JP2006044616A - ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウォーム減速機がラックの下側に配置してある場合であっても、その組立時に、出力軸（ピニオン）がラックに干渉せずに、比較的容易に組み立てること。
【解決手段】 上側ギヤボックス２の内径面のラック２１の反対側には、出力軸４の逃げ溝４０が設けてあり、及び／又は、ラック２１のギヤ歯部２１ａの端部には、欠歯部２１ｂが設けてある。
【選択図】 図３

Description

本発明は、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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置に関し、装置の小型化及び組立性の向上を図ったピニオン・アシスト式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は、特許文献１に示されるように、ウォームとウォームホイールにより構成される減速機は、車両搭載状態において、ラック軸の上側に配置するのが一般的であった。

図７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の直下で、４点接触式のボール軸受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、ボール軸受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、ボール軸受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、ボール軸受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ボール軸受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がボール軸受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をアジヤストカバー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。アジヤストカバー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の直下に出力軸５２の支持基準となるボール軸受６５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、上側のボール軸受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エ具による通し加工が可能なため、加工持聞か短く、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、上側のボール軸受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が回転してボール軸受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

ところで、搭載車両のレイアウト上の制約から、ウォーム減速機をラックの下側に配置する構造が用いられる場合もある。

しかしながら、ウォーム減速機をラックの下側に配置した場合、ウォームホイールは、出力軸のピニオンより下側に嵌合される構造となるので、従来例（図７）とは逆側であるギヤボックスの下側より、出力軸をギヤボックスに挿入しなければならない。

この時、出力軸に設けられたトルクセンサー部（センサースリーブ）及び上側軸受部は、ピニオンより外径が大きい。その結果、ラックをギヤボックスに挿入した状態では、組立ができないという問題がある。

なお、従来例（図７）の場合には、ギヤボックスの上側より、出力軸を挿入しており、この時、ラックの側方を通過する出力軸の先端部分（ピニオンより先の部分）は、ピニオンより外径が小さいので、ラックとの干渉は発生しない。

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、ウォーム減速機がラックの下側に配置してある場合であっても、その組立時に、出力軸（ピニオン）がラックに干渉せずに、比較的容易に組み立てることができる、ピニオン・アシスト式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に係るピニオン・アシスト式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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式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は、前記ラックの下側に配置してあり、
ギヤボックスの内径面の前記ラック反対側には、前記出力軸の逃げ溝が設けてあることを特徴とする。

本発明の請求項２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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式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は、前記ラックの下側に配置してあり、
前記ラックのギヤ部の端部には、欠歯部が設けてあることを特徴とする。

本発明の請求項３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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式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は、前記ラックの下側に配置してあり、
ギヤボックスの内径面の前記ラック反対側には、前記出力軸の逃げ溝が設けてあり、且つ、
前記ラックのギヤ部の端部には、欠歯部が設けてあることを特徴とする。

本発明によれば、ギヤボックスの内径面の前記ラック反対側には、出力軸の逃げ溝が設けてあり、及び／又は、ラックのギヤ部の端部には、欠歯部が設けてあることから、ウォーム減速機がラックの下側に配置してある場合であっても、その組立時に、出力軸（ピニオン）がラックに干渉せずに、比較的容易に組み立てることができる。

以下、本発明の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を図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１を参照して、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の組立完成品について説明し、その後、図２乃至図６を参照して、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の組立工程を説明する。

（ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の組立完成品）
図１は、本発明の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、ウォーム減速機１０がラック２１の下側に配置してある。すなわち、車両下側（車両前方側）から上側（車両後方側）にわたって、下側ギヤボックス１、上側ギヤボックス２、及びセンサーボックス３が配置してある。

下側ギヤボックス１内には、出力軸４の下部が下側軸受５により回転自在に支持してあり、出力軸４の先端部には、ロックナット６が螺合してあり、また、エンドカバー７により被覆してある。

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が圧入・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。

上側ギヤボックス２の下側には、出力軸４のためのブッシュ１３とオイルシール１４とが設けてある。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をアジヤストカバー２４によって常時押し付けている。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されている。

アジヤストカバー２４は、皿バネを介してラック２１の背面にローラ２３を押し付けている。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。

また、上側ギヤボックス２の上部には、上側軸受２７により、出力軸４の上部が回転自在に支持してある。

センサーボックス３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、センサーボックス３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、上側ギヤボックス２の内径面のラック２１の反対側には、出力軸４の逃げ溝４０が設けてあり、及び／又は、ラック２１のギヤ歯部２１ａの端部には、欠歯部２１ｂが設けてある（図３（ｂ）参照）。

これにより、後述するように、ウォーム減速機１０がラック２１の下側に配置してある場合であっても、その組立時に、出力軸４（ピニオン２０）がラック２１に干渉せずに、比較的容易に組み立てることができる。

（ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の組立工程）
図２は、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第１組立工程を示す模式図である。

図３（ａ）は、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第２組立工程を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。

図４は、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第３組立工程を示す模式図である。

図５は、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第４組立工程を示す模式図である。

図６は、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第５組立工程を示す模式図である。

また、本実施の形態では、上述したように、上側ギヤボックス２の内径面のラック２１の反対側には、出力軸４の逃げ溝４０が設けてあり、及び／又は、ラック２１のギヤ歯部２１ａの端部には、欠歯部２１ｂが設けてある（図３（ｂ）参照）。

図２の第１組立工程では、入・出力軸４，３０を、上側ギヤボックス２の下側から挿入する。

この際、出力軸４のピニオン２０を、ラック２１に干渉しないように、逃げ溝４０側に寄せるようにして挿入する。

図３（ａ）（ｂ）の第２組立工程は、出力軸４の（ラック２１を通過する範囲で）最大径部が通過している状態を示している。

図３（ｂ）において、Ｘは、逃げ溝４０の中心を示す線であり、Ｙは、組立後の出力軸４の中心を示す線であり、組立時には、両者の間の間隔寸法Ｚだけ、出力軸４を、ラック２１に干渉しないように、逃げ溝４０側に寄せるようにして挿入する。

なお、逃げ溝４０は、図示例では、略円弧形状であるが、出力軸４の最大径部を逃がすことができればよく、その形状は、問わない。

本実施の形態では、第１には、上側ギヤボックス２の内径面のラック２１の反対側には、出力軸４の逃げ溝４０が設けてあることから、組立時、この逃げ溝４０側に出力軸４をずらしながら挿入することができるので、ラック２１が上側ギヤボックス２に組込み済の場合でも、出力軸４（ピニオン２０）がラック２１に干渉せずに、組み立てることが可能となる。

第２には、上側ギヤボックス２に出力軸４を挿入する際に、図３（ｂ）に示すように、ラック２１のギヤ歯部２１ａの端部の欠歯部２１ｂに、出力軸４の最大径部の位置を合せることにより、ラック２１と出力軸４との干渉寸法が小さくすることができる。

このため、上述した逃げ溝４０の大きさが小さくなり、結果的に、上側ギヤボックス２の小型化が可能になる。

また、ラック２１と出力軸４との干渉具合によっては、逃げ溝４０を設けることなしに、出力軸４の上側ギヤボックス２ヘの組立てが可能になる。

図４の第３組立工程では、出力軸４を、組立後の中心位置に変位する。

図５の第４組立工程では、上側軸受２７と、下側ギヤボックス１とを取付ける。

図６の第５組立工程では、下側軸受５、ロックナット６、及び、エンドカバー７等を取付ける。

これにより、組立が完了する。本実施の形態では、上記のように、上側ギヤボックス２の内径面のラック２１の反対側には、出力軸４の逃げ溝４０が設けてあり、及び／又は、ラック２１のギヤ歯部２１ａの端部には、欠歯部２１ｂが設けてある。これにより、ウォーム減速機１０がラック２１の下側に配置してある場合であっても、その組立時に、出力軸４（ピニオン２０）がラック２１に干渉せずに、比較的容易に組み立てることができる。

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。 ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第１組立工程を示す模式図である。 （ａ）は、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第２組立工程を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。 ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第３組立工程を示す模式図である。 ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第４組立工程を示す模式図である。 ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の第５組立工程を示す模式図である。 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
３ センサーボックス
４ 出力軸
５ 下側軸受
６ ロックナット
７ エンドカバー
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
１３ ブッシュ
１４ オイルシール
２０ ピニオン
２１ ラック
２１ａ ギヤ歯部
２１ｂ 欠歯部
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 逃げ溝
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 ボール軸受
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 ボール軸受
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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式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は、前記ラックの下側に配置してあり、
   ギヤボックスの内径面の前記ラック反対側には、前記出力軸の逃げ溝が設けてあることを特徴とするピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置。
2. 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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式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は、前記ラックの下側に配置してあり、
   前記ラックのギヤ部の端部には、欠歯部が設けてあることを特徴とするピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置。
3. 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と共に、当該出力軸のピニオンに噛合したラックを介して車輪を転舵するようにしたピニオン・アシスト式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は、前記ラックの下側に配置してあり、
   ギヤボックスの内径面の前記ラック反対側には、前記出力軸の逃げ溝が設けてあり、且つ、
   前記ラックのギヤ部の端部には、欠歯部が設けてあることを特徴とするピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置。

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