JP2010000943A - 電動パワーステアリング装置の出力軸構造 - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウト性の向上、及び低コスト化が図られた電動パワーステアリング装置の出力軸構造を提供すること。
【解決手段】補助操舵力を回転軸１５へ伝達するモータと、当該回転軸１５と一体的に形成されたウォーム８と、ハウジング１に配設された２つの軸受７ａ,７ｂに軸支され、前記補助操舵力をユニバーサルジョイント３を介して操舵軸１６に伝達する出力軸２と、出力軸２に外嵌されウォーム８と噛み合うウォームホイール６と、を有しており、出力軸２と、ユニバーサルジョイント３のヨーク２ａは、冷鍛成形により一体成形されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクセンサーにより検知された操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生し、ウォームギヤ機構を介して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、その出力軸とユニバーサルジョイントのヨークとの連結部の改良を図った出力軸構造に関するものである。

一般に、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に対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生し、動力伝達機構により減速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ギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置を図３に示している。同図において、モータハウジング１ａに取り付けられた電動モータ１９のモータ軸に同心で連結されたウォーム８に、ウォームホイール６が噛み合うよう配設され、このウォームホイール６は操舵機構の出力軸２に芯金５を介して外嵌されている。この出力軸２と操舵軸１６とはユニバーサルジョイント１７(以後、ジョイント１７と言う)で連結されている。

このジョイント１７のヨーク１７ａと出力軸２の先端部との結合構造としては、同図を提供している特許文献１等に示されるように、ピンチボルト１８で締結された構造が一般的である。この場合、ヨーク１７ａと出力軸２にはセレーション加工を施す必要があった。

また、特許文献２には、出力軸とヨークとがセレーション結合されると共に、ヨークに形成された貫通孔と出力軸に形成された環状溝とが樹脂ピンにより結合された構成が開示されている。

これにより、衝突等により軸方向に所定以上の力が加わった時に、樹脂ピンが出力軸の環状溝を乗り越えてヨークが変移可能となっているので、衝撃吸収機構としても作用する。
特開2006−297974号公報 特開2000−159042号公報

しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置の出力軸構造の内、前者のピンチボルト１８を用いたものにおいては、ピンチボルト１８締め付けのためのヨーク１７ａ強度を保持するために、ヨーク１７ａの軸方向長さをある程度確保しなければならず、出力軸２のジョイント１７側の軸受７ｂ端部からジョイント１７の中心までの長さＬを短くして車両レイアウト性を向上させることが難しかった。

しかも、ヨーク１７ａと出力軸２にはセレーション加工を施す必要があるので、工程のさらなる簡素化、低コスト化が望まれるところであった。

また、後者の、出力軸にヨークを樹脂ピンで結合させた構成においては、ピンチボルトが不要になる点は、レイアウト性に若干有利となり、また衝撃吸収作用の効果もあるが、出力軸に環状溝を設け、且つヨークの変移を許容するための軸方向長さをある程度確保する必要があるので、さらなる構成の簡単化、レイアウト性の向上が望まれるところであった。

そこで、本発明は、上述した従来の不具合を解消して、出力軸の軸受端面から
ジョイント中心までの長さを短くすることができ、車両レイアウト性の向上、及び低コスト化が図られた電動パワーステアリング装置の出力軸構造を提供することを課題としている。

上記課題を達成するために、本発明では、ハウジングに取り付けられ、補助操舵力をモータ軸から回転軸へ伝達するモータと、当該回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記ハウジングに配設された２つの軸受に軸支され、前記補助操舵力をユニバーサルジョイントを介して操舵軸に伝達する出力軸と、前記出力軸に外嵌され、前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有し、前記モータの補助操舵力を前記出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置の出力軸構造において、前記出力軸と、前記ユニバーサルジョイントのヨークは、冷鍛成形により一体成形されていることを特徴とする。

また、本発明の電動パワーステアリング装置の出力軸構造において、前記ウォームホイールの芯金は前記ユニバーサルジョイントの方向に向って延びる筒状部を備え、該筒状部に前記２つの軸受の一方が配置されていることが好ましい。

以上のように、出力軸とユニバーサルジョイントのヨークは一体成形されているので、出力軸の車両前方側では、従来のように、ピンチボルトによる締め付けが必要でなくなるので、出力軸の、軸受端面からジョイント中心までの長さを短くすることができ、他の部品との位置関係に余裕ができ、車両レイアウト性を向上させることができる。

また、出力軸とヨークのセレーション加工とピンチボルトが不要になるので、低コスト化に寄与するという効果がある。

さらに、冷鍛成形により、従来のプレスヨークよりも強度が増すため、トルク伝達容量が大きくなるという効果も期待できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。先ず、第１の実施形態の電動パワーステアリング装置について図１を参照して説明する。同図において、ハウジング１は、モータハウジング１ａとカバー１ｂとから成っている。モータハウジング１ａ側に軸受７ａが、カバー１ｂ側に軸受７ｂが各々内嵌・固定されており、この軸受７ａ,７ｂに出力軸２が軸支されている。出力軸２の軸方向後端側には入力軸４が連結されている。この出力軸２は中空に形成されており、そこに軸方向に延在するトーションバー９が設けてある。トーションバー９の基端は入力軸４側に圧入固定され、その先端部は出力軸２の端部に固定ピン１０で固定されている。

出力軸２の２つの軸受７ａ,７ｂ間には、芯金５が外嵌・固定され、この芯金５と一体的に樹脂製のウォームホイール６が形成されている。

一方、ハウジング１に固定されたモータのモータ軸(図示しない)と同心に連結された回転軸１５と一体的に樹脂製のウォーム８が形成され、このウォーム８は、ウォームホイール６と噛み合うように配設されている。

出力軸２の入力軸４側には、トルクセンサー検出用の複数の溝１１が形成され、これら溝１１の径方向外側には、入力軸４側に一端が外嵌・固定され軸方向に延びる窓（図示なし）が溝１１に径方向に対向するように形成されたスリーブ１２が配置されている。このスリーブ１２の径方向外側にはコイル１３等が設けられている。これら溝１１、スリーブ１２、コイル１３等によりトルクセンサーが構成され、トーションバー９の捩じれに伴う溝１１とスリーブ１２の相対位置の変位を、コイル１３の磁気的な変化として検出することにより、トルクセンサーとしての機能を発揮するようになっている。

これにより、トルクセンサーからの検出値に応じて、モータからの操舵補助力が印加され、これがウォーム８とウォームホイール６の噛み合いを介して出力軸２に伝達されるようになっている。

出力軸２の車両前方側には、ジョイント部３が設けられ、図示しないラック・ピニオン軸等に連結された操舵軸１６を連結したユニバーサルジョイントの機能を有している。このジョイント部３のヨーク２ａは、冷鍛成形により出力軸２と一体成形されている。即ち、ジョイント部３のヨーク２ａは、出力軸２との連結部を持たず、出力軸２の一部分として同一金属材より成形されている。

上記構成において、出力軸２の車両前方側では、従来のように、ピンチボルト１８(図３参照)による締め付けが必要でなくなるので、出力軸２の、軸受７ｂ端面からジョイント部３中心までの長さＬを短くすることができるため、例えば、モータや図示しないエンジン制御コンピュータ(ＥＣＵ：Electronic control unit)の位置的な干渉を回避し易くなり、車両レイアウト性を向上させることができる。

また、出力軸２とヨーク２ａのセレーション加工とピンチボルトが不要になるのに伴って、低コスト化に寄与するものとなる。

さらに、冷鍛成形による一体成形のため、従来のプレスヨークよりも強度が増すので、トルク伝達容量も大きくすることができる。

図２は、本発明の第２の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。

次に、本発明の第２の実施形態について図２を参照して説明する。同図におい
て、第１の実施形態と同一部材は同一番号を付しており、重複する説明は省略する。本実施形態が第１の実施形態と異なっているのは、ウォームホイール６の芯金５の一部が、出力軸２に外嵌する筒状の軸受部５ａとして形成されており、この軸受部５ａが軸受７ｂに軸支されている点である。

この構成により、第１の実施形態の効果に加えて、カバー１ｂと軸受７ｂをヨーク２ａ側から挿入できるので、第１の実施形態よりも組み立て性を向上させることができるという効果がある。

これは、上記第１の実施形態では、ヨーク２ａと出力軸２が一体化しているので、従来とは大きく異なった組み立て法を採用しなければならないが、この第２の実施形態では、従来の組み立て法を採用できるという意味での効果である。

本発明の第１の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。 第２の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。 従来の電動パワーステアリング装置を示す断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
１ａ モータハウジング
１ｂ カバー
２ 出力軸
２ａ ヨーク
３ ジョイント部
４ 入力軸
５ 芯金
６ ウォームホイール
７ａ 軸受(入力軸側)
７ｂ 軸受(ヨーク側)
８ ウォーム
９ トーションバー
１１ 溝
１２ スリーブ
１３ コイル
１５ 回転軸
１６ 操舵軸

Claims (2)

1. ハウジングに取り付けられ、補助操舵力をモータ軸から回転軸へ伝達するモータと、
   当該回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記ハウジングに配設された２つの軸受に軸支され、前記補助操舵力をユニバーサルジョイントを介して操舵軸に伝達する出力軸と、
   前記出力軸に外嵌され、前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有し、
   前記モータの補助操舵力を前記出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置の出力軸構造において、
   前記出力軸と、前記ユニバーサルジョイントのヨークは、冷鍛成形により一体成形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の出力軸構造。
2. 前記ウォームホイールの芯金は前記ユニバーサルジョイントの方向に向って延びる筒状部を備え、該筒状部に前記２つの軸受の一方が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の出力軸構造。

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