電動パワーステアリング装置
【課題】回転ムラを解消した１条ねじのウォームギヤを備えた電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、操舵入力に応じて電動モータを駆動し、電動モータの駆動力をウォームギヤ６１を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う。ウォームギヤ６１は、１条ねじからなり、歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎとしてウォームギヤ６１の歯の重心Ｃを軸心Ｏと一致させて形成されている。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、操舵入力に応じて電動モータを駆動し、電動モータの駆動力をウォームギヤ６１を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う。ウォームギヤ６１は、１条ねじからなり、歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎとしてウォームギヤ６１の歯の重心Ｃを軸心Ｏと一致させて形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の電動パワーステアリング装置の設置状態を示す摸式図である。
図９に示すように、従来、ステアリングホイール２００の操舵力を軽減するためのパワーステアリング装置として、電動モータ３００，３００を動力源とした電動パワーステアリング装置１００が使用されている（例えば、特許文献１参照）。電動パワーステアリング装置１００は、一般に電動モータ３００の回転トルクを減速機構４００により倍力してラック・ピニオン機構を介してラック軸５００に付与し、運転者のステアリング操作をアシストするものである。
【０００３】
図１０は、従来の電動パワーステアリング装置の設置されている減速機構を示す斜視図である。
図１０に示すように、従来の減速機構４００は、電動モータ３００（図９参照）のロータ軸上に設置されたウォームギヤ４１０とウォームホイール４２０とから構成されている。
近年、電動パワーステアリング装置１００は、普及の拡大に伴って大型車両への搭載の要望が高まっている。大型車両では、前軸荷重が大きいので、それに対応するために、電動モータ３００を大型化して発生トルクを増大させると共に、電動モータ３００のトルクの増大に合わせて減速機構４００の強度も増大させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、減速機構４００を大きくした場合には、減速機構４００が運転者の膝付近の空間や足元の空間を減少させ、運転者の居住空間を減少させるという問題点があった（図９参照）。このため、減速機構４００を小型化して、電動パワーステアリング装置１００全体を小型化することが望まれている。
減速機構４００の強度を向上させた装置としは、例えば、ウォームギヤ４１０を金属製の１条ねじにして、ウォームホイール４２０の歯厚を歯たけより大きく設定したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図１１は、従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。図１２は、その他の従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＺ−Ｚ断面図である。
【０００６】
その他、減速機構４００の強度およびウォームギヤ４１０の曲げ剛性を増大させる方法としては、図１１および図１２に示すような軸直角方向の断面積を広くしたウォームギヤ６００，７００が知られている。
図１１（ａ），（ｂ）に示すウォームギヤ６００は、２条ねじからなり、軸直角方向の断面において、歯部断面が軸心Ｏに対して上下対称に形成されているため、軸心部と歯部とを合わせた断面全体の重心Ｃの位置が軸心Ｏと一致している。
これに対して、図１２（ａ）、（ｂ）に示すウォームギヤ７００は、軸直角方向の断面積を広くした１条ねじであり、歯部断面が一箇所にのみ形成されるため、軸心部と歯部とを合わせた断面全体の重心Ｃの位置が軸心Ｏの位置から半径ｒずれた位置にある。
【特許文献１】特開２００６−７７８０９号公報
【特許文献２】特開２００４−６６９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１（ａ），（ｂ）に示すような２条ねじからなるウォームギヤ６００の場合には、ウォームギヤ６００の条数の増加に伴って、ウォームホイールの歯数が増加するため、歯車全体の容積および重量が増加するという問題点があった。
【０００８】
一方、図１２（ａ）、（ｂ）に示す１条ねじのウォームギヤ７００は、重心Ｃが軸心Ｏから半径ｒずれた位置にあるので、ウォームギヤ７００が回転すると、歯車自体に振動が発生して回転ムラや芯触れがあり、操舵フィーリングを悪化させるという問題点があった。
また、重心Ｃが軸心Ｏから半径ｒずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤ７００の許容荷重が減少するという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した問題点を解消すべく創案されたものであり、回転ムラを解消した１条ねじのウォームギヤを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解消するために請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の発明は、操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームギヤは、１条ねじからなり、歯切り長さをピッチ長さの整数倍として前記ウォームギヤの歯の重心を軸心と一致させたことを特徴とする。
ここで、「歯切り長さ」とは、ウォームギヤの歯形が形成されている部分の全体の長さである。
【００１１】
かかる構成によれば、ウォームギヤは、１条ねじからなり、歯切り長さをピッチ長さの整数倍としてウォームギヤの歯の重心を軸心と一致させて形成されていることによって、歯車全体の重心と軸心とが一致した位置にあり、回転ムラや振動を解消することができる。このようにウォームギヤの重心のアンバランスを解消したことによって、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合いが滑らかになり、作動音を低減させると共に、操舵フィーリングを向上させることができる。また、歯車の重心が軸心からずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤの許容荷重が減少するのを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームギヤは、歯切りの始まり位置と終わり位置とが、径方向の同じ位置に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、ウォームギヤは、歯切りの始まり位置と終わり位置とが、径方向の同じ位置に形成されていることによって、歯車全体の重心と軸心とが一致するようになり、ウォームギヤ全体の重量バランスがよくなるため、芯振れを抑制することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームギヤは、１条ねじからなり、歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍と、前記ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれたオフセット重量（オフセット質量）分を補正する重心オフセット長と、を加算した長さにしたことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、ウォームギヤは、歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍と、ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれたオフセット重量分を補正する重心オフセット長と、を加算した長さにしたことにより、歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍にしたとしても、ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれた場合、重心オフセット長さを加算した長さにすれば、重心のずれを補正することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、回転ムラを解消した１条ねじのウォームギヤを備えた電動パワーステアリング装置を提供することができる。また、ウォームギヤの重心のアンバランスを解消したことによって、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合いが良好になり、作動音を低減させると共に、操舵フィーリングを向上させることができる。さらに、ウォームギヤとウォームホイールの間での噛み合いによる発熱が低減されて、耐久性を向上させることができる。その結果、長期にわたって良好な操舵フィーリングを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構を示す説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤを示す説明図である。
【００１８】
≪電動パワーステアリング装置の構成≫
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、操舵入力に応じて電動モータ７を駆動し、電動モータ７の動力を減速機構６を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵のアシストを行う装置である。電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリング軸３に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ４と、車速を検出する車速センサ５と、減速機構６を介してステアリング軸３に操舵補助力を付与する電動モータ７と、電動モータ７の駆動を制御する駆動制御装置（ＥＣＵ）８と、ラック・ピニオン機構９を介して連結されたラック軸１０とを備えている。そのラック軸１０の両端（図１では、ラック軸１０の一方側は図示省略）には、タイロッド１１等を介して転舵車輪（前輪）１２が連結されている。
【００１９】
≪電動モータの構成≫
図１に示すように、電動モータ７は、例えば、回転子の回転角度を検出するレゾルバ（図示省略）を備えたブラシレスＤＣモータからなり、例えば、減速機構６とラック・ピニオン機構９等を収納したギヤハウジング（図示省略）に収納されている。図２に示すように、電動モータ７の回転子と一体に回転するロータ軸７ａには、ゴム等の弾性体やセレーション等によるカップリング７ｂを介在してウォームギヤ軸６１ａが連結されて、電動モータ７の回転とトルクがウォームギヤ６１に伝達されるようになっている。
【００２０】
≪減速機構の構成≫
図２に示す減速機構６は、電動モータ７の回転トルクを倍力させてステアリング軸３に伝達する機能を有しており、減速歯車機構からなる。この減速機構６は、例えば、電動モータ７のロータ軸（出力軸）７ａに連設されて同回転するウォームギヤ６１と、ステアリング軸３に設けたウォームホイール６２と、を噛合させて減速機構を構成している。
【００２１】
＜ウォームギヤの構成＞
図２に示すように、ウォームギヤ６１は、１条ねじからなり、ロータ軸７ａに連結されたウォームギヤ軸６１ａと、ウォームギヤ軸６１ａに一体形成された歯切部６１ｂとを有している。図３に示すように、ウォームギヤ６１は、歯切り長さＬをピッチ長さＰの略整数倍Ｎとしてウォームギヤ６１の歯切部６１ｂ全体の重心Ｃを軸心Ｏと一致させて形成されている。
なお、図２および図３は、ウォームギヤ６１の歯切部６１ｂに４ピッチの歯を形成した場合の一例を示す。この場合、ウォームギヤ６１は、歯切り長さＬがピッチ長さＰの４倍に形成されている。ウォームギヤ６１は、歯切部６１ｂにおいて、歯切りの始まり位置６１ｃと終わり位置６１ｄとが、径方向の同じ位置に形成されている。このため、ウォームギヤ６１の歯全体の重心Ｃと軸心Ｏとが一致するようになっている。
【００２２】
ウォームギヤ軸６１ａは、歯切部６１ｂの両端部に設置された軸受６３，６４によって回転自在に軸支され、電動モータ７のロータ軸７ａを同回転するようになっている。
歯切部６１ｂは、ウォームギヤ６１の歯形が形成された歯形部であり、歯切りの始まり位置６１ｃから終わり位置６１ｄにわたって形成されている。ウォームギヤ６１は、歯切部６１ｂの中央部分でウォームホイール６２と噛み合うように配置されている。
【００２３】
＜ウォームホイールおよび軸受の構成＞
図２に示すウォームホイール６２は、ウォームギヤ６１の回転をステアリング軸３に減速させて伝達するための歯車である。ウォームホイール６２は、図１に示すようないわゆるコラム型の電動パワーステアリング装置１の場合、ステアリング軸３に一体的に設けられている。なお、図９に示すようなピニオン型の電動パワーステアリング装置１００の場合には、ピニオン軸に一体的に設けられるようになっている。
前記軸受６３，６４は、ボールベアリングからなり、内輪がウォームギヤ軸６１ａに一体に回転するように設置され、外輪がギヤハウジング（図示省略）の内壁に装着されている。
【００２４】
≪作用≫
次に、図１〜図５を参照して本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の作用を説明する。
図１に示す電動パワーステアリング装置１は、運転者がステアリングホイール２を操舵すると、ステアリング軸３に付与される操舵トルクによりラック・ピニオン機構９を介してラック軸１０が直線往復動し、タイロッド１１等を介して転舵車輪１２が転舵される。
【００２５】
この際、駆動制御装置（ＥＣＵ）８は、操舵トルクセンサ４から入力される操舵トルク信号と車速センサ５から入力される車速信号とに基づいて、電動モータ７に流す目標電流値を設定し、この目標電流値とモータ電流センサ（図示省略）から入力されるモータ電流値との偏差が０になるように電流フィードバック制御して電動モータ７を駆動する。これにより、電動モータ７は適切な操舵補助力（アシスト力）を発生し、この操舵補助力が減速機構６を介してステアリング軸３に付与されることによって、運転者のステアリング操作時における操舵力を低減することができる。
【００２６】
次に、図２〜図５を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の減速機構６の作用を説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤにおける歯部の重心の軌跡を示す説明図である。図５は、図４のＸ−Ｘ断面図である。
【００２７】
図２に示すように、減速機構６は、１条ねじからなるウォームギヤ６１と、このウォームギヤ６１に噛合するウォームホイール６２とからなる。
図３に示すように、ウォームギヤ６１は、歯切り長さＬがピッチ長さＰの整数倍Ｎに形成されている。このようなウォームギヤ６１の軸直角方向の断面における歯部の重心Ｃの位置の軌跡は、図４に二点鎖線で示すようになる。つまり、ウォームギヤ６１の各所の軸直角方向の断面における重心Ｃの位置は、図４に示すように、中心線Ｏ−Ｏを中心として歯部の形状に沿って螺旋状に形成されて、軸心Ｏからずれて偏心している。
【００２８】
例えば、ウォームギヤ６１の軸平行ピッチをＰ、角度変数（位相角）をθとすると、歯切部６１ｂの歯切りの始まり位置６１ｃからＰθ／２πの位置におけるウォームギヤ６１の軸直角方向の断面（Ｘ−Ｘ）は、図５に示すような形状になっている。つまり、ウォームギヤ６１の軸直角方向の断面における重心Ｃは、図５に示すように、軸心Ｏから半径Ｒだけ径方向にずれた位置にある。
【００２９】
このような1条ねじからなるウォームギヤ６１は、歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎに形成したことによって、ウォームギヤ６１の歯形部全体の重心Ｃが軸心Ｏと一致するようになる。このように形成されたウォームギヤ６１は、歯形部全体の重心Ｃと軸心Ｏとが一致しているので、ウォームギヤ６１自体の振動や回転ムラを低減し、ウォームギヤ６１とウォームホイール６２との噛み合いが滑らかになる。その結果、ステアリングホイール２（図１参照）を操作した際の操舵フィーリングを向上させることができる。また、重心Ｃのずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤ６１の許容荷重が減少するのを抑制することができる。
【００３０】
≪第１変形例≫
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００３１】
図６および図７を参照して、本発明の第１変形例を説明する。第１変形例は、歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎに形成したウォームギヤ６１Ａの歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃが軸心Ｏからずれている場合に、ウォームギヤ６１Ａの歯切部６１Ａｂに重心オフセット部６１Ａｅを形成して、軸心Ｏからずれた歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃの位置を補正するものである。
【００３２】
図６は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例を示す図であり、歯切部に重心オフセット長さ分の歯切りを形成したウォームギヤの説明図である。図７は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例におけるウォームギヤの重心オフセット長さの位相とオフセット重量との関係を示すグラフである。
【００３３】
図６に示すように、ウォームギヤ６１Ａの歯切部６１Ａｂにおける有効な歯切り長さをＬ、整数をＮ、ピッチをＰ、重心Ｃの位置を補正するために終わり位置６１Ａｄ側に形成した重心オフセット部６１Ａｅの重心オフセット長さをＬ１とすると、
Ｌ＝ＮＰ＋Ｌ１
となる。
【００３４】
つまり、ウォームギヤ６１Ａの軸並行ピッチの整数倍ＮＰとなる長さを持つ領域の有効な歯切部６１Ａｂに、軸心Ｏから半径Ｒだけ径方向にずれた位置にある歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃの位置を軸心Ｏに移動させるために、重心オフセット長さＬ１分の歯切りを有する重心オフセット部６１Ａｅに余分に形成して補正する。
このように、歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃが軸心Ｏからずれた分の質量の片寄りを考慮した重心オフセット長さＬ１分の重心オフセット部６１Ａｅを歯切部６１Ａｂに形成して、歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃの位置を軸心Ｏに一致するように調整する。これにより、ウォームギヤ６１Ａの軸並行ピッチの整数倍ＮＰとなる長さを持つ領域の有効な歯切部６１Ａｂは、歯部全体の重心Ｃの位置が軸心Ｏの位置に補正される。このため、歯部全体の重心Ｃとウォームギヤ６１Ａの軸心Ｏとが一致するようになる。
【００３５】
一方、重心オフセット長さＬ１の部分は、位相角度θ１を用いると、
Ｌ１＝Ｐθ１／２π
となる。
ウォームギヤ６１Ａの軸直角方向の断面における歯部の面積をＡ、ウォームギヤ６１Ａの素材の密度をＭとすると、重心オフセット長さＬ１の長さ部分における歯部の軸心Ｏからのオフセット重量（オフセット質量）は、
【００３６】
【数１】
【００３７】
となる。
そして、位相角度θ１＝πとすると、オフセット重量は最大となり（図７参照）、その値は、ＰＡＭ／π［ｋｇ］となる。この重心オフセット長さＬ１の位相とオフセット重量との関係を表したのが図７のグラフである。図７に示すように、位相角度θ１＝０（および２π）のときには、オフセット重量が最小となる。
【００３８】
次に、電動パワーステアリング装置１の一般例を用いてウォームギヤ６１Ａを説明する。
一般的に使用されている電動パワーステアリング装置の減速機構では、減速比が約２０であり、この減速比を直径が約１００［ｍｍ］のウォームホイールで成り立たせている。このため、ウォームギヤのウォームギヤ軸は、直径が１０［ｍｍ］以下に細く形成されている。このようなウォームギヤにオフセット重量がある場合には、ウォームギヤの回転によりオフセット重量による遠心力が発生して、その遠心力によりウォームギヤ軸が撓むのを増長させられる。
【００３９】
例えば、ステアリングホイール２（図１参照）の回転数を１．５［ｒｐｓ］、ウォームギヤ６１Ａの素材密度が７×１０３［ｋｇ／ｍ３］、重心位置の半径Ｒを５［ｍｍ］とすると、遠心力は、約１０［ｋｇｆ］となる。
また、約１［ｔｏｎ］の軸力を持つ電動パワーステアリング装置１では、ウォームギヤ６１Ａの軸直角方向の撓みを生じさせる荷重は、約５０［ｋｇｆ］である。このため、ウォームギヤ６１Ａのオフセット重量に起因する遠心力を考慮すると、許容荷重が約２０[％]減少する。
ここで、重心オフセット長さＬ１≒０とすることにより、遠心力の影響を低減され、ウォームギヤ６１Ａの許容荷重の減少を防ぐことができる。これにより、ウォームギヤ６１Ａ自身による遠心力によって芯振れや振動を低減して、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４０】
以上のように、ウォームギヤ６１Ａは、歯切部６１Ａｂの歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎとして形成した場合に、ウォームギヤ６１Ａの歯の重心Ｃが軸心Ｏからずれていたとしても、そのずれたオフセット重量分を重心オフセット長さ（Ｌ１）分を加算して調整することによって歯車全体の重心Ｃと軸心Ｏとが一致した位置に補正できる。これにより、ウォームギヤ６１Ａの回転ムラや振動を解消することができる。さらに、歯車の重心Ｃのずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤ６１Ａの許容荷重が減少するのを抑制することができる。その結果、ウォームギヤ６１Ａ全体の重量バランスがよくなり、芯振れや振動を抑制して、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４１】
≪第２変形例≫
次に、図８を参照して本発明の第２変形例を説明する。第２変形例は、歯切部６１Ｂｂの切り上がり等の不完全な不完全歯切部６１Ｂｆがあって、不完全歯切部６１Ｂｆによって中心Ｏからずれた場合に、ウォームギヤ６１Ｂの重心Ｃ位置を補正するものである。
図８は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第２変形例を示す図であり、不完全歯切部を有するウォームギヤを示す断面図である。
【００４２】
図８に示すウォームギヤ６１Ｂは、歯切部６１Ｂｂの切り上がり等の不完全な不完全歯切部６１Ｂｆを有し、歯切りした部分の長さが不完全歯切り長さＬ２分長く形成されている。このようなウォームギヤ６１Ｂの場合には、不完全歯切部６１Ｂｆがある分、重心Ｃの位置が変化する。このため、ウォームギヤ６１Ｂの不完全歯切部６１Ｂｆの断面重心オフセット量を打ち消すように、歯切部６１Ｂｂの重心オフセット長さＬ１を補正長さ分として追加して補正する。
【００４３】
この場合、例えば、ウォームギヤ６１Ｂの歯切部６１Ｂｂにおける有効歯切り長さをＬ、モジュールをｍｎ、進み角をｃｏｓβ、整数をＮ、重心Ｃの位置を補正する補正長さをαとすると、
Ｌ＝πｍｎ／ｃｏｓβ×Ｎ＋α
となる。
【００４４】
このように歯切部６１Ｂｂに補正長さα分を追加して形成することにより、前記実施形態と同様に、ウォームギヤ６１Ｂが受ける遠心力の影響を低減して、ウォームギヤ６１Ｂの許容荷重の減少を防止することができる。また、ウォームギヤ６１Ｂ自身の遠心力による芯振れや振動を低減して、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４５】
また、図８に示すように、ウォームギヤ６１Ｂに切り上がり等の不完全歯切部６１Ｂｆがある場合、重心オフセット部６１Ｂｅと不完全歯切部６１Ｂｆとの境界における軸直角方向の断面での位相角をθ１、不完全歯切部６１Ｂｆの終わり位置６１Ｂｄにおける位相角θ２、重心オフセット長さをＬ１、不完全端切り長さをＬ２とすると、
θ１＝２πＬ１／Ｐ
θ２＝２π（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｐ
となる。
不完全歯切部６１Ｂｆのオフセット重量分を補正するための重心オフセット長さＬ１と不完全歯切り長さＬ２との関係は、
【００４６】
【数２】
となる。この数式を解くと、
【数３】
となる。
【００４７】
これを満たす重心オフセット長さＬ１とすれば、不完全歯切部６１Ｂｆのオフセット重量分が重心オフセット長さＬ１によって打ち消されるようになる。
このようにして、不完全歯切部６１Ｂｆのオフセット重量分を調整すれば、前記実施形態同様な作用効果を得ることができる。なお、補正するオフセット重量分は、ウォームギヤ６１Ｂを加工する前に予め設定してもよいし、加工後にウォームギヤ６１Ｂの歯切部６１Ｂｂ全体の重心Ｃの位置と軸心Ｏ位置とのずれを計測して、そのずれを補正加工してもよい。
【００４８】
この場合、ウォームホイールは、ウォームギヤ６１Ｂの歯切部６１Ｂｂの中央部分で噛み合う。このため、重心オフセット部６１Ｂｅおよび不完全歯切部６１Ｂｆは、歯切部６１Ｂがピッチの整数倍に形成されてあれば、歯切部６１Ｂｂの端部を切削加工するなどして容易に形成することができる。
また、オフセット重量分のずれを補正加工する場合には、ウォームギヤ６１Ｂの歯部の一部を削り落してもよく、また、ウォームギヤ６１Ｂの軸心に穴を開けてもよい。
【００４９】
≪その他の変形例≫
なお、本発明は、ステアリング系のステアリングホイールと転舵車輪とが機械的に切り離されて、電動モータが転舵車輪に対する転舵力のすべてを発生させる構成のもの（ステアバイワイヤ）についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤにおける歯部の重心の軌跡を示す説明図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例を示す図であり、歯切部に重心オフセット長さ分の歯切りを形成したウォームギヤの説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例におけるウォームギヤの重心オフセット長さの位相とオフセット重量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第２変形例を示す図であり、不完全歯切部を有するウォームギヤを示す断面図である。
【図９】従来の電動パワーステアリング装置の設置状態を示す摸式図である。
【図１０】従来の電動パワーステアリング装置の設置されている減速機構を示す斜視図である。
【図１１】従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。
【図１２】その他の従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＺ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリング軸
６，６Ａ 減速機構
７ 電動モータ
６１，６１Ａ，６１Ｂ ウォームギヤ
６１ａ，６１Ａａ，６１Ｂａ ウォームギヤ軸
６１ｂ，６１Ａｂ、６１Ｂｂ 歯切部
６１ｃ 始まり位置
６１ｄ，６１Ａｄ，６１Ｂｄ 終わり位置
６１ｅ，６１Ａｅ，６１Ｂｅ 重心オフセット部
６１Ａｆ，６１Ｂｆ 不完全歯切部
６２ ウォームホイール
Ｃ ウォームギヤの歯の重心
Ｌ 歯切り長さ
Ｌ１ 重心オフセット長さ
Ｌ２ 不完全端切り長さ
Ｎ 整数
Ｏ 軸心
Ｐ ピッチ長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の電動パワーステアリング装置の設置状態を示す摸式図である。
図９に示すように、従来、ステアリングホイール２００の操舵力を軽減するためのパワーステアリング装置として、電動モータ３００，３００を動力源とした電動パワーステアリング装置１００が使用されている（例えば、特許文献１参照）。電動パワーステアリング装置１００は、一般に電動モータ３００の回転トルクを減速機構４００により倍力してラック・ピニオン機構を介してラック軸５００に付与し、運転者のステアリング操作をアシストするものである。
【０００３】
図１０は、従来の電動パワーステアリング装置の設置されている減速機構を示す斜視図である。
図１０に示すように、従来の減速機構４００は、電動モータ３００（図９参照）のロータ軸上に設置されたウォームギヤ４１０とウォームホイール４２０とから構成されている。
近年、電動パワーステアリング装置１００は、普及の拡大に伴って大型車両への搭載の要望が高まっている。大型車両では、前軸荷重が大きいので、それに対応するために、電動モータ３００を大型化して発生トルクを増大させると共に、電動モータ３００のトルクの増大に合わせて減速機構４００の強度も増大させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、減速機構４００を大きくした場合には、減速機構４００が運転者の膝付近の空間や足元の空間を減少させ、運転者の居住空間を減少させるという問題点があった（図９参照）。このため、減速機構４００を小型化して、電動パワーステアリング装置１００全体を小型化することが望まれている。
減速機構４００の強度を向上させた装置としは、例えば、ウォームギヤ４１０を金属製の１条ねじにして、ウォームホイール４２０の歯厚を歯たけより大きく設定したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図１１は、従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。図１２は、その他の従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＺ−Ｚ断面図である。
【０００６】
その他、減速機構４００の強度およびウォームギヤ４１０の曲げ剛性を増大させる方法としては、図１１および図１２に示すような軸直角方向の断面積を広くしたウォームギヤ６００，７００が知られている。
図１１（ａ），（ｂ）に示すウォームギヤ６００は、２条ねじからなり、軸直角方向の断面において、歯部断面が軸心Ｏに対して上下対称に形成されているため、軸心部と歯部とを合わせた断面全体の重心Ｃの位置が軸心Ｏと一致している。
これに対して、図１２（ａ）、（ｂ）に示すウォームギヤ７００は、軸直角方向の断面積を広くした１条ねじであり、歯部断面が一箇所にのみ形成されるため、軸心部と歯部とを合わせた断面全体の重心Ｃの位置が軸心Ｏの位置から半径ｒずれた位置にある。
【特許文献１】特開２００６−７７８０９号公報
【特許文献２】特開２００４−６６９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１（ａ），（ｂ）に示すような２条ねじからなるウォームギヤ６００の場合には、ウォームギヤ６００の条数の増加に伴って、ウォームホイールの歯数が増加するため、歯車全体の容積および重量が増加するという問題点があった。
【０００８】
一方、図１２（ａ）、（ｂ）に示す１条ねじのウォームギヤ７００は、重心Ｃが軸心Ｏから半径ｒずれた位置にあるので、ウォームギヤ７００が回転すると、歯車自体に振動が発生して回転ムラや芯触れがあり、操舵フィーリングを悪化させるという問題点があった。
また、重心Ｃが軸心Ｏから半径ｒずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤ７００の許容荷重が減少するという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した問題点を解消すべく創案されたものであり、回転ムラを解消した１条ねじのウォームギヤを備えた電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解消するために請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の発明は、操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームギヤは、１条ねじからなり、歯切り長さをピッチ長さの整数倍として前記ウォームギヤの歯の重心を軸心と一致させたことを特徴とする。
ここで、「歯切り長さ」とは、ウォームギヤの歯形が形成されている部分の全体の長さである。
【００１１】
かかる構成によれば、ウォームギヤは、１条ねじからなり、歯切り長さをピッチ長さの整数倍としてウォームギヤの歯の重心を軸心と一致させて形成されていることによって、歯車全体の重心と軸心とが一致した位置にあり、回転ムラや振動を解消することができる。このようにウォームギヤの重心のアンバランスを解消したことによって、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合いが滑らかになり、作動音を低減させると共に、操舵フィーリングを向上させることができる。また、歯車の重心が軸心からずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤの許容荷重が減少するのを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームギヤは、歯切りの始まり位置と終わり位置とが、径方向の同じ位置に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、ウォームギヤは、歯切りの始まり位置と終わり位置とが、径方向の同じ位置に形成されていることによって、歯車全体の重心と軸心とが一致するようになり、ウォームギヤ全体の重量バランスがよくなるため、芯振れを抑制することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームギヤは、１条ねじからなり、歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍と、前記ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれたオフセット重量（オフセット質量）分を補正する重心オフセット長と、を加算した長さにしたことを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、ウォームギヤは、歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍と、ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれたオフセット重量分を補正する重心オフセット長と、を加算した長さにしたことにより、歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍にしたとしても、ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれた場合、重心オフセット長さを加算した長さにすれば、重心のずれを補正することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、回転ムラを解消した１条ねじのウォームギヤを備えた電動パワーステアリング装置を提供することができる。また、ウォームギヤの重心のアンバランスを解消したことによって、ウォームギヤとウォームホイールとの噛み合いが良好になり、作動音を低減させると共に、操舵フィーリングを向上させることができる。さらに、ウォームギヤとウォームホイールの間での噛み合いによる発熱が低減されて、耐久性を向上させることができる。その結果、長期にわたって良好な操舵フィーリングを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構を示す説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤを示す説明図である。
【００１８】
≪電動パワーステアリング装置の構成≫
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、操舵入力に応じて電動モータ７を駆動し、電動モータ７の動力を減速機構６を介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵のアシストを行う装置である。電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリング軸３に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ４と、車速を検出する車速センサ５と、減速機構６を介してステアリング軸３に操舵補助力を付与する電動モータ７と、電動モータ７の駆動を制御する駆動制御装置（ＥＣＵ）８と、ラック・ピニオン機構９を介して連結されたラック軸１０とを備えている。そのラック軸１０の両端（図１では、ラック軸１０の一方側は図示省略）には、タイロッド１１等を介して転舵車輪（前輪）１２が連結されている。
【００１９】
≪電動モータの構成≫
図１に示すように、電動モータ７は、例えば、回転子の回転角度を検出するレゾルバ（図示省略）を備えたブラシレスＤＣモータからなり、例えば、減速機構６とラック・ピニオン機構９等を収納したギヤハウジング（図示省略）に収納されている。図２に示すように、電動モータ７の回転子と一体に回転するロータ軸７ａには、ゴム等の弾性体やセレーション等によるカップリング７ｂを介在してウォームギヤ軸６１ａが連結されて、電動モータ７の回転とトルクがウォームギヤ６１に伝達されるようになっている。
【００２０】
≪減速機構の構成≫
図２に示す減速機構６は、電動モータ７の回転トルクを倍力させてステアリング軸３に伝達する機能を有しており、減速歯車機構からなる。この減速機構６は、例えば、電動モータ７のロータ軸（出力軸）７ａに連設されて同回転するウォームギヤ６１と、ステアリング軸３に設けたウォームホイール６２と、を噛合させて減速機構を構成している。
【００２１】
＜ウォームギヤの構成＞
図２に示すように、ウォームギヤ６１は、１条ねじからなり、ロータ軸７ａに連結されたウォームギヤ軸６１ａと、ウォームギヤ軸６１ａに一体形成された歯切部６１ｂとを有している。図３に示すように、ウォームギヤ６１は、歯切り長さＬをピッチ長さＰの略整数倍Ｎとしてウォームギヤ６１の歯切部６１ｂ全体の重心Ｃを軸心Ｏと一致させて形成されている。
なお、図２および図３は、ウォームギヤ６１の歯切部６１ｂに４ピッチの歯を形成した場合の一例を示す。この場合、ウォームギヤ６１は、歯切り長さＬがピッチ長さＰの４倍に形成されている。ウォームギヤ６１は、歯切部６１ｂにおいて、歯切りの始まり位置６１ｃと終わり位置６１ｄとが、径方向の同じ位置に形成されている。このため、ウォームギヤ６１の歯全体の重心Ｃと軸心Ｏとが一致するようになっている。
【００２２】
ウォームギヤ軸６１ａは、歯切部６１ｂの両端部に設置された軸受６３，６４によって回転自在に軸支され、電動モータ７のロータ軸７ａを同回転するようになっている。
歯切部６１ｂは、ウォームギヤ６１の歯形が形成された歯形部であり、歯切りの始まり位置６１ｃから終わり位置６１ｄにわたって形成されている。ウォームギヤ６１は、歯切部６１ｂの中央部分でウォームホイール６２と噛み合うように配置されている。
【００２３】
＜ウォームホイールおよび軸受の構成＞
図２に示すウォームホイール６２は、ウォームギヤ６１の回転をステアリング軸３に減速させて伝達するための歯車である。ウォームホイール６２は、図１に示すようないわゆるコラム型の電動パワーステアリング装置１の場合、ステアリング軸３に一体的に設けられている。なお、図９に示すようなピニオン型の電動パワーステアリング装置１００の場合には、ピニオン軸に一体的に設けられるようになっている。
前記軸受６３，６４は、ボールベアリングからなり、内輪がウォームギヤ軸６１ａに一体に回転するように設置され、外輪がギヤハウジング（図示省略）の内壁に装着されている。
【００２４】
≪作用≫
次に、図１〜図５を参照して本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の作用を説明する。
図１に示す電動パワーステアリング装置１は、運転者がステアリングホイール２を操舵すると、ステアリング軸３に付与される操舵トルクによりラック・ピニオン機構９を介してラック軸１０が直線往復動し、タイロッド１１等を介して転舵車輪１２が転舵される。
【００２５】
この際、駆動制御装置（ＥＣＵ）８は、操舵トルクセンサ４から入力される操舵トルク信号と車速センサ５から入力される車速信号とに基づいて、電動モータ７に流す目標電流値を設定し、この目標電流値とモータ電流センサ（図示省略）から入力されるモータ電流値との偏差が０になるように電流フィードバック制御して電動モータ７を駆動する。これにより、電動モータ７は適切な操舵補助力（アシスト力）を発生し、この操舵補助力が減速機構６を介してステアリング軸３に付与されることによって、運転者のステアリング操作時における操舵力を低減することができる。
【００２６】
次に、図２〜図５を参照して、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の減速機構６の作用を説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤにおける歯部の重心の軌跡を示す説明図である。図５は、図４のＸ−Ｘ断面図である。
【００２７】
図２に示すように、減速機構６は、１条ねじからなるウォームギヤ６１と、このウォームギヤ６１に噛合するウォームホイール６２とからなる。
図３に示すように、ウォームギヤ６１は、歯切り長さＬがピッチ長さＰの整数倍Ｎに形成されている。このようなウォームギヤ６１の軸直角方向の断面における歯部の重心Ｃの位置の軌跡は、図４に二点鎖線で示すようになる。つまり、ウォームギヤ６１の各所の軸直角方向の断面における重心Ｃの位置は、図４に示すように、中心線Ｏ−Ｏを中心として歯部の形状に沿って螺旋状に形成されて、軸心Ｏからずれて偏心している。
【００２８】
例えば、ウォームギヤ６１の軸平行ピッチをＰ、角度変数（位相角）をθとすると、歯切部６１ｂの歯切りの始まり位置６１ｃからＰθ／２πの位置におけるウォームギヤ６１の軸直角方向の断面（Ｘ−Ｘ）は、図５に示すような形状になっている。つまり、ウォームギヤ６１の軸直角方向の断面における重心Ｃは、図５に示すように、軸心Ｏから半径Ｒだけ径方向にずれた位置にある。
【００２９】
このような1条ねじからなるウォームギヤ６１は、歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎに形成したことによって、ウォームギヤ６１の歯形部全体の重心Ｃが軸心Ｏと一致するようになる。このように形成されたウォームギヤ６１は、歯形部全体の重心Ｃと軸心Ｏとが一致しているので、ウォームギヤ６１自体の振動や回転ムラを低減し、ウォームギヤ６１とウォームホイール６２との噛み合いが滑らかになる。その結果、ステアリングホイール２（図１参照）を操作した際の操舵フィーリングを向上させることができる。また、重心Ｃのずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤ６１の許容荷重が減少するのを抑制することができる。
【００３０】
≪第１変形例≫
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００３１】
図６および図７を参照して、本発明の第１変形例を説明する。第１変形例は、歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎに形成したウォームギヤ６１Ａの歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃが軸心Ｏからずれている場合に、ウォームギヤ６１Ａの歯切部６１Ａｂに重心オフセット部６１Ａｅを形成して、軸心Ｏからずれた歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃの位置を補正するものである。
【００３２】
図６は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例を示す図であり、歯切部に重心オフセット長さ分の歯切りを形成したウォームギヤの説明図である。図７は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例におけるウォームギヤの重心オフセット長さの位相とオフセット重量との関係を示すグラフである。
【００３３】
図６に示すように、ウォームギヤ６１Ａの歯切部６１Ａｂにおける有効な歯切り長さをＬ、整数をＮ、ピッチをＰ、重心Ｃの位置を補正するために終わり位置６１Ａｄ側に形成した重心オフセット部６１Ａｅの重心オフセット長さをＬ１とすると、
Ｌ＝ＮＰ＋Ｌ１
となる。
【００３４】
つまり、ウォームギヤ６１Ａの軸並行ピッチの整数倍ＮＰとなる長さを持つ領域の有効な歯切部６１Ａｂに、軸心Ｏから半径Ｒだけ径方向にずれた位置にある歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃの位置を軸心Ｏに移動させるために、重心オフセット長さＬ１分の歯切りを有する重心オフセット部６１Ａｅに余分に形成して補正する。
このように、歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃが軸心Ｏからずれた分の質量の片寄りを考慮した重心オフセット長さＬ１分の重心オフセット部６１Ａｅを歯切部６１Ａｂに形成して、歯切部６１Ａｂ全体の重心Ｃの位置を軸心Ｏに一致するように調整する。これにより、ウォームギヤ６１Ａの軸並行ピッチの整数倍ＮＰとなる長さを持つ領域の有効な歯切部６１Ａｂは、歯部全体の重心Ｃの位置が軸心Ｏの位置に補正される。このため、歯部全体の重心Ｃとウォームギヤ６１Ａの軸心Ｏとが一致するようになる。
【００３５】
一方、重心オフセット長さＬ１の部分は、位相角度θ１を用いると、
Ｌ１＝Ｐθ１／２π
となる。
ウォームギヤ６１Ａの軸直角方向の断面における歯部の面積をＡ、ウォームギヤ６１Ａの素材の密度をＭとすると、重心オフセット長さＬ１の長さ部分における歯部の軸心Ｏからのオフセット重量（オフセット質量）は、
【００３６】
【数１】
【００３７】
となる。
そして、位相角度θ１＝πとすると、オフセット重量は最大となり（図７参照）、その値は、ＰＡＭ／π［ｋｇ］となる。この重心オフセット長さＬ１の位相とオフセット重量との関係を表したのが図７のグラフである。図７に示すように、位相角度θ１＝０（および２π）のときには、オフセット重量が最小となる。
【００３８】
次に、電動パワーステアリング装置１の一般例を用いてウォームギヤ６１Ａを説明する。
一般的に使用されている電動パワーステアリング装置の減速機構では、減速比が約２０であり、この減速比を直径が約１００［ｍｍ］のウォームホイールで成り立たせている。このため、ウォームギヤのウォームギヤ軸は、直径が１０［ｍｍ］以下に細く形成されている。このようなウォームギヤにオフセット重量がある場合には、ウォームギヤの回転によりオフセット重量による遠心力が発生して、その遠心力によりウォームギヤ軸が撓むのを増長させられる。
【００３９】
例えば、ステアリングホイール２（図１参照）の回転数を１．５［ｒｐｓ］、ウォームギヤ６１Ａの素材密度が７×１０３［ｋｇ／ｍ３］、重心位置の半径Ｒを５［ｍｍ］とすると、遠心力は、約１０［ｋｇｆ］となる。
また、約１［ｔｏｎ］の軸力を持つ電動パワーステアリング装置１では、ウォームギヤ６１Ａの軸直角方向の撓みを生じさせる荷重は、約５０［ｋｇｆ］である。このため、ウォームギヤ６１Ａのオフセット重量に起因する遠心力を考慮すると、許容荷重が約２０[％]減少する。
ここで、重心オフセット長さＬ１≒０とすることにより、遠心力の影響を低減され、ウォームギヤ６１Ａの許容荷重の減少を防ぐことができる。これにより、ウォームギヤ６１Ａ自身による遠心力によって芯振れや振動を低減して、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４０】
以上のように、ウォームギヤ６１Ａは、歯切部６１Ａｂの歯切り長さＬをピッチ長さＰの整数倍Ｎとして形成した場合に、ウォームギヤ６１Ａの歯の重心Ｃが軸心Ｏからずれていたとしても、そのずれたオフセット重量分を重心オフセット長さ（Ｌ１）分を加算して調整することによって歯車全体の重心Ｃと軸心Ｏとが一致した位置に補正できる。これにより、ウォームギヤ６１Ａの回転ムラや振動を解消することができる。さらに、歯車の重心Ｃのずれていることで発生する遠心力によってウォームギヤ６１Ａの許容荷重が減少するのを抑制することができる。その結果、ウォームギヤ６１Ａ全体の重量バランスがよくなり、芯振れや振動を抑制して、操舵フィーリングを良好にすることができる。
【００４１】
≪第２変形例≫
次に、図８を参照して本発明の第２変形例を説明する。第２変形例は、歯切部６１Ｂｂの切り上がり等の不完全な不完全歯切部６１Ｂｆがあって、不完全歯切部６１Ｂｆによって中心Ｏからずれた場合に、ウォームギヤ６１Ｂの重心Ｃ位置を補正するものである。
図８は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第２変形例を示す図であり、不完全歯切部を有するウォームギヤを示す断面図である。
【００４２】
図８に示すウォームギヤ６１Ｂは、歯切部６１Ｂｂの切り上がり等の不完全な不完全歯切部６１Ｂｆを有し、歯切りした部分の長さが不完全歯切り長さＬ２分長く形成されている。このようなウォームギヤ６１Ｂの場合には、不完全歯切部６１Ｂｆがある分、重心Ｃの位置が変化する。このため、ウォームギヤ６１Ｂの不完全歯切部６１Ｂｆの断面重心オフセット量を打ち消すように、歯切部６１Ｂｂの重心オフセット長さＬ１を補正長さ分として追加して補正する。
【００４３】
この場合、例えば、ウォームギヤ６１Ｂの歯切部６１Ｂｂにおける有効歯切り長さをＬ、モジュールをｍｎ、進み角をｃｏｓβ、整数をＮ、重心Ｃの位置を補正する補正長さをαとすると、
Ｌ＝πｍｎ／ｃｏｓβ×Ｎ＋α
となる。
【００４４】
このように歯切部６１Ｂｂに補正長さα分を追加して形成することにより、前記実施形態と同様に、ウォームギヤ６１Ｂが受ける遠心力の影響を低減して、ウォームギヤ６１Ｂの許容荷重の減少を防止することができる。また、ウォームギヤ６１Ｂ自身の遠心力による芯振れや振動を低減して、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４５】
また、図８に示すように、ウォームギヤ６１Ｂに切り上がり等の不完全歯切部６１Ｂｆがある場合、重心オフセット部６１Ｂｅと不完全歯切部６１Ｂｆとの境界における軸直角方向の断面での位相角をθ１、不完全歯切部６１Ｂｆの終わり位置６１Ｂｄにおける位相角θ２、重心オフセット長さをＬ１、不完全端切り長さをＬ２とすると、
θ１＝２πＬ１／Ｐ
θ２＝２π（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｐ
となる。
不完全歯切部６１Ｂｆのオフセット重量分を補正するための重心オフセット長さＬ１と不完全歯切り長さＬ２との関係は、
【００４６】
【数２】
となる。この数式を解くと、
【数３】
となる。
【００４７】
これを満たす重心オフセット長さＬ１とすれば、不完全歯切部６１Ｂｆのオフセット重量分が重心オフセット長さＬ１によって打ち消されるようになる。
このようにして、不完全歯切部６１Ｂｆのオフセット重量分を調整すれば、前記実施形態同様な作用効果を得ることができる。なお、補正するオフセット重量分は、ウォームギヤ６１Ｂを加工する前に予め設定してもよいし、加工後にウォームギヤ６１Ｂの歯切部６１Ｂｂ全体の重心Ｃの位置と軸心Ｏ位置とのずれを計測して、そのずれを補正加工してもよい。
【００４８】
この場合、ウォームホイールは、ウォームギヤ６１Ｂの歯切部６１Ｂｂの中央部分で噛み合う。このため、重心オフセット部６１Ｂｅおよび不完全歯切部６１Ｂｆは、歯切部６１Ｂがピッチの整数倍に形成されてあれば、歯切部６１Ｂｂの端部を切削加工するなどして容易に形成することができる。
また、オフセット重量分のずれを補正加工する場合には、ウォームギヤ６１Ｂの歯部の一部を削り落してもよく、また、ウォームギヤ６１Ｂの軸心に穴を開けてもよい。
【００４９】
≪その他の変形例≫
なお、本発明は、ステアリング系のステアリングホイールと転舵車輪とが機械的に切り離されて、電動モータが転舵車輪に対する転舵力のすべてを発生させる構成のもの（ステアバイワイヤ）についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機構を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置のウォームギヤにおける歯部の重心の軌跡を示す説明図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例を示す図であり、歯切部に重心オフセット長さ分の歯切りを形成したウォームギヤの説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第１変形例におけるウォームギヤの重心オフセット長さの位相とオフセット重量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の第２変形例を示す図であり、不完全歯切部を有するウォームギヤを示す断面図である。
【図９】従来の電動パワーステアリング装置の設置状態を示す摸式図である。
【図１０】従来の電動パワーステアリング装置の設置されている減速機構を示す斜視図である。
【図１１】従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）正面図、（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。
【図１２】その他の従来の電動パワーステアリング装置に使用されているウォームギヤを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＺ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 電動パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ ステアリング軸
６，６Ａ 減速機構
７ 電動モータ
６１，６１Ａ，６１Ｂ ウォームギヤ
６１ａ，６１Ａａ，６１Ｂａ ウォームギヤ軸
６１ｂ，６１Ａｂ、６１Ｂｂ 歯切部
６１ｃ 始まり位置
６１ｄ，６１Ａｄ，６１Ｂｄ 終わり位置
６１ｅ，６１Ａｅ，６１Ｂｅ 重心オフセット部
６１Ａｆ，６１Ｂｆ 不完全歯切部
６２ ウォームホイール
Ｃ ウォームギヤの歯の重心
Ｌ 歯切り長さ
Ｌ１ 重心オフセット長さ
Ｌ２ 不完全端切り長さ
Ｎ 整数
Ｏ 軸心
Ｐ ピッチ長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記ウォームギヤは、
１条ねじからなり、
歯切り長さをピッチ長さの整数倍として前記ウォームギヤの歯の重心を軸心と一致させた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】
前記ウォームギヤは、歯切りの始まり位置と終わり位置とが、径方向の同じ位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記ウォームギヤは、１条ねじからなり、
歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍と、
前記ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれたオフセット重量分を補正する重心オフセット長さと、
を加算した長さにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記ウォームギヤは、
１条ねじからなり、
歯切り長さをピッチ長さの整数倍として前記ウォームギヤの歯の重心を軸心と一致させた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】
前記ウォームギヤは、歯切りの始まり位置と終わり位置とが、径方向の同じ位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
操舵入力に応じて電動モータを駆動し、前記電動モータの駆動力をウォームギヤを介してステアリング系に伝達することにより車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記ウォームギヤは、１条ねじからなり、
歯切り長さを、ピッチ長さの整数倍と、
前記ウォームギヤの歯の重心と軸心との位置がずれたオフセット重量分を補正する重心オフセット長さと、
を加算した長さにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２４８８５２（Ｐ２００９−２４８８５２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０１３９９（Ｐ２００８−１０１３９９）
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]