技術 パワーステアリング装置

実施例

0013

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の各実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態に係るパワーステアリング装置は、図１〜図３に示すように、ステアリングホイール３に入力された操舵力を転舵輪４ａ，４ｂに伝達する操舵機構１と、該操舵機構１に前記操舵力に応じた操舵アシスト力を付与する操舵アシスト機構２と、を備えている。

図１

図２

0014

前記操舵機構１は、図１に示すように、いわゆるラック・ピニオン式の操舵機構であって、一端側がステアリングホイール３に連係されたステアリングシャフト５と、外周に形成されたラック歯６ａがステアリングシャフト５の外周に形成されたピニオン歯５ａと噛合することにより軸方向に移動するラックバー６と、から主として構成されている。そして、前記ラックバー６の両端部には、それぞれタイロッド７及びナックルアーム８等を介して転舵輪４ａ，４ｂが連係されており、ラックバー６の軸方向移動に伴い各ナックルアーム８が引っ張られることによって各転舵輪４ａ，４ｂの向きが変更されるようになっている。

図１

0015

また、前記ステアリングシャフト５とラックバー６は、それぞれ一部が図示外の車体に支持固定されたステアリングギアハウジング９の内部に収容されていると共に、このステアリングギアハウジング９のうちステアリングシャフト５のピニオン歯５ａ側を収容するステアリングシャフト収容部９ａには、ステアリングシャフト５に入力された操舵トルクの検出に供するトルクセンサ１０が設けられている。

0016

前記操舵アシスト機構２は、図１〜図３に示すように、前記操舵アシスト力を生成する電動モータ１１と、該電動モータ１１の駆動制御に供される制御装置１２と、電動モータ１１が生成した前記操舵アシスト力を減速しつつステアリングシャフト５に伝達するウォームギア１３と、から主として構成されている。

図１

図２

0017

前記制御装置１２は、トルクセンサ１０等の各種センサに図示外のセンサハーネスを介して電気的に接続され、前記各種センサから出力された操舵トルク信号をはじめとする各種運転情報に基づき電動モータ１１を駆動制御する。

0018

前記ウォームギア１３は、図３に示すように、軸方向の一端側が電動モータ１１の出力軸１１ａにオルダム継手１６を介して一体回転可能に連結され、外周の軸方向ほぼ中央位置に歯部１４ａが形成されたウォームシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端部に一体回転可能に固定され、外周にウォームシャフト１４の歯部１４ａと噛合する歯部１５ａが形成されたウォームホイール１５と、を備えており、これらはいずれもギアハウジング１７の内部に収容されている。

0019

前記ギアハウジング１７は、電動モータ１１の出力軸１１ａの回転軸線上に有底円筒状に延設され、内部にウォームシャフト１４が収容されるシャフト収容部１８と、該シャフト収容部１８に周方向の所定範囲が臨むように形成され、内部にウォームホイール１５を収容する扁平円筒状のホイール収容部１９と、を備えている。なお、前記ギアハウジング１７は、シャフト収容部１８側の端部が複数のボルト２０によって電動モータ１１を構成するモータハウジング２１に接続固定される一方、ホイール収容部１９側の端部が複数のボルト２２によってステアリングギアハウジング９に接続固定されている。

0020

また、前記シャフト収容部１８とウォームシャフト１４との間には、該ウォームシャフト１４を回転自在に軸支する２つの第１，第２ボールベアリング２３，２４が介装されており、このうち、ウォームシャフト１４の電動モータ１１側の一端部１４ｂに設けられた第１ボールベアリング２３は、シャフト収容部１８の開口部側に形成された比較的大径な環状溝１８ａに収容されている。

0021

一方、ウォームシャフト１４の他端部１４ｃを軸支する第２ボールベアリング２４は、本発明に係る軸受を構成するものであって、前記他端部１４ｃの外周に圧入されたインナレース２４ａと、該インナレース２４ａの外周側に設けられたアウタレース２４ｂと、インナレース２４ａとアウタレース２４ｂとの間に介装された複数のボール２４ｃと、を備えている。また、前記第２ボールベアリング２４の外周側には、該第２ボールベアリング２４を介してウォームシャフト１４の他端部１４ｃをウォームホイール１５側へ押圧し、ウォームギア１３の両歯部１４ａ，１５ａの間のバックラッシュを低減させるバックラッシュ調整機構２５が設けられている。

0022

このバックラッシュ調整機構２５は、図４〜図９に示すように、内部に第２ボールベアリング２４を収容保持するホルダ部材２６と、弾性を有する鋼線を円弧状に湾曲させてなり、ホルダ部材２６内に収容された第２ボールベアリング２４を前記バックラッシュが低減する方向へ付勢する付勢部材である線ばね２７と、シャフト収容部１８の底部１８ｂ側の内周面に圧入固定され、内部にホルダ部材２６及び線ばね２７を収容するケース部材２８と、から主として構成されている。

図５

図６

図８

0023

なお、以下の説明では、前記バックラッシュが低減する方向を「噛合方向Ｄ１」、該噛合方向Ｄ１と反対となる方向を「離間方向Ｄ２」と呼称すると共に、ウォームシャフト１４（第２ボールベアリング２４）の中心Ｏを通り、かつ噛合方向Ｄ１と平行となる仮想線を「噛合方向軸線Ｌ」と呼称する。

0024

前記ホルダ部材２６は、図４〜図７に示すように、樹脂材料によってほぼ有底円筒状に一体成形されるものであって、ほぼ円板状に形成され、内部軸方向に沿ってウォームシャフト１４の他端部１４ｃが挿通する挿通孔２９ａが貫通形成された底壁２９と、該底壁２９の外周縁から電動モータ１１側に向かって立設されたほぼ円筒状の周壁３０と、を有すると共に、これら底壁２９と周壁３０とによって第２ボールベアリング２４を収容する軸受収容部であるベアリング収容室３１が形成されている。

図５

図６

0025

前記周壁３０は、第２ボールベアリング２４（アウタレース２４ｂ）の直径よりも僅かに大きな内径に設定された内周面３０ａを有し、この内周面３０ａのうち前記噛合方向軸線Ｌを挟んで対向する部位には、内周側に張り出して第２ボールベアリング２４の径方向移動を案内する二面幅状の第１，第２ベアリングガイド面３０ｂ，３０ｃが形成されている。これら両ベアリングガイド面３０ｂ，３０ｃは、図７に示すように、第２ボールベアリング２４の外径に相当する間隔でもってそれぞれ噛合方向軸線Ｌとほぼ平行に形成されている。これにより、第２ボールベアリング２４の噛合方向Ｄ１と直交する方向への移動が規制される一方、噛合方向Ｄ１に沿った移動が許容されるようになっている。

0026

また、前記周壁３０は、その高さ（軸方向の長さ）が第２ボールベアリング２４の軸方向巾の半分程度となるように形成されている。これにより、第２ボールベアリング２４は、図４に示すように、ベアリング収容室３１に収容された状態において、一部が周壁３０の先端面３０ｄよりも前方へ突出するようになっている。

0027

ここで、前記周壁３０のうち噛合方向Ｄ１側の部位には、ウォームシャフト１４の軸方向に沿って平面視ほぼ円弧状の円弧状凸部３２が延設されている。この円弧状凸部３２の基端部外周側には、周方向に沿って断面矩形状の凹溝３２ａが形成され、該凹溝３２ａに線ばね２７の一部を巻き掛けるようになっている。また、前記円弧状凸部３２の先端面には、該先端面からさらにウォームシャフト１４の軸方向に沿って突出する平面視ほぼ矩形状の矩形状突起３２ｂが設けられている。

0028

さらに、前記周壁３０のうち離間方向Ｄ２側の部位には、平面視ほぼ台形状の台形状凸部３３，３４が噛合方向軸線Ｌを挟んで２つ突設されており、これら台形状凸部３３，３４と前記円弧状凸部３２とは、いずれも先端面３０ｄからの突出量がほぼ同一となるように形成されている。

0029

前記線ばね２７は、特に図８に示すように、ウォームシャフト１４の周方向に沿ったほぼ円弧状に形成され、第２ボールベアリング２４の外周側に設けられる円弧状部３５と、該円弧状部３５の一端部３５ａ側のみに設けられてホルダ部材２６と線ばね２７との相対回転を規制する回転規制部３６と、を備えている。

図８

0030

前記円弧状部３５のうち、回転規制部３６によって相対回転が規制された状態における離間方向Ｄ２側の部位には、前記周方向の一部を外径が小さくなるように直線状に形成してなる付勢力付与部としての第１，第２直線部３７ａ，３７ｂが設けられている。これら第１，第２直線部３７ａ，３７ｂは、図９に示すように、噛合方向軸線Ｌと円弧状部３５との交点のうち離間方向Ｄ２側の交点Ｐ１から円弧状部３５の周方向にそれぞれ所定角度θ１，θ２だけオフセットした位置に配置されており、本実施形態では、所定角度θ１，θ２がそれぞれ６０度に設定されている。

0031

また、前記円弧状部３５は、ホルダ部材２６に配置されるにあたって、噛合方向Ｄ１側の部位が円弧状凸部３２の凹溝３２ａに巻き掛けられる一方、離間方向Ｄ２側の部位が第２ボールベアリング２４のベアリング収容室３１から露出した外周面２４ｄに巻き掛けられ、該外周面２４ｄに第１，第２直線部３７ａ，３７ｂが弾接するようになっている。

0032

さらに、前記円弧状部３５は、ウォームシャフト１４の周方向において１周（３６０度）よりも大きな範囲に亘って形成され、両端側が上下に重合している。すなわち、前記円弧状部３５は、周壁３０の先端面３０ｄに近い側に位置する一端部３５ａと前記先端面３０ｄから遠い側に位置する他端部３５ｂとが周方向でオーバーラップ（軸方向で対向）する領域Ｒを有している。

0033

このとき、前記一端部３５ａと他端部３５ｂのオーバーラップする箇所には、該オーバーラップに伴う一端部３５ａと他端部３５ｂの捩れに基づき、円弧状部３５の復元力がウォームシャフト１４の軸方向に沿って互いに押し付け合う方向へ作用するようになっている。すなわち、前記円弧状部３５は、前記領域Ｒの範囲内に一端部３５ａと他端部３５ｂとが弾接する接触部３５ｃを有している。

0034

前記回転規制部３６は、円弧状部３５の一端部３５ａからウォームシャフト１４の軸方向に沿って延びるように屈曲形成された屈曲部３８として構成されている。

0035

この屈曲部３８は、図８に示すように、円弧状部３５との境界部分３８ａがほぼ直角をなす円弧状に屈曲されていると共に、線ばね２７の他の領域となる円弧状部３５とは接触しないように形成されている。また、前記屈曲部３８は、図４に示すように、先端部３８ｂが周壁３０に設けられた係合溝３９と係合することで、ホルダ部材２６と線ばね２７との相対回転が規制されるようになっている。

図８

0036

ここで、前記係合溝３９は、特に図７に示すように、ベアリングガイド面３０ｃの外周側にウォームシャフト１４の軸方向へ延びるように形成されている。また、前記係合溝３９は、周壁３０の外周側に向かって開口するコ字形状を呈し、ウォームシャフト１４の周方向で対向する一対の平面状の対向面４０，４１と、該両対向面４０，４１を接続する平面状の底面４２と、を有すると共に、前記両対向面４０，４１については、屈曲部３８の線径よりも大きな所定の周方向隙間を隔てて配置されている。

0037

すなわち、前記係合溝３９では、前記屈曲部３８が遊嵌状に係入することで、両対向面４０，４１間における周方向への一定の移動が許容される一方、両対向面４０，４１との当接によってそれ以上の周方向移動が規制されるようになっている。

0038

より具体的には、前記屈曲部３８と係合溝３９との係合関係に基づき、前記ホルダ部材２６と線ばね２７は、ウォームシャフト１４の周方向において、屈曲部３８が図９に示す係合溝３９の第１対向面４０に当接する状態から第２対向面４１に当接する状態（図９中の一点鎖線参照）に移行するまでの所定角θ３未満の相対回転を許容し、前記所定角θ３以上の相対回転を規制するようになっている。

0039

また、前記係合溝３９を設けたことにより、周壁３０の先端面３０ｄと両対向面４０，４１との境界部分には、ウォームシャフト１４の周方向で互いに対向する一対の第１，第２角部４３ａ，４３ｂが形成される。なお、これら第１，第２角部４３ａ，４３ｂについては、図６に示すように、それぞれ断面形状がほぼ円弧状となるように面取り加工が施されている。

図６

0040

前記ケース部材２８は、図５に示すように、金属材料によって一体に形成され、内部にホルダ部材２６が嵌合する円筒部４４と、該円筒部４４のウォームシャフト１４側の一端部に設けられた円板状の端壁４５と、円筒部４４の他端部の周方向所定位置に設けられ、径方向内側に突出することで円筒部４４に収容されたホルダ部材２６の脱落を抑制する脱落抑制部４６と、を備えている。

図５

0041

前記端壁４５は、周方向の所定位置にホルダ部材２６の矩形状突起３２ｂと対応する断面矩形状の挿通孔４５ａを有し、該挿通孔４５ａに矩形状突起３２ｂを挿通させて係止させることをもってホルダ部材２６とケース部材２８の相対回転が規制されている。

0042

また、前記端壁４５の第２ボールベアリング２４と軸方向で対向する部位には、該第２ボールベアリング２４側に向かって折曲された板ばね部４５ｂが設けられ、この板ばね部４５ｂは、弾性力によって第２ボールベアリング２４を底壁２９側に付勢することで、該第２ボールベアリング２４の軸方向のがたつきを抑制している。

0043

さらに、前記ケース部材２８の円筒部４４とホルダ部材２６との間には、該ホルダ部材２６の外周に形成された円環状の環状溝４７に収容されるかたちで合成ゴム等の弾性材料からなるＯリング４８が弾装されている。このＯリング４８は、ギアハウジング１７に発生した振動がケース部材２８やホルダ部材２６及び第２ボールベアリング２４を介してウォームシャフト１４に伝達されるのを抑制するようになっている。
〔第１実施形態の作用効果〕
以上のように構成されたパワーステアリング装置では、電動モータ１１の駆動力をウォームシャフト１４からウォームホイール１５へ伝達するのにあたって、ウォームシャフト１４には、図９に示すように、該ウォームシャフト１４の正回転時、例えば両転舵輪４ａ，４ｂを右方向へ転舵させる方向への回転時にウォームホイール１５から反力Ｒｒが作用し、逆回転時に反力Ｒｌが作用する。

0044

そうすると、かかる反力をもってウォームシャフト１４が離間方向Ｄ２へ押し出されて拡径変形することにより生ずる線ばね２７の復元力である第１，第２付勢力Ｆ１，Ｆ２が、第１，第２直線部３７ａ，３７ｂを介して第２ボールベアリング２４に作用することで、これら第１，第２付勢力Ｆ１，Ｆ２の合力Ｆ３をもって第２ボールベアリング２４が噛合方向Ｄ１へ付勢され、前記バックラッシュが低減されることとなる。

0045

この際、前記バックラッシュを精度良く調整するには、線ばね２７の拡径あるいは縮径変形に伴う第１，第２直線部３７ａ，３７ｂと第２ボールベアリング２４の外周面２４ｄとの接触点Ｐ２，Ｐ３の偏倚を抑制し、第１，第２付勢力Ｆ１，Ｆ２の付勢方向がずれないように維持することが必要となる。

0046

すなわち、線ばね２７を第２ボールベアリング２４の外周側に配置する際には、通常、線ばね２７の一端部３５ａ側に回転規制部３６としての屈曲部３８を設け、この屈曲部３８をホルダ部材２６に形成した係合溝３９に係入させることによって、線ばね２７のホルダ部材２６に対する相対回転を抑制し、接触点Ｐ２，Ｐ３の偏倚や該偏倚に基づく第１，第２付勢力Ｆ１，Ｆ２の付勢方向のずれを抑制することが考えられる。

0047

しかしながら、このとき、図１０に示すように、係合溝３９の周方向隙間が屈曲部３８の線径とほぼ同一となるように形成され、屈曲部３８のウォームシャフト１４の周方向に沿った移動が完全に規制された状態にあると、線ばね２７が拡径変形した際に第１，第２直線部３７ａ，３７ｂが屈曲部３８側に引っ張られることとなって、接触点Ｐ２，Ｐ３が図中に示す接触点Ｐ２’，Ｐ３’の位置へと偏倚してしまう。すなわち、この接触点Ｐ２，Ｐ３の偏倚に伴い第１，第２付勢力Ｆ１，Ｆ２の付勢方向にずれが生じ（図１０中の第１，第２付勢力Ｆ２’，Ｆ３’参照）、前記バックラッシュの調整にかかる精度が損なわれてしまうおそれがあった。

図１０

0048

これに対して、本実施形態では、図９に示すように、係合溝３９を屈曲部３８の線径よりも大きく設定し、所定の周方向隙間を確保するように形成することで、所定角θ３未満の屈曲部３８の周方向移動を許容するようにした。これにより、線ばね２７が拡径変形しても該変形分だけ屈曲部が周方向に移動することから、第１，第２直線部３７ａ，３７ｂが屈曲部３８側に引っ張られるのが抑制され、接触点Ｐ２，Ｐ３を適切な位置に保持することができる。