JP5338180B2

JP5338180B2 - 電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5338180B2
Application number: JP2008200384A
Authority: JP
Inventors: 篤渡邊; 淳大島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: JP2010036678A

Description

本発明は、電動モータを駆動して所要の操舵補助力をステアリングギヤに付与する電動式パワーステアリング装置に関する。

電動式パワーステアリング装置は、ハンドル側の入力軸と車輪側の出力軸をトーションバーで連結し、このトーションバーの捩れをトルクセンサで検出し、この検出結果から、トーションバーに作用するトルクを検出し、電動モータを駆動して、所要の操舵補助力を出力軸に付与している。

このような電動式パワーステアリング装置では、車体に電動式パワーステアリング装置を取り付けた時に、ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態を精度良く一致させるためには、ハンドルの回転が伝達される入力軸の雄セレーションの位相と、車輪側に回転を伝達する出力軸の雄セレーションの位相を精度良く一致させる必要がある。

しかし、電動式パワーステアリング装置では、入力軸に出力軸を組み付けた時に、トルクセンサが磁気的中立状態になるように組み付ける必要がある。この磁気的中立状態に入力軸と出力軸を組み付けた時に、入力軸の雄セレーションの加工誤差と出力軸の雄セレーションの加工誤差が積み重なって、入力軸の雄セレーションの位相と、出力軸の雄セレーションの位相に差異が生じ、ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態のずれが大きくなる。ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態のずれは、丸ハンドルではわかりにくいが、バーハンドルでは、その左右方向の長さが長いために、両端グリップ部に拡大されて顕著に表れるため、問題となる。

入力軸の雄セレーションと出力軸の雄セレーションを、それぞれ部品単位で切削加工によって高精度に加工すれば、入力軸に出力軸を組み付けた時に、入力軸の雄セレーションの位相と、出力軸の雄セレーションの位相を一致させて、ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態を精度良く一致させることが可能となる。しかし、切削加工では量産には適せず、製造コストも高くなる。また、転造による雄セレーションの加工は、量産と製造コストの点では適しているが、高精度に雄セレーションを製造するのが難しい。

特許文献１、特許文献２に示す電動式パワーステアリング装置は、電動式パワーステアリング装置の入力軸側に形成したテーパー軸に、ハンドル側に形成したテーパー孔を嵌合して、ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態を精度良く一致させている。

しかし、特許文献１、特許文献２に示す電動式パワーステアリング装置では、電動式パワーステアリング装置の車体への取り付け時に、ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態を精度良く一致させるための作業を行う必要があるため、車体の総組み付け時間が長くなる。また、テーパー軸とテーパー孔との摩擦による結合であるため、大きな回転トルクが繰り返してハンドルに加わると、テーパー軸とテーパー孔との結合部にガタが生じ、ハンドルが空転する恐れがある。

特開２００６−２５６５７６号公報特開２００６−２５６５７７号公報

本発明は、電動式パワーステアリング装置単体で、入力軸のセレーションの位相と、出力軸のセレーションの位相を精度良く一致させて、ハンドルの中立状態と車輪側の中立状態を精度良く一致させることを可能にした電動式パワーステアリング装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ギヤハウジング、上記ギヤハウジングに回転可能に軸支され、車輪側に回転を伝達するセレーションを有する出力軸、上記出力軸にハンドル側の回転を伝達する中空軸、上記中空軸に形成された軸方向貫通孔に内嵌し、軸方向の一端が中空軸のハンドル側の端部にピンで結合され、軸方向の他端が上記出力軸にトルク伝達可能に係合したトーションバー、上記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ、上記トルクセンサの検出値に応じて所定の操舵補助力を上記出力軸に付与する電動モータ、上記中空軸の外周に形成された雄セレーションに圧入して係合し、中空軸の雄セレーションよりも硬度の低い内径孔を有する中空のトルク伝達筒、上記トルク伝達筒のハンドル側の端部に形成され、ハンドルの回転が伝達されるセレーション、上記ギヤハウジングとトルク伝達筒との間に介挿され、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受を備え、上記中空軸の外周には、中空軸にトルク伝達筒を圧入した時の圧入荷重を支持する段差面が形成されており、上記トーションバーと上記出力軸が組み付けられた上記中空軸と上記トルク伝達筒とは、上記出力軸のセレーションと上記トルク伝達筒のセレーションの位相を一致させて、上記中空軸の外周に形成されている上記段差面で圧入荷重を支持しながら、上記中空軸の雄セレーションにトルク伝達筒の内径孔を塑性変形させながら圧入して係合させたものであることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

第２番目の発明は、ギヤハウジング、上記ギヤハウジングに回転可能に軸支され、車輪側に回転を伝達するセレーションを有する出力軸、上記出力軸にハンドル側の回転を伝達する中空軸、上記中空軸に形成された軸方向貫通孔に内嵌し、軸方向の一端が中空軸のハンドル側の端部にピンで結合され、軸方向の他端が上記出力軸にトルク伝達可能に係合したトーションバー、上記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ、上記トルクセンサの検出値に応じて所定の操舵補助力を上記出力軸に付与する電動モータ、上記中空軸の外周に圧入して係合し、中空軸の外周よりも硬度の高い雌セレーションを有する中空のトルク伝達筒、上記トルク伝達筒のハンドル側の端部に形成され、ハンドルの回転が伝達されるセレーション、上記ギヤハウジングとトルク伝達筒との間に介挿され、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受を備え、上記中空軸の外周には、中空軸にトルク伝達筒を圧入した時の圧入荷重を支持する段差面が形成されており、上記トーションバーと上記出力軸が組み付けられた上記中空軸と上記トルク伝達筒とは、上記出力軸のセレーションと上記トルク伝達筒のセレーションの位相を一致させて、上記中空軸の外周に形成されている上記段差面で圧入荷重を支持しながら、上記トルク伝達筒の雌セレーションに中空軸の外周を塑性変形させながら圧入して係合させたものであることを特徴とする電動式パワーステアリング装置である。

本発明の電動式パワーステアリング装置では、ギヤハウジングに回転可能に軸支され、車輪側に回転を伝達するセレーションを有する出力軸と、出力軸にハンドル側の回転を伝達する中空軸と、中空軸の外周にセレーション圧入される中空のトルク伝達筒と、トルク伝達筒のハンドル側の端部に形成され、ハンドルの回転が伝達されるセレーションと、ギヤハウジングとトルク伝達筒との間に介挿され、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受とを備え、出力軸のセレーションとトルク伝達筒のセレーションの位相を一致させて、中空軸の外周にトルク伝達筒をセレーション圧入して係合している。

また、本発明の電動式パワーステアリング装置では、ギヤハウジングに挿通されハンドルの回転が伝達されるセレーションを有する入力軸と、入力軸の回転を車輪側に伝達する中空軸と、中空軸の外周にセレーション圧入される中空のトルク伝達筒と、トルク伝達筒の外周の車輪側の端部に形成され、トルク伝達筒の回転を車輪側に伝達するセレーションと、ギヤハウジングとトルク伝達筒との間に介挿され、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受とを備え、入力軸のセレーションとトルク伝達筒のセレーションの位相を一致させて、中空軸の外周にトルク伝達筒をセレーション圧入して係合している。

従って、電動式パワーステアリング装置単体で、入力側と出力側のセレーションの位相が一致し、ハンドルと車輪の中立位置を、高精度に一致させることが可能となる。

また、入力側と出力側のセレーションを高精度に加工する必要がなくなるため、セレーションの転造加工が可能で、量産性と製造コストに優れる。さらに、トルク伝達筒を中空軸の外周にセレーション圧入して結合させるため、従来のテーパー軸とテーパー孔の結合部に生じるガタや空転の恐れがない。また、電動式パワーステアリング装置単体で、入力側と出力側のセレーションの位相が一致するため、従来のテーパー軸とテーパー孔の結合と比較して、車体への組み付け時間を短縮することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の実施例の電動式パワーステアリング装置２０のギヤハウジング部分の縦断面図である。図１に示すように、電動式パワーステアリング装置２０のギヤハウジング２１には、中空軸１１と出力軸２３が同一中心軸線上に配置されている。

出力軸２３は軸受（深みぞ形ラジアル玉軸受）４１によって、カバー２２に回転可能に軸支されている。カバー２２は、ギヤハウジング２１の左側開放端を覆っている。中空軸１１と出力軸２３は、トーションバー２４によって連結されている。

出力軸２３の右端寄りには円盤状の芯金５２が圧入され、芯金５２の外周には、ウォーム５３と噛み合うウォームホイール５１が圧入されている。出力軸２３に対する芯金５２の圧入は、セレーション圧入（出力軸２３の右端外周の雄セレーションを焼き入れして硬度を高くし、芯金５２の生材の内径孔に雄セレーションを圧入し、内径孔を塑性変形させる）である。ウォーム５３は、図示しない電動モータによって回転駆動される。出力軸２３の左端（車体前方側端部の車輪側）には、雄セレーション２３１が形成され、この雄セレーション２３１が、図示しない自在継手、中間シャフト、ステアリングギヤ等を介してタイロッドに連結され、図示しない車輪を操舵する。出力軸２３左端の雄セレーション２３１に代えて雌セレーションを形成し、この雌セレーションを、図示しない自在継手、中間シャフト、ステアリングギヤ等を介してタイロッドに連結してもよい。

トーションバー２４は、中空軸１１に形成された軸方向貫通孔１１４に内嵌している。トーションバー２４は、出力軸２３にその左端（車体前方側端部の車輪側）が圧入され、その右端（車体後方側端部のハンドル側）がピン２５によって、中空軸１１の右端に連結されている。

出力軸２３とトーションバー２４の圧入は、セレーション圧入（トーションバー２４外周の雄セレーションを焼き入れして硬度を高くし、出力軸２３の生材の内径孔にトーションバー２４の雄セレーションを圧入し、内径孔を塑性変形させる）である。また、トーションバー２４は、中空軸１１の軸方向貫通孔１１４の左端に、ブッシュ２６によって外周を軸支されている。

トーションバー２４に作用するトルクを検出するトルクセンサ６１は、センサーシャフト部６２、検出コイル６３、円筒部材６４から構成されている。センサーシャフト部６２は、中空軸１１の左端（車体前方側端部の車輪側）に一体的に形成されている。検出コイル６３は、ギヤハウジング２１との間に隙間を有し、ギヤハウジング２１の内側に圧入した板バネでギヤハウジング２１に固定されている。円筒部材６４は、センサーシャフト部６２の外周と、検出コイル６３の内周との間の隙間に配置されている。

円筒部材６４は出力軸２３の右端（車体後方側端部）に、かしめによって固定され、センサーシャフト部６２には、軸方向に延びた複数の凸条が円周方向に等間隔に形成されている。円筒部材６４には、検出コイル６３に対向する位置に、円周方向に等間隔に複数の長方形の窓が形成されている。

中空軸１１には、中空のトルク伝達筒１２が外嵌している。トルク伝達筒１２は、中空軸１１の右端（トーションバー２４と中空軸１１のピン２５による結合部）よりも車体前方側（車輪側）で、中空軸１１にトルク伝達可能に係合している。トルク伝達筒１２と中空軸１１の係合は、トルク伝達筒１２の内径孔１２１と中空軸１１の雄セレーション１１１のセレーション圧入（中空軸１１の雄セレーション１１１を焼き入れして硬度を高くし、トルク伝達筒１２の生材の内径孔１２１に雄セレーション１１１を圧入し、内径孔１２１を塑性変形させる）による係合である。すなわち、中空軸１１とトルク伝達筒１２とは、トルク伝達可能に係合することによって一体化して、従来の入力軸の機能を有している。

ギヤハウジング２１とトルク伝達筒１２との間には、トルク伝達筒１２を回転可能に軸支する二個の軸受（深みぞ形ラジアル玉軸受）４２、４３が、トルク伝達筒１２の軸方向に隣接して介挿されている。軸受４２、４３は、トルク伝達筒１２と中空軸１１のセレーション係合部と中空軸１１の右端との間の軸方向位置に配置されている。トルク伝達筒１２を中空軸１１に圧入すると、圧入部のトルク伝達筒１２の外径寸法が膨張するため、圧入部から軸方向にずらした位置に軸受４２、４３を配置するのが好ましい。

トルク伝達筒１２の内周１２２と中空軸１１の外周１１２との間には、隙間が形成されている。この隙間は、トルク伝達筒１２と中空軸１１とのセレーション係合部から中空軸１１の右端までの軸方向の全長にわたって形成されている。このトルク伝達筒１２の内周１２２と中空軸１１の外周１１２との間の隙間は、トルク伝達筒１２と中空軸１１とのセレーション係合部から形成する必要はなく、軸受４２、４３によるトルク伝達筒１２の軸支部から、中空軸１１の右端までの軸方向の全長にわたって形成してもよい。

また、トルク伝達筒１２の右端（車体後方側端部のハンドル側）には、雄セレーション１２３が形成され、この雄セレーション１２３が、図示しないステアリングシャフトを介してハンドル（丸ハンドルでもバーハンドルでもよい）に連結され、ハンドルの回転がトルク伝達筒１２に伝達される。トルク伝達筒１２右端の雄セレーション１２３に代えて雌セレーションを形成し、この雌セレーションを、図示しないステアリングシャフトを介してハンドルに連結してもよい。

トルク伝達筒１２に大きな曲げ荷重が負荷されると、この曲げ荷重によって、トルク伝達筒１２が弾性変形する。トルク伝達筒１２の内周１２２と中空軸１１の外周１１２との間の隙間は、このトルク伝達筒１２の弾性変形量よりも大きく設定されている。従って、中空軸１１、トーションバー２４には曲げ荷重が作用せず、トーションバー２４の捩れが操舵トルクを正確に反映するため、出力軸２３に適切な操舵補助力を付与することが可能となる。

トルク伝達筒１２に大きな曲げ荷重が負荷されると、この曲げ荷重によって、トルク伝達筒１２が弾性変形するとともに、軸受４２、４３の内輪と外輪との間に傾きが生じる。しかし、本発明の実施例に示すように、トルク伝達筒１２を少なくとも二個の軸受４２、４３でギヤハウジング２１に軸支すれば、曲げ荷重による軸受４２、４３の内輪と外輪との間の傾きが小さくなるため、トルク伝達筒１２の変形が小さくなり、好ましい。

また、トルク伝達筒１２を回転可能に軸支する軸受４２、４３が、トルク伝達筒１２と中空軸１１とのセレーション係合部と中空軸１１の右端（トーションバー２４と中空軸１１のピン２５による結合部）との間の軸方向位置に配置されている。従って、ギヤハウジング２１が大きくならず、重量の増加や車室内の所要スペースの増大が抑制されて、電動式パワーステアリング装置の小型軽量化が可能となる。

本発明の電動式パワーステアリング装置２０の組立手順は下記の通りである。図２は出力軸２３に中空軸１１を組み付けた後、中空軸１１にトルク伝達筒１２を組み付ける前の状態を示す縦断面図である。図２に示すように、まず、出力軸２３に、ウォームホイール５１が圧入された芯金５２、トーションバー２４、円筒部材６４を圧入する。

次ぎに、中空軸１１をトーションバー２４に外嵌し、中空軸１１を出力軸２３に対して相対回転させて、センサーシャフト部６２の表面の凸条と円筒部材６４の窓との間の位相を、磁気的中立状態にする。磁気的中立状態の検出は、図示しないマスター検出コイルで行う。この磁気的中立状態で、中空軸１１とトーションバー２４にピン孔２５１を加工し、このピン孔２５１にピン２５を打ち込んで、中空軸１１とトーションバー２４を連結する。

次ぎに、トルク伝達筒１２を中空軸１１に組み付ける。図３は、中空軸１１にトルク伝達筒１２を組み付ける工程を示す縦断面図である。図４（１）はトルク伝達筒１２の雄セレーション１２３とプレス機械のスライド側との結合状態を示す縦断面図、図４（２）は図４（１）のＡ−Ａ断面図である。

図５（１）は出力軸２３の雄セレーション２３１とプレス機械のボルスタ側との結合状態を示す縦断面図、図５（２）は図５（１）のＢ−Ｂ断面図である。図６（１）は図３の組み付け治具に出力軸と中空軸の組み付け品が正常にセットされた状態を示す要部の縦断面図、図６（２）は図３の組み付け治具に出力軸と中空軸の組み付け品が軸方向にずれてセットされた状態を示す要部の縦断面図である。

図３から図６に示すように、トルク伝達筒１２と中空軸１１の組み付けは、プレス機械で行う。プレス機械の下部のボルスタ７１の上面には、雌セレーション治具７２と保持治具７３Ａ、７３Ｂが取り付けられる。また、プレス機械の上部のスライド７４の下面には、雌セレーション治具７５が取り付けられる。

ボルスタ７１の上面に固定された雌セレーション治具７２は、円筒形状で、雌セレーション７２１が内周に形成され、出力軸２３の雄セレーション２３１に係合可能である。また、プレス機械の上部のスライド７４に固定された雌セレーション治具７５は、円筒形状で、雌セレーション７５１が内周に形成され、トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３に係合可能である。雌セレーション７２１、雌セレーション７５１は、雄セレーション２３１、雄セレーション１２３と係合した時のガタを小さくするために、嵌合がきつめに加工されている。

雌セレーション７２１と雌セレーション７５１の位相を高精度に一致させて、雌セレーション治具７２、雌セレーション治具７５を、各々ボルスタ７１、スライド７４に固定する。この高精度な位相合わせは、軸方向の両端に高精度に雄セレーションが加工されたマスターセレーション軸を、雌セレーション７２１と雌セレーション７５１に同時に係合させることによって行う。

図４、図５に示すように、トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３、出力軸２３の雄セレーション２３１には、各々、欠歯部１２４、２３３が形成されている。図３に示すように、この欠歯部１２４、２３３の位相が一致するように、トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３を雌セレーション治具７５に係合させ、出力軸２３の雄セレーション２３１
を雌セレーション治具７２に係合させる。位相合わせの目印となる欠歯部１２４、２３３
に代えて、雄セレーション１２３及び雄セレーション２３１に、セレーションの谷部を埋めた谷埋部、またはマーキングを施してもよい。

保持治具７３Ａ、７３Ｂは、トルク伝達筒１２を中空軸１１に圧入する時の荷重を支持する。すなわち、保持治具７３Ａ、７３Ｂは、円筒を縦に二つ割りした形状を有し、ボルスタ７１の上面に沿って図３の左右方向に移動可能で、中空軸１１の外周１１２を図３の左右方向から挟持する。

図６（１）に示すように、中空軸１１の外周１１２には、雄セレーション１１１の下方に段差面１１５が形成されている。出力軸２３と中空軸１１の組み付け品が、保持治具７３Ａ、７３Ｂに正常にセットされた状態で、保持治具７３Ａ、７３Ｂを図６（１）の矢印Ｐ方向（保持方向）に移動させる。すると、図６（１）に示すように、保持治具７３Ａ、７３Ｂの把持面７３２Ａ、７３２Ｂが中空軸１１の外周１１２を把持するとともに、中空軸１１の段差面１１５が、保持治具７３Ａ、７３Ｂの上面７３１Ａ、７３１Ｂに当接する。

従って、トルク伝達筒１２を中空軸１１に圧入する時の圧入荷重が、段差面１１５と保持治具７３Ａ、７３Ｂの上面７３１Ａ、７３１Ｂで支持される。そのため、中空軸１１は下方には動かされず、トーションバー２４には圧入時の荷重が加わらないため、トーションバー２４が曲がることはない。

図６（２）に示すように、出力軸２３と中空軸１１の組み付け品が、保持治具７３Ａ、７３Ｂに対して、軸方向の上側にずれてセットされた状態で、保持治具７３Ａ、７３Ｂを図６（２）の矢印Ｐ方向（保持方向）に移動させる。すると、ウォームホイール５１の外周が、保持治具７３Ａ、７３Ｂの小径内周面７３３Ａ、７３３Ｂに当接して、保持治具７３Ａ、７３Ｂが保持方向へ移動するのを止める。

これによって、保持治具７３Ａ、７３Ｂの把持面７３２Ａ、７３２Ｂが、薄肉の円筒部材６４を締め付けて、円筒部材６４を変形させたり、傷つけたりしないようにしている。

トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３の欠歯部１２４、出力軸２３の雄セレーション２３１の欠歯部２３３の位相が一致するように、トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３を雌セレーション治具７５に係合させ、出力軸２３の雄セレーション２３１を雌セレーション治具７２に係合させる。

図６（１）に示すように、出力軸２３と中空軸１１の組み付け品を、保持治具７３Ａ、７３Ｂに対して、軸方向の位置が正常位置になるようにセットする。次ぎに、保持治具７３Ａ、７３Ｂの把持面７３２Ａ、７３２Ｂで中空軸１１の外周１１２を把持し、中空軸１１の段差面１１５を保持治具７３Ａ、７３Ｂの上面７３１Ａ、７３１Ｂに当接させる。

この状態で、図３に示すスライド７４を下降させて、トルク伝達筒１２を中空軸１１に外嵌し、トルク伝達筒１２の内径孔１２１を中空軸１１の雄セレーション１１１に圧入し、内径孔１２１を塑性変形させて雄セレーション１１１に係合させる。

従って、電動式パワーステアリング装置２０単体で、トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３と出力軸２３の雄セレーション２３１の位相が精度良く一致し、ハンドルと車輪の中立位置を、高精度に一致させることが可能となる。

また、トルク伝達筒１２の雄セレーション１２３と出力軸２３の雄セレーション２３１を高精度に加工する必要がなくなるため、量産と製造コストに優れた転造加工が可能となる。さらに、トルク伝達筒１２の内径孔１２１を中空軸１１の雄セレーション１１１にセレーション圧入して結合させるため、従来のテーパー軸とテーパー孔の結合部に生じるガタや空転の恐れがない。また、電動式パワーステアリング装置単体で、入力側と出力側のセレーションの位相が一致するため、従来のテーパー軸とテーパー孔の結合と比較して、車体への組み付け時間を短縮することができる。

上記実施例では、中空軸１１の雄セレーション１１１を焼き入れして硬度を高くし、トルク伝達筒１２の生材の内径孔１２１に雄セレーション１１１を圧入し、内径孔１２１を塑性変形させている。他の例として、トルク伝達筒１２に形成した雌セレーションを焼き入れして硬度を高くし、中空軸１１の生材の外周にトルク伝達筒１２の雌セレーションを圧入し、中空軸１１の生材の外周を塑性変形させてもよい。

図７（１）が、中空軸１１に対するトルク伝達筒１２の組み付けが完了した状態を示す軸組み付け品の縦断面図である。出力軸２３、ウォームホイール５１、トーションバー２４、中空軸１１、トルク伝達筒１２が組み付けられた軸組み付け品を、図１の検出コイル６３、軸受４２、４３が組み付けられたギヤハウジング２１に組み付ける。

軸組み付け品の組み付けは、ギヤハウジング２１に、図１の左側（車体前方側）から挿入する。次ぎに、軸受４１が組み付けられたカバー２２を、ギヤハウジング２１に図１の左側（車体前方側）から組み付ければ、電動式パワーステアリング装置２０の組立が完了する。

この電動式パワーステアリング装置２０を車体に組み付け、図示しないハンドルを操作すると、ハンドルの回転がトルク伝達筒１２に伝達される。トルク伝達筒１２の回転力が、トルク伝達筒１２の内径孔１２１と中空軸１１の雄セレーション１１１、中空軸１１、ピン２５、トーションバー２４を介して出力軸２３に伝達される。

この時、車輪側の抵抗によって、中空軸１１と出力軸２３を連結するトーションバー２４に捩れが生じ、センサーシャフト部６２の表面の凸条と円筒部材６４の窓との間に相対回転が生じる。

この相対回転で、センサーシャフト部６２に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル６３がインダクタンスの変化として検出する。この検出結果から、トーションバー２４に作用するトルクを検出し、図示しない電動モータを駆動してウォーム５３を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム５３の回転は、ウォームホイール５１、芯金５２、出力軸２３を介して車輪に伝達され、運転者の操舵トルクを軽減する。

図７（１）、（２）に示すように、大トルクが中空軸１１に負荷された時に、トーションバー２４に過大な捩れ応力が作用するのを防止するために、中空軸１１と出力軸２３との間には、ストッパが形成されている。

すなわち、図７（２）に拡大して示すように、中空軸１１の左端外周と出力軸２３の右端内周の嵌合部には、ストッパ１１３、２３２が形成されている。ストッパ１１３、２３２は、等角度間隔に各８個形成され、トルクが中空軸１１に負荷されない時には、回転方向の隙間βを有している。大トルクが中空軸１１に負荷されると、ストッパ１１３、２３２が当接し、トーションバー２４に過大な捩れ応力が作用するのを防止している。

しかし、ストッパ１１３、２３２が当接してからも、トルク伝達筒１２、中空軸１１は若干捩れる。このトルク伝達筒１２、中空軸１１の若干の捩れによって、トーションバー２４も若干捩れる。

ストッパ１１３、２３２が当接してからのトーションバー２４の捩れは、トーションバー２４の耐久性に影響するため、できる限り小さいことが望ましい。本発明の実施例では、トルク伝達筒１２は直径が大きく形成されているため、ほとんど捩れない。

従って、トルク伝達筒１２の内径孔１２１と中空軸１１の雄セレーション１１１との係合部とストッパ１１３、２３２との間の中空軸１１だけが捩れることになる。そのため、トーションバー２４の捩れも小さく、トーションバー２４の耐久性に及ぼす悪影響を軽減することが可能となる。

また、ストッパ１１３、２３２が当接してからのトーションバー２４の捩れが小さいため、中空軸１１の剛性（トルク伝達筒１２の内径孔１２１と中空軸１１の雄セレーション１１１との係合部よりもピン２５側）は、トーションバー２４の小さな捩れに耐えられる程度の剛性で済む。

本発明の実施例では、入力側の中空軸１１に形成された軸方向貫通孔１１４にトーションバー２４が内嵌し、中空軸１１のハンドル側の端部に、ピン２５でトーションバー２４が結合された形式の電動式パワーステアリング装置２０に適用した例を示した。

変形例として、出力側の中空軸１１に形成された軸方向貫通孔にトーションバー２４が内嵌し、中空軸１１の車輪側の端部に、ピン２５でトーションバー２４が結合された形式の電動式パワーステアリング装置２０に適用してもよい。

具体的には、出力側の中空軸１１に中空のトルク伝達筒を外嵌し、ピン２５と中空軸１１との結合部よりもハンドル側で、中空軸１１にトルク伝達筒をトルク伝達可能にセレーション圧入させる。

このトルク伝達筒の外周の車輪側の端部には、トルク伝達筒の回転を車輪側に伝達するセレーションを形成する。また、ギヤハウジング２１とトルク伝達筒との間には、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受を配置すればよい。

本発明の実施例の電動式パワーステアリング装置のギヤハウジング部分の縦断面図である。出力軸に中空軸を組み付けた後、中空軸にトルク伝達筒を組み付ける前の状態を示す縦断面図である。中空軸にトルク伝達筒を組み付ける工程を示す縦断面図である。（１）はトルク伝達筒の雄セレーションとプレス機械のスライド側との結合状態を示す縦断面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。（１）は出力軸の雄セレーションとプレス機械のボルスタ側との結合状態を示す縦断面図、（２）は（１）のＢ−Ｂ断面図である。（１）は図３の組み付け治具に出力軸と中空軸の組み付け品が正常にセットされた状態を示す要部の縦断面図、（２）は図３の組み付け治具に出力軸と中空軸の組み付け品が軸方向にずれてセットされた状態を示す要部の縦断面図である。（１）は中空軸に対するトルク伝達筒の組み付けが完了した状態を示す縦断面図、（２）は（１）のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１１中空軸
１１１雄セレーション
１１２外周
１１３ストッパ
１１４軸方向貫通孔
１１５段差面
１２トルク伝達筒
１２１内径孔
１２２内周
１２３雄セレーション
１２４欠歯部
２０電動式パワーステアリング装置
２１ギヤハウジング
２２カバー
２３出力軸
２３１雄セレーション
２３２ストッパ
２３３欠歯部
２４トーションバー
２５ピン
２５１ピン孔
２６ブッシュ
４１軸受（深みぞ形ラジアル玉軸受）
４２、４３軸受（深みぞ形ラジアル玉軸受）
５１ウォームホイール
５２芯金
５３ウォーム
６１トルクセンサ
６２センサーシャフト部
６３検出コイル
６４円筒部材
７１ボルスタ
７２雌セレーション治具
７２１雌セレーション
７３Ａ、７３Ｂ保持治具
７３１Ａ、７３１Ｂ上面
７３２Ａ、７３２Ｂ把持面
７３３Ａ、７３３Ｂ小径内周面
７４スライド
７５雌セレーション治具
７５１雌セレーション

Claims

ギヤハウジング、
上記ギヤハウジングに回転可能に軸支され、車輪側に回転を伝達するセレーションを有する出力軸、
上記出力軸にハンドル側の回転を伝達する中空軸、
上記中空軸に形成された軸方向貫通孔に内嵌し、軸方向の一端が中空軸のハンドル側の端部にピンで結合され、軸方向の他端が上記出力軸にトルク伝達可能に係合したトーションバー、
上記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ、
上記トルクセンサの検出値に応じて所定の操舵補助力を上記出力軸に付与する電動モータ、
上記中空軸の外周に形成された雄セレーションに圧入して係合し、中空軸の雄セレーションよりも硬度の低い内径孔を有する中空のトルク伝達筒、
上記トルク伝達筒のハンドル側の端部に形成され、ハンドルの回転が伝達されるセレーション、
上記ギヤハウジングとトルク伝達筒との間に介挿され、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受を備え、
上記中空軸の外周には、中空軸にトルク伝達筒を圧入した時の圧入荷重を支持する段差面が形成されており、
上記トーションバーと上記出力軸が組み付けられた上記中空軸と上記トルク伝達筒とは、上記出力軸のセレーションと上記トルク伝達筒のセレーションの位相を一致させて、上記中空軸の外周に形成されている上記段差面で圧入荷重を支持しながら、上記中空軸の雄セレーションにトルク伝達筒の内径孔を塑性変形させながら圧入して係合させたものであること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
ギヤハウジング、
上記ギヤハウジングに回転可能に軸支され、車輪側に回転を伝達するセレーションを有する出力軸、
上記出力軸にハンドル側の回転を伝達する中空軸、
上記中空軸に形成された軸方向貫通孔に内嵌し、軸方向の一端が中空軸のハンドル側の端部にピンで結合され、軸方向の他端が上記出力軸にトルク伝達可能に係合したトーションバー、
上記トーションバーに作用するトルクを検出するトルクセンサ、
上記トルクセンサの検出値に応じて所定の操舵補助力を上記出力軸に付与する電動モータ、
上記中空軸の外周に圧入して係合し、中空軸の外周よりも硬度の高い雌セレーションを有する中空のトルク伝達筒、
上記トルク伝達筒のハンドル側の端部に形成され、ハンドルの回転が伝達されるセレーション、
上記ギヤハウジングとトルク伝達筒との間に介挿され、トルク伝達筒を回転可能に軸支する軸受を備え、
上記中空軸の外周には、中空軸にトルク伝達筒を圧入した時の圧入荷重を支持する段差面が形成されており、
上記トーションバーと上記出力軸が組み付けられた上記中空軸と上記トルク伝達筒とは、上記出力軸のセレーションと上記トルク伝達筒のセレーションの位相を一致させて、上記中空軸の外周に形成されている上記段差面で圧入荷重を支持しながら、上記トルク伝達筒の雌セレーションに中空軸の外周を塑性変形させながら圧入して係合させたものであること
を特徴とする電動式パワーステアリング装置。