JP4917806B2 - 電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造 - Google Patents

Description

本発明は、出力軸を軸支するハウジング部において、ベアリング保持用に軸受保持部材を使用するコラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の減速ギヤ構造に関するものである。

近年、自動車の操舵における補助力を電動モータによって得る電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が普及してきている。特に、コラムアシストタイプのＥＰＳにおいては、モータの回転力をウォームギヤを介してウォームホイールに伝達して、モータの回転を減速すると共にその出力を増幅している。この回転力をステアリングホイールに連結された出力軸に伝えることにより、ステアリング操作の回転トルクを補助する構成となっている。

このようなコラムアシストタイプのＥＰＳにおいて、出力軸を軸支するハウジング部でベアリングをスナップリング（Ｃ−ＲＩＮＧ）やネジ等の軸受保持部材で保持するタイプのものは、一般に、この軸受保持部材がハウジングに配設されている（例えば、特開２００３−７２５６６参照。）。

その部分の減速ギヤ構造について図４を参照して説明する。出力軸５がベアリング（軸受）９，４を介してハウジング１を構成するギヤハウジング１３とハウジングカバー１４にそれぞれに軸支されている。この出力軸５の図中右側に入力軸６及び図示しないステアリングホイールが連結されている。以後、軸方向のステアリングホイール側を内側、その逆方向を外側と言い、請求項の表現もこれに従っている。この軸受４はハウジングカバー１４に軸方向内側端部方向から挿入され、これに内嵌している。その軸受４を保持するための軸受保持部材であるスナップリング２もハウジングカバー１４の軸方向内側に設けた溝１４ａに内嵌している。

そして、中抜き部３ａを有するウォームホイール（減速ギヤ）３が出力軸５に外嵌・固定されている。このウォームホイール３の中抜き部３ａは、溝１４ａが設けられた分だけ大きくなったハウジングカバー１４の軸受支持部１４ｂの外径φＢよりもやや大きい内径φＡを有している。この時、ハウジングカバーの軸方向長さを短縮するために、ウォームホイール３の中抜き部３ａにハウジングカバー１４の軸受支持部１４ｂが非接触で入り込んだ状態となるように各部材が配設されている。

しかしながら、従来の上記ＥＰＳの減速ギヤ構造においては、スナップリング２やネジ等の軸受保持部材がウォームホイール３側にあるため、ハウジング１の軸方向長さを短縮したい場合、ハウジング１の図中右端部の軸受支持部１４ｂとウォームホイール３の中抜き部３ａとが接触しないように、ウォームホイール３の外径をある程度大きくする必要があり、結果としてハウジング１全体を径方向に大きくする必要があった。

一方、ハウジング１の小径化を優先する場合、ハウジング１内部のウォームホイール３を小径化する必要があり、図５に示すように、ウォームホイール３の中抜き部３ａの内径φＡがハウジングカバー１４の軸受支持部１４ｂの外径φＢより小さくなるため、ハウジング１とウォームホイール３をコラム軸方向に隙間ｃを配して設定する必要が生じ、ハウジング１が隙間ｃ分だけ軸方向に長くなってしまうという問題点があった。

本発明は、上述した従来例の有する不都合を改善し、ハウジングの径方向の小型化と、軸方向の短縮化の両方が可能な簡単な構成の電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造を提供することを課題としている。

本発明は、ステアリングホイールから回転操舵力を受ける入力軸と、該入力軸の回転に応じてモータ駆動されるウォームと、該入力軸と同軸的に配置され該ウォームに噛み合うウォームホイールを固定し舵取り機構側に回転を伝達するための出力軸とを備え、該出力軸が、前記ウォームホイールの前記入力軸側および舵取り機構側においてそれぞれ第１の軸受および前記ウォームホイールに接触している第２の軸受によりハウジングに支持されており、前記ウォームホイールは前記第２の軸受側の側面に内外周面が軸方向に延びる円柱面状である環状に凹んだ中抜き部が形成されている電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造において、前記第２の軸受を支持する前記ハウジングの軸受支持部は該第２の軸受の外輪を外嵌支持すると共に前記ウォームホイールの前記中抜き部内に非接触に軸方向と平行な円筒状に突出しかつ該中抜き部内で径方向内方に折れ曲がって前記第２の軸受の外輪のウォームホイール側側面に接触して支持し、前記第２の軸受の外輪の前記舵取り機構側側面は軸受保持部材により前記ハウジングに支持されており、前記ハウジングの前記出力軸に対向する面は、前記軸受支持部より前記舵取り機構側において、前記第２の軸受の出入を許す内径を有し、前記出力軸の前記ハウジングに対向する面は、前記軸受支持部より前記舵取り機構側において、前記第２の軸受の出入を許す外径を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造を提供する。

好ましくは、前記ハウジングに取付けられた前記軸受保持部材は、スナップリングを含む。

好ましくは、前記ハウジングに取付けられた前記軸受保持部材は、前記ハウジングに螺合されたネジを含む。

本発明の構成によれば、スナップリングやネジ等の軸受保持部材がギヤハウジングの軸方向内側位置に配設されている場合のように、ギヤハウジングの軸受支持部を肉厚にする必要がなく、軸受支持部の外径を従来より小さくできるため、ウォームホイールの中抜き部の内径（ウォームホイールの外径）を小さくでき、ギヤハウジングを径方向に小型化できる。

それと共に、ギヤハウジングの軸受支持部がウォームホイールの中抜き部内に非接触で入り込んだ状態となるようにギヤハウジングが成形されているため、ギヤハウジングの軸方向の長さを短縮化できる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態を示すＥＰＳの減速ギヤ機構の断面図である。

図１において、図中右方においてステアリングホイール（図示しない）に連なる入力軸６と、図中左方において図示しない舵取り機構のラック・ピニオン機構（図示しない）等に連なる出力軸５とがトーションバー７により同軸的に連結されている。このトーションバー７は入力軸６及び出力軸５に内嵌してその両端部が各々入力軸６及び出力軸５側に固定されている。これにより、入力軸６と出力軸５は弾性的に相対回転可能とされている。

出力軸５の長さ方向略中央部にはウォームホイール３が、そしてその軸方向外内両側位置には軸受（ベアリング）４，９の内輪がそれぞれ外嵌・固定されている（本明細書中、軸方向でステアリングホイール側、すなわち図１中右側を内側とし、その反対側を外側とする。）。これら軸受９，４の外輪はそれぞれハウジング１を構成するギヤハウジング１３とハウジングカバー１４に内嵌・固定されている。即ち、出力軸５は、ハウジング１のハウジングカバー１４とギヤハウジング１３とにそれぞれ軸受４，９を介して回転自在に取り付けられている。ハウジングカバー１４は、外側の軸受４を取り付けている軸受支持部１４ｂがウォームホイール３の中抜き部３ａ内に非接触で入り込んだ状態となるように成形されている。

このウォームホイール３に、ウォーム１２が噛み合っており、ウォーム１２に連なる図示しない電動モータは、ギヤハウジング１３に取り付けられている。

ギヤハウジング１３の軸受９の内側（入力軸６側）で隣接する位置に、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１１が配設されている。電動モータ（図示なし）は、このトルクセンサ１１が出力軸５と入力軸６の相対回転変位量により検出した操舵トルクに主に基づいて制御される。

ハウジングカバー１４の、軸受４の軸方向外側端部側（図中左端部）であって、外側の軸受４のウォームホイール３側とは反対側にはリング状の溝１４ａが設けられ、この溝１４ａに軸受４を保持するためのスナップリング（Ｃ−ＲＩＮＧ）２が軸受固定部材として内嵌することにより装着されている。

このように、外側の軸受４を固定するためのスナップリング２用の溝１４ａがハウジング１の軸方向外側に配設されているため、軸受４の軸方向内側位置のハウジング１に外側の軸受４を固定するための溝１４ａが配設されている従来の場合（図４参照）に較べ、ハウジングカバー１４の軸方向内側端部である軸受支持部１４ｂを溝加工分だけ肉厚にする必要がなく、かつ軸受支持部１４ｂの外径φＢを従来より小さくすることができる。

これに伴って、ウォームホイール３の中抜き部３ａの内径φＡを、外径φＢより小さくならない範囲（φＡ＞φＢ）で小さくできると共に、上記の如く、軸受支持部１４ｂが中抜き部３ａ内に非接触で入り込んだ状態となるようにハウジングカバー１４を成形することにより、図５に示したように、ハウジングカバー１４とウォームホイール３を軸方向に隙間ｃを配した設定にする必要もなくなる。

したがって、ウォームホイール３の外径を小さくできるのに伴って、ギヤハウジング１３の径方向の小型化と、軸方向の長さを短縮化することが可能となる。このように、ギヤハウジング１３、したがってハウジング１を小型化できるので、コラム長さを従来と同一とした場合でも、従来のものよりコラプスストロークを長くすることが可能となり、衝突時の安全性を高めることができる。

また、スナップリング２がハウジングカバー１４の軸方向外側、すなわちハウジング１の外側に設置されているので、組み立て時の組み付けを外側から一方向で挿入してできるので作業性が向上する。加えて、組み立て後でも部品の不具合をハウジング１の外側から容易に見つけられる等、メンテナンス性も向上する。

さらに、従来のＥＰＳで比較的スペースを取る部分であるハウジング１を小型化できるので、車両搭載性が向上し、軽量化にも寄与するものとなる。

図２は、本発明の第２実施形態の、ＥＰＳの減速ギヤ構造を示している。第２実施形態が図１の第１実施形態と異なる点は、ウォームホイール３を軸方向両側でハウジング１に支持する軸受４，９のうち外側の軸受４の固定の仕方である。

すなわち、第２実施形態において、ハウジング１のハウジングカバー１４の、軸受４の軸方向外側端部側（図２中左端部）には雌ネジ１０１ａが形成されており、この雌ネジ１０１ａに環状の雄ネジ１０１ｂが螺合されて軸受４をハウジング１に対して締付け固定する。雄ネジ１０１ｂを締め付け後、ハウジング部分を加締め込んで緩み止め効果を持たせても良い。

本実施形態によればネジ部１０１ａ，１０１ｂは軸受４の軸方向外側にあるので、視認可能であり、またハウジング部のネジ加工の為に必要となる肉厚の増加による減速ギヤの径の大型化を防ぐことが可能となる。

図３は、本発明の第３実施形態を示している。第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、ハウジング１の構造にある。すなわち、第３実施形態においてハウジング１０１はギヤハウジング１１３とセンサハウジング１１４とから構成されている。ギヤハウジング１１３は外側軸受４とウォームホイール３、ウォーム１２を含む減速ギヤ列部とを格納しており、またセンサハウジングは内側軸受９、トルクセンサ１１を含む部分を格納している。

第２および第３実施形態のその他の構造および効果は、第１実施形態と同様であるので、図中符号のみを示し、詳細な説明を省略する。

以上説明したように、本発明によれば、軸受支持部の外径を従来より小さくできるのに伴って、ウォームホイールの外径を小さくできるため、ハウジングの径方向の小型化と、軸方向の長さを短縮化することが同時に可能となる。

また、ハウジングに軸受やスナップリングを組み付ける際に、外側から一方向的に行えるので、作業性やメンテナンス性を向上させることができる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、２００３年７月２４日出願の日本特許出願（特願２００３−２０１２６５）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

以上説明したように、本発明は、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の減速ギヤ構造として利用することができる。

本発明の第１実施形態のＥＰＳの減速ギヤ構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態のＥＰＳの減速ギヤ構造を示す断面図である。 本発明の第３実施形態のＥＰＳの減速ギヤ構造を示す断面図である。 従来のＥＰＳの減速ギヤ構造でギヤハウジングの軸方向を短くした場合を示す断面図である。 従来のＥＰＳの減速ギヤ構造でギヤハウジングの径方向を小さくした場合を示す断面図である。

１，１０１ ハウジング
１４ａ 溝
１４ｂ 軸受支持部
２ スナップリング
３ ウォームホイール
３ａ 中抜き部
４，９ 軸受（ベアリング）
５ 出力軸
６ 入力軸
１３，１１３ ギヤハウジング
１４ ハウジングカバー
１１４ センサハウジング

Claims (3)

1. ステアリングホイールから回転操舵力を受ける入力軸と、
   該入力軸の回転に応じてモータ駆動されるウォームと、
   該入力軸と同軸的に配置され該ウォームに噛み合うウォームホイールを固定し舵取り機構側に回転を伝達するための出力軸とを備え、
   前記出力軸が、前記ウォームホイールの前記入力軸側および舵取り機構側においてそれぞれ第１の軸受および前記ウォームホイールに接触している第２の軸受によりハウジングに支持されており、
   前記ウォームホイールは前記第２の軸受側の側面に内外周面が軸方向に延びる円柱面状である環状に凹んだ中抜き部が形成されている電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造において、
   前記第２の軸受を支持する前記ハウジングの軸受支持部は該第２の軸受の外輪を外嵌支持すると共に前記ウォームホイールの前記中抜き部内に非接触に軸方向と平行な円筒状に突出しかつ該中抜き部内で径方向内方に折れ曲がって前記第２の軸受の外輪のウォームホイール側側面に接触して支持し、
   前記第２の軸受の外輪の前記舵取り機構側側面は前記ハウジングに取付けられた軸受保持部材により前記ハウジングに支持されており、
   前記ハウジングの前記出力軸に対向する面は、前記軸受支持部より前記舵取り機構側において、前記第２の軸受の出入を許す内径を有し、
   前記出力軸の前記ハウジングに対向する面は、前記軸受支持部より前記舵取り機構側において、前記第２の軸受の出入を許す外径を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造。
2. 前記ハウジングに取付けられた前記軸受保持部材は、スナップリングを含む、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造。
3. 前記ハウジングに取付けられた前記軸受保持部材は、前記ハウジングに螺合されたネジを含む、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の減速ギヤ構造。

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