JP2006082610A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストの高騰を招くことなく、組立作業性を著しく向上すること。
【解決手段】 電動パワーステアリング装置の組立時、ウォームホイール１１を未装着状態の出力軸４（ピニオン軸）を、下側ギヤボックス１内に挿入する。次いで、上側軸受６の外輪を、下側ギヤボックス１に形成したネジ孔４０に、リングナット４１を螺合することにより、固定する。この上側軸受６をリングナット４１により固定した後、ウォームホイール１１を、スリップリング４２を介して、出力軸４に嵌合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、その支持構造の改良及び組立性の向上を図った電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置の従来例として、特許文献１に示すように、ウォームホイールは、出力軸（ピニオン軸）に予め圧入してある。

また、ピニオン軸をラジアル方向とスラスト方向に軸支する軸受は、ウォームホイールの略直下に配置してある。これにより、温度変化によるウォームホイールとウォームとの噛み合い位置のピニオン軸方向の相対的なずれを小さくしている。

すなわち、図４は、従来例に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

電動パワーステアリング装置５１は、ピニオン・アシストタイプの電動パワーステアリング装置である。出力軸５２の上端部には、ウォーム減速機７６のウォーム７９と噛み合うウォームホイール７７の芯金７８が圧入されている。芯金７８の上端面は、出力軸５２の段部５５に当接して、出力軸５２に対して芯金７８が上方に移動しないように規制している。ウォーム７９は、図示しない操舵補助用の電動モータの出力軸に連結されている。

出力軸５２は、ウォームホイール７７の略直下で、４点接触式の軸受６５により下ギヤボックス６９に軸支されている。出力軸５２の溝５７に装着してカシメられたカシメリング５６は、軸受６５の内輪を、芯金７８のボス部８０の下端面との間で挟み込んでいる。また、軸受６５の外輪は、下ギヤボックス６９に直接形成された軸受孔７３に圧入され、この軸受穴４５の雌ネジ７４に螺合されたリングナット６７によって軸方向に押圧されて、下ギヤボックス６９に固定されている。

出力軸５２の下端部は、二ードル軸受６６により下ギヤボックス６９にラジアル方向にのみ軸支されている。このようにして、出力軸５２は、軸受６５によって、スラスト方向及びラジアル方向に支持されているため、下ギヤボックス６９に対する出力軸５２の支持基準は、出力軸５２の上端部を支持する軸受６５となっている。

下ギヤボックス６９の上端面には、図示しないボルトによって上ギヤボックス７２が固定されている。上ギヤボックス７２には、入力軸８２が軸受８３によって回転可能に軸支されでいる。入力軸８２は、図示しないステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されている。入力軸８２にその上端がピン８４によって連結されたトーションバー８５は、その下端がブッシュ８６によって外周を軸支され、ブッシュ８６より下方で、出力軸５２の上端部に圧入により連結されている。

トーションバー８５に作用するトルクを検出するトルクセンサー８７は、センサーシャフト部８８、検出コイル９０及び９１、円筒部材９２から構成されている。センサーシャフト部８８は、入力軸８２の下端に形成され、上ギヤボックス７２の内側に圧入されたヨーク８９に、検出コイル９０及び９１が配置されている。円筒部材９２は、センサーシャフト部８８と検出コイル９０及び９１の間に配置されている。

円筒部材９２は出力軸５２の上端に固定され、センサーシャフト部８８に軸方向に延びた複数の凸条が円周方向に等間隔に形成されている。円筒部材９２には、検出コイル９０及び９１に対向する位置に、円周方向に等間隔に複数の長方形の窓が形成されている。

ステアリングホイールを操作して入力軸８２が回転すると、その回転力がトーションバー８５を介して出力軸５２に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸８２と出力軸５２を連結するトーションバー６ ３に捩れが生じ、センサーシャフト部８８の表面の凸条と円筒部材９２の窓との間に相対回転が生じる。この相対回転で、センサーシャフト部８８に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル９０及び９１がインダククンスの変化として検出する。この検出結果から、ト−ションバー８５に作用するトルクを検出し、電動モータを駆動してウォーム７９を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム７９の回転は、ウォームホイール７７、出力軸５２、ピニオン５３を介してラック５４に伝達され、ラック５４に連結された図示しないタイロッドを介して舵輪の向きを変更する。

ラックガイド９３は、ラック５４の背面にローラ９６をアジャストカバー９７によって常時押し付けている。ローラ９６は、軸９４にニードル軸受９５によって回転可能に軸支されている。アジャストカバー９７は、皿バネを介してラック５４の背面にローラ９６を押し付けている。これによって、ピニオン５３とラック５４との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック５４が円滑に移動するようにしている。

電動式パワーステアリング装置５１は、ウォームホイール７７の略直下に、出力軸５２の支持基準となる軸受６５がある。

そのため、電動式パワーステアリング装置周辺の温度変化があっても、ウォームホイール７７とウォーム７９との噛み合い位置が出力軸５２の軸方向にずれる量がわずかで済む。従って、常時正常な噛み合い状態が維持され、噛み合い部の騒音の発生や、歯面の摩耗が発生しない。

また、下側のニードル軸受６６の外輪が圧入される軸受孔７５と、上側の軸受６５の外輪が圧入される軸受孔７３は、同じ下ギヤボックス６９に形成され、しかも、軸受孔７３側からのボーリング工具による通し加工が可能なため、加工時間か短く、軸受孔同士の同芯度が向上する。従って、ウォームホイール７７の振れが小さく、噛み合い部の騒音や、歯面の摩耗を抑制することができる。

さらに、上側の軸受６５の外輪が圧入される軸受孔７３は、下ギヤボックス６９に直接形成されているため、軸受孔の加工誤差が累積せず、軸受孔同士の同芯度が向上するため、ウォームホイールの振れを小さく押さえることができる。

リングナット６７の締付けは以下の方法で行われる。リングナット６７の上端面には、係合凹部（溝または穴）６８が同一円周上に複数形成され、ウォームホイール７７の芯金７８には、係合凹部６８と同一円周上に、係合凹部６８と同じ角度位置に、複数の工具挿通孔８１が形成されている。

二股形状の締付け工具を工具挿通孔８１を通して、係合凹部６８に差し込み、締付け工具を回せば、リングナット６７が回転して軸受６５の外輪を締付けることができる。このリングナット６７の締付け動作と同期して、工具挿通孔８１を有する芯金７８、ウォームホイール７７が締付け工具によって回される。そのため、ウォームホイール７７が固定された出力軸５２、ピニオン５３が回転し、結果としてピニオン５３に噛み合うラック５４が移動する。
特願２００４−０７３３９８号

しかしながら、ウォームホイール７７の略直下の軸受６５の固定は、リングナット６７を用いており、ウォームホイール７７の上方側から二股形状の締付け工具を挿入するため、ウォームホイール７７の芯金７８には、工具挿通孔８１を設ける必要がある。

しかしながら、ウォームホイール７７強度確保の条件によっては、この工具挿通孔８１が設けられない場合があり、このようなことからも、ウォームホイール７７は、後組みする必要があり、出力軸５２（ピニオン軸）を下ギヤボックス６９内に挿入した後に、出力軸５２（ピニオン軸）に、ウォームホイール７７を装着する方が好ましい。

また、リングナット６７の締付の際に、出力軸５２（ピニオン軸）が回転してもラック５４が移動しないように、ラック５４のギヤ歯のストローク端の外側に、逃がし部を形成する必要がある。その結果、これらの加工のため、コスト高になってしまうといったことがある。

更には、ウォーム減速機のウォームホイールの芯金が、出力軸（ピニオン軸）に予め圧入してある操舵装置の場合には、その圧入時、出力軸（ピニオン軸）を支持する軸受６５に、高負荷がかかり、破損の虞れがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、コストの高騰を招くことなく、組立作業性を著しく向上す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。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、ウォーム減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に於いて、
前記ウォーム減速機のウォームホイールは、スリップリングを介して、前記出力軸に嵌合してあることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記出力軸を支持する車両上方側の軸受は、軸方向に圧入する固定部材により、ギヤボックスに固定してあることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記固定部材は、止め輪、スナップリング、又は、プッシュナットであることを特徴とする。

本発明によれば、ウォーム減速機のウォームホイールは、スリップリングを介して、出力軸に嵌合してあることから、出力軸（ピニオン軸）をギヤボックスに取付けた後に、この出力軸（ピニオン軸）に、ウォームホイールを取付けることが可能となる。そのため、ウォームホイールの圧入を不要にしてウォームホイールの破損の虞れをなくすことができると共に、ウォームホイールの芯金の工具挿通孔、又は、ラックのギヤ歯のストローク端外側の逃がし部を設ける必要が無くなり、また、リングナット締付時にも、出力軸（ピニオン軸）の共廻りをなくすことができる。従って、コストの高騰を招くことなく、電動パワーステアリング装置の組立作業性を著しく向上ことができる。

また、出力軸を支持する車両上方側の軸受は、軸方向に圧入する固定部材により、ギヤボックスに固定してあり、固定部材は、例えば、止め輪、スナップリング、又は、プッシュナットであることから、大幅に取付作業性の容易化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

本実施の形態では、ギヤボックスは、車両下方側の下側ギヤボックス１と、車両上方側の上側ギヤボックス２とからなる。

下側ギヤボックス１内では、出力軸４（ピニオン軸）は、その下部が下側軸受５（ニードル軸受）により回転自在に支持してあり、その上部が上側軸受６（４点接触式の軸受）により回転自在に支持してある。

下側ギヤボックス１内には、ウォーム減速機１０が収納してあり、出力軸４には、ウォームホイール１１の芯金１１ａは、後に詳述するように、スリップリング４２を介して、出力軸４に嵌合してある。

ウォームホイール１１は、樹脂製のギヤ歯１１ｂを有している。このウォームホイール１１には、ウォーム１２が噛合してあり、このウォーム１２は、図示しない電動モータにより駆動されるようになっている。

出力軸４のピニオン２０には、ラック２１が噛合してある。ラックガイド２２は、ラック２１の背面にローラ２３をアジャストカバー２４によって常時押し付けてある。ローラ２３は、軸２５にニードル軸受２６によって回転可能に軸支してある。

アジャストカバー２４は、皿バネを介してラック２１の背面にローラ２３を押し付けてある。これによって、ピニオン２０とラック２１との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック２１が円滑に移動するようにしている。

上側ギヤボックス２内には、軸受３１を介して、入力軸３０が回転自在に支持してある。

入力軸３０は、図示しないステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されている。入力軸３０にその上端がピン３２によって連結されたトーションバー３３は、出力軸４の上端部に圧入により連結されている。

トーションバー３３に作用するトルクを検出するトルクセンサー３４は、センサーシャフト部３５、検出コイル３６及び３７、円筒部材３８から構成されている。センサーシャフト部３５は、入力軸３０の下端に形成され、上側ギヤボックス２の内側に圧入されたヨーク３９に、検出コイル３６及び３７が配置されている。円筒部材３８は、センサーシャフト部３５と検出コイル３６及び３７の間に配置されている。

円筒部材３８は、出力軸４に固定され、センサーシャフト部３５に軸方向に延びた複数の凸条が円周方向に等間隔に形成されている。円筒部材３８には、検出コイル３６及び３７に対向する位置に、円周方向に等間隔に複数の長方形の窓が形成されている。

ステアリングホイールを操作して入力軸３０が回転すると、その回転力がトーションバー３３を介して出力軸４に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸３０と出力軸４を連結するトーションバー３３に捩れが生じ、センサーシャフト部３５の表面の凸条と円筒部材３８の窓との間に相対回転が生じる。この相対回転で、センサーシャフト部３５に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル３６及び３７がインダククンスの変化として検出する。この検出結果から、ト−ションバー３３に作用するトルクを検出し、電動モータを駆動してウォーム１２を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム１２の回転は、ウォームホイール１１、出力軸４、ピニオン２０を介してラック２１に伝達され、ラック２１に連結された図示しないタイロッドを介して舵輪の向きを変更する。

さて、本実施の形態では、電動パワーステアリング装置の組立時、ウォームホイール１１を未装着状態の出力軸４（ピニオン軸）を、下側ギヤボックス１内に挿入する。

次いで、上側軸受６の外輪を、下側ギヤボックス１に形成したネジ孔４０に、リングナット４１を螺合することにより、固定する。

この上側軸受６をリングナット４１により固定した後、ウォームホイール１１を、スリップリング４２を介して、出力軸４に嵌合する。

このように、本実施の形態では、出力軸４（ピニオン軸）を下側ギヤボックス１に取付けた後に、この出力軸４（ピニオン軸）に、ウォームホイール１１を取付けることができる。

従って、ウォームホイール１１の圧入を不要にして上側軸受６の破損の虞れをなくすことができると共に、ウォームホイール１１の芯金の工具挿通孔、又は、ラック２１のギヤ歯のストローク端外側の逃がし部を設ける必要が無くなり、また、リングナット４１の締付時にも、出力軸４（ピニオン軸）の共廻りをなくすことができる。

以上から、コストの高騰を招くことなく、電動パワーステアリング装置の組立作業性を著しく向上ことができる。

（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

本実施の形態は、図面から明らかなように、その基本的構造が上述した第１実施の形態と同様であり、相違する点についてのみ説明する。

本実施の形態では、上述したリングナット４１に代えて、スナップリング（止め輪）４４を用いている。

すなわち、上側軸受６の外輪は、下側ギヤボックス１に形成した凹部４３に、スナップリング（止め輪）４４を嵌め込むことにより、固定する。

以上から、本実施の形態では、電動パワーステアリング装置の組立時には、ウォームホイール１１を未装着状態の出力軸４（ピニオン軸）を、下側ギヤボックス１内に挿入する。

次いで、上側軸受６の外輪を、下側ギヤボックス１に形成した凹部４３に、スナップリング（止め輪）４４を嵌め込むことにより、固定する。

この上側軸受６をスナップリング（止め輪）４４により固定した後、ウォームホイール１１を、スリップリング４２を介して、出力軸４に嵌合する。

このように、本実施の形態では、出力軸４（ピニオン軸）を下側ギヤボックス１に取付けた後に、この出力軸４（ピニオン軸）に、ウォームホイール１１を取付けることができる。

従って、ウォームホイール１１の圧入を不要にしてウォームホイール１１の破損の虞れをなくすことができると共に、ウォームホイール１１の芯金の工具挿通孔、又は、ラック２１のギヤ歯のストローク端外側の逃がし部を設ける必要が無くなり、また、リングナット４１の締付時にも、出力軸４（ピニオン軸）の共廻りをなくすことができる。

以上から、本実施の形態に於いても、コストの高騰を招くことなく、電動パワーステアリング装置の組立作業性を著しく向上ことができる。

また、上側軸受６は、スナップリング（止め輪）４４により、固定していることから、リングナット４１に比べて、大幅に取付作業性の容易化を図ることができる。

尚、スナップリング（止め輪）４４は、好適には、テーパ付きが望ましい。これにより、ガタ付きを防止することもできる。

（第３実施の形態）
図３は、本発明の第３実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

本実施の形態は、図面から明らかなように、その基本的構造が上述した第１実施の形態と同様であり、相違する点についてのみ説明する。

本実施の形態では、上述したリングナット４１、又は、スナップリング（止め輪）４４に代えて、プッシュナット４６を用いている。

すなわち、上側軸受６の外輪は、下側ギヤボックス１に形成した凹部４５に、プッシュナット４６を嵌め込むことにより、固定する。

以上から、本実施の形態では、電動パワーステアリング装置の組立時には、ウォームホイール１１を未装着状態の出力軸４（ピニオン軸）を、下側ギヤボックス１内に挿入する。

次いで、上側軸受６の外輪を、下側ギヤボックス１に形成した凹部４５に、プッシュナット４６を嵌め込むことにより、固定する。

この上側軸受６をプッシュナット４６により固定した後、ウォームホイール１１を、スリップリング４２を介して、出力軸４に嵌合する。

このように、本実施の形態では、出力軸４（ピニオン軸）を下側ギヤボックス１に取付けた後に、この出力軸４（ピニオン軸）に、ウォームホイール１１を取付けることができる。

従って、ウォームホイール１１の圧入を不要にして上側軸受６の破損の虞れをなくすことができると共に、ウォームホイール１１の芯金の工具挿通孔、又は、ラック２１のギヤ歯のストローク端外側の逃がし部を設ける必要が無くなり、また、上側軸受６の固定にリングナットを用いないので、出力軸４（ピニオン軸）の共廻りをなくすことができる。

以上から、本実施の形態に於いても、コストの高騰を招くことなく、電動パワーステアリング装置の組立作業性を著しく向上ことができる。

また、上側軸受６は、プッシュナット４６により、固定していることから、リングナット４１に比べて、大幅に取付作業性の容易化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の第１実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 本発明の第２実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 本発明の第３実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。 従来例に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 下側ギヤボックス
２ 上側ギヤボックス
４ 出力軸
５ 下側軸受
６ 上側軸受
１０ ウォーム減速機
１１ ウォームホイール
１１ａ 芯金
１１ｂ ギヤ歯
１２ ウォーム
２０ ピニオン
２１ ラック
２２ ラックガイド
２３ ローラ
２４ アジャストカバー
２５ 軸
２６ ニードル軸受
２７ 上側軸受
３０ 入力軸
３１ 軸受
３２ ピン
３３ トーションバー
３４ トルクセンサー
３５ センサーシャフト部
３６、３７ 検出コイル
３８ 円筒部材
３９ ヨーク
４０ ネジ孔
４１ リングナット
４２ スリップリング
４３ 凹部
４４ スナップリング（止め輪）
４５ 凹部
４６ プッシュナット
５１ 電動パワーステアリング装置
５２ 出力軸
５３ ピニオン
５４ ラック
５５ 段部
５６ カシメリング
５７ 溝
６５ 軸受
６６ ニードル軸受
６７ リングナット
６８ 係合凹部
６９ 下ギヤボックス
７２ 上ギヤボックス
７３ 軸受孔
７４ 雌ネジ
７５ 軸受孔
７６ ウォーム減速機
７７ ウォームホイール
７８ 芯金
７９ ウォーム
８０ ボス部
８１ 工具挿通孔
８２ 入力軸
８３ 軸受
８４ ピン
８５ トーションバー
８６ ブッシュ
８７ トルクセンサー
８８ センサーシャフト部
８９ ヨーク
９０、９１ 検出コイル
９２ 円筒部材
９３ ラックガイド
９４ 軸
９５ ニードル軸受
９６ ローラ
９７ アジャストカバー

Claims (3)

1. ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、ウォーム減速機により減速して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に於いて、
   前記ウォーム減速機のウォームホイールは、スリップリングを介して、前記出力軸に嵌合してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記出力軸を支持する車両上方側の軸受は、軸方向に圧入する固定部材により、ギヤボックスに固定してあ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。
3. 前記固定部材は、止め輪、スナップリング、又は、プッシュナットであることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。

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