JP3618576B2

JP3618576B2 - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3618576B2
Application number: JP9706399A
Authority: JP
Inventors: 秀紀古内; 聡石倉
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000153767A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、四輪車等の車両の操舵時に補助操舵力を与えるパワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のパワーステアリング装置としては、例えば図２及び図３に示すようなものが提案されており（未公開出願件：特願平１０−９１９７１号図３及び図７参照）、上記補助操舵力を発生する駆動装置（モータ）１０の出力軸１２０と、図示されない車両等の操舵装置に連結される入力軸２１とが、トルクリミッタ２２２を介して連結された構成となっている。
【０００３】
駆動装置１０は、ブラケット１１、ヨーク１２、電機子（アーマチュア）１３、コイル１４、コア１５、磁石１６、整流子１７、ブラシ１８、ベアリング１９、および出力軸１２０を備えた公知の直流モータである。
トルクリミッタ２２２は、上記出力軸１２０と一体に回転可能に取り付けられるリミットカバー２３と、上記入力軸２１に一体に回転可能に取り付けられるリミットプレート１２４と、このリミットプレート１２４をリミットカバー２３に押圧してその摩擦力により一体に回転せしめるための、フェーシングユニット２５としての一対のカバーディスク（摩擦板）２５Ａ，２５Ｂ、リミットカバーの底板部に接する位置に設けられた皿バネ２５０及びワッシャ２５１とを有する。
【０００４】
リミットプレート１２４は、円筒部１２４Ａと円環板状のフランジ部１２４Ｂとがメタルブッシュ１４０を介して結合された形態となっている。
ブッシュ１４０は、円筒部１２４Ａ内に圧入される小径部１４０Ａとフランジ部１２４Ｂと結合される大径部１４０Ｂとから成り、大径部１４０Ｂには、円筒部１２４Ａの軸線（図では、中心軸Ｘと一致）を中心とした環状嵌合部１４０Ｃが形成されている。
【０００５】
また、フランジ部１２４Ｂ中央には、ブッシュ１４０に取り付けるための取付孔１２４Ｃが設けられており、その内径部には該ブッシュ１４０との間の強固な結合状態を維持させるための凹凸状のスプラインが設けられている。
構成手順としては、フランジ部１２４Ｂの上記取付孔１２４Ｃに、該取付孔１２４Ｃ側のフランジ部の縁が上記環状嵌合部１４０Ｃに係合するように蓋となるブッシュ１４０をかしめ、該ブッシュ１４０を円筒部１２４Ａ内に圧入して固定する。このブッシュ１４０は、後述するスプラインが設けられた入力軸２１に塗布したグリースがフェーシングユニット２５との摩擦面に流入し、滑りトルクへ影響を与えるのを防ぐための蓋としても機能している。
この構成例においては、スプラインが形成された円筒部１２４Ａと摩擦クラッチとして面精度が要求されるフランジ部１２４Ｂとが別体に成形されるので、各部材に要求される精度を十分考慮した成形ができるという効果がある。
【０００６】
ここで、円筒部１２４Ａの内周面１３０には、リミットプレート１２４の中心軸方向、すなわち入力軸２１の軸線Ｘ方向に延びる多数のスプライン溝３２…が周方向に等間隔に形成されている。一方、上記入力軸２１の端部には、これらのスプライン溝３２…に噛み合う多数のスプライン２１Ａ…が、それぞれ軸線Ｘ方向に延びるように形成されていて、リミットプレート１２４は、入力軸２１がこのスプライン２１Ａ…を上記スプライン溝３２…に噛み合わせて上記円筒部１２４Ａ内に挿入されることにより、入力軸２１と同軸に上記軸線Ｘ回りに一体に回転可能に、かつ該軸線Ｘ方向には入力軸２１に対して進退自在に、この入力軸２１に取り付けられている。
【０００７】
一方、上記出力軸１２０は、駆動装置１０の上記ブラケット１１から突出する部分１２０Ａの外周に、該出力軸１２０の軸線Ｏ方向に延びる多数のスプライン溝２７…が形成されている。また、上記リミットカバー２３は、本例ではアルミニウム等の軽量な金属材料により略有底円筒状に形成されていて、その底板部分の中央には該リミットカバー２３の中心軸に沿って取付孔２３Ｂが形成されている。そして、この取付孔２３Ｂに上記出力軸１２０の突出部１２０Ａが圧入されることにより、該リミットカバー２３は、上記スプライン溝２７…がリミットカバー２３の取付孔２３Ｂの内壁に食い込み、出力軸１２０に同軸（軸線Ｏに関して）かつ一体回転可能に固定される。
【０００８】
上記一対のカバーディスク２５Ａ，２５Ｂはいずれも、外径がリミットカバー２３の円筒部２３内周に嵌挿可能な大きさとされた略円環板状に形成され、図示しない係合凸部をリミットカバー２３に設けられた図示しない係合凸部に係合することにより、リミットカバー２３と一体に回転可能、かつ上記軸線Ｏ方向に進退自在に該リミットカバー２３内に収容されている。
【０００９】
カバーディスク２５Ａ，２５Ｂの対向する端面には、例えば繊維質とフェノール樹脂等の混合材を圧縮加工成形して成る円環状のフェーシング材３３…が、互いに密着可能にそれぞれ貼り付けられている。なお、フェーシング材３３…のリミットプレート１２４のフランジ部１２４Ｂに密着する面には半径方向の溝が複数箇所設けられ、その溝の深さはフェーシング材３３の厚みの略半分となっている。この溝は、フェーシング材３３の摩耗粉の逃げ溝としての作用を持つものである。
【００１０】
更に、リミットカバー２３の開口部側に形成された環状溝２８には、Ｃリング３４（例えばＪＩＳＢ２８０４に規定される穴用止め輪やＪＩＳＢ２８０６に規定される穴用同心止め輪等のＣ形止め輪）が嵌め込まれており、その内径はリミットカバー２３の上記円筒部２３Ｄの内径よりも小さくされていて、このようなＣリング３４が、僅かに縮径された状態で上記環状溝２８に嵌め込まれることにより、その弾性によって拡径する方向に付勢されてリミットカバー２３内に固定されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成においては、皿バネ２５０の押圧力を介して、被回転体としてのリミットプレート１２４が、これに対する回転体としてのリミットカバー２３の底板部側に押圧され、リミットプレート１２４とフェーシングユニット２５との間に摩擦力を発生させ、モータトルクを伝達させている。
この場合、以下のような懸念点がある。
【００１２】
（１）リミットカバー２３をモータ、即ち駆動装置１０へ圧入後、トルクリミッタ２２２の取り付け、エージング調整や滑りトルクの測定・調整を行うため、製造において総ライン長（ラインタクト）が長くなる。また、上記測定や調整作業の自由度が制限される可能性がある。
（２）滑りトルクに影響するグリースの流入を防ぐブッシュ１４０が設けられた分、部品点数が増えている。なお、グリースの流入が問題の無い程度であれば、ブッシュを設けない構成でも良い。
（３）モータトルク、即ち電機子１３からの動力がリミットカバー２３からフェーシングユニット２５に伝達する過程で、嵌合部にガタが発生する。例えば、入力軸２１側から見たフェーシングユニット２５とリミットカバー２３との配置関係を示す図４内の、破線による円部Ａ等の位置に発生しやすい。また、リミットプレート１２４のフランジ部１２４Ｂをフェーシングユニット２５を構成する２つのカバーディスク２５Ａ、２５Ｂで挟んでおり、動力伝達経路が該フランジ部１２４Ｂの両側に設定されているので、動力が直接リミットプレートに伝達しにくいと言える。
（４）多くの部品が積層されているので、その積圧による公差により、本トルクリミッタの駆動装置１０側の取付面からリミットプレート１２４の先端までの寸法のばらつきが大きい。
【００１３】
本発明は、このような背景の下になされたもので、滑りトルクを容易かつ適正に設定できるとともに、動力の伝達効率の良いトルクリミッタ構造を有す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。また、寸法ばらつきの少ないトルクリミッタ構造を有するパワーステアリング装置を提供することも目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、駆動装置の出力軸と操舵装置の入力軸とをトルクリミッタを介して連結してなるパワーステアリング装置において、
円筒状のケースと、前記出力軸が圧入される軸孔を有する、前記ケースに組み付けられるベースと、前記入力軸と一体に回転可能で、円環状部分を有する被回転体と、前記ベースと前記被回転体との間に設けられ、前記円環状部の一方の面に対して押圧力を発生させる押圧手段と、前記円環状部の他方の面に前記ケースからの動力を伝達する摩擦部材とからなるトルクリミッタを備え、
該トルクリミッタは、前記ベースの軸孔に前記出力軸を圧入することにより駆動装置と連結することを特徴とする。
【００１５】
典型的には、前記ベースは、前記軸孔の周囲に円環状部分を有し、前記被回転体は、前記押圧手段を介して前記ベースの円環状部分と対向する円環状部分を有する。また、前記押圧手段は皿バネや、皿バネから受ける荷重を伝達する滑り材を有する。
前記滑り材は、前記入力軸からグリースが流入した場合の滑りトルクへの影響を無視できる大きさの摩擦係数を有することが好ましい。
また、前記滑り材を、一方の面が曲面形状とされた円環形状にし、前記曲面が前記被回転体に対して環状に線接触するように圧接しても良い。
【００１６】
また、前記ベースの円環状部分の外周部はねじ溝を有し、前記ケースの内周面に刻まれたねじ溝と螺合させることにより、前記ベースを前記ケースに組み付けることができる。
更に、前記円筒状ケースの前記入力軸側の端部内側に円環状部分を設け、該円環状部分と前記被回転体の円環状部分との間に摩擦材を介挿しても良い。また、前記被回転体に前記入力軸が挿入される円筒状部分を設け、前記ベースの軸孔に前記出力軸を圧入する場合には、該円筒状部分の入力軸側の端部から押しピンを挿入して前記ベースを前記出力軸側へ押すことにより行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態によるパワーステアリング装置のトルクリミッタ（５２２）を示す断面図である。本図において、図２及び図３と共通する部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１において、５００は、出力軸１２０側に底を有さない無底円筒状のケースであり、本ケース５００の入力軸２１側は、所定幅の円環状の縁５００Ａを有する。
【００１８】
本実施形態の組み付けにおいて、リミットプレート３２４のフランジ部１２４Ｂは摩擦材として円環状のフェーシング材５１０を介してケース５００の縁５００Ａの裏側に配置され、更に、リミットプレート３２４とベース５４０との間に押圧力を発生させ、その摩擦力により一体に回転せしめるための円環状の滑り材５２０、皿バネ５３０を介してベース５４０がケース５００に取り付けられる。即ち、フェーシング材５１０は、出力軸１２０と一体に回転するケース５００に接着固定されているので、上述した従来構成における問題点（３）で述べたようなガタの発生が無い。
【００１９】
ベース５４０は、駆動装置側に圧入される（出力軸１２０の先端部が圧入される）中心部分の周囲に円環状の部分５４０Ａを有する形状をなしている。該ベース５４０のケース５００に対する取り付けは、円環状部分５４０Ａの外周部およびケース５００の対応する内周部にそれぞれねじ溝を刻み、ベース５４０をケース５００にねじ込むことにより行うが、このねじ込み量を調節することで滑り摩擦力が可変となる。
更に、上記円環状部分５４０Ａの外周部の数箇所に切欠部を設定し、ケース５００のねじ込み量を調整した後に、該ケース５００の端部をこれらの切欠部に対してかしめることにより、調整した滑り摩擦力をより確実に維持させるようにしても良い。
【００２０】
滑り材５２０は、皿バネ５３０から受ける荷重をリミットプレート３２４のフランジ部１２４Ｂに伝達し、皿バネ５３０とリミットプレート３２４との間の滑りに関与する部材であるので、皿バネの荷重を受けても長期にわたりその形状を維持できるような素材を用いる。ここでは金属とするが、上記条件を満足する樹脂でも良い。更に、滑り材５２０として、入力軸側からグリースが流入してきても、滑りトルクへの影響が無視できる程に小さい摩擦係数μのものが使用されている。これにより、グリスの流入が懸案される場合においても、従来のような蓋として機能するブッシュ（１４０）が不要となっている。なお、滑り材５２０は、皿バネ５３０の荷重をフランジ部１２４Ｂに伝達可能であって、該フランジ部１２４Ｂとの接触部における摩擦係数μが無視できる程に小さいものであれば、その形状は限定されないものである。
【００２１】
また、リミットプレート３２４の円筒部とフランジ部とを別体成形とすることにより、上述のように各部材に要求される精度を十分考慮した成形が可能となっているが、そのような精度に関する要求がそれほど高くない場合には、これらを一体に成形してもかまわない。
また、滑り材５２０の、リミットプレート３２４のフランジ部１２４Ｂに接触する側の面は、図１に示すように、曲面としてフランジ部１２４Ｂに対して環状に線接触させることが好ましい。これは、フランジ部１２４Ｂに当接する面の変化が滑りトルクへ影響を及ぼすことを避けるためである。
【００２２】
また、フェーシング材５１０は、ケース５００の縁５００Ａの裏側に接着されるか、もしくは、縁５００Ａの裏側を粗面にして非接着状態としても良い。
本実施形態においては、このようにして組みあがったアセンブリが駆動装置（モータ）側に圧入される。この圧入は、リミットプレート３２４の円筒部３２４Ａの内周面（スプライン面）に沿って押しピンを挿入し、ベース５４０を直接押すことにより行われる。この時、リミットプレート３２４の先端部３２４Ｌを位置基準とし、所定距離分押しピンを挿入することで、駆動装置１０側の取付面までの寸法のばらつきを小さくすることが可能である。
従って、駆動装置に組み付ける以前の工程で、ベース５４０を仮固定してエージング調整や滑りトルクの調整を単体で行うことが可能であり、ラインタクトを短縮することができる。
【００２３】
また、図３に示す従来構成においては、リミットプレート１２４のフランジ部１２４Ｂをフェーシングユニット２５を構成する２つのカバーディスク２５Ａ、２５Ｂで挟んでおり、即ち、動力伝達経路がその両側に設定されている。これに対し、本実施形態における構成においては、フランジ部１２４Ｂから駆動装置１０に向かう方向にのみ動力伝達経路が設定され、滑りトルクの設定が容易であるとともに、電機子１３からの動力がベース５４０を介して直接リミットプレートに伝達し易くなっている。
【００２４】
図５は、上記実施形態例の変形例としてのトルクリミッタの構成を示す断面図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図５において、ケース５００の縁５００Ａには、フェーシング材５１０の位置決め用段差部５００Ｂが設けられている。これにより、フェーシング材５１０は、縁５００Ａに接する面に加えて外周面の一部がケース５００に当接するので、これを安定配置させる上で有効である。なお、この変形例では、フェーシング材５１０はケース５００の位置決め用段差部５００Ｂに位置決めされているのみで接着されていない。この場合、フェーシング材５１０とケース５００との摩擦係数をフランジ部１２４Ｂとのそれよりも高く設定することにより、滑りトルクがかかった時には、必ずフランジ部１２４Ｂ側で滑るようになっている。そして、滑り材５２０とフランジ部１２４Ｂとが接触した状態での滑りが図１の例と同様に行われるようになっている。このようにすることで、フェーシング材５１０のケース５００への接着工程を省くことが可能になる。
【００２５】
図６は、上記実施形態例の別の変形例としてのトルクリミッタの構成を示す断面図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例では、円環状の滑り材５２０の、リミットプレート３２４のフランジ部１２４Ｂに接触する側の形状が、図１のように曲面状で線接触させる形状はなく、図６のように、フランジ部１２４Ｂに対して（円環）面状に接触する形状となっているので、線接触型よりも滑り材５２０にかかる圧力が分散される。従って、滑り材５２０の耐久性を重視する場合は有利な構造となる。
また、本例では、ベース５４０の円環状部分５４０Ａの外周にねじ溝が刻まれるとともに、ケース５００のこれに対応する内周面にねじ溝が刻まれ（符号５００Ｂ参照）、ベース５４０のケース５００へのねじ込み量を調整して滑り摩擦力を調整している。そして、上記螺合部分を更に外側からかしめてねじ部をつぶし、両者を固定している。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パワーステアリング装置のトルクリミッタがアセンブリ化され、当該アセンブリユニットが駆動装置に圧入されるので、駆動装置に組み付ける以前の工程で、ベースを仮固定してエージング調整や滑りトルクの調整を単体で行うことが可能であり、ラインタクトを短縮することができる。
また、出力軸と一体に回転可能とされたベースと、入力軸と一体に回転可能とされた被回転体との間に押圧力を発生させ、その摩擦力によりこれらを一体に回転せしめる押圧手段が設けられるので、被回転体から駆動装置に向かう方向にのみ動力伝達経路が設定され、滑りトルクの設定が容易であるとともに、電機子からの動力がベースを介して直接被回転体に伝達し易くなっている。
【００２７】
また、皿バネから受ける荷重を伝達する滑り材として、滑りトルクへの影響が無視できる程に小さい摩擦係数のものを使用することにより、グリスの流入が懸案される場合においても、従来のような蓋として機能するブッシュが不要となる。
また、滑り材として、一方の面が曲面形状とされた円環形状のものを用い、上記曲面が上記被回転体に対して環状に線接触するように当接させることにより、被回転体に当接する面の変化が滑りトルクへ影響を及ぼすことを避けることができる。
【００２８】
更に、上記ベースの円環状部分の外周部にねじ溝を設け、上記ケースの内周面に刻まれたねじ溝と螺合させて上記ベースを上記ケースに組み付ける場合、このねじ込み量を調節することで滑り摩擦力が可変となる。
また、上記円筒状ケースの上記入力軸側の端部内側に円環状部分を設け、該円環状部分と上記被回転体の円環状部分との間に摩擦材を介挿しても良く、これにより、摩擦材を出力軸と一体に回転するケースに直接配置できるので、上述した従来構成における問題点（３）で述べたようなガタの発生を防ぐことができる。
【００２９】
また、上記被回転体に上記入力軸が挿入される円筒状部分を設け、上記ベースの軸孔への上記出力軸の圧入を、該円筒状部分の入力軸側の端部から押しピンを挿入して上記ベースを上記出力軸側へ押すことにより行うことができ、この場合、被回転体の先端部を位置基準とし、所定距離分押しピンを挿入することで、駆動装置側の取付面までの寸法のばらつきを小さくすることが可能である。
即ち、本発明によれば、滑りトルクを容易かつ適正に設定できるとともに、動力の伝達効率の良いトルクリミッタ構造を有するパワーステアリング装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるトルクリミッタ５２２部分の断面図である。
【図２】従来のパワーステアリング装置を示す断面図である。
【図３】図２に示す従来例のトルクリミッタ２２２部分の（拡大）断面図である。
【図４】図３に示す従来例のトルクリミッタ２２２部分の、フェーシングユニット２５とリミットカバー２３との配置関係を説明するための、入力軸２１側から見た概略正面図である。
【図５】上記実施形態の変形例であるトルクリミッタの断面図である。
【図６】上記実施形態の別の変形例であるトルクリミッタの断面図である。
【符号の説明】
２１入力軸
１２０出力軸
５２２トルクリミッタ
３２４リミットプレート
３２４Ａ円筒部
１２４Ｂフランジ部
５００ケース
５１０フェーシング材
５２０滑り材
５３０皿バネ
５４０ベース
Ｏ出力軸１２０の軸線
Ｘ入力軸２１の軸線

Claims

駆動装置の出力軸と操舵装置の入力軸とをトルクリミッタを介して連結してなるパワーステアリング装置において、
円筒状のケースと、
前記出力軸が圧入される軸孔を有する、前記ケースに組み付けられるベースと、
前記入力軸と一体に回転可能で、円環状部分を有する被回転体と、前記ベースと前記被回転体との間に設けられ、摩擦力により前記円環状部の一方の面に対して押圧力を発生させる押圧手段と、前記円環状部の他方の面に前記ケースからの動力を伝達する摩擦部材とからなるトルクリミッタを備え、
該トルクリミッタは、前記ベースの軸孔に前記出力軸を圧入することにより駆動装置と連結することを特徴とするパワーステアリング装置。
前記ベースは、前記軸孔の周囲に円環状部分を有し、前記ベースの円環状部分は、前記押圧手段を介して前記被回転体の円環状部分と対向する請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記押圧手段は皿バネを有する請求項１に記載のパワーステアリング装置。
前記押圧手段は前記皿バネから受ける荷重を伝達する滑り材を更に有する請求項３に記載のパワーステアリング装置。
前記滑り材は、前記入力軸からグリースが流入した場合の滑りトルクへの影響を無視できる大きさの摩擦係数を有する請求項４に記載のパワーステアリング装置。
前記滑り材は一方の面が曲面形状とされた円環形状であり、前記曲面が前記被回転体に対して環状に線接触するように当接される請求項４に記載のパワーステアリング装置。
前記ベースの円環状部分の外周部はねじ溝を有し、前記ケースの内周面に刻まれたねじ溝と螺合させることにより、前記ベースを前記ケースに組み付ける請求項２に記載のパワーステアリング装置。
前記円筒状ケースの前記入力軸側の端部内側に円環状部分が設けられ、該円環状部分と前記被回転体の円環状部分との間に摩擦材が介挿された請求項２に記載のパワーステアリング装置。
前記被回転体は、前記入力軸が挿入される円筒状部分を有し、前記ベースの軸孔への前記出力軸の圧入は、該円筒状部分の入力軸側の端部から押しピンを挿入して前記ベースを前記出力軸側へ押すことにより行う請求項１に記載のパワーステアリング装置。