JP6736903B2

JP6736903B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP6736903B2
Application number: JP2016025521A
Authority: JP
Inventors: 東野　清明; 清明東野; 澤田　直樹; 直樹澤田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-02-15
Also published as: JP2017144754A

Description

本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介して操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関し、特にカバーの固定方法を改良した電動パワーステアリング装置に関する。

電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。

この動力伝達機構として、ウォームを用いた減速機構を搭載した電動パワーステアリング装置では、電動モータの駆動軸に連結したウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構に連結される出力軸に嵌合してある。

図６は、従来例に係るコラムアシスト式電動パワーステアリング装置の分解斜視図である。

コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、図６に示すように、カバー１１は、ステアリングコラム軸方向に延在する３本のボルト４５ａ，４５ｂ，４５ｃにより、ギヤボックス９に固定されている。３本のボルト４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、カバー１１の外周に沿って配置され、それぞれ３つのボルト取付部に取り付けられている構造のパワーステアリング装置が開示されている。

特開２００９−１８７６６号公報

しかしながら、カバー１１を３本のボルト４５ａ，４５ｂ，４５ｃでギヤボックス９に固定する際に、ボルト４５ａ，４５ｂ，４５ｃの雄ネジに対向する雌ネジが加工されている。ネジは呼び径が同一であってもピッチが異なるものがあり、インパクレンチなどの機械による締付を行う際には、違品の取り付けを防止するために、事前に手作業でネジを噛合わせてからインパクトレンチで締め付けを行い、組立作業に手間を要していた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ギヤボックスのネジ加工を行うことなく、ギヤボックスとカバーを固定することのできる電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加され入力軸に伝達された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応した補助操舵トルクを電動モータから発生させ、減速機構を介して操舵機構の出力軸に伝達するために、入力軸又は前記出力軸を回転自在に支持する複数の軸受を有し、第１の軸受を内嵌支持し、カバー側フランジを有するカバーと、第２の軸受が内嵌支持され、第２の軸受と減速機構とを収容し、カバー側フランジと対応するギヤボックス側フランジを有するギヤボックスとを備えた電動パワーステアリング装置において、ギヤボックス側フランジが円周方向に設けられており、ギヤボックス側フランジとカバーを挟むワイヤでカバーを固定していることを特徴とする。

本発明によれば、カバーとギヤボックスの固定方法を簡素化することができる。

また、従来品では、アルミニウムダイカスト製のギヤボックスに機械加工によって、カバーの固定に用いる雌ネジを加工していたが、本発明によれば、アルミニウムダイカストによって固定部をダイカストの型で成型することができるため、組立作業の手間を削減させることができる。

本発明の実施形態に係るコラムアシスト式電動式パワーステアリング装置を示す縦断面図である。図１のＸ方向から見た概要図である。コラムアシスト式電動式パワーステアリング装置を示す側面図である。要部拡大図で（ａ）は図２のＡ方向から見た図、（ｂ）は図２のＢ方向から見た図である。ワイヤがギヤボックスに固定される態様を説明した図で（ａ）は図１のＰ部を拡大した図、（ｂ）は図１のＱ部を拡大した図である。ワイヤの詳細を示す図である。従来例の構造を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置を例として図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るコラムアシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
図１のコラムアシスト式電動式パワーステアリング装置を示す縦断面図において図面右側を車両後方側、図面左側を車両前方側とする。

コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、図１に示すように、ロアコラムチューブ２に、入力軸となる中実のロアシャフト３が回転自在に支持してある。ロアシャフト３の車両前方側には、出力軸５が連結してある。

ロアシャフト３の車両前方側には、トーションバー４の基端が圧入固定してあり、このトーションバー４は、中空に形成した出力軸５の内部を延在して、その先端が出力軸５の端部に固定ピン６により固定してある。この出力軸５の車両前方側には、自在継手（図示略）を介して中間シャフト（図示略）が連結してある。なお、トーションバー４は、ロアシャフト３から出力軸５に操舵トルクを伝達すると共に、操舵トルクに応じてロアシャフト３と出力軸５との間に微小な角度差を生じさせる。

出力軸５の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、出力軸５の車両後方側には、複数のトルク検出用溝７が形成してあり、これらのトルク検出用溝７の径方向外方には、円筒部材８が配置してある。この円筒部材８は、その車両後方側端部がロアシャフト３の車両前方側端部に加締め等により該端部の一部を塑性変形させて固定してある。円筒部材８には出力軸５のトルク検出用溝７に径方向に対向して複数の長方形の窓８ａが形成されている。円筒部材８の径方向外方には、コイル５０やトルク検出回路用の基板等がギヤボックス９に設けてある。出力軸５の、トルクセンサー部ＴＳの車両前方側近傍には、拡径段部１０が形成されている。

出力軸５には、ウォームホイール１５が嵌合固定している。ウォームホイール１５は、出力軸５に嵌合固定した芯金１５ａと、この芯金１５ａに形成した樹脂製のギヤ歯１５ｂとからなる。ウォームホイール１５は、そのギヤ歯１５ｂが電動モータ１７の駆動軸に連結したウォーム（図示しない）に噛合しており、これらウォーム及びウォームホイール１５は減速機構を構成して、ギヤボックス９とカバー１１とからなるギヤボックスＧＢに収納してある。

出力軸５は、ウォームホイール１５の車両前方側に配置された第１軸受３０と、ウォームホイール１５の車両後方側に配置された第２軸受３２とによりカバー１１及びギヤボックス９に回転自在に支持されている。

車両前方側の第１軸受３０は、カバー１１の内周側に形成された軸受支持用段部３４にその外輪３０ａが圧入固定され、テーパースナップリング３３で軸方向に固定されている。第１軸受３０の内輪３０ｂは、出力軸５に外嵌され、Ｃリング３１により出力軸５に軸方向に固定されている。

車両後方側の第２軸受３２は、外輪３２ａが、ギヤボックス９内周側の、出力軸５の拡径段部１０に径方向に向き合う位置に形成された軸受支持用段部３６に圧入固定されている。第２軸受３２の内輪３２ｂは、出力軸５の拡径段部１０の周面に外嵌固定されている。

ギヤボックス９に設けられたギヤボックス側フランジ９ａと、カバー１１に設けられたカバー側フランジ１１ａが、出力軸５の軸心を中心とした円周方向に互いに対向するように設けられており、出力軸５の軸心に対して垂直かつ平面に形成されるギヤボックス側フランジ面９ｂとカバー側フランジ面１１ｂを密着させた状態で、ワイヤ４０を装着し、ギヤボックス側フランジ９ａとカバー側フランジ１１ａをワイヤ４０で挟むことでギヤボックス側フランジ面９ｂとカバー側フランジ面１１ｂの摩擦力を発生させて、カバーとギヤボックスを固定している。

ギヤボックス９とカバー１１とは互いに固定されてギヤボックスＧＢを構成し、カバー１１と、ギヤボックス９と、第１および第２の軸受３０と３２とにより形成される空間内に減速機構が配置されている。

電動モータ１７の回転力は、ウォーム（図示せず）及びウォームホイール１５を介して出力軸５に伝達されるようになっており、電動モータ１７の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５に適切な補助操舵トルクを付与できるようになっている。

こうして、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵トルクは、ロアシャフト３、トーションバー４、出力軸５、自在継手ＵＪ（図示略）、中間シャフト（図示略）、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置などの操舵機構（図示略）を介して、図示しない転舵輪に伝達される。

図２は、図１の矢印Ｘ方向から見た図である。

ギヤボックス９に設けられたブラケット９ｄ、９ｄには、車体に固定される固定部を有したロアブラケット３６、３６が、チルトピボットピン３５、３５を介して回転自在に結合し、ギヤボックス９を車体に固定している。

電動モータ１７の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、出力軸５に補助操舵トルクが発生すると、自在継手ＵＪ（図示略）、中間シャフト（図示略）、及びラックアンドピニオン式ステアリング装置などの操舵機構（図示略）を介して、転舵輪に操舵トルクがタイヤに伝わると共に、ギヤボックスＧＢが操舵トルクの反力を受ける。この反力はギヤボックス９に設けられたブラケット９ｄ、９ｄ、ロアブラケット３６、３６を介して車体に伝達される一方で、操舵トルクの反力はカバー１１には伝達しない。

図３は、コラムアシスト式電動パワーステアリング装置の側面図である。

図３に示す様なコラムアシスト式電動パワーステアリング装置は、ステアリングコラム６０は、アウタコラム６１とロアコラムチューブ２によってテレスコピック機構を構成している。このアウタコラム６１の前端部にロアコラムチューブ２の後端部を、これらアウタコラム６１とロアコラムチューブ２とが互いに軸方向に変位可能な状態で嵌合している。また、ロアシャフト３の後端部にアッパーシャフト６３との前端部を互いに軸方向に変位するのを可能な状態で、かつ、回転トルクを伝達可能な状態で嵌合している。

ステアリングコラム６０は、アウタコラム６１を支持したチルトブラケット６２と、ギヤボックス９の前端部左右両側に設けられたロアブラケット３６とを車体に対し固定することにより車体に対し支持される。チルトブラケット６２の側面には、チルトピボットピン３５を中心とするチルト調整用長溝（図示せず）が設けられており、チルトレバー６５の回転に操作により公知の締付機構６４を締付・解除することで、チルト用長溝に沿ってチルト調整可能になっている。

図４は要部拡大図で、（ａ）は図２のＡ方向から見た図、（ｂ）は図２のＢ方向から見た図である。ワイヤ４０の一方側（図１の紙面上方側）はカバー１１の一方のカバー側フランジ１１ａのカバー側フランジ背面１１ｃ側から、ギヤボックス９の一方のギヤボックス側フランジ９ａのギヤボックス側フランジ背面９ｃに向けて第一ガイド部４０ｂ、４０ｂが伸びており、第一ガイド部４０ｂ、４０ｂから各々向かい合う方向に略９０度に折り曲げられた第一係止部４０ａ、４０ａが設けられている。第一係止部４０ａ、４０ａは図５（ａ）に示すように一方のギヤボックス側フランジ背面９ｃに設けられた凹部９ｆに嵌合して位置決めされている。

また、ワイヤ４０の他方側（図１の紙面下方側）はカバー１１の他方のカバー側フランジ１１ａのカバー側フランジ背面１１ｃ側から、ギヤボックス９の他方のギヤボックス側フランジ９ａのギヤボックス側フランジ背面９ｃに向けて第二ガイド部４０ｄ、４０ｄが伸びており、第二ガイド部４０ｄ、４０ｄから各々向かい合う方向に略９０度に折り曲げられた第二係止部４０ｃが設けられている。第二係止部４０ｃは図５（ｂ）に示すように他方のギヤボックス側フランジ背面９ｃに設けられたストッパ９ｅに当接して位置決めされている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）の矢印はワイヤ４０の装着方向を示しており、第二係止部４０ｃのみを他方のカバー側フランジ１１ａ及びギヤボックス側フランジ９ａに装着して上方の引き上げ、その後第一係止部４０ａ、４０ａを一方のギヤボックス側フランジ９ａを跨いだ後に、第一係止部４０ａ、４０ａと第二係止部４０ｃを図５（ａ）及び図５（ｂ）の矢印方向に移動させることで規定位置に装着することができる。

このとき、凹部９ｆとストッパ９ｅと、第一係止部４０ａと第二係止部４０ｃの組合せは本実施例以外に限らず、適宜組み合わせて使用することが出来る。

また、ワイヤ４０の第一ガイド部４０ｂ、４０ｂと第二ガイド部４０ｄ、４０ｄは、各々連結部４０ｂ、４０ｂを介して押圧部４０ｅ、４０ｅに繋がっている。押圧部４０ｅ、４０ｅはカバー１１方向に湾曲し、カバー１１をギヤボックス９に押し付けている。ワイヤ４０は所謂バネであり、押圧部４０ｅ、４０ｅと第一ガイド部４０ｂ、４０ｂ及び第二ガイド部４０ｄ、４０ｄの間でバネ力を発生させて、そのバネ力でカバー１１とギヤボックス９を挟むことで固定している。

この時、ワイヤ４０のバネ力でカバー１１と、ギヤボックス側フランジ９ａが挟まれ、ギヤボックス側フランジ面９ｂとカバー側フランジ面１１ｂの摩擦力を発生させてギヤボックスＧＢの回転方向に回転しないように固定される。また、第一ガイド部４０ｂ、４０ｂと第二ガイド部４０ｄ、４０ｄはギヤボックス側フランジ９ａとカバー側フランジ１１ａの側面を拘束することで、カバー１１とギヤボックス９を回転方向に回転しないように拘束している。

なお、本実施の形態はコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置のものであるが、本発明はこれに限らず、ピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置等他の方式の電動パワーステアリング装置にも使用できる。

２ロアコラムチューブ
３ロアシャフト
４トーションバー
５出力軸
６固定ピン
７トルク検出用溝
８円筒部材
９ギヤボックス
１０拡径段部
１１カバー
１５ウォームホイール
１５ａ芯金
１５ｂ樹脂製ギヤ歯
３０第１軸受
３０ａ外輪
３０ｂ内輪
３０ｃ外輪外周面
３１Ｃリング
３２第２軸受
３２ａ外輪
３２ｂ内輪
３３テーパースナップリング
３４軸受支持用段部
３４ａ軸受支持面
３５チルトピボットピン
３６ロアブラケット
４０ワイヤ
５０コイル
６０ステアリングコラム
６１アウタコラム
６２チルトブラケット
６３アッパーシャフト
６４締付機構
６５チルトレバー

Claims

ステアリングホイールに印加され入力軸に伝達された操舵トルクを、トルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応した補助操舵トルクを電動モータから発生させ、減速機構を介して操舵機構の出力軸に伝達するために、
前記入力軸又は前記出力軸を回転自在に支持する複数の軸受を有し、
第１の軸受を内嵌支持し、カバー側フランジを有するカバーと、
第２の軸受が内嵌支持され、前記第２の軸受と前記減速機構とを収容し、前記カバー側フランジと対応するギヤボックス側フランジを有するギヤボックスと、
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記ギヤボックス側フランジが円周方向に設けられており、
前記ギヤボックス側フランジと前記カバーを挟むワイヤを有し、
前記ワイヤは、前記ギヤボックス側フランジと前記カバーの間でバネ力を発生させ、このバネ力で前記カバーと前記ギヤボックスを固定していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記ギヤボックス側フランジは少なくとも２箇所設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
少なくとも２箇所設けられた前記ギヤボックス側フランジの背面にはストッパ又は凹部が設けられ、前記ワイヤの位置決めを行うことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。