JP3707252B2

JP3707252B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP3707252B2
Application number: JP22111798A
Authority: JP
Inventors: 信康安藤; 博福田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP2000038146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは、減速ギヤカバーのチルトピボット部におけるがたや摩耗等を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用パワーステアリング装置としては、エンジンの駆動損失を抑制すると共に小排気量の軽自動車等への採用も可能にするべく、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍと記す）の開発が進められている。ＥＰＳは、電動モータの装着部位によってコラムアシスト型やピニオンアシスト型等に分類され、その型式に応じてステアリングシャフトやステアリングギヤピニオン等に対してアシストが行われる。コラムアシスト型のＥＰＳでは、ステアリングコラムの一部がアルミ合金鋳物の減速ギヤボックス及び減速ギヤカバーにより構成される減速ギヤボックス部により形成され、この減速ギヤボックスに電動モータが取り付けられている。電動モータの回転は、減速ギヤボックスに収納されたウォーム減速機構により減速された後、ステアリングシャフトの一部を形成するアウトプットシャフトに伝達される。
【０００３】
一方、自動車のステアリング装置は、不特定多数の運転者により使用（操舵）されるため、個人の体格や運転姿勢等に対応してステアリングホイールの位置を調整できることが望ましい。このような要望に答えるべく、乗用車に限らず貨物車等においても、チルト機構を採用するものが多くなっている。チルト機構は、ステアリングホイールの位置を上下方向に調整するための機構であり、ステアリングコラムを揺動自在に支持するチルトピボットと、所望の位置（揺動角度）でステアリングコラムを固定するチルトレバー部等からなっている。尚、チルト機構としては、ステアリングコラムとインタミディエートジョイント（中間軸継手）との連結部近傍にチルトピボットを配置した腰振りチルト方式と、ステアリングホイールとステアリングコラムとの間に配置した首振りチルト方式とが公知であるが、後者は位置調整の際にステアリングホイールの傾斜が大きく変化するため、腰振りチルト方式が一般に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コラムアシスト型ＥＰＳに腰振りチルト機構を採用する場合、チルトピボットが減速ギヤカバーに設けられることが多いが、これにより、チルトピボットでのがたつきや減速ギヤカバーに摩耗等が生じる不具合があった。
通常、上述した構成では、図１１に示すように、車体側に固着されたコの字形状のブラケットに減速ギヤカバーを挟持させた上で、減速ギヤカバーとブラケットとをチルトピボットたる軸部材（ボルトやピン等）で連結させる方法が採られる。通常軸部材と貫通孔との隙間は、がたつきをなくすために極力小さくする必要があるが、減速ギヤカバーにおけるチルトピボット部の厚みが大きい場合、軸部材に挿通される貫通孔の軸方向長さが長くなり、その加工精度を高めることが難しくなり、貫通孔と軸部材との間に比較的大きながたが生じることが避けられない。
従来の油圧タイプのパワーステアリングでは、タイヤに回転を与える力はラック＆ピニオンより得られるため、コラム側より大きなトルクを与える必要はない。一方、ＥＰＳではタイヤに回転を与える力はコラムで発生させている。この発生した力の反力は、減速ギヤカバーよりチルトピボットたる軸部材（ボルトやピン等）を介して車体側ブラケットにて受ける。さらに詳しく述べると、発生した反力は減速ギヤカバーからチルトピボットたる軸部材に伝わるわけであるが、軸部材全体で力を受けるわけではなく、主に軸部材の両端で力を受けている。言い換えると軸部材が挿通される貫通孔の両端部（図１１の７１）で力を受けることになり、継続的にこの部位に力がかかり、摩耗が進むこととなる。通常は軸部材は鉄製であり、貫通孔を形成する減速ギヤカバーは比較的軟質のアルミ合金鋳物であるため、減速ギヤカバーに設けられた貫通孔のうち、反力を受ける軸部材の両端と接する箇所が選択的に摩耗することになる。更にチルト操作時に貫通孔の内周面が軸部材との摺接によって摩耗し、長期間の使用によって上述したがたが更に大きくなる虞がある。
【０００５】
このように、貫通孔と軸部材との間にがたが存在すると、車両の走行時にブラケット内で微振動が発生する原因となる。また、ＥＰＳでは、電動モータの起動時に減速ギヤボックスに捻りトルクが作用するため、これによる異音等の発生も避けられなかった。一方、従来の装置では、減速ギヤカバーとブラケットとは比較的大きな接触面をもって接触しているため、相対回動時における摩擦抵抗が大きくなり、チルト操作性が低下する問題があった。
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、減速ギヤカバーのチルトピボット部におけるがたや摩耗等を防止した電動パワーステアリング装置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】
上記課題を解決するべく、本発明では、
ステアリングコラムを車体に支持するための車体側ブラケットと、
ステアリングコラムの一部を構成し、減速ギヤ機構と電動モータの保持に供されるアルミ合金鋳造品の減速ギヤボックス及びアルミ合金鋳造品の減速ギヤカバーと、
この減速ギヤカバー又は減速ギヤボックスと一体に形成され、前記車体側ブラケット内側面間にほぼわたって延在し該ブラケット内側面間に挟持され該ブラケット内側面間をわたって延びる貫通孔を形成したチルトピボット部と、
前記チルトピボット部の前記貫通孔と前記車体側ブラケットとを貫通し、前記ステアリングコラムのチルト時の支点となる軸部材と、
前記減速ギヤカバー又は減速ギヤボックスの前記貫通孔の両端部分に内嵌され、前記軸部材の軸方向両端部に嵌合した筒形状のブッシュと、から成ることを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。
この発明では、例えば、減速ギヤボックスまたは減速ギヤカバーの貫通部の両端に鋼管や砲金等を素材とするブッシュを圧入することで、貫通孔と軸部材との嵌合精度を比較的容易に高めることができる他、軸部材との摺動による貫通孔（ブッシュ）の摩耗をごく少なく抑えることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の電動パワーステアリング装置において、前記ブッシュは、金属素材からなる外筒の内周面に弾性素材からなる内筒を固着させたものとすることが好ましい。この場合、内筒に合成樹脂や合成ゴム等を用いることにより、軸部材とのがたに起因する打音が殆ど発生しなくなる。
【０００８】
また、本発明の電動パワーステアリング装置において、前記ブッシュは、その外端が前記減速ギヤカバーから突出していることが好ましい。この場合、ブラケットの内面とブッシュの端面とが当接することになるため、摩擦抵抗が減少してチルト操作性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るＥＰＳの車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１は傾斜配置されたステアリングコラムを示す。ステアリングコラム１は、アッパブラケット３を介して車体側メンバ５に固定された鋼管製のアッパステアリングコラム（以下、アッパコラムと略称する）７と、ロアブラケット９を介して車体側メンバ５に固定されたアルミ合金鋳造品の減速ギヤカバー１２及び減速ギヤボックス１１とから構成されている。減速ギヤボックス１１と減速ギヤカバー１２とはボルトにより締結されている。アッパコラム７にはアッパステアリングシャフト１５が回動自在に支持されており、減速ギヤカバー１２にはアウトプットシャフト１７が回動自在に支持されている。
【００１０】
アッパステアリングシャフト１５の後端にはステアリングホイール１９が装着される一方、アウトプットシャフト１７の前端にはユニバーサルジョイント２１を介してロアステアリングシャフト２３が連結されている。減速ギヤボックス１１の側面には電動モータ２５が取り付けられており、図示しないウォーム減速機構を介して、その回転力がアウトプットシャフト１７に伝達される。図中、符号２７で示した部材はチルトレバーであり、運転者に操作されることにより図示しないチルト調整機構からアッパコラム７が解放され、チルトピボットＴＰを軸にステアリングコラム１が上下に揺動する。
【００１１】
図２（図１中のＡ−Ａ拡大断面図）および図３（図２中のＢ部拡大図）に示したように、ロアブラケット９は、減速ギヤカバー１２のチルトピボット部３１を挟持するべく下方が開いた略コ字形状となっており、軸部材たるフランジボルト３３とフランジナット３７とによって減速ギヤカバー１２と回動自在に連結されている。また、減速ギヤカバー１２のチルトピボット部３１には、フランジボルト３３が遊嵌する貫通孔４１が穿設されると共に、この貫通孔４１の左右端に比較的大径のブッシュ保持穴４３，４５が形成されている。本実施形態の場合、左右ブッシュ保持穴４３、４５には、図４にその斜視を示した鋼管製で円筒形状のブッシュ４７がそれぞれ圧入されており、フランジボルト３３のシャンク３５がこれらブッシュ４７の軸心に形成された軸穴４９の内周面に摺接している。また、両ブッシュの外端は、チルトピボット部３１から所定量ａ（０．１〜１ｍｍ程度）突出し、ロアブラケット９の内側面に摺接している。尚、軸穴４９の内径は、フランジボルト３３のシャンク３５とほとんどすきまのないように設定されている。
【００１２】
以下、本実施形態の作用を述べる。
車両の走行時や電動モータ２５の起動時において、減速ギヤカバー１２を含むステアリングコラム１には、車体振動や捻りトルク等に起因する種々の起振力が作用する。ところが、本実施形態では、フランジボルト３３とブッシュ４７との軸穴４９が殆どすきまが無いように設定されているため、両者間には殆どがたがない。したがって、これら起振力が存在しても、減速ギヤボックス部１０が振動する事がなく、減速ギヤカバー１２とフランジボルト３３との衝突による異音やステアリングホイールの微振動が発生しないのである。また、減速ギヤカバー１２は、ブッシュ保持穴４３，４５に圧入された比較的硬質のブッシュ４７を介してフランジボルト３３と接している。減速ギヤカバー１２からの反力はブッシュ４７に伝わるが、ブッシュが比較的大きな外径を持つため、ブッシュ保持穴４３，４５に発生する面圧はブッシュが無い場合と比較して小さくなる。ブッシュ４７を介してフランジボルト３３に反力が伝わるが、前述したとおりブッシュは比較的硬質の材料を使う事で、フランジボルト３３と摺接による摩耗も殆ど起こらない。チルトピボット部３１の貫通孔４１の内その両端で反力を受けることにより、ブッシュ４７の外径圧入箇所のみの加工精度を上げれば良いことになる。貫通孔４１のうち、ブッシュ保持穴４３，４５を除いて寸法精度を上げる必要はない。ブッシュ保持穴４３，４５についてはその軸方向長さが比較的短いことからドリル等による加工が容易であると同時にその径寸法の精度も確保しやすい。
【００１３】
次に、ブッシュ４７の形状や構造に係る変形例を図面に基づき説明する。
図５（斜視図），図６（縦断面図）に示したブッシュ４７は、第１の変形例であり、上述した実施形態で用いたものに対し、一端にフランジ５１を形成してある。この変形例によれば、チルトピボット部３１の端面にフランジ５１が当接するためにブッシュ４７の突出量ａが均一になると共に、ブッシュ保持穴４３、４５の加工にあたって軸方向寸法の精度を高める必要がなくなる。
【００１４】
図７（斜視図），図８（縦断面図）に示したブッシュ４７は、第２の変形例であり、鋼管製の外筒５３の内周面に合成樹脂や合成ゴム等の弾性素材からなる内筒５５を固着させた二重構造を採っている。この変形例によれば、減速ギヤカバー１２がロアブラケット９に対し微小に相対移動しても、内筒５５が弾性変形することにより、金属同士の接触による異音が完全に抑えられる。
【００１５】
図９（斜視図），図１０（縦断面図）に示したブッシュ４７は、第３の変形例であり、第１の変形例と第２の変形例との特徴部分を備えたものである。すなわち、鋼管製の外筒５３の内周面に合成樹脂や合成ゴム等の弾性素材からなる内筒５５を固着させると共に、外筒の一端にフランジ５１を形成してある。この変形例によれば、ブッシュ４７の突出量ａが均一になると共にブッシュ保持穴４３、４５の加工にあたって軸方向寸法の精度を高める必要がなくなる他、金属同士の接触による異音も完全に抑えられる。
【００１６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記各実施形態は、本発明をステアリングコラムの下端に減速ギヤボックス部が配置されたＥＰＳに適用したものであるが、ステアリングコラムの中間部に減速ギヤボックス部が配置されたものに適用してもよい。本実施形態では減速ギヤカバーに筒形状のブッシュを内嵌させる例を出したが、減速ギヤボックスに筒形状のブッシュを内嵌させることも可能である。また、上記実施形態では、ブッシュの素材として鋼管を用いたが、砲金や含油焼結合金等を用いてもよいし、内筒を有するものにあっては、内筒に潤滑油含浸合成樹脂等を用いてもよい。また、上記実施形態では、軸部材としてフランジボルトを用い、これをフランジナットで締結するようにしたが、鋼棒製あるいは鋼管製のピンを用い、これをＣ型止め輪等により固定するようにしてもよい。更に、電動アシスト機構やチルト機構の具体的構成やステアリングシャフトやステアリングコラム等の具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングコラムの一部を構成し、減速ギヤ機構と電動モータの保持に供される減速ギヤカバーと、この減速ギヤカバーを車体に連結するべく、当該減速ギヤボックスを挟持する車体側ブラケットと、前記減速ギヤカバーと前記車体側ブラケットとを貫通し、前記ステアリングコラムのチルト時の支点となる軸部材とを有する電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤカバーにおける前記軸部材の貫通部に筒形状のブッシュを内嵌させたため、例えば、減速ギヤカバーの貫通部の両端に鋼管や砲金等を素材とするブッシュを圧入することで、貫通孔と軸部材との嵌合精度を比較的容易に高めることができる他、軸部材との摺動によるブッシュの摩耗をごく少なく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】図２中のＢ部拡大図である。
【図４】ブッシュの斜視図である。
【図５】第１の変形例に係るブッシュを示す斜視図である。
【図６】第１の変形例に係るブッシュを示す縦断面図である。
【図７】第２の変形例に係るブッシュを示す斜視図である。
【図８】第２の変形例に係るブッシュを示す縦断面図である。
【図９】第３の変形例に係るブッシュを示す斜視図である。
【図１０】第３の変形例に係るブッシュを示す縦断面図である。
【図１１】従来例のステアリング装置のロアブラケットを断面として示す図２と同様な図である。
【符号の説明】
１‥‥ステアリングコラム
９‥‥ロアブラケット
１１‥‥減速ギヤボックス
２５‥‥電動モータ
３１‥‥チルトピボット部
３３‥‥フランジボルト
４１‥‥貫通孔
４３，４５‥‥ブッシュ保持穴
４７‥‥ブッシュ
４９‥‥軸穴
５１‥‥フランジ
５３‥‥外筒
５５‥‥内筒
ＴＰ‥‥チルトピボット

Claims

ステアリングコラムを車体に支持するための車体側ブラケットと、
ステアリングコラムの一部を構成し、減速ギヤ機構と電動モータの保持に供されるアルミ合金鋳造品の減速ギヤボックス及びアルミ合金鋳造品の減速ギヤカバーと、
この減速ギヤカバーと一体に形成され、前記車体側ブラケット内側面間にほぼわたって延在し該ブラケット内側面間に挟持され該ブラケット内側面間をわたって延びる貫通孔を形成したチルトピボット部と、
前記チルトピボット部の前記貫通孔と前記車体側ブラケットとを貫通し、前記ステアリングコラムのチルト時の支点となる軸部材と、
前記減速ギヤカバーの前記貫通孔の両端部分に内嵌され、前記軸部材の軸方向両端部に嵌合した筒形状のブッシュと、から成り、
前記貫通孔は前記ブッシュを内嵌する部分において前記貫通孔の他の部分より高精度に加工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。
ステアリングコラムを車体に支持するための車体側ブラケットと、
ステアリングコラムの一部を構成し、減速ギヤ機構と電動モータの保持に供されるアルミ合金鋳造品の減速ギヤボックス及びアルミ合金鋳造品の減速ギヤカバーと、
この減速ギヤボックスと一体に形成され、前記車体側ブラケット内側面間にほぼわたって延在し該ブラケット内側面間に挟持され該ブラケット内側面間をわたって延びる貫通孔を形成したチルトピボット部と、
前記チルトピボット部の前記貫通孔と前記車体側ブラケットとを貫通し、前記ステアリングコラムのチルト時の支点となる軸部材と、
前記減速ギヤボックスの前記貫通孔の両端部分に内嵌され、前記軸部材の軸方向両端部に嵌合した筒形状のブッシュと、
から成ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記貫通孔は前記ブッシュを内嵌する部分において前記貫通孔の他の部分より高精度に加工されていることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
前記ブッシュは、その外端が前記チルトピボット部から突出していることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。