JP2003072567A

JP2003072567A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2003072567A
Application number: JP2001264880A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kobayashi; 正典小林; Shigetaka Kaname; 茂孝金目; Atsushi Yamamasu; 敦志山桝; Satoyasu Yamazaki; 学泰山崎; Kenichiro Aoto; 健一郎青戸; Yoshio Ito; 義夫伊藤; Kunihiro Oka; 邦洋岡
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】出力軸及び入力軸を継合する軸継手がトルク
リミッタ手段を兼ねるとともに、厳しい寸法精度を必要
とすることなく継合部分の隙間量を少なくすることがで
きるようにする。【解決手段】操舵補助用のモータの出力軸６０と、該
出力軸６０に軸継手１１を介して継合される入力軸７３
とに非円形部６０ａ，７３ａを設け、前記軸継手１１
が、前記モータによる操舵補助力を超えた力が軸継手に
加わったときそのラジアル方向への撓みによって前記非
円形部６０ａ，７３ａとの相対回転を可能とした可撓筒
部１１ｄを備える構成としたことにより、軸継手１１が
トルクリミッタ手段を兼ねるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は操舵補助力の発生源
としてモータを用いてなる電動式パワーステアリング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の舵取りは、車室の内部に配され
た操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前
輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝
えて行われる。

【０００３】図８は従来における電動式パワーステアリ
ング装置の断面図、図９は減速歯車機構部分の断面図で
ある。自動車用の電動式パワーステアリング装置として
は、図８、図９に示すように例えば上端が舵取りのため
の操舵輪１００に繋がり、下端に筒部を有する第１の操
舵軸１０１と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記
操舵軸１０１の下端に同軸的に連結され、前記操舵輪１
００に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーショ
ンバー１０２と、下端が前記トーションバー１０２の下
端に同軸的に連結される第２の操舵軸１０３と、前記ト
ーションバー１０２の捩れに応じた第１及び第２の操舵
軸１０１，１０３の相対回転変位量によって前記操舵輪
１００に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ１０
４と、該トルクセンサ１０４が検出したトルクに基づい
て駆動される操舵補助用のモータ１０５と、該モータ１
０５の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸１
０３に伝達するウォーム１０６及びウォームホイール１
０７を有する減速歯車機構と、該減速歯車機構及び前記
トルクセンサ１０４を収容するハウジング（不図示）と
を備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を
前記モータ１０５の回転により補助し、舵取りのための
運転者の労力負担を軽減するように構成されている。

【０００４】減速歯車機構を構成するウォーム１０６
は、前記第２の操舵軸１０３の軸芯と交叉するように配
置され、その両端部が一対の転がり軸受１０８，１０９
を介してハウジング１１０内に支持されており、また、
一方の軸部には筒形の軸継手１１１を介して前記モータ
１０５の出力軸１１２に継合される入力軸が１１３一体
に設けられている。

【０００５】この出力軸１１２及び入力軸１１３の外周
と、軸継手１１１の内周とにはセレーションが設けられ
ており、セレーション嵌合によって出力軸１１２及び入
力軸１１３と軸継手１１１との相対回転を禁止し、出力
軸１１２の回転を軸継手１１１から入力軸１１３に伝達
するように構成されている。

【０００６】また、近年の電動式パワーステアリング装
置は操舵補助用のモータ１０５による操舵補助力を高め
るべくモータ１０５を大形化する傾向にあり、また、電
動式パワーステアリング装置の衝撃捩じり試験、落錘試
験等で代表されるように操舵補助力の伝達系に比較的大
きな衝撃荷重、換言すれば前記モータ１０５による操舵
補助力を超えた力が発生したとき、ウォームホイール１
０７の歯の破損を防ぐべく操舵補助力の伝達系にトルク
リミッタ手段を設ける傾向にある。このトルクリミッタ
手段は前記出力軸１１２及び入力軸１１３を継合する軸
継手１１１とは別個に設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、出力軸１１
２及び入力軸１１３と軸継手１１１とがセレーション嵌
合された電動式パワーステアリング装置にあっては、出
力軸１１２及び入力軸１１３と軸継手１１１との間の隙
間量が多い場合、出力軸１１２及び入力軸１１３と軸継
手１１１とのラジアル方向へのガタつき量が多くなり、
継合部分に音鳴りが発生することになり、また、出力軸
１１２及び入力軸１１３と軸継手１１１との間の隙間量
が少ない場合、セレーション嵌合が行い難くなり、組立
て作業性が悪くなる。このため、出力軸１１２、入力軸
１１３及び軸継手１１１に厳しい寸法精度が要求されて
おり、厳重な寸法管理が必要であった。

【０００８】また、トルクリミッタ手段を備えた電動式
パワーステアリング装置にあっては、出力軸及び入力軸
を継合する軸継手とは別個にトルクリミッタ手段が設け
られているため、構造が複雑であり、組立て作業性も低
下すると言う問題があった。

【０００９】本発明は斯る事情に鑑みてなされたもので
あり、主たる目的は、出力軸及び入力軸を継合する軸継
手がトルクリミッタ手段を兼ねるとともに、厳しい寸法
精度を必要とすることなく継合部分の隙間量を少なくす
ることができる電動式パワーステアリング装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る電動式パ
ワーステアリング装置は、操舵補助用のモータの出力軸
に軸継手を介して継合される入力軸を有する駆動歯車
と、該駆動歯車に噛合し舵取機構に繋がる従動歯車とを
備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにし
た電動式パワーステアリング装置において、前記出力軸
及び入力軸の少なくとも一方はその断面において非円形
部を有しており、前記軸継手は前記モータによる操舵補
助力を超えた力が軸継手に加わったときそのラジアル方
向への撓みによって前記非円形部との相対回転を可能と
した可撓筒部を備えていることを特徴とする。

【００１１】第１発明にあっては、出力軸及び入力軸の
少なくとも一方が有する非円形部と軸継手の可撓筒部と
が嵌合されているため、モータによる操舵補助力が出力
軸から軸継手に加わるとき、モータの回転を出力軸及び
軸継手を介して入力軸に伝達することができ、また、モ
ータによる操舵補助力を超えた力が出力軸又は入力軸か
ら軸継手に加わるとき、可撓筒部がラジアル方向へ撓
み、出力軸又は入力軸と軸継手とを相対回転させること
ができ、動力伝達を遮断することができる。このように
軸継手がトルクリミッタ手段を兼ねるため、特別にトル
クリミッタ手段を備えたものに比べて構造を簡単にでき
る。また、非円形部は軸継手の可撓筒部に嵌合されてい
るため、出力軸及び入力軸の軸継手による継合を容易に
行うことができるとともに、継合部分での音鳴りをなく
することができ、さらに、厳しい寸法精度を必要とする
ことなく継合部分の隙間量を少なくすることができ、セ
レーション嵌合を行うものに比べてコストを低減でき
る。

【００１２】第２発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、前記可撓筒部は端縁から軸長方向に長いスリッ
トを有していることを特徴とする。第２発明にあって
は、一枚の板を曲げ加工することにより軸継手を簡易に
得ることができ、コストをより一層低減できる。

【００１３】第３発明に係る電動式パワーステアリング
装置は、前記可撓筒部は軸継手の軸長方向両端に亘り、
前記軸継手の断面における角が外側への湾曲凸条となる
角筒形に構成されていることを特徴とする。

【００１４】第３発明にあっては、モータによる操舵補
助力を超えた力が軸継手に加わったとき、角の湾曲凸条
部分が拡がり状に撓み、出力軸又は入力軸と軸継手とを
相対回転させることができるため、軸継手の耐久性を高
めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る電動式
パワーステアリング装置の断面図である。電動式パワー
ステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に
繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒
部内に挿入されてその上端が前記操舵軸２の筒部に同軸
的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用
によって捩れるトーションバー３と、下端が前記トーシ
ョンバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４
と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２
の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１
に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該ト
ルクセンサ５が検出したトルク、車速、前記操舵輪１の
舵角等に基づいて駆動される操舵補助用のモータ６（図
２参照）と、該モータ６の回転に連動し、該回転を減速
して第２の操舵軸４に伝達する駆動歯車（以下ウォーム
と云う）７１及び従動歯車（以下ウォームホイールと云
う）７２を有する減速歯車機構７と、前記トルクセンサ
５及び前記減速歯車機構７が収容されるハウジング８と
を備え、このハウジング８に前記モータ６が取付けられ
ている。

【００１６】ハウジング８は、前記トルクセンサ５を収
容する第１の収容部８ａと、該収容部８ａに連続し、前
記ウォームホイール７２を収容する第２の収容部８ｂ
と、該収容部８ｂに連続し、前記ウォーム７１を収容す
る第３の収容部８ｃとを備えている。

【００１７】図２は減速歯車機構部分の拡大断面図であ
る。収容部８ｃは第２の操舵軸４の軸芯と交叉するよう
に配置されたウォーム７１の軸長方向に長くなってお
り、その長手方向両端部に軸受９，１０を介して前記ウ
ォーム７１が回転可能に支持されている。また、ハウジ
ング８には前記第３の収容部８ｃに連通するケース（不
図示）を有する前記モータ６が取付けられている。

【００１８】減速歯車機構７は、前記モータ６の出力軸
６０に角筒形の軸継手１１を介して連結された入力軸７
３を有するウォーム７１と、前記第２の操舵軸４の中間
に嵌合固定されたウォームホイール７２とを備え、これ
らウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により
前記出力軸６０の回転を減速して第２の操舵軸４に伝達
し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経
て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝
達するようにしている。

【００１９】ウォーム７１は歯部７１ａと該歯部７１ａ
の一端に連なる前記入力軸７３と、他端に連なる軸部７
１ｂとを備え、入力軸７３及び軸部７１ｂが前記軸受
９，１０を介して収容部８ｃ内に支持されている。

【００２０】図３は出力軸及び入力軸の継合部分の斜視
図、図４は前記継合部分の分解斜視図、図５は前記継合
部分の拡大断面図、図６は軸継手に過負荷が加わったと
きの前記継合部分の拡大断面図である。前記出力軸６０
及び入力軸７３の端部には前記軸継手１１に嵌合される
断面略６角形の非円形部６０ａ，７３ａが設けられてい
る。

【００２１】軸継手１１は一枚の金属板（バネ鋼板）を
その角１１ａ，１１ｂ，１１ｃが外側への湾曲凸条とな
るように略３角筒形に折り曲げることにより形成されて
おり、軸長方向両端に亘ってラジアル方向への撓みが可
能な可撓筒部１１ｄとしてあり、この可撓筒部１１ｄの
内部３辺に前記非円形部６０ａ，７３ａの３辺が接触し
ている。出力軸６０又は入力軸７３から軸継手１１に過
負荷、換言すればモータによる操舵補助力を超えた力が
加わったとき、湾曲凸条の角１１ａ，１１ｂ，１１ｃと
可撓筒部１１ｄとが外側へ撓み、出力軸６０又は入力軸
７３と前記非円形部６０ａ，７３ａとの相対回転を可能
としてある。また、軸継手１１は前記金属板が両端に亘
って１つの角１１ａで重合しており、この両端部の間を
軸長方向に長いスリット１１ｅとしてある。

【００２２】次に、ウォームホイール７２は、前記ウォ
ーム７１に噛合する複数の歯を外側に有する合成樹脂製
の環状部材７２ａと、該環状部材７２ａの内側に嵌合固
定された金属製の芯部材７２ｂとを備え、該芯部材７２
ｂの中心部に穿設された貫通孔（不図示）が前記第２の
操舵軸４に嵌合されている。

【００２３】実施の形態１においては、出力軸６０及び
入力軸７３に非円形部６０ａ，７３ａが設けられてお
り、この非円形部６０ａ，７３ａに、撓みによって非円
形部６０ａ，７３ａとの相対回転を可能とした可撓筒部
１１ｄを有する軸継手１１の可撓筒部１１ｄが嵌合さ
れ、該可撓筒部１１ｄの内部３辺と非円形部６０ａ，７
３ａの３辺とが接触しているため、モータ６による操舵
補助力が出力軸６０から軸継手１１に加わるとき、モー
タ６による操舵補助力を出力軸６０及び軸継手１１を介
して入力軸７３に伝達することができ、操舵補助を行う
ことができる。

【００２４】また、モータ６による操舵補助力を超えた
力が出力軸６０又は入力軸７３から軸継手１１に加わっ
たとき、図６のように可撓筒部１１ｄがラジアル方向へ
撓み、該可撓筒部１１ｄに対して出力軸６０又は入力軸
７３が回転し、動力伝達を遮断することができる。この
場合、軸継手１１は湾曲凸条の角１１ａ，１１ｂ，１１
ｃが外側へ撓むため、角１１ａ，１１ｂ，１１ｃの耐久
性、ひいては軸継手１１の耐久性を高めることができ
る。

【００２５】このように軸継手１１は動力伝達だけでな
く、トルクリミッタ手段を兼ねるため、特別にトルクリ
ミッタ手段を備えたものに比べて構造を簡単にできる。
また、出力軸６０、入力軸７３及び軸継手１１の寸法精
度にバラツキがある場合においても可撓筒部１１ｄを撓
ませつつ出力軸６０、入力軸７３を可撓筒部１１ｄに嵌
合することが可能であるため、出力軸６０及び入力軸７
３と軸継手１１との間の隙間量を少なくすることがで
き、継合部分での音鳴りをなくすることができるととも
に、継合部分の厳しい寸法精度が必要でなく、セレーシ
ョン嵌合を行うものに比べてコストを低減できる。

【００２６】さらに、軸継手１１は出力軸６０、入力軸
７３の非円形部６０ａ，７３ａに嵌合される可撓筒部１
１ｄを備えるため、出力軸６０及び入力軸７３を軸継手
１１が継合した状態で前記ウォーム７１を出力軸６０に
対して偏心、偏角させることが可能である。この結果、
ウォーム７１とウォームホイール７２との間のバックラ
ッシュ量を調整すべくウォーム７１をウォームホイール
７２に向けて押付け可能とし、この押付用の押付体（不
図示）の移動操作によって前記ウォーム７１をウォーム
ホイール７２に押付け、バックラッシュ量を調整するこ
とができる。

【００２７】図７は軸継手の他の実施の形態を示す拡大
側面図である。以上説明した実施の形態では、軸継手１
１を角１１ａ，１１ｂ，１１ｃが湾曲凸条となる角筒形
に形成したが、その他、図７の(a) ，(b) ，(c) ，(d)
のように構成してもよく、その形状は特に制限されな
い。

【００２８】図７の(a) は一枚の金属板をその３つの辺
が内側へ湾曲し、その１つの角で金属板の両端間がスリ
ット１１ｆとなるように略３角筒形に折り曲げたもので
あり、前記非円形部６０ａ，７３ａの３辺が軸継手１１
の３辺と接触するように嵌合される。図７の(b) は一枚
の金属板をその３つの辺が内側へ湾曲するように略３角
筒形に折り曲げ、さらに、この折り曲げ素体に沿って折
り曲げることにより複数巻の略３角筒形に形成したもの
であり、前記非円形部６０ａ，７３ａの３辺が軸継手１
１の３辺と接触するように嵌合される。図７の(c) は金
属パイプからなる筒体を略３角筒形となるように成形し
たものであり、前記非円形部６０ａ，７３ａの３辺が軸
継手１１の３辺と接触するように嵌合される。図７の
(d) は金属パイプからなる筒体をその４つの辺が内側へ
湾曲するように略４角筒形に成形したものであり、断面
略４角形に形成された非円形部６０ａ，７３ａの４辺が
軸継手１１の４辺と接触するように嵌合される。

【００２９】尚、以上説明した実施の形態では、出力軸
６０及び入力軸７３が有する非円形部６０ａ，７３ａを
断面略６角形としたが、その他、断面略３角形、断面略
４角形、断面略楕円形としてもよく、その断面形状は特
に制限されない。

【００３０】また、以上説明した実施の形態では、軸継
手１１を軸長方向両端に亘って可撓筒部１１ｄが設けら
れた角筒形とし、出力軸６０の非円形部６０ａと入力軸
７３の非円形部７３ａとを可撓筒部１１ｄに嵌合した
が、その他、出力軸６０又は入力軸７３に前記非円形部
を設け、この１つの非円形部に嵌合される可撓筒部１１
ｄを有する軸継手としてもよい。この場合、軸継手の可
撓筒部１１ｄと反対側端部は例えば前記入力軸７３又は
出力軸６０に非相対回転となるように嵌合する。また、
このように非円形部６０ａ又は非円形部７３ａに嵌合さ
れる可撓筒部１１ｄを有する軸継手とした場合、前記ス
リット１１ｅは軸継手の軸長方向一端から軸長方向中間
に亘って形成、換言すれば可撓筒部１１ｄの全長に亘っ
て形成される。

【００３１】また、以上説明した実施の形態の減速歯車
機構７は、ウォームである駆動歯車７１及びウォームホ
イールである従動歯車７２を備えたウォーム歯車である
他、ハイポイドピニオンである駆動歯車及びハイポイド
ホイールである従動歯車を備えたハイポイド歯車であっ
てもよい。さらに、減速歯車機構はベベルギヤであって
もよい。

【００３２】

【発明の効果】第１発明によれば、出力軸及び入力軸を
継合するための軸継手がトルクリミッタ手段を兼ねるた
め、特別にトルクリミッタ手段を備えたものに比べて構
造を簡単にでき、しかも、出力軸及び入力軸の軸継手に
よる継合を容易に行うことができるとともに、継合部分
での音鳴りをなくすることができ、さらに、継合部分の
厳しい寸法精度が必要でなく、セレーション嵌合を行う
ものに比べてコストを低減できる。

【００３３】第２発明によれば、一枚の板を曲げ加工す
ることにより軸継手を簡易に得ることができ、コストを
より一層低減できる。

【００３４】第３発明によれば、モータによる操舵補助
力を超えた力が軸継手に加わったとき、角の湾曲凸条部
分が拡がり状に撓み、出力軸又は入力軸と軸継手とを相
対回転させることができるため、軸継手の耐久性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
断面図である。

【図２】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
減速歯車機構部分の拡大断面図である。

【図３】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
出力軸及び入力軸の継合部分の斜視図である。

【図４】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
継合部分の分解斜視図である。

【図５】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
前記継合部分の拡大断面図である。

【図６】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
軸継手に過負荷が加わったときの前記継合部分の拡大断
面図である。

【図７】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
軸継手の他の実施の形態を示す拡大側面図である。

【図８】従来における電動式パワーステアリング装置の
断面図である。

【図９】従来における電動式パワーステアリング装置の
減速歯車機構部分の断面図である。

【符号の説明】

６モータ６０出力軸６０ａ非円形部７１駆動歯車（ウォーム）７２従動歯車（ウォームホイール）７３入力軸７３ａ非円形部１１軸継手１１ａ，１１ｂ，１１ｃ角１１ｄ可撓筒部１１ｅ，１１ｆスリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山桝敦志大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者山崎学泰大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者青戸健一郎大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者伊藤義夫大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者岡邦洋大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 3D033 CA05 CA23 3J009 DA20 EA19 EA23 EA32 EB17 ED03 FA04 5H607 AA01 BB01 BB14 CC09 DD03 DD07 EE31 EE32 FF24 FF33 GG01 JJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操舵補助用のモータの出力軸に軸継手を
介して継合される入力軸を有する駆動歯車と、該駆動歯
車に噛合し舵取機構に繋がる従動歯車とを備え、前記モ
ータの回転によって操舵補助するようにした電動式パワ
ーステアリング装置において、前記出力軸及び入力軸の
少なくとも一方はその断面において非円形部を有してお
り、前記軸継手は前記モータによる操舵補助力を超えた
力が軸継手に加わったときそのラジアル方向への撓みに
よって前記非円形部との相対回転を可能とした可撓筒部
を備えていることを特徴とする電動式パワーステアリン
グ装置。
【請求項２】前記可撓筒部は端縁から軸長方向に長い
スリットを有している請求項１記載の電動式パワーステ
アリング装置。
【請求項３】前記可撓筒部は軸継手の軸長方向両端に
亘り、前記軸継手の断面における角が外側への湾曲凸条
となる角筒形に構成されている請求項１又は２記載の電
動式パワーステアリング装置。