JP2008279936A - 電動パワーステアリング装置、製造用中間体、およびその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウトの自由度が高くて安価な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】本電動パワーステアリング装置１は、トーションバー２４を介して同軸的に相対回転可能に連結された入力軸２２および出力軸２３と、出力軸２３に固定されたウォームホイール２７と、入力軸２２を回転自在に支持する第１の軸受２８と、ウォームホイール２７を挟んだ上下に配置されて出力軸２３を回転自在に支持する第２および第３の軸受２９，３０と、第１および第２の軸受２８，２９を保持した上ハウジング３３と、第３の軸受３０を保持した中間ハウジング３４と、ピニオン１３Ｐを収容した下ハウジング３５と、を有している。上ハウジング３３および下ハウジング３５のフランジ３３ｃ，３５ｃの間に中間ハウジング３４の縁部３４ｅが挟持された状態で、両フランジ３３ｃ，３５ｃが雄ねじ部材３６により締結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、その製造用中間体、およびその検査方法に関する。

電動パワーステアリング装置は、操舵機構としてのピニオンおよびラック軸と、電動モータにより駆動ギヤを介して駆動されピニオンに一体回転できるように固定された従動ギヤと、これらの従動ギヤおよびピニオンを収容するハウジングとを有している。このハウジングは、従動ギヤを収容する第１および第２の部分と、操舵機構のピニオンを収容する第３の部分とを有している（例えば、特許文献１，２参照。）。

特許文献１では、第１および第２の部分はボルトにより互いに固定される。また、第１の部分と互いに固定された第２の部分が、第３の部分にボルトにより固定される。
特開２００３−３２７１３９号公報 特開平１０−３２９７３２号公報

しかし、ハウジングの第１および第２の部分を互いに固定するボルトと、第２および第３の部分を互いに固定するボルトとが、別々に設けられているので、ボルトによる締結箇所が多くなる結果、製造コストが高くなる。
また、ボルトの周囲には、締め付け用のスペースが必要なので、ボルトの数が多いほど、ステアリング装置の外形が大型化し、ひいてはレイアウトの自由度が低くなる。

そこで、本発明の目的は、レイアウトの自由度が高くて、安価な電動パワーステアリング装置、その製造用中間体、およびその検査方法を提供することである。

本発明の電動パワーステアリング装置（１）は、トーションバー（２４）を介して同軸的に相対回転可能に連結された入力軸（２２）および出力軸（２３）と、出力軸に設けられ、ラック軸（１４）と噛み合うピニオン（１３Ｐ）と、出力軸と同行回転するように連結され電動モータ（１８）により駆動ギヤ（２６）を介して回転駆動される従動ギヤ（２７）と、入力軸を回転自在に支持する第１の軸受（２８）と、出力軸の軸方向（Ｓ）に関して従動ギヤを挟んだ上下に配置され、出力軸を回転自在に支持する第２および第３の軸受（２９，３０）と、第１および第２の軸受を保持した上ハウジング（３３）と、第３の軸受を保持した中間ハウジング（３４）と、ピニオンを収容した下ハウジング（３５）と、を備え、上ハウジングおよび下ハウジングにそれぞれ形成されたフランジ（３３ｃ，３５ｃ）の間に中間ハウジングの一部（３４ｅ）が挟持された状態で、両フランジがねじ（３６）により締結されていることを特徴とする。

本発明によれば、ねじは、上ハウジングと中間ハウジングとの締結用と、中間ハウジングと下ハウジングとの締結用とに兼用されるので、ねじを削減できる。その結果、製造コストを低減できる。また、ねじを削減できるので、ねじを締め付けるためのスペースも小さくて済み、その結果、電動パワーステアリング装置の外形を小型化でき、ひいてはレイアウトの自由度を高めることができる。また、組立途中において、下ハウジングおよびラック軸が取り付けられていない状態であって中間ハウジングを上ハウジングに仮止めした状態で、入力軸および出力軸を第１〜第３の軸受を介して保持することが可能となる。この状態では、ラック軸とピニオンとの噛み合いの影響を受けずに、電動パワーステアリング装置の特性、例えば、駆動ギヤと従動ギヤとの間のバックラッシュを容易に検査できる。また、上ハウジングと中間ハウジングとは、仮止めされているので、検査結果に基づいて分解が必要なときに、分解が容易である。従って、製造コストの低減に寄与する。

また、本発明において、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ（１６）、上記駆動ギヤおよび上記従動ギヤが上ハウジング内に収容されている場合がある。この場合、中間ハウジングは、トルクセンサ、駆動ギヤおよび従動ギヤを収容せずに済むので、中間ハウジングの形状を簡素化することが可能となる結果、製造コストをより一層低減できる。
また、本発明において、上記中間ハウジングは、第３の軸受の外輪（３０ａ）の外周（３０ａａ）に嵌合する環状の嵌合壁（３４ｂ）と、この嵌合壁から径方向内方に延設され第３の軸受の外輪の端面（３０ａｂ）に係合する位置決めフランジ（３４ｃ）とを含み、上記従動ギヤは、プレス成形された芯金（２７ａ）と、外周（２７ｃ）に歯部（２７ｄ）が形成された環状の歯部形成部（２７ｂ）とを含み、芯金の下面（２７ａｂ）には、環状の凹部（２７ａｃ）が形成され、この凹部内に、上記位置決めフランジの少なくとも一部が挿入されている場合がある。この場合、第３の軸受を第２の軸受に近接させることができるので、電動パワーステアリング装置を小型化することができ、レイアウトの自由度を高めることができる。

また、上記中間ハウジングに、上記第３の軸受の外輪の上方への移動を規制する規制部（３４ｃ）が設けられている場合には、第３の軸受を簡素な構造で保持できるので、製造コストをより一層低減できる。
また、上記第２および第３の軸受に互いに逆向きの軸方向の予圧を付与するように、第３の軸受を軸方向に付勢する付勢部材（４６）が備えられている場合には、第２および第３の軸受の内部すきまに起因したがたつきの発生を防止できる。

本発明の電動パワーステアリング装置の製造用中間体（４４）は、トーションバーを介して同軸的に相対回転可能に連結された入力軸および出力軸と、出力軸に設けられたピニオンと、出力軸と同行回転するように連結され電動モータにより駆動ギヤを介して回転駆動される従動ギヤと、入力軸を回転自在に支持する第１の軸受と、出力軸の軸方向に関して従動ギヤを挟んだ上下に配置され、出力軸を回転自在に支持する第２および第３の軸受と、操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、トルクセンサ、上記駆動ギヤおよび上記従動ギヤを収容するとともに、第１および第２の軸受を保持した上ハウジングと、第３の軸受を保持した中間ハウジングと、を備え、上ハウジングおよび中間ハウジングが互いに仮止めされたことを特徴とする。

本発明の本製造用中間体は、下ハウジングおよびラック軸が取り付けられていない状態であって中間ハウジングを上ハウジングに仮止めした状態とされているので、入力軸および出力軸を第１〜第３の軸受を介して保持することができる。従って、上述のように、電動パワーステアリング装置の特性を容易に検査することができ、また、製造用中間体を容易に分解することが可能となる。従って、製造コストを低減することができる。

本発明の電動パワーステアリング装置の検査方法は、上記本発明の電動パワーステアリング装置の製造用中間体を用いて、電動パワーステアリング装置の特性を検査することを特徴とする。本発明によれば、上記製造用中間体を用いたので、上述のように、電動パワーステアリング装置の特性を容易に検査でき、製造コストを低減することができる。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、操向輪２を操舵するために操舵部材としてのステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、ステアリングシャフト４からの操舵トルクにより操向輪２を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構５と、ステアリングシャフト４および操舵機構５の間に設けられてこの間において回転を伝達するための軸継手としての中間軸ユニット６とを有している。

ステアリングシャフト４は、ステアリングコラム７の内部を挿通して、ステアリングコラム７により回転自在に支持されている。ステアリングコラム７はブラケット８を介して車体９に支持されている。ステアリングシャフト４の一方の端部にステアリングホイール３が連結されていて、回転自在に支持されている。ステアリングシャフト４の他方の端部に中間軸ユニット６が連結されている。中間軸ユニット６は、中間軸としての動力伝達軸１０と、中間軸ユニット６の両端部に設けられた自在継手１１，１２とを有している。

操舵機構５は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４と、ピニオン軸１３およびラック軸１４を支持するラックハウジング１５とを有している。ラックハウジング１５は、車体９に固定されている。
ピニオン軸１３は、ラックハウジング１５に回動自在に支持されている。ピニオン軸１３の端部には、ピニオン１３Ｐが設けられている。このピニオン１３Ｐは、複数のピニオン歯１３ａを有している。ピニオン歯１３ａと、ラック軸１４のラック歯１４ａとが互いに噛み合っている。

ラック軸１４は、自動車の横方向（自動車の直進方向と直交する水平方向に相当する。）に延びており、ラック軸１４の長手方向に関して直線往復動自在にラックハウジング１５により支持されている。ラックハウジング１５の両側へラック軸１４の両端部が突出している。ラック軸１４の各端部はそれぞれ、タイロッドおよびナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪２に連結されている。

ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４を介して操舵機構５に伝達される。操舵機構５により、回転がラック軸１４の直線運動に変換される。これにより操向輪２を操舵することができる。
電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、電動パワーステアリング装置１は、操舵トルクを検出するトルクセンサ１６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）１７と、操舵補助用の電動モータ１８と、歯車装置としての減速機１９とを有している。

本実施形態では、トルクセンサ１６、電動モータ１８および減速機１９は、操舵機構５に関連して設けられている。操舵機構５、トルクセンサ１６、電動モータ１８、および減速機１９は、一体的なユニットとしての操舵補助ユニット２０を構成している。
ピニオン軸１３は、入力軸２２と、出力軸２３と、トーションバー２４とを有している。入力軸２２および出力軸２３は、トーションバー２４を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸２２は、中間軸ユニット６およびステアリングシャフト４を介して、ステアリングホイール３に連なっている。出力軸２３の端部に、ピニオン１３Ｐが一体に形成されている。入力軸２２に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー２４が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸２２および出力軸２３が相対回転する。

トルクセンサ１６は、トーションバー２４を介する入力軸２２および出力軸２３の間の相対回転変位量に基づいてトルクを検出し、トルク検出結果をＥＣＵ１７に出力する。
ＥＣＵ１７は、上述のトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ１８を制御する。
電動モータ１８は、ブラシレスモータからなる。電動モータ１８は、図示しないが、永久磁石を含むロータと、コイルを含むステータと、ステータに対するロータの相対回転角度位置を検出する回転角度位置センサとを有している。

減速機１９は、減速機構としてのウォームギヤ機構を有している。このウォームギヤ機構は、駆動ギヤとしてのウォーム軸２６と、従動ギヤとしてのウォームホイール２７とを有している。ウォーム軸２６は、例えば鋼等の金属にて形成されており、電動モータ１８により駆動され、ウォームホイール２７に噛み合っている。ウォームホイール２７は、出力軸２３に一体回転できるように互いに固定されている。

ステアリングホイール３が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ１６により検出され、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ１８が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機１９を介してピニオン軸１３の出力軸２３に伝達される。これとともに、ステアリングホイール３の動きが、操舵機構５に伝わる。その結果、操向輪２が操舵されるとともに、操舵が補助される。

図２は、図１の電動パワーステアリング装置１の操舵補助ユニット２０の断面図である。図３は、図２の要部拡大図である。以下では、出力軸２３の軸方向Ｓ（以下、単に軸方向Ｓともいう。）が上下方向に沿い、且つ入力軸２２が出力軸２３よりも上方に配置された場合に則して説明するが、軸方向Ｓが上下方向に対して傾く場合も考えられる。
電動パワーステアリング装置１は、入力軸２２を回転自在に支持する第１の軸受２８と、出力軸２３を回転自在に支持する第２、第３および第４の軸受２９，３０，３１と、入力軸２２と出力軸２３との間に相対回転自在に介在する第５の軸受３２と、ウォーム軸２６を回転自在に支持する第６および第７の軸受（図示せず）とを有している。

第１、第２、および第３の軸受２８，２９，３０は、転がり軸受としてのボールベアリングからなる。第１の軸受２８は、外輪２８ａと、内輪２８ｂと、転動体としての複数のボール２８ｃとを有している。第２の軸受２９は、外輪２９ａと、内輪２９ｂと、転動体としての複数のボール２９ｃとを有している。第３の軸受３０は、外輪３０ａと、内輪３０ｂと、転動体としての複数のボール３０ｃとを有している。第２および第３の軸受２９，３０は、出力軸２３の軸方向Ｓに関してウォームホイール２７を挟んだ上下に配置されている。第４の軸受３１は、転がり軸受としての針状ころ軸受からなり、外輪３１ａと、転動体としての複数の針状ころ３１ｃとを有している。第５の軸受３２は、筒状の滑り軸受からなる。第５の軸受３２の外周が、出力軸２３に保持され、第５の軸受３２の内周が、入力軸２２に保持されている。第５の軸受３２は、入力軸２２と出力軸２３との相対回動を許容している。第６および第７の軸受は、ボールベアリングからなる。

ラックハウジング１５は、上ハウジング３３と、中間ハウジング３４と、下ハウジング３５とを有している。上ハウジング３３と、中間ハウジング３４と、下ハウジング３５とは、互いに分離できるように、それぞれ別部品として構成されており、それぞれが例えばアルミニウム合金により形成されている。上ハウジング３３と、中間ハウジング３４と、下ハウジング３５とは、軸方向Ｓに沿って並んで配置され、ねじとしての複数の雄ねじ部材３６により締結された状態で互いに連結されている。雄ねじ部材３６は、２つが設けられているが、３以上の複数であってもよく、以下では、２個の場合に則して説明する。

上ハウジング３３は、相対的に小径の筒状をなす第１の筒部３３ａと、相対的に大径の筒状をなす第２の筒部３３ｂと、第２の筒部３３ｂの外周から出力軸２３の径方向Ｒ（以下、単に径方向Ｒともいう。）の外方へ延設されたフランジ３３ｃとを有している。フランジ３３ｃは、上ハウジング３３の下端部に配置され、出力軸２３の周方向に関して互いに離隔した複数、例えば２カ所に形成されている。なお、フランジ３３ｃは、出力軸２３の周方向に関して連続して形成されてもよい。

上ハウジング３３の第１の筒部３３ａは、内部に、トルクセンサ１６の一部を収容している。具体的には、トルクセンサ１６は、ピニオン軸１３と同行回動する可動部として、入力軸２２に固定された第１の部分としての環状の永久磁石１６ａと、出力軸２３に固定された第２の部分としての環状の軟磁性体１６ｂとを有している。軟磁性体１６ｂと永久磁石１６ａとは、磁気回路を形成し、この磁気回路の磁束密度が、入力軸２２および出力軸２３の相対回動に応じて変化するようになっている。また、トルクセンサ１６は、上ハウジング３３に固定された固定部として、軟磁性体１６ｂから磁束を誘導する環状の集磁リング１６ｃと、集磁リング１６ｃにより誘導された磁束の変化を検出する磁気センサ１６ｄと、磁気センサ１６ｄに電気的に接続された回路基板１６ｅとを有している。固定部の一部、すなわち、集磁リング１６ｃの一部と、磁気センサ１６ｄと、回路基板１６ｅとが、上ハウジング３３の第１の筒部３３ａの外側に配置されている。これら以外の固定部の残りの部分と、可動部の全体とが、第１の筒部３３ａの内部に収容されている。

上ハウジング３３の第１の筒部３３ａは、内部に、第１の軸受２８の外輪２８ａを嵌合状態で保持している。また、上ハウジング３３の第２の筒部３３ｂの嵌合壁３３ｄは、第２の軸受２９の外輪２９ａを嵌合状態で保持している。嵌合壁３３ｄは、第２の筒部３３ｂの内部に軸方向Ｓに突出した環状凸部からなる。上ハウジング３３の第２の筒部３３ｂの規制部３３ｅは、径方向Ｒに延びる側壁により形成されており、第２の軸受２９の外輪２９ａの端面にスペーサ３７を介して対向しており、上方への第２の軸受２９の外輪２９ａの移動を規制している。また、上ハウジング３３の第２の筒部３３ｂは、第６および第７の軸受を保持している。

上ハウジング３３の第２の筒部３３ｂは、電動モータ１８のモータハウジングを支持しており、第２の筒部３３ｂの内部に、ウォーム軸２６の全体およびウォームホイール２７の全体を収容している。
図３を参照して、上ハウジング３３は、中間ハウジング３４と連結する第１の連結部として、中間ハウジング３４の対向面３４ｆと接触状態で対向する複数の対向面３３ｆと、中間ハウジング３４の嵌合面３４ｇと嵌合する嵌合面３３ｇと、対向面３３ｆごとに配置された複数の挿通孔３３ｈとを有している。対向面３３ｆは、各フランジ３３ｃの下面に形成され、軸方向Ｓに垂直な平坦面からなる。嵌合面３３ｇは、対向面３３ｆに隣接した外周面に形成されている。複数の挿通孔３３ｈは、出力軸２３の周方向に離隔して配置されている。各挿通孔３３ｈは、対応するフランジ３３ｃを軸方向Ｓに貫通している。

中間ハウジング３４は、主体部としての環状板部３４ａと、この環状板部３４ａの中央の孔の内周に設けられた環状の嵌合壁３４ｂと、嵌合壁３４ｂの上端部から径方向Ｒの内方へ延設された規制部としての環状の位置決めフランジ３４ｃと、嵌合壁３４ｂの下端部から軸方向Ｓに延設された環状の延設部３４ｄとを有している。位置決めフランジ３４ｃは、環状板部３４ａから上方へ突出している。延設部３４ｄは、環状板部３４ａから下方へ突出している。

中間ハウジング３４の嵌合壁３４ｂは、第３の軸受３０の外輪３０ａの外周３０ａａを嵌合状態で保持している。中間ハウジング３４の位置決めフランジ３４ｃは、外輪３０ａの端面３０ａｂに接触状態で係合することにより、上方への外輪３０ａの移動を規制している。延設部３４ｄの内周に、嵌合壁３４ｂに隣接した周溝が形成されている。この周溝には、規制部としての止め輪３８が嵌め入れられた状態で係止されている。止め輪３８と位置決めフランジ３４ｃとの間に外輪３０ａが配置されている。止め輪３８は、外輪３０ａの端面３０ａｃに接触することにより、下方への外輪３０ａの移動を規制している。

中間ハウジング３４の環状板部３４ａの外周縁部３４ｅは、上ハウジング３３および下ハウジング３５に連結する第２の連結部として、上ハウジング３３の複数の対向面３３ｆと接触状態で対向する複数、例えば２つの対向面３４ｆと、上ハウジング３３の嵌合面３３ｇと嵌合する嵌合面３４ｇと、下ハウジング３５の対向面３５ｉと接触状態で対向する複数、例えば２つの対向面３４ｉと、下ハウジング３５の嵌合面３５ｊと嵌合する嵌合面３４ｊと、複数、例えば２つの挿通孔３４ｈとを有している。

対向面３４ｆは、環状板部３４ａの縁部３４ｅの上面に形成されている。嵌合面３４ｇは、環状板部３４ａの上面に形成されている。対向面３４ｉは、環状板部３４ａの縁部３４ｅの下面に形成されている。嵌合面３４ｊは、軸方向Ｓに沿って見たときに対向面３４ｆと重なるように、延設部３４ｄの外周に形成されている。各挿通孔３４ｈは、環状板部３４ａの外周縁部３４ｅに配置され、対向面３４ｆ，３４ｉを軸方向Ｓに貫通している。各挿通孔３４ｈの内周は、円筒面により形成されている。

図２，図３を参照して、下ハウジング３５は、出力軸２３の軸方向Ｓに沿って延びた筒状の第１の部分３５ａと、出力軸２３の軸方向Ｓに垂直且つラック軸１４の長手方向（図２の紙面垂直方向）に垂直な方向（図２の紙面左右方向）に延びた筒状の第２の部分３５ｂと、ラック軸１４の長手方向に沿って延びた筒状の第３の部分（図示せず）と、第１の部分３５ａの外周から出力軸２３の径方向Ｒの外方へ延設されたフランジ３５ｃとを有している。第１の部分３５ａの内部と、第２の部分３５ｂの内部と、第３の部分の内部とは、互いに連通している。第１の部分３５ａと、第２の部分３５ｂと、第３の部分と、フランジ３５ｃとは、単一の部材により互いに一体に形成されている。なお、第３の部分が、これ以外の下ハウジング３５の部分とは別体に形成される場合も考えられる。

下ハウジング３５の第１の部分３５ａは、ラック軸１４とピニオン１３Ｐとの噛み合い部分３９を収容している。下ハウジング３５の第１の部分３５ａの下端部の内周は、第４の軸受３１の外輪３１ａを嵌合状態で保持している。
下ハウジング３５の第２の部分３５ｂは、ラック軸支持装置４０を保持している。ラック軸支持装置４０は、ラック軸１４とピニオン１３Ｐとの噛み合い部分３９において、ラック軸１４をピニオン１３Ｐに向けて付勢した状態で、ラック軸１４の長手方向に移動自在にラック軸１４を支持している。

下ハウジング３５のフランジ３５ｃは、中間ハウジング３４に連結する第３の連結部として、中間ハウジング３４の下側の複数の対向面３４ｉと接触状態で対向する複数、例えば２つの対向面３５ｉと、中間ハウジング３４の下側の嵌合面３４ｊと嵌合する嵌合面３５ｊと、複数、例えば２つのねじ孔３５ｈとを有している。
対向面３５ｉは、フランジ３５ｃの上面の外周寄りに形成されている。嵌合面３５ｊは、フランジ３５ｃの内周に形成されている。各ねじ孔３５ｈは、雌ねじ部材としてのフランジ３５ｃの外周寄りに配置され、フランジ３５ｃの上面から所定深さで軸方向Ｓに平行に延びている。ねじ孔３５ｈは、フランジ３５ｃを貫通してもよい。ねじ孔３５ｈには、雄ねじ部材３６がねじ嵌合している。

雄ねじ部材３６は、ボルトからなる。雄ねじ部材３６は、大径の頭部と、小径の軸部と、軸部に形成された雄ねじとを有している。
上ハウジング３３のフランジ３３ｃおよび下ハウジング３５のフランジ３５ｃの間に、中間ハウジング３４の一部としての縁部３４ｅが挟持されている。この状態で、下ハウジング３５の複数のねじ孔３５ｈと、中間ハウジング３４の複数の挿通孔３４ｈと、上ハウジング３３の複数の挿通孔３３ｈとは、互いに対向し且つ互いに連通するように、それぞれ対応した位置に配置されている。各雄ねじ部材３６が、上ハウジング３３の対応する挿通孔３３ｈを挿通し、中間ハウジング３４の対応する挿通孔３４ｈを挿通し、雄ねじ部材３６の雄ねじが、下ハウジング３５の対応するねじ孔３５ｈの雌ねじにねじ嵌合している。複数の雄ねじ部材３６の頭部と、下ハウジング３５との間に、上ハウジング３３のフランジ３３ｃと中間ハウジング３４とが締め付けられている。これにより、両フランジ３３ｃが雄ねじ部材３６により締結されている。

このように互いに連結された上ハウジング３３と中間ハウジング３４と下ハウジング３５とは、軸方向Ｓおよび径方向Ｒに関して互いに位置決めされており、第１〜第４の軸受２８，２９，３０，３１を介して、ピニオン軸１３の入力軸２２および出力軸２３を支持している。
すなわち、入力軸２２は、第１の軸受２８を介して上ハウジング３３に支持されている。また、入力軸２２は、第５の軸受３２を介して出力軸２３に嵌合され、この出力軸２３を介して、上ハウジング３３、中間ハウジング３４および下ハウジング３５に支持されている。入力軸２２と、トーションバー２４の一端としての上端とは、互いに同一軸線上に配置されていて、軸方向Ｓの移動を規制され且つ一体回転するように連結ピン４１により連結されている。また、トーションバー２４の他端としての下端と出力軸２３とは、互いに同一軸線上に配置されていて、軸方向Ｓの移動を規制され且つ一体回転するように連結ピン４２により連結されている。出力軸２３は、第２の軸受２９を介して上ハウジング３３に支持され、また、第３の軸受３０を介して中間ハウジング３４に支持され、また、第４の軸受３１を介して下ハウジング３５に支持されている。出力軸２３は、第２および第３の軸受２９，３０により軸方向Ｓに関して位置決めされている。

例えば、第２の軸受２９の内輪２９ｂは、出力軸２３の外周面の嵌合部に嵌め合わされている。第３の軸受３０の内輪３０ｂは、出力軸２３の外周面の嵌合部に嵌め合わされている。また、内輪３０ｂの上側の端面は、出力軸２３の段部に当接し、これにより上方への内輪３０ｂの移動が規制されている。また、内輪３０ｂの下側の端面は、出力軸２３の外周の周溝に嵌合された規制部としての止め輪４３に当接し、これにより下方への内輪３０ｂの移動が規制されている。また、軸方向Ｓに関して、第２および第３の軸受２９，３０の間に、ウォームホイール２７が配置されている。

ウォームホイール２７は、プレス成形された金属製の環状の芯金２７ａと、芯金２７ａの周囲を取り囲んだ環状の歯部形成部２７ｂとを有している。
歯部形成部２７ｂは、合成樹脂部材により形成されている。歯部形成部２７ｂの外周２７ｃに、複数の歯部２７ｄが形成されている。例えば、歯部形成部２７ｂの樹脂成形時に、芯金２７ａが金型内にインサートとして配置される。そして、このインサートした状態での樹脂成形によって、芯金２７ａと歯部形成部２７ｂとが一体化されている。

芯金２７ａは、出力軸２３の軸方向Ｓの中間部に、一体回転できるようにして、且つ、軸方向Ｓの移動が規制された状態で取り付けられている。芯金２７ａは、第２の軸受２９に対向する対向面２７ａａと、第３の軸受３０に対向する対向面２７ａｂとを有している。芯金２７ａの下面としての対向面２７ａｂには、凹部２７ａｃが形成されている。この凹部２７ａｃは、プレス成形されてなり、出力軸２３を取り囲んで環状をなしている。凹部２７ａｃ内に、位置決めフランジ３４ｃの全体と、嵌合壁３４ｂの一部としての端部とが挿入されている。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１の操舵補助ユニット２０は、以下の製造方法により製造することができる。図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃは、操舵補助ユニット２０の製造方法を説明するための模式図であり、図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃの順で工程が進行する。
本製造方法は、後述するように製造用中間体としての仮止めユニット４４を組み立てる第１の組立工程（図４Ａ参照）と、電動パワーステアリング装置の特性を検査する検査工程（図４Ｂ参照）と、仮止めユニット４４から操舵補助ユニット２０を得る第２の組立工程（図４Ｃ参照）とを有している。なお、図４Ａは仮止めユニット４４の模式図であり、図４Ｂは、仮止めユニット４４と製造用治具４５との模式図であり、図４Ｃは、操舵補助ユニット２０の模式図である。

第１の組立工程では、仮止めユニット４４が組み立てられる。仮止めユニット４４は、操舵補助ユニット２０を得るまでの途中の状態の組立体であり、ラック軸１４と、下ハウジング３５と、雄ねじ部材３６とがまだ取り付けられていない組立体に相当する。また、仮止めユニット４４では、上ハウジング３３および中間ハウジング３４が互いに仮止めされている。例えば、仮止め部材としての製造用の治具４５により、雄ねじ部材３６を用いることなく、上ハウジング３３のフランジ３３ｃと中間ハウジング３４の縁部３４ｅとが、互いの間の相対移動を規制されて互いに結合されている。これにより、仮止めユニット４４が得られる。なお、本実施形態では、仮止めユニット４４には、電動モータ１８が組み付けられているが、電動モータ１８が組み付けられていない場合も考えられる。

また、第１の組立工程では、ウォーム軸２６とウォームホイール２７との間のバックラッシュが適正量になるように組み立てられる。
また、第１の組立工程では、トルクセンサ１６が組み込まれ、入力軸２２、出力軸２３およびトーションバー２４が互いに連結される。このとき、入力軸２２および出力軸２３が中立位置（車両を直進させる状態にあるときの、入力軸２２および出力軸２３の回転角度位置に相当する。）にあるときに、トルクセンサ１６の出力が、中立位置に対応する所定値であって、操舵トルクが作用していない状態に対応する値、例えばゼロになるようにして、出力軸２３にピン４２で連結されたトーションバー２４と、入力軸２２とが互いにピン４１により連結される。

また、第１の組立工程では、電動モータ１８のロータおよびステータの相対角度位置と電動モータ１８の回転角度位置センサの出力との関係が適切な関係にあるように、電動モータ１８が組み立てられる。
次に、検査工程では、仮止めユニット４４を用いて、以下の電動パワーステアリング装置の特性を検査する。電動パワーステアリング装置の特性として、ウォーム軸２６とウォームホイール２７との間のバックラッシュ量が検査される。バックラッシュ量が適正範囲内の値であるか否かが検査される。また、電動パワーステアリング装置の特性として、上述の中立位置にあるときのトルクセンサ１６の出力が、検査される。この出力が適正範囲内の値であるか否かが検査される。また、電動パワーステアリング装置の特性として、入力軸２２および出力軸２３を回転させるときに要する回転トルクや、このときに生じる音が検査される。例えば、回転トルクの大きさが適正範囲内の大きさであるか否かが検査される。また、音の検査としては、音の有無や、音の大きさが適正範囲内の大きさであるか否かが検査される。なお、検査工程では、これらの電動パワーステアリング装置の特性のうちの少なくともひとつが検査されればよい。

次に、第２の組立工程では、仮止めユニット４４の上ハウジング３３および中間ハウジング３４の仮止めを解除するとともに、ラック軸１４等が組み付けられた下ハウジング３５を中間ハウジング３４に組み付ける。上ハウジング３３および下ハウジング３５の間に中間ハウジング３４の縁部３４ｅを挟持した状態で、上ハウジング３３および下ハウジング３５を雄ねじ部材３６により締結する。ここで、仮止めの解除と、雄ねじ部材３６による締結とは、いずれが先に行われてもよいし、同時でもよい。

図２，図３を参照して、本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、(1) トーションバー２４を介して同軸的に相対回転可能に連結された入力軸２２および出力軸２３と、(2) 出力軸２３に設けられ、ラック軸１４と噛み合うピニオン１３Ｐと、(3) 出力軸２３と同行回転するように連結され電動モータ１８により駆動ギヤとしてのウォーム軸２６を介して回転駆動される従動ギヤとしてのウォームホイール２７と、(4) 入力軸２２を回転自在に支持する第１の軸受２８と、(5) 出力軸２３の軸方向Ｓに関してウォームホイール２７を挟んだ上下に配置され、出力軸２３を回転自在に支持する第２および第３の軸受２９，３０と、(6) 第１および第２の軸受２８，２９を保持した上ハウジング３３と、(7) 第３の軸受３０を保持した中間ハウジング３４と、(8) ピニオン１３Ｐを収容した下ハウジング３５と、を備えている。上ハウジング３３および下ハウジング３５にそれぞれ形成されたフランジ３３ｃ，３５ｃの間に中間ハウジング３４の一部としての縁部３４ｅが挟持された状態で、両フランジ３３ｃ，３５ｃがねじとしての雄ねじ部材３６により締結されている。

本実施形態によれば、雄ねじ部材３６は、上ハウジング３３と中間ハウジング３４との締結用と、中間ハウジング３４と下ハウジング３５との締結用とに兼用できるので、上述の前者の締結用と後者の締結用とに別々のねじを用いる場合に比べて、ねじを削減することができる。その結果、製造コストを低減できる。また、ねじを削減できるので、ねじを締め付けるためのスペースも小さくて済み、その結果、電動パワーステアリング装置１の外形を小型化でき、ひいてはレイアウトの自由度を高めることができる。

また、組立途中において、下ハウジング３５およびラック軸１４が取り付けられていない状態であって中間ハウジング３４を上ハウジング３３に仮止めした状態で、入力軸２２および出力軸２３を第１〜第３の軸受２８，２９，３０を介して保持することが可能となる。この状態では、ラック軸１４とピニオン１３Ｐとの噛み合いの影響を受けずに、電動パワーステアリング装置の特性、例えば、ウォーム軸２６とウォームホイール２７との間のバックラッシュを容易に検査できる。また、上ハウジング３３と中間ハウジング３４とは仮止めされているので、検査結果に基づいて分解が必要なときに、分解が容易である。従って、製造コストの低減に寄与する。

また、本実施形態では、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１６、ウォーム軸２６およびウォームホイール２７が上ハウジング３３内に収容されている。この場合、中間ハウジング３４は、トルクセンサ１６、ウォーム軸２６およびウォームホイール２７を収容せずに済むので、中間ハウジング３４の形状を簡素化することが可能となる。その結果、製造コストをより一層低減できる。

また、本実施形態では、中間ハウジング３４は、第３の軸受３０の外輪３０ａの外周３０ａａに嵌合する環状の嵌合壁３４ｂと、この嵌合壁３４ｂから径方向Ｒの内方に延設され第３の軸受３０の外輪３０ａの端面３０ａｂに係合する位置決めフランジ３４ｃとを含む。ウォームホイール２７は、プレス成形された芯金２７ａと、外周２７ｃに歯部２７ｄが形成された環状の歯部形成部２７ｂとを含む。芯金２７ａの下面としての対向面２７ａｂには、環状の凹部２７ａｃが形成され、この凹部２７ａｃ内に、位置決めフランジ３４ｃが挿入されている。この場合、第３の軸受３０を第２の軸受２９に近接させることができるので、電動パワーステアリング装置１を小型化することができ、レイアウトの自由度を高めることができる。

なお、凹部２７ａｃ内に、位置決めフランジ３４ｃの一部のみが挿入される場合にも、挿入される度合いに応じて上述の小型化の効果を得ることができる。この効果を得るには、凹部２７ａｃ内に、位置決めフランジ３４ｃの少なくとも一部が挿入されればよい。
本実施形態では、中間ハウジング３４に、第３の軸受３０の外輪３０ａの上方への移動を規制する規制部としての位置決めフランジ３４ｃが設けられている。この場合には、第３の軸受３０を簡素な構造で保持できるので、製造コストをより一層低減できる。

図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃを参照して、本実施形態の電動パワーステアリング装置１の製造用中間体としての仮止めユニット４４は、上記(1) 〜(7) 、およびトルクセンサ１６とを備えており、上ハウジング３３および中間ハウジング３４が互いに仮止めされている。この仮止めユニット４４は、下ハウジング３５およびラック軸１４が取り付けられていない状態であって中間ハウジング３４を上ハウジング３３に仮止めした状態とされているので、入力軸２２および出力軸２３を第１〜第３の軸受２８，２９，３０を介して保持することができる。従って、上述のように、電動パワーステアリング装置の特性を容易に検査することができ、また、仮止めユニット４４の上ハウジング３３および中間ハウジング３４を、容易に分解することが可能となる。従って、製造コストを低減することができる。ここで、仮止めするとは、電動パワーステアリング装置１の完成状態とは異なる態様で一時的に固定することである。完成状態とは異なる態様としては、例えば、製造用治具４５により固定することや、完成状態に比べて少数のねじとしての雄ねじ部材３６により固定することである。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１の検査方法は、本実施形態の製造用中間体としての仮止めユニット４４を用いて、電動パワーステアリング装置の特性を検査するようにしている。仮止めユニット４４を用いたので、上述のように、電動パワーステアリング装置の特性を容易に検査することができる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

例えば、図５は、本発明の第２の実施形態の電動パワーステアリング装置１の操舵補助ユニット２０の断面図である。図６は、図５の要部拡大図である。本実施形態では、第３の軸受３０を軸方向Ｓに付勢する付勢部材４６が備えられている。これにより、第２および第３の軸受２９，３０に互いに逆向きの軸方向Ｓの予圧を付与するようにしている。
付勢部材４６は、筒状部材からなり、外周に雄ねじが形成されている。これに対応して、中間ハウジング３４の嵌合壁３４ｂの端部およびこの端部に隣接する延設部３４ｄには、雌ねじ３４ｋが形成されている。付勢部材４６の雄ねじは、中間ハウジング３４の雌ねじ３４ｋに、軸方向Ｓに位置調節可能にねじ嵌合されている。これにより、付勢部材４６は、軸方向Ｓに関する第３の軸受３０の外輪３０ａの位置を調節する位置調節部材として機能する。また、付勢部材４６の雄ねじには、固定部材としてのロックナット４７がねじ嵌合されている。

また、中間ハウジング３４は、上述の位置決めフランジ３４ｃを有しておらず、嵌合壁３４ｂは、上方へ向けて開放されている。これにより、第３の軸受３０の外輪３０ａの上方への移動が、許容されている。また、軸方向Ｓに関しての付勢部材４６の端面が、第３の軸受３０の外輪３０ａの端面３０ａｃに、下方から当接している。これにより、下方への外輪３０ａの移動が付勢部材４６により規制されている。

本実施形態では、第３の軸受３０の内輪３０ｂと第２の軸受２９の内輪２９ｂとは、出力軸２３を介して軸方向Ｓの相対移動を規制されている。また、第２の軸受２９の外輪２９ａは、上ハウジング３３の規制部３３ｅにより、上方への移動を規制されている。その結果、付勢部材４６を上方へ位置調節することにより、第２および第３の軸受２９，３０の外輪２９ａ，３０ａ同士が、軸方向Ｓに関して互いに接近し、第２および第３の軸受２９，３０の内部すきまがなくなる。さらに、付勢部材４６をさらに上方へ変位させると、上ハウジング３３の規制部３３ｅは、第２の軸受２９の外輪２９ａを下方へ向けて付勢し、また、付勢部材４６は、第３の軸受３０の外輪３０ａを上方へ向けて付勢する。これにより、第２および第３の軸受２９，３０は、軸方向Ｓに関して互いに逆向きの予圧を付与されるようになる。

本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、ねじ締結箇所を削減できて、製造コストを低減でき、しかもレイアウトの自由度を高めることができる。また、下ハウジング３５およびラック軸１４を取り付けていない状態であって上ハウジング３３と中間ハウジング３４とを仮止めした状態で、製造用中間体としての仮止めユニット４４を得ることができる。これにより、上述の各種電動パワーステアリング装置の特性を容易に検査することができる。

また、本実施形態では、第２および第３の軸受２９，３０に互いに逆向きの軸方向Ｓの予圧を付与するように、第３の軸受３０を軸方向Ｓに付勢する付勢部材４６が備えられている。これにより、第２および第３の軸受２９，３０の内部すきまに起因したがたつきの発生を防止できる。
また、図示しないが、ねじとしての雄ねじ部材は、下ハウジング３５の挿通孔と、中間ハウジング３４の挿通孔とを挿通し、上ハウジング３３のねじ孔にねじ嵌合されてもよい。また、ねじとしては、雄ねじ部材と、これにねじ嵌合される雌ねじ部材としてのナットとを用いてもよい。この場合、下ハウジング３５のフランジ３５ｃには、ねじ孔３５ｈに代えてフランジ３５ｃを貫通する挿通孔（図示せず）が形成される。

また、芯金２７ａは、プレス成形以外の加工方法、例えば切削加工により形成されてもよい。また、ウォームホイール２７の全体が単一の部材、例えば金属部材により形成される場合も考えられる。また、駆動ギヤおよび従動ギヤとしては、互いに噛み合う一対のギヤとしての平歯車、斜歯歯車、かさ歯車等でもよい。また、上述の各実施形態の上ハウジング３３と中間ハウジング３４と下ハウジング３５とのねじによる締結構造を、ステアリングコラムに設けた操舵補助ユニットに適用することも考えられる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の第１の実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。 図１の操舵補助ユニットの断面図である。 図２の要部拡大図である。 図４Ａ，図４Ｂおよび図４Ｃは、仮止めユニットを用いた検査方法を説明するための模式図であり、図４Ａは仮止めユニットの模式図であり、図４Ｂは、仮止めユニットと検査用治具との模式図であり、図４Ｃは、操舵補助ユニットの模式図である。 本発明の第２の実施形態の電動パワーステアリング装置の操舵補助ユニットの断面図である。 図５の要部拡大図である。

符号の説明

１…電動パワーステアリング装置、１３Ｐ…ピニオン、１４…ラック軸、１６…トルクセンサ、１８…電動モータ、２２…入力軸、２３…出力軸、２４…トーションバー、２６…ウォーム軸（駆動ギヤ）、２７…ウォームホイール（従動ギヤ）、２７ａ…芯金、２７ａｂ…対向面（芯金の下面）、２７ａｃ…凹部、２７ｂ…歯部形成部、２７ｃ…外周、２７ｄ…歯部、２８…第１の軸受、２９…第２の軸受、３０…第３の軸受、３０ａ…外輪、３０ａａ…外周、３０ａｂ…端面、３３…上ハウジング、３３ｃ…（上ハウジングの）フランジ、３４…中間ハウジング、３４ｂ…嵌合壁、３４ｃ…位置決めフランジ（規制部）、３４ｅ…縁部（中間ハウジングの一部）、３５…下ハウジング、３５ｃ…（下ハウジングの）フランジ、３６…雄ねじ部材（ねじ）、４４…仮止めユニット（製造用中間体）、４６…付勢部材、Ｒ…径方向、Ｓ…軸方向

Claims (7)

1. トーションバーを介して同軸的に相対回転可能に連結された入力軸および出力軸と、
   出力軸に設けられ、ラック軸と噛み合うピニオンと、
   出力軸と同行回転するように連結され電動モータにより駆動ギヤを介して回転駆動される従動ギヤと、
   入力軸を回転自在に支持する第１の軸受と、
   出力軸の軸方向に関して従動ギヤを挟んだ上下に配置され、出力軸を回転自在に支持する第２および第３の軸受と、
   第１および第２の軸受を保持した上ハウジングと、
   第３の軸受を保持した中間ハウジングと、
   ピニオンを収容した下ハウジングと、を備え、
   上ハウジングおよび下ハウジングにそれぞれ形成されたフランジの間に中間ハウジングの一部が挟持された状態で、両フランジがねじにより締結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。
2. 請求項１において、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ、上記駆動ギヤおよび上記従動ギヤが上ハウジング内に収容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。
3. 請求項１または２において、
   上記中間ハウジングは、第３の軸受の外輪の外周に嵌合する環状の嵌合壁と、この嵌合壁から径方向内方に延設され第３の軸受の外輪の端面に係合する位置決めフランジとを含み、
   上記従動ギヤは、プレス成形された芯金と、外周に歯部が形成された環状の歯部形成部とを含み、芯金の下面には、環状の凹部が形成され、
   この凹部内に、上記位置決めフランジの少なくとも一部が挿入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。
4. 請求項１または２において、上記中間ハウジングには、上記第３の軸受の外輪の上方への移動を規制する規制部が設けら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。
5. 請求項１または２において、上記第２および第３の軸受に互いに逆向きの軸方向の予圧を付与するように、第３の軸受を軸方向に付勢する付勢部材が、備えら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。
6. トーションバーを介して同軸的に相対回転可能に連結された入力軸および出力軸と、
   出力軸に設けられたピニオンと、
   出力軸と同行回転するように連結され電動モータにより駆動ギヤを介して回転駆動される従動ギヤと、
   入力軸を回転自在に支持する第１の軸受と、
   出力軸の軸方向に関して従動ギヤを挟んだ上下に配置され、出力軸を回転自在に支持する第２および第３の軸受と、
   操舵トルクを検出するためのトルクセンサと、
   トルクセンサ、上記駆動ギヤおよび上記従動ギヤを収容するとともに、第１および第２の軸受を保持した上ハウジングと、
   第３の軸受を保持した中間ハウジングと、を備え、
   上ハウジングおよび中間ハウジングが互いに仮止めされたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造用中間体。
7. 請求項６の電動パワーステアリング装置の製造用中間体を用いて、電動パワーステアリング装置の特性を検査することを特徴とする電動パワーステアリング装置の検査方法。

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