| 【発明の名称】 |
電動パワーステアリング装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉村 英雄
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| 【要約】 |
【課題】操舵ピニオンと補助ピニオンがラック軸を回動させようとする力を相殺して歯面間で発生する衝撃音を抑制し、作動性及び耐久性の優れた電動パワーステアリング装置を供する。
【解決手段】ステアリング側に連結された操舵ピニオン12と噛み合うラック軸３の摺動により操舵輪を転舵させるとともに、ステアリングの操舵トルクに応じて制御される電動機出力を操舵ピニオン12と離間してラック軸３と噛み合う補助ピニオン22に伝達し操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、操舵ピニオン12と補助ピニオン22が互いに逆向きの傾斜角のはす歯を有し、斯かる操舵ピニオン12と補助ピニオン22にそれぞれ噛み合う互いに逆向きに傾斜したラック歯３ａ，３ｂがラック軸３に形成されている電動パワーステアリング装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ステアリング側に連結された操舵ピニオンと噛み合うラック軸の摺動により操舵輪を転舵させるとともに、ステアリングの操舵トルクに応じて制御される電動機出力を前記操舵ピニオンと離間して前記ラック軸と噛み合う補助ピニオンに伝達し操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵ピニオンと前記補助ピニオンが互いに逆向きの傾斜角のはす歯を有し、斯かる操舵ピニオンと補助ピニオンにそれぞれ噛み合う互いに逆向きに傾斜したラック歯が前記ラック軸に形成されてい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】 前記ラック軸の互いに逆向きに傾斜したラック歯の傾斜角が互いに異なることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリング側に連結された操舵ピニオンと電動機出力側の補助ピニオンがラック軸と噛み合う所謂ダブルピニオンラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電動パワーステアリング装置のラックピニオン機構は、噛み合いを歯の傾斜面に沿って連続して行い滑らかな動力伝達とともに、所定の噛合い強度を維持するために、ピニオンははす歯でこれと噛み合うラック軸のラック歯は軸方向に対して垂直ではなくある傾斜角を有している。
【０００３】操舵ピニオンとは別に電動機出力で駆動する補助ピニオンがラック軸に噛み合うダブルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置では、従来操舵ピニオンと補助ピニオンのはす歯の傾斜角は同じ向きをしていた。
【０００４】すなわち図９に要部を模式図で示すようにラック軸01のラック歯01ａに操舵ピニオン02のはす歯02ａが噛み合い、同ラック軸01のラック歯01ｂに補助ピニオン03のはす歯03ａが噛み合っている。
【０００５】ラック軸01のラック歯01ａとラック歯01ｂとは、軸方向に対して傾斜しており、傾斜の向きは同じ向きであり、ラック歯01ａ，01ｂにそれぞれ噛合する操舵ピニオン02と補助ピニオン03のはす歯02ａ，03ａは、同じ向きの傾斜角を有する。
【０００６】したがって操舵ピニオン02の回転によりラック軸01に掛かる荷重Ａと補助ピニオン03の回転によりラック軸01に掛かる荷重Ｂとは同じベクトル方向の荷重である。この荷重Ａ，Ｂを軸方向の分力Ａｈ，Ｂｈと垂直な分力Ａｖ，Ｂｖとに分解すると、軸方向の分力Ａｈ，Ｂｈが合わさってラック軸01を左右方向に移動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そして軸方向と垂直な分力Ａｖ，Ｂｖは、同じ上向き又は下向きであってラック軸01を軸中心に同じ方向に回動させるように働く（図１０，図１１参照）。したがって操舵を左から右あるいは右から左へ切り返すときに、軸方向と垂直な分力Ａｖ，Ｂｖがともに上下逆転してラック軸01を一斉に軸心に対して反対方向に回動する力が働くことになり、ラック歯01ａ，01ｂと操舵ピニオン02及び補助ピニオン03のはす歯02ａ，03ａとの歯面間で歯当りが生じて衝撃音が発生することがある。また適正な噛合いを保持できない。
【０００８】本発明は斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、操舵ピニオンと補助ピニオンがラック軸を回動させようとする力を相殺して歯面間で発生する歯当りや衝撃音を抑制し、作動性及び耐久性の優れた電動パワーステアリング装置を供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を達成するために、本発明は、ステアリング側に連結された操舵ピニオンと噛み合うラック軸の摺動により操舵輪を転舵させるとともに、ステアリングの操舵トルクに応じて制御される電動機出力を前記操舵ピニオンと離間して前記ラック軸と噛み合う補助ピニオンに伝達し操舵を補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵ピニオンと前記補助ピニオンが互いに逆向きの傾斜角のはす歯を有し、斯かる操舵ピニオンと補助ピニオンにそれぞれ噛み合う互いに逆向きに傾斜したラック歯が前記ラック軸に形成されている電動パワーステアリング装置とした。
【００１０】操舵ピニオンと補助ピニオンが互いに逆向きの傾斜角のはす歯を有し、ラック軸の互いに逆向きに傾斜したラック歯にそれぞれ噛合するので、操舵ピニオンと補助ピニオンがそれぞれラック軸に与える荷重のうち軸中心に回動させようとする分力が、互いに逆方向となりラック軸を回動させる力が相殺されて、特に操舵切り返し時に歯面間で発生する衝撃音を抑制でき、ギヤ噛合を適正に保持することができる。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、前記ラック軸の互いに逆向きに傾斜したラック歯の傾斜角が互いに異なることを特徴とする。
【００１２】運転者の操舵力に比べ電動機の駆動力は大きいので、操舵ピニオンと補助ピニオンがそれぞれ噛み合うラック軸のラック歯の各傾斜角を互いに異ならしめることで、操舵ピニオンと補助ピニオンがそれぞれラック軸に与える荷重のうち軸中心に回動させようとする分力を、互いに逆方向で略同じ大きさとして略完全に相殺するよう調整することができ、歯面間で発生する音を抑制し、作動性をさらに改善し良好とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図７に基づき説明する。本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略全体の後面図を図１に示す。
【００１４】電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略円筒状のラックハウジング２を有し、そのラックハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されている。
【００１５】ラックハウジング２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタイロッド４，４が連結され、ジョイント部を覆うブーツ５，５からタイロッド４，４が側方に突出しており、ラック軸３の移動によりタイロッド４，４が動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。
【００１６】ラックハウジング２の右端部にステアリングギヤボックス10が設けられている。ステアリングギヤボックス10には、ステアリングホイールが一体的に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸11が軸受を介して回動自在に軸支されており、入力軸11はステアリングギヤボックス10内でトーションバーを介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン12と連結されている。
【００１７】この操舵ピニオン12のはす歯12ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合している。したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸11に伝達された操舵力は、トーションバーを介して操舵ピニオン12を回動して操舵ピニオン12のはす歯12ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。
【００１８】ステアリングギヤボックス10は、図２に示すように操舵ピニオン12とラック歯３ａとの噛合い部のラック３の背後にラック３及び操舵ピニオン12と直交する方向にラックガイド円筒部10ａが突出形成されている。
【００１９】ラックガイド円筒部10ａに摺動自在にラックガイド13が嵌挿され、ラックガイド円筒部10ａの開口に螺着されロックナット15で固定されたラックガイドスクリュー14との間に介装されたラックガイドスプリング16によりラックガイド13が付勢されて操舵ピニオン12に噛合するラック軸３の背後を押圧している。
【００２０】ラックハウジング２の左端部には、図３及び図４を参照して補助ギヤボックス20が形成されており、補助ギヤボックス20は、ラックハウジング２に若干傾いて上下方向にピニオン円筒部20ａが形成されるとともに上下方向に直行するようにラックガイド円筒部20ｂが形成されている。
【００２１】ピニオン円筒部20ａの内部にラック軸３のラック歯３ｂに噛合して補助ピニオン22が収容され、ラックガイド円筒部20ｂに摺動自在にラックガイド23が嵌挿され、ラックガイド円筒部20ｂの開口に螺着されロックナット25で固定されたラックガイドスクリュー24との間に介装されたラックガイドスプリング26によりラックガイド23が付勢されて補助ピニオン22のはす歯22ａにラック歯３ｂが噛合するラック軸３の背後を押圧している。
【００２２】ピニオン円筒部20ａに収容される補助ピニオン22は、下端がピニオン円筒部20ａの下端開口部にベアリング27を介して軸支され、その下方を栓部材28により閉塞されており、補助ピニオン22の上端はピニオン円筒部20ａの上端開口部から突出している。
【００２３】ピニオン円筒部20ａの補助ピニオン22が突出する上側には、径方向に延出して矩形に展開した側壁20ｃが形成されており、対向した側壁21ａを有する扁平なウオームギヤケース21が側壁20ｃに取り付けられてギヤボックスが形成されている。
【００２４】ピニオン円筒部20ａから突出した補助ピニオン22の上端部は、ウオームギヤケース21の側壁21ａの中央の凹部に嵌入されたベアリング29により回転自在に軸支され、補助ピニオン22の突出部にはウオームギヤケース21内でウオームホイール30が一体に嵌着されている。
【００２５】ウオームギヤケース21の一部に半円筒状周壁21ｂが形成されて、内部にウオーム31が回転自在に軸支され、ウオームホイール30と噛み合ってウオーム減速機構がウオームギヤケース21内に構成されている。
【００２６】半円筒状周壁21ｂの一端は大きく開口しモータ取付部21ｃを形成しており、同モータ取付部21ｃにモータ32が取り付けられ、モータ32の駆動軸32ａがウオーム31に同軸に連結されている。
【００２７】モータ32の駆動によりウオーム31が回転すると、ウオーム31に噛み合ったウオームホイール30を回転させ、ウオームホイール30の回転は、補助ピニオン22を一体に回動し、補助ピニオン22のはす歯22ａがラック歯３ｂと噛み合うラック軸３を左右軸方向に摺動するように作用する。
【００２８】モータ32は、前記トーションバーにより検出したステアリングホイールの操舵トルクに応じて制御され、人力による操舵力が操舵ピニオンを介してラック軸３に伝達される一方で、その操舵トルクに応じて制御されるモータ32による駆動力がウオーム減速機構，補助ピニオン22を介して同じラック軸３に作用し、人力を補助して転舵が行われる。
【００２９】ここにラック軸３の両端部に形成されたラック歯３ａとラック歯３ｂは、軸方向に対して傾斜しており、傾斜の向きは互いに逆向きであり、ラック歯３ａ，３ｂにそれぞれ噛合する操舵ピニオン12と補助ピニオン22のはす歯12ａ，22ａは、互いに逆向きの傾斜角を有する。
【００３０】操舵ピニオン12と補助ピニオン22からラック軸３に伝達される力の作用を図５ないし図７に模式図で示し説明する。操舵ピニオン12の回転によりラック軸３に掛かる荷重Ａと補助ピニオン22の回転によりラック軸３に掛かる荷重Ｂとは異なるベクトル方向の荷重である。
【００３１】この荷重Ａ，Ｂを軸方向の分力Ａｈ，Ｂｈと垂直な分力Ａｖ，Ｂｖとに分解すると、軸方向の分力Ａｈ，Ｂｈは同じ方向で合わさってラック軸３を左右いずれかの方向に移動する。そして軸方向に垂直な分力Ａｖ，Ｂｖは、互いに逆方向に作用することになる。
【００３２】例えば図５のように荷重Ａ，Ｂが加わるときは、操舵ピニオン12による荷重Ａの軸方向に垂直な分力Ａｖは、ラック軸３に下方向への力として作用し、図６に示すようにラック軸３を時計回りに回動するように働き、補助ピニオン22による荷重Ｂの軸方向に垂直な分力Ｂｖは、ラック軸３に上方向への力として作用し、図７に示すようにラック軸３を反時計回りに回動するように働く。
【００３３】このように軸方向に垂直な分力Ａｖ，Ｂｖは、ラック軸３を互いに軸心に対し逆方向に回動しようとして相殺される。完全に相殺されなくともラック軸３を回動しようとする力は大幅に削減される。
【００３４】そのため特に操舵を左から右あるいは右から左へ切り返すときにも、ラック軸３を逆回動しようとする力は小さく、ラック歯３ａ，３ｂと操舵ピニオン12及び補助ピニオン22のはす歯12ａ，22ａとの歯面間での歯当り音の発生を抑制することができる。
【００３５】一般に運転者の操舵力に比べ電動機の駆動力は大きく、ラック軸３への操舵ピニオン12の荷重Ａより補助ピニオン22の荷重Ｂの方が大きい。そこで図８に示す第２の実施の形態では、ラック軸50における操舵ピニオン51のはす歯51ａが噛み合うラック歯50ａと補助ピニオン52のはす歯52ａが噛み合うラック歯50ｂの互いの傾斜を逆向きとするとともに、ラック歯50ａよりラック歯50ｂの傾斜を急傾斜とし傾斜角度を大きくしている。
【００３６】ラック歯50ｂの傾斜角度を大きくすることで、補助ピニオン52からラック軸50に作用する荷重Ｂの軸方向に垂直な分力Ｂｖを小さくすることができ、この分力Ｂｖを操舵ピニオン51からラック軸50に作用する荷重Ａの軸方向に垂直な分力Ａｖと逆方向でかつ大きさを等しくすることができる。
【００３７】ラック軸50に働く軸方向に垂直な分力ＡｖとＢｖを略完全に相殺してラック歯50ａ，50ｂと操舵ピニオン51及び補助ピニオン52のはす歯51ａ，52ａとの歯面間での衝撃音の発生を防止できるとともに、作動性を向上させることができる。
【００３８】これは使用するモータの出力に応じてラック軸のラック歯の傾斜角を調整して加工形成することにより、所要の出力のモータが使用可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４６０１０
【氏名又は名称】株式会社ショーワ
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２２日（１９９９．１２．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７８４０
【弁理士】
【氏名又は名称】江原 望 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７３７５６（Ｐ２００１−１７３７５６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２６日（２００１．６．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６４５３５ |
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