JP2008222114A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤボックスの軸受圧入部のボス厚みに影響されることなく内部隙間に起因する打音を抑止することのできる電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】第１軸受３０の外輪３０ａと鉄製スリーブ４０とを締まり嵌めすることにより外輪３０ａは径方向内向きに締まり、第１軸受３０の内部隙間を減少させることができる。このように予め第１軸受３０の内部隙間を減少させ、その後に第１軸受３０をカバー２０に圧入する。
【選択図】図１

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をトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関し、特に軸受の固定方法を改良した電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。

この動力伝達機構として、ウォームを用いた減速機構を搭載した電動パワーステアリング装置では、電動モータの駆動軸に連結したウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構に連結される出力軸に嵌合してある。

図３は、従来例に係るコラム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。

コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、図３に示すように、コラムチューブ（図示略）を構成するロアーコラムチューブ２に、入力軸となる中実のロアーシャフト３が回転自在に支持してある。

ロアーシャフト３の車両前方側には、出力軸５が連結してある。詳述すれば、ロアーシャフト３の車両前方側には、トーションバー４の基端が圧入固定してあり、このトーションバー４は、中空に形成した出力軸５の内部を延在して、その先端が出力軸５の端部に固定ピン６により固定してある。この出力軸５の車両前方側には、自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。なお、トーションバー４は、ロアーシャフト３から出力軸５に操舵トルクを伝達すると共に、操舵トルクに応じてロアーシャフト３と出力軸５との間に微小な角度差を生じさせる。

出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳのトルク検出用溝７が形成してあり、これらのトルク検出用溝７の径方向外方には、円筒部材８が配置してある。円筒部材８は、車両後方側端部がロアーシャフト３の車両前方側端部に加締め等により該端部の一部を塑性変形させて固定してある。円筒部材８には、出力軸５のトルク検出用溝７に径方向に対向して複数の長方形窓８ａが形成されている。円筒部材８の長方形窓の径方向外方には、コイル９やトルク検出回路用の基板等がギヤハウジング１９に設けてある。

出力軸５にはウォームホイール１５が嵌合固定している。このウォームホイール１５は、電動モータ１７の駆動軸に連結したウォーム１６に噛合している。ウォームホイール１５は、出力軸５に嵌合固定した芯金１５ａと、この芯金１５ａに形成した樹脂製のギヤ歯１５ｂとからなる。これらウォーム１６及びウォームホイール１５は、ギヤハウジング１９とカバー２０とからなるギヤボックスＧＢに収納してある。

出力軸５は、ウォームホイール１５の車両前方側に配置された第１軸受３０と、ウォームホイールの車両後方側に配置された第２軸受３２とによりカバー２０及びギヤハウジング１９に回転自在に支持されている。これらの軸受３０、３２は、外輪３０ａ、３２ａがそれぞれカバー２０及びギヤハウジング１９の内周側に設けられた軸受支持用段部３４、３６に圧入されることによりカバー２０及びギヤハウジング１９に固定されている。第１軸受３０は、ナット３１によりウォームホイール１５を出力軸５に固定している。

電動モータ１７の回転力は、ウォーム１６及びウォームホイール１５を介して出力軸５に伝達されるようになっており、電動モータ１７の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５に適切な補助操舵トルクを付与できるようになっている。

こうして、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、ロアーシャフト３、トーションバー４、出力軸５、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置（図示略）を介して、図示しない転舵輪に伝達される。

ところで、出力軸５を回転自在に支持する軸受３０、３２は、上述のようにギヤボックスＧＢを構成するカバー２０及びギヤハウジング１９の内周側に設けられた軸受支持用段部３４、３６にそれぞれの外輪３０ａ、３２ａを圧入することによって固定している。このとき、両軸受３０、３２の外輪３０ａ、３２ａと、カバー２０及びギヤハウジング１９の両軸受支持用段部３４、３６とは径方向の締め代を与えて圧入しているため、軸受３０、３２の内部隙間を減少させることができる。軸受の内部隙間を減少させることにより、内部隙間に起因する打音を抑止している。

このようにギヤボックスを構成するカバー及びギヤハウジングに圧入固定される軸受の内部隙間を減少させる構成の電動パワーステアリング装置が、特許文献１に開示されている。

特許文献１によれば、電動モータに連結されたウォームを支持する軸受において、ハウジングに圧入される軸受外輪の外周面とハウジングの内周面との少なくとも一方に環状溝を設けることにより軸受外輪を変形させ、これにより軸受の内部隙間を減少させる構造のパワーステアリング装置が開示されている。
特開２００４−２４９７６７号公報

しかしながら、軸受の外輪をギヤボックスに圧入して軸受を固定する従来構造において、内部隙間に起因する打音抑止のために締め代を与えた圧入固定により内部隙間を減少させる場合、ギヤボックスの軸受圧入部のボス厚みを薄肉化すると、軸受の外輪外周面に作用する面圧が低下して軸受が締まりきらないため、内部隙間を減少させることができず、内部隙間に起因する打音の発生が問題となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、軸受圧入部のボス厚みに影響されること無く内部隙間に起因する打音の発生を抑止することのできる電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る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入力軸に伝達された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応した補助操舵トルクを電動モータから発生させ、減速機構を介して操舵機構の出力軸に伝達するために、前記入力軸又は前記出力軸を回転自在に支持する複数の軸受と、前記軸受の外輪が内嵌支持され、前記軸受と前記減速機構とを収容するギヤボックスとを備えた電動パワーステアリング装置において、前記軸受のうち少なくとも一の軸受は、その外輪外周面と前記ギヤボックスの軸受支持面との間には鉄製のスリーブが介在して、該ギヤボックスに径方向の締め代をもって圧入支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、軸受の外輪を予め鉄製のスリーブで径方向内向きに締めることにより軸受の内部隙間を減少させているため、ギヤボックスの軸受圧入部のボス厚みに影響されること無く内部隙間に起因する打音を抑止することができる。

また、従来品では、軸受をアルミニウム製のギヤハウジングに圧入した後に作動チェックを行っていたため、圧入後に不具合が発見されると高価なアルミニウム製ギヤハウジングが使用できなくなり無駄が生じていたが、本発明によれば、軸受を鉄製スリーブに圧入した時点で作動チェックを行い、その後にハウジングに圧入することができるため、アルミニウム製ハウジングを無駄にするリスクを大幅に減少させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置を例として図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るコラム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。

コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、図１に示すように、コラムチューブ（図示略）を構成するロアーコラムチューブ２に、入力軸となる中実のロアーシャフト３が回転自在に支持してある。ロアーシャフト３の車両前方側には、出力軸５が連結してある。

ロアーシャフト３の車両前方側には、トーションバー４の基端が圧入固定してあり、このトーションバー４は、中空に形成した出力軸５の内部を延在して、その先端が出力軸５の端部に固定ピン６により固定してある。この出力軸５の車両前方側には、自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。なお、トーションバー４は、ロアーシャフト３から出力軸５に操舵トルクを伝達すると共に、操舵トルクに応じてロアーシャフト３と出力軸５との間に微小な角度差を生じさせる。

出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、出力軸５の車両後方側には、複数のトルク検出用溝７が形成してあり、これらのトルク検出用溝７の径方向外方には、円筒部材８が配置してある。この円筒部材８は、その車両後方側端部がロアーシャフト３の車両前方側端部に加締め等により該端部の一部を塑性変形させて固定してある。円筒部材８には出力軸５のトルク検出用溝７に径方向に対向して複数の長方形の窓８ａが形成されている。円筒部材８の径方向外方には、コイル９やトルク検出回路用の基板等がギヤハウジング１９に設けてある。出力軸５の、トルクセンサー部ＴＳの車両前方側近傍には、拡径段部１０が形成されている。

出力軸５には、ウォームホイール１５が嵌合固定している。ウォームホイール１５は、出力軸５に嵌合固定した芯金１５ａと、この芯金１５ａに形成した樹脂製のギヤ歯１５ｂとからなる。芯金１５ａは、軸方向両端面の内径側に、全周に亘って軸方向に突出し、先端が平面に形成された突出部１５ｃ、１５ｄをそれぞれ有している。ウォームホイール１５は、そのギヤ歯１５ｂが電動モータ１７の駆動軸に連結したウォーム１６に噛合しており、これらウォーム１６及びウォームホイール１５は減速機構を構成して、ギヤハウジング１９とカバー２０とからなるギヤボックスＧＢに収納してある。

出力軸５は、ウォームホイール１５の車両前方側に配置された第１軸受３０と、ウォームホイール１５の車両後方側に配置された第２軸受３２とによりカバー２０及びギヤハウジング１９に回転自在に支持されている。

車両前方側の第１軸受３０は、後に詳述する鉄部材スリーブ４０を介してカバー２０の内周側に形成された軸受支持用段部３４にその外輪３０ａが圧入固定されている。第１軸受３０の内輪３０ｂは、出力軸５に外嵌され、ナット３１により車両前方側からウォームホイール１５の芯金１５ａを介して拡径段部１０の車両前方側端面に締め付けられて出力軸５に軸方向に固定されている。詳述すると、ウォームホイール１５は、その芯金１５ａの車両後方側突出部１５ｄの端面が、出力軸５に形成された拡径段部１０の車両前方側端面に当接して出力軸５に嵌合固定されている。芯金１５ａの車両前方側は、車両前方側突出部１５ｃの端面が、第１軸受３０の内輪３０ａの車両後方側端面と当接している。即ち、ナット３１を車両後方に向けて締め付けることにより、第１軸受３０及びウォームホイール１５が、ナット３１と出力軸５の拡径段部１０の車両前方側端面との間に挟持され、軸方向に移動不能に位置決めがされている。

車両後方側の第２軸受３２は、外輪３２ａが、ギヤハウジング１９内周側の、出力軸５の拡径段部１０に径方向に向き合う位置に形成された軸受支持用段部３６に圧入固定されている。第２軸受３２の内輪３２ｂは、出力軸５の拡径段部１０の周面に外嵌固定されている。

ギヤハウジング１９とカバー２０とは互いに固定されてギヤボックスＧＢを構成し、カバー２０と、ギヤハウジング１９と、第１および第２の軸受３０と３２とにより形成される空間内に減速機構が配置されている。

電動モータ１７の回転力は、ウォーム１６及びウォームホイール１５を介して出力軸５に伝達されるようになっており、電動モータ１７の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５に適切な補助操舵トルクを付与できるようになっている。

こうして、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵トルクは、ロアーシャフト３、トーションバー４、出力軸５、自在継手ＵＪ（図示略）、中間シャフト（図示略）、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置などの操舵機構（図示略）を介して、図示しない転舵輪に伝達される。

図２は、図１の要部（図１中の楕円で囲んだ部分）の拡大縦断面図である。本実施形態においては、鉄製スリーブ４０を予め外輪外周面３０ｃに嵌合固定した第１軸受３０をカバー２０内周側の軸受支持用段部３４に圧入固定している。

鉄製スリーブ４０の内径寸法は、外輪３０ａの外径寸法に対して径方向の締め代をもつように形成されている。すなわち、外輪３０ａと鉄製スリーブ４０とは締まり嵌めとなっている。

このように外輪３０ａと鉄製スリーブ４０とを締まり嵌めすることにより、外輪外周面３０ｃ全体に鉄製スリーブ４０による径方向内向きの面圧が加わる。この径方向内向きの面圧によって外輪３０ａは径方向内向きに締まり、第１軸受３０の内部隙間を減少させることができる。

第１軸受３０は、鉄製スリーブ４０による上記作用によって内部隙間が減少した状態で、カバー２０の内周側に設けられた軸受支持用段部３４に圧入されている。

このような構成となっているため、カバー２０の軸受圧入部のボス厚みを薄肉化しても、外輪３０ａには鉄製スリーブ４０からの面圧が加わっているため、ボスの薄肉化による外輪３０ａに対する面圧低下の影響を受けることはなく、第１軸受３０の内部隙間を減少した状態を保持することができる。従って、本発明によれば、ギヤボックスの軸受圧入部のボス厚みに影響されること無く軸受の内部隙間に起因する打音を抑止することができる。

また、従来の電動パワーステアリング装置においては、軸受をアルミニウム製のギヤハウジングに圧入した後に作動チェックを行っていたため、圧入後に不具合が発見されると高価なアルミニウム製ギヤハウジングが使用できなくなり無駄が生じていたが、本発明によれば、軸受を鉄製スリーブに圧入した時点で作動チェックを行い、その後にハウジングに圧入することができるため、アルミニウム製ハウジングを無駄にするリスクを大幅に減少させることができる。

なお、本実施の形態はコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置のものであるが、本発明はこれに限らず、ピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置等他の方式の電動パワーステアリング装置にも使用できる。

更に、本実施の形態では、ギヤボックスのカバー側に固定された軸受についての実施例について説明したが、ギヤハウジング側の軸受について本発明を適用しても良いし、或いは双方の軸受について適用しても良い。また、軸受によって支持される部材は出力軸であっても良いし、入力軸であっても良い。

本発明の実施形態に係るコラムアシスト式電動式パワーステアリング装置を示す縦断面図である。 図１の要部の拡大縦断面図である。 従来例に係るコラムアシスト式電動式パワーステアリング装置を示す縦断面図である。

符号の説明

３ ロアーシャフト
４ トーションバー
５ 出力軸
７ トルク検出用溝
８ 円筒部材
９ コイル
１０ 拡径段部
１５ ウォームホイール
１５ａ 芯金
１５ｂ 樹脂製ギヤ歯
１５ｃ、１５ｄ 突出部
１６ ウォーム
１９ ギヤハウジング
２０ カバー
３０ 第１軸受
３０ａ 外輪
３０ｂ 内輪
３０ｃ 外輪外周面
３１ ナット
３２ 第２軸受
３２ａ 外輪
３２ｂ 内輪
３４ 軸受支持用段部
３４ａ 軸受支持面
３６ 軸受支持用段部
４０ 鉄製スリーブ

Claims (1)

1. ステアリングホイールに印加され入力軸に伝達された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応した補助操舵トルクを電動モータから発生させ、減速機構を介して操舵機構の出力軸に伝達するために、
   前記入力軸又は前記出力軸を回転自在に支持する複数の軸受と、
   前記軸受の外輪が内嵌支持され、前記軸受と前記減速機構とを収容するギヤボックスとを備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記軸受のうち少なくとも一の軸受は、その外輪外周面と前記ギヤボックスの軸受支持面との間には鉄製のスリーブが介在して、該ギヤボックスに径方向の締め代をもって圧入支持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。

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