JP5607463B2

JP5607463B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5607463B2
Application number: JP2010196991A
Authority: JP
Inventors: 伸吾石毛; 幸夫田島; 正信宮崎
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: JP2012051511A

Description

本発明は電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置として、特許文献１に記載の如く、操舵ハンドルが接続される入力軸と、車輪側に接続される出力軸と、入力軸と出力軸とを連結し、入力軸に付与された操舵トルクに応じて弾性的にねじれ変位するトーションバーと、トーションバーのねじれ量に応じた検出トルク信号を出力するトルクセンサと、トルクセンサの検出トルク信号に応じて駆動される電動モータと、電動モータの回転を出力軸に伝える動力伝達装置とを有してなるものがある。

特開2001-88719

ところで、この電動パワーステアリング装置では、例えば車輪が路肩に接触したような場合、或いは急操舵時にラックエンドまで操舵ハンドルを回したような場合には、入力軸と出力軸との間で大きなトルクが伝達されてトーションバーに大きなトルクが付与されるおそれがある。このような場合、トーションバーがその弾性限界を超えて塑性変形すると、操舵トルクゼロの基準点が変わってしまい、電動パワーステアリング装置の制御機能を損なうことになる。

そこで、従来の電動パワーステアリング装置は、図７、図８に示す如く、入力軸１と出力軸２とをトーションバー３により連結し、入力軸１と出力軸２とを相対回転可能に嵌合する嵌合部４に、それらの両軸１、２の最大相対回転角度を制限角度に制限するねじれ変位規制部５を設けている。具体的には、入力軸１と出力軸２の嵌合部４が、入力軸１の軸端に設けた異形凸部１Ａを、出力軸２の軸端に設けた異形凹部２Ａに相対回転可能に嵌合している。そして、異形凸部１Ａと異形凹部２Ａの相対回転方向で相対する壁面１Ｂ、２Ｂ同士が、互いに当接したときにそれらの相対回転を制止するねじれ変位規制部５を形成するようにしている。

しかしながら、電動パワーステアリング装置では、入力軸１と出力軸２の嵌合部４で、異形凸部１Ａと異形凹部２Ａの相対する壁面１Ｂ、２Ｂ同士が互いに当接してトルクが作用したときに、それらの壁面１Ｂ、２Ｂが変形（トルクが作用する方向への倒れ）することを防止し、それらの壁面１Ｂ、２Ｂの耐久強度を確保する必要がある。従来技術では、入力軸１の異形凸部１Ａが嵌合する出力軸２の異形凹部２Ａまわりの壁部であって、ねじれ変位規制部５を形成する壁部を環状かつ厚肉化しており、結果として出力軸２の外径が大径化せざるを得ない。このことは、電動パワーステアリング装置の全体寸法の大型化、大重量化を招くことを意味する。

本発明の課題は、入力軸と出力軸の嵌合部にねじれ変位規制部を設ける電動パワーステアリング装置において、入力軸と出力軸を大外径厚肉化することなく、それらのねじれ変位規制部の耐久強度を向上することにある。

請求項１に係る発明は、操舵ハンドルが接続される入力軸と、車輪側に接続される出力軸と、入力軸と出力軸とを連結し、入力軸に付与された操舵トルクに応じて弾性的にねじれ変位するトーションバーと、トーションバーのねじれ量に応じた検出トルク信号を出力するトルクセンサと、トルクセンサの検出トルク信号に応じて駆動される電動モータと、電動モータの回転を出力軸に伝える動力伝達装置とを有し、入力軸と出力軸とを相対回転可能に嵌合する嵌合部に、それらの両軸の最大相対回転角度を制限角度に制限するねじれ変位規制部を設けてなる電動パワーステアリング装置において、入力軸と出力軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に、環状部材を嵌着してなるとともに、前記入力軸と出力軸の嵌合部が、入力軸と出力軸の一方の軸端に設けた異形凸部を、入力軸と出力軸の他方の軸端に設けた異形凹部に相対回転可能に嵌合してなり、異形凸部と異形凹部の相対する壁面同士がねじれ変位規制部を形成し、前記入力軸と出力軸の一方の軸端に設けられる異形凸部が、環状部材の内周に接する複数の円弧面と、相隣る円弧面をつなぐ係合壁面とからなる外周を有し、前記入力軸と出力軸の他方の軸端の中心軸まわりに設けられる複数の突き出し片により異形凹部を囲み形成し、各突き出し片が環状部材の内周に接する円弧面と、異形凸部の係合壁面に相対する係合壁面を有してなるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記環状部材が、出力軸に設けられる動力伝達装置用ウォームホイールのボスからなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)入力軸と出力軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に、環状部材が嵌着される。

従って、入力軸と出力軸の他方の軸端の異形凹部まわりの壁部であって、ねじれ変位規制部を形成する壁部が、薄肉の環状をなしていたり、又は複数の突き出し片からなっていて、入力軸と出力軸が大外径厚肉化されていないにもかかわらず、入力軸と出力軸が最大相対回転角度に達してそれらのねじれ変位規制部に作用するトルクによる該ねじれ変位規制部の変形を、両軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に嵌着されている環状部材により抑え込む。これにより、ねじれ変位規制部の変形を防止し、ねじれ変位規制部の耐久強度を向上できる。

(b)入力軸と出力軸の嵌合部が、入力軸と出力軸の一方の軸端に設けた異形凸部を、入力軸と出力軸の他方の軸端に設けた異形凹部に相対回転可能に嵌合してなり、異形凸部と異形凹部の相対する壁面同士がねじれ変位規制部を形成する。

従って、入力軸と出力軸の他方の軸端の異形凹部まわりの壁部であって、ねじれ変位規制部を形成する壁部が、薄肉の環状をなしていたり、又は複数の突き出し片からなっていて、入力軸と出力軸が大外径厚肉化されていないにもかかわらず、それらのねじれ変位規制部の耐久強度を向上できる。即ち、入力軸と出力軸が最大相対回転角度に達してそれらのねじれ変位規制部に作用するトルクによる該ねじれ変位規制部の変形を、両軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に嵌着されている環状部材により抑え込む。これにより、ねじれ変位規制部の変形を防止し、ねじれ変位規制部の耐久強度を向上できる。

(c)入力軸と出力軸の一方の軸端に設けられる異形凸部が、環状部材の内周に接する複数の円弧面と、相隣る円弧面をつなぐ係合壁面とからなる外周を有し、前記入力軸と出力軸の他方の軸端の中心軸まわりに設けられる複数の突き出し片により異形凹部を囲み形成し、各突き出し片が環状部材の内周に接する円弧面と、異形凸部の係合壁面に相対する係合壁面を有する。

従って、入力軸と出力軸の他方の軸端の異形凹部まわりの壁部であって、ねじれ変位規制部を形成する壁部が複数の突き出し片からなり、この突き出し片は入力軸と出力軸の一方の軸端の異形凸部の全外周が嵌合する如くの環状をなすものでない。ねじれ変位規制部を形成する異形凸部と異形凹部が、環状部材の内周の各所にそれぞれ嵌着する同一外径をなし、かつそれらの変形を環状部材により防止できる。これにより、入力軸と出力軸を小外径化かつ薄肉化しながら、それらのねじれ変位規制部の耐久強度を向上できる。

（請求項２）
(d)出力軸に設けられるウォームホイールのボスを、上述(a)〜(c)の環状部材として兼用でき、簡素な構成により上述(a)〜(c)を実現できる。

図１は電動パワーステアリング装置の全体を示す断面図である。図２は図１の一部を示す断面図である。図３は図２の要部拡大断面図である。図４は本発明の一実施例に係る入力軸と出力軸の嵌合部を示す断面図である。図５は図４のV-V線に沿う断面図である。図６は入力軸と出力軸の嵌合部を分解して示す斜視図である。図７は従来例に係る入力軸と出力軸の嵌合部を示す断面図である。図８は図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。

以下、まず図１〜図３の参考例に係る電動パワーステアリング装置１０により、電動パワーステアリング装置１０の基本的構造を示す。次に、図４〜図６の本発明実施例に係る電動パワーステアリング装置１０により、本発明による入力軸１２と出力軸１４の嵌合構造について説明する。

即ち、図１〜図３は、本発明が適用される電動パワーステアリング装置１０の基本的構造を説明するためのものであり、図外操舵ハンドルがアッパーシャフト１１に連結され、このアッパーシャフト１１に入力軸１２がセレーション結合される。また、車輪側の図外ステアリングギヤに、ユニバーサルジョイントのヨーク等の車輪側接続部材１３を介して出力軸１４が接続される。即ち、電動パワーステアリング装置１０は、操舵ハンドルに接続される入力軸１２と、車輪側に接続される出力軸１４と、入力軸１２と出力軸１４の間に設けられるトーションバー１５を有し、車両の運転者が操舵ハンドルに加える操舵トルクを、入力軸１２、トーションバー１５、出力軸１４、車輪側接続部材１３、ステアリングギヤを介して車輪にその舵角が変化するように伝える。ステアリングギヤは、例えば操舵トルクにより回転するピニオンに噛合うラックの変位をタイロッド、ナックルアーム等を介して車輪に伝えるラックアンドピニオン式ステアリングギヤを採用できる。

電動パワーステアリング装置１０は、入力軸１２、出力軸１４、トーションバー１５をハウジング２０に内蔵している。ハウジング２０は、操舵ハンドル側の第１ハウジング２１に、第２ハウジング２２をＯリング２３を介して液密に嵌合し、それらハウジング２１、２２を図外ボルトにより連結して構成され、第１ハウジング２１に筒状のコラム２４を圧入により取付けている。アッパーシャフト１１がボールベアリング等の軸受２５によりコラム２４に枢支され、入力軸１２がボールベアリング等の軸受２６により第１ハウジング２１に枢支され、出力軸１４がボールベアリング等の軸受２７により第２ハウジング２２に後述する如くに枢支される。

入力軸１２と出力軸１４の同軸をなす中心孔に弾性棒材からなるトーションバー１５が挿入される。トーションバー１５の一端は入力軸１２にピン１５Ａにより連結され、トーションバー１５の他端係合部１５Ｂが出力軸１４に係合される。トーションバー１５は入力軸１２に付与された操舵トルクに応じて弾性的にねじれ変位する。入力軸１２と出力軸１４は操舵トルクに応じて中心軸まわりに弾性的に相対回転する。

電動パワーステアリング装置１０は、ハウジング２０（２１、２２）に、トルクセンサ３０と電動モータ４０とウォームギヤ５０とウォームホイール６０を設けている。

トルクセンサ３０は、第１ハウジング２１の内部で、入力軸１２及び出力軸１４まわりに配置される。トルクセンサ３０は、操舵ハンドルから入力軸１２に入力された操舵トルクが、トーションバー１５を弾性ねじり変形させた結果、トーションバー１５のねじれ量に応じた検出トルク信号を出力する。第１ハウジング２１の外面にはトルクセンサ３０の一部を構成する検出回路基板３１が取付けられている。

電動モータ４０は、第１ハウジング２１の外面に取付けられ、トルクセンサ３０の検出トルク信号に応じて駆動される。電動モータ４０の回転軸に取付けられるウォームギヤ５０と、出力軸１４の外周に後述する如くに取付けられるウォームホイール６０が、ハウジング２０（２１、２２）の内部に配置され、互いに噛合いされる。ウォームギヤ５０とウォームホイール６０は、電動モータ４０の回転を出力軸１４に伝える動力伝達装置を構成する。これにより、トルクセンサ３０の検出トルク信号に応じて駆動される電動モータ４０の回転により生ずる操舵アシスト力が、ウォームギヤ５０、ウォームホイール６０の噛合いにより減速されて出力軸１４に伝えられる。出力軸１４に伝えられた操舵アシスト力は、車輪側接続部材１３、ステアリングギヤを介して車輪に伝えられる。

電動パワーステアリング装置１０は、ウォームホイール６０の歯６４を、ウォームギヤ５０の歯とともに、ハウジング２０（２１、２２）に区画した潤滑室７０内に収容するように配置している。潤滑室７０内で、ウォームホイール６０の歯６４にグリースが塗布されるものになる。

尚、ウォームホイール６０は、図３に示す如く、出力軸１４の外周に嵌合されるボス６１と、ボス６１から外方に延びるディスク６２（ボス６１から放射状に延びる複数本のアームでも可）と、ディスク６２の外縁に設けたリム６３とを有し、リム６３の外周に歯６４を備えている。ボス６１とディスク６２を芯金により形成して強度を確保し、歯６４を備えるリム６３を樹脂により形成してウォームギヤ５０との噛合い音の静粛を図っている。

以下、電動パワーステアリング装置１０において、(A)出力軸１４及びウォームホイール６０の支持構造、(B)潤滑室７０の封止構造について詳述する。

(A)出力軸１４及びウォームホイール６０の支持構造（図３）
出力軸１４の外周を、車輪側接続部材１３のヨーク環状部１３Ａが嵌合する大径部１４Ａと、ウォームホイール６０のボス６１が嵌合する中径部１４Ｂと、入力軸１２の孔内に挿入される小径部１４Ｃとする。

そして、出力軸１４の中径部１４Ｂの外周にウォームホイール６０のボス６１を嵌合し、このボス６１の外周に嵌合した軸受２７を第２ハウジング２２の中央筒部２２Ａの内周に挿着して支持する。

このとき、ウォームホイール６０の軸方向で、ボス６１の軸受２７が嵌合する外周の少なくとも一部（ボス６１のヨーク環状部１３Ａ寄り端面〜ボス６１のディスク６２が立上る立上り面６１Ａ）がウォームホイール６０の歯６４の歯巾の範囲内に配置される。本実施例では、立上り面６１Ａが歯６４の中心線に合致している。

また、軸受２７の位置決めは以下によりなされる。
(1)軸受２７の内輪は、軸方向で、出力軸１４の外周に嵌合されているウォームホイール６０のボス６１からの立上り面６１Ａと、出力軸１４の外周に取着される車輪側接続部材１３のヨーク環状部１３Ａの端面とにより挟持されて固定される。

軸受２７の外輪は、車輪側接続部材１３のヨーク環状部１３Ａ側で、第２ハウジング２２の中央筒部２２Ａの内周に係着した止め輪２８により係止される。

(2)出力軸１４の外周に嵌合されたウォームホイール６０のボス６１は、出力軸１４の中径部１４Ｂに圧入されて位置決めされ、又は出力軸１４の中径部１４Ｂに設けた止め輪６５に係止して位置決めされる。止め輪６５を加締めることにより、ウォームホイール６０のボス６１を車輪側接続部材１３のヨーク環状部１３Ａの端面との間で隙間なく固定できる。

(3)出力軸１４の外周に取着された車輪側接続部材１３のヨーク環状部１３Ａは、出力軸１４の大径部１４Ａに圧入されて位置決めされ、又は出力軸１４の大径部１４Ａに設けた止め輪６６に係止して位置決めされる。

本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)出力軸１４の外周にウォームホイール６０のボス６１が嵌合され、このボス６１の外周に嵌合した軸受２７がハウジング２０（２２）に支持される。従って、ウォームホイール６０のボス６１と軸受２７を出力軸１４の径方向に積み重ねる如くに配置するものになり、ハウジング２０（２２）内で出力軸１４を支持する軸方向スペースを小さくできる。

(b)ウォームホイール６０の軸方向で、ボス６１の軸受２７が嵌合される外周の少なくとも一部が該ウォームホイール６０の歯６４の歯巾の範囲内に配置される。これにより、出力軸１４上におけるウォームホイール６０の歯６４のセンターと、軸受２７のセンターとを、出力軸１４の軸方向で合致又は近接配置できる。ウォームホイール６０に作用する噛合い荷重を、ウォームホイール６０の上記ボス６１に嵌合した上記軸受２７だけで安定的に支持できるものになり、ウォームホイール６０を設けた出力軸１４を唯１個の軸受２７で安定的にハウジング２０（２２）に支持できる。

(c)軸受２７が軸方向で、出力軸１４の外周に嵌合されているウォームホイール６０のボス６１からの立上り面６１Ａと、出力軸１４の外周に取着される車輪側接続部材１３の端面とにより挟持されて固定される。出力軸１４上での軸受２７の位置決め構造に、ウォームホイール６０自体と車輪側接続部材１３とを用いることで、出力軸１４の外周に環状突起やナット等の位置決め専用構造を付加する必要がない。これによっても、ハウジング２０（２２）内における出力軸１４の支持スペースを小さくできる。

(d)ウォームホイール６０のボス６１は、出力軸１４に圧入されて位置決めされ、又は該出力軸１４の一側に設けた止め輪６５に係止して位置決めされる。

(e)車輪側接続部材１３は、出力軸１４に圧入されて位置決めされ、又は該出力軸１４の他側に設けた止め輪６６に係止して位置決めされる。

(B)潤滑室７０の封止構造（図３）
ウォームホイール６０の歯６４の両側のそれぞれに、潤滑室７０の潤滑剤（例えばグリース）を該潤滑室７０内に封止する第１と第２の封止手段８０、９０を設ける。

ウォームホイール６０の歯６４の一側（ハウジング２０（２１）内でトルクセンサ３０が設けられるトルクセンサ室３２の側）に設けられる第１の封止手段８０を、第１ハウジング２１の潤滑室７０とトルクセンサ室３２とを区画する隔壁２１Ａの壁面と、ウォームホイール６０の樹脂リム６３（ディスク６２でも可）の側面の一方に固定され、他方に摺接するシールリング８１からなるものにする。本実施例では、第１ハウジング２１の隔壁２１Ａのウォームホイール６０に臨む壁面における出力軸１４の中心軸まわりに設けた環状溝２１Ｂの溝底側にバックアップ用Ｏリング８２を装填し、その溝内におけるＯリング８２上にテフロン（登録商標）等からなるシールリング８１を装填した。Ｏリング８２により環状溝２１Ｂの外方に向けて弾発的に加圧されるシールリング８１がウォームホイール６０のリム６３の側面に摺接するものになる。

ウォームホイール６０を設けた出力軸１４が唯１個の軸受２７によりハウジング２０（２２）に支持され、軸受２７がウォームホイール６０の歯６４の他側に設けられるシール付軸受とされ、このシール付軸受２７をウォームホイール６０の歯６４の他側に設けられる第２の封止手段９０とする。

このとき、軸受２７は、前述の如く、出力軸１４の外周に嵌合したウォームホイール６０のボス６１の外周に嵌合される状態で、第２ハウジング２２の中央筒部２２Ａに支持される。そして、ウォームホイール６０の軸方向で、ボス６１の軸受２７が嵌合する外周の少なくとも一部（ボス６１のヨーク環状部１３Ａ寄り端面〜ボス６１のディスク６２が立上る立上り面６１Ａ）がウォームホイール６０の歯６４の歯巾の範囲内に配置される。

尚、ウォームホイール６０を設けた出力軸１４を、該ウォームホイール６０を両側から挟む２個の軸受によりハウジング２０（２１、２２）に支持するものにしても良い。ウォームホイール６０の歯６４の一側に上述の例えばシールリング８１からなる第１の封止手段８０とシールなし軸受を配置し（第１の封止手段８０をシールなし軸受よりも半径方向の潤滑室７０寄りに配置し、第１の封止手段８０がシールなし軸受を介することなく、直接的に潤滑室７０に臨んで接することが好ましい）、ウォームホイール６０の歯６４の他側に上述の例えば軸受２７からなる第２の封止手段９０となるシール付軸受を配置する。

本実施例によれば、以下の作用効果を奏する。
(a)ウォームホイール６０の歯６４の少なくとも一側に設けられる封止手段８０が、ハウジング２０（２１）の壁面とウォームホイール６０の側面の一方に固定され、他方に摺接するシールリング８１からなるものとすることにより、潤滑室７０を簡易に封止できる。潤滑室７０のグリース等の潤滑剤を封止し、ウォームホイール６０の他の潤滑不良を回避する他、潤滑剤がトルクセンサ３０の側に侵入して樹脂部品を膨潤化したり、電気的ショートを引き起こすおそれを回避することができる。

(b)上述(a)のシールリング８１が、他の軸受等を介することなく、潤滑室７０に直接的に臨んで接するように設けられるとき、該シールリング８１の摺接部を潤滑剤により常に十分確実に潤滑し、該シールリング８１のシール性能を向上し、その寿命を簡易に確保できる。

(c)ウォームホイール６０を設けた出力軸１４が唯１個の軸受２７によりハウジング２０（２２）に支持され、該軸受２７がウォームホイール６０の歯６４の他側に設けられるシール付軸受２７とされ、このシール付軸受２７がウォームホイール６０の歯６４の他側に設けられる封止手段９０を構成するものとする。ウォームホイール６０の歯６４の一側に設けられる封止手段８０を上述のシールリング８１により簡易に構成するとともに、出力軸１４を支持する軸受２７を唯１個にして簡素化しながら、この軸受２７をシール付としてウォームホイール６０の歯６４の他側に設けられる封止手段９０に兼用するものになる。ウォームホイール６０を設けた出力軸１４の支持構造を簡素化するとともに、ウォームホイール６０の歯６４の潤滑室７０を簡易に封止できる。

(d)上述(c)の軸受２７が出力軸１４の外周に嵌合したウォームホイール６０のボス６１の外周に嵌合される状態で、ハウジング２０（２２）に支持され、ウォームホイール６０の軸方向で、ボス６１の軸受２７が嵌合される外周の少なくとも一部が該ウォームホイール６０の歯６４の歯巾の範囲内に配置される。これにより、出力軸１４上におけるウォームホイール６０の歯６４のセンターと、軸受２７のセンターとを、出力軸１４の軸方向で合致又は近接配置できる。ウォームホイール６０に作用する噛合荷重を、ウォームホイール６０の上記ボス６１に嵌合した上記軸受２７だけで安定的に支持できるものになり、ウォームホイール６０を設けた出力軸１４を唯１個の軸受２７で安定的にハウジング２０（２２）に支持できる。

しかるに、図４〜図６の本発明実施例に係る電動パワーステアリング装置１０は、図１〜図３に示した参考例における入力軸１２と出力軸１４の嵌合構造を改めたものであり、入力軸１２と出力軸１４の間に大きなトルクが付与された場合でも、トーションバー１５に塑性変形を生じないようにするため、以下の構成を具備する。

ここで、入力軸１２の軸端１０１の外径部１０１Ａと、出力軸１４の軸端１０２の外径部１０２Ａを同一径にしてある。入力軸１２の外径部１０１Ａの外周をウォームホイール６０のボス６１に摺接可能に嵌合するとともに、出力軸１４の外径部１０２Ａの外周をウォームホイール６０のボス６１に圧入して嵌合する。更に、入力軸１２の軸端１０１の先端小外径部１０１Ｂを、出力軸１４の軸端１０２の内奥小内径部１０２Ｂに互いに摺接して相対回転可能に嵌合する。

そして、入力軸１２と出力軸１４は、トーションバー１５の周囲でそれらの軸端１０１、１０２同士が相対回転可能に嵌合する嵌合部１１０を有し、それらの両軸１２、１４の最大相対回転角度を制限角度（例えば±5度）に制限するねじれ変位規制部１２０を嵌合部１１０に設けている。ねじれ変位規制部１２０が設けられる入力軸１２と出力軸１４の嵌合部１１０は、入力軸１２の軸端１０１の軸方向における外径部１０１Ａと先端小外径部１０１Ｂの間に設けられる異形凸部１１１と、出力軸１４の軸端１０２の軸方向における外径部１０２Ａの先端部分に形成される異形凹部１１２とを相対回転可能に嵌合してなるものである。

また、入力軸１２と出力軸１４のねじれ変位規制部１２０が設けられている部分の外周には、環状部材２００、本実施例ではウォームホイール６０のボス６１により形成される環状部材２００が嵌合して嵌着される。

具体的には、入力軸１２と出力軸１４の嵌合部１１０が、図４〜図６に示す如く、入力軸１２の軸端１０１の軸方向における外径部１０１Ａと先端小外径部１０１Ｂの間に設けた異形凸部１１１を、出力軸１４の軸端１０２の軸方向における外径部１０２Ａの先端部分に形成した異形凹部１１２に相対回転可能に嵌合してなり、異形凸部１１１と異形凹部１１２の相対する壁面同士がねじれ変位規制部１２０を形成する。

即ち、入力軸１２の軸端１０１に設けられる異形凸部１１１が、環状部材２００の内周に圧入されて接する複数、本実施例では同一直径上に位置する２個の円弧面１１１Ａと、相隣る円弧面１１１Ａ、１１１Ａをつなぐ２個の係合壁面１１１Ｂとからなる外周を有する。係合壁面１１１Ｂは本実施例では平面をなす。

また、出力軸１４の軸端１０２の中心軸まわりに設けられる複数、本実施例では同一直径上に位置する２個の突き出し片１１３により異形凹部１１２を囲み形成し、２個の突き出し片１１３、１１３の間に異形凸部１１１を嵌着可能にする。各突き出し片１１３は、弓形断面状をなし、環状部材２００の内周に摺接する円弧面１１３Ａと、異形凸部１１１の係合壁面１１１Ｂに一定の隙間ｇ（図５）を介して相対する係合壁面１１３Ｂを有する。係合壁面１１３Ｂは本実施例では平面をなす。

入力軸１２と出力軸１４は、例えば車輪が路肩に接触したような場合、或いは急操舵時にラックエンドまで操舵ハンドルを回したような場合に、両軸１２、１４の間に大きなトルクが伝達されると、それらの嵌合部１１０で、異形凸部１１１の係合壁面１１１Ｂが異形凹部１１２を形成する各突き出し片１１３の係合壁面１１３Ｂに対しそれらの隙間ｇ分（前述の制限角度に相当する）だけ相対回転した後、それらの係合壁面１１１Ｂがその相対回転方向で係合壁面１１３Ｂに当接してその相対回転を制止される。即ち、異形凸部１１１の係合壁面１１１Ｂと、異形凹部１１２を形成する各突き出し片１１３の係合壁面１１３Ｂが、入力軸１２と出力軸１４のねじれ変位規制部１２０を形成するものになる。これにより、入力軸１２と出力軸１４とを連結しているトーションバー１５に過大トルクが付与されることを回避し、トーションバー１５がその弾性限界を超えて塑性変形することを防止する。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)入力軸１２と出力軸１４のねじれ変位規制部１２０が設けられている部分の外周に、環状部材２００が嵌着される。

従って、出力軸１４の軸端１０２の異形凹部１１２まわりの壁部であって、ねじれ変位規制部１２０を形成する壁部が、複数の突き出し片１１３からなっていて、入力軸１２と出力軸１４が大外径厚肉化されていないにもかかわらず、入力軸１２と出力軸１４が最大相対回転角度に達してそれらのねじれ変位規制部１２０に作用するトルクによる該ねじれ変位規制部１２０の変形を、両軸１２、１４のねじれ変位規制部１２０が設けられている部分の外周に嵌着されている環状部材２００により抑え込む。これにより、ねじれ変位規制部１２０の変形を防止し、ねじれ変位規制部１２０の耐久強度を向上できる。

(b)入力軸１２と出力軸１４の嵌合部１１０が、入力軸１２の軸端１０１に設けた異形凸部１１１を、出力軸１４の軸端１０２に設けた異形凹部１１２に相対回転可能に嵌合してなり、異形凸部１１１と異形凹部１１２の相対する係合壁面１１１Ｂ、１１３Ｂ同士がねじれ変位規制部１２０を形成する。

従って、出力軸１４の軸端１０２の異形凹部１１２まわりの壁部であって、ねじれ変位規制部１２０を形成する壁部が、複数の突き出し片１１３からなっていて、入力軸１２と出力軸１４が大外径厚肉化されていないにもかかわらず、それらのねじれ変位規制部１２０の耐久強度を向上できる。即ち、入力軸１２と出力軸１４が最大相対回転角度に達してそれらのねじれ変位規制部１２０に作用するトルクによる該ねじれ変位規制部１２０の変形を、両軸１２、１４のねじれ変位規制部１２０が設けられている部分の外周に嵌着されている環状部材２００により抑え込む。これにより、ねじれ変位規制部１２０の変形を防止し、ねじれ変位規制部１２０の耐久強度を向上できる。

(c)入力軸１２の軸端１０１に設けられる異形凸部１１１が、環状部材２００の内周に接する複数の円弧面１１１Ａと、相隣る円弧面１１１Ａをつなぐ係合壁面１１１Ｂとからなる外周を有し、出力軸１４の軸端１０２の中心軸まわりに設けられる複数の突き出し片１１３により異形凹部１１２を囲み形成し、各突き出し片１１３が環状部材２００の内周に接する円弧面１１３Ａと、異形凸部１１１の係合壁面１１１Ｂに相対する係合壁面１１３Ｂを有する。

従って、出力軸１４の軸端１０２の異形凹部１１２まわりの壁部であって、ねじれ変位規制部１２０を形成する壁部が複数の突き出し片１１３からなり、この突き出し片１１３は入力軸１２の軸端１０１の異形凸部１１１の全外周が嵌合する如くの環状をなすものでない。ねじれ変位規制部１２０を形成する異形凸部１１１と異形凹部１１２が、環状部材２００の内周の各所にそれぞれ嵌着する同一外径をなし、かつそれらの変形を環状部材２００により防止できる。これにより、入力軸１２と出力軸１４を小外径化かつ薄肉化しながら、それらのねじれ変位規制部１２０の耐久強度を向上できる。

(d)出力軸１４に設けられるウォームホイール６０のボス６１を、上述(a)〜(c)の環状部材２００として兼用でき、簡素な構成により上述(a)〜(c)を実現できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、入力軸に異形凹部を設け、出力軸に異形凸部を設けても良い。

また、環状部材は、ウォームホイールの如くの動力伝達装置用歯車のボスに限らず、出力軸又は入力軸に設けられる軸受、又はトルクセンサを構成するように出力軸又は入力軸に設けられる検出用環状体からなるものを兼用できる。

また、環状部材は、入力軸と出力軸のねじれ変位規制部の変形を防止するように専用され、入力軸と出力軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に嵌着される専用部材からなるものでも良い。

本発明は、操舵ハンドルが接続される入力軸と、車輪側に接続される出力軸と、入力軸と出力軸とを連結し、入力軸に付与された操舵トルクに応じて弾性的にねじれ変位するトーションバーと、トーションバーのねじれ量に応じた検出トルク信号を出力するトルクセンサと、トルクセンサの検出トルク信号に応じて駆動される電動モータと、電動モータの回転を出力軸に伝える動力伝達装置とを有し、入力軸と出力軸とを相対回転可能に嵌合する嵌合部に、それらの両軸の最大相対回転角度を制限角度に制限するねじれ変位規制部を設けてなる電動パワーステアリング装置において、入力軸と出力軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に、環状部材を嵌着してなるものである。これにより、入力軸と出力軸の嵌合部にねじれ変位規制部を設ける電動パワーステアリング装置において、入力軸と出力軸を大外径厚肉化することなく、それらのねじれ変位規制部の耐久強度を向上することができる。

１０電動パワーステアリング装置
１２入力軸
１４出力軸
１５トーションバー
３０トルクセンサ
４０電動モータ
６０ウォームホイール（動力伝達装置）
６１ボス
１０１軸端
１０２軸端
１１０嵌合部
１１１異形凸部
１１１Ａ円弧面
１１１Ｂ係合壁面
１１２異形凹部
１１３突き出し片
１１３Ａ円弧面
１１３Ｂ係合壁面
１２０ねじれ変位規制部
２００環状部材

Claims

操舵ハンドルが接続される入力軸と、
車輪側に接続される出力軸と、
入力軸と出力軸とを連結し、入力軸に付与された操舵トルクに応じて弾性的にねじれ変位するトーションバーと、
トーションバーのねじれ量に応じた検出トルク信号を出力するトルクセンサと、
トルクセンサの検出トルク信号に応じて駆動される電動モータと、
電動モータの回転を出力軸に伝える動力伝達装置とを有し、
入力軸と出力軸とを相対回転可能に嵌合する嵌合部に、それらの両軸の最大相対回転角度を制限角度に制限するねじれ変位規制部を設けてなる電動パワーステアリング装置において、
入力軸と出力軸のねじれ変位規制部が設けられている部分の外周に、環状部材を嵌着してなるとともに、
前記入力軸と出力軸の嵌合部が、入力軸と出力軸の一方の軸端に設けた異形凸部を、入力軸と出力軸の他方の軸端に設けた異形凹部に相対回転可能に嵌合してなり、
異形凸部と異形凹部の相対する壁面同士がねじれ変位規制部を形成し、
前記入力軸と出力軸の一方の軸端に設けられる異形凸部が、環状部材の内周に接する複数の円弧面と、相隣る円弧面をつなぐ係合壁面とからなる外周を有し、
前記入力軸と出力軸の他方の軸端の中心軸まわりに設けられる複数の突き出し片により異形凹部を囲み形成し、各突き出し片が環状部材の内周に接する円弧面と、異形凸部の係合壁面に相対する係合壁面を有してなることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記環状部材が、出力軸に設けられる動力伝達装置用ウォームホイールのボスからなる請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。