１の内周側に当接しており、さらばね５２の外周側端
縁が玉軸受４７の外輪に当接している。このようにして
皿ばね５２で、回転軸４１に対し軸方向の予圧を与えて
おり、それによって回転軸４１が回転していない状態で
は、大傘歯車３７と小傘歯車４２とをバックラッシュが
零の状態で噛合させている。下部軸３１は玉軸受３３及
び針状ころ軸受４３により筒形をなすハウジング３５内
に回転自在に支承されている。回転軸４１の先端側は針
状ころ軸受４８により回転軸筒部４５ａに支持されてい
る。

【００２７】この構成によれば、操舵力を補助するモー
タを駆動せず、回転軸４１が回転していない状態では、
皿ばね５２の予圧によって回転軸４１を介して小傘歯車
４２が大傘歯車３７側に押圧されて、小傘歯車４２と大
傘歯車３７とのバックラッシュが零になる。ここで、モ
ータを駆動して回転軸４１を回転させると、小傘歯車４
２が回転し、大傘歯車３７が回転する。そして両傘歯車
３７，４２は、それらの歯の噛合により相互に離反する
力が作用するが、大傘歯車３７が軸方向に固定されてい
るため、小傘歯車４２が大傘歯車３７から離反する方向
へ移動して、回転軸４１が矢符で示す方向へ僅かに移動
することになる。

【００２８】そうすると皿ばね５２が変形し、回転軸４
１が移動する力に抗する付勢力が発生し、回転軸４１を
矢符と反対方向へ僅かに押圧し、小傘歯車４２と大傘歯
車３７とのバックラッシュが適正になる。なお、このバ
ックラッシュの量は、シム４６の厚さ又は皿ばね５２の
厚さを変更することにより適宜に選定できる。

【００２９】図３は電動パワーステアリング装置の要部
の更に他の実施の形態を示す拡大縦断面図である。筒形
のハウジング３５の内側に嵌入されている玉軸受３３及
び玉軸受３４に、図示しない操舵機構に連結される下部
軸３１が嵌入されて、下部軸３１はハウジング３５に回
転自在に支承されている。下部軸３１はトーションバー
３０を介して操舵輪が取付けられる上部軸２０と連結さ
れている。下部軸３１の中途位置には大傘歯車３７が嵌
着されており、Ｃ型止め環６１により軸方向への移動を
阻止して大傘歯車３７が下部軸３１に固定されている。

【００３０】ハウジング３５に固定されている固定ハウ
ジング４０には、軸受支持筒体４９を内嵌させており、
軸受支持筒体４９及び固定ハウジング４０に共通に、操
舵力を補助するモータＭの回転軸４１が挿通されてお
り、回転軸４１の先端には小傘歯車４２が取付けられて
いる。回転軸４１の先端側は、軸受支持筒体４９に内嵌
させた玉軸受４７により回転自在に支承されている。玉
軸受４７は回転軸４１とともに軸方向に僅かに移動可能
になしている。また玉軸受４７と、軸受支持筒体４９の
内側に形成されている軸受支持筒体４９と同心の環状突
部４０ｂとの間に、玉軸受４７と略同外径寸法の皿ばね
５２が介装されている。

【００３１】一方、玉軸受４７の外輪の回転軸４１の先
端側の軸端面には、軸受支持筒体４９の先端側内周面に
形成している周設溝に嵌入してあるＣ型止め環５０の片
面が当接している。このＣ型止め環５０により、玉軸受
４７の小傘歯車４２方向への移動が阻止されている。回
転軸４１の先端には、小傘歯車４２が取付けられてお
り、小傘歯車４２の基端部側は針状ころ軸受６２により
固定ハウジング４０に支承されている。そして皿ばね５
２により玉軸受４７を介して回転軸４１に矢符と反対方
向に付勢する軸方向の予圧を与えており、それによっ
て、モータＭを駆動していないときの大傘歯車３７と小
傘歯車４２とのバックラッシュを零にしている。

【００３２】この構成によれば、操舵力を補助するモー
タＭを駆動せず、回転軸４１が回転していない状態で
は、皿ばね５２の予圧により玉軸受４７を介して小傘歯
車４２が大傘歯車３７側に押圧されて、小傘歯車４２と
大傘歯車３７とのバックラッシュが零になっている。こ
こでモータＭを駆動して回転軸４１を回転させると、小
傘歯車４２が回転して大傘歯車３７が回転する。

【００３３】そして両傘歯車３７，４２は、それらの歯
の噛合によって、相互に離反する力が作用するが、大傘
歯車３７が軸方向に固定されているため、小傘歯車４２
が大傘歯車３７から離反する方向に移動して、回転軸４
１が矢符方向へ移動することになる。そうすると、皿ば
ね５２が変形し、回転軸４１が移動する力に抗する付勢
力が発生し、回転軸４１を矢符と反対方向に僅かに押圧
し、小傘歯車４２と大傘歯車３７とのバックラッシュが
適正になる。

【００３４】なお、このバックラッシュの量は皿ばね５
２の厚さを変更することにより適宜に選定できる。本発
明の実施の形態においては、大傘歯車と小傘歯車とによ
る減速構造としたが、ハイポイドギヤによる減速構造で
あっても同様の効果が得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る電動パ
ワーステアリング装置は、大歯車を軸方向に移動可能に
して、大歯車を付勢手段により軸方向へ付勢できるよう
になし、大歯車と噛合する小歯車とのバックラッシュを
調整可能に構成したので、大歯車の僅かな移動量でバッ
クラッシュを適正に調整できる。

【００３６】また、大歯車には傾倒防止手段を備えて、
大歯車が傾倒しないようにしたので、小歯車と大歯車と
の噛合状態が安定し、大歯車の傾斜に起因する異常音の
発生を皆無になし得る。なお、付勢手段を皿ばねとする
ことにより、簡単に安価に構成できる。また、傾倒防止
手段を、大歯車の一側軸端部側に位置する環状体と、他
側軸端部側に位置して、大歯車と、大歯車が嵌合してい
る軸との間に介装されているスリーブとで構成すること
により簡単に安価に構成できる等、本発明は優れた電動
パワーステアリング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要
部の構成を示す拡大縦断面図である。

【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要
部の他の構成を示す拡大縦断面図である。

【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の要
部の他の構成を示す拡大縦断面図である。

【図４】従来の電動パワーステアリング装置の要部の構
成を示す拡大縦断面図である。

【符号の説明】

３１下部軸３３，３４玉軸受３５ハウジング３７大傘歯車３７ｂ環状突部３８スリーブ４０固定ハウジング４１回転軸４２小傘歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転力を、減速機を介して操舵
機構に連結される軸に伝達して、操舵力を補助する電動
パワーステアリング装置において、前記減速機は、前記モータの回転軸に取付けた小歯車
と、前記軸に軸方向に移動可能に嵌合され前記小歯車に
噛合している大歯車と、該大歯車を前記小歯車に接近す
る方向へ付勢する手段と、前記大歯車の前記軸の軸心に
対する傾倒を防止する傾倒防止手段とを備えることを特
徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】前記付勢手段は、前記軸に嵌合され、前
記大歯車を前記小歯車側へ付勢する皿ばねである請求項
１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】前記傾倒防止手段は、前記軸に摺動可能
に嵌合されており、前記大歯車の一側軸端部側に位置し
ている環状体と、前記軸に摺動可能に嵌合され、前記大
歯車と前記軸との間に介装され、前記大歯車の他側軸端
部側に位置しているスリーブとで構成されている請求項
１記載の電動パワーステアリング装置。