JP3612477B2 - 電動パワーステアリング装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵補助力発生用アクチュエータの回転を、ギヤを介してステアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
操舵補助力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータにより回転駆動される駆動シャフトと、その駆動シャフトを覆うハウジングと、その駆動シャフトの外周に設けられた駆動ギヤと、その駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを備え、そのアクチュエータの回転を、その駆動ギヤから従動ギヤを介してステアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング装置が従来より用いられている。
【0003】
その駆動シャフトは、ハウジングに取り付けられた転がり軸受により両端支持されるものが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
その駆動ギヤから従動ギヤに円滑に回転を伝達するため、その駆動ギヤと従動ギヤの中心間距離が所定の値になるように組み立て時に調節が行われている。しかし、そのような中心間距離の調節は面倒なものであるため、組み立て工程が煩雑になるという問題があった。また、その駆動ギヤと従動ギヤとの間のバックラッシにより、その回転伝達の初期にガタが生じるという問題がある。さらに、駆動シャフトを支持する転がり軸受に軸方向の予圧を付与する機構が必要で、構造が複雑化するという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題を解決することのできる電動パワーステアリング装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵補助力発生用電動アクチュエータと、そのアクチュエータにより回転駆動される駆動シャフトと、その駆動シャフトを覆うハウジングと、その駆動シャフトの外周に設けられた駆動ギヤと、その駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを備え、そのアクチュエータの回転を、その駆動ギヤから従動ギヤを介してステアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング装置において、そのハウジングに凹部が形成され、その凹部に駆動シャフトの径方向に弾性的に変位可能な支持部材が挿入され、その支持部材により駆動シャフトの一端部が支持され、その凹部の内面と支持部材とで囲まれる空間に、溶融状態で注入後に硬化された合成樹脂材が充填され、その支持部材の表面に合成樹脂材から作用する圧力に基づき駆動シャフトが支持部材と共に径方向に弾性的に変位することで、その駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧が付与されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ハウジングに形成された凹部に挿入される支持部材により駆動シャフトの一端部を支持し、その凹部の内面と支持部材とで囲まれる空間に合成樹脂材を注入することで、その支持部材の表面に合成樹脂材から圧力を作用させることができる。その圧力に基づき駆動シャフトを径方向に支持部材と共に弾性的に変位させることで、その駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧を付与できる。その予圧の大きさは、支持部材に合成樹脂材から作用する駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける方向の圧力の大きさに応じて適正値に設定できる。これにより、駆動ギヤと従動ギヤの中心間距離を組み立て時に調節することなく、また、駆動ギヤから従動ギヤに回転伝達初期のガタを生じることなく円滑に回転を伝達できる。
【0007】
その支持部材は、弾性材製とされることで駆動シャフトの径方向に弾性的に変位可能とされているのが好ましい。
これにより、専用の弾性部材を用いることなく駆動シャフトを支持部材と共に弾性的に変位させることができ、部品点数の増加を防止できる。
【0008】
その支持部材は、駆動シャフトの一端部が挿入される筒状部と、この筒状部の外周から径方向外方に張り出す張出部とを有し、その張出部の外周と前記凹部の内周とが接するように支持部材は凹部に圧入され、その支持部材の表面に前記合成樹脂材から作用する圧力の総和が前記駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける方向に向くように、その筒状部の表面形状が定められているのが好ましい。
これにより簡単な構成で駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧を付与できる。
【0009】
その支持部材はハウジングに対して駆動シャフトの軸方向に変位可能とされ、前記駆動シャフトの他端部を支持する転がり軸受が前記ハウジングに取り付けられ、その支持部材の表面に合成樹脂材から作用する圧力に基づき駆動シャフトが支持部材と共に軸方向に変位することで、その転がり軸受に予圧が付与されるのが好ましい。
これにより、駆動シャフトの他端を支持する転がり軸受に、専用の予圧付与機構を設けることなく軸方向の予圧を付与できる。
【0010】
本発明方法は、操舵補助力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータにより回転駆動される駆動シャフトと、その駆動シャフトを覆うハウジングと、その駆動シャフトの外周に設けられた駆動ギヤと、その駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを備え、そのアクチュエータの回転を、その駆動ギヤから従動ギヤを介してステアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング装置を製造するに際して、そのハウジングに形成される凹部に、駆動シャフトの径方向に弾性的に変位可能な支持部材を挿入し、その支持部材により駆動シャフトの一端部を支持し、その凹部の内面と支持部材とで囲まれる空間に、溶融状態の合成樹脂材を注入して硬化させ、これにより、その支持部材の表面に合成樹脂材から圧力を作用させ、その圧力により駆動シャフトを支持部材と共に径方向に弾性的に変位させ、この変位により駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧を付与することを特徴とする。
本発明方法によれば本発明の電動パワーステアリング装置を製造できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1、図2に示す車両用電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2の操舵により発生する操舵トルクを、ステアリングシャフト3によりピニオン4に伝達することで、そのピニオン4に噛み合うラック5を移動させる。そのラック5の動きがタイロッドやナックルアーム等(図示省略)を介して車輪6に伝達されることで舵角が変化する。
【0012】
そのステアリングシャフト3により伝達される操舵トルクに応じた操舵補助力を付与するため、その操舵トルクを検出するトルクセンサ7が設けられている。そのトルクセンサ7により検出された操舵トルクに応じて駆動される操舵補助力発生用モータ(電動アクチュエータ)8により駆動シャフト50が駆動される。その駆動シャフト50の外周にウォーム(駆動ギヤ)9が一体的に設けられている。そのウォーム9に噛み合うウォームホイール(従動ギヤ)10が、ステアリングシャフト3に同行回転するように取り付けられている。そのモータ8の回転がウォーム9からウォームホイール10を介してステアリングシャフト3に伝達されることで操舵補助力が付与される。そのトルクセンサ7、駆動シャフト50、ウォーム9、ウォームホイール10はハウジング21により覆われ、そのハウジング21にモータ8が取り付けられる。
【0013】
そのステアリングシャフト3は、ステアリングホイール2に連結される第1シャフト3aと、この第1シャフト3aにピン22により連結される筒状の第2シャフト3bと、この第2シャフト3bの外周にブッシュ25を介して相対回転可能に嵌め合わされる筒状の第3シャフト3cとに分割されている。各シャフト3a、3b、3cの中心に沿って弾性部材としてトーションバー23が挿入されている。そのトーションバー23の一端は第1シャフト3aと第2シャフト3bとに前記ピン22により連結され、他端はピン24により第3シャフト3cに連結されている。これにより、その第2シャフト3bと第3シャフト3cとは操舵トルクに応じて弾性的に相対回転可能とされている。その第2シャフト3bは、ハウジング21に圧入されたステアリングコラム30によりブッシュ31を介して支持される。その第3シャフト3cは、ハウジング21に取り付けられた軸受26、27により支持される。その第3シャフト3cの外周に上記ウォームホイール10が一体化されている。そのトルクセンサ7は、第2シャフト3bに固定される磁性材製の第1検出リング36と、第3シャフト3cに固定される磁性材製の第2検出リング37と、両検出リング36、37の対向間を覆う検出コイル33とを有する。第1検出リング36の端面に周方向に沿って設けられる複数の歯36aと、第2検出リング37の端面に周方向に沿って設けられる複数の歯37aとの対向面積が、第2シャフト3bと第3シャフト3cの操舵トルクに応じた弾性的な相対回転に応じて変化する。その変化に対応して検出コイル33の発生磁束に対する磁気抵抗が変化することから、その検出コイル33の出力に基づき操舵トルクが検出できる。このトルクセンサ7は公知の構成のものを用いることができる。
【0014】
図2、図3、図4に示すように、そのハウジング21に駆動シャフト50の一端部と対向する底部41aを有する凹部41が形成されている。その凹部41の内周41bは、駆動シャフト50の軸心と同心の円筒面に略沿うものとされている。その凹部41に、駆動シャフト50の径方向に弾性的に変位可能な支持部材42が挿入されている。本実施形態では、その支持部材42は合成樹脂のような弾性材製とされることで駆動シャフト50の径方向に弾性的に変位可能とされている。なお、支持部材42の外周と凹部41の内周との間に例えば筒状の弾性材を介在させることで、支持部材42を駆動シャフト50の径方向に弾性的に変位可能としてもよい。
【0015】
その支持部材42は、円筒形の筒状部42aと、この筒状部42aの一端を閉鎖する蓋部42bと、その筒状部42aの他端外周から径方向外方に張り出す張出部42cと、この張出部42cの外周から突出する一対の回り止め部42dとを有する。その張出部42cは、外方側では内方側よりも駆動シャフト50の軸方向に沿う寸法が大きくされている。その張出部42cの外周と凹部41の内周とが接するように支持部材42は凹部41に圧入されている。その圧入力以上の力が作用することで、支持部材42はハウジング21に対して駆動シャフト50の軸方向に変位可能とされている。各回り止め部42dはハウジング21に形成された溝21dに嵌め合わされ、支持部材42がハウジング21に対して回転するのが防止されている。
【0016】
その支持部材42における筒状部42aの他端は開口し、この開口から筒状部42aに鍔付きブッシュ43を介して駆動シャフト50の一端の小径部50aが同心状に挿入されている。これにより駆動シャフト50の一端部は支持部材42により支持されている。
【0017】
その凹部41の内面と支持部材42とで囲まれる空間45に、溶融状態で注入後に硬化された合成樹脂材46が充填されている。その合成樹脂材46の注入のため、ハウジング21に樹脂注入口21aが形成されている。本実施形態では、その樹脂注入口21aは駆動シャフト50の一端面に対向する位置に配置される。その支持部材42の表面に、図3において矢印で示すように合成樹脂材46から圧力が作用する。その圧力に基づき駆動シャフト50が支持部材42と共に径方向に弾性的に変位することで、ウォーム9をウォームホイール10に押し付ける予圧が付与される。そのため、その支持部材42の表面に合成樹脂材46から作用する圧力の総和がウォーム9をウォームホイール10に押し付ける方向に向くように、その筒状部42aの表面形状が定められている。すなわち、その筒状部42aの外周の中で、合成樹脂材46からウォーム9をウォームホイール10に押し付ける方向に向く圧力を受ける反ウォームホイール10側領域の表面積が、ウォーム9をウォームホイール10から離反させる方向に向く圧力を受けるウォームホイール10側領域の表面積よりも大きくされている。本実施形態では、その筒状部42aの外周の中で、その合成樹脂材46から受けるウォーム9をウォームホイール10に押し付ける方向に向く圧力が最大となる部分を含む一部領域(図4において径方向寸法Wで示す領域)が、残りの領域におけるよりも、図3においてΔLだけ軸方向寸法が大きくされている。これにより、支持部材42が合成樹脂材46から作用する圧力により図中2点鎖線で示すように弾性変形し、駆動シャフト50が支持部材42と共に径方向に弾性的に変位するので、簡単な構成でウォーム9をウォームホイール10に押し付ける予圧を付与できる。その予圧の大きさは、合成樹脂材46から圧力を受ける支持部材42の表面の形状と面積に応じて、例えば上記径方向寸法Wや軸方向寸法ΔLに応じて設定することができる。
【0018】
図2に示すように、その駆動シャフト50の他端部は、ハウジング21に取り付けられる転がり軸受62により支持される。その軸受62のハウジング21からの抜けを規制するため、その軸受62の外輪62aに接する止め輪63がハウジング21に嵌め合わされる。その軸受62の内輪62bは、その止め輪63と駆動シャフト50の外周に形成されたフランジ50bとで挟み込まれる。上記のように支持部材42はハウジング21に対して駆動シャフト50の軸方向に変位可能とされ、その支持部材42の表面に合成樹脂材46から圧力が作用することから、その圧力に基づき駆動シャフト50は支持部材42と共に軸方向に変位する。その駆動シャフト50の変位によりフランジ50bは軸受62の内輪62bを転動体62cに押し付け、その転動体62cは止め輪63により抜けを規制された外輪62aに押し付けられるので、軸受62に予圧が付与される。
【0019】
上記構成の電動パワーステアリング装置1の製造に際して、ハウジング21に形成される凹部41に支持部材42を挿入し、その支持部材42により駆動シャフト50の一端部を支持し、その凹部41の内面と支持部材42とで囲まれる空間45に溶融状態の合成樹脂材46を注入して硬化させることで、その支持部材42の表面に合成樹脂材46から圧力を作用させることができる。その圧力により駆動シャフト50を支持部材42と共に径方向に弾性的に変位させることで、ウォーム9をウォームホイール10に押し付ける予圧を付与できる。その予圧の大きさは、支持部材42に合成樹脂材46から作用するウォーム9をウォームホイール10に押し付ける方向の圧力の大きさに応じて適正値に設定できる。これにより、ウォーム9とウォームホイール10の中心間距離を組み立て時に調節することなく、また、ウォーム9からウォームホイール10に回転伝達初期のガタを生じることなく円滑に回転を伝達できる。その支持部材42が弾性材製とされることで、専用の弾性部材を用いることなく駆動シャフト50を支持部材42と共に弾性的に変位させることができ、部品点数の増加を防止できる。さらに、駆動シャフト50の他端を支持する転がり軸受62に、専用の予圧付与機構を設けることなく軸方向の予圧を付与できる。
【0020】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば支持部材42の形状は、その表面に合成樹脂材から作用する圧力に基づき駆動シャフトが支持部材と共に径方向に弾性的に変位し、駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧を付与できればよい。より具体的には、筒状部42aの外周を、上記実施形態では一部領域においては残りの領域におけるよりも軸方向寸法が一定寸法ΔLだけ大きくなる形状としたが、その一部領域においては軸方向寸法が最大となり、残りの領域に向かうに従い漸次小さくなる形状としてもよい。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵補助力伝達用の駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧を簡単な構造により容易に付与でき、組み立て工程を簡単化でき、併せて駆動シャフトを支持する転がり軸受に軸方向の予圧を付与できる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の断面図
【図2】図1のII‐II線断面図
【図3】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における要部の側断面図
【図4】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるハウジングの凹部に挿入された支持部材の正面図
【符号の説明】
3 ステアリングシャフト
8 モータ
9 ウォーム(駆動ギヤ)
10 ウォームホイール(従動ギヤ)
21 ハウジング
41 凹部
42 支持部材
42a 筒状部
42c 張出部
45 空間
46 合成樹脂材
50 駆動シャフト
62 転がり軸受
Claims (5)
- 操舵補助力発生用電動アクチュエータと、
そのアクチュエータにより回転駆動される駆動シャフトと、
その駆動シャフトを覆うハウジングと、
その駆動シャフトの外周に設けられた駆動ギヤと、
その駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを備え、
そのアクチュエータの回転を、その駆動ギヤから従動ギヤを介してステアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング装置において、
そのハウジングに凹部が形成され、
その凹部に駆動シャフトの径方向に弾性的に変位可能な支持部材が挿入され、
その支持部材により駆動シャフトの一端部が支持され、
その凹部の内面と支持部材とで囲まれる空間に、溶融状態で注入後に硬化された合成樹脂材が充填され、
その支持部材の表面に合成樹脂材から作用する圧力に基づき駆動シャフトが支持部材と共に径方向に弾性的に変位することで、その駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧が付与されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - その支持部材は、弾性材製とされることで駆動シャフトの径方向に弾性的に変位可能とされている請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- その支持部材は、駆動シャフトの一端部が挿入される筒状部と、この筒状部の外周から径方向外方に張り出す張出部とを有し、
その張出部の外周と前記凹部の内周とが接するように支持部材は凹部に圧入され、
その支持部材の表面に前記合成樹脂材から作用する圧力の総和が前記駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける方向に向くように、その筒状部の表面形状が定められている請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 - その支持部材はハウジングに対して駆動シャフトの軸方向に変位可能とされ、
前記駆動シャフトの他端部を支持する転がり軸受が前記ハウジングに取り付けられ、
その支持部材の表面に合成樹脂材から作用する圧力に基づき駆動シャフトが支持部材と共に軸方向に変位することで、その転がり軸受に予圧が付与される請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 - 操舵補助力発生用アクチュエータと、そのアクチュエータにより回転駆動される駆動シャフトと、その駆動シャフトを覆うハウジングと、その駆動シャフトの外周に設けられた駆動ギヤと、その駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを備え、そのアクチュエータの回転を、その駆動ギヤから従動ギヤを介してステアリングシャフトに伝達する電動パワーステアリング装置を製造するに際して、
そのハウジングに形成される凹部に、駆動シャフトの径方向に弾性的に変位可能な支持部材を挿入し、その支持部材により駆動シャフトの一端部を支持し、その凹部の内面と支持部材とで囲まれる空間に、溶融状態の合成樹脂材を注入して硬化させ、これにより、その支持部材の表面に合成樹脂材から圧力を作用させ、その圧力により駆動シャフトを支持部材と共に径方向に弾性的に変位させ、この変位により駆動ギヤを従動ギヤに押し付ける予圧を付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法。
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