JP2016112955A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックナットの十分な強度を確保し得るパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】中空の鉄系金属材料からなる素材４０ａを鍛造することにより形成し、これによって当該素材４０ａの内周面をそのまま利用してロックナット３０の内周面とする構成としたことから、前記従来行っていたピアス加工や該ピアス加工により生じたバリを除去する機械加工を省略することができる。その結果、従来のピアス加工の省略が可能となって、該ピアス加工に際してのパンチの逃げ代（拡径部）を確保する必要がなく、ロックナットとして適切な肉厚を確保することが可能となるため、十分な強度確保に供される。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば自動車等に適用されるパワーステアリング装置に関する。

従来のパワーステアリング装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

すなわち、このパワーステアリング装置では、電動モータからの操舵アシストトルクの伝達に供するウォーム減速機構のウォームシャフトを、ロックナットによりアウタレースを固定してなる玉軸受によって回転自在に支持している。

ここで、前記ロックナットは、段差径状をなすほぼ円筒状を呈し、一端側内周に設けられた大径状の工具係合部と、他端側外周に形成された雌ねじ部とにより構成されている。

そして、前記ロックナットは、円柱状をなす中実の金属材料が鍛造により成型され、中心部がピアス（孔あけ）加工された後、機械加工により前記ピアス加工にて発生したバリを除去することによって製造される。

特開２０１１−２５５８１１号公報

しかしながら、前記従来のパワーステアリング装置の場合、前記ロックナットのピアス加工に際して、該ピアス加工を行う部分（軸方向領域）はロックナットの軸方向全体のごく一部であるにもかかわらず、該ピアス加工部を除いた非加工部（軸方向領域）については、前記ピアス加工時におけるパンチとの干渉を回避すべく予め内径を拡大形成して逃げ代を確保する必要があった。このため、当該逃げ代を設けた部分、すなわち内径を拡大した部分については当該拡大化した分だけ薄肉となってしまい、前記ロックナットの十分な強度を確保できないおそれがあった。

本発明は、かかる従来の技術的課題に鑑みて案出されたものであって、ロックナットの十分な強度を確保し得るパワーステアリング装置を提供することを目的としている。

本発明は、とりわけ、鉄系の金属材料を環状に形成してなる素材を鍛造することによって成型され、ウォームの軸支に供するボールベアリングのアウタレースのギヤハウジングへの固定に供するロックナットを備え、該ロックナットが、軸方向一端側に設けられ、前記アウタレースの反ウォーム側端面と当接するナット側アウタレース当接面と、軸方向一端側の外周に設けられ、前記ギヤハウジングの雌ねじ部と螺合することによって前記ギヤハウジングのギヤ側アウタレース当接面と前記ナット側アウタレース当接面との間での前記アウタレースの挟持固定に供する雄ねじ部と、内周側に設けられ、前記鍛造後に機械加工が施されることなく前記素材の内周面が維持された非加工面と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、環状の素材の内周面をそのまま利用してロックナットの内周面とする構成としたことから、従来行っていたピアス加工や機械加工を省略することができる。その結果、前記ピアス加工に際してのパンチの逃げ代を確保する必要がなく、ロックナットとして適切な肉厚を確保することが可能となるため、該ロックナットの強度低下を抑制でき、十分な強度確保に供される。

本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示すロックナットの斜視図である。 （ａ）は図３に示すロックナットの平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図２に示すロックナットの製造工程を表す概略図である。 従来のロックナットの縦断面図である。

以下、本発明に係るパワーステアリング装置の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、このパワーステアリング装置を、従来と同様、自動車用の電動パワーステアリング装置に適用したものを示している。

すなわち、この電動パワーステアリング装置は、いわゆるデュアルピニオン型のラック・ピニオン式電動パワーステアリング装置であって、図１に示すように、一端側が図示外のステアリングホイールに連係する入力軸１に図示外のトーションバーを介して相対回転可能に連結された第１のピニオン軸である第１出力軸２が車体幅方向の一方側に設けられた第１の操舵機構である第１ラック・ピニオン機構ＲＰ１を介して図示外の転舵輪に連係すると共に、前記両軸１，２の外周に配設されたトルクセンサＴＳなど各種センサからの出力信号に基づいて電子コントロールユニット３により駆動制御される電動モータ４にウォームギヤからなる減速機構ＲＧを介して連係する第２のピニオン軸である第２出力軸５が車体幅方向の他方側に設けられた第２の操舵機構である第２ラック・ピニオン機構ＲＰ２を介して前記図示外の転舵輪に連係することによって構成されている。

そして、かかる構成から、前記図示外のステアリングホイールから入力軸１へと入力された操舵トルクに基づいて前記図示外のトーションバーが捩れ変形して、この捩れ変形に伴って当該トーションバーの復元時に発生する回転トルクに基づいて回転する第１出力軸２の回転運動が前記第１ラック・ピニオン機構ＲＰ１を介してラック軸６の直線運動へと変換されると共に、前記操舵トルクに基づいて電動モータ４により発生する操舵アシストトルクに基づいて回転する第２出力軸５の回転運動が前記第２ラック・ピニオン機構ＲＰ２を介してラック軸６の直線運動へと変換されることで、電動モータ４による操舵補助を得つつ前記図示外の転舵輪の向きが変更されることとなる。

前記減速機構ＲＧは、図２に示すように、電動モータ４の駆動軸４ａの先端部に軸継手９を介して同軸上に連結され、先端側に前記ウォームギヤを構成する歯部７ａを有するウォームシャフト７（本発明のウォームに相当）と、第２出力軸５の基端側外周に一体回転可能に固定され、外周に形成された歯部８ａを介して前記ウォームシャフト７と噛合することによって電動モータ４の回転数を減速して第２出力軸５へと伝達するウォームホイール８と、で構成され、これらが一体形成されたギヤハウジングＨＧに収容されている。

前記ウォームシャフト７は、ギヤハウジングＨＧの内部に形成されたほぼ筒状のシャフト収容部１０に収容され、第１、第２インナレース２３，２４と第１、第２アウタレース２５，２６の間にそれぞれ複数のボール２７，２８を介装してなる周知の第１、第２ボールベアリング２１，２２によって両端部が回転自在に支持されている。

ここで、前記駆動軸４ａ側となるウォームシャフト７の軸方向一端部７ｂを軸支する第１ボールベアリング２１は、シャフト収容部１０の電動モータ４側の端部に段差径状に形成された第１軸受収容部１１に、ロックナット３０により挟持状態に固定されている。具体的には、第１アウタレース２５のウォーム側（歯部７ａ側）の端面と対向するように設けられたギヤ側アウタレース当接面１３と、前記ロックナット３０の先端面である軸方向一端面に形成されたナット側アウタレース当接面３１とにより挟持状態に固定されている。

一方、前記ウォームシャフト７の軸方向他端部７ｃを軸支する第２ボールベアリング２２は、シャフト収容部１０における反モータ側の端部に設けられた第２軸受収容部１２に収容固定された軸受ホルダ２０に収容保持されていて、この軸受ホルダ２０を介して当該第２ボールベアリング２２と共にウォームシャフト７の軸方向他端部７ｃをウォームホイール８側へと常時付勢することで、前記両歯部７ａ，８ａ間のバックラッシの調整が可能となっている。

前記ロックナット３０は、円筒状に形成された鉄系の金属材料からなる素材を鍛造によって成型してなるもので、図２〜図４に示すように、軸方向一端側の外周に設けられ、第１軸受収容部１１よりも電動モータ４側に形成された雌ねじ部１４に螺合することによって前記第１アウタレース２５の挟持固定に供する雄ねじ部３２と、該雄ねじ部３２よりも軸方向他端側の外周に設けられ、当該ロックナット３０の締結に際して図示外の所定の工具を係合する横断面ほぼ十二角形をなす工具係合部３３と、内周側に設けられ、前記鍛造の後に機械加工が施されることなく前記素材の内周面が維持された非加工面３４と、を備えている。

こうして、前記ウォームシャフト７は、軸方向一端側に第１ボールベアリング２１及び軸継手９（ウォーム側の継手部材）が、他端側に軸受ホルダ２０に収容保持された第２ボールベアリング２２がそれぞれ固定された状態で開口端側からシャフト収容部１０内へと挿入され、一端側から挿入されたロックナット３０を外周側から工具係合部３３に掛けた図示外の工具をもって雄ねじ部３２を介してギヤハウジングＨＧの雌ねじ部１４に螺着することで、第１アウタレース２５がギヤ側アウタレース当接面１３とナット側アウタレース当接面３１との間に挟持固定されるようになっている。

なお、この際、前記工具係合部３３については、前述したような横断面十二角形となるように構成することで、通常の六角形のナットと比べて、前記図示外の工具（図示外）がより掛けやすく（掛け替えがしやすく）作業性の向上が図れると共に、該工具によって付与されるトルクがより分散されることで当該工具係合部３３の肉厚の低減化によるナット全体の径方向の小型化が図れるようになっている。

以下、前記ロックナット３０の製造工程について、図５に基づいて説明する。

まず、図５（ａ）に示すような筒状に形成された鉄系金属材料からなる長尺の素材（パイプ材）４０を切断して、前記ロックナット３０の所定の軸方向長さの素材４０ａを切り出す。

続いて、図５（ｂ）にしめすように、この切断した素材４０ａの内周側に該素材４０ａの内径とほぼ同径の規制部材であるピン４１を挿入したものを金型４２にセットして、鍛造により図５（ｃ）に示すような軸方向他端側に前記工具係合部３３を有するナット原型３０ａを圧縮成型する。

最後に、図５（ｄ）に示すように、前記ナット原型３０ａの軸方向一端側に形成された大径部３０ｂを機械加工することにより、前記雄ねじ部３２を形成して、ロックナット３０が完成する。

ここで、従来のロックナット１００の場合、中実の金属材料を鍛造により成型し、内周側をピアス加工することにより形成されていたため、図６に示すように、該ピアス加工部１０１はロックナット１００の軸方向全体のごく一部であるにもかかわらず、該ピアス加工部１０１を除く非加工部に前記ピアス加工時における図示外のパンチとの干渉の回避に供する逃げ代としての拡径部１０２を形成する必要があった。このため、かかる拡径部１０２を設けた部分については、拡径化した分だけ薄肉となってしまい（図６中のＸ参照）、ロックナット１００の十分な強度を確保できないおそれがあった。

これに対し、本実施形態に係るロックナット３０は、中空の金属材料からなる前記素材４０ａを鍛造することによって形成し、これによって当該素材４０ａの内周面をそのまま利用してロックナット３０の内周面とする構成としたことから、前記従来行っていたピアス加工や該ピアス加工により生じたバリを除去する機械加工を省略することができる。

このように、本実施形態に係るロックナット３０によれば、前記ピアス加工の省略が可能となる結果、該ピアス加工に際しての前記パンチの逃げ代である拡径部１０２（図６参照）を確保する必要がなく、ロックナットとして適切な肉厚を確保することが可能となるため、該ロックナットの強度低下を抑制でき、十分な強度確保に供されることとなる。

また、前記従来のロックナット１００の場合、前記工具係合部１０３をロックナット内周側に設ける構成となっていたことから、該工具係合部１０３の形成に際して該形成部分を段差拡径状に形成しなければならない（図６参照）。このため、かかる段差拡径形成により、該段差拡径に要する軸方向寸法Ｌａの分だけロックナット１００が軸方向へと大型化してしまうと共に、前記工具係合部１０３の周壁の径方向寸法Ｌｂの分だけロックナットが径方向へと大型化してしまうという問題を招来してしまっていた。

しかも、前記従来のロックナット１００のように、工具係合部１０３をロックナット内周側に設ける構成とした場合には、ウォームシャフト７とロックナット１００との間に軸方向から前記図示外の工具を挿入するための所定の隙間が必要となるため、この隙間を大きく確保しようとした場合には、ロックナット１００の工具係合部１０３がより大型化（大径化）してしまうこととなる。

これに対し、本実施形態に係るロックナット３０によれば、工具係合部３３をロックナット外周側に設ける構成としたことから、前述の段差拡径形成が不要となる結果、前記軸方向寸法Ｌａ及び径方向寸法Ｌｂによるロックナットの軸方向及び径方向の大型化を抑制することができる。

さらに、前記ロックナット３０のように、工具係合部３３をロックナット外周側に設ける構成としたことで、前述の工具挿入隙間の確保に際してロックナットの大型化を伴うおそれもなくなる。

加えて、前記工具係合部３３をロックナット外周側に設ける構成としたことで、ロックナット３０を仮止めするに際して当該工具係合部３３に指を掛けることが可能となる結果、該仮止め作業を容易に行うことができる。

また、前記ロックナット３０では、前記鍛造にあたって、素材４０ａの内周側に規制部品としてのピン４１を挿入して行うため、該ピン４１によって鍛造時における素材４０ａの内周面の変形を抑制することができる。

以上、本発明は前記実施形態に開示の構成に限定されるものではなく、例えば前記各操舵機構ＲＰ１，ＲＰ２や前記減速機構ＲＧの具体的構成など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、適用するパワーステアリング装置の仕様等に応じて任意に変更することができる。

４…電動モータ
１３…ギヤ側アウタレース当接面
１４…雌ねじ部
２１…第１ボールベアリング（ボールベアリング）
２２…第２ボールベアリング（ボールベアリング）
３０…ロックナット
３１…ナット側アウタレース当接面
３２…雄ねじ部
３３…工具係合部
３４…非加工面
ＳＷ…ステアリングホイール
ＨＧ…ギヤハウジング
ＲＰ１…第１操舵機構（操舵機構）
ＲＰ２…第２操舵機構（操舵機構）
ＲＧ…減速機構

Claims (3)

1. ステアリングホイールの回転に伴い転舵輪を転舵させる操舵機構と、
   前記操舵機構に操舵力を付与する電動モータと、
   前記操舵機構と前記電動モータとの間に設けられ、前記操舵機構側に設けられるウォームホイールと、該ウォームホイールと噛合することで前記電動モータの回転力を前記ウォームホイールに伝達するウォームとを有する減速機構と、
   前記減速機構を収容するギヤハウジングと、
   前記ギヤハウジングに収容されたインナレース及びアウタレースと該両レース間に介装された複数のボールとを有し、前記ギヤハウジングに対し前記ウォームを回転自在に支持するボールベアリングと、
   前記ギヤハウジングに設けられ、前記アウタレースのウォーム側端面である軸方向一端面と対向するように形成されたギヤ側アウタレース当接面と、
   前記ギヤハウジングに設けられ、前記アウタレースの軸方向他端よりも反ウォーム側に形成された雌ねじ部と、
   鉄系の金属材料を環状に形成してなる素材を鍛造することによって成型され、前記アウタレースの前記ギヤハウジングへの固定に供するロックナットと、
   を備え、
   前記ロックナットは、
   軸方向一端側に設けられ、前記アウタレースの軸方向他端面と当接するナット側アウタレース当接面と、
   軸方向一端側の外周に設けられ、前記雌ねじ部と螺合することにより前記ギヤ側アウタレース当接面と前記ナット側アウタレース当接面との間での前記アウタレースの挟持固定に供する雄ねじ部と、
   内周側に設けられ、前記鍛造後に機械加工が施されることなく前記素材の内周面が維持された非加工面と、
   を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記ロックナットは、前記雄ねじ部よりも軸方向他端側の外周に、前記ロックナットの締結に際して工具を係合する工具係合部を有することを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記ロックナットは、前記素材の内周面の形状変化を規制する規制部材を内周側に挿入した状態で鍛造されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。

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