JP2012106560A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータから伝達されるトルクを安定させることができる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置は、ウォームホイール２１内に挿入されており、ウォームホイール２１を介して伝達された電動モータの出力を転舵輪に向けて伝達するステアリングシャフト３と、正転方向および逆転方向のトルクがウォームホイール２１から入力される正入力のときに当該トルクをステアリングシャフト３に伝達し、ステアリングシャフト３からトルクが入力される逆入力のときにウォームホイール２１へのトルクの伝達を遮断する逆入力遮断クラッチ１８と、ウォームホイール２１とステアリングシャフト３を相対回転可能に連結する軸受１８とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

車両用操舵装置として、電動モータによって操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。例えば特許文献１記載の電動パワーステアリング装置は、電動モータと、減速機構と、逆入力遮断クラッチと、出力軸とを備えている。電動モータのトルクは、減速機構および逆入力遮断クラッチを介して出力軸に伝達される。逆入力遮断クラッチは、電動モータ側から入力された正転方向および逆転方向のトルクを出力側に伝達し、出力軸側からのトルクの伝達を遮断する。

特許文献１記載の減速機構は、ウォーム軸と、ウォームホイールとを含む。また、特許文献１記載の逆入力遮断クラッチは、入力外輪と、出力内輪と、複数のローラとを含む。入力外輪の内周面には、径方向外方に凹む複数のカム面が形成されており、入力外輪の内周面と出力内輪の外周面との間の隙間の大きさは、カム面が設けられた位置で変化している。ローラは、カム面と出力内輪の外周面との間に配置されている。

また、ウォーム軸は、電動モータの駆動軸に形成されており、ウォームホイールは、入力外輪の外周面に形成されている。電動モータのトルクは、ウォーム軸およびウォームホイールを介して入力外輪に伝達され、複数のローラを介して入力外輪から出力内輪に伝達される。そして、出力内輪に伝達されたトルクは、アシスト力として出力軸に伝達される。電動モータのトルクが、減速機構および逆入力遮断クラッチを介して出力軸に伝達されているとき、ローラは、入力外輪の内周面に設けられたカム面と出力内輪の外周面とに接触している。

特開２００３−５６６０３号公報

特許文献１記載の電動パワーステアリング装置において、電動モータのトルクが、逆入力遮断クラッチを介して出力軸に伝達されているときには、ローラが、入力外輪の内周面に設けられたカム面と出力内輪の外周面とに接触している。このとき、入力外輪は、ローラとカム面との接触、およびローラと出力内輪の外周面との接触によって、出力内輪に対して径方向に位置決めされている。したがって、例えばカム面の加工精度が低いと、電動モータのトルクが逆入力遮断クラッチを介して出力軸に伝達されるときに、入力外輪の中心軸線と出力内輪の中心軸線とが大きくずれてしまう。

特許文献１記載の電動パワーステアリング装置では、ウォームホイールが入力外輪の外周面に形成されている。したがって、入力外輪の中心軸線と出力内輪の中心軸線とが大きくずれていると、ウォームホイールは、ウォームホイールの中心軸線から大きくずれた回転軸線（出力内輪の中心軸線）まわりに回転する。そのため、ウォーム軸およびウォームホイールの噛み合いにむらが生じ、電動モータから出力軸に伝達されるトルクにむらが生じるおそれがある。例えばカム面を高い精度で加工すれば、入力外輪の中心軸線と出力内輪の中心軸線とのずれ量を低減することができる。しかし、カム面は、円筒面である入力外輪の内周面に設けられた斜面であるため、カム面を高い精度で加工することは容易ではない。

この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、電動モータから伝達されるトルクを安定させることができる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。

前記目的を達成するための本発明は、操舵補助用の電動モータ（１６）と、前記電動モータによって回転駆動される駆動ギヤ（２０、２２０）と、前記駆動ギヤの回転に伴って回転する筒状の従動ギヤ（２１、２２１）と、前記従動ギヤ内に挿入されており、前記従動ギヤを介して伝達された前記電動モータの出力を転舵輪（１１）に向けて伝達する伝達部材（３ｂ、２３３）と、前記従動ギヤおよび伝達部材に連結されており、正転方向および逆転方向のトルクが前記従動ギヤから入力される正入力のときに当該トルクを前記伝達部材に伝達し、前記伝達部材からトルクが入力される逆入力のときに前記従動ギヤへのトルクの伝達を遮断する逆入力遮断クラッチ（１８、３１８、４１８、５１８）と、前記従動ギヤと前記伝達部材との間で前記伝達部材を取り囲んでおり、前記従動ギヤと前記伝達部材とを相対回転可能に連結する軸受（１９、４１９）と、を備える電動パワーステアリング装置（１、２０１）である（請求項１）。

本発明によれば、正転方向および逆転方向への電動モータのトルクが、駆動ギヤおよび従動ギヤを介して逆入力遮断クラッチに伝達された場合（正入力の場合）には、逆入力遮断クラッチに伝達されたトルクが、伝達部材に伝達される。これにより、操舵が補助される。一方、伝達部材から逆入力遮断クラッチにトルクが伝達された場合（逆入力の場合）には、逆入力遮断クラッチから従動ギヤへのトルクの伝達が遮断される。

例えば車両が悪路を直進走行しているときには、転舵輪の振動が伝達部材に伝達され、伝達部材が回転方向に往復振動する場合がある。しかし、逆入力遮断クラッチが、伝達部材から従動ギヤへのトルクの伝達を遮断するので、伝達部材の往復振動は、従動ギヤに伝達されない。そのため、従動ギヤの歯面と、従動ギヤに噛み合うギヤ（駆動ギヤや、駆動ギヤと従動ギヤとの間に介在する中間ギヤ）の歯面との衝突により起こる騒音（ラトル音）の発生を防止することができる。

また、従動ギヤと伝達部材とを相対回転可能に連結する軸受が設けられているので、従動ギヤと伝達部材とを容易に同軸的に連結することができる。これにより、従動ギヤの中心軸線と従動ギヤの回転軸線とのずれ量を低減することができる。したがって、電動モータから伝達部材に伝達されるトルクを安定させることができる。さらに、軸受は、逆入力遮断クラッチよりも構造がシンプルであるので、例えば従動ギヤと伝達部材とを逆入力遮断クラッチだけで連結した場合よりも容易に従動ギヤと伝達部材との同軸度を高めることができる。

また、前記逆入力遮断クラッチは、前記伝達部材を取り囲み、前記従動ギヤに同行回転可能に連結された筒状の入力部材（２２、３２２）と、前記入力部材内で前記伝達部材を取り囲み、前記入力部材に対して回転可能であり、前記伝達部材に同行回転可能に連結された出力部材（２３）と、前記入力部材と前記出力部材との間に配置されており、前記正入力のときに前記入力部材および出力部材に噛み込み、前記逆入力のときに前記出力部材に対して相対移動するトルク伝達部材（２４、３２４）と、を含んでいてもよい（請求項２）。この場合、前記入力部材は、前記正入力のときに前記トルク伝達部材を前記入力部材および出力部材に噛み込ませるカム部（２６、３２６）を含み、前記出力部材は、前記逆入力のときに前記入力部材およびトルク伝達部材に対して回転する外周面（２３ａ）を含んでいてもよい（請求項３）。

また、前記軸受は、前記入力部材と一体であり、前記伝達部材を取り囲み、前記従動ギヤに同行回転可能に連結された外輪（４１９ａ）と、前記出力部材と一体であり、前記外輪内で前記伝達部材を取り囲み、前記伝達部材に同行回転可能に連結された内輪（４１９ｂ）と、前記内輪と前記外輪との間に配置されており、前記内輪および外輪の相対回転に伴って転動する複数の転動体（１９ｃ）と、を含んでいてもよい（請求項４）。この場合、軸受の外輪と逆入力遮断クラッチの入力部材とが一つの部材であり、軸受の内輪と逆入力遮断クラッチの出力部材とが一つの部材であるから、組み立て作業を簡素化することができる。

また、前記入力部材と前記出力部材との間にグリースが充填されていてもよい（請求項５）。グリースは、高い粘性を有しているので、この場合、入力部材と出力部材との間に配置されたトルク伝達部材の振動が、グリースによって抑制され、トルク伝達部材と他の部材との衝突により起こる騒音の発生が抑制される。
なお、前記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチおよびこれに関連する構成の部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチの横断面図である。 本発明の第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチの縦断面図である。 図３の一部を拡大した図である。 正入力のときの逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図解的な断面図である。 逆入力のときの逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図解的な断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチの横断面図である。 本発明の第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチの縦断面図である。 図９の一部を拡大した図である。 正入力のときの逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図解的な断面図である。 逆入力のときの逆入力遮断クラッチの動作を説明するための図解的な断面図である。 本発明の第４実施形態に係る逆入力遮断クラッチおよびこれに関連する構成の部分断面図である。 本発明の第５実施形態に係る逆入力遮断クラッチの一部の縦断面図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１８およびこれに関連する構成の部分断面図である。
図１および図２を参照して、電動パワーステアリング装置１は、例えば、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置である。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等の操舵部材２が連結されるステアリングシャフト３と、第１自在継手４を介してステアリングシャフト３に連結された中間軸５と、第２自在継手６を介して中間軸５に連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを備えている。ピニオン軸７およびラック軸８は、舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａ１を構成している。

ラック軸８は、車体に固定されるハウジング９内で図示しない複数の軸受によって直線往復動自在に支持されている。ラック軸８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結される。操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転すると、ステアリングシャフト３の回転が、ピニオン７ａおよびラック８ａによって、車両の左右方向に沿うラック軸８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１が転舵される。

また、ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なるアッパーシャフト３ａと、ピニオン軸７に連なる伝達部材としてのロアシャフト３ｂとに分割されており、アッパーシャフト３ａおよびロアシャフト３ｂは、トーションバー１２を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。電動パワーステアリング装置１は、トーションバー１２を介するアッパーシャフト３ａおよびロアシャフト３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３を含む。トルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ１４（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）に与えられる。ＥＣＵ１４は、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して電動モータ１６を駆動制御する。

電動パワーステアリング装置１は、伝達機構としての減速機１７と、円筒状の逆入力遮断クラッチ１８と、軸受１９と、を備えている。減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０に噛み合う従動ギヤとしての筒状のウォームホイール２１とを含む。図示はしないが、ウォームホイール２１は、環状の芯金と、芯金の周囲を取り囲む合成樹脂部材とを備えている。ウォーム軸２０の歯部は、金属によって形成されており、ウォームホイール２１の歯部は、合成樹脂によって形成されている。ウォームホイール２１の歯部は、この実施形態のように合成樹脂によって形成されていてもよいし、少なくとも一部が、金属によって形成されていてもよい。

図２に示すように、ステアリングシャフト３のロアシャフト３ｂは、ウォームホイール２１内、逆入力遮断クラッチ１８内、および軸受１９内に挿入されている。逆入力遮断クラッチ１８および軸受１９は、ウォームホイール２１内に嵌合されており、ロアシャフト３ｂとウォームホイール２１との間に介在している。逆入力遮断クラッチ１８および軸受１９は、ロアシャフト３ｂの軸方向（逆入力遮断クラッチ１８の軸方向Ｘ１と平行な方向）に位置をずらして配置されている。ロアシャフト３ｂとウォームホイール２１とは、逆入力遮断クラッチ１８によって連結されている。さらに、ロアシャフト３ｂとウォームホイール２１とは、軸受１９によって同軸的に連結されている。この実施形態では、軸受１９は、ラジアル転がり玉軸受である。軸受１９は、ラジアル転がり玉軸受以外の玉軸受や、ころ軸受であってもよい。軸受１９は、外輪１９ａと、外輪１９ａによって同軸的に取り囲まれた内輪１９ｂと、外輪１９ａと内輪１９ｂとの間に配置された複数の転動体１９ｃとを含む。

逆入力遮断クラッチ１８は、正転方向および逆転方向のトルクが入力側から入力される正入力のときに当該トルクを出力側に伝達し、出力側からトルクが入力される逆入力のときに空回りして入力側へのトルクの伝達を遮断するフリータイプの逆入力遮断クラッチである。ウォームホイール２１から逆入力遮断クラッチ１８にトルクが入力されたときには（正入力のときには）、逆入力遮断クラッチ１８に入力されたトルクが、ロアシャフト３ｂに伝達される。その一方で、ロアシャフト３ｂから逆入力遮断クラッチ１８にトルクが入力されたときには（逆入力のときには）、逆入力遮断クラッチ１８の一部（後述の出力部材２３）とロアシャフト３ｂとが空回りする。したがって、逆入力のときには、ロアシャフト３ｂからウォームホイール２１へのトルクの伝達が遮断される。

正転方向および逆転方向への電動モータ１６の回転は、ウォーム軸２０からウォームホイール２１に伝達され、逆入力遮断クラッチ１８を介してウォームホイール２１からロアシャフト３ｂに伝達される。電動モータ１６の回転は、ウォーム軸２０からウォームホイール２１によって減速されると共に、電動モータ１６の出力は、ウォーム軸２０およびウォームホイール２１によって増幅される。そして、ロアシャフト３ｂに伝達された電動モータ１６の回転は、ピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の直線運動に変換される。これにより、操舵が補助される。

図３は、本発明の第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１８の横断面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１８の縦断面図である。図５は、図３の一部を拡大した図である。
図３〜図５を参照して、逆入力遮断クラッチ１８は、円筒状の入力部材２２と、入力部材２２内に配置されており、入力部材２２と共通の中心軸線Ｌ１を有する出力部材２３と、入力部材２２と出力部材２３との間に配置された複数のトルク伝達部材２４と、複数のトルク伝達部材２４を保持する円筒状の保持部材２５とを備えている。

入力部材２２は、ウォームホイール２１内に嵌合されている（図２参照）。入力部材２２は、ウォームホイール２１に同行回転可能に連結されている。入力部材２２とウォームホイール２１とは、この実施形態のように別の部材であってもよいし、ウォームホイール２１の少なくとも一部と入力部材２２とが、一つの部材（一体の部材）であってもよい。入力部材２２は、入力部材２２の内周面に設けられた凹状の複数のカム部２６を有している。各カム部２６は、径方向Ｙ１外方に凹んでいる。複数のカム部２６は、それぞれ逆入力遮断クラッチ１８の軸方向Ｘ１に延びており、逆入力遮断クラッチ１８の周方向Ｚ１に等間隔を隔てて配置されている。各カム部２６は、径方向Ｙ１外方に凸の円弧状に形成された内面２６ａを含む。内面２６ａは、周方向Ｚに関する内面２６ａの中心Ｃ１（図５参照）を通り径方向Ｙに延びる直線に関して対称である。トルク伝達部材２４の一部は、カム部２６内に収容されている。各カム部２６の内面２６ａは、トルク伝達部材２４に沿う形状に形成されている。

出力部材２３は、例えば円筒状である。ロアシャフト３ｂは、出力部材２３内に嵌合されている（図２参照）。出力部材２３は、ロアシャフト３ｂに同行回転可能に連結されている。出力部材２３とロアシャフト３ｂとは、この実施形態のように別の部材であってもよいし、ロアシャフト３ｂの少なくとも一部と出力部材２３とが、一つの部材であってもよい。入力部材２２は、径方向Ｙ１に間隔を空けて出力部材２３を同軸的に取り囲んでいる。複数のトルク伝達部材２４は、入力部材２２と出力部材２３との間に設けられた環状の収容空間Ｓ１に収容されている。複数のトルク伝達部材２４は、周方向Ｚ１に等間隔を隔てて配置されており、軸方向Ｘ１に延びている。各トルク伝達部材２４は、この収容空間Ｓ１で保持部材２５に保持されている。

トルク伝達部材２４は、例えば、円柱状である。トルク伝達部材２４の外径は、周方向Ｚに関する内面２６ａの中心Ｃ１から出力部材２３の外周面２３ａまでの径方向Ｙ１への距離よりも小さく、周方向Ｚに関する内面２６ａの端部から出力部材２３までの径方向Ｙ１への距離よりも大きい。各トルク伝達部材２４は、保持部材２５に設けられたポケット２７に保持されている。各ポケット２７は、保持部材２５を径方向Ｙ１に貫通している。複数のポケット２７は、周方向Ｚ１に等間隔を隔てて配置されており、軸方向Ｘ１に延びている。各ポケット２７は、周方向Ｚ１に間隔を隔てて対向する一対の対向面２８を有している。各対向面２８は、トルク伝達部材２４の外周面に沿う円弧状である。保持部材２５は、トルク伝達部材２４がポケット２７に入れられた状態でトルク伝達部材２４の中心軸線まわりにスムーズに回転できるように各トルク伝達部材２４を保持している。すなわち、各トルク伝達部材２４と対応するポケット２７の対向面２８との間には、隙間が形成されている。

図６は、正入力のときの逆入力遮断クラッチ１８の動作を説明するための図解的な断面図である。
図６を参照して、正転方向および逆転方向のトルクがウォームホイール２１から入力部材２２に入力されたときには（正入力のときには）、入力部材２２が僅かに回転して（図６では、入力部材２２が時計回りに僅かに回転して）、トルク伝達部材２４が、カム部２６の内面２６ａと出力部材２３の外周面２３ａとの間の隙間に挟まる。これにより、トルク伝達部材２４が、入力部材２２および出力部材２３に噛み込んで、入力部材２２および出力部材２３が複数のトルク伝達部材２４を介して同行回転可能に連結される。したがって、ウォームホイール２１から入力部材２２に入力されたトルクが、複数のトルク伝達部材２４を介して出力部材２３に伝達され、出力部材２３およびロアシャフト３ｂが同行回転する。これにより、逆入力遮断クラッチ１８を介してウォームホイール２１からロアシャフト３ｂにトルクが伝達される。

図７は、逆入力のときの逆入力遮断クラッチ１８の動作を説明するための図解的な断面図である。
図７を参照して、正転方向および逆転方向のトルクがロアシャフト３ｂから出力部材２３に入力されたときには（逆入力のときには）、各トルク伝達部材２４の外周面と出力部材２３の外周面２３ａとが摺動しながら、出力部材２３が空回りする（図７では、出力部材２３が時計回りに空回りする）。また、このとき、出力部材２３と各トルク伝達部材２４との摺動によって発生する摩擦力によって、各トルク伝達部材２４が、トルク伝達部材２４の中心軸線まわりに回転する。そのため、正入力のときのように各トルク伝達部材２４が入力部材２２２０および出力部材２３２に噛み込まず、入力部材２２および出力部材２３が相対回転する。したがって、逆入力のときには、出力部材２３およびロアシャフト３ｂが空回りし、ロアシャフト３ｂからウォームホイール２１にトルクが伝達されない。

以上のように第１実施形態では、正転方向および逆転方向への電動モータ１６のトルクが、ウォーム軸２０およびウォームホイール２１を介して逆入力遮断クラッチ１８に伝達された場合（正入力の場合）には、逆入力遮断クラッチ１８に伝達されたトルクが、ロアシャフト３ｂに伝達される。これにより、操舵が補助される。一方、ロアシャフト３ｂから逆入力遮断クラッチ１８にトルクが伝達された場合（逆入力の場合）には、逆入力遮断クラッチ１８からウォームホイール２１へのトルクの伝達が遮断される。

例えば車両が悪路を直進走行しているときには、転舵輪１１の振動がロアシャフト３ｂに伝達され、ロアシャフト３ｂが回転方向に往復振動する場合がある。しかし、逆入力遮断クラッチ１８が、ロアシャフト３ｂからウォームホイール２１へのトルクの伝達を遮断するので、ロアシャフト３ｂの往復振動は、ウォームホイール２１に伝達されない。そのため、ウォームホイール２１の歯面と、ウォーム軸２０の歯面との衝突により起こる騒音（ラトル音）の発生を防止することができる。

また、ウォームホイール２１とロアシャフト３ｂとを相対回転可能に連結する軸受１９が設けられているので、ウォームホイール２１とロアシャフト３ｂとを容易に同軸的に連結することができる。これにより、ウォームホイール２１の中心軸線とウォームホイール２１の回転軸線とのずれ量を低減することができる。したがって、電動モータ１６からロアシャフト３ｂに伝達されるトルクを安定させることができる。さらに、軸受１９は、逆入力遮断クラッチ１８よりも構造がシンプルであるので、例えばウォームホイール２１とロアシャフト３ｂとを逆入力遮断クラッチ１８だけで連結した場合よりも容易にウォームホイール２１とロアシャフト３ｂとの同軸度を高めることができる。

このように、第１実施形態では、ロアシャフト３ｂの回転が、ウォームホイール２１に伝達されないので、ウォーム軸２０とウォームホイール２１との噛み合い部におけるバックラッシ（backlash）が大きくても、例えば車両が悪路を直進走行しているときにラトル音が発生することを防止できる。また、バックラッシが大きくてもよいので、減速機１７の製造工程において、バックラッシが小さいウォーム軸２０およびウォームホイール２１の組み合わせを選ばなくてもよい。さらに、バックラッシが大きくてもよいので、合成樹脂によって形成されたウォームホイール２１の歯部が温度変化によって膨張したり、湿気を吸って膨潤したりしたときに、バックラッシが無くなることを防止できる。これにより、バックラッシが無くなって、操舵部材２に大きな抵抗が加わることを防止できる。さらに、ハンドル（操舵部材２）の戻り特性が向上する。具体的には、例えば、セルフアライニングトルク等でハンドルが中立位置に戻ろうとするときに（逆入力の状態）、電動モータ１６を回転させる負荷がしないため、ハンドルがスムーズに中立位置に戻る。

図８は、本発明の第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０１の概略構成を示す模式図である。この図８において、前述の図１〜図７に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第２実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１が、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であるのに対し、第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置２０１が、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置であることである。

図８を参照して、電動パワーステアリング装置２０１は、ステアリングホイール等の操舵部材２が連結されるステアリングシャフト３と、第１自在継手４を介してステアリングシャフト３に連結された中間軸５と、第２自在継手６を介して中間軸５に連結されたピニオン軸２０７と、ピニオン軸２０７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸２０８とを備えている。ピニオン軸２０７およびラック軸２０８は、舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａ２０１を構成している。

ラック軸２０８は、車体に固定されるハウジング９内で図示しない複数の軸受によって直線往復動自在に支持されている。ラック軸２０８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結される。操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転すると、ステアリングシャフト３の回転が、ピニオン７ａおよびラック８ａによって、車両の左右方向に沿うラック軸２０８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１が転舵される。

また、ピニオン軸２０７は、アッパーシャフト２０７ａとロアシャフト２０７ｂとに分割されており、アッパーシャフト２０７ａおよびロアシャフト２０７ｂは、トーションバー１２を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。電動パワーステアリング装置２０１は、トーションバー１２を介するアッパーシャフト２０７ａおよびロアシャフト２０７ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３を含む。トルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ１４に与えられる。

電動パワーステアリング装置２０１は、操舵補助用の電動モータ１６と、電動モータ１６の回転を伝達する伝達機構としての平行軸歯車機構２２９と、平行軸歯車機構２２９から伝達された回転を直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構２３０と、を備えている。電動モータ１６は、電動モータ１６の回転軸線（回転軸の回転軸線）がラック軸２０８と平行になるようにハウジング９に保持されている。ＥＣＵ１４は、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して電動モータ１６を駆動制御する。

平行軸歯車機構２２９は、駆動ギヤ２２０と、駆動ギヤ２２０に噛み合う中間ギヤ２３１と、中間ギヤ２３１に噛み合う筒状の従動ギヤ２２１とを備えている。各ギヤ２２０、２２１、２３１は、それぞれの回転軸線がラック軸２０８と平行になるように配置されている。各ギヤ２２０、２２１、２３１は、ハウジング９によって回転可能に保持されている。駆動ギヤ２２０は、動力伝達継手２３２を介して電動モータ１６に同行回転可能に連結されている。駆動ギヤ２２０は、電動モータ１６によって回転駆動される。電動モータ１６の回転は、駆動ギヤ２２０および中間ギヤ２３１を介して従動ギヤ２２１に伝達される。

ボールねじ機構２３０は、伝達部材としてのボールナット２３３と、ボールナット２３３内に挿入されたボールねじ２３４と、ボールナット２３３とボールねじ２３４との間に介在する複数のボール２３５とを備えている。ボールねじ２３４は、ラック軸２０８の一部であり、ラック軸２０８の軸方向（この実施形態では、逆入力遮断クラッチ１８の軸方向Ｘ１と平行な方向）に延びている。ボールナット２３３は、従動ギヤ２２１内、逆入力遮断クラッチ１８内、および軸受１９内に挿入されている。逆入力遮断クラッチ１８および軸受１９は、従動ギヤ２２１内に嵌合されており、従動ギヤ２２１とボールナット２３３との間に介在している。逆入力遮断クラッチ１８および軸受１９は、軸方向Ｘ１に位置をずらして配置されている。ボールナット２３３と従動ギヤ２２１とは、逆入力遮断クラッチ１８によって連結されている。さらに、ボールナット２３３と従動ギヤ２２１とは、軸受１９によって同軸的に連結されている。

正転方向および逆転方向のトルクが従動ギヤ２２１から逆入力遮断クラッチ１８に入力されたときには（正入力のときには）、逆入力遮断クラッチ１８に入力されたトルクが、ボールナット２３３に伝達される。したがって、電動モータ１６の回転が従動ギヤ２２１に伝達されると、従動ギヤ２２１の回転が、逆入力遮断クラッチ１８を介してボールナット２３３に伝達される。ボールナット２３３の回転は、ボールナット２３３、ボールねじ２３４、および複数のボール２３５によってボールねじ２３４の直線運動に変換され、これによって、ラック軸２０８が軸方向Ｘ１に移動する。一方、ボールナット２３３から逆入力遮断クラッチ１８にトルクが入力されたときには（逆入力のときには）、逆入力遮断クラッチ１８の一部（出力部材２３）とボールナット２３３とが空回りする。したがって、ボールナット２３３から従動ギヤ２２１へのトルクの伝達が遮断される。

操舵部材２が操作されると、アッパーシャフト２０７ａおよびロアシャフト２０７ｂが相対回転し、操舵トルクがトルクセンサ１３によって検出される。ＥＣＵ１４は、トルク検出結果や、図示しない車速センサから入力される車速等に基づいて電動モータ１６を制御する。これにより、操舵トルクや車速等に基づく大きさのトルクが電動モータ１６から出力される。そして、電動モータ１６の回転が、平行軸歯車機構２２９およびボールねじ機構２３０を介して、ラック軸２０８に伝達される。これにより、ラック軸２０８が軸方向Ｘ１に移動して、操舵が補助される。

以上のように第２実施形態では、正転方向および逆転方向への電動モータ１６のトルクが、従動ギヤ２２１を介して逆入力遮断クラッチ１８に伝達された場合（正入力の場合）には、逆入力遮断クラッチ１８に伝達されたトルクが、ボールナット２３３に伝達される。これにより、操舵が補助される。一方、正転方向および逆転方向へのトルクがボールナット２３３から逆入力遮断クラッチ１８に伝達された場合（逆入力の場合）には、逆入力遮断クラッチ１８から従動ギヤ２２１へのトルクの伝達が遮断される。これにより、従動ギヤ２２１の歯面と、従動ギヤ２２１に噛み合うギヤ（中間ギヤ２３１）の歯面との衝突により起こる騒音（ラトル音）の発生を防止することができる。さらに、従動ギヤ２２１とボールナット２３３とを同軸的に連結する軸受１９が設けられているので、従動ギヤ２２１の中心軸線と従動ギヤ２２１の回転軸線とのずれ量を低減することができる。これにより、電動モータ１６からボールナット２３３に伝達されるトルクを安定させることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８について説明する。この第３実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１８に設けられたトルク伝達部材２４が円柱状であるのに対し、第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８に設けられたトルク伝達部材３２４が角柱状であることである。第１および第２実施形態に係る電動パワーステアリング装置１、２０１は、第１実施形態に係る逆入力遮断クラッチ１８に代えて、第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８を備えていてもよい。以下の説明では、第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８が、第１実施形態に係る電動パワーステアリング装置１に備えられている場合について説明する。また、以下の図９〜図１３において、前述の図１〜図８に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図９は、本発明の第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８の横断面図である。図１０は、本発明の第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８の縦断面図である。図１１は、図９の一部を拡大した図である。
図９〜図１１を参照して、逆入力遮断クラッチ３１８は、円筒状の入力部材３２２と、入力部材３２２内に配置されており、入力部材３２２と共通の中心軸線Ｌ１を有する出力部材２３と、入力部材３２２と出力部材２３との間に配置された複数のトルク伝達部材３２４と、複数のトルク伝達部材３２４を保持する円筒状の保持部材３２５とを備えている。

入力部材３２２は、ウォームホイール２０内に嵌合されている。入力部材３２２は、ウォームホイール２０に同行回転可能に連結されている。入力部材３２２とウォームホイール２０とは、この実施形態のように別の部材であってもよいし、ウォームホイール２０の少なくとも一部と入力部材３２２とが、一つの部材であってもよい。入力部材３２２は、入力部材３２２の内周面に設けられた複数のカム部３２６を有している。各カム部３２６は、径方向Ｙ１外方に凹んでいる。複数のカム部３２６は、それぞれ逆入力遮断クラッチ３１８の軸方向Ｘ１に延びており、逆入力遮断クラッチ３１８の周方向Ｚ１に等間隔を隔てて配置されている。トルク伝達部材３２４の底部３２４ｄ（図１１参照）は、カム部３２６内に収容されている。各カム部３２６は、一対の傾斜面３２６ａと、周方向Ｚ１に関して一対の傾斜面３２６ａの間に配置された平面３２６ｂとを含む。各カム部３２６の平面３２６ｂおよび一対の傾斜面３２６ａは、トルク伝達部材３２４の底部３２４ｄに沿う形状に形成されている。平面３２６ｂは、径方向Ｙ１に直交しており、一対の傾斜面３２６ａは、周方向Ｚに関する平面３２６ｂの中心Ｃ３０１を通り径方向Ｙに延びる直線に関して対称である。

出力部材２３は、例えば円筒状である。ロアシャフト３ｂは、出力部材２３内に嵌合されている。出力部材２３は、ロアシャフト３ｂに同行回転可能に連結されている。出力部材２３とロアシャフト３ｂとは、この実施形態のように別の部材であってもよいし、ロアシャフト３ｂの少なくとも一部と出力部材２３とが、一つの部材であってもよい。入力部材３２２は、径方向Ｙ１に間隔を空けて出力部材２３を同軸的に取り囲んでいる。複数のトルク伝達部材３２４は、入力部材３２２と出力部材２３との間に設けられた環状の収容空間Ｓ１に収容されている。複数のトルク伝達部材３２４は、周方向Ｚ１に等間隔を隔てて配置されており、軸方向Ｘ１に延びている。各トルク伝達部材３２４は、この収容空間Ｓ１で保持部材３２５に保持されている。

トルク伝達部材３２４は、例えば、多角形状の断面を有する角柱状である。この実施形態では、トルク伝達部材３２４は、３つの角が丸められた三角形状の断面を有する三角柱状である。したがって、トルク伝達部材３２４は、３つの角部３２４ａと、平坦な３つの側面３２４ｂとを有している。トルク伝達部材３２４は、１つの角部３２４ａが他の２つの角部３２４ａよりも径方向Ｙ１内方に位置するように配置されている。各トルク伝達部材３２４において、最も径方向Ｙ１内方に位置する角部３２４ａの先端が頂部３２４ｃであり、最も径方向Ｙ１外方に位置する側面３２４ｂおよびこの側面３２４ｂの両側の２つの角部３２４ａを含む部分が底部３２４ｄである。各トルク伝達部材３２４の底部３２４ｄは、対応するカム部３２６内に収容されており、各トルク伝達部材３２４の頂部３２４ｃは、出力部材２３の外周面２３ａに係合している。

保持部材３２５は、複数のトルク伝達部材３２４をそれぞれ保持する複数のポケット３２７を有している。各ポケット３２７は、保持部材３２５を径方向Ｙ１に貫通している。複数のポケット３２７は、周方向Ｚ１に等間隔を隔てて配置されており、軸方向Ｘ１に延びている。各ポケット３２７は、周方向Ｚ１に間隔を隔てて対向する一対の対向面３２８を有している。各対向面３２８は、例えば平坦であり、径方向Ｙ１外方に向くように傾斜している。一対の対向面３２８は、等しい傾斜角度で互いに逆向きに傾斜している。各トルク伝達部材３２４は、対応するポケット３２７を挿通した状態で保持部材３２５に保持されている。各トルク伝達部材３２４の頂部３２４ｃは、保持部材３２５の内周面よりも径方向Ｙ１内方に突出している。

保持部材３２５は、トルク伝達部材３２４が頂部３２４ｃを中心に回動できるように各トルク伝達部材３２４を保持している。すなわち、各トルク伝達部材３２４と対応するポケット３２７の対向面３２８との間には、隙間が形成されている。逆入力遮断クラッチ３１８にトルクが入力されていない状態では、各トルク伝達部材３２４は、傾き方向に関する中立位置で保持される。中立位置は、トルク伝達部材３２４の頂部３２４ｃおよび重心Ｇ１を通り断面を二等分する二等分線Ｌ２が径方向Ｙ１に沿うときの各トルク伝達部材３２４の位置である（図９および図１１に示す位置）。図１１に示すように、トルク伝達部材３２４が中立位置に位置する状態では、周方向Ｚ１に関してトルク伝達部材３２４の底部３２４ｄが対応する一対の傾斜面３２６ａから離れている。

図１２は、正入力のときの逆入力遮断クラッチ３１８の動作を説明するための図解的な断面図である。
図１２を参照して、正転方向および逆転方向のトルクがウォームホイール２０から入力部材３２２に入力されたときには（正入力のときには）、入力部材３２２が僅かに回転して（図１２では、入力部材３２２が時計回りに僅かに回転して）、一対の傾斜面３２６ａの一方が、トルク伝達部材３２４の底部３２４ｄに接触する。すなわち、図９では、左側の傾斜面３２６ａが左側の角部３２４ａに接触する。そのため、トルク伝達部材３２４は、傾斜面３２６ａによって押されて、頂部３２４ｃを支点にして回動する。これにより、各トルク伝達部材３２４が傾き方向に傾いて、各トルク伝達部材３２４の頂部３２４ｃおよび角部３２４ａ（図１２において左上に位置する角部３２４ａ）が、それぞれ、出力部材２３および入力部材３２２に強く押し付けられる。したがって、頂部３２４ｃおよび角部３２４ａが、それぞれ、出力部材２３および入力部材３２２に噛み込んで、入力部材３２２および出力部材２３が複数のトルク伝達部材３２４を介して同行回転可能に連結される。これにより、逆入力遮断クラッチ３１８を介してウォームホイール２０からロアシャフト３ｂに回転が伝達される。

図１３は、逆入力のときの逆入力遮断クラッチ３１８の動作を説明するための図解的な断面図である。
図１３を参照して、正転方向および逆転方向のトルクがロアシャフト３ｂから出力部材２３に入力されたときには（逆入力のときには）、各トルク伝達部材３２４の頂部３２４ｃと出力部材２３の外周面２３ａとが摺動しながら、出力部材２３が空回りする（図１３では、出力部材２３が時計回りに空回りする）。各トルク伝達部材３２４の頂部３２４ｃと出力部材２３の外周面２３ａとの接触が線接触であるので、出力部材２３と各トルク伝達部材３２４との摺動に伴って各トルク伝達部材３２４に加わる荷重は比較的小さい。すなわち、逆入力のときに各トルク伝達部材３２４を傾かせる荷重は比較的小さい。したがって、逆入力のときは、各トルク伝達部材３２４が中立位置に位置する状態が維持されたまま、出力部材２３が回転する。そのため、各トルク伝達部材３２４が出力部材２３および入力部材３２２に噛み込まず、入力部材３２２および出力部材２３が相対回転する。したがって、ロアシャフト３ｂからウォームホイール２０への回転の伝達が遮断される。

図１４は、本発明の第４実施形態に係る逆入力遮断クラッチ４１８およびこれに関連する構成の部分断面図である。この図１４において、前述の図１〜図１３に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第４実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、第１実施形態では、軸受１９の外輪１９ａと逆入力遮断クラッチ１８の入力部材２２とが別の部材であり、軸受１９の内輪１９ｂと逆入力遮断クラッチ１８の出力部材２３とが別の部材であるのに対し、第４実施形態では、軸受４１９の外輪４１９ａと逆入力遮断クラッチ４１８の入力部材２２とが一体であり、軸受４１９の内輪４１９ｂと逆入力遮断クラッチ４１８の出力部材２３とが一体であることである。

具体的には、図１４に示すように、軸受４１９は、外輪４１９ａと、外輪４１９ａによって同軸的に取り囲まれた内輪４１９ｂと、外輪４１９ａと内輪４１９ｂとの間に配置された複数の転動体１９ｃとを含む。外輪４１９ａは、外輪１９ａに相当する外輪部４１９ｄと、入力部材２２に相当する入力部４２２とを含む。内輪４１９ｂは、内輪１９ｂに相当する内輪部４１９ｅと、出力部材２３に相当する出力部４２３とを含む。外輪部４１９ｄおよび内輪部４１９ｅは、それぞれ筒状であり、外輪部４１９ｄは、内輪部４１９ｅを同軸的に取り囲んでいる。複数の転動体１９ｃは、外輪部４１９ｄと内輪部４１９ｅとの間に配置されている。ロアシャフト３ｂとウォームホイール２１とは、軸受４１９によって同軸的に連結されている。図示はしないが、第２実施形態において、逆入力遮断クラッチ１８および軸受１９の代わりに、逆入力遮断クラッチ４１８および軸受４１９が備えられ、ボールナット２３３と従動ギヤ２２１とが、軸受４１９によって同軸的に連結されていてもよい。

以上のように第４実施形態では、軸受４１９の外輪４１９ａが、外輪１９ａに相当する外輪部４１９ｄと、入力部材２２に相当する入力部４２２とを含み、内輪４１９ｂが、内輪１９ｂに相当する内輪部４１９ｅと、出力部材２３に相当する出力部４２３とを含む。したがって、第１実施形態のように、逆入力遮断クラッチ１８と軸受１９とを別々に組み立てなくてもよい。そのため、組み立て作業を簡素化することができる。

図１５は、本発明の第５実施形態に係る逆入力遮断クラッチ５１８の一部の縦断面図である。この図１５において、前述の図１〜図１４に示された各部と同等の構成部分については、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
この第５実施形態と前述の第１実施形態との主要な相違点は、潤滑剤の一例であるグリースが、入力部材２２の内周面と出力部材２３の外周面２３ａとの間に充填されていることである。

具体的には、図１５に示すように、逆入力遮断クラッチ５１８は、入力部材２２の内周面と出力部材２３の外周面２３ａとの間をシールする２つのシール５３６を含む。シール５３８は、合成樹脂または合成ゴムによって形成された弾性体である。２つのシール５３８は、軸方向Ｘ１に間隔を空けて配置されている。シール５３８は、入力部材２２の軸方向端部または出力部材２３の軸方向端部に保持されている。入力部材２２の内周面と出力部材２３の外周面２３ａの間の空間は、２つのシール５３８によって密閉されている。したがって、入力部材２２と出力部材２３との間からのグリースの漏れは、２つのシール５３８によって防止される。図示はしないが、第３実施形態に係る逆入力遮断クラッチ３１８において、グリースが、入力部材３２２の内周面と出力部材２３の外周面２３ａとの間に充填されていてもよい。

以上のように第５実施形態では、グリースが、入力部材２２の内周面と出力部材２３の外周面２３ａとの間に充填されている。グリースは、トルク伝達部材２４と他の部材との間や、保持部材２５と他の部材との間に介在している。グリースは、高い粘性を有している。そのため、トルク伝達部材２４の振動は、グリースによって抑制され、トルク伝達部材２４と他の部材との衝突により起こる騒音の発生が抑制される。同様に、保持部材２５の振動は、グリースによって抑制され、保持部材２５と他の部材との衝突により起こる騒音の発生が抑制される。さらに、入力部材２２、出力部材２３、トルク伝達部材２４、および保持部材２５の摩耗が、グリースによって抑制される。

この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、上述の第１〜第５実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば上述の第１実施形態では、トルク伝達部材２４が、円柱状である場合について説明したが、トルク伝達部材２４は、球状であってもよい。
また、上述の第１〜第５実施形態で、電動パワーステアリング装置が、コラムアシスト式、またはラックアシスト式の電動パワーステアリング装置である場合について説明したが、電動パワーステアリング装置の形式は、コラムアシスト式およびラックアシスト式に限らず、どのような形式であってもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１・・・電動パワーステアリング装置、３ｂ・・・ロアシャフト（伝達部材）、１１・・・転舵輪、１６・・・電動モータ、１８・・・逆入力遮断クラッチ、１９・・・軸受、１９ｃ・・・転動体、２０・・・ウォーム軸（駆動ギヤ）、２１・・・ウォームホイール（従動ギヤ）、２２・・・入力部材、２３・・・出力部材、２３ａ・・・外周面、２４・・・トルク伝達部材、２６・・・カム部、２０１・・・電動パワーステアリング装置、２２０・・・駆動ギヤ、２２１・・・従動ギヤ、２３３・・・ボールナット（伝達部材）、３１８・・・逆入力遮断クラッチ、３２２・・・入力部材、３２４・・・トルク伝達部材、３２６・・・カム部、４１８・・・逆入力遮断クラッチ、４１９・・・軸受、４１９ａ・・・外輪、４１９ｂ・・・内輪、５１８・・・逆入力遮断クラッチ

Claims (5)

1. 操舵補助用の電動モータと、
   前記電動モータによって回転駆動される駆動ギヤと、
   前記駆動ギヤの回転に伴って回転する筒状の従動ギヤと、
   前記従動ギヤ内に挿入されており、前記従動ギヤを介して伝達された前記電動モータの出力を転舵輪に向けて伝達する伝達部材と、
   前記従動ギヤおよび伝達部材に連結されており、正転方向および逆転方向のトルクが前記従動ギヤから入力される正入力のときに当該トルクを前記伝達部材に伝達し、前記伝達部材からトルクが入力される逆入力のときに前記従動ギヤへのトルクの伝達を遮断する逆入力遮断クラッチと、
   前記従動ギヤと前記伝達部材との間で前記伝達部材を取り囲んでおり、前記従動ギヤと前記伝達部材とを相対回転可能に連結する軸受と、を備える電動パワーステアリング装置。
2. 請求項1記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記逆入力遮断クラッチは、
   前記伝達部材を取り囲み、前記従動ギヤに同行回転可能に連結された筒状の入力部材と、
   前記入力部材内で前記伝達部材を取り囲み、前記入力部材に対して回転可能であり、前記伝達部材に同行回転可能に連結された出力部材と、
   前記入力部材と前記出力部材との間に配置されており、前記正入力のときに前記入力部材および出力部材に噛み込み、前記逆入力のときに前記出力部材に対して相対移動するトルク伝達部材と、を含む、電動パワーステアリング装置。
3. 請求項２記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記入力部材は、前記正入力のときに前記トルク伝達部材を前記入力部材および出力部材に噛み込ませるカム部を含み、
   前記出力部材は、前記逆入力のときに前記入力部材およびトルク伝達部材に対して回転する外周面を含む、電動パワーステアリング装置。
4. 請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記軸受は、
   前記入力部材と一体であり、前記伝達部材を取り囲み、前記従動ギヤに同行回転可能に連結された外輪と、
   前記出力部材と一体であり、前記外輪内で前記伝達部材を取り囲み、前記伝達部材に同行回転可能に連結された内輪と、
   前記内輪と前記外輪との間に配置されており、前記内輪および外輪の相対回転に伴って転動する複数の転動体と、を含む、電動パワーステアリング装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記入力部材と前記出力部材との間にグリースが充填されている、電動パワーステアリング装置。

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