JP6402617B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

従来のコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という。）であって、チルトが可能なＥＰＳを図９、図１０を参照して説明する。
ＥＰＳは、図示しないステアリングコラムと前記ステアリングコラム内に回転可能に挿入された図示しないステアリングシャフトとを備えており、ステアリングコラムの前部にはステアリングコラムよりも拡径されたセンサハウジング１００が一体に連結されている。センサハウジング１００には、減速機ハウジング１０２が図示しないボルトにより固定されている。

減速機ハウジング１０２はウォームホイールハウジング１０３及び図示しないウォームハウジングを備えている。
減速機ハウジング１０２の車体前方側上部には、一対の支持部１０４が形成され、両支持部１０４には、チルトヒンジ軸１０６が挿通されている。チルトヒンジ軸１０６は車体側の図示しないブラケットを介して車体側のメンバに対して固定されている。そして、ＥＰＳは、チルトヒンジ軸１０６の周りにチルト揺動可能にされている。

前記センサハウジング１００及び減速機ハウジング１０２の軸孔１０２ａ等には、前記ステアリングシャフトの一部を構成している駆動軸１０８が軸受１１０、１１２、１１４を介して回動自在に支持されている。駆動軸１０８には、モータ（図示略）の出力軸に連結したウォーム（図示略）に噛合したウォームホイール１１６が取付けられている。また、軸受１１０、１１２、１１４は前記軸孔１０２ａ等に対して圧入により取付けられている。

従って、運転者が前記ステアリングシャフトに連結されたステアリングホイール（図示しない）を操舵することにより発生した操舵力は、ステアリングシャフトを介して駆動軸１０８、及び例えばラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達される。

また、モータの回転力は、そのウォーム及びウォームホイール１１６を介して駆動軸１０８に伝達されるようになっており、前記モータの回転力及び回転方向を適宜制御することにより、駆動軸１０８に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。

ところで、従来から、減速機ハウジング１０２はアルミ合金、鉄等の金属からなり、鋳造により製造されている。減速機ハウジング１０２のウォームホイールハウジング１０３は、図９に示すように、円筒状をなしており、底壁１０３ａと、底壁１０３ａの周部に立設され、ウォームホイール１１６の外周を包囲する周壁１０３ｂとを有する。また、図１０に示すように、両支持部１０４の部位に対応する底壁１０３ａの底面には、肉盗み凹部１０３ｃが形成されている。前記肉盗み凹部１０３ｃが設けられている理由は、鋳造時において、両支持部１０４の基端側に鋳巣を生じさせないためと、重量軽減のためである。すなわち、仮に肉盗み凹部１０３ｃが設けられていないと、支持部１０４の基端が充実体となった厚肉部が形成されることになり、同厚肉部には鋳造時に鋳巣が生じやすくなる。

このような構造を有する電動パワーステアリング装置は、例えば特許文献１が公知である。

特開２０１４−５８２８７号公報

ところで、ウォームホイールハウジング１０３（減速機ハウジング１０２）の軸孔１０２ａに対して軸受１１４を圧入する際、軸受１１４を圧入しているウォームホイールハウジング１０３側の径方向の剛性は肉盗み凹部１０３ｃを有するため、均等ではない。図８は、図９の８−８線断面の略体断面図であって、軸孔１０２ａの上方に肉盗み凹部１０３ｃが配置される結果、軸孔１０２ａの周囲の部分の剛性が均等でなくなることの説明図である。この図の場合、軸孔１０２ａにおいて、肉盗み凹部１０３ｃ側の方向の剛性が低いものとなっている。

なお、図８における符号のＰは従来例のチルトヒンジ軸１０６の軸線である。また、符号のＨは、軸受１１４の厚み方向における中心線であって、軸受１１４の軸心に対して直交する。

仮に軸孔１０２ａの周囲の部分の剛性が均等であれば、軸受１１４が軸孔１０２ａに圧入された際には、軸受１１４周りにおいて十分なベアリング残留（内部）隙間の縮小を行うことができる。しかし、従来は、軸受１１４を軸孔１０２ａに圧入しても、軸受１１４には周方向において均一な予圧がかからず、一部ベアリング残留（内部）隙間が十分詰まらない状態になる。

このような状態になると、車両のタイヤから逆入力等の外力を受けた際にベアリング残留（内部）隙間が十分詰まっていない箇所でガタによる異音が発生する問題がある。
また、ベアリング残留隙間は過度に詰めすぎると急激に耐久性が悪化するため、全体的に均等に適切な隙間に設定することが好ましい。

本発明の目的は、減速機ハウジングの軸孔に圧入される軸受のベアリング残留隙間を大きくすることがないためガタによる異音の発生を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトが通されるとともに、モータにより回転されるウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを収容する減速機ハウジングを備え、前記減速機ハウジングの前記ウォームホイールを収納する収容部には、チルトヒンジ軸を支持するチルトヒンジ部が突出された底壁を有し、前記底壁には、前記チルトヒンジ部に中空を形成する肉盗み凹部と、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受が圧入された圧入部を備え、前記チルトヒンジ軸の周りでチルト揺動する電動パワーステアリング装置において、前記肉盗み凹部は、隔壁にて２分割されていて、分割された肉盗み凹部は、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する前記圧入部の径方向線を挟むようにして配置されており、前記軸受は、その厚み方向における中心線であって、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する方向の中心線が前記隔壁内を通過するようにして配置されているものである。

また、前記隔壁の頂面が、前記収容部の底壁の底面と面一となっていることが好ましい。

本発明によれば、減速機ハウジングの軸孔に圧入される軸受のベアリング残留隙間を大きくすることがないことによってガタによる異音の発生を抑制できる効果を奏する。

電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿った断面図。 支持部及びウォームホイールハウジングの周辺の断面図。 支持部の貫通孔の軸線に沿った断面図。 図１の４−４線断面図。 減速機ハウジングの正面図。 減速機ハウジングの斜視図。 中心線Ｈに沿って底壁を切断した場合の略体断面図。 図９の８−８線の略体断面図。 従来のチルトヒンジ軸及び減速機ハウジングを含む周辺のＥＰＳの断面図。 従来の支持部と肉盗み凹部を含む減速機ハウジングの断面図。

以下、本発明を具体化したコラムアシスト型のＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）の一実施形態を図１〜図８を参照して説明する。なお、以下の説明における各部材の前後方向は車体の前後方向に対応する。

図１に示すように、ＥＰＳ１０は中空円筒状のステアリングコラム１１を有している。ステアリングコラム１１にはステアリングシャフト（コラムシャフト）１２が回転可能に挿通されている。ステアリングシャフト１２は、その後端部（車体後方側の端部、図中の右端部）にはステアリングホイール１３が連結されるとともに、前端部（車体前方側の端部、図中の左端部）には図示しないユニバーサルジョイント及びインターミディエイトシャフトを介してステアリングギヤが連結される。ステアリングギヤとしては、たとえばラックアンドピニオン機構が採用される。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１２の回転は、ステアリングギヤにより車体の左右方向に沿う直線運動に変換される。当該直線運動がタイロッドを介して転舵輪のナックルアームに伝達されることにより、転舵輪の舵角が変更される。

ステアリングコラム１１はその中間部に設けられたコラムブラケット１４に固定されている。また、コラムブラケット１４は、取付ブラケット１５に対して車体の上下方向へ移動可能に連結されて、該取付ブラケット１５を介して車体側の図示しないメンバ（フレーム）に支持されている。

図１に示すようにステアリングコラム１１の前端部にはセンサハウジング１１ａ及び減速機ハウジング１６が設けられている。すなわち、図２に示すようにステアリングコラム１１の前端部には、ステアリングコラム１１よりも拡径されてトルクセンサ２５が収容されるセンサハウジング１１ａが設けられている。そして、減速機ハウジング１６は、同センサハウジング１１ａに対し、その軸方向において嵌め合わされた状態でボルト１７により固定されている。

減速機ハウジング１６は、アルミ合金、鉄等の金属からなり鋳造により製造されている。なお、鋳造法による成形は、種々あるが限定するものではない。
図４及び図６に示すように減速機ハウジング１６はウォームホイールハウジング３５及びウォームハウジング３６が一体形成されている。

図１、図２、図６に示すようにウォームホイールハウジング３５はステアリングシャフト１２の軸線Ｏに沿って延びる円筒状をなしており、底壁３５ａと、底壁３５ａの周部に立設され、ウォームホイールの外周を包囲する周壁３５ｂとを有する。ウォームホイールハウジング３５は、ウォームホイールを収納する収容部に相当する。

図１〜図３に示すようにウォームホイールハウジング３５には、車幅方向に互いに離間した一対の支持部１８が前方へ突出形成されている。各支持部１８は、同軸の貫通孔１８ａを有するとともに、両貫通孔１８ａの間にはチルトヒンジ軸１９が挿通されている。チルトヒンジ軸１９は図２に示すように車体に固定されたブラケット１９ａを介して車体側のメンバに対して固定される。支持部１８は、チルトヒンジ部に相当する。

図２に示すように、支持部１８の基端側は、ウォームホイールハウジング３５の底壁３５ａの前面上部に一体に連結された部位と、ウォームホイールハウジング３５の周壁３５ｂの上部に対して連結壁３５ｃを介して一体に連結された部位を有する。

図３、図６に示すように、前記ウォームホイールハウジング３５の底壁３５ａに一体に連結された各支持部１８の部位に対応する底壁３５ａの底面には、肉盗み凹部３５ｄが形成されている。前記肉盗み凹部３５ｄにより支持部１８に中空を形成して鋳造時に鋳巣が生じないように形成されたものである。

図３に示すように肉盗み凹部３５ｄが形成されていることにより、肉盗み凹部３５ｄの底となる支持部１８の基端の肉厚ｄ１は略同じとなるようにされている。また、図３、図６に示すように、両支持部１８の間の部位は隔壁３５ｅとして形成されており、前記肉盗み凹部３５ｄがこの隔壁３５ｅにより２分割されている。

また、図３に示すように、２分割された各肉盗み凹部３５ｄは、チルトヒンジ軸１９の軸線Ｐと直交する軸孔３５ｆの径方向線Ｌを挟むようにして配置されている。なお、径方向線Ｌは、軸孔３５ｆの軸心（軸線）上において直交する線である。

前記軸孔３５ｆの軸心は、ステアリングシャフト１２の軸線Ｏと一致する。そして、隔壁３５ｅは上下方向に延出されて、上端は周壁３５ｂの下端（車体前方側となる端部）まで連結され、下端は軸孔３５ｆの周縁まで直線状に延びている。

隔壁３５ｅの肉厚ｄ２は、前記肉盗み凹部３５ｄを形成している部位の前記肉厚ｄ１よりも厚く形成されている。また、本実施形態では、隔壁３５ｅの車体後方側となる頂面（すなわち、後述するウォームホイール３３に対向する面）は、底壁３５ａの底面（ウォームホイールに対向する面）と面一とされている。

本実施形態では、隔壁３５ｅの断面形状は、図３に示すように、ウォームホイール３３側に向かうほど、車両幅方向が狭くなるように断面山形に形成されている。
ＥＰＳ１０はステアリングホイール１３のチルト位置を調整する図示しないチルト機構を有している。図１に示すように、チルト機構は前記チルトヒンジ軸１９及びコラムブラケット１４に加え、コラムブラケット１４に設けられるレバー２０を有している。

レバー２０は車体の左方（図中下方）に張り出すかたちで設けられている。レバー２０はコラムブラケット１４と取付ブラケット１５との間に設けられる図示しないロック機構の一部をなす。ロック機構はレバー２０が操作されることによりステアリングコラム１１の揺動、正確には取付ブラケット１５に対するコラムブラケット１４の揺動をロックまたはアンロックする。

チルト位置を調節する際にはレバー２０をアンロック操作してからステアリングホイール１３をステアリングコラム１１と共にチルトヒンジ軸１９を支点として車体の上下方向へ揺動させ、所望の位置でレバー２０をロック操作してステアリングホイール１３のチルト位置を固定する。

図４に示すように、減速機ハウジング１６には電動アシスト機構３０を構成するモータ（電動モータ）３１及びウォーム減速機３２が設けられている。
ウォーム減速機３２はウォームホイール３３及びウォーム３４を有している。これらウォームホイール３３及びウォーム３４はそれぞれ減速機ハウジング１６の内部に収容されている。

図６に示すようにウォームハウジング３６はステアリングシャフト１２の延在方向に対して交わる方向へ延びる円筒状をなしている。また、図４に示すように、ウォームホイールハウジング３５の内部とウォームハウジング３６の内部とは互いに連通している。

図４に示すようにウォームホイールハウジング３５にはウォームホイール３３が回転可能に収容されている。また、図２に示すようにウォームホイール３３にはステアリングシャフト１２の一部を構成する駆動軸１２ａが貫通した状態で一体に連結されている。

駆動軸１２ａは、ウォームホイールハウジング３５の軸孔３５ｆに設けられた軸受２２、及びセンサハウジング１１ａの各軸孔に設けられた軸受２３、２４を介して回転可能に支持されている。

前記軸受２２〜２４は、転がり軸受、滑り軸受等の軸受であればよい。これらの軸受は、前記軸孔３５ｆ等に対して圧入されている。軸孔３５ｆは圧入部に相当する。本実施形態では、前記軸受２２は、転動体Ｔ、外輪、内輪及び保持器を有する玉軸受で構成されている。

また、図２に示すように、前記軸受２２の軸心に対して直交する中心線Ｈを想定する。前記中心線Ｈは、軸受２２の厚み方向（すなわち、軸受２２の軸心方向）における中心線であって、チルトヒンジ軸１９の軸線と直交する方向の中心線であり、この中心線Ｈが隔壁３５ｅの内部を通過するように設定されている。

図４に示すように、ウォームハウジング３６にはウォーム３４が収容されている。ウォームハウジング３６の内部において、ウォーム３４はその両端部にそれぞれ設けられた２つの軸受３７，３８を介して回転可能に支持されている。前記ウォームホイールハウジング３５とウォームハウジング３６との連通部分において、前記ウォームホイール３３とウォーム３４とは噛合っている。

モータ３１は減速機ハウジング１６におけるウォーム３４の軸線Ｍを延長した部分に設けられており、その出力軸３９がウォームハウジング３６の内部に挿入された状態で、モータ３１が減速機ハウジング１６に固定されている。前記出力軸３９はウォーム３４に連結されていて、ウォーム３４と同軸に配置されている。

なお、モータ３１（正確には、そのケース）の内部には図示しないＥＣＵ（電子制御装置）が設けられている。前記ＥＣＵは、センサハウジング１１ａに設けられたトルクセンサ２５を通じてステアリングホイール１３の操作により発生する操舵トルクを検出し、当該検出される操舵トルクに応じてモータ３１の駆動を制御する。モータ３１の回転力はウォーム減速機３２を介して減速され、この減速された回転力が操舵を補助するアシスト力（アシストトルク）としてステアリングシャフト１２に伝達される。

（実施形態の作用）
上記のように構成されたＥＰＳ１０の作用を説明する。
図７に示すように軸孔３５ｆの上方の一対の肉盗み凹部３５ｄの間には、隔壁３５ｅが設けられていることから、軸受２２の径方向の剛性は従来（図８参照）に比して軸受の周方向において均等となる。なお、図７は、図２において転動体Ｔの中心を通る中心線Ｈに沿って断面視した場合の略体断面図である。図７に示すように軸孔３５ｆにおいて、肉盗み凹部３５ｄ側の方向の剛性は、隔壁３５ｅがあるため、ない場合に比して高くされている。

なお、図８は、従来例における場合を図示したものであり、同図において、本実施形態に相当する軸線Ｐ、中心線Ｈ、軸線Ｏを説明の便宜上付している。
このため、図２に示すウォームハウジング３６の軸孔３５ｆに対して、軸受２２を圧入した場合、軸孔３５ｆの周囲の部分の剛性が均等であれば、軸受２２周りにおいて十分なベアリング残留（内部）隙間の縮小を行うことができる。

この結果、車両のタイヤから逆入力等の外力を受けた際にベアリング残留（内部）隙間が十分詰まっていないことを起因とするガタによる異音が発生することを抑制することができる。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態の電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフト１２が通されるとともに、モータ３１により回転されるウォーム３４とウォームホイール３３とを収容する減速機ハウジング１６を備えている。また、減速機ハウジング１６のウォームホイール３３を収納するウォームホイールハウジング３５（収容部）には、チルトヒンジ軸１９を支持する支持部１８（チルトヒンジ部）が突出された底壁３５ａを有している。また、底壁３５ａには、支持部１８に中空を形成する肉盗み凹部３５ｄと、ステアリングシャフト１２を回転可能に支持する軸受２２が圧入された軸孔３５ｆ（圧入部）を備え、チルトヒンジ軸１９の周りでチルト揺動する。

また、肉盗み凹部は、隔壁３５ｅにて２分割されていて、分割された肉盗み凹部３５ｄは、チルトヒンジ軸１９の軸線Ｐと直交する軸孔３５ｆ（圧入部）の径方向線を挟むようにして配置されている。また、軸受２２は、その厚み方向における中心線Ｈであっ、チルトヒンジ軸１９の軸線と直交する方向の中心線が隔壁３５ｅ内を通過するようにして配置されている。この結果、本実施形態によれば、車両のタイヤから逆入力等の外力を受けた際にベアリング残留（内部）隙間が十分詰まっていないことを起因とするガタによる異音が発生することを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、肉盗み凹部３５ｄを有することから、醸造による鋳巣の発生もないとともに質量の増加もなく、コストアップや、或いは設計の大幅な変更もなく、上記効果を実現することが可能となる。

（２）本実施形態の電動パワーステアリング装置では、隔壁３５ｅの頂面が、前記収容部の底壁３５ａの底面と面一となっていることが好ましい。このように構成されていると、隔壁３５ｅが、収容部内に突出されないため、ウォームホイール３３に隔壁３５ｅが干渉することはない。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・前記実施形態では、隔壁３５ｅの頂面（すなわち、ウォームホイール３３に対向する面）は、底壁３５ａの面と面一としたが、隔壁３５ｅの後面を底壁３５ａよりも肉盗み凹部３５ｄ側に凹ませてもよい。この場合においても、軸受２２は、その全部の転動体Ｔの中心を通る中心線Ｈを想定した場合、該中心線Ｈが、前記隔壁３５ｅの内部を通過するように軸孔３５ｆに配置されていればよい。

・前記実施形態では、隔壁３５ｅの断面形状は本実施形態では、図３に示すように、底壁３５ａの底面に向かうほど、車両幅方向が狭くなるように断面山形に形成したが、断面山形形状に限定するものではない。

すなわち、鋳巣を生ずることがないように肉盗み凹部３５ｄの機能を損なうことなく、かつ、軸受２２の径方向の剛性が均等となる形状であれば、隔壁３５ｅの形状は限定されない。

１０…ＥＰＳ、１１…ステアリングコラム、１１ａ…センサハウジング、
１２…ステアリングシャフト、１２ａ…駆動軸、１３…ステアリングホイール、
１４…コラムブラケット、１５…取付ブラケット、１６…減速機ハウジング、
１７…ボルト、１８…支持部（チルトヒンジ部）、１８ａ…貫通孔、
１９…チルトヒンジ軸、１９ａ…ブラケット、２０…レバー、２２…軸受、
２３、２４…軸受、３０…電動アシスト機構、３１…モータ、
３２…ウォーム減速機、３３…ウォームホイール、３４…ウォーム、
３５…ウォームホイールハウジング（収容部）、３５ａ…底壁、３５ｂ…周壁、
３５ｃ…連結壁、３５ｄ…肉盗み凹部、３５ｅ…隔壁、３５ｆ…軸孔（圧入部）、
３６…ウォームハウジング、３７、３８…軸受、３９…出力軸、
１００…センサハウジング、１０２…減速機ハウジング、１０２ａ…軸孔、
１０３…ウォームホイールハウジング、１０３ａ…底壁、１０３ｂ…周壁、
１０３ｃ…肉盗み凹部、１０４…支持部、１０６…チルトヒンジ軸、
１０８…駆動軸、１１０、１１２、１１４…軸受、ｄ１…肉厚、ｄ２…肉厚、
Ｏ…ステアリングシャフトの軸線（軸孔３５ｆの軸心と一致する）、
Ｈ…中心線、Ｍ…ウォーム３４の軸線、Ｌ…径方向線、Ｔ…転動体、Ｐ…軸線。

Claims (2)

1. ステアリングシャフトが通されるとともに、モータにより回転されるウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを収容する減速機ハウジングを備え、
   前記減速機ハウジングの前記ウォームホイールを収納する収容部には、チルトヒンジ軸を支持するチルトヒンジ部が突出された底壁を有し、
   前記底壁には、前記チルトヒンジ部に中空を形成する肉盗み凹部と、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受が圧入された圧入部を備え、
   前記チルトヒンジ軸の周りでチルト揺動する電動パワーステアリング装置において、
   前記肉盗み凹部は、隔壁にて２分割されていて、分割された肉盗み凹部は、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する前記圧入部の径方向線を挟むようにして配置されており、
   前記軸受は、その厚み方向における中心線であって、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する方向の中心線が前記隔壁内を通過するようにして配置されている電動パワーステアリング装置。
2. 前記隔壁の頂面が、前記収容部の底壁の底面と面一となっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。