WO2014077006A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2014077006A1
WO2014077006A1 PCT/JP2013/070394 JP2013070394W WO2014077006A1 WO 2014077006 A1 WO2014077006 A1 WO 2014077006A1 JP 2013070394 W JP2013070394 W JP 2013070394W WO 2014077006 A1 WO2014077006 A1 WO 2014077006A1
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WO
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housing member
resin
electric power
power steering
bearing
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PCT/JP2013/070394
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武文 吉川
村上　豪
山本　武士
前田　篤志
石井　達也
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日本精工株式会社
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    • F16C35/067—Fixing them in a housing

Definitions

  • the present invention relates to an electric power steering system (EPS: Electric Power Steering system).
  • EPS Electric Power Steering system
  • Patent Document 1 Conventionally, as an electric power steering device mounted on an automobile or the like, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
  • a torsion bar that is elastically deformable in a torsional direction is provided in a part of a steering system of a vehicle, and is proportional to the steering torque between an input shaft and an output shaft that are connected via the torsion bar. Relative rotation is generated. Then, the steering torque is detected by measuring the relative rotation, and the steering assist torque corresponding to the detected steering torque is generated to reduce the burden on the driver.
  • an input shaft, an output shaft, and a steering assist mechanism that generates steering assist torque are included in a housing.
  • the housing is generally formed of a metal material such as aluminum.
  • the steering assist mechanism that generates the steering assist torque includes a torque sensor that detects the steering force input to the input shaft as the steering torque, and the steering assist torque is calculated from the detection value detected by the torque sensor.
  • the steering assist torque is applied to the output shaft from an electric motor connected to the output shaft via a worm and a worm wheel.
  • FIG. 2 An example of a conventional electric power steering apparatus in which the housing is formed of a metal material is shown in FIG.
  • the electric power steering apparatus shown in FIG. 2 includes in a housing 101 an input shaft 102, an output shaft 103, and a torque sensor 108 that detects a steering force input to the input shaft 102 as a steering torque.
  • the input shaft 102 is rotatably supported with respect to the housing 101 by a rolling bearing (not shown).
  • the output shaft 103 is rotatably supported with respect to the housing 101 by two rolling bearings 105a and 105b.
  • the input shaft 102 and the output shaft 103 are respectively formed with cylindrical holes 102a and 103a concentric with the shaft center, and the torsion bar 104 is inserted into the cylindrical holes 102a and 103a. They are connected via a torsion bar 104.
  • One end portion of the torsion bar 104 and the input shaft 102 are provided with a communication hole 106 communicating in the radial direction at a fitting portion between the one end portion of the torsion bar 104 and the input shaft 102, and a pin (not shown) is provided in the communication hole 106. ) Are inserted.
  • the other end portion of the torsion bar 104 and the output shaft 103 are provided with a communication hole (not shown) communicating in the radial direction at the fitting portion between the other end portion of the torsion bar 104 and the output shaft 3.
  • the holes are connected by inserting pins (not shown).
  • a steering wheel is integrally attached to the right end (not shown) of the input shaft 102 in the rotational direction, and a known rack and pinion type steering device is connected to the left end of the output shaft 103 via a universal joint, for example.
  • the pinion shaft which comprises is connected. Therefore, the steering force generated when the steering wheel steers the steering wheel is transmitted to the steered wheels via the input shaft 102, the torsion bar 104, the output shaft 103, the universal joint, and the rack and pinion type steering device.
  • a worm wheel 109 that rotates coaxially and integrally with the output shaft 103 is fitted on the output shaft 103.
  • a resin engagement portion 109a provided on the worm wheel 109 and a worm 110a formed on the outer peripheral surface of an output shaft (not shown) of the electric motor 110 are engaged with each other. Therefore, the rotational force of the electric motor 110 is transmitted to the output shaft 103 via the output shaft, the worm 110a and the worm wheel 109, and the output shaft can be switched by appropriately switching the rotation direction of the electric motor 110.
  • the steering assist torque in an arbitrary direction is applied to 103.
  • This steering assist torque is calculated from a value detected by a torque sensor 108 that detects a steering force transmitted to the input shaft 102 via the steering wheel as a steering torque (and / or steering angle).
  • the torque sensor 108 is an electromagnetic induction type sensor, and includes a first sensor member 108a including a magnetic member such as a permanent magnet, and a second sensor member 108b including a member forming a magnetic circuit.
  • the first sensor member 108 a is fixed to the output shaft 103, while the second sensor member 108 b is fixed to the input shaft 102.
  • the steering torque (and / or steering angle) is detected by the relative angular displacement between the first sensor member 108a and the second sensor member 108b that is generated when the steering force is transmitted to the input shaft 102.
  • the steering assist mechanism for applying the steering assist torque includes such a torque sensor 108 and is included in the housing 101 together with the input shaft 102 and the output shaft 103.
  • the housing 101 includes an output side housing member 101a, a bearing supporting housing member 101c, and an input side housing member 101b.
  • the output-side housing member 101a includes the output shaft 103, the worm wheel 109, and the worm 110a, and supports the output shaft 103 rotatably via the rolling bearing 105a.
  • a motor attachment portion (not shown) for attaching the electric motor 110 is provided in the output-side housing member 101a.
  • the output side housing member 101a is made of a metal material such as aluminum.
  • the input side housing member 101b includes the input shaft 102 and the torque sensor 108.
  • the input side housing member 101b is also formed of a metal material such as aluminum.
  • the output-side housing member 101a and the input-side housing member 101b have the same outer peripheral surface shape at the coupling position, and are coupled to each other by bolts or the like not shown. Thereby, the inside of the housing 101 is sealed.
  • the bearing supporting housing member 101c and the rolling bearings 105a and 105b support the rolling bearing 105b located closest to the torque sensor 108, and the output shaft 103 is rotatably supported via the rolling bearing 105b. is doing.
  • the bearing supporting housing member 101c includes a first portion 111 that is press-fitted into the inner peripheral surface of the output-side housing member 101a, and a second portion 112 that supports the rolling bearing 105b.
  • the first portion 111 and the second portion 112 are connected by a linear portion 113 that extends obliquely and linearly in a cross section along the axial direction of the output shaft 3.
  • the first portion 111 of the bearing supporting housing member 101c there are a large-diameter portion 111a fitted to the inner peripheral surface of the output-side housing member 101a, and a small-diameter portion 111b fitted to the input-side housing member 101b. Is provided.
  • the first portion 111 of the bearing supporting housing member 101c is fitted and fixed by press-fitting the large-diameter portion 111a into the inner peripheral surface of the output-side housing member 101a.
  • a stepped portion 111c is provided on an end surface in the axial direction of the output side housing member 101a to which the large diameter portion 111a is fitted.
  • the large diameter portion 111a of the bearing supporting housing member 1c is sandwiched between the stepped portion 111c and the end surface of the input side housing member 101b, and its axial position is restricted.
  • a fitting portion 112a that fits on the outer peripheral surface of the rolling bearing 105b and a step surface that contacts one side surface in the axial direction of the rolling bearing 105b. 112b.
  • the rolling bearing 105b is supported by the bearing supporting housing member 101c by being press-fitted into the fitting portion 112a.
  • the bearing supporting housing member 101c is also formed of a metal material such as aluminum, like the output housing member 101a and the input housing member 101b.
  • this conventional electric power steering apparatus has the following problems. That is, in the conventional electric power steering apparatus, all the plurality of housing members constituting the housing are formed of a metal material such as aluminum. In the example shown in the figure, the output side housing member 101a, the input side housing member 101b, and the bearing supporting housing member 101c are all made of a metal material. For this reason, there existed a problem that the weight of housing itself was heavy. Moreover, since the housing is formed of a metal material, finishing by cutting is necessary after forming by die casting or plastic working. As a result, the manufacturing process was complicated.
  • the detection performance of the electromagnetic induction type sensor is affected by the metal disposed in the vicinity.
  • the bearing supporting housing member that supports the rolling bearing closest to the torque sensor is also formed of a metal material, the electromagnetic induction sensor and the rolling bearing are closest to the electromagnetic induction sensor. It was necessary to provide a space between the metal bearing supporting housing member that supports the rolling bearing so as not to affect the detection performance of the sensor.
  • the bearing supporting housing member 101c is formed of a metal material, the bearing supporting member that is the closest metal member in the axial direction to the electromagnetic induction sensor constituting the torque sensor 108 is used.
  • the axial distance A between the housing member 101c and the electromagnetic induction sensor (torque sensor) 108 is a relatively long distance that does not affect the detection performance of the electromagnetic induction sensor.
  • the axial distance B between the rolling bearing 105b and the electromagnetic induction sensor is a relatively long distance that does not affect the detection performance of the electromagnetic induction sensor.
  • the layout around the torque sensor is limited. For this reason, there is a limit to the miniaturization of the input shaft and the output shaft in the axial direction, and it has been difficult to secure a predetermined collapse stroke in the steering column.
  • an object of the present invention is to provide a bearing support housing in which the housing supports at least one rolling bearing that rotatably supports the output shaft with respect to the housing.
  • Another object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can reduce the weight of the housing itself and that can be easily processed in an electric power steering apparatus that includes at least one member and includes a plurality of housing members.
  • Another object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can secure a degree of freedom in layout and a sufficient collapse stroke even when an electromagnetic induction type sensor is used as a torque sensor.
  • an electric power steering apparatus includes an input shaft, an output shaft connected to the input shaft via a torsion bar, and a steering force input to the input shaft.
  • a torque sensor that detects the steering torque as a steering torque
  • the housing includes at least one bearing support housing member that supports the at least one rolling bearing, and in the electric power steering apparatus that includes a plurality of housing members, the bearing support for supporting the at least one rolling bearing.
  • the housing member is formed of resin. The resin can be used continuously in a temperature environment of ⁇ 40 ° C.
  • the linear expansion coefficient is in the range of 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 5.5 ⁇ 10 ⁇ 5 (1 / ° C.) in both the fiber direction and the direction perpendicular to the fiber temperature range, and when left in water at 23 ° C. for 24 hours.
  • the water absorption is preferably 4% or less, and particularly preferably the tensile strength retention after being left in an environment of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours is 70% or more.
  • the bearing supporting housing member for supporting the rolling bearing located closest to the torque sensor among the rolling bearings among the bearing supporting housing members for supporting the at least one rolling bearing.
  • the torque sensor is an electromagnetic induction sensor.
  • the bearing supporting housing member that supports the rolling bearing located closest to the torque sensor among the rolling bearings is press-fitted into an inner peripheral surface of another housing member.
  • a second part that supports a rolling bearing that is closest to the torque sensor among the rolling bearings, and the first part and the second part are along an axial direction of the output shaft.
  • the angle formed between each other is a bent portion bent at a predetermined acute angle or obtuse angle, or in a cross section along the axial direction of the output shaft, and is connected by a curved portion having a curve, and among the rolling bearings
  • the rolling bearing located closest to the torque sensor is supported by being fitted and fixed to the bearing supporting housing member by press fitting. Door is preferable.
  • the bearing supporting housing member that supports the rolling bearing located closest to the torque sensor among the rolling bearings may have a holding function for the torque sensor.
  • the resin bearing support housing member in the electric power steering apparatus is affected by the time-dependent deformation (creep phenomenon) of the resin at the press-fitted portion of the rolling bearing and the press-fitted portion into the other housing member.
  • a reinforcing ring metal collar
  • it can be used for a long time in the passenger compartment.
  • a reinforcement ring it can be used for a long time in the engine room, that is, in a more severe temperature range (up to 120 ° C). And can be used stably.
  • the reinforcing ring is arranged by insert molding.
  • the reinforcing ring may be coated with a thermosetting adhesive before being subjected to insert molding.
  • a thermosetting adhesive is applied to the entire reinforcing ring in advance and heated and dried until it becomes a semi-cured state, and then the adhesive-coated reinforcing ring is set in a mold and resin insert molding is performed. You can go.
  • the material of the reinforcing ring for example, carbon steel for mechanical structure such as S53C, so-called bearing steel SUJ2 or cold rolled steel plate, that is, SPCC, stainless steel such as SUS430 or SUS410, should be used.
  • a light metal such as an aluminum alloy or a magnesium alloy is preferably selected.
  • the surface of the reinforcing ring should be appropriately roughened by a technique such as shot blasting or chemical etching. Is preferred.
  • an adhesive applied to the reinforcing ring as a primer, an undercoat adhesive containing a phenol resin and an epoxy resin, or a silane-based, chromium-based, titanium-based, or aluminate-based coupling agent system
  • a phenol resin adhesive is suitably selected as the top coat adhesive.
  • the undercoat adhesive containing the phenol resin and the epoxy resin is dissolved in a single solvent or a mixed solvent of isopropyl alcohol, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone so as to have a component concentration of about 0.5 to 20% by mass.
  • a component concentration of about 0.5 to 20% by mass Used as an organic solvent solution.
  • the coupling agent used as a primer is used after diluting with water, alcohol, or water or an alcohol mixed solvent so that the component concentration thereof is 0.1 to 2.0% by mass.
  • the above-mentioned undercoat adhesive and primer are applied to the reinforcing ring according to the present invention in a film thickness of about 0.5 to 5 ⁇ m by a method such as dip coating, spray coating, brush coating, etc. After being dried, it is baked under drying and curing conditions of about 150 to 250 ° C. for about 5 to 30 minutes.
  • the above-mentioned top coat adhesive is prepared as an organic solvent solution in which an adhesive composition mainly composed of a resol type phenol resin is dissolved at a solid content concentration of about 5 to 40% by mass.
  • the drying / curing conditions are, for example, 100 ° C. to 150 ° C. for several minutes to 30 minutes, and the reinforcing ring is in a semi-cured state so as not to be washed away by the high-temperature and high-pressure molten resin at the time of insert molding. It is baked. And it hardens
  • secondary heating for example, 150 degreeC, about 2 hours
  • the bearing supporting housing member that supports at least one rolling bearing is formed of resin
  • the bearing supporting housing member is formed more than when the bearing supporting housing member is formed of a metal material.
  • the housing member can be reduced in weight.
  • the housing includes at least one bearing supporting housing member that supports at least one rolling bearing that rotatably supports the output shaft with respect to the housing, and an electric power steering constituted by a plurality of housing members.
  • the weight of the housing itself can be reduced.
  • the bearing supporting housing member is formed of resin, it is possible to process the bearing supporting housing member with high accuracy only by molding by injection molding or the like, and the processing of the bearing supporting housing member can be simplified.
  • the resin can be continuously used in a temperature environment of ⁇ 40 ° C. to 85 ° C., is made of a resin composition containing 30 to 55% by mass of a fibrous filler, and has a fiber direction in a temperature range of 23 ° C. to 80 ° C.
  • the linear expansion coefficient is in the range of 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 5.5 ⁇ 10 ⁇ 5 (1 / ° C.) both in the direction perpendicular to the fiber and the water absorption is 4% when left in water at 23 ° C. for 24 hours.
  • the bearing support housing member formed of such a resin composition is used under a high temperature environment.
  • the resin preferably has a tensile strength retention of 70% or more after being left in an environment of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours.
  • the resin portion can be prevented from being damaged due to a decrease in mechanical properties due to moisture absorption deterioration of the bearing supporting housing member formed of the resin.
  • the bearing support housing that supports the rolling bearing that is closest to the torque sensor among the rolling bearings among the bearing supporting housing members that support the at least one rolling bearing When the member is formed of the resin and the torque sensor is an electromagnetic induction type sensor, the detection performance of the electromagnetic induction type sensor is not affected by the bearing supporting housing member. For this reason, the electromagnetic induction type sensor and the bearing supporting housing member can be arranged close to each other. As a result, when the space volume in the housing is the same, the degree of freedom inside the housing can be improved as compared with the case where the bearing supporting housing member is formed of a metal material.
  • the electromagnetic induction sensor and the rolling bearing supported by the bearing supporting housing member can be arranged close to each other, the axial dimensions of the housing and the output shaft can be reduced, and the degree of freedom of layout outside the housing is also improved. For example, the collapse stroke of the steering column can be extended.
  • the bearing supporting housing member that supports the rolling bearing located closest to the torque sensor among the rolling bearings is press-fitted into an inner peripheral surface of the other housing member.
  • a second part that supports a rolling bearing that is closest to the torque sensor among the rolling bearings, and the first part and the second part are along an axial direction of the output shaft.
  • the resin bearing support housing member in the electric power steering apparatus minimizes the influence of the time-dependent deformation of the resin in the press-fitted portion of the rolling bearing and the press-fitted portion into the other housing member. Therefore, a reinforcing ring may be arranged in each press-fitted part by an insert molding method. In this case, the temperature region is more severe than the case where there is no reinforcing ring (assumed to be used in the passenger compartment). Long-term use in the engine room (up to 120 ° C) is also possible.
  • the electric power steering apparatus shown in FIG. 1 includes an input shaft 2, an output shaft 3, and a torque sensor 8 that detects a steering force input to the input shaft as a steering torque.
  • the input shaft 2 is rotatably supported with respect to the housing 1 by a rolling bearing (not shown).
  • the output shaft 3 is rotatably supported with respect to the housing 1 by two rolling bearings 5a and 5b.
  • the input shaft 2 and the output shaft 3 are respectively formed with cylindrical holes 2a and 3a concentric with the shaft center, and the torsion bar 4 is inserted into the cylindrical holes 2a and 3a. It is connected via a torsion bar 4.
  • One end portion of the torsion bar 4 and the input shaft 2 are provided with a communication hole 6 communicating in the radial direction at a fitting portion between the one end portion of the torsion bar 4 and the input shaft 2, and a pin 7 is inserted into the communication hole 6.
  • the other end portion of the torsion bar 4 and the output shaft 3 are provided with a communication hole (not shown) communicating in the radial direction at the fitting portion between the other end portion of the torsion bar 4 and the output shaft 3.
  • the holes are connected by inserting pins (not shown). It should be noted that serrations are formed at both ends of the torsion bar 4 and press-fitted into the cylindrical hole 2a of the input shaft 2 or the cylindrical hole 3a of the output shaft 3, respectively, so that the both ends of the torsion bar 4 are connected to the input shaft 2 It may be connected to the shaft 3. Further, one end of the torsion bar 4 may be coupled to the input shaft 2 or the output shaft 3 by a pin, and the other end of the torsion bar 4 may be coupled to the output shaft 3 or the input shaft 2 by serration press-fitting.
  • a steering wheel is integrally attached to the right end (not shown) of the input shaft 2 in the rotational direction, and a known rack and pinion type steering device is connected to the left end of the output shaft 3 via a universal joint.
  • the pinion shaft which comprises is connected. Therefore, the steering force generated when the steering wheel steers the steering wheel is transmitted to the steered wheels via the input shaft 2, the torsion bar 4, the output shaft 3, the universal joint, and the rack and pinion type steering device.
  • the output shaft 3 is fitted with a worm wheel 9 that is coaxial with the output shaft 3 and rotates integrally therewith.
  • a resin engagement portion 9a provided on the worm wheel 9 and a worm 10a formed on the outer peripheral surface of an output shaft (not shown) of the electric motor 10 are engaged with each other. Accordingly, the rotational force of the electric motor 10 is transmitted to the output shaft 3 via the output shaft, the worm 10a and the worm wheel 9, and the output shaft can be switched by appropriately switching the rotation direction of the electric motor 10. 3, a steering assist torque in an arbitrary direction is applied.
  • This steering assist torque is calculated from a value detected by a torque sensor 8 that detects a steering force transmitted to the input shaft 2 via the steering wheel as a steering torque (and / or steering angle).
  • the torque sensor 8 is an electromagnetic induction type sensor, and includes a first sensor member 8a including a magnetic member such as a permanent magnet, and a second sensor member 8b including a member forming a magnetic circuit.
  • the first sensor member 8 a is fixed to the output shaft 3, while the second sensor member 8 b is fixed to the input shaft 2.
  • the steering torque (and / or steering angle) is detected by the relative angular displacement between the first sensor member 8a and the second sensor member 8b that occurs when the steering force is transmitted to the input shaft 2.
  • the steering assist mechanism for applying the steering assist torque includes such a torque sensor 8 and is included in the housing 1 together with the input shaft 2 and the output shaft 3.
  • the housing 1 includes an output side housing member 1a, a bearing supporting housing member 1c, and an input side housing member 1b.
  • the output-side housing member 1a includes the output shaft 3, the worm wheel 9, and the worm 10a, and supports the output shaft 3 through a rolling bearing 5a so as to be rotatable.
  • a motor mounting portion (not shown) for mounting the electric motor 10 is provided in the output side housing member 1a.
  • the output side housing member 1a is formed of a metal material such as aluminum.
  • the input side housing member 1 b contains the input shaft 2 and the torque sensor 8.
  • the input side housing member 1b is also formed of a metal material such as aluminum.
  • the output-side housing member 1a and the input-side housing member 1b have the same outer peripheral surface shape at the coupling position, and are coupled to each other by a bolt or the like (not shown). Thereby, the inside of the housing 1 is sealed.
  • the bearing supporting housing member 1c supports the rolling bearing 5b located closest to the torque sensor 8 among the rolling bearings 5a and 5b, and the output shaft 3 can be rotated via the rolling bearing 5b. I support it.
  • the housing member 1c for bearing support includes a first portion 11 that is press-fitted into the inner peripheral surface of the output-side housing member 1a, and a second portion 12 that supports the rolling bearing 5b.
  • the first portion 11 and the second portion 12 are connected to each other by a bent portion 13 that is bent at a predetermined obtuse angle or acute angle in the cross section along the axial direction of the output shaft 3.
  • the first portion 11 and the second portion 12 may be connected not by the bent portion 13 but by a curved portion having a curve in a cross section along the axial direction of the output shaft 3.
  • the first portion 11 of the bearing supporting housing member 1c there are a large diameter portion 11a fitted to the inner peripheral surface of the output side housing member 1a, and a small diameter portion 11b fitted to the input side housing member 1b. Is provided.
  • the first portion 11 of the bearing supporting housing member 1c is fitted and fixed by press-fitting the large diameter portion 11a into the inner peripheral surface of the output side housing member 1a.
  • the step part 11c is provided in the axial direction end surface with which the large diameter part 11a is fitted of the output side housing member 1a.
  • the large-diameter portion 11a of the bearing supporting housing member 1c is sandwiched between the step portion 11c and the end surface of the input-side housing member 1b, and its axial position is restricted.
  • a fitting portion 12a that fits to the outer peripheral surface of the rolling bearing 5b and a stepped surface that contacts one side surface in the axial direction of the rolling bearing 5b. 12b is formed.
  • the rolling bearing 5b is supported by the bearing supporting housing member 1c by being press-fitted into the fitting portion 12a.
  • the bearing supporting housing member 1c is made of resin.
  • the bearing supporting housing member 1c is preferably made of a resin having the following characteristics. That is, this resin is made of a resin composition that can be used continuously even in a temperature environment of ⁇ 40 ° C. to 85 ° C., which is the operating environment temperature in the column portion of the electric power steering device, and can be used continuously.
  • the dimensional stability is high.
  • the linear expansion coefficient is 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 in both the fiber direction and the fiber perpendicular direction in the temperature range of 23 ° C. to 80 ° C. It is preferably in the range of 5.5 ⁇ 10 ⁇ 5 (1 / ° C.), and the water absorption when left in water at 23 ° C. for 24 hours is preferably 4% or less.
  • the resin portion when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time during transportation, the resin portion may be damaged due to deterioration of mechanical properties due to moisture absorption deterioration of the bearing supporting housing member formed of resin. . Therefore, the resin preferably has a tensile strength retention of 70% or more after being left in an environment of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours.
  • the resin composition that can be continuously used in a temperature environment of ⁇ 40 ° C. to 85 ° C. is not particularly limited, but includes polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyamide (PA) 6, polyamide 11, So-called engineering plastics such as polyamide 12, polyamide 66, polyamide 610, polyamide 612, polyamide 46, polyamide 410, modified polyamide 6T, polyamide 9T, fluororesin, polyphenylene sulfide (PPS), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polyamideimide (PAI), thermoplastic polyimide, polyetheretherketone (PEEK), so-called super engineering plastics such as polyethernitrile (PEN) Can be exemplified fat, it may be used alone or in combination.
  • PPS polyethersulfide
  • PES polyethersulfone
  • PAI polyetherimide
  • PEEK polyetheretherketone
  • super engineering plastics such as
  • polyethylene terephthalate (PET), polyamide 66, polyamide 46, and polyphenylene sulfide have a good balance between cost and performance, and can be suitably used.
  • thermosetting resins such as phenol resins, urea resins, unsaturated polyester resins, and polyurethane resins can be suitably used for applications requiring heat resistance and dimensional stability.
  • the linear expansion coefficient is in the range of 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 5.5 ⁇ 10 ⁇ 5 (1 / ° C.) in the fiber direction and in the direction perpendicular to the fiber in the temperature range of 23 ° C. to 80 ° C. It is preferable to do this.
  • the fibrous filler is not particularly limited.
  • glass fiber, carbon fiber, metal fiber, aramid fiber, aromatic polyimide fiber, liquid crystal polyester fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, boron fiber. Etc. can be illustrated.
  • glass fiber and carbon fiber are preferable because of their good reinforcement.
  • As the glass fiber an insulating glass fiber that has little influence on the electromagnetic induction of the torque sensor 8 is more preferable.
  • the content of the fibrous filler in the total composition is 30 to 55% by mass, preferably 35 to 55% by mass. Even if the fibrous filler exceeds 55% by mass, not only the melt fluidity of the resin composition is remarkably lowered and the moldability is deteriorated, but further improvement in mechanical properties and dimensional stability is expected. On the other hand, since the deformability of the material becomes extremely small, the bearing supporting housing member 1c may be damaged during molding or assembly of the bearing supporting housing member 1c. Conversely, if the content of the fibrous filler in the entire composition is less than 30% by mass, the reinforcing effect of mechanical properties is small, and the dimensional stability is insufficient.
  • the dimensional stability means that the linear expansion coefficient is 1.2 ⁇ 10 ⁇ 5 to 5.5 ⁇ 10 ⁇ 5 (1/2 in both the fiber direction and the fiber perpendicular direction in a temperature range of 23 ° C. to 80 ° C. ° C), which means that the water absorption when left in water at 23 ° C for 24 hours is in the range of 4% or less.
  • the resin constituting the bearing supporting housing member 1c is a fibrous filler in order to improve the adhesion and dispersibility between the resin and the fibrous filler by giving affinity between the resin and the fibrous filler.
  • a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent, or a surface treatment agent according to other purposes, but is not limited thereto.
  • additives may be added within the range not impairing the object of the present invention, such as graphite, hexagonal boron nitride, fluorine mica, tetrafluoroethylene resin powder, tungsten disulfide, molybdenum disulfide, etc.
  • a polyester-based resin such as PET or PBT
  • moisture absorption deterioration specifically, hydrolysis deterioration
  • an agent to increase its resistance there is no particular limitation on the hydrolysis inhibitor added to the polyester base resin applied to the bearing supporting housing member according to the present invention, for example, a carbodiimide compound having one or more carbodiimide groups in the molecule or a higher class.
  • Hydrophobic agents such as fatty acids, higher fatty acid water-insoluble salts, higher aliphatic alcohols, and hydrophobic silica, aromatic monofunctional epoxy compounds containing one glycidyl group in the molecule, and diglycidyl groups in the molecule
  • aromatic polyfunctional epoxy compounds such as piperidine derivatives, piperazinone derivatives and the like
  • the above hydrolysis inhibitor may be added in an amount of 0.01 to 5% by weight, preferably 0.05 to 2% by weight, based on the polyester resin.
  • a continuous fiber bundle of the fibrous filler is mixed with a molten resin containing various additives other than the fibrous filler.
  • a method of cooling and pelletizing after impregnation is mentioned.
  • the temperature at the time of melt impregnation is not particularly limited, but may be appropriately selected within a temperature range in which the melting of the resin as the base material sufficiently proceeds and does not deteriorate.
  • the manufacturing method of the bearing supporting housing member 1c is not particularly limited.
  • the bearing supporting housing member 1c can be formed by a normal method such as injection molding, compression molding, transfer molding, or the like.
  • the injection molding method is preferable because it is excellent in productivity and can provide an inexpensive bearing supporting housing member 1c.
  • the resin bearing support housing member in the electric power steering apparatus is a measure for reducing the time-dependent deformation (creep phenomenon) of the resin at the press-fitted portion of the rolling bearing and the press-fitted portion into the other housing member.
  • a reinforcing ring metal collar
  • the surface of the reinforcing ring is appropriately roughened by a technique such as a shot blasting method or a chemical etching method.
  • the bearing supporting housing member 1c By forming the bearing supporting housing member 1c with a resin as exemplified above, the bearing supporting housing member 1c can be made lighter than when the bearing supporting housing member 1c is formed with a metal material. As a result, in the electric power steering apparatus, the weight of the housing 1 itself can be reduced. Further, when the bearing supporting housing member 1c is formed of a metal material, finishing by cutting is necessary after forming by die casting, plastic working, etc., and the processing process becomes complicated. On the other hand, since the bearing supporting housing member 1c according to the present embodiment is formed of a resin having excellent dimensional stability, it can be manufactured with high accuracy only by molding by injection molding or the like. For this reason, finishing by cutting after the molding of the bearing supporting housing member 1c can be made unnecessary. That is, the production of the bearing supporting housing member 1c can be simplified. As a result, the manufacturing process can be reduced and the yield can be improved, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • the bearing supporting housing member 1c for supporting the rolling bearing 5b closest to the torque sensor 8 is made of the resin.
  • the torque sensor 8 is comprised with an electromagnetic induction type sensor.
  • the electromagnetic induction type sensor constituting the torque sensor 8 and the bearing supporting housing member 1c can be arranged close to each other. That is, when the bearing supporting housing member 1c is formed of a metal material as in the prior art shown in FIG. 2, the axial distance A between the bearing supporting housing member 1c and the electromagnetic induction sensor is set to the electromagnetic induction type.
  • the bearing supporting housing member 1c is formed of the above resin, the rolling bearing 5b, which is the closest metal member in the axial direction, to the electromagnetic induction sensor constituting the torque sensor 8 and the electromagnetic induction sensor.
  • the axial distance B between them may be a distance that does not affect the detection performance of the electromagnetic induction sensor.
  • the degree of freedom inside the housing can be improved as compared with the case where the bearing supporting housing member 1c is formed of a metal material.
  • the electromagnetic induction sensor and the rolling bearing 5b can be arranged close to each other by the difference between the distances A and B. Therefore, the axial dimensions of the housing 1 and the output shaft 3 Can be reduced.
  • the degree of freedom in layout outside the housing can be improved, and for example, the collapse stroke of the steering column can be extended.
  • the bearing supporting housing member 1c is formed of the above resin, the bearing supporting housing member 1c and the electromagnetic induction sensor constituting the torque sensor 8 can be brought into contact with each other. That is, when the bearing supporting housing member 1c is formed of a metal material as in the prior art, the distance A between the bearing supporting housing member 1c and the electromagnetic induction sensor affects the detection performance of the electromagnetic induction sensor. It was necessary to make the distance not to give. Therefore, it is necessary to use a non-metallic member, mainly a resin member, between the sensor body and the bearing supporting housing member 1c (metal) in order to hold the sensor detection unit itself, and as a result, the layout around the sensor is limited. It had been.
  • the bearing supporting housing member 1c is formed of the resin, the bearing supporting housing member 1c can directly hold the sensor itself or reduce the non-metallic member. As a result, the degree of freedom of layout around the sensor can be secured.
  • the electromagnetic induction type sensor is provided with a convex portion, and the bearing supporting housing member 1c is engaged with the convex portion. You may provide the recessed part to do. By engaging the convex portion and the concave portion, the electromagnetic induction sensor can be prevented from rotating.
  • the bearing supporting housing member 1c that supports the rolling bearing 5b that is closest to the torque sensor 8 includes a first portion 11 that is press-fitted into the inner peripheral surface of the other housing member 1a, A second portion 12 that supports the rolling bearing 5b that is closest to the torque sensor 8, and the first portion 11 and the second portion 12 are at an angle between each other in a cross section along the axial direction of the output shaft 3.
  • the first part 111 and the second part 112 in the bearing supporting housing member 101c shown in FIG. 2 are connected by a linear part 113 extending obliquely in a straight line in a cross section along the axial direction of the output shaft 3.
  • a linear part 113 extending obliquely in a straight line in a cross section along the axial direction of the output shaft 3.
  • the bearing supporting housing member 1c that supports the rolling bearing 5b that is closest to the torque sensor 8 among the rolling bearings 5a and 5b among the housing members 1a and 1c that support at least one rolling bearing 5a and 5b, the bearing supporting housing member 1c that supports the rolling bearing 5b that is closest to the torque sensor 8 among the rolling bearings 5a and 5b.
  • the output side housing member 1a for supporting the rolling bearing 5a may be formed of the above resin, or only the output side housing member 1a may be formed of the above resin. .
  • the torque sensor 8 is not necessarily configured by an electromagnetic induction type sensor. However, when the torque sensor 8 is configured by an electromagnetic induction type sensor, the bearing support for supporting the rolling bearing 5b located closest to the torque sensor 8 is provided. The housing member 1c needs to be formed of the resin. On the other hand, when the torque sensor 8 is not composed of an electromagnetic induction type sensor, only the output side housing member 1a, only the bearing supporting housing member 1c, or the housing among the housing members 1a and 1c that support the rolling bearings 5a and 5b. Both members 1a and 1c may be formed of the resin.
  • the bearing supporting housing member 1c that supports the rolling bearing 5b located closest to the torque sensor 8 among the rolling bearings 5a and 5b is press-fitted into the inner peripheral surface of the other housing member (output-side housing member 1a). It is preferable that the fitting is fixed.
  • the rolling bearing 5b located closest to the torque sensor 8 among the rolling bearings 5a and 5b is not supported by being fitted and fixed to the bearing supporting housing member 1c that supports the rolling bearing 5b by press fitting. May be.
  • Example 1 Glass fiber 50% by mass reinforced PET resin (manufactured by DSM Engineering Plastics: Arnite (registered trademark) AV2 370 XT)
  • Example 2 Glass fiber 50 mass% reinforced PET resin; Hydrolysis inhibition specification (DSM Engineering Plastics: Arnite (registered trademark) A-X07455)
  • Example 3 50% by mass glass fiber reinforced polyamide 66 resin (manufactured by BASF: Ultramid (registered trademark) A3EG10)
  • Example 4 30% by mass of glass fiber reinforced PPS resin (manufactured by Polyplastics: Fortron 1130A1)
  • Example 5 Carbon fiber 30% by mass reinforced PPS resin (manufactured by Polyplastics: Fortron 2130A1)
  • Example 6 55% by mass of glass fiber reinforced phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite:
  • Comparative Example 1 PET resin (DSM Engineering Plastics: Arnite (registered trademark) A04 900), no filled fiber Comparative Example 2: Polyamide 66 resin (BASF: Ultramid (registered trademark) A3W), no filled fiber Comparative Example 3: Glass fiber 25% by mass reinforced polyamide 66 resin (manufactured by BASF: Ultramid (registered trademark) A3HG5) Comparative Example 4: PPS resin (manufactured by Polyplastics: Fortron 0220A9), no filled fiber Comparative Example 5: Glass fiber + inorganic filler 65 mass% reinforced PPS resin (Polyplastics: Fortron 6165A4) Table 1 shows various blending ratios (mass%), linear expansion coefficients (1 / ° C.), and water absorption ratios (%) of the resin materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5.
  • Comparative Example 1 PET resin, no filled fiber
  • Comparative Example 2 polyamide 66 resin, no filled fiber
  • Comparative Example 2 polyamide 66 resin, no filled fiber
  • the ring-out on the inner diameter side and the outer diameter side was confirmed in the low temperature test, and cracks were confirmed in the resin in the water absorption test.
  • a clear decrease in strength was observed in the high temperature and high humidity test.
  • Comparative Example 3 polyamide 66 resin, glass fiber 25% by mass reinforcement
  • Comparative Example 4 PPS resin, no filled fiber
  • damage to the resin part due to impact was confirmed, and cracks were confirmed in the resin in the high temperature test.
  • Comparative Example 5 PPS resin, glass fiber + inorganic filler 65 mass% reinforced
  • the resin was damaged at the time of ring press fitting, and the test could not be performed. From these results, although the linear expansion coefficient and the water absorption rate differ depending on the resin composition as a base, sufficient dimensional stability can be obtained by filling the fibrous filler in the range of 30 to 55% by mass. .
  • the housing is made of a resin composition having a specific strength, is lightweight and easy to process, and even when an electromagnetic induction type torque sensor is used, the degree of freedom in layout can be ensured. A collapse stroke can be secured.

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Abstract

　本発明の電動パワーテアリング装置では、少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を、好ましくは、－４０℃～８５℃の温度環境で連続使用可能であり、繊維状充填材を３０～５５質量％含有する樹脂組成物からなり、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下である樹脂で形成した。

Description

電動パワーステアリング装置
　本発明は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔｅｅｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
　従来、自動車等に搭載される電動パワーステアリング装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
　この電動パワーステアリング装置においては、車両の操舵系の一部に捩れ方向に弾性変形可能なトーションバーを設け、このトーションバーを介して連結される入力軸と出力軸との間に操舵トルクに比例した相対回転を発生させている。そして、その相対回転を測定することにより操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生させることにより運転者の負担を軽減するようにしている。
　このような電動パワーステアリング装置において、入力軸、出力軸、及び操舵補助トルクを発生させる操舵アシスト機構は、ハウジング内に内包されている。そして、このハウジングは、アルミニウム等の金属材料で形成されているのが一般的である。操舵補助トルクを発生させる操舵アシスト機構は、入力軸に入力された操舵力を操舵トルクとして検出するトルクセンサを含み、操舵補助トルクはこのトルクセンサで検出した検出値から算出される。そして、この操舵補助トルクは、出力軸にウォーム及びウォームホイールを介して連結されている電動モータから出力軸に付与されるようになっている。
　このハウジングを金属材料で形成した従来の電動パワーステアリング装置の一例を図２に示す。
　図２に示す電動パワーステアリング装置は、ハウジング１０１内に、入力軸１０２、出力軸１０３、及び入力軸１０２に入力された操舵力を操舵トルクとして検出するトルクセンサ１０８を内包している。入力軸１０２は、図示しない転がり軸受によってハウジング１０１に対して回転可能に支持されている。出力軸１０３は、２つの転がり軸受１０５ａ，１０５ｂによってハウジング１０１に対して回転可能に支持されている。
　入力軸１０２及び出力軸１０３には、それぞれ軸中心と同心の筒状孔１０２ａ，１０３ａが形成され、それら筒状孔１０２ａ，１０３ａにトーションバー１０４が挿入され、入力軸１０２及び出力軸１０３は、トーションバー１０４を介して連結されている。トーションバー１０４の一端部と入力軸１０２とは、トーションバー１０４の一端部と入力軸１０２との嵌合部に径方向に連通する連通孔１０６を設け、この連通孔１０６にピン（図示せず）を挿入することにより連結されている。また、トーションバー１０４の他端部と出力軸１０３とは、トーションバー１０４の他端部と出力軸３との嵌合部に径方向に連通する連通孔（図示せず）を設け、この連通孔にピン（図示せず）を挿入することにより連結されている。
　入力軸１０２の図示しない右端側には、ステアリングホイールが回転方向に一体に取り付けられており、また、出力軸１０３の左端には、ユニバーサルジョイントを介して、例えば公知のラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸が連結されている。従って、操舵者がステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵力は、入力軸１０２、トーションバー１０４、出力軸１０３、ユニバーサルジョイント及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して転舵輪に伝達される。
　出力軸１０３には、出力軸１０３と同軸且つ一体に回転するウォームホイール１０９が外嵌している。このウォームホイール１０９に設けられた樹脂製の噛合部１０９ａと、電動モータ１１０の出力軸（図示せず）の外周面に形成されたウォーム１１０ａとが噛み合っている。従って、電動モータ１１０の回転力は、その出力軸、ウォーム１１０ａ及びウォームホイール１０９を介して出力軸１０３に伝達されるようになっており、電動モータ１１０の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸１０３に任意の方向の操舵補助トルクが付与されるようになっている。この操舵補助トルクは、ステアリングホイールを介して入力軸１０２に伝達された操舵力を操舵トルク（及び／または操舵角）として検出するトルクセンサ１０８による検出値から算出される。トルクセンサ１０８は、電磁誘導式センサであり、永久磁石等の磁性部材を含む第１センサ部材１０８ａと、磁気回路を形成する部材を含む第２センサ部材１０８ｂとからなっている。第１センサ部材１０８ａは出力軸１０３に固定され、その一方、第２センサ部材１０８ｂは入力軸１０２に固定されている。入力軸１０２に操舵力が伝達される際に生じる第１センサ部材１０８ａと第２センサ部材１０８ｂとの相対角度変位により、操舵トルク（及び／または操舵角）が検出される。
　操舵補助トルクを付与する操舵アシスト機構は、このようなトルクセンサ１０８を含み、入力軸１０２、出力軸１０３とともに、ハウジング１０１内に内包される。そして、ハウジング１０１は、出力側ハウジング部材１０１ａと、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃと、入力側ハウジング部材１０１ｂとで構成されている。
　ここで、出力側ハウジング部材１０１ａは、出力軸１０３、ウォームホイール１０９、ウォーム１１０ａを内包すると共に、出力軸１０３を転がり軸受１０５ａを介して回転可能に支持している。また、出力側ハウジング部材１０１ａ内には、電動モータ１１０を取り付けるためのモータ取付部（図示せず）が設けられている。出力側ハウジング部材１０１ａは、アルミニウム等の金属材料で形成される。
　また、入力側ハウジング部材１０１ｂは、入力軸１０２及びトルクセンサ１０８を内包している。入力側ハウジング部材１０１ｂも、アルミニウム等の金属材料で形成される。出力側ハウジング部材１０１ａ及び入力側ハウジング部材１０１ｂは、その結合位置において同形状の外周面形状を有し、図示しないボルト等によりお互いに結合される。これにより、ハウジング１０１の内部は密閉される。
　更に、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃ、転がり軸受１０５ａ，１０５ｂのうちトルクセンサ１０８に最も近い位置にある転がり軸受１０５ｂを支持するものであり、この転がり軸受１０５ｂを介して出力軸１０３を回転可能に支持している。
　この軸受支持用ハウジング部材１０１ｃは、出力側ハウジング部材１０１ａの内周面に圧入される第１部分１１１と、転がり軸受１０５ｂを支持する第２部分１１２とを具備している。そして、第１部分１１１及び第２部分１１２は、出力軸３の軸方向に沿った断面において、斜めに直線状に延びる直線状部１１３で連結されている。
　そして、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃの第１部分１１１の外周には、出力側ハウジング部材１０１ａの内周面と嵌合する大径部１１１ａと、入力側ハウジング部材１０１ｂと嵌合する小径部１１１ｂとが設けられている。軸受支持用ハウジング部材１０１ｃの第１部分１１１は、大径部１１１ａを出力側ハウジング部材１０１ａの内周面に圧入することにより嵌合固定されている。また、出力側ハウジング部材１０１ａの、大径部１１１ａが嵌合される軸方向端面には、段差部１１１ｃが設けられている。軸受支持用ハウジング部材１ｃの大径部１１１ａは、段差部１１１ｃと入力側ハウジング部材１０１ｂの端面とにより挟まれて、その軸方向位置が規制される。
　また、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃの第２部分１１２の内周面側には、転がり軸受１０５ｂの外周面に嵌合する嵌合部１１２ａと、転がり軸受１０５ｂの軸方向一側面と接触する段差面１１２ｂとが形成されている。転がり軸受１０５ｂは、嵌合部１１２ａに圧入することにより軸受支持用ハウジング部材１０１ｃに支持される。
　ここで、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃも、出力側ハウジング部材１０１ａ及び入力側ハウジング部材１０１ｂと同様に、アルミニウム等の金属材料で形成されている。
日本国特開２００５－３０６０５０号公報
　しかしながら、この従来の電動パワーステリング装置にあっては、以下の問題点があった。
　即ち、従来の電動パワーステリング装置にあっては、ハウジングを構成する複数のハウジング部材全てがアルミニウム等の金属材料で形成されている。図に示す例においては、出力側ハウジング部材１０１ａ、入力側ハウジング部材１０１ｂ、及び軸受支持用ハウジング部材１０１ｃの全てが金属材料で形成されていた。このため、ハウジング自体の重量が重いという問題があった。また、金属材料でハウジングを形成しているので、ダイキャストや塑性加工等による成形の後に切削加工による仕上げが必要となる。この結果、製造工程が複雑であった。
　また、トルクセンサとして電磁誘導式センサを用いた場合には、電磁誘導式センサの検出性能は周辺に配置された金属により影響を受ける。ここで、トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材も金属材料で形成されていると、電磁誘導式センサと転がり軸受のうち電磁誘導式センサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する金属製の軸受支持用ハウジング部材との間には、センサの検出性能に影響を及ぼさない程度の空間を設ける必要があった。例えば、図２に示す例においては、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃを金属材料で形成してあるので、トルクセンサ１０８を構成する電磁誘導式センサに、軸方向において、最も近い金属部材である軸受支持用ハウジング部材１０１ｃと電磁誘導式センサ（トルクセンサ）１０８との間の軸方向距離Ａは、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない比較的長い距離であった。このため、転がり軸受１０５ｂと電磁誘導式センサとの間の軸方向距離Ｂは、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない比較的長い距離であった。この結果、トルクセンサ周辺のレイアウトが制限される。このため、入力軸及び出力軸の軸方向の小型化にも限界が生じるため、ステアリングコラムに所定のコラプスストロークを確保することが困難であった。
　従って、本発明はこの課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ハウジングが、該ハウジングに対して出力軸を回転可能に支持する少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を少なくとも一つ備える他、複数のハウジング部材で構成された電動パワーステアリング装置において、ハウジング自体の軽量化を図れるとともに、加工を簡単に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。
　また、本発明の他の目的は、トルクセンサとして電磁誘導式センサを用いた場合にも、レイアウトの自由度を確保でき、十分なコラプスストロークを確保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。
　上記課題を解決するため、本発明のうちある態様に係る電動パワーステアリング装置は、入力軸と、トーションバーを介して前記入力軸に連結された出力軸と、前記入力軸に入力された操舵力を操舵トルクとして検出するトルクセンサと、前記入力軸、出力軸、及びトルクセンサを内包するハウジングと、該ハウジングに対して前記出力軸を回転可能に支持する少なくとも一つの転がり軸受とを備え、前記ハウジングが、前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を少なくとも一つ備える他、複数のハウジング部材で構成された電動パワーステアリング装置において、前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を樹脂で形成したことを特徴とする。
　尚、この樹脂は、－４０℃～８５℃の温度環境で連続使用可能であり、繊維状充填材を３０～５５質量％含有する樹脂組成物かならなることが好ましく、更に２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下であることが好ましく、特に８５℃、８５％ＲＨの環境下に５００時間放置した後の引張強度保持率が７０％以上であることが好ましい。
　この電動パワーステアリング装置において、前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材のうち、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材を、前記樹脂で形成するとともに、前記トルクセンサが電磁誘導式センサであることが好ましい。
　また、この電動パワーステアリング装置において、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材は、他のハウジング部材の内周面に圧入される第１部分と、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する第２部分とを具備し、前記第１部分及び前記第２部分は、前記出力軸の軸方向に沿った断面において、互いになす角度が所定の鋭角あるいは鈍角で屈曲した屈曲部、又は、前記出力軸の軸方向に沿った断面において、曲線を有する湾曲部で連結されており、かつ、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受は、前記軸受支持用ハウジング部材に圧入により嵌合固定されることにより支持されていることが好ましい。
　更に、この電動パワーステアリング装置において、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材は、前記トルクセンサに対する保持機能を有していても良い。
　更に、本発明に係る電動パワーステアリング装置における樹脂製の軸受支持用ハウジング部材は、転がり軸受の圧入部分、並びに、他のハウジング部材への圧入部分の樹脂の経時的変形（クリープ現象）による影響を最小限に抑えるために、各々の圧入部分に補強環（金属製カラー）を、インサート成形法により、配してもよい。補強環がない場合でも、車室内での長期使用は可能であるが、補強環を配した場合には、更に、エンジンルーム内、即ち、より過酷な温度領域（～１２０℃）で長期に渡って安定的に使用することが可能になる。
　上記補強環は、インサート成形により配されるが、当該補強環には、変形抑制効果を最大限に高める目的で、インサート成形に供する前に、全体に熱硬化型の接着剤を塗布してもよい。具体的には、当該補強環全体に、予め接着剤を塗布し、半硬化状態になるまで加熱、乾燥させ、その後、同接着剤塗布済補強環を金型にセットし、樹脂のインサート成形を行っても良い。
　ところで補強環の材質としては、例えば、Ｓ５３Ｃのような機械構造用炭素鋼、所謂、軸受鋼であるＳＵＪ２や冷間圧延鋼板、即ち、ＳＰＣＣ、あるいは、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ４１０等のステンレス鋼を使用することができるが、特に、軽量化の面を考慮すると、アルミ合金やマグネシウム合金等の軽金属が好適に選択される。
　更に、高い密着力を得るため、具体的には、密着面積を増大させるために、上記補強環には、その表面をショットブラスト法や化学エッチング法等の手法によって適当な面粗にしておくことが好ましい。
　尚、上記補強環に塗布される接着剤としては、プライマーとして、フェノール樹脂とエポキシ樹脂を含有する下塗り接着剤、あるいは、シラン系、クロム系、チタン系、もしくは、アルミネート系のカップリング剤系プライマーが、一方、上塗り接着剤としては、フェノール樹脂系の接着剤が好適に選択される。
　また、上記フェノール樹脂とエポキシ樹脂を含有する下塗り接着剤は、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、もしくはメチルイソブチルケトンの単独溶媒、または混合溶媒に、約０．５～２０質量％の成分濃度になるように溶解させた有機溶媒溶液として用いられる。一方、プライマーとして用いられるカップリング剤は、その成分濃度が、０．１～２．０質量％になるよう、水、アルコール、あるいは水、アルコール混合溶剤で希釈したうえで用いられる。
　ここで、上記の下塗り接着剤、及びプライマーは、本発明に係る補強環に浸漬塗布、スプレー塗布、はけ塗り塗付等の方法によって約０．５～５μｍの膜厚で塗付され、室温下で乾燥した後、約１５０～２５０℃、約５～３０分間程度の乾燥・硬化条件で焼き付けられる。
　一方、上記の上塗り接着剤は、レゾール型フェノール樹脂を主成分とする接着剤組成物を約５～４０質量％の固形分濃度で溶解させた有機溶媒溶液として調整されたものである。また、乾燥・硬化条件としては、例えば１００℃～１５０℃、数分～３０分程度の条件で乾燥処理され、インサート成形時の高温高圧の溶融樹脂によって流失されない程度の半硬化状態で補強環に焼き付けられる。そして、インサート成形時の溶融樹脂からの熱、更には、それに引き続く二次加熱(例えば、１５０℃、２時間程度)によって完全に硬化するものである。
　本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を樹脂で形成したので、当該軸受支持用ハウジング部材を金属材料で形成する場合よりも当該軸受支持用ハウジング部材を軽量化できる。
　この結果、ハウジングが、該ハウジングに対して出力軸を回転可能に支持する少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を少なくとも一つ備える他、複数のハウジング部材で構成された電動パワーステアリング装置において、ハウジング自体の軽量化を図ることができる。また、当該軸受支持用ハウジング部材を樹脂で形成すると、射出成形等による成形のみで高精度に加工することが可能となり、該軸受支持用ハウジング部材の加工を簡単なものとすることができる。
　また、前記樹脂は、－４０℃～８５℃の温度環境で連続使用可能で、繊維状充填材を３０～５５質量％含有する樹脂組成物製とし、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下であることが好ましいが、これにより、例えば、自動車等で想定される高温環境下で繰り返し曝された場合に、このような樹脂組成物で形成された軸受支持用ハウジング部材の高温環境下での機械物性の低下による樹脂部分の破損を防止することができる。また、高温または高湿環境下で樹脂が膨張することによる軸受支持用ハウジング部材に支持されている転がり軸受及びハウジングへの圧迫により、樹脂部分が破損することを防止することができる。更に、低温環境下においては、金属材料と樹脂材料の線膨張係数の違いにより、軸受支持用ハウジング部材とハウジングとの嵌合部に隙間ができることを解消することができる。
　更に、上記樹脂は、８５℃、８５％ＲＨの環境下に５００時間放置した後の引張強度保持率が７０％以上であることが好ましいが、これにより、輸送時などに高温高湿環境下に長時間曝された場合に、上記樹脂で形成された軸受支持用ハウジング部材の吸湿劣化に基づく機械物性の低下による樹脂部分の破損を防止することができる。
　また、この電動パワーステアリング装置において、前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材のうち、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材を上記樹脂で形成するとともに、前記トルクセンサが電磁誘導式センサである場合には、電磁誘導式センサの検出性能は軸受支持用ハウジング部材の影響を受けない。このため、電磁誘導式センサと軸受支持用ハウジング部材とを近づけて配置することができる。この結果、ハウジング内の空間容積が同じ場合、金属材料で当該軸受支持用ハウジング部材を形成する場合と比較してハウジング内部の自由度を向上させることができる。また、電磁誘導式センサと軸受支持用ハウジング部材に支持される転がり軸受とを近づけて配置することができるので、ハウジング及び出力軸の軸方向寸法を小さくでき、ハウジングの外部のレイアウトの自由度も向上させることができ、例えば、ステアリングコラムのコラプスストロークを伸ばすことができる。
　更に、この電動パワーステアリング装置において、転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材は、前記他のハウジング部材の内周面に圧入される第１部分と、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する第２部分とを具備し、前記第１部分及び前記第２部分は、前記出力軸の軸方向に沿った断面において、互いになす角度が所定の鋭角あるいは鈍角で屈曲した屈曲部又は、前記出力軸の軸方向に沿った断面において、曲線を有する湾曲部で連結されている場合には、軸受支持用ハウジング部材の膨張を屈曲部又は湾曲部で吸収することで軸受支持用ハウジング部材の破損を防止することができる。
　また、本発明に係る電動パワーステアリング装置における樹脂製の軸受支持用ハウジング部材は、転がり軸受の圧入部分、並びに、他のハウジング部材への圧入部分の樹脂の経時的変形による影響を最小限に抑えるために、各々の圧入部分に補強環を、インサート成形法により、配してもよく、この場合、補強環が無しの場合（車室内での使用を想定）と比較し、より過酷な温度領域（エンジンルーム内、～１２０℃）での長期使用も可能となる。
本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施形態の主要部を示す断面図である。 ハウジングを金属材料で形成した従来の電動パワーステアリング装置の一例の断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
　図１に示す電動パワーステアリング装置は、ハウジング１内に、入力軸２、出力軸３、及び入力軸に入力された操舵力を操舵トルクとして検出するトルクセンサ８を内包している。入力軸２は、図示しない転がり軸受によってハウジング１に対して回転可能に支持されている。出力軸３は、２つの転がり軸受５ａ，５ｂによってハウジング１に対して回転可能に支持されている。
　入力軸２及び出力軸３には、それぞれ軸中心と同心の筒状孔２ａ，３ａが形成され、それら筒状孔２ａ，３ａにトーションバー４が挿入され、入力軸２及び出力軸３は、トーションバー４を介して連結されている。トーションバー４の一端部と入力軸２とは、トーションバー４の一端部と入力軸２との嵌合部に径方向に連通する連通孔６を設け、この連通孔６にピン７を挿入することにより連結されている。また、トーションバー４の他端部と出力軸３とは、トーションバー４の他端部と出力軸３との嵌合部に径方向に連通する連通孔（図示せず）を設け、この連通孔にピン（図示せず）を挿入することにより連結されている。なお、トーションバー４の両端部にセレーションを形成して、それぞれ入力軸２の筒状孔２ａまたは出力軸３の筒状孔３ａに圧入することによってトーションバー４の両端部を入力軸２または出力軸３に連結するようにしても良い。更に、トーションバー４の一端部をピンにより入力軸２又は出力軸３に結合し、トーションバー４の他端部をセレーション圧入により出力軸３又は入力軸２に結合するようにしてもよい。
　入力軸２の図示しない右端側には、ステアリングホイールが回転方向に一体に取り付けられており、また、出力軸３の左端には、ユニバーサルジョイントを介して、例えば公知のラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成するピニオン軸が連結されている。従って、操舵者がステアリングホイールを操舵することによって発生した操舵力は、入力軸２、トーションバー４、出力軸３、ユニバーサルジョイント及びラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して転舵輪に伝達される。
　出力軸３には、出力軸３と同軸且つ一体に回転するウォームホイール９が外嵌している。このウォームホイール９に設けられた樹脂製の噛合部９ａと、電動モータ１０の出力軸（図示せず）の外周面に形成されたウォーム１０ａとが噛み合っている。従って、電動モータ１０の回転力は、その出力軸、ウォーム１０ａ及びウォームホイール９を介して出力軸３に伝達されるようになっており、電動モータ１０の回転方向を適宜切り換えることにより、出力軸３に任意の方向の操舵補助トルクが付与されるようになっている。この操舵補助トルクは、ステアリングホイールを介して入力軸２に伝達された操舵力を操舵トルク（及び／または操舵角）として検出するトルクセンサ８による検出値から算出される。トルクセンサ８は、電磁誘導式センサであり、永久磁石等の磁性部材を含む第１センサ部材８ａと、磁気回路を形成する部材を含む第２センサ部材８ｂとからなっている。第１センサ部材８ａは出力軸３に固定され、その一方、第２センサ部材８ｂは入力軸２に固定されている。入力軸２に操舵力が伝達される際に生じる第１センサ部材８ａと第２センサ部材８ｂとの相対角度変位により、操舵トルク（及び／または操舵角）が検出される。
　操舵補助トルクを付与する操舵アシスト機構は、このようなトルクセンサ８を含み、入力軸２、出力軸３とともに、ハウジング１内に内包される。そして、ハウジング１は、出力側ハウジング部材１ａと、軸受支持用ハウジング部材１ｃと、入力側ハウジング部材１ｂで構成されている。
　ここで、出力側ハウジング部材１ａは、出力軸３、ウォームホイール９、ウォーム１０ａを内包すると共に、出力軸３を転がり軸受５ａを介して回転可能に支持している。また、出力側ハウジング部材１ａ内には、電動モータ１０を取り付けるためのモータ取付部（図示せず）が設けられている。出力側ハウジング部材１ａは、アルミニウム等の金属材料で形成される。
　一方、入力側ハウジング部材１ｂは、入力軸２及びトルクセンサ８を内包している。入力側ハウジング部材１ｂも、アルミニウム等の金属材料で形成される。出力側ハウジング部材１ａ及び入力側ハウジング部材１ｂは、その結合位置において同形状の外周面形状を有し、図示しないボルト等によりお互いに結合される。これにより、ハウジング１の内部は密閉される。
　また、軸受支持用ハウジング部材１ｃは、転がり軸受５ａ，５ｂのうちトルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持するものであり、この転がり軸受５ｂを介して出力軸３を回転可能に支持している。
　この軸受支持用ハウジング部材１ｃは、出力側ハウジング部材１ａの内周面に圧入される第１部分１１と、転がり軸受５ｂを支持する第２部分１２とを具備している。そして、第１部分１１及び第２部分１２は、出力軸３の軸方向に沿った断面において、互いになす角度θが所定の鈍角又は鋭角で屈曲した屈曲部１３で連結されている。なお、第１部分１１及び第２部分１２は、図示はしないが、屈曲部１３ではなく、出力軸３の軸方向に沿った断面において、曲線を有する湾曲部で連結されていてもよい。
　そして、軸受支持用ハウジング部材１ｃの第１部分１１の外周には、出力側ハウジング部材１ａの内周面と嵌合する大径部１１ａと、入力側ハウジング部材１ｂと嵌合する小径部１１ｂとが設けられている。軸受支持用ハウジング部材１ｃの第１部分１１は、大径部１１ａを出力側ハウジング部材１ａの内周面に圧入することにより嵌合固定されている。
　また、出力側ハウジング部材１ａの、大径部１１ａが嵌合される軸方向端面には、段差部１１ｃが設けられている。軸受支持用ハウジング部材１ｃの大径部１１ａは、段差部１１ｃと入力側ハウジング部材１ｂの端面とにより挟まれて、その軸方向位置が規制される。
　また、軸受支持用ハウジング部材１ｃの第２部分１２の内周面側には、転がり軸受５ｂの外周面に嵌合する嵌合部１２ａと、転がり軸受５ｂの軸方向一側面と接触する段差面１２ｂとが形成されている。転がり軸受５ｂは、嵌合部１２ａに圧入することにより軸受支持用ハウジング部材１ｃに支持される。
　ここで、軸受支持用ハウジング部材１ｃは、樹脂で形成されている。
　軸受支持用ハウジング部材１ｃを従来の金属材料から樹脂材料に変更することにより、樹脂材料特有の問題が発生することが考えられる。
　例えば、自動車等で想定される高温環境、低温環境、及び高湿環境に繰り返し曝された場合、高温環境下での樹脂材料の機械物性の低下による樹脂部分の破損の問題がある。また、軸受支持用ハウジング部材１ｃの内径側に転がり軸受５ｂを圧入し、外径側に出力側ハウジング部材１ａに圧入しているため、高温あるいは高湿環境下で樹脂材料が膨張すると、樹脂材料は金属材料よりも線膨張係数が大きいため、転がり軸受５ｂ及び出力側ハウジング部材１ａを圧迫してしまう。これにより、樹脂部分が破損してしまうおそれがある。また、低温環境下では、金属材料と樹脂材料の線膨張係数の違いにより部材間に隙間ができ、振動による打音の発生やセンサ精度の低下の問題がある。
　本発明においては、このような問題を解決するために、軸受支持用ハウジング部材１ｃを次の特性を有する樹脂製とすることが好ましい。
　即ち、この樹脂としては、電動パワーステアリング装置のコラム部分での使用環境温度である－４０℃～８５℃の温度環境でも機械的物性の低下が少なく連続使用可能な樹脂組成物からなり、かつ部材間の隙間、膨張による圧迫を抑えるため、寸法安定性の高い、具体的には、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下であることが好ましい。
　また、輸送時などに高温高湿環境下に長時間曝された場合に、樹脂で形成された軸受支持用ハウジング部材の吸湿劣化に基づく機械物性の低下により樹脂部分が破損してしまうおそれがある。
　そこで、樹脂は、８５℃、８５％ＲＨの環境下に５００時間放置した後の引張強度保持率が７０％以上であることが好ましい。
　但し、上記特性を樹脂材料のみで実現するのは困難であるため、前記樹脂材料に繊維状充填材を含有させたものが使用される。
　ここで、－４０℃～８５℃の温度環境でも連続使用可能な樹脂組成物としては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド４６、ポリアミド４１０、変性ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ等のいわゆるエンジニアリングプラスチックや、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）等のいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチック樹脂を例示することができ、単独でも組み合わせて使用してもよい。中でも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド６６、ポリアミド４６、ポリフェニレンサルファイドは、コストと性能のバランスがよく、好適に使用することができる。更に、耐熱性、寸法安定性を要する用途には、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂も好適に使用することができる。
　また、この樹脂において、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲とするのが好ましい。前記線膨張係数が１．２×１０-５（１／℃）よりも小さいと、軸受支持用ハウジング部材１ｃの内径側に圧入する転がり軸受５ｂの線膨張係数が１．２×１０-５（１／℃）であるため、軸受支持用ハウジング部材１ｃの線膨張係数と転がり軸受５ｂの線膨張係数との間に差異が生じ、嵌合部１２ａと転がり軸受５ｂの外径面との間に隙間が発生する可能性があるからである。一方、当該線膨張係数が５．５×１０-５（１／℃）よりも大きいと、膨張した際に出力側ハウジング部材１ａを圧迫し、過大な負荷応力が発生し、軸受支持用ハウジング部材１ｃが破損してしまうという問題がある。
　また、この樹脂において、前記繊維状充填材は、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維等を例示できる。中でも、ガラス繊維、炭素繊維は補強性が良好であり、好ましい。ガラス繊維としては、トルクセンサ８の電磁誘導に与える影響の少ない絶縁体のガラス繊維がより好ましい。
　そして、前記繊維状充填物の全組成物中の含有率は、３０～５５質量％好ましくは３５～５５質量％である。５５質量％を超えて繊維状充填材を配合しても、樹脂組成物の溶融流動性が著しく低下して成形性が悪くなるばかりでなく、更なる機械的特性や寸法安定性の向上が期待できず、逆に材料の変形能が極めて小さくなるため、軸受支持用ハウジング部材１ｃの成形時や組立時に軸受支持用ハウジング部材１ｃが破損するおそれがある。逆に、当該繊維状充填材の全組成物中の含有率が３０質量％よりも小さいと、機械的特性の補強効果が小さく、また寸法安定性も不足する。この寸法安定性とは、具体的には、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下の範囲であることを意味する。
　また、軸受支持用ハウジング部材１ｃをなす樹脂は、樹脂と繊維状充填材との親和性を持たせて樹脂と繊維状充填材との密着性及び分散性を向上させるために、繊維状充填材をシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤や、その他目的に応じた表面処理剤で処理することができるが、これらに限定されるものではない。
　なお、本発明の目的を損なわない範囲内で、各種添加剤を配合してもよく、例えば、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、フッ素雲母、四フッ化エチレン樹脂粉末、二硫化タングステン、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、無機粉末、有機粉末、潤滑油、可塑剤、ゴム、樹脂、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光保護剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、流動性改良剤、熱伝導性改良剤、非粘着性付与剤、結晶化促進剤、増核剤、顔料、染料等を例示することができる。
　特に、本発明にかかる軸受支持用ハウジング部材のベース樹脂として、ＰＥＴやＰＢＴといったポリエステル系樹脂を適用した場合には、吸湿劣化、具体的には、加水分解劣化の懸念があるため、加水分解抑制剤を添加し、その耐性を高めておくことが好ましい。
　本発明にかかる軸受支持用ハウジング部材に適用されるポリエステル系のベース樹脂に添加される加水分解抑制剤には特に制限はなく、例えば、分子中に１個以上のカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物や高級脂肪酸、高級脂肪酸非水溶性塩、高級脂肪族アルコール、及び疎水性シリカといった疎水剤、または、分子内にグリシジル基を一つ含有した芳香族単官能エポキシ化合物、並びに、分子内にグリシジル基を二つ以上含有した芳香族多官能エポキシ化合物、あるいは、ピペリジン誘導体、ピペラジノン誘導体等が好適に使用可能である。
　尚、上記の加水分解抑制剤は、ポリエステル系樹脂に対して０．０１～５質量％、好ましくは、０．０５～２質量％添加すればよい。
　本発明にかかるベース樹脂と上記の繊維状充填材、及び上記添加剤との混合方法としては、繊維状充填材の連続繊維束を繊維状充填材以外の各種添加剤が配合された溶融樹脂に含浸した後、冷却・ペレット化する方法が挙げられる。溶融含浸する際の温度は特に限定されないが、母材となる樹脂の溶融が十分進行し、かつ劣化しない温度の範囲内で適宜選定すればよい。
　また、軸受支持用ハウジング部材１ｃの製造方法は特に限定されない。例えば、軸受支持用ハウジング部材１ｃは、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形等の通常の方法で成形することができる。中でも、射出成形法は、生産性に優れ、安価な軸受支持用ハウジング部材１ｃを提供できるため好ましい。なお、射出成形時の繊維状充填材の折損を抑制するために射出成形機のノズル径や金型のゲート径を大きくしたり、成形時の背圧を低く抑えることが好ましい。
　更に、本発明に係る電動パワーステアリング装置における樹脂製の軸受支持用ハウジング部材は、転がり軸受の圧入部分、並びに、他のハウジング部材への圧入部分の樹脂の経時的変形（クリープ現象）の軽減策として、各々の圧入部分に補強環（金属製カラー）を、インサート成形法により、配してもよい。また、この場合、補強環にはその表面をショットブラスト法や化学エッチング法等の手法によって適当な面粗にしておくことが好ましい。更に、この補強環には、予め接着剤を塗布し、それを半硬化状態になるまで加熱、乾燥させた後、同接着剤塗布済補強環を金型にセットし、樹脂のインサート成形を行ってもよい。
　軸受支持用ハウジング部材１ｃを上記に例示したような樹脂で形成することにより、当該軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合よりも軽量化できる。
　この結果、電動パワーステアリング装置において、ハウジング１自体の軽量化を図ることができる。また、当該軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合には、ダイキャストや塑性加工等による成形の後に切削加工による仕上げが必要となり、加工工程が煩雑になる。これに対し、本実施形態に係る軸受支持用ハウジング部材１ｃは寸法安定性に優れる樹脂で形成されるため、射出成形等による成形のみで高精度に製造することが可能となる。このため、該軸受支持用ハウジング部材１ｃの成形の後に切削加工による仕上げを不要とすることができる。即ち、軸受支持用ハウジング部材１ｃの製造を簡単にできる。この結果、製造工程を少なくでき、歩留まりもよくなるため、製造コストを低減することができる。
　また、この電動パワーステアリング装置において、転がり軸受５ａ，５ｂを支持するハウジング部材１ａ，１ｃのうち、トルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃを上記樹脂で形成する。そして、トルクセンサ８を電磁誘導式センサで構成する。この結果、電磁誘導式センサの検出性能は軸受支持用ハウジング部材１ｃの影響を受けない。このため、トルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサと軸受支持用ハウジング部材１ｃとを近づけて配置することができる。即ち、図２に示す従来のように軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合には、軸受支持用ハウジング部材１ｃと電磁誘導式センサとの間の軸方向距離Ａを、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない比較的長い距離とすることが必要であった。本実施形態では、軸受支持用ハウジング部材１ｃを上記樹脂で形成したため、トルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサに、軸方向において、最も近い金属部材である転がり軸受５ｂと電磁誘導式センサとの間の軸方向距離Ｂを、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない距離とすればよい。
　この結果、ハウジング１内の空間容積が同じ場合、金属材料で当該軸受支持用ハウジング部材１ｃを形成する場合と比較してハウジング内部の自由度を向上させることができる。一方、ハウジング１内の空間容積が可変の場合、前記距離ＡとＢの差分だけ電磁誘導式センサと転がり軸受５ｂとを近づけて配置することができるので、ハウジング１及び出力軸３の軸方向寸法を小さくできる。この結果、ハウジング外部のレイアウト自由度も向上させることができ、例えば、ステアリングコラムのコラプスストロークを伸ばすことができる。
　また、軸受支持用ハウジング部材１ｃを上記樹脂で形成したことで、軸受支持用ハウジング部材１ｃとトルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサとを接触させることも可能となる。即ち、従来のように軸受支持用ハウジング部材１ｃを金属材料で形成する場合には、軸受支持用ハウジング部材１ｃと電磁誘導式センサとの間の距離Ａを、電磁誘導式センサの検出性能に影響を与えない距離とすることが必要であった。そのため、センサ検出部自身を保持するためにセンサ本体と軸受支持用ハウジング部材１ｃ（金属）との間に非金属部材、主に樹脂部材を用いる必要があり、その結果、センサ周りのレイアウトが制限されていた。これに対して、本実施形態によれば、軸受支持用ハウジング部材１ｃが上記樹脂で形成されているので、軸受支持用ハウジング部材１ｃがセンサ自身を直接保持することもしくは非金属部材の縮小が可能となり、その結果、センサ周りのレイアウトの自由度を確保できる。この場合、例えば、軸受支持用ハウジング１ｃにトルクセンサ８を構成する電磁誘導式センサを保持する機能として、電磁誘導式センサに凸部を設け、軸受支持用ハウジング部材１ｃにこの凸部と係合する凹部を設けても良い。この凸部と凹部を係合させることにより、電磁誘導式センサを回り止めすることができる。
　また、本実施形態においては、トルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃは、他のハウジング部材１ａの内周面に圧入される第１部分１１と、トルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する第２部分１２とを具備し、第１部分１１及び第２部分１２は、出力軸３の軸方向に沿った断面において、互いになす角度θが所定の鋭角あるいは鈍角で屈曲した屈曲部１３、又は、出力軸３の軸方向に沿った断面において、曲線を有する湾曲部で連結されている。このため、軸受支持用ハウジング部材１ｃの膨張を屈曲部１３又は湾曲部で吸収することで軸受支持用ハウジング部材１ｃの破損を防止することができる。
　図２に示す軸受支持用ハウジング部材１０１ｃにおける第１部分１１１及び第２部分１１２は、出力軸３の軸方向に沿った断面において、斜めに直線状に延びる直線状部１１３で連結されている。この様な構成で、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃの材質を、上記樹脂とした場合、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃが膨張した際に、直線状部１１３でその膨張を円滑に吸収することができず、軸受支持用ハウジング部材１０１ｃが破損してしまうおそれがある。
　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定さされずに種々の変更、改良を行うことができる。
　例えば、少なくとも一つの転がり軸受５ａ，５ｂを支持するハウジング部材１ａ，１ｃのうち、転がり軸受５ａ，５ｂのうちトルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃを、上記樹脂で形成してあるが、これに加えて、転がり軸受５ａを支持する出力側ハウジング部材１ａを上記樹脂で形成したり、あるいは出力側ハウジング部材１ａのみを上記樹脂で形成してもよい。
　また、トルクセンサ８は必ずしも電磁誘導式センサで構成する必要はないが、トルクセンサ８を電磁誘導式センサで構成する場合にはトルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃを、上記樹脂で形成する必要がある。一方、トルクセンサ８を電磁誘導式センサで構成しない場合には、転がり軸受５ａ，５ｂを支持するハウジング部材１ａ，１ｃのうち、出力側ハウジング部材１ａのみ、軸受支持用ハウジング部材１ｃのみ、あるいはハウジング部材１ａ、１ｃの双方を上記樹脂で形成してよい。
　更に、転がり軸受５ａ，５ｂのうちトルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃは、他のハウジング部材（出力側ハウジング部材１ａ）の内周面に圧入により嵌合固定されていることが好ましい。
　また、転がり軸受５ａ，５ｂのうちトルクセンサ８に最も近い位置にある転がり軸受５ｂは、当該転がり軸受５ｂを支持する軸受支持用ハウジング部材１ｃに圧入により嵌合固定されることにより支持されていなくても良い。
　以下、本発明の効果を検証するための実施例を説明する。
（１）試験片の製作
　実施例及び比較例に使用した試験片の原材料を一括して示すと以下の通りである。
［実施例］
　実施例１：ガラス繊維５０質量％強化ＰＥＴ樹脂（ＤＳＭ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ製：Ａｒｎｉｔｅ（登録商標）ＡＶ２　３７０　ＸＴ）
　実施例２：ガラス繊維５０質量％強化ＰＥＴ樹脂；加水分解抑制仕様（ＤＳＭ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ製：Ａｒｎｉｔｅ（登録商標）Ａ－Ｘ０７４５５）
　実施例３：ガラス繊維５０質量％強化ポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製：Ｕｌｔｒａｍｉｄ（登録商標）Ａ３ＥＧ１０）
　実施例４：ガラス繊維３０質量％強化ＰＰＳ樹脂（ポリプラスチック社製：フォートロン　１１３０Ａ１）
　実施例５：炭素繊維３０質量％強化ＰＰＳ樹脂（ポリプラスチック社製：フォートロン　２１３０Ａ１）
　実施例６：ガラス繊維５５質量％強化フェノール樹脂（住友ベークライト製：ＲＦ－ＧＦ５５）
［比較例］
　比較例１：ＰＥＴ樹脂（ＤＳＭ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ製：Ａｒｎｉｔｅ（登録商標）Ａ０４　９００）、充填繊維なし
　比較例２：ポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製：Ｕｌｔｒａｍｉｄ（登録商標）Ａ３Ｗ）、充填繊維なし
　比較例３：ガラス繊維２５質量％強化ポリアミド６６樹脂（ＢＡＳＦ製：Ｕｌｔｒａｍｉｄ（登録商標）Ａ３ＨＧ５）
　比較例４：ＰＰＳ樹脂（ポリプラスチック社製：フォートロン　０２２０Ａ９）、充填繊維なし
　比較例５：ガラス繊維+無機フィラー６５質量％強化ＰＰＳ樹脂（ポリプラスチック社製：フォートロン　６１６５Ａ４）
　この実施例１～６及び比較例１～５の樹脂材料の各種配合割合（質量％）、線膨張係数（１／℃）、及び吸水率（％）を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（２）評価試験
　前記実施例１～６及び比較例１～５の樹脂材料を、内径３０ｍｍ、外径１００ｍｍ、厚さ３ｍｍのドーナツ型円盤試験片に成形した。この時、内径及び外径は、前記寸法となるよう切削加工を行い、後述するアルミニウム製リングとの締め代が２３℃において０．０５ｍｍになるように調節した。この試験片の内径部分に、内径が２０ｍｍ、外径が３０．０５ｍｍ、厚さ３ｍｍのアルミニウム製のリングを圧入し、試験片の外径部分に、内径が９９．９５ｍｍ、外径が１１０ｍｍ、厚さが３ｍｍのアルミニウム製のリングを圧入した。このように、試験片の内径及び外径にアルミニウム製のリングを圧入した状態で、低温放置試験、高温放置試験、及び吸水試験を行い、その後、リングの抜け具合及び試験片（樹脂の部分）が破損していないかを確認した。リングの抜けが無かった試験片のみ以後の試験を行った。また、低温試験後の評価品のみ、衝撃試験を行った。
　以下に各試験の条件を示す
　（ａ）低温放置試験：恒温槽内を－４０℃に設定し、試験片を槽内に入れてから２４時間放置した。
　（ｂ）高温放置試験：恒温槽内を８５℃に設定し、試験片を恒温槽内に入れてから１０００時間放置した。
　（ｃ）吸水試験：水温２３℃の水中に、試験片を入れてから７２時間放置した。
　（ｄ）高温高湿試験：８５℃、８５％ＲＨの環境下に５００時間放置した後の引張強度保持率を評価した。
　（ｅ）リング抜けの確認：上記核試験の試験終了後、各試験と同様の温度に設定した槽あるいは装置内で、リングに２０Ｎの荷重を負荷し、リングが試験片から抜けるかどうかを確認した。また、同時に目視で、試験片（樹脂）の表面に該管不良がないか否かを確認した。
　（ｆ）衝撃試験：低温試験終了後の評価品のみ、リング抜けの確認を行った後、リング抜けの無かった試験片について再度、低温試験を行い１ｍの高さから落下させ、衝撃による樹脂部分の破損を確認した。
　これらの結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から明らかなように、比較例１（ＰＥＴ樹脂、充填繊維なし）では、低温試験において内径側及び外径側のリング抜けが確認された。また、高温試験において樹脂にクラックが確認された。更に、高温高湿試験において明確な強度低下が認められた。
　また、比較例２（ポリアミド６６樹脂、充填繊維なし）では、低温試験において内径側及び外径側のリング抜けが確認されるとともに、吸水試験において樹脂にクラックが確認された。更に、高温高湿試験において明確な強度低下が認められた。
　更に、比較例３（ポリアミド６６樹脂、ガラス繊維２５質量％強化）では、低温試験において外径側のリング抜けが確認されるとともに、高温試験において樹脂にクラックが確認された。また、吸水試験においても、樹脂にクラックが確認された。
　また、比較例４（ＰＰＳ樹脂、充填繊維なし）では、衝撃による樹脂部分の破損が確認されるとともに、高温試験において樹脂にクラックが確認された。
　また、比較例５（ＰＰＳ樹脂、ガラス繊維＋無機フィラー６５質量％強化）では、リング圧入時に樹脂が破損してしまい、試験を行うことができなかった。
　これらの結果から、ベースになる樹脂組成物によって線膨張係数及び吸水率は異なるが、繊維状充填材を３０～５５質量％の範囲で充填することで、十分な寸法安定性を得ることができる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１２年１１月１５日出願の日本特許出願（特願２０１２－２５１３２８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の電動パワーステアリング装置は、ハウジングが特定強度の樹脂組成物からなり、軽量で加工も容易であり、更には電磁誘導式のトルクセンサを用いてもレイアウトの自由度を確保でき、十分なコラプスストロークを確保できる。
　１　ハウジング
　１ａ　出力側ハウジング部材
　１ｂ　入力側ハウジング部材
　１ｃ　軸受支持用ハウジング部材
　２　入力軸
　２ａ　筒状孔
　３　出力軸
　３ａ　筒状孔
　４　トーションバー
　５ａ，５ｂ　転がり軸受
　６　連通孔
　７　ピン
　８　トルクセンサ
　８ａ　第１センサ部材
　８ｂ　第２センサ部材
　９　ウォームホイール
　９ａ　噛合部
　１０　電動モータ
　１０ａ　ウォーム
　１１　第１部分
　１１ａ　大径部
　１１ｂ　小径部
　１１ｃ　段差部
　１２　第２部分
　１２ａ　嵌合部
　１２ｂ　段差面
　１３　屈曲部

Claims (10)

  1. 　入力軸と、トーションバーを介して前記入力軸に連結された出力軸と、前記入力軸に入力された操舵力を操舵トルクとして検出するトルクセンサと、前記入力軸、出力軸、及びトルクセンサを内包するハウジングと、該ハウジングに対して前記出力軸を回転可能に支持する少なくとも一つの転がり軸受とを備え、前記ハウジングが、前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を少なくとも一つ備える他、複数のハウジング部材で構成された電動パワーステアリング装置において、
    　前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材を樹脂で形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 　前記少なくとも一つの転がり軸受を支持する軸受支持用ハウジング部材のうち、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材を、前記樹脂で形成するとともに、前記トルクセンサが電磁誘導式センサであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 　前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材は、他のハウジング部材の内周面に圧入される第１部分と、前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する第２部分とを具備し、前記第１部分及び前記第２部分は、前記出力軸の軸方向に沿った断面において、互いになす角度が所定の鋭角あるいは鈍角で屈曲した屈曲部、又は、前記出力軸の軸方向に沿った断面において、曲線を有する湾曲部で連結されており、かつ、
    　前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受は、前記軸受支持用ハウジング部材に圧入により嵌合固定されることにより支持されていることを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 　前記転がり軸受のうち前記トルクセンサに最も近い位置にある転がり軸受を支持する前記軸受支持用ハウジング部材は、前記トルクセンサに対する保持機能を有することを特徴とする請求項２または３に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 　前記樹脂は、繊維状充填材を３０～５５質量％含有する樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 　前記樹脂は、繊維状充填材を３０～５５質量％含有する樹脂組成物からなることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 　前記樹脂は、－４０℃～８５℃の温度環境で連続使用可能であり、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下であることを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 　前記樹脂は、－４０℃～８５℃の温度環境で連続使用可能であり、２３℃～８０℃の温度範囲で繊維方向及び繊維直角方向ともに線膨張係数が１．２×１０-５～５．５×１０-５（１／℃）の範囲であり、２３℃の水中に２４時間放置したときの吸水率が４％以下であることを特徴とする請求項６記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 　前記樹脂は、８５℃、８５％ＲＨの環境下に５００時間放置した後の引張強度保持率が７０％以上であることを特徴とする請求項７記載の電動パワーステアリング装置。
  10. 　前記樹脂は、８５℃、８５％ＲＨの環境下に５００時間放置した後の引張強度保持率が７０％以上であることを特徴とする請求項８記載の電動パワーステアリング装置。
     
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