JP4259953B2 - 電動パワーステアリング装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングシャフトに、キーロック機構などの盗難防止機能を備えた電動パワーステアリング装置の改良に関する。

一般に、ステアリング系の一部を構成するステアリングシャフトは、トルクセンサシャフトに嵌合された後、ギアボックス内を通過させて、ギアボックスと一体に組み立てられる。また、ステアリングシャフトには、通常、盗難防止用にキーロック機構が設けられる。

その場合、ステアリングシャフトにギアボックス組立体を装着すると、ステアリングシャフトに設けられたキーロック機構のカラーの外径が大きくなってしまう。そのため、非接触型センサに使用されるコイル組立体の内径を大きくしなければ、ステアリングシャフトをコイル組立体の内部を通過させることができなかった。

そこで、従来の電動パワーステアリング装置では、例えば特許文献１に開示されるように、図６において、ステアリングコラム１０１内に、軸受１０２によってステアリングシャフト１０３を回転自在に配し、該ステアリングシャフト１０３に、盗難防止用のロック部材１０４が設けられる。そして、同文献１では、ステアリング装置の組み立てに際し、ロック部材１０４の受け部１０５の外径Ｄ１が、トルクセンサの磁束発生用コイルの内径よりも大きい場合、センサハウジング、コイル、入出力シャフト、磁束通過部材、従動ギアなどの操舵補助部を組み立てた後、ステアリングシャフト１０３と操舵補助部の入力シャフト１０６とを圧入嵌合によって同行回転可能に連結させるようになっている。

また、例えば特許文献２では、図７に示すように、ステアリングコラム１１１内に配されたステアリングシャフト１１２に盗難防止用のロック部材１１３を設け、該ロック部材１１３を有するコラム部１１４と操舵補助部１１５とを、それぞれ別ユニットとして設計する。そして、ステアリング装置の組み立てに際し、スプラインとセレーションなどの凹凸条部同士の嵌合や、ねじとナットなどの緊締具を使用することにより、コラム部１１４と操舵補助部１１５とを、ステアリングシャフト１１２と入力シャフト１１６との圧入嵌合によって連結させるようになっている。
特開２００３−７２５６６号公報 特開２０００−８５５９６号公報

ところが、上記各従来例の場合、ステアリング装置の組み立てに際し、ステアリングシャフト１０３，１１２と操舵補助部の入力シャフト１０６，１１６とを組み付ける際に、嵌合部分などに大きな荷重が作用してしまい、コイルなどのトルクセンサ部で破損などを生じる恐れがあり、嵌合部分を強度的に補強しなければならないという問題があった。また、組み立て時に、ステアリングシャフト１０３，１１２とギアボックス側の入力シャフト１０６，１１６との連結部に過大な力が作用して、トルクセンサなどの組み付け位置に誤差が生じ、コイルの発生磁束を検出する検出部の相対位置が設計位置からずれたり、トーションバーに変形が生じたりして、トルクセンサの検出精度が低下してしまう恐れがあった。

そこで、本発明の目的は、ステアリング装置の組み立てに際し、ギアボックス側にステアリングシャフトを圧入嵌合させる場合、ギアボックス側のトルクセンサシャフトに治具装着部を設け、嵌合時の強度を向上させるとともに、圧入嵌合部に、別途強度補強用の別部材などを設ける必要をなくし、低コスト化を図るとともに、正確な位置決め状態を維持しつつギアボックス側の各部材に悪影響を与えないようにすることにある。

本発明の上記目的は、トルクセンサで検出された信号に基づいて、電動モータからギアボックス内に配されたウォームホイールなどを介してステアリングシャフトの操舵補助を行うようにした電動パワーステアリング装置において、前記ステアリングシャフトにキーロック機構が設けられるとともに、該キーロック機構と前記ウォームホイールとの間に前記トルクセンサが設けられ、トルクセンサシャフトの一部に、前記ギアボックスの取付用治具を固定するための治具装着部を設け、該治具装着部で、前記ギアボックスの組立体を治具によって固定した状態で、前記ギアボックスに装着されたトルクセンサシャフトに前記ステアリングシャフトを圧入嵌合させるようにしたことにより、達成される。

また、上記目的は、前記治具装着部を、前記ギアボックスと前記ロック機構との間であって、トルクセンサシャフトの外側に突出する環状フランジ部と、該環状フランジ部によって前記トルクセンサシャフトに形成される凹溝とから構成することにより、効果的に達成される。

また、上記目的は、トルクセンサで検出された信号に基づいて、電動モータからギアボックス内に配されたウォームホイールなどを介してステアリングシャフトの操舵補助を行うようにした電動パワーステアリング装置において、前記ギアボックスに、前記ウォームホイールなどの減速機構やコイル組立体などのトルクセンサなどを組み立て、トルクセンサシャフトを装着した後、該トルクセンサシャフトの治具装着部に治具を装着して前記トルクセンサシャフトを固定し、その状態で前記トルクセンサシャフトに前記ステアリングシャフトを圧入嵌合するようにしたことにより、効果的に達成される。

以上の次第で、本発明に係る電動パワーステアリング装置によると、キーロック機構とウォームホイールとの間にトルクセンサを設け、トルクセンサシャフトの一部に、前記ギアボックスの取付用治具を固定するための治具装着部を設け、ギアボックスの組立体を前記装着用治具によって固定した状態で、前記トルクセンサシャフトに前記ステアリングシャフトを圧入嵌合させるようにした。これにより、ギアボックス側のトルクセンサシャフトにステアリングシャフトを圧入嵌合させる際に、治具によってトルクセンサシャフトを強固に固定した状態でステアリングシャフトを圧入嵌合させることができ、組み立て時の強度を向上させることができる。また、トルクセンサシャフトをステアリングシャフトに圧入嵌合する際にトルクセンサシャフトなどに作用する大きな荷重によって、ギアボックス側の各部材に組付け位置に相対的なずれがなくなり、コイル組立体などを設計通りに配置することができる。よって、ステアリングシャフトとトルクセンサシャフトとの組立時の強度が向上するとともに、各部材に悪影響を与えず、トルクセンサの検出精度を良好に保つことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１において、下方に配置された減速機構のハウジング１内に、上下方向に延びる中空の出力軸２が配されている。この出力軸２の中央部外周には、ウォームホイール３が圧入などにより固定的に取り付けられている。ウォームホイール３は、図示しない電動モータの回転軸４に連結されたウォーム５と噛合している。

また、出力軸２は、軸受６ａ，６ｂによりハウジング１に対して回転自在に支持されていて、該出力軸２内には、トーションバー７が配されている。このトーションバー７は、出力軸２側に取り付けられるとともに、上端を入力軸８に取り付けられている。また、トーションバー７の周囲には、ロータリー式接触型のトルクセンサ９が配され、該トルクセンサ９は、コイルが巻き付けられる２つのコイルボビンと、該コイルボビンを内側に収容する円筒状のコイルヨークと、コイル内に発生した電流を検出する回路基板とを備えている。

また、上記トルクセンサ９の出力軸２と入力軸８によってトルクセンサシャフト１０が構成され、該トルクセンサシャフト１０には、図示しないステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１１が装着されている。このステアリングシャフト１１の中央には、盗難防止用のキーロック機構１２が取り付けられている。

また、トルクセンサシャフト１０とステアリングシャフト１１は、その連結部に、図２に示すように、それぞれセレーション部が形成されている。ステアリングシャフト１１の内周には、下端（図１下方）から軸線に対して平行に延在する、４本の細長い切欠であるすり割１１ａと、雌セレーション部１１ｂが形成される。一方、トルクセンサシャフト１０の上端（図１上方）外周には、凸部としての雄セレーション部１０ａが形成され、雌セレーション部１１ｂとの係合によって、両者が連結されている。これにより、ステアリングシャフト１１とトルクセンサシャフト１０とは相対回転不能に連結される。

そして、ステアリングシャフト１１の下方（図１下方）には、環状フランジ部１３が外方に突出するように形成されている。この環状フランジ部１３により、トルクセンサシャフト１０の外周にギアボックスのハウジング１との間で治具装着部１４が形成されている。これにより、図３に示すように、ステアリングシャフト１１をギアボックス側のトルクセンサシャフト１０に圧入嵌合する場合、治具装着部１４に治具１５が装着される。すなわち、治具１５は、図３の矢印方向に移動して、治具装着部１４の所定位置でトルクセンサシャフト１０を両側から挟んで強固に把持するようになっている。この状態で、ステアリングシャフト１１とトルクセンサシャフト１０との圧入嵌合によってステアリングシャフト１１をギアボックス側に固定するようになっている。

以上のように、電動パワーステアリング装置の製造過程では、まず、トルクセンサシャフト１０をステアリングシャフト１１に連結する前に、単独でハウジング１に挿通させる。トルクセンサシャフト１０の最大外径は、トルクセンサ９のコイル内径より小さいため、かかる挿通は容易に行われる。これにより、トルクセンサシャフト１０の上端（図１上方）は、ハウジング１内から上方（図１上方）へと突出することになる。
また、上記と並行して、ステアリングシャフト１１の中央にキーロックカラー１２を取り付けた状態で、トルクセンサシャフト１０とステアリングシャフト１１とがセレーション部で圧入嵌合され、ステアリングシャフト１１はギアボックス側のトルクセンサシャフト１０に固定される。
その際、トルクセンサシャフト１０は、ステアリングシャフト１１に圧入嵌合する前に、図４矢印に示す方向に、治具１５によって挟持されて固定される。この状態で、トルクセンサシャフト１０にステアリングシャフト１１が圧入嵌合される。
ちなみに、ステアリングシャフト１１とトルクセンサ１０を圧入嵌合する場合、環状フランジ部１３には、一般に、１．０〜２．０ｋＮの荷重が作用する。そのため、環状フランジ部１３のフランジ部幅（肉厚）を５ｍｍに設定し、治具１５についても５ｍｍに設定して実験した結果、トルクセンサ９のコイルとトルクセンサユニット１０との相対的な配置に誤差がなくなり、トーションバー７にも変形が生じなかった。

従って、トルクセンサシャフト１０とステアリングシャフト１１との嵌合時に、ギアボックス側の各部材に大きな荷重が作用するが、治具を用いて、ステアリングシャフト１１の嵌合部分の強度を強固に補強することができる。その結果、嵌合部の強度が向上するため、ステアリングシャフト１１の支持部などに別途強度補強用の別部材を設ける必要がなく、低コスト化を図ることができる。

また、嵌合時にトルクセンサシャフト１０とステアリングシャフト１１との連結部に過大な力が作用しても、ギアボックス側のトルクセンサシャフト１０は、治具で強固に固定されるので、圧入嵌合時に、トルクセンサシャフト１０とトルクセンサ９のコイルの相対位置がずれることがなく、またトーションバー７に変形が生じることもない。よって、ギアボックス側の各部材の配置に誤差がなくなり、正確な位置決めを保って、トルクセンサ９の検出精度の低下を防止し、ＥＰＳの基本性能を損なうことがない。

さらに、治具装着部１４は、トルクセンサシャフト１０の外側に、トルクセンサシャフト１０と同心の環状フランジ部１３を突出させて形成しただけであるので、加工が容易であって、製造コストを低く抑えることができる。

また、本発明の変形例として、図５に示すように、ギアボックス側に、トルクセンサシャフト１０をピン２０によって固定するようにしてもよく、ステアリングシャフト１１との圧入嵌合時に作用する軸方向の荷重に対する強度が向上し、上記実施例と同様の作用および効果を奏することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の要部を示す一部切欠断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 電動パワーステアリング装置の組み立て状態を説明する図である。 トルクセンサシャフトを治具で把持する状態を説明する図である。 本発明の変形例を示す要部の説明図である。 従来の電動パワーステアリング装置の要部を説明する図である。 他の従来の電動パワーステアリング装置の要部を説明する図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 出力軸
７ トーションバー
８ 入力軸
９ トルクセンサ
１０ トルクセンサシャフト
１１ ステアリングシャフト
１２ キーロックカラー
１３ 環状フランジ部
１４ 治具装着部
１５ 治具
２０ ピン

Claims (2)

1. トルクセンサで検出された信号に基づいて、電動モータからギアボックス内に配されたウォームホイールなどの減速機構を介してステアリングシャフトの操舵補助を行うようにした電動パワーステアリング装置において、
   前記ステアリングシャフトに設けられたキーロック機構と、
   前記トルクセンサのトルクセンサシャフトの一部に設けられた治具装着部と、
   を備え、
   前記トルクセンサは、前記キーロック機構と前記減速機構との間に設けられ、
   前記治具装着部は、前記トルクセンサシャフトの外側に突出する環状フランジ部と、前記トルクセンサシャフトの外周面と、前記ギアボックスの前記キーロック機構側の上面部とから構成され、かつ、
   前記治具装着部で、前記ギアボックスの組立体を治具によって固定した状態で、前記ギアボックスに装着されたトルクセンサシャフトに前記ステアリングシャフトを圧入嵌合させるようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. トルクセンサで検出された信号に基づいて、電動モータからギアボックス内に配されたウォームホイールなどの減速機構を介してステアリングシャフトの操舵補助を行うようにした電動パワーステアリング装置を製造する方法において、
   前記ギアボックスに、前記減速機構やコイル組立体などのトルクセンサなどを組み立て、トルクセンサシャフトを装着した後、
   該トルクセンサシャフトの外側に突出する環状フランジ部と、前記トルクセンサシャフトの外周面と、前記ギアボックスの前記キーロック機構側の上面部とから構成された治具装着部に治具を装着して前記トルクセンサシャフトを固定し、その状態で前記トルクセンサシャフトに前記ステアリングシャフトを圧入嵌合するようにした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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