JP2005255121A

JP2005255121A - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2005255121A
Application number: JP2004073398A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Ishii; 暢浩石井; Hisao Ubukata; 久夫生方
Original assignee: NSK Ltd; NSK Steering Systems Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; NSK Steering Systems Co Ltd
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: US20050257991A1; US7357216B2; JP4389616B2

Abstract

【課題】温度変化によるウォームホイールとウォームの噛み合い位置のずれが小さく、組み立てが容易な電動式パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ウォームホイール５１の直下にピニオン軸２の支持基準となるボール軸受３４があるため、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５１とウォーム５３との噛み合い位置がピニオン軸２の軸方向に相対的にずれる量がわずかで済む。また、下側のニードル軸受３６の外輪が圧入される軸受孔４７と、上側のボール軸受３４の外輪が圧入される軸受孔４５は、同じ下ギヤボックス４１に形成され、しかも、軸受孔４５側からのボーリング工具による通し加工が可能なため、加工時間が短く、軸受孔同士の同芯度が向上するため、ウォームホイール５１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。
【選択図】図１

Description

本発明は電動式パワーステアリング装置、特にウォームホイールとウォームとの噛合い状態を良好に維持することを可能にした電動式パワーステアリング装置に関する。

電動式パワーステアリング装置として、従来、図８に示すピニオン軸の支持構造を有する電動式パワーステアリング装置０１がある。図８に示す電動式パワーステアリング装置０１は、ピニオンアシストタイプの電動式パワーステアリング装置である。ピニオン軸０２の下端部が４点接触式のボール軸受０３１により軸支され、ピニオン軸０２の下端部の雄ネジ０２１には、ロックナット０３２が螺合されている。このロックナット０３２によって、ボール軸受０３１の内輪にピニオン軸０２の下端部を固定している。

ボール軸受０３１の外輪は、下ギヤボックス０４１に形成された軸受孔０４２に圧入されている。この軸受穴０４２の雌ネジ０４３に螺合されたエンドカバー０３３によって、ボール軸受０３１の外輪が押圧されて、下ギヤボックス０４１に固定されている。このようにして、ピニオン軸０２は、ボール軸受０３１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０４１に対するピニオン軸０２の支持基準は、ピニオン軸０２の下端部を支持するボール軸受０３１となっている。

また、ピニオン軸０２の上端部には、ウォーム減速機構０５のウォーム０５３と噛み合うウォームホイール０５１の芯金０５２が圧入されている。ウォーム０５３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。ピニオン軸０２は、ウォームホイール０５１の直下で、ボール軸受０３４によりラジアル方向のみが軸支されている。

下ギヤボックス０４１の上端面に図示しないボルトで固定された上ギヤボックス０４４には、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た入力軸０６が、ボール軸受０６１によって回転可能に軸支されている。入力軸０６にその上端がピン０６２によって連結されたトーションバー０６３は、その下端がブッシュ０６４によって外周を軸支され、ブッシュ０６４より下方で、ピニオン軸０２の上端部に圧入により連結されている。

トーションバー０６３に作用するトルクを検出するトルクセンサー０７は、センサーシャフト部０７１と、検出コイル０７３及び０７４、円筒部材０７５から構成されている。センサーシャフト部０７１は入力軸０６の下端に形成され、検出コイル０７３及び０７４は、上ギヤボックス０４４の内側に圧入されたヨーク０７２の内側に配置されている。円筒部材０７５は、センサーシャフト部０７１と検出コイのル０７３及び０７４の間に配置されている。この円筒部材０７５はピニオン軸０２の上端に固定され、センサーシャフト部０７１には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０７５には、検出コイル０７３及び０７４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０６が回転すると、その回転力がトーションバー０６３を介してピニオン軸０２に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸０６とピニオン軸０２を連結するトーションバー０６３に捩れが生じ、センサーシャフト部０７１の表面の凸条と円筒部材０７５の窓との間に相対回転が生じる。

この相対回転によって、センサーシャフト部０７１に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル０７３及び０７４がインンダクタンスの変化として検出して、トーションバー０６３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０５３を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム０５３の回転は、ウォームホイール０５１、ピニオン軸０２、ピニオン０２２を介してラック０２３に伝達され、ラック０２３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０８は、ラック０２３の背面にローラ０８３をアジャストカバー０８４によって押し付けている。ローラ０８３は、軸０８１にニードル軸受０８２によって回転可能に軸支されている。アジャストカバー０８４は、皿バネを介してラック０２３の背面にローラ０８３を押し付けている。これにより、ピニオン０２２とラック０２３との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック０２３が円滑に移動するようにしている。

上記した図８に示す従来の電動式パワーステアリング装置０１は、ウォームホイール０５１から遠く離れた下端にピニオン軸０２の支持基準がある。従って、電動式パワーステアリング装置周辺の温度変化時に、ギヤボックス（アルミ製）０４１、０４４とピニオン軸（鉄製）０２との熱膨張係数の違いによって、ウォームホイール０５１とウォーム０５３との噛み合い位置がピニオン軸０２の軸方向にずれる。このため、正常な噛み合いが行われず、噛み合い部の騒音の発生や、歯面の摩耗が発生する不具合が生じる。

また、下側のボール軸受０３１の外輪が圧入される軸受孔０４２と、上側のボール軸受０３４の外輪が圧入される軸受孔０４５は、一方向からの通し加工が難しいため、裏ざぐり加工、または、下ギヤボックス０４１を反転しての加工となる。従って、加工コストが高く、軸受孔同士の同芯度の維持が困難なため、ウォームホイール０５１の振れが大きくなり、正常な噛み合いが行われず、噛み合い部の騒音の発生や、歯面の摩耗が発生する不具合が生じる。

このような不具合に対する対策を講じた電動式パワーステアリング装置として、特開２０００−９５１２０号（特許文献１）、及び、特開平１１−１０５７２１号（特許文献２）に開示された電動式パワーステアリング装置がある。図９及び図１０が特許文献１の電動式パワーステアリング装置であり、図１１が特許文献２の電動式パワーステアリング装置である。以下の説明では、上記した図８と同一部品には同一符号を付し、重複する説明は省略する。なお、図９、１０、１１は符号を除いて同文献からの引用である。

図９に示す特許文献１の電動式パワーステアリング装置０１は、ピニオン軸０２の下端をニードル軸受０３６で軸支し、ウォームホイール０５１の直ぐ上で、ピニオン軸０２の上端を、ボール軸受０３５で軸支している。ボール軸受０３５の外輪は、ロックナット０３７によって中央ギヤボックス０４６の軸受孔０４８に固定されている。

また、ウォームホイール０５１のボス部０５４の下端面は、リテーナリング０２４でピニオン軸０２に支持され、ボール軸受０３５の内輪は、ウォームホイール０５１のボス部０５４の上端面とピニオン軸０２の段部０２５との間に挟持されている。ウォームホイール０５１の直下で、ラジアル方向のみ軸支するボール軸受０３４は図８と同様に残し、３つの軸受０３５、０３４、０３６でピニオン軸０２を軸支している。

このように、ウォームホイール０５１の直ぐ上で、ピニオン軸０２のスラスト方向及びラジアル方向をボール軸受０３５で軸支するため、ウォームホイール０５１とウォーム０５３との間の温度変化による軸方向のずれを小さく押さえている。

図１０に示す特許文献１の電動式パワーステアリング装置０１は、上記図９のボール軸受０３４を廃止し、ニードル軸受０３６をボール軸受０３１に置き換えることにより、ピニオン軸０２を２つの軸受で軸支したものである。図９の電動式パワーステアリング装置０１と同様に、ウォームホイール０５１の直ぐ上で、ピニオン軸０２のスラスト方向及びラジアル方向をボール軸受０３５で軸支するため、ウォームホイール０５１とウォーム０５３との間の温度変化による軸方向のずれを小さく押さえることができる。

しかしながら、図９に示す電動式パワーステアリング装置０１は、上部のボール軸受０３５の軸受孔０４８は中央ギヤボックス０４６に形成され、中間のボール軸受０３４の軸受孔０４５及び下部のニードル軸受０３６の軸受孔０４７は下ギヤボックス０４１に形成されている。また、図１０に示す電動式パワーステアリング装置０１は、上部のボール軸受０３５の軸受孔０４８は中央ギヤボックス０４６に形成され、下部のボール軸受０３１の軸受孔０４２は下ギヤボックス０４１に形成されている。

従って、中央ギヤボックス０４６と下ギヤボックス０４１を組付ける時のずれや、軸受孔の加工誤差が累積されるため、軸受孔間の同芯度を確保するためには、組み立て工数が多く掛かる不具合が生じる。

図１１に示す特許文献２の電動式パワーステアリング装置０１は、図１０の電動式パワーステアリング装置０１と同様に、ウォームホイール０５１の直ぐ下で、ピニオン軸０２のスラスト方向及びラジアル方向をボール軸受０３５で軸支するため、温度変化によるウォームホイール０５１とウォーム０５３との間の軸方向のずれを小さく押さえることができる。

しかしながら、図１１に示す電動式パワーステアリング装置０１は、上部のボール軸受０３５の外輪の外周が、リングナット０３８に形成された軸受孔０４８を介してギヤボックス０４０に支持されている。

従って、リングナット０３８をねじ込むためにギヤボックス０４０に形成された雌ネジ０４９と、下部のニードル軸受０３６の軸受孔０４７の加工誤差による同芯度の狂い、リングナット０３８外周の雄ネジと軸受孔０４８の加工誤差による同芯度の狂いが累積されるため、ウォームホイール０５１の振れが大きくなり、正常な噛み合いが行われず、噛み合い部の騒音の発生や、歯面の摩耗が発生する不具合が生じる。

特開２０００−９５１２０号公報特開平１１−１０５７２１号公報

本発明は、温度変化によるウォームホイールとウォームの噛み合い位置のずれが小さく、加工が簡単で、ウオームホイール組付け時の振れが小さく、組み立てが容易な電動式パワーステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ギヤボックス、上記ギヤボックスに挿通された入力軸、上記入力軸の下端にその上端がトーションバーを介して連結され、上記ギヤボックスに収容されたピニオン軸、上記ピニオン軸の下方に形成されたピニオンと噛み合い、操舵力を車輪側に伝達するラック、上記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサー、上記トルクセンサーの検出値に応じて所定の操舵補助力を出力する電動モータ、上記電動モータの出力軸に連結され、上記ピニオン軸の上方に連結されたウォームホイールと噛み合うウォーム、上記ウォーホイールの直下において、上記ギヤボックスに対して上記ピニオン軸をラジアル方向とスラスト方向に軸支する第１の軸受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である。

第２番目の発明は、第１番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記第１の軸受はボール軸受であって、該ボール軸受の内輪が、上記ピニオン軸の外周に形成された段部、または上記ウォームホイールのボス部と、上記ピニオン軸に装着されたカシメリング、リテーナリング、または、ナットのいずれかとの間に挟持されたことを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第３番目の発明は、第２番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ボール軸受の外輪は、その外周が上記ギヤボックスの軸受孔に支持され、その軸方向が上記ボール軸受とウォームホイールとの間に配設された中空のリングナットによって上記ギヤボックスに固定されることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第４番目の発明は、第３番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記リングナットのウォームホイール側端面には係合凹部が形成され、上記係合凹部に対向して上記ウォームホイールには工具挿通孔が形成され、上記ウォームホイールの上方から上記工具挿通孔を通して上記係合凹部に締付け工具を係合させ、上記ウォームホイール及びピニオン軸を回転させながら、上記リングナットを上記ギヤボックスにねじ込むことを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第５番目の発明は、第４番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ラックには上記ピニオンの空転を許容する逃がし部がラックのストローク端の外側に形成され、上記リングナットを上記ギヤボックスにねじ込む時に、上記ラックの逃がし部で上記ピニオンを自由に回転させることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第６番目の発明は、第１番目から第５番目のいずれかの発明の電動式パワーステアリング装置において、上記ピニオン軸は、第２の軸受によって上記ピニオンの下方において上記ギヤボックスにラジアル方向に軸支され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である。

第７番目の発明は、第６番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記第２の軸受がニードル軸受、または、ボール軸受のいずれかであることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第８番目の発明は、第６番目または第７番目のいずれかの発明の電動式パワーステアリング装置において、上記第１の軸受及び第２の軸受の外輪は共通のギヤボックスに装着され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である。

第９番目の発明は、第８番目の発明の電動式パワーステアリング装置において、上記第１の軸受及び第２の軸受の外輪が装着される上記ギヤボックスの軸受孔は、一方向からの通し加工が可能であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

本発明の電動式パワーステアリング装置では、ウォームホイールの直下にピニオン軸の支持基準となる軸受があるため、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、ウォームホイールとウォームとの噛み合い位置がピニオン軸の軸方向にずれることが無く、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、歯面の摩耗が生じない。

また、下側の軸受の外輪が圧入される軸受孔と、上側の軸受の外輪が圧入される軸受孔は、共通のギヤボックスに形成され、しかも、一方向からの通し加工が可能なため、加工時間が短く、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。

また、上側の軸受の外輪が圧入される軸受孔はギヤボックス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。

さらに、ラックに、ラック歯の歯底をストローク端（使用範囲）の外側に延ばした逃がし部を形成し、この逃がし部の位置にピニオンをおいて、リングナットの締付け作業を行うことができるので、ピニオンが回転してもラックは移動せず、ピニオンを必要なだけ回転させて、リングナットの締付け作業を完了させることができるため、組み立て作業を短時間で行うことが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。図１が、ボール軸受の内輪をカシメリングで固定した本発明の第１の実施形態の電動式パワーステアリング装置であり、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。

図１に示す電動式パワーステアリング装置１は、ピニオンアシストタイプの電動式パワーステアリング装置である。ピニオン軸２の上端部には、ウォーム減速機構５のウォーム５３と噛み合うウォームホイール５１の芯金５２が圧入されている。芯金５２の上端面はピニオン軸２の段部２５に当接して、ピニオン軸２に対して芯金５２が上方に移動しないように規制している。ウォーム５３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。

ピニオン軸２は、ウォームホイール５１の直下で、４点接触式のボール軸受３４により下ギヤボックス４１に軸支されている。ピニオン軸２の溝２６１に装着してカシメられたカシメリング２６は、ボール軸受３４の内輪を、芯金５２のボス部５４の下端面との間で挟み込んでいる。また、ボール軸受３４の外輪は、下ギヤボックス４１に直接形成された軸受孔４５に圧入され、この軸受穴４５の雌ネジ４５１に螺合されたリングナット３８によって軸方向に押圧されて、下ギヤボックス４１に固定されている。

ピニオン軸２の下端部は、ニードル軸受３６により下ギヤボックス４１にラジアル方向にのみ軸支されている。このようにして、ピニオン軸２は、ボール軸受３４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４１に対するピニオン軸２の支持基準は、ピニオン軸２の上端部を支持するボール軸受３４となっている。

下ギヤボックス４１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４４が固定されている。上ギヤボックス４４には、入力軸６がボール軸受６１によって回転可能に軸支されている。入力軸６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６にその上端がピン６２によって連結されたトーションバー６３は、その下端がブッシュ６４によって外周を軸支され、ブッシュ６４より下方で、ピニオン軸２の上端部に圧入により連結されている。

トーションバー６３に作用するトルクを検出するトルクセンサー７は、センサーシャフト部７１、検出コイル７３及び７４、円筒部材７５から構成されている。センサーシャフト部７１は、入力軸６の下端に形成され、上ギヤボックス４４の内側に圧入されたヨーク７２に、検出コイル７３及び７４が配置されている。円筒部材７５は、センサーシャフト部７１と検出コイル７３及び７４の間に配置されている。

円筒部材７５はピニオン軸２の上端に固定され、センサーシャフト部７１には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７５には、検出コイル７３及び７４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６が回転すると、その回転力がトーションバー６３を介してピニオン軸２に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸６とピニオン軸２を連結するトーションバー６３に捩れが生じ、センサーシャフト部７１の表面の凸条と円筒部材７５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７１に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル７３及び７４がインダクタンスの変化として検出する。この検出結果から、トーションバー６３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５３を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム５３の回転は、ウォームホイール５１、ピニオン軸２、ピニオン２２を介してラック２３に伝達され、ラック２３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８は、ラック２３の背面にローラ８３をアジャストカバー８４によって常時押し付けている。ローラ８３は、軸８１にニードル軸受８２によって回転可能に軸支されている。アジャストカバー８４は、皿バネを介してラック２３の背面にローラ８３を押し付けている。これによって、ピニオン２２とラック２３との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック２３が円滑に移動するようにしている。

上記した第１の実施形態の電動式パワーステアリング装置１は、ウォームホイール５１の直下にピニオン軸２の支持基準となるボール軸受３４があるため、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５１とウォーム５３との噛み合い位置がピニオン軸２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３６の外輪が圧入される軸受孔４７と、上側のボール軸受３４の外輪が圧入される軸受孔４５は、同じ下ギヤボックス４１に形成され、しかも、軸受孔４５側からのボーリング工具による通し加工が可能なため、加工時間が短く、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５１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、上側のボール軸受３４の外輪が圧入される軸受孔４５は、下ギヤボックス４１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。

上記リングナット３８の締付けは以下の方法で行われる。リングナット３８の上端面には、係合凹部（溝または穴）３８１が同一円周上に複数形成され、ウォームホイール５１の芯金５２には、係合凹部３８１と同一円周上に、係合凹部３８１と同じ角度位置に、複数の工具挿通孔５５が形成されている。

二股形状の締付け工具を工具挿通孔５５を通して、係合凹部３８１に差し込み、締付け工具を回せば、リングナット３８が回転してボール軸受３４の外輪を締付けることができる。このリングナット３８の締付け動作と同期して、工具挿通孔５５を有する芯金５２、ウォームホイール５１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５１が固定されたピニオン軸２、ピニオン２２が回転し、結果としてピニオン２２に噛み合うラック２３が移動する。

図１２は、従来の電動式パワーステアリング装置０１のラック０２３の軸線に沿って切断した断面図を示す。従来の電動式パワーステアリング装置０１では、図１２に示すピニオン０２２が回転してラック０２３がストローク端まで移動すると、ラック０２３のラック歯０２３２の端部０２３１にピニオン０２２の歯が当接して停止してしまう。従って、停止の都度、ラック０２３を反対方向に戻し、再度リングナット３８の締付け作業を行う必要があるため、組み立て工数が多く掛かる不具合があった。

本発明の電動式パワーステアリング装置１では、図６に示すように、ラック２３に、ラック歯２３２の歯底をストローク端（使用範囲）の外側に延ばした逃がし部２３３を形成している。リングナット３８の締付け作業時には、ラック２３を手で移動させて、この逃がし部２３３の位置にピニオン２２をおけば、ピニオン２２が回転してもラック２３は移動しない。従って、ピニオン２２を必要な回数回転させて、リングナット３８の締付け作業を完了させることができるため、組み立て作業を短時間で行うことが可能となる。

リングナット３８の締付け作業が完了したら、図７に示すように、ラック２３の端面の雌ネジ２３６にラックエンド２３４の雄ネジ２３７をねじ込んで固定する。このようにすれば、ラック２３のストローク端で、ラックエンド２３４の端面が下ギヤボックス４１のラックストローク規制部２３５に当接するため、ラック２３のラック歯２３２がピニオン２２から外れないように規制することができる。

次に本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。第２の実施形態は、ピニオン軸２に対するボール軸受３４の内輪の固定を、第１の実施形態とは異なる方法で行うようにした実施形態である。以下の説明では、上記した第１の実施形態と同一部品には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第１の実施形態では、ピニオン軸２の下側からウォームホイール５１の芯金５２を圧入しているが、第２の実施形態では、ピニオン軸２の上側からウォームホイール５１の芯金５２を圧入している。また、芯金５２のボス部５４の下端面をピニオン軸２の段部２７の上端面に当接させて、ピニオン軸２に対してウォームホイール５１の軸方向の位置を位置決めしている。

ボール軸受３４の内輪は、ピニオン軸２の段部２７の下端面と、ピニオン軸２の溝２６１に装着してカシメられたカシメリング２６との間で挟み込むことにより、ピニオン軸２に固定している。ボール軸受３４の外輪の固定方法は第１の実施形態と同様であり、下ギヤボックス４１に形成された軸受孔４５に圧入し、この軸受穴４５の雌ネジ４５１に螺合されたリングナット３８によって押圧して、下ギヤボックス４１に固定されている。

ニードル軸受３６によるピニオン軸２の下端部の軸支方法も第１の実施形態と同様である。このように、第２の実施形態においてもピニオン軸２は、ウォームホイール５１直下のボール軸受３４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。従って、下ギヤボックス４１に対するピニオン軸２の支持基準は、ピニオン軸２の上端部を支持するボール軸受３４となっている。

上記した第２の実施形態の電動式パワーステアリング装置１においても、ウォームホイール５１の直下にピニオン軸２の支持基準となるボール軸受３４があるため、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５１とウォーム５３との噛み合い位置が常時正常な噛み合い状態に維持される。

次に本発明の第３の実施形態を図３に基づいて説明する。第３の実施形態も、ピニオン軸２に対するボール軸受３４の内輪の固定を、第１の実施形態とは異なる方法で行うようにした実施形態である。以下の説明では、上記した第１の実施形態と同一部品には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第１の実施形態では、ピニオン軸２の溝２６１に装着したカシメリング２６でボール軸受３４の内輪を固定しているが、第３の実施形態では、ピニオン軸２に形成された雄ネジ２８１にナット２８をねじ込み、このナット２８の上端面と芯金５２のボス部５４の下端面との間でボール軸受３４の内輪を挟み込んでいる。ピニオン軸２に対するウォームホイール５１の芯金５２の圧入方向は、第１の実施形態と同様である。

ボール軸受３４の外輪の固定方法、及びニードル軸受３６によるピニオン軸２の下端部の軸支方法は第１の実施形態と同様である。このように、第３の実施形態においてもピニオン軸２は、ウォームホイール５１直下のボール軸受３４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。従って、下ギヤボックス４１に対するピニオン軸２の支持基準は、ピニオン軸２の上端部を支持するボール軸受３４となっている。

上記した第３の実施形態の電動式パワーステアリング装置１においても、ウォームホイール５１の直下にピニオン軸２の支持基準となるボール軸受３４があるため、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５１とウォーム５３との噛み合い位置が常時正常な噛み合い状態に維持される。

次に本発明の第４の実施形態を図４に基づいて説明する。第４の実施形態も、ピニオン軸２に対するボール軸受３４の内輪の固定を、第１の実施形態とは異なる方法で行うようにした実施形態である。以下の説明では、上記した第１の実施形態と同一部品には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

第１の実施形態では、ピニオン軸２の溝２６１に装着したカシメリング２６でボール軸受３４の内輪を固定しているが、第４の実施形態では、ピニオン軸２に形成されたリング溝２９１にリテーナリング（軸用止め輪）２９を装着し、このリテーナリング２９の上端面と芯金５２のボス部５４の下端面との間でボール軸受３４の内輪を挟み込んでいる。ピニオン軸２に対するウォームホイール５１の芯金５２の圧入方向は、第１の実施形態と同様である。

ボール軸受３４の外輪の固定方法、及びニードル軸受３６によるピニオン軸２の下端部の軸支方法は第１の実施形態と同様である。このようにして、第４の実施形態においてもピニオン軸２は、ウォームホイール５１直下のボール軸受３４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。従って、下ギヤボックス４１に対するピニオン軸２の支持基準は、ピニオン軸２の上端部を支持するボール軸受３４となっている。

上記した第４の実施形態の電動式パワーステアリング装置１においても、ウォームホイール５１の直下にピニオン軸２の支持基準となるボール軸受３４があるため、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５１とウォーム５３との噛み合い位置が常時正常な噛み合い状態に維持される。

次に第１の実施形態から第４の実施形態において、ピニオン軸の下端部をニードル軸受３６に換えてボール軸受で軸支するようにした実施形態を、図５に基づいて説明する。図５は、電動式パワーステアリング装置の下端部を示す縦断面図である。以下の説明では、上記した実施形態と同一部品には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

ピニオン軸２の下端部は、ボール軸受３１により下ギヤボックス４１にラジアル方向にのみ軸支されている。ボール軸受３１の外輪は、下ギヤボックス４１に形成された軸受孔４２に圧入され、この軸受穴４２の雌ネジ４３に螺合されたエンドカバー３３によって、ボール軸受３１の外輪が押圧されて、ボール軸受３１の外輪を下ギヤボックス４１にスラスト方向に固定している。

ピニオン軸２の下端は、ボール軸受３１の内輪にスラスト方向には固定されていないため、温度変化時のピニオン軸２の伸縮を、この下側のボール軸受３１で吸収することができる。

ボール軸受の内輪をカシメリングで固定した本発明の第１の実施形態の電動式パワーステアリング装置を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。ウオームホイールの圧入方向を図１とは逆にした本発明の第２の実施形態の電動式パワーステアリング装置を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。ボール軸受の内輪をナットで固定した本発明の第３の実施形態の電動式パワーステアリング装置を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。ボール軸受の内輪をリテーナリングで固定した本発明の第４の実施形態の電動式パワーステアリング装置を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。第１の実施形態から第４の実施形態において、ピニオン軸の下端部をニードル軸受に換えてボール軸受で軸支するようにした、電動式パワーステアリング装置の下端部を示す縦断面図である。本発明の電動式パワーステアリング装置のラックの断面図を示し、ラックに形成した逃がし部をピニオン位置に位置決めし、リングナット締付け時にピニオンが自由に空転できるようにした状態を示す。本発明の電動式パワーステアリング装置のラックの断面図を示し、リングナット締付け完了後にラック端面にラックエンドを取付けて、ラックのストロークを規制した状態を示す。従来の電動式パワーステアリング装置を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。従来の電動式パワーステアリング装置の他の例を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。従来の電動式パワーステアリング装置の更に他の例を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。従来の電動式パワーステアリング装置の更に他の例を示し、入力軸の中心軸線に沿って切断した縦断面図である。従来の電動式パワーステアリング装置のラックの断面図を示し、ラック歯の端部にピニオンの歯が当接した状態を示す。

符号の説明

０１電動式パワーステアリング装置
０２ピニオン軸
０２１雄ネジ
０２２ピニオン
０２３ラック
０２３１端部
０２３２ラック歯
０２４リテーナリング
０２５段部
０３１ボール軸受
０３２ロックナット
０３３エンドカバー
０３４ボール軸受
０３５ボール軸受
０３６ニードル軸受
０３７ロックナット
０３８リングナット
０４０ギヤボックス
０４１下ギヤボックス
０４２軸受孔
０４３雌ネジ
０４４上ギヤボックス
０４５軸受孔
０４６中央ギヤボックス
０４７軸受孔
０４８軸受孔
０４９雌ネジ
０５ウォーム減速機構
０５１ウォームホイール
０５２芯金
０５３ウォーム
０５４ボス部
０６入力軸
０６１ボール軸受
０６２ピン
０６３トーションバー
０６４ブッシュ
０７トルクセンサー
０７１センサーシャフト部
０７２ヨーク
０７３、０７４検出コイル
０７５円筒部材
０８ラックガイド
０８１軸
０８２ニードル軸受
０８３ローラ
０８４アジャストカバー
１電動式パワーステアリング装置
２ピニオン軸
２２ピニオン
２３ラック
２３２ラック歯
２３３逃がし部
２３４ラックエンド
２３５ラックストローク規制部
２３６雌ネジ
２３７雄ネジ
２５段部
２６カシメリング
２６１溝
２７段部
２８ナット
２８１雄ネジ
２９リテーナリング
２９１リング溝
３１ボール軸受
３３エンドカバー
３４ボール軸受
３６ニードル軸受
３８リンングナット
３８１係合凹部
４１下ギヤボックス
４２軸受孔
４３雌ネジ
４４上ギヤボックス
４５軸受孔
４５１雌ネジ
４７軸受孔
５ウォーム減速機構
５１ウォームホイール
５２芯金
５３ウォーム
５４ボス部
５５工具挿通孔
６入力軸
６１ボール軸受
６２ピン
６３トーションバー
６４ブッシュ
７トルクセンサー
７１センサーシャフト部
７２ヨーク
７３、７４検出コイル
７５円筒部材
８ラックガイド
８１軸
８２ニードル軸受
８３ローラ
８４アジャストカバー

Claims

ギヤボックス、
上記ギヤボックスに挿通された入力軸、
上記入力軸の下端にその上端がトーションバーを介して連結され、上記ギヤボックスに収容されたピニオン軸、
上記ピニオン軸の下方に形成されたピニオンと噛み合い、操舵力を車輪側に伝達するラック、
上記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサー、
上記トルクセンサーの検出値に応じて所定の操舵補助力を出力する電動モータ、
上記電動モータの出力軸に連結され、上記ピニオン軸の上方に連結されたウォームホイールと噛み合うウォーム、
上記ウォーホイールの直下において、上記ギヤボックスに対して上記ピニオン軸をラジアル方向とスラスト方向に軸支する第１の軸受
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１に記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記第１の軸受はボール軸受であって、
該ボール軸受の内輪が、上記ピニオン軸の外周に形成された段部、または上記ウォームホイールのボス部と、上記ピニオン軸に装着されたカシメリング、リテーナリング、または、ナットのいずれかとの間に挟持されたこと
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項２に記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記ボール軸受の外輪は、その外周が上記ギヤボックスの軸受孔に支持され、その軸方向が上記ボール軸受とウォームホイールとの間に配設された中空のリングナットによって上記ギヤボックスに固定されること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項３に記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記リングナットのウォームホイール側端面には係合凹部が形成され、
上記係合凹部に対向して上記ウォームホイールには工具挿通孔が形成され、
上記ウォームホイールの上方から上記工具挿通孔を通して上記係合凹部に締付け工具を係合させ、上記ウォームホイール及びピニオン軸を回転させながら、上記リングナットを上記ギヤボックスにねじ込むこと
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項４に記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記ラックには上記ピニオンの空転を許容する逃がし部がラックのストローク端の外側に形成され、上記リングナットを上記ギヤボックスにねじ込む時に、上記ラックの逃がし部で上記ピニオンを自由に回転させること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記ピニオン軸は、第２の軸受によって上記ピニオンの下方において上記ギヤボックスにラジアル方向に軸支されていること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項６に記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記第２の軸受がニードル軸受、または、ボール軸受のいずれかであること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項６または請求項７のいずれかに記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記第１の軸受及び第２の軸受の外輪は共通のギヤボックスに装着されていること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
請求項８に記載された電動式パワーステアリング装置において、
上記第１の軸受及び第２の軸受の外輪が装着される上記ギヤボックスの軸受孔は、一方向からの通し加工が可能であること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。