JP2009202741A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワーステアリング装置において、簡易に、トーションバーをピニオン軸に対して軸方向にずれることなく結合し、操舵アシスト特性の安定を図ること。
【解決手段】 ステアリング軸１２にトーションバー１３を介して連結されるピニオン軸１４をギヤボックス１１に支持し、ピニオン軸１４にラック軸１６を噛合いさせたラックアンドピニオン機構を備えたパワーステアリング装置１０において、トーションバー１３の一端に設けた圧入部５１をピニオン軸１４に設けた圧入孔５２に圧入し、ピニオン軸１４の圧入孔５２の周囲を加締めて該圧入孔５２の内周に突き出るピニオン軸１４の突部５３がトーションバー１３の圧入部５１に設けてある環状溝５４に固定されるもの。
【選択図】 図４

Description

本発明は電動パワーステアリング装置、油圧パワーステアリング装置等のパワーステアリング装置に関する。

パワーステアリング装置は、ステアリング軸にトーションバーを介して連結されるピニオン軸をギヤボックスに支持し、ピニオン軸にラック軸を噛合いさせたラックアンドピニオン機構を備える。

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がステアリング軸に加えた操舵トルクがステアリング軸とピニオン軸の間のトーションバーを弾性ねじり変形するとき、操舵トルク検出装置がこの弾性ねじり変形量に基づいて操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにて操舵アシスト力を生成する。

油圧パワーステアリング装置では、ステアリングホイールがステアリング軸に加えた操舵トルクがステアリング軸とピニオン軸の間のトーションバーを弾性ねじり変形するとき、コントロールバルブがこの弾性ねじり変形量に応じてパワーシリンダへの作動流体の給排を制御し、操舵アシスト力を生成する。

特許文献１に記載のパワーステアリング装置では、トーションバーの一端に設けた圧入部をピニオン軸に設けた圧入孔に圧入した後、該圧入孔の内周部に設けてある突出部を加締め治具によりトーションバーの圧入部の上面に押し付けるように加締め、トーションバーをピニオン軸に固定している。
特開平9-249141

特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、ピニオン軸の圧入孔の内周部に設けてある突出部を、該圧入孔に圧入したトーションバーの圧入部の上面に押し付けるものであり、トーションバーの圧入部をピストン軸の圧入孔から抜け規制するものである。しかしながら、トーションバーの圧入部をピニオン軸の圧入孔に押し込み規制するところがなく、トーションバーがピニオン軸に対して軸方向にずれるおそれがある。

パワーステアリング装置において、トーションバーがピニオン軸に対して軸方向にずれるときには、トーションバーの弾性ねじり特性が変動する。これにより、電動パワーステアリング装置では操舵トルク検出装置の検出トルクがばらつき、油圧パワーステアリング装置ではコントロールバルブの制御量がばらつき、結果として、操舵アシスト特性が不安定になる。

また、特許文献１に記載のパワーステアリング装置は、加締め治具をピニオン軸の狭小な圧入孔の内周部に挿入して加締め作業するものであり、作業性が悪い。

本発明の課題は、パワーステアリング装置において、簡易に、トーションバーをピニオン軸に対して軸方向にずれることなく結合し、操舵アシスト特性の安定を図ることにある。

請求項１の発明は、ステアリング軸にトーションバーを介して連結されるピニオン軸をギヤボックスに支持し、ピニオン軸にラック軸を噛合いさせたラックアンドピニオン機構を備えたパワーステアリング装置において、トーションバーの一端に設けた圧入部をピニオン軸に設けた圧入孔に圧入し、ピニオン軸の圧入孔の周囲を加締めて該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定されるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記ピニオン軸をギヤボックスに支持する軸受がピニオン軸の圧入孔の周囲に係着されるストッパリングにより保持されるものであり、該ストッパリングがピニオン軸の圧入孔の周囲に加締め固定されるとともに、この加締めによって該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定されるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において更に、前記ピニオン軸の圧入孔の周囲にリング溝が設けられ、このリング溝の溝底を加締めて該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定され、該ピニオン軸をギヤボックスに支持する軸受が上記リング溝に係着されるストッパリングにより保持されるようにしたものである。

（請求項１）
(a)トーションバーの一端に設けた圧入部をピニオン軸に設けた圧入孔に圧入し、ピニオン軸の圧入孔の周囲を加締めて該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定されるものにした。ピニオン軸の外周から加締められて内周に突き出る突部を、トーションバーの圧入部の環状溝の溝幅方向の概ね全域に隙間なく係入するものになり、ピニオン軸の突部はトーションバーの圧入部をピニオン軸の圧入孔に抜け止め、かつ押し込み規制するものになる。トーションバーがピニオン軸に対して軸方向にずれることなく結合し、トーションバーの弾性ねじり特性を安定化し、パワーステアリング装置の操舵アシスト特性を安定化する。

(b)加締め治具がピニオン軸の外方に広く開放された外周から加締め作業するものであり、作業性は良い。

（請求項２）
(c)ピニオン軸の軸受をギヤボックスに保持するためのストッパリングがピニオン軸の圧入孔の周囲に加締め固定されるとともに、この加締めによって該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定される。従って、ピニオン軸に対するストッパリングの加締め加工と、ピニオン軸に対するトーションバーの加締め加工を単一工程化でき、パワーステアリング装置の生産性を向上できる。

（請求項３）
(d)ピニオン軸に設けたリング溝の溝底を加締めて圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定される。従って、ピニオン軸に対するトーションバーの加締め力を軽減して加締め加工を簡易化できる。また、このリング溝をストッパリングの係着溝として利用できる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す全体図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３はトーションバー・ピニオン軸組立体を示す断面図、図４はトーションバーのピニオン軸に対する圧入固定構造を示す断面図、図５はトーションバーのピニオン軸に対する圧入固定工程を示す模式図、図６はトーションバーのピニオン軸に対する圧入固定工程の変形例を示す模式図である。

電動パワーステアリング装置１０は、図１、図２に示す如く、不図示のブラケットにより車体フレーム等に固定されるギヤボックス１１（第１〜第２のギヤボックス１１Ａ〜１１Ｂ）を有する。そして、ステアリングホイールが結合されるステアリング軸１２にトーションバー１３を介してピニオン軸１４を連結し、このピニオン軸１４にピニオン１５を設け、このピニオン１５に噛合うラック１６Ａを備えたラック軸１６を第１ギヤボックス１１Ａ内に左右動可能に支持している。ラック軸１６の両端部は第１ハウジング１１Ａの左右に突出し、それらの端部にはタイロッド１７Ａ、１７Ｂが連結し、ラック軸１６の左右動によりタイロッド１７Ａ、１７Ｂを介して左右の車輪を操舵可能にする。尚、ステアリング軸１２とピニオン軸１４は軸受１２Ａ、１４Ａ、１４Ｂを介してギヤボックス１１に支持される。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング１１Ａ内でラック軸１６の一端を挟んでピニオン１５と相対する部分に設けられているシリンダ部１８に、図２に示す如く、ラックガイド２０を収挿する。ラックガイド２０（ブッシュ２１）はシリンダ部１８に螺着されるアジャストボルト２２により背面支持される圧縮ばね２３によりラック軸１６の側に弾発され、ラック軸１６のラック１６Ａをピニオン１５に押し付けるとともに、ラック軸１６の一端を摺動自在に支持する。２４はボルト２２のためのロックナットである。尚、ラック軸１６の他端側は不図示の軸受により第１ハウジング１１Ａに支持される。

電動パワーステアリグ装置１０は、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間に、操舵トルク検出装置３０を設けてある。操舵トルク検出装置３０は、図２に示す如く、ステアリング軸１２、ピニオン軸１４に係合している円筒状のコア３３を囲む２個の検出コイル３１、３２を第２ハウジング１１Ｂに設けている。コア３３は、ピニオン軸１４のガイドピン３４に係合する縦溝３５を備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、ステアリング軸１２のスライダピン３６に係合するスパイラル溝３７を備える。これにより、ステアリングホイールに加えた操舵トルクがステアリング軸１２に付与され、トーションバー１３の弾性ねじり変形により、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の間に回転方向の相対変位を生ずると、ステアリング軸１２とピニオン軸１４の回転方向の変位がコア３３を軸方向に変位させるものとなり、このコア３３の変位による検出コイル３１、３２の周辺の磁気的変化に起因する検出コイル３１、３２のインダクタンスが変化する。即ち、コア３３がステアリング軸１２側へ移動すると、コア３３が近づく方の検出コイル３１のインダクタンスが増加し、コア３３が遠ざかる方の検出コイル３２のインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。

電動パワーステアリング装置１０は、第１ハウジング１１Ａの一端側に電動モータ４０のモータハウジング４１を介装している。電動モータ４０は、モータハウジング４１の内周に組込まれて固定される不図示の固定子と、固定子の内周側に回転自在に配置される不図示の回転子とを有する。回転子はモータハウジング４１の長手方向に渡ってラック軸１６の周囲に配置される不図示の中空回転軸を有し、回転軸の一端部に固定される不図示のボールナットがラック軸１６に設けてある不図示のボールねじとの間にスチールボールを保持する。電動モータ４０は、ボールナットの回転をボールねじによりラック軸１６の直線運動に変換する。

従って、電動パワーステアリング装置１０は以下の如くに動作する。
(1)操舵トルク検出装置３０が検出した操舵トルクが所定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動モータ４０は駆動されない。

(2)操舵トルク検出装置３０が検出した操舵トルクが所定値を越えるとき、操舵アシスト力を必要とするから、電動モータ４０が駆動される。電動モータ４０では、必要な操舵アシスト力を発生するように固定子のコイルに通電し、固定子に発生する磁界によって回転子が回転するように駆動される。モータ４０の発生トルクは回転子から回転軸を介してボールナットに伝えられ、ボールナットの回転をボールねじによりラック軸１６の直線運動とし、ラック軸１６に連動する車輪に操舵アシスト力として付与される。

以下、トーションバー１３をピニオン軸１４に対して軸方向にずれることなく結合し、電動パワーステアリング装置１０の操舵アシスト特性の安定を図るための構造について詳述する。トーションバー１３とピニオン軸１４は、トーションバー１３をピニオン軸１４に圧入固定し、ピニオン軸１４にガイドピン３４、軸受１４Ａ、ストッパリング１４Ｃを組付けた、図３に示すトーションバー・ピニオン軸組立体５０としてギヤボックス１１（第１ギヤボックス１１Ａ）に組込まれる。尚、ピニオン軸１４をギヤボックス１１に支持する軸受１４Ａの内輪は、ピニオン軸１４の外周に係着されるストッパリング１４Ｃによりピニオン軸１４に保持される。ストッパリング１４Ｃは全周連続する環状体でも良く、周方向の１ヵ所を切断されたＣ字状リングでも良い。

トーションバー・ピニオン軸組立体５０にあっては、図４に示す如く、トーションバー１３の一端に設けたセレーション付圧入部５１を、ピニオン軸１４のガイドピン３４が設けられる上端側に開口してある開口部５２Ａに続く圧入孔５２に圧入する。そして、ピニオン軸１４の圧入孔５２の周囲を加締めて該圧入孔５２の内周に突き出るピニオン軸１４の突部５３が、トーションバー１３の圧入部５１の軸方向中間部に設けてある環状溝５４に固定される。突部５３は、圧入孔５２の内周の周方向複数位置から半径方向にふくらみ状に突き出て、圧入部５１の環状溝５４の溝幅一杯（概ね一杯）に係入する。トーションバー１３の圧入部５１とピニオン軸１４の圧入孔５２は、突部５３の環状溝５４に対する上述の係入により、それらの軸方向に沿う上下双方にずれることのない強固な固定構造を付与される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)トーションバー１３の一端に設けた圧入部５１をピニオン軸１４に設けた圧入孔５２に圧入し、ピニオン軸１４の圧入孔５２の周囲を加締めて該圧入孔５２の内周に突き出るピニオン軸１４の突部５３がトーションバー１３の圧入部５１に設けてある環状溝５４に固定されるものにした。ピニオン軸１４の外周から加締められて内周に突き出る突部５３を、トーションバー１３の圧入部５１の環状溝５４の溝幅方向の概ね全域に隙間なく係入するものになり、ピニオン軸１４の突部５３はトーションバー１３の圧入部５１をピニオン軸１４の圧入孔５２に抜け止め、かつ押し込み規制するものになる。トーションバー１３がピニオン軸１４に対して軸方向にずれることなく結合し、トーションバー１３の弾性ねじり特性を安定化し、電動パワーステアリング装置１０の操舵アシスト特性を安定化する。

(b)加締め治具がピニオン軸１４の外方に広く開放された外周から加締め作業するものであり、作業性は良い。

トーションバー・ピニオン軸組立体５０の組立手順は以下の如くになる（図５）。
(1)トーションバー１３の圧入部５１に環状溝５４を設け、ピニオン軸１４に圧入孔５２を設ける。このとき、ピニオン軸１４における圧入孔５２の周囲の外周にリング溝５５が設けられる（図５（Ａ））。

(2)トーションバー１３の圧入部５１をピニオン軸１４の圧入孔５２に圧入する（図５（Ｂ））。

(3)ピニオン軸１４の外周に軸受１４Ａの内輪を挿着する（図５（Ｃ））。このとき、ピニオン軸１４の外周であって、該ピニオン軸１４の外周に挿着された軸受１４Ａの内輪の直下にはリング溝５５が位置する。

(4)軸受１４Ａの内輪のためのストッパリング１４Ｃがピニオン軸１４の圧入孔５２の周囲に設けられているリング溝５５に位置合せされる。ピニオン軸１４の外方から加締め治具を用いてストッパリング１４Ｃをリング溝５５の溝内に加締め固定するとともに、更にこの加締めによって該リング溝５５の溝底を押し込み、これにより圧入孔５２の内周から半径方向にふくらみ状に突き出るピニオン軸１４の突部５３を生じさせ、この突部５３をトーションバー１３の圧入部５１に設けてある環状溝５４の溝幅一杯に係入する（図５（Ｄ））。このとき、加締め治具は、ストッパリング１４Ｃの周方向の全周をリング溝５５に加締め固定しても良いが、周方向の複数ヵ所をリング溝５５に加締め固定して該リング溝５５の溝底を押し込み、圧入孔５２の内周の周方向複数位置に突部５３を生じさせることができる。

上述(1)〜(4)によれば、ピニオン軸１４に対するストッパリング１４Ｃの加締め加工と、ピニオン軸１４に対するトーションバー１３の加締め加工を単一工程化でき、電動パワーステアリング装置１０の生産性を向上できる。但し、上述(1)のリング溝５５は必須とされない。

トーションバー・ピニオン軸組立体５０の組立手順は以下の如くに変形することもできる（図６）。

(1)トーションバー１３の圧入部５１に環状溝５４を設け、ピニオン軸１４に圧入孔５２を設ける。このとき、ピニオン軸１４における圧入孔５２の周囲の外周にリング溝５５が設けられる（図６（Ａ））。

(2)トーションバー１３の圧入部５１をピニオン軸１４の圧入孔５２に圧入する（図６（Ｂ））。

(3)ピニオン軸１４の外周に軸受１４Ａの内輪を挿着する（図６（Ｃ））。このとき、ピニオン軸１４の外周であって、該ピニオン軸１４の外周に挿着された軸受１４Ａの内輪の直下にはリング溝５５が位置する。

(4)ピニオン軸１４の外方から加締め治具を用いて、ピニオン軸１４の圧入孔５２の周囲に設けられているリング溝５５の溝底を加締め、これにより、圧入孔５２の内周から半径方向にふくらみ状に突き出るピニオン軸１４の突部５３を生じさせ、この突部５３をトーションバー１３の圧入部５１に設けてある環状溝５４の溝幅一杯に係入する（図６（Ｄ））。このとき、加締め治具は、リング溝５５の周方向複数ヵ所の溝底を押し込み、圧入孔５２の内周の周方向複数位置に突部５３を生じさせることができる。

(5)軸受１４Ａの内輪のためのストッパリング１４Ｃがリング溝５５に係着される（図６（Ｅ））。

上述(1)〜(5)によれば、ピニオン軸１４に対するトーションバー１３の加締め部にリング溝５５を設けてこの加締め部を薄肉化した分だけ、ピニオン軸１４に対するトーションバー１３の加締め力を軽減して加締め加工を簡易化できる。また、このリング溝５５をストッパリング１４Ｃの係着溝として利用できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明は油圧パワーステアリング装置にも適用できる。

図１は電動パワーステアリング装置を示す全体図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３はトーションバー・ピニオン軸組立体を示す断面図である。 図４はトーションバーのピニオン軸に対する圧入固定構造を示す断面図である。 図５はトーションバーのピニオン軸に対する圧入固定工程を示す模式図である。 図６はトーションバーのピニオン軸に対する圧入固定工程の変形例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ギヤボックス
１２ ステアリング軸
１３ トーションバー
１４ ピニオン軸
１４Ａ 軸受
１４Ｃ ストッパリング
１６ ラック軸
５１ 圧入部
５２ 圧入孔
５３ 突部
５４ 環状溝
５５ リング溝

Claims (3)

1. ステアリング軸にトーションバーを介して連結されるピニオン軸をギヤボックスに支持し、ピニオン軸にラック軸を噛合いさせたラックアンドピニオン機構を備えたパワーステアリング装置において、
   トーションバーの一端に設けた圧入部をピニオン軸に設けた圧入孔に圧入し、ピニオン軸の圧入孔の周囲を加締めて該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定されることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記ピニオン軸をギヤボックスに支持する軸受がピニオン軸の圧入孔の周囲に係着されるストッパリングにより保持されるものであり、
   該ストッパリングがピニオン軸の圧入孔の周囲に加締め固定されるとともに、この加締めによって該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定される請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記ピニオン軸の圧入孔の周囲にリング溝が設けられ、このリング溝の溝底を加締めて該圧入孔の内周に突き出るピニオン軸の突部がトーションバーの圧入部に設けてある環状溝に固定され、
   該ピニオン軸をギヤボックスに支持する軸受が上記リング溝に係着されるストッパリングにより保持される請求項１に記載のパワーステアリング装置。

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