JP2002225731A - 電動式動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の電動式動力舵取装置では、車両への取付
前に、出力軸の下端の転がり軸受の予圧を調整して、ト
ルクセンサの出力を調整する。装置全体を略組み立てた
状態で、ダミー治具を用いる調整となり、作業が煩雑で
精度も悪い。 【解決手段】下ハウジング１０を組み付ける前の、上ハ
ウジング９を主体とする小型で扱い易いサブアセンブリ
ＳＡの状態で、上ハウジング９の下部に露出する予圧調
整用のねじ３８を操作する。ウォームホイール１５を挟
持する上下の第２の転がり軸受１６，１７の予圧を一括
して調整し、操舵軸３を軸方向に付勢して、これを位置
決めする。トルクセンサとしての検出コイル２８の出力
を精度良く調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータの駆動
力を減速機構を介して操舵軸に与える電動式動力舵取装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動式動力舵取装置では、入力
軸に付与されるトルクに応じて電動モータに発生させた
駆動力が、ウォームギヤ機構を介して出力軸に付与され
る。出力軸に設けられたピニオンの回転がこれに噛み合
うラック軸の軸長方向の移動に変換され、操舵が補助さ
れる。図３は従来の電動式動力舵取装置を示す図であ
り、図３に示すように、電動式動力舵取装置のハウジン
グ７０は、入力軸７１やトルクセンサ７２等を収容する
上ハウジング７３と、ラック軸７４を挿通させると共に
ウォームギヤ機構７５及び出力軸７６を収容する下ハウ
ジング７７とから構成されている。ハウジング７７内で
入力軸７１が軸方向及び軸方向に直交する方向にがたつ
くと、トルクセンサ７２の出力が不安定になる。

【０００３】そこで、従来、出力軸７６の下端を支持す
る転がり軸受７８に予圧を与えることにより、入、出力
軸７１，７６の軸方向のがたつきを防止後、ウォームギ
ヤ機構７５のバックラッシを調整するようにしている。
具体的には、出力軸７６の下端にねじ７９を形成し、こ
のねじ７９に結合するナット８０によって転がり軸受７
８の内輪を軸方向に付勢することにより、予圧を調整し
ている。下ハウジング７７には、ナット８０に対向する
部分に開口８１が形成されており、組立時において、開
口８１を通してナット８０を締め込み調整した後、開口
８０をカバー８２で塞ぐようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電動式動力
舵取装置を車両に組み込む前に、ベンチ上で、実際に
入、出力軸７１，７６にトルクを負荷して、これに対す
るトルクセンサ７２の出力を測定し、この出力が、操舵
の中立位置を挟んで左右対称となるように調整（いわゆ
るセンター出し）しておかねばならない。これに対し
て、出力軸７６下端の転がり軸受７８の予圧を調整する
従来では、上ハウジング７３や下ハウジング７７を含む
電動式動力舵取装置全体を組み立てた状態で調整するこ
とが必要となるが、ラック軸７４を装備するような状態
での調整の実施は、実質的に不可能である。

【０００５】そこで、ラック軸７４なしでも実機への装
着状態を擬似的に実現するダミーの治具を用い、この治
具に取り付けた状態で、出力軸７６下端の転がり軸受７
８の予圧を調整し、センター出しを実施している。しか
しながら、ダミー治具を用いた場合、実機への装着状態
を精度良く実現することが困難であり、その結果、電動
式動力舵取装置を実機に装着したときに、トルクセンサ
７２の出力の精度が悪くなるおそれがある。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、簡便且つ精度良くトルクセンサの出力を調整する
ことのできる電動式動力舵取装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するため、請求項１記載の発明は、トーションバ
ーを介して互いに連結される入力軸及び出力軸を含む操
舵軸と、入力軸に付与されるトルクを検出するトルクセ
ンサの出力に応じて電動モータが発生する駆動力を出力
軸に与える減速ギヤ機構と、出力軸に設けられたピニオ
ンに噛み合うラック軸とを備える電動式動力舵取装置に
おいて、上記ラック軸を挿通させる下ハウジングと、操
舵軸を挿通させる状態で下ハウジングに連結されると共
に、上記トルクセンサ及び減速ギヤ機構を収容する上ハ
ウジングと、上ハウジングに保持され、入力軸を回転自
在に支持する第１の転がり軸受と、上ハウジングに保持
され、出力軸を回転自在に支持する第２の転がり軸受
と、上ハウジングの下端に形成され、下ハウジング内に
連通する連通口と、連通口に設けられ、第２の転がり軸
受を介して操舵軸を軸方向に位置決めすると共に、第２
の転がり軸受の予圧を調整する予圧調整手段とをさらに
備えることを特徴とするものである。

【０００８】本発明では、本電動式動力舵取装置の組立
時、まず、上ハウジングに、操舵軸、第１及び第２の転
がり軸受、トルクセンサ、減速ギヤ機構、予圧調整手段
を装着し、下ハウジングが未装着である状態のサブアセ
ンブリを組み立てる。このサブアセンブリの下部に露出
する予圧調整手段を操作して、第２の転がり軸受の予圧
を調整すると共に、操舵軸を軸方向に位置決めする。こ
れにより、トルクセンサの出力を安定させる。

【０００９】このように上ハウジングを主体とする小型
で扱い易いサブアセンブリの状態で、従来のような特殊
な治具等を用いずとも、トルクセンサの精度の良い出力
調整を達成することができる。請求項２記載の発明で
は、請求項１において、上記予圧調整手段は、連通口の
内周面にねじ込まれて第２の転がり軸受の外輪を軸方向
に付勢するねじを含むことを特徴とするものである。本
発明では、ねじにより簡便かつ精度良く予圧調整が実施
できる。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
において、上ハウジングは、入力軸を挿通させ且つトル
クセンサを収容する第１ハウジングと、この第１ハウジ
ングの下部に連結され、上記連通口を有し、減速ギヤ機
構を収容する第２ハウジングとを含むことを特徴とする
ものである。本発明では、上ハウジングを上下に分割し
ておくことにより、大径であるウォームホイールを容易
に装着することができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項３におい
て、減速ギヤ機構はウォームギヤ機構を含み、上記第２
の転がり軸受はウォームギヤ機構のウォームホイールを
軸方向に挟んで配置される一対の転がり軸受を含むこと
を特徴とするものである。本発明では、操舵軸の径方向
に力を及ぼすウォームホイールの前後で操舵軸を支持す
るので、操舵軸の倒れを確実に防止することができ、特
に、負荷トルクの大きい大型車に好適に利用できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を添
付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一実施の
形態の電動式動力舵取装置の概略断面図である。図１を
参照して、本電動式動力舵取装置（以下では単に動力舵
取装置という）では、ステアリングホイール１を取り付
けている入力軸２と、ピニオン３を介してラック軸４に
係合している出力軸５とがトーションバー６を介して同
軸的に連結されている。トーションバー６を介して同軸
的に連結される入力軸２と出力軸５とにより、操舵軸７
が構成されている。

【００１３】操舵軸７及びラック軸４を支持するギヤハ
ウジング８は、例えばアルミニウム合金からなり、車体
（図示せず）に取り付けられている。ギヤハウジング８
は、上ハウジング９と下ハウジング１０により構成さ
れ、上ハウジング９は互いに結合される第１ハウジング
１１と第２ハウジング１２により構成されている。第２
ハウジング１２は減速ギヤ機構としてのウォームギヤ機
構１３を収容し、下ハウジング１０に結合されている。

【００１４】ピニオン３は出力軸５に設けられ、ピニオ
ン３とラック軸４とで舵取り機構を構成している。ラッ
ク軸４は下ハウジング１０に挿通され、ラック軸４の両
端は下ハウジング１０から車体の左右方向に向けて突出
し、図示していないが、それぞれタイロッドを介して操
向車輪に連結されている。入力軸２は上ハウジング９に
挿通され、入力軸２の上端は上ハウジング９の上方へ突
出している。入力軸２の上部は第１の転がり軸受１４を
介して上ハウジング９に支持されている。

【００１５】出力軸４の上部は、後述するウォームホイ
ール１５を挟んで配置される上下一対の第２の転がり軸
受１６，１７を介して回転自在に支持されている。上側
の第２の転がり軸受１６は上ハウジング９の第１ハウジ
ング１１に保持されており、下側の第２の転がり軸受１
７は上ハウジング９の第２ハウジング１２に保持されて
いる。また、出力軸４の下端は、例えば針状ころ軸受か
らなる第３の転がり軸受１８を介して下ハウジング１０
に回転自在に支持されている。

【００１６】また、入力軸２の下端には縮径部１９が設
けられており、この縮径部１９は出力軸５に設けられた
孔２０に収容されている。縮径部１９の外周面と孔２０
の内周面とはそれぞれ二面幅をとった断面形状とされ、
入力軸２と出力軸５の相対回転を所定の範囲に規制する
ために互いに当接するようになしてある。トーションバ
ー６は入力軸２を貫通し、その下端６ａは出力軸５の孔
２０の奥部に侵入して、例えばセレーション結合により
一体回転可能に連結されている。一方、トーションバー
６の上端６ｂは横ピン２１により入力軸２と一体回転可
能に連結されている。

【００１７】入力軸２の軸方向中間部の外周には非磁性
材料からなるスリーブ２２を介して磁性材料からなる第
１の円筒２３が固定されている。また、出力軸５の上部
外周には磁性材料からなる第２の円筒２４が固定されて
いる。両円筒２３，２４の相対向する端面には、図示し
ていないが、周方向に等ピッチで多数の矩形の歯部がそ
れぞれ形成されている。歯部同士の間には所定の間隔が
保たれている。一方、ハウジングの内側には磁性体であ
る焼結金属からなる断面コ字型をなすコイル用の筒体２
５，２６が固定されている。筒体２６は第１の円筒２３
と第２の円筒２４との対向部分に跨がらせて配置されて
いる。筒体２５，２６内には温度補償コイル２７とトル
クセンサとしてのトルク検出コイル２８が収納されてお
り、筒体２５は第１の円筒２３と、また筒体２６は第１
の円筒２３及び第２の円筒２４とそれぞれ磁気回路を構
成するようになっている。

【００１８】トルク検出コイル２８および温度補償コイ
ル２７からの信号は、上ハウジング９内の基板収容部２
９に取り付けられた制御基板３０に実装される制御部に
与えられ、制御部では、各コイル２７，２８からセンサ
回路を介して受け取った信号により、ステアリングホイ
ール１に加えられた操舵トルクの方向および大きさを認
識する。図示していないが、制御部では、その出力側に
駆動回路を介して接続された操舵補助用のモータをステ
アリングホイール１の操作方向に対応する方向に回転さ
せるための信号を出力する。

【００１９】モータの回転軸（図示せず）には、上ハウ
ジング９の第２ハウジング１２を貫通して回転自在に支
持されるウォーム軸３１が駆動連結されており、このウ
ォーム軸３１により駆動されるウォームホイール１５
が、出力軸５に一体回転可能に取り付けられている。ウ
ォーム軸３１とウォームホイール１５とによりウォーム
ギヤ機構１３が構成されている。第２ハウジング１２は
筒状をなし、その上端が第１ハウジング１１の下端外周
の環状段部３２に液密的に嵌め合わされることにより、
両ハウジング１１，１２の軸方向相対移動が規制されて
いる。

【００２０】また、第２ハウジング１２の底壁３３に
は、出力軸５を挿通させるために下ハウジング１０内に
連通する連通口３４が形成され、連通口３４の周縁に
は、下方に突出する筒状突起３５が形成されている。こ
の筒状突起３５が下ハウジング１０の上壁３６に形成さ
れる環状凹部３７に嵌め入れられると共に、第２ハウジ
ング１２の底壁３３が下ハウジング１０の上壁３６に当
接し、両ハウジング１２，１０の軸方向相対移動が規制
されている。

【００２１】第２ハウジング１２の連通口３４の内奥部
には、下側の第２の転がり軸受１７の外輪が嵌め入れら
れ、連通口３４の入口部には雌ねじが形成されて、この
雌ねじに、予圧調整手段としての筒状のねじ３８がねじ
込まれている。３９はねじ３８にねじ込まれた状態で筒
状突起３５の端面に押圧されることにより、ねじ３８を
連通口３４に止定するためのロックナットである。ウォ
ームホイール１５のボス４０の上端は、上側の第２の転
がり軸受１６の内輪及び出力軸５の位置決め段部４１に
当接している。一方、ボス４０の下端は下側の第２の転
がり軸受１７の内輪に当接している。４２はスナップリ
ングであり、このスナップリング４２と出力軸５の位置
決め段部４１との間に、ウォームホイール１５のボス４
０と下側の第２の転がり軸受１７の内輪が挟持されるこ
とにより、ウォームホイール１５の出力軸５に対する軸
方向相対移動が規制されている。

【００２２】また、上側の第２の転がり軸受１６の外輪
は、第１ハウジング１１の位置決め段部４３に当接して
位置決めされている。４４はラック軸４をピニオン３側
へ弾力的に付勢することによりピニオン３とラック軸４
の間のバックラッシを調整する予圧付与機構である。予
圧調整機構４４は、下ハウジング１０の保持孔４５に摺
動自在に収容されてラック軸４の背面を支持するラック
支持部材４６と、保持孔４５の入口部にねじ込まれる予
圧調整用の蓋部材４７と、ラック支持部材４６と蓋部材
４７との間に介在し、ラック支持部材４６を介してラッ
ク軸４をピニオン３側へ付勢する付勢部材４８とを備え
ている。

【００２３】本実施の形態によれば、本電動式動力舵取
装置の組立時、まず、図２に示すように、第１及び第２
ハウジング１１，１２からなる上ハウジング９に、入、
出力軸３，５を含む操舵軸７、第１及び第２の転がり軸
受１４，１６，１７、各検出コイル２７，２８、ウォー
ムギヤ機構１３、予圧調整用のねじ３８等を装着し、下
ハウジング１０が未装着であるサブアセンブリＳＡを組
み立てる。このサブアセンブリＳＡにおいて、その下部
に露出する予圧調整用のねじ３８を回動操作して、下側
の第２の転がり軸受１７の外輪を軸方向に付勢すると、
この付勢力が、ウォームホイール１５のボス４０を介し
て上側の転がり軸受１６にも与えられるので、一対の第
２の転がり軸受１６，１７の予圧を一括して調整するこ
とができる。同時にボス４０を介して操舵軸７を軸方向
に付勢してこれを位置決めする。これにより、トルクセ
ンサとしての検出コイル２８の出力を精度良く決定し、
且つウォームギヤ機構１３のバックラッシを決定するこ
とができる。

【００２４】このように上ハウジング９を主体とする小
型で扱い易いサブアセンブリＳＡの状態で、従来のよう
な特殊な治具等を用いずとも、トルクセンサの精度の良
い出力調整を達成することができる。特に、上記予圧調
整にねじ３８を用いるので、簡便かつ精度良く予圧調整
が実施できる。また、上ハウジング９を第１及び第２ハ
ウジング１１，１２に分割してあるので、大径であるウ
ォームホイール１５を容易に装着することができる。

【００２５】さらに、ウォームホイール１５を一対の第
２の転がり軸受１６，１７間に挟持する状態でこれら第
２の軸受１６，１７により出力軸５を支持するので、操
舵軸７の倒れを確実に防止することができる。したがっ
て、特に、負荷トルクの大きい大型車に好適に利用でき
る。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく、例えば、本発明を負荷トルクがそれほど大きく
ない車両に適用する場合には、上側の第２の転がり軸受
１６を廃止するようにしても良い。その他、本発明の範
囲で種々の変更を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電動式動力舵取装置の
概略断面図である。

【図２】電動式動力舵取装置の組立時のサブアセンブリ
の概略断面図である。

【図３】従来の電動式動力舵取装置の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 入力軸 ３ ピニオン ４ ラック軸 ５ 出力軸 ６ トーションバー ７ 操舵軸 ８ ギヤハウジング ９ 上ハウジング １０ 下ハウジング １１ 第１ハウジング １２ 第２ハウジング １３ ウォームギヤ機構（減速ギヤ機構） １４ 第１の転がり軸受 １５ ウォームホイール １６，１７ 第２の転がり軸受 １８ 第３の転がり軸受 ２８ トルク検出コイル（トルクセンサ） ３１ ウォーム軸 ３４ 連通口 ３８ ねじ（予圧調整手段） ３９ ロックナット ４１，４３ 位置決め段部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トーションバーを介して互いに連結される
   入力軸及び出力軸を含む操舵軸と、 入力軸に付与されるトルクを検出するトルクセンサの出
   力に応じて電動モータが発生する駆動力を出力軸に与え
   る減速ギヤ機構と、 出力軸に設けられたピニオンに噛み合うラック軸とを備
   える電動式動力舵取装置において、 上記ラック軸を挿通させる下ハウジングと、 操舵軸を挿通させる状態で下ハウジングに連結されると
   共に、上記トルクセンサ及び減速ギヤ機構を収容する上
   ハウジングと、 上ハウジングに保持され、入力軸を回転自在に支持する
   第１の転がり軸受と、 上ハウジングに保持され、出力軸を回転自在に支持する
   第２の転がり軸受と、 上ハウジングの下端に形成され、下ハウジング内に連通
   する連通口と、 連通口に設けられ、第２の転がり軸受を介して操舵軸を
   軸方向に位置決めすると共に、第２の転がり軸受の予圧
   を調整する予圧調整手段とをさらに備えることを特徴と
   する電動式動力舵取装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記予圧調整手段は、
   連通口の内周面にねじ込まれて第２の転がり軸受の外輪
   を軸方向に付勢するねじとを含むことを特徴とする電動
   式動力舵取装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、上ハウジング
   は、入力軸を挿通させ且つトルクセンサを収容する第１
   ハウジングと、この第１ハウジングの下部に連結され、
   上記連通口を有し、減速ギヤ機構を収容する第２ハウジ
   ングとを含むことを特徴とする電動式動力舵取装置。
4. 【請求項４】請求項１，２又は３において、減速ギヤ機
   構はウォームギヤ機構を含み、上記第２の転がり軸受は
   ウォームギヤ機構のウォームホイールを軸方向に挟んで
   配置される一対の転がり軸受を含むことを特徴とする電
   動式動力舵取装置。