JP2007161252A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動パワ−ステアリング装置の配置や車両側の部品配置に制約を生じない電動パワ−ステアリング装置の出力軸の支承構造を提供する。
【解決手段】 モ−タの出力をウオ−ム歯車減速機構を介して舵取機構に伝達し操舵補助を行う電動パワ−ステアリング装置において、減速機構の接続された舵取機構の入力軸を構成するピニオン１２は、減速機構側に配置された第１の軸受である玉軸受１８とピニオン先端部に配置された第２の軸受であるニ−ドルベアリング２０で支承される。第１の軸受はピニオンに作用する半径方向の荷重のほか軸方向荷重も支承するように軸方向位置を規制する固定手段である止め輪１９によりハウジング１４に固定される。止め輪１９をハウジング１４に固定するためウオ−ムホイ−ル１６には作業用開口部１６ａが設けられ、開口部から工具を挿入して止め輪をハウジングに固定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電動パワ−ステアリング装置に関し、特にその出力軸の支持部分の構成に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置には、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに発生する操舵トルクを検出し、その検出信号に基づいて操舵補助力を発生するモータを駆動し、操舵軸に取り付けられた減速機構を介して舵取機構を駆動するように構成されたものがある（特許文献１参照）。

図７は、このような電動パワーステアリング装置において、ウオーム歯車減速機構とラツクアンドピニオン式舵取機構を採用した機構の要部を示す断面図である。図７において、１００はステアリングシヤフトで、ステアリングシヤフト１００の上端（図７では右端）には、ステアリングホイール１２０が取り付けられており、また、ステアリングシヤフト１００の下端（図７では左端）には、操舵トルクを検出するトーションバー１０１を介して、ラツクアンドピニオン式舵取機構のピニオン１０２が結合されている。なお、図７において、１０４はハウジング、１０５は操舵補助力を発生するモータ軸に結合したウオーム、１０６はウオームホイールで、ウオームホイール１０６はピニオン１０２に同軸に固定結合している。

以上の構成において、操舵操作によりステアリングシヤフト１００に発生した操舵トルクは、トーションバー１０１で検出され、その検出信号に基づいて操舵補助力を発生する図示しないモータが駆動される。モータの駆動力はウオーム１０５、ウオームホイール１０６を介して舵取機構のピニオン１０２に伝達され、ピニオン１０２の回転はラツク１０３を駆動し、ステアリング装置に操舵補助力が付与される。

上記したような構成の電動パワーステアリング装置では、舵取機構のピニオン１０２は、ウオームホイール側のアンギュラ玉軸受１０８と、ラツク側のアンギュラ玉軸受１０９とで支承されており、ラツク側の軸受１０９は、その内輪１０９ａをロツクナツト１１０でピニオン１０２に固定し、外輪１０９ｂをナツトカバー１１１でハウジング１０４に固定し、ピニオンが軸方向に移動しないように位置決めされている。
実開昭６２−９９８３４号公報

しかしながら、上記したラツク側に配置されたピニオンを支承するアンギュラ玉軸受１０９をロツクナツト１１０とナツトカバー１１１で固定する固定手段では、ピニオン端部周辺のハウジングが大きく張り出すからそのための配置空間を必要とし、車両側の部品配置によつては電動パワーステアリング装置の部材との間で干渉し、電動パワーステアリング装置の配置や車両側の部品配置に制約を生じる可能性もあつた。この発明は、上記課題を解決し、小型で車両側の部品との間で干渉することのない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。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、モータの出力をモータ軸に結合する第１の歯車と舵取機構の入力軸に結合する第２の歯車とで構成した減速機構を介して舵取機構に伝達する電動パワーステアリング装置において、前記減速機構の接続された舵取機構の入力軸を構成するピニオンは、減速機構側に配置された第１の軸受とピニオン先端部に配置された第２の軸受とで支承され、前記第１の軸受は、前記第２の歯車に設けられた作業用開口部を用いて移動固定される固定部材によりハウジングに固定されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

以上説明したとおり、この発明の電動パワーステアリング装置では、舵取機構のピニオンに作用する軸方向荷重を駆動源側の軸受のみで支承するようにしたので、装置の舵取機構側のピニオンを収納するハウジングを小型にすることができ、車両側の部品と電動パワーステアリング装置の部材との間で干渉する可能性がなく、電動パワーステアリング装置の配置や車両側の部品配置に制約を生じるおそれがなくなる。

また、ピニオンに作用する軸方向荷重を駆動源側の軸受のみで支承する構成とすることにより、部品点数を削減でき、製造コストを低減することができる。

以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態のウオーム歯車減速機構とラツクアンドピニオン式舵取機構の要部を示す断面図、図２はウオームホイールの平面図で、ウオームホイールに設けた作業用の開口部の位置と形状を示す。また、図３は玉軸受の外輪を固定する止め輪の形状を示す平面図である。

図１において、１０はステアリングシヤフトで、ステアリングシヤフト１０の上端（図１では右端）には、図示されていないステアリングホイールが取り付けられており、また、ステアリングシヤフト１０の下端（図１では左端）には、操舵トルクを検出するトーションバー１１を介して、ラツクアンドピニオン式舵取機構のピニオン１２が結合されている。なお、図１において、１３はラツクアンドピニオン式舵取機構のラツク、１４はハウジング、１５は操舵補助力を発生するモータ軸に結合した第１の歯車であるウオーム、１６は第２の歯車であるウオームホイールで、ウオームホイール１６はピニオン１２（舵取機構の入力軸）に同軸に固定結合している。

ウオームホイールは、図２の平面図に示すように、ピニオン軸に嵌合する孔１６ｈを有する芯金部１６ｅ及び周辺の歯部１６ｇと、芯金と歯部を接続する樹脂部１６ｆから構成され、芯金部１６ｅには、後述する玉軸受固定用の止め輪を装着するための作業用開口部１６ａが形成されている。

１８はピニオン１２のウオームホイール側を支承する第１の軸受である玉軸受であり、その外輪１８ａはハウジング１４に嵌合され、固定部材である円環状の止め輪１９で固定される。ピニオン１２の一部には玉軸受１８のボール１８ｂの軌道面を構成する溝１２ｃが形成されている。ピニオン１２の溝１２ｃを構成要素の一部とする玉軸受１８は、半径方向荷重と軸方向荷重を共に支承する軸受であつて、半径方向荷重と軸方向荷重とを同時に支承することができる４点接触玉軸受である。

玉軸受の外輪をハウジング１４に固定する止め輪１９は、図３にその平面図を示したが、その一箇所が半径方向に沿つて切り離されており、その両端部に作業孔１９ｐが形成されている。作業孔１９ｐに図示しない略挟み状の工具の先端を引つ掛けて接近させるように操作すると、止め輪１９はその材料の弾性により外径を縮小することができ、工具を離すと元の外径に復元するように構成されている。止め輪１９のハウジング１４への装着方法は後で詳細に説明する。

２０はピニオン１２の先端に形成された軸部１２ａを支承する第２の軸受で、ニードルベアリングである。この軸受は半径方向の外形が小さいので、ピニオン端部周辺のハウジングの寸法を小さくすることができるほか、半径方向の大きな荷重を支承することができる。

次に、ハウジング１４内にピニオン１２を玉軸受１８とニードルベアリング２０で支承する組み立て方法について説明する。

まず、ピニオン１２とウオームホイール１６とは、ハウジング１４の外部で予め同軸に固定結合しておくものとする。

最初にニードルベアリング２０をハウジング１４の所定の位置に装着し、また、玉軸受１８の外輪１８ａをハウジング１４の所定の位置に装着する。次に、止め輪１９をウオームホイール１６の配置される付近に仮に配置する。

ウオームホイール１６に設けた作業用開口部１６ａの、ピニオン１２が固定結合されている側と反対の側から図示しない挟み状の工具を挿入し、工具の先端を止め輪１９に設けた作業孔１９ｐに引っ掛け、止め輪１９の外径をハウジング１４の玉軸受外輪支承部１４ａの内径よりも小さくする。

この状態で、ピニオン１２とウオームホイール１６との組み立て体をハウジング１４内部に挿入し、ピニオン１２の先端の軸部１２ａをニードルベアリング２０で支承させ、また、ピニオン１２の溝１２ｃに玉軸受１８のボール１８ｂを係合させて支承させる。

この状態で、止め輪１９をハウジング１４の内部に形成した玉軸受外輪支承部１４ａの溝１４ｂの位置に合わせて工具を外せば、止め輪１９は溝１４ｂに嵌着してその外径が拡大して固定されるから、玉軸受１８の外輪は止め輪１９により軸方向に対して固定され、ピニオン１２とウオームホイール１６との組み立て体はニードルベアリング２０と玉軸受１８とで支承され、軸方向位置も玉軸受１８により規定される。これにより、ピニオン１２に加わる軸方向荷重を玉軸受１８のみで支承することができる。

以上の説明では、ピニオン１２の先端部をニードルベアリング２０で支承させる構成を採用しているが、ニードルベアリングに代えてすべり軸受なども使用することができる。 ウオームホイール１６は、芯金部１６ｅ及び歯部１６ｇと、芯金と歯部を接続する樹脂部１６ｆから構成されるものが一般的であり、前記した作業用の開口部１６ａは樹脂部１６ｆよりも芯金部１６ｅに設けると強度上有利である。

次に、この発明の第２の実施の形態を説明する。図４は、第２の実施の形態の、ウオーム歯車減速機構とラツクアンドピニオン式舵取機構の要部を示す断面図、図５はウオームホイールの平面図で、ウオームホイールに設けた作業用の開口部の位置と形状を示す。また、図６は軸受を軸方向に固定する軸受固定部材の平面図である。

図４において、３０はステアリングシヤフトで、ステアリングシヤフト３０の上端（図４では右端）には、図示されていないステアリングホイールが取り付けられており、また、ステアリングシヤフト３０の下端（図４では左端）には、操舵トルクを検出するトーションバー３１を介して、ラツクアンドピニオン式舵取機構のピニオン３２が結合されている。なお、図４において、３３はラツクアンドピニオン式舵取機構のラツク、３４はハウジング、３５は操舵補助力を発生するモータ軸に結合した第１の歯車であるウオーム、３６は第２の歯車であるウオームホイールで、ウオームホイール３６はピニオン３２に同軸に固定結合されている。

ウオームホイールは、図５の平面図に示すように、ピニオン軸に嵌合する孔３６ｈを有する芯金部３６ｅ及び周辺の歯部３６ｇと、芯金と歯部を接続する樹脂部３６ｆから構成され、芯金部３６ｅには後述する軸受固定部材を回転して締め付けるための複数の作業用開口部３６ａが形成されている。

３８はピニオン３２のウオームホイール側を支承する第１の軸受である玉軸受であり、その外輪３８ａは軸受固定部材３７によりハウジング３４に固定される。玉軸受３８は半径方向荷重と軸方向荷重を共に支承する軸受であつて、４点接触玉軸受である。

軸受固定部材３７は、図６にその平面図を示したが、その外周にはハウジング３４の内側に形成されたねじ部３４ｓに螺合するねじ部３７ｓが設けられており、また、その内側には図４の断面図に示されるように、玉軸受３８の外輪３８ａに嵌合する内径を持つ段部３７ａが形成されている。さらに、軸受固定部材３７には、ウオームホイール３６の作業用開口部３６ａ（複数）に対応する位置に、作業孔３７ｐ（複数）が設けられており、作業孔３７ｐに図示しない工具を係合させて回転することで、軸受固定部材３７をハウジング３４の内側のねじ部３４ｓにねじ込み、その段部３７ａで玉軸受外輪３８ａをハウジング３４に押圧して固定することができる。軸受固定部材３７による玉軸受外輪３８ａのハウジング３４への固定方法は後で詳細に説明する。

４０はピニオン３２の先端に形成された軸部３２ａを支承する軸受で、半径方向の大きな荷重を支承できる第２の軸受であるニードルベアリングである。この軸受は半径方向の外形が小さいので、ピニオン端部周辺のハウジングの寸法を小さくすることができる。

次に、ハウジング３４内にピニオン３２を玉軸受３８とニードルベアリング４０で支承する組み立て方法について説明する。

まず、ピニオン３２とウオームホイール３６とは、ハウジング３４の外部で予め同軸に固定結合し、軸受固定部材３７をウオームホイール３６のピニオン３２側に仮に装着する。更に玉軸受３８の外輪３８ａを軸受固定部材３７の段部３７ａに嵌合させ、内輪３８ｂをピニオン３２に嵌合させ、止め輪３９でピニオン３２に固定する。止め輪３９は、その一箇所が半径方向に沿つて切り離されており、図示しない工具で内径を拡大してピニオン３２に挿入し、溝３２ａに嵌合させることで、内輪３８ｂをピニオン３２に固定することができる。

ピニオン３２、ウオームホイール３６、及び玉軸受３８と軸受固定部材３７との組み立て体をハウジング３４内部に挿入し、ピニオン３２の先端軸部３２ａをニードルベアリング４０で支承させる。

この状態で、ウオームホイール３６に設けた作業用開口部３６ａの、ピニオン３２が固定結合されている側と反対の側から工具を挿入し、工具の先端を軸受固定部材３７の作業孔３７ｐに係合させ、軸受固定部材３７の外周のねじ部３７ｓをハウジング３４の玉軸受外輪支承部の内周に形成したねじ部３４ｓにねじ込むことで、玉軸受３８の外輪は軸方向に固定され、ピニオン３２とウオームホイール３６との組み立て体はニードルベアリング４０と玉軸受３８とで支承され、軸方向位置も玉軸受３８により規定されるから、ピニオン３２に加わる軸方向荷重を玉軸受３８のみで支承することができる。

以上の説明では、ピニオン３２の先端部をニードルベアリング４０で支承させる構成を採用しているが、第１の実施の形態の場合と同じくニードルベアリングに代えてすべり軸受なども使用することができる。

ウオームホイール３６は、芯金部３６ｅ及び歯部３６ｇと、芯金と歯部を接続する樹脂部３６ｆから構成されるものが一般的であり、前記した作業用開口部３６ａは樹脂部３６ｆよりも芯金部３６ｅに設けると強度上有利である。

また、作業用開口部３６ａは、図５に示す円形の開口部のほか、円周方向に沿って延びた円弧状の長穴開口部としてもよい。

この発明の第１の実施の形態のウオ−ム歯車減速機構とラツクアンドピニオン式舵取機構の要部を示す断面図。 第１の実施の形態のウオ−ムホイ−ルの平面図。 第１の実施の形態の玉軸受の外輪を固定する止め輪の形状を示す平面図。 この発明の第２の実施の形態のウオ−ム歯車減速機構とラツクアンドピニオン式舵取機構の要部を示す断面図。 第２の実施の形態のウオ−ムホイ−ルの平面図。 第２の実施の形態の軸受固定部材の平面図。 従来のウオ−ム歯車減速機構とラツクアンドピニオン式舵取機構の要部を示す断面図。

符号の説明

１０ ステアリングシヤフト
１２ ピニオン
１３ ラツク
１４ ハウジング
１５ ウオ−ム
１６ ウオ−ムホイ−ル
１６ａ 作業用開口部
１８ 玉軸受
１９ 止め輪
２０ ニ−ドルベアリング
３０ ステアリングシヤフト
３２ ピニオン
３３ ラツク
３４ ハウジング
３５ ウオ−ム
３６ ウオ−ムホイ−ル
３６ａ 作業用開口部
３７ 軸受固定部材
３８ 玉軸受
３９ 止め輪
４０ ニ−ドルベアリング

Claims (1)

1. モータの出力をモータ軸に結合する第１の歯車と舵取機構の入力軸に結合する第２の歯車とで構成した減速機構を介して舵取機構に伝達する電動パワーステアリング装置において、
   前記減速機構の接続された舵取機構の入力軸を構成するピニオンは、減速機構側に配置された第１の軸受とピニオン先端部に配置された第２の軸受とで支承され、
   前記第１の軸受は、前記第２の歯車に設けられた作業用開口部を用いて移動固定される固定部材によりハウジングに固定されていること
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。

Images