JPH08324443A - パワーステアリングの入力トルク検出装置の組付け構造および組付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組付け作業が容易で、トルクセンサーの性能
テスト及び修正作業が容易であり、更に組付け作業の途
中でギヤボックス本体を反転させる必要のない入力トル
ク検出装置の組付け構造及び組み付け方法を提供するこ
とである。 【構成】 出力軸３のピニオンギヤ４とラック軸５のラ
ックギヤ６が組付けられる有底端を有するギヤボックス
本体２６と、入力軸１、トーションバー２、出力軸３、
スリーブ７が組付けられ、側面にトルクセンサー１４が
取り付けられるギヤボックスハウジング２５とに分割す
る。さらに、出力軸３の後端を支持する転がり軸受２７
を、ギヤボックスハウジング２５ギヤボックス本体２６
とに跨がせて、この軸受を介し両者を同芯的に結合する
構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パワーステアリング
装置に設けられる入力トルク検出装置に関し、特に、こ
の検出装置の組付け構造及び組付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されるパワーステアリング装
置に設けられる従来の入力トルク検出装置の一例を図４
に示す。ステアリングホイールからのトルクを伝える入
力軸１が中空となっており、この中空部分に連結された
トーションバー２を介して出力軸３に連結される。出力
軸３のピニオンギヤ４は、ラック軸５のラックギヤ６に
噛み合っている。入力軸１および出力軸３の外周に、ス
リーブ７が軸方向にスライド可能に設けられる。入力軸
１に設けられた入力軸突起８が、前記スリーブ７の螺旋
溝９に係合し、出力軸３に設けられた出力軸突起１１
が、前記スリーブ７の軸線方向溝（図示せず）に係合す
る。これらにより、操舵トルクが入力されトーションバ
ー２が捩じれると、この捩じれトルクに応じて入力軸１
と出力軸３の間に捩じれ相対変位が生じるが、この捩じ
れ相対変位により入力軸突起８、出力軸突起１１、螺旋
溝９、および軸線方向溝の働きで前記スリーブ７が軸方
向にスライドする。

【０００３】そして、スリーブ７の外周には円環状の検
出溝１２が形成され、この検出溝１２に係合する検出レ
バー１３をセンサー１４が有する。これにより、スリー
ブ７のスライド量をセンサー１４で検出し、スライド量
に比例した入力トルクを検出できる。この入力トルクの
大きさおよび方向に従って、前記ラック軸に対する図示
しない電動モータを制御して、操舵補助力が発生する。
さて、これら入力トルク検出装置を構成する各部品はほ
とんどが、両端開口型のギヤボックス１５に組付けられ
収納されている。即ち、入力軸１、トーションバー２、
出力軸３、スリーブ７、出力軸３のピニオンギヤ４、こ
のピニオンギヤ４と噛み合うラックギヤ６、ラックギヤ
６が設けられるラック軸５等がギヤボックス１５内に組
付けられている。また、ギヤボックス１５の側面には、
スリーブ７のスライド量を検出するセンサー１４が取り
付けられている。

【０００４】また、ギヤボックス１５の一方の開口端に
は入力軸１との間にオイルシール１６が設けられてい
る。更に、オイルシール１６の内側にはボールベアリン
グ１７が設けられ、入力軸１を回転自在に支持してい
る。一方、出力軸３の先端にもボールベアリング１９が
設けられ、また、出力軸３の後端にはブッシュ２０が設
けられている。そして、これらの軸受１９、２０で出力
軸３を支持している。更に、出力軸３の先端にはナット
１８が捩じ込まれて別のボールベアリング１９の内筒を
押圧し、ボールベアリング１９とピニオンギヤ４とのガ
タ付きをなくしている。更に、ナット１８の外側でプラ
グ２１がギヤボックス１５の他方の開口端に捩じ込ま
れ、ボールベアリング１９の外筒をギヤボックス１５に
押圧し、ボールベアリング１９とギヤボックス１５との
ガタ付きをなくす締め付けを行っている。また、ラック
軸５は、ギヤボックス１５の側部から捩じ込まれた別の
プラグ２２との間に配置されたスプリング２３に付勢さ
れたパッド２４により押圧され、ラックギヤ６がピニオ
ンギヤ４としっかり噛み合うように付勢されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
４の従来技術によれば、以下の問題があった。 １ 入力トルク検出装置を構成する種々の部品を組付け
るために、両端開口型のギヤボックス１５の内部形状は
複雑になっており、このギヤボックス１５に対し前記部
品の一部は、一旦狭い開口部（図４上方の開口端部）か
ら挿入して組付けを行わねばならず、組付け作業がやり
にくいものであった。このため組付け作業時間のバラ付
きが大きく、パワーステアリング装置全体の生産性にと
ってネック工程となってしまっていた。 ２ また、ギヤボックス１５には重量の嵩むラック軸５
を横方向から組み付けたり、前記部品の残り、即ち出力
軸３を支持するボールベアリング１９を、出力軸３の先
端側に設けなければならない。そのため、ギヤボックス
１５の一方の開口部（図４上方の開口端部）から出力軸
１や入力軸３等を挿入すると同時に、長尺のラック軸５
を噛み合わせた後、他方の開口部（図４の下方の開口端
部）からボールベアリング１９の組付け、ナット１８及
びプラグ２１の締め付け、及びプラグ２１へのシールボ
ンド塗布等の作業を行わねばならなかった。よって、組
付け作業が一方向からできず、二方向（互いに逆の方
向）から行わねばならず、組付け作業が面倒であった。
即ち、組付け作業の途中で重量の嵩んだギヤボックス１
５全体を反転させなければならないものであった。

【０００６】３ 更に、ギヤボックス本体に取り付けら
れるセンサー１４であるポテンショメータは、ポテンシ
ョメータを構成する部品の公差によって取り付け位置が
バラ付いてしまう。このバラ付きによりポテンショ特性
が不良となってしまわないように、入力トルク検出装置
の組付けが完了した後に性能テストを行う。そして、異
常があれば更に修正作業を実施し、この修正が正しく行
われたかどうかを再び性能テストを行うことで確認しな
ければならなかった。この発明は、以上の問題点を解決
するためになされたもので、組付け作業が容易で、トル
クセンサーの性能テスト及び修正作業が容易であり、更
に組付け作業の途中でギヤボックス本体を反転させる必
要のない入力トルク検出装置の組付け構造及び組付け方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、この発明は、ギヤボックス内で、ステアリングホ
イールからの操舵トルクを伝える入力軸が、トーション
バーを介して出力軸に連結され、この出力軸のピニオン
ギヤがラック軸のラックギヤに噛み合う一方、入力軸お
よび出力軸の外周にスリーブを軸方向にスライド可能に
設け、入出力両軸あるいはスリーブのいずれか一方に螺
旋溝および軸線方向溝を形成するとともに、他方に各溝
に係合する突起を設け、これら両溝と突起とが相まって
回転を軸方向の動きに変換する変換機構を構成し、操舵
トルクによりトーションバーが捩じれると、入力軸と出
力軸の間に捩じれ相対変位が生じ、この捩じれ相対変位
により前記変換機構の働きで前記スリーブが軸方向にス
ライドし、このスライド量をセンサーで検出し上記ラッ
ク軸に対する電動モータを制御して補助力を発生させる
パワーステアリングの入力トルク検出装置の組付け構造
を前提とする。

【０００８】そして、第１の発明は、ギヤボックスを、
出力軸のピニオンギヤとラック軸のラックギヤとが組み
付けられる有底端を有するギヤボックス本体と、入力
軸、トーションバー、出力軸、スリーブが組付けられ側
面にセンサーが取り付けられるギヤボックスハウジング
とに分割するとともに、出力軸の後端を支持するころが
り軸受を、ギヤボックスハウジングとギヤボックス本体
とに跨がせて設け、この軸受を介し両者を同心的に結合
した点に特徴を有する。第２の発明は、第１の発明にお
いて、ギヤボックス本体内で、出力軸の先端をすべり軸
受で支持するとともに、後端をころがり軸受で支持した
点に特徴を有する。

【０００９】また、第３の発明は、第１あるいは第２の
発明のうちいずれか一のパワーステアリングの入力トル
ク検出装置の組付け構造を用いて行う組付け方法であっ
て、予めギヤボックスハウジング内に入力軸、トーショ
ンバー、出力軸、スリーブを組付け、側面にセンサーを
取り付けることでモジュール化した後に、前記ギヤボッ
クスハウジングから突出する出力軸のピニオンギヤをギ
ヤボックス本体に対し挿入してラック軸のラックギヤと
噛み合わせ、ギヤボックスハウジングをギヤボックス本
体にボルトで固定し組付けることを特徴とするパワース
テアリングの入力トルク検出装置の組付け方法である。

【００１０】第４の発明は、第３の発明において、モジ
ュール化されたギヤボックスハウジングから突出する出
力軸の突出部分の寸法を、この突出部分が挿入されるの
有底端を有するギヤボックス本体の被挿入部分の寸法よ
り、若干長く設定し、前記ボルトで固定し組付ける際
に、長さ方向の隙間がなくなるまでボルトを強く締め込
む点に特徴を有する。第５の発明は、第４の発明におい
て、モジュール化されたギヤボックスハウジングから突
出する出力軸の突出部分の寸法を、この突出部分が挿入
される有底端を有するギヤボックス本体の被挿入部分の
寸法より、若干長く設定し、ギヤボックスハウジングを
ギヤボックス本体に組付ける際に、分割された部分に隙
間調整用のシムを組み込み、長さ方向の隙間を無くす点
に特徴を有する。

【００１１】

【作用】第１、３の発明では、ギヤボックス本体とギヤ
ボックスハウジングとが分割された構造となっているた
め、予めギヤボックスハウジング内に入力軸、トーショ
ンバー、出力軸、スリーブを組付け、側面にセンサーを
取り付けることでモジュール化でき、これにより、組付
け作業を容易にする。そして、前記ギヤボックスハウジ
ングから突出する出力軸のピニオンギヤを、ギヤボック
ス本体に対し挿入して、ラック軸のラックギヤと噛み合
わせる。その後、ギヤボックスハウジングをギヤボック
ス本体にボルトで固定し組付ける。この時、ギヤボック
ス本体にギヤボックスハウジングを組み付ける際に、こ
ろがり軸受のアウターレースに嵌合させるだけで、両者
の同芯位置を合わせることができ、これら本体とハウジ
ングの軸線を容易に一致させることができる。第２の発
明では、ギヤボックスを分割したので、出力軸の後端側
にころがり軸受を設けられるようになった。それにとも
なって、出力軸の先端側をすべり軸受で回転自在に支持
することにした。

【００１２】第４の発明では、さらに、ギヤボックスハ
ウジングからの出力軸の突出部分の寸法を、有底端を有
するギヤボックス本体の被挿入部分の寸法より、若干長
く設定し、長さ方向の隙間が無くなるまで強くボルトを
締め付けることで、す。第５の発明では、さらに、ギヤ
ボックスハウジングからの出力軸の突出部分の寸法を、
有底端を有するギヤボックス本体の被挿入部分の寸法よ
り、若干長く設定し、分割された部分に隙間調整用のシ
ムを組み込むことで、長さ方向の隙間を無くす。

【００１３】

【実施例】この発明の第１実施例を図１及び図２におい
て説明する。図中の従来技術と同様の部分には同一の符
号を付す。本発明のギヤボックス１５ａはピニオンギヤ
４を設ける出力軸３の後端ベアリング支持部分、即ち図
１の上下方向中央部分で２つに分割され、上方のギヤボ
ックスハウジング２５と下方の有底端を有するギヤボッ
クス本体２６に分割される。そして、上記出力軸３の後
端ベアリング支持部には、ボールベアリング２７を設
け、このボールベアリング２７の内筒レース２８は、出
力軸３の外周を支え、ベアリング２７の外筒レース２９
はギヤボックス１５ａの内周面を支えている。そして、
ギヤボックスハウジング２５とギヤボックス本体２６と
に跨がって支えている。そして、ギヤボックス本体２６
に対し、ギヤボックスハウジング２５がボルト３３（図
２参照）で固定される。また、出力軸３の先端は、従来
のようにボールベアリング１９で支持されるのではな
く、ブッシュ３０によって支持される。このブッシュ３
０は、ギヤボックス本体２６の有底端、即ち一体成形さ
れた袋状部分に設けられる。

【００１４】後述するように組付けの際には、予めギヤ
ボックスハウジング２５内に入力軸１、トーションバー
２、出力軸３、スリーブ７を組付け、側面にセンサー１
４を取り付けることでモジュール化を図るが、この時、
ベアリング１７、２７により各部品の位置決めおよびギ
ヤボックスハウジング２５内への固定を行う。また、入
力トルクの検出は、スリーブ７の軸方向のスライド量を
検出して行うので、ギヤボックス１５ａと、このギヤボ
ックス１５ａに収納される部品、即ち入力軸１、トーシ
ョバー２、出力軸３、スリーブ７等の部品との間に軸方
向すなわち長さ方向の隙間があると、センサー１４に誤
動作が生じ、装置としての信頼性が低下する可能性があ
る。即ち、センサー１４としてのポテンショメータのポ
テンショ電圧が、検出されても隙間のために入力トルク
が左か右かを示す正負に、細かく切り替わってしまうと
いうおそれがある。このため、前記軸方向の即ち長さ方
向の隙間をなくす必要がある。

【００１５】このため、モジュール化されたギヤボック
スハウジング２５から突出する突出部分の（出力軸３）
の寸法を、この突出部分が挿入されるギヤボックス本体
２６の被挿入部分の寸法（有底端から開口端までの深さ
寸法）より０．０１〜０．０５mm程度若干長くする。そ
して、前記ボルト３３でギヤボックスハウジング２５を
ギヤボックス本体２６へ固定し組付ける際に、入出力軸
間の長さ方向の隙間がなくなるまで強くこのボルト３３
を締め付ければよい。あるいは、ボルト３３を締め付け
る力を余り大きくしないように、ギヤボックスハウジン
グ２５とギヤボックス本体２６との間、即ち分割面に、
図１に示すように隙間調整用のシム３１を組み込めば、
ギヤボックス１５ａに収納される各部品に長さ方向の誤
差があっても、長さ方向の隙間をなくすことができる。

【００１６】次に、上記第１実施例の作用を説明する。
有底端を有するギヤボックス本体２６と両端開口型のギ
ヤボックスハウジング２５とに二分割し、このギヤボッ
クスハウジング２５の大径側開口端側（ギヤボックス本
体合わせ面側）から入力軸１、トーショバー２、出力軸
３、スリーブ７等を順次組付けることでモジュール化を
図り、サブアッシー化を可能とした。これにより組付け
作業内容が容易になり、組付け作業時間のバラ付きが少
ないものとなった。また、上記ギヤボックスハウジング
２５は、従来のギヤボックス１５全体（図４参照）に比
べ小さく軽いので、入力軸１等の組付け性が良くなる。
そして、例えば、ギヤボックスハウジング２５と入力軸
１との間に設けられるオイルシール１６の小径側開口端
への圧入作業を自動化することが可能となる。更に、セ
ンサー１４であるポテンショメータは、分離されたギヤ
ボックスハウジング２５へ組付けられる構造としたもの
で、ギヤボックス本体２６側へ組付けられる前に、トル
クセンサーの性能テストを行うことができる。そして、
この性能テストにおいてポテンショ特性不良が分かれば
修正作業を行い、再び性能テストを行うことになるが、
これら性能テスト、修正作業、再性能テストが容易とな
る。

【００１７】しかも、有底端を有するギヤボックス１５
を分離したので、出力軸３の後端側を支承するボールベ
アリング２７を開口端部に設ける一方、出力軸３の先端
を支承するブッシュ３０を有底端部に設けて回転自在に
支持することにしたので、出力軸３の先端にナット１８
やプラグ２１を締め付けたりする作業を廃止できる。そ
して、従来はナット１８やプラグ２１を締め付ける作業
は、ギヤボックス本体２６へ出力軸３を挿入する方向と
逆方向から行わねばならなかったが、その必要がなくな
り、従来のギヤボックス１５全体（図４参照）を反転さ
せるような作業を省略することができる。さらにまた、
出力軸３を軸支するボールベアリング２７が、ギヤボッ
クスハウジング２５とギヤボックス本体２６とに跨がっ
て設けられている。したがって、ギヤボックス本体とギ
ヤボックスハウジングとを組み付ける時に、これらの軸
線を簡単に一致させることができる。つまり、まず、ギ
ヤボックス本体２６かギヤボックスウハウジング２５の
いずれか一方（この実施例の場合はサブアッシィ化する
関係上ギヤボックスハウジング２５）に、このボールベ
アリング２７を設けておけば、このボールベアリング２
７に合わせて他方を組み付けると、それだけで両者の軸
線を一致させ、容易に同芯組立ができる。

【００１８】図３に示す第２実施例は、第１実施例にお
いて出力軸１の上端部を支持するボールベアリング１７
を、ブッシュ３２で支持することに変更した例である。
そして、ブッシュ３２に変更することで、ベアリング３
２に比べて組み付けが簡単になるとともに、部品コスト
を下げることもできる。なお、以上述べた第１、第２実
施例において、入力軸１と出力軸３の相対回転を軸方向
の動きに変換する変換機構は、入力軸１に設けられた入
力軸突起８がスリーブ７の螺旋溝９に係合し、出力軸３
に設けられた図示しない出力軸突起がスリーブ７の図示
しない軸線方向溝に係合して構成されるものであった。
ただし、変換機構はこのような構成に限らず、逆に入力
軸突起が軸線方向溝に係合し、出力軸突起が螺旋溝に係
合するものとしても良い。或いは、スリーブ側に突起を
設け、入力軸或いは出力軸側に溝を設けても良い。この
場合にも出力軸或いは入力軸のいずれに螺旋溝または軸
線方向溝を形成するかは自由に選択できる。また、突起
は上記実施例のようにピンであっても良く、或いは回転
可能なボールであっても良い。

【００１９】

【発明の効果】第１、３の発明によれば、従来の大きな
両端開口型のギヤボックスが、有底端を有するギヤボッ
クス本体と両端開口型のギヤボックスハウジングとに分
割され、予めギヤボックスハウジング内に入力軸、トー
ションバー、出力軸、スリーブを組付け、側面にセンサ
ーを取り付けることでモジュール化できるので、組付け
作業が容易になる。即ち、モジュール化することで装置
の入力軸側がサブアッシー化されることになり、更にラ
ック軸等を組み込むことにより重量が嵩み形状の異なる
ギヤボックス本体が分割されるので、作業がやり易くな
る。更に、センサーはギヤボックス本体から分割された
ハウジングに取り付けられるので、入力トルク検出装置
の組付けが完了する以前に、即ちギヤボックスハウジン
グへの組付けが終わった時点で性能テストを行い修正作
業を行うことが可能となる。従って、性能テストや修正
作業が容易となる。

【００２０】第１、２の発明によれば、ギヤボックスハ
ウジングから突出する出力軸の先端を、単にギヤボック
ス本体のすべり軸受内に挿入しベアリングの外周をギヤ
ボックス本体の開口端部に嵌合すればよいので、組付け
作業が一方向からできる。つまり、従来のように逆方向
からボールベアリングを組付け、ナットやプラグを締め
付けるという作業が不要となり、ギヤボックス全体をを
反転させる作業を省くことができる。第３の発明のよれ
ば、ギヤボックス本体にギヤボックスハウジングを組み
付けるだけで、これら本体とハウジングの軸線を一致さ
せて同心組立作業ができる。したがって、さらに組み付
け作業を簡単にできる。第４、５の発明によれば、ギヤ
ボックスハウジングに組付けられる各部品とギヤボック
スハウジングとの間に長さ方向の隙間を無くすことがで
きるので、入力トルク検出装置としての信頼性を高める
ことができる。特に、第５の発明では、ボルトを締め付
ける力を余り大きくしないで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る入力トルク検出装
置を示す縦断面図である。

【図２】図１を９０°角度を変えた方向から見た一部縦
断面図である。

【図３】第２実施例を示すもので図１に対応する縦断面
図である。

【図４】従来例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ トーションバー ３ 出力軸 ４ ピニオンギヤ ５ ラック軸 ６ ラックギヤ ７ スリーブ ８ 入力軸突起 ９ 螺旋溝 １４ センサー ２５ ギヤボックス本体 ２６ ギヤボックスハウジング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギヤボックス内で、ステアリングホイー
   ルからの操舵トルクを伝える入力軸が、トーションバー
   を介して出力軸に連結され、この出力軸のピニオンギヤ
   がラック軸のラックギヤに噛み合う一方、入力軸および
   出力軸の外周にスリーブを軸方向にスライド可能に設
   け、入出力両軸あるいはスリーブのいずれか一方に螺旋
   溝および軸線方向溝を形成するとともに、他方に各溝に
   係合する突起を設け、これら両溝と突起とが相まって回
   転を軸方向の動きに変換する変換機構を構成し、操舵ト
   ルクによりトーションバーが捩じれると、入力軸と出力
   軸の間に捩じれ相対変位が生じ、この捩じれ相対変位に
   より前記変換機構の働きで前記スリーブが軸方向にスラ
   イドし、このスライド量をセンサーで検出し上記ラック
   軸に対する電装モータを制御して補助力を発生させるパ
   ワーステアリングの入力トルク検出装置の組付け構造に
   おいて、ギヤボックスを、出力軸のピニオンギヤとラッ
   ク軸のラックギヤとが組み付けられる有底端を有するギ
   ヤボックス本体と、入力軸、トーションバー、出力軸、
   スリーブが組付けられ側面にセンサーが取り付けられる
   ギヤボックスハウジングとに分割するとともに、出力軸
   の後端を支持するころがり軸受を、ギヤボックスハウジ
   ングとギヤボックス本体とに跨がせて設け、この軸受を
   介して両者を同芯的に結合したことを特徴とするパワー
   ステアリングの入力トルク検出装置の組付け構造。
2. 【請求項２】 ギヤボックス本体内で、出力軸の先端を
   すべり軸受で支持するとともに、後端をころがり軸受で
   支持したことを特徴とする請求項１記載のパワーステア
   リングの入力トルク検出装置の組付け構造。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２のいずれか一に記
   載されたパワーステアリングの入力トルク検出装置の組
   付け構造を用いて行う組付け方法であって、予めギヤボ
   ックスハウジング内に入力軸、トーションバー、出力
   軸、スリーブを組付け、側面にセンサーを取り付けるこ
   とでモジュール化した後に、前記ギヤボックスハウジン
   グから突出する出力軸のピニオンギヤを有底端を有する
   ギヤボックス本体に対し挿入してラック軸のラックギヤ
   と噛み合わせ、ギヤボックスハウジングをギヤボックス
   本体にボルトで固定し組付けることを特徴とするパワー
   ステアリングの入力トルク検出装置の組付け方法。
4. 【請求項４】 モジュール化されたギヤボックスハウジ
   ングから突出する出力軸の突出部分の寸法を、この突出
   部分が挿入されるの有底端を有するギヤボックス本体の
   被挿入部分の寸法より、若干長く設定し、前記ボルトで
   固定し組付ける際に、長さ方向の隙間がなくなるまでボ
   ルトを強く締め込むことを特徴とする請求項３記載のパ
   ワーステアリングの入力トルク検出装置の組付け方法。
5. 【請求項５】 モジュール化されたギヤボックスハウジ
   ングから突出する出力軸の突出部分の寸法を、この突出
   部分が挿入される有底端を有するギヤボックス本体の被
   挿入部分の寸法より、若干長く設定し、ギヤボックスハ
   ウジングをギヤボックス本体に組付ける際に、分割され
   た部分に隙間調整用のシムを組み込み、長さ方向の隙間
   を無くすことを特徴とする請求項４記載のパワーステア
   リングの入力トルク検出装置の組付け方法。