(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストでありながら、異音等が生じにくい電動式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】軸受１１０の外輪が嵌合する蓋部材１０１ｂの内径部の肉厚は、周方向において変化しているので、締め代を与えて軸受１１０を内径部に圧入して使用する場合にも、軸受外輪と内径部との面圧は局所的に高くなり、軸受１１０の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で、駆動時にウォームホイールから出力軸を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。【選択図】図４
2010149596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
モータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記出力軸は、前記ハウジングに対して圧入された転がり軸受により支持されており、前記転がり軸受の外輪が嵌合する前記ハウジングの内径部の肉厚は、周方向において変化していることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
ハウジングと、
モータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記出力軸は、前記ハウジングに対して圧入された転がり軸受により支持されており、前記転がり軸受の外輪が嵌合する前記ハウジングの内径部の内周形状は、非真円形状であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
ハウジングと、
モータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記出力軸は、前記ハウジングに対して圧入された転がり軸受により支持されており、前記転がり軸受の外輪の外周形状は、非真円形状であることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作によりステアリングシャフトに発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、その検出信号に基づいて電動モータを駆動し出力軸を回転させ、操舵力を補助するものである。
【０００３】
ここで、ハウジングに対して出力軸が軸線方向に変位すると、トルクセンサの検出するトルクに誤差が出たり異音が発生する場合がある。そこで、特許文献１に記載の従来技術では、ハウジングに対して四点接触式玉軸受等により出力軸を支持することで、出力軸の軸線方向移動を抑制することが行われている。
【特許文献１】特開２００２−１９６２６号公報
【特許文献１】特開２００５−２５５１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、四点接触式玉軸受等は一般的には高価であるので、汎用の玉軸受を用いたいという要請がある。これに対し、特許文献２の従来技術では、安価に入手できる汎用の深溝玉軸受に予圧を与えて出力軸を支持することで、その出力軸の軸線方向移動を抑制している。ところが、過大な締め代を与えて深溝玉軸受をハウジングに圧入して使用すると、ハウジングの過大な収縮が生じ、深溝玉軸受の外輪が圧縮されて内部ラジアル隙間が小さくなることからフリクションが増大し、また玉の滑り発生による異音を発生させる恐れがある。これに対し、過大な締め代が生じないように、ハウジング内径と軸受の外輪外径との寸法差を小さくするような公差範囲を設定することも考えられるが、公差範囲の下限では、ハウジング内径部と外輪との押圧力が小さくなることから、軸受の内部アキシャル隙間が大きいものでは、打音等を生じる恐れがある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、低コストでありながら、異音等が生じにくい電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
モータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記出力軸は、前記ハウジングに対して圧入された転がり軸受により支持されており、前記転がり軸受の外輪が嵌合する前記ハウジングの内径部の肉厚は、周方向において変化していることを特徴とする。
【０００７】
第２の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
モータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記出力軸は、前記ハウジングに対して圧入された転がり軸受により支持されており、前記転がり軸受の外輪が嵌合する前記ハウジングの内径部の内周形状は、非真円形状であることを特徴とする。
【０００８】
第３の本発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
モータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記出力軸は、前記ハウジングに対して圧入された転がり軸受により支持されており、前記転がり軸受の外輪の外周形状は、非真円形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の本発明によれば、前記転がり軸受の外輪が嵌合する前記ハウジングの内径部の肉厚は、周方向において変化しているので、締め代を与えて前記転がり軸受を前記ハウジングに圧入して使用する場合に、外輪と内径部との面圧は局所的に高くなり、軸受の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で前記出力軸を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。
【００１０】
第２の本発明によれば、前記転がり軸受の外輪が嵌合する前記ハウジングの内径部の内周形状は、非真円形状であるので、締め代を与えて前記転がり軸受を前記ハウジングに圧入して使用する場合に、外輪と内径部との面圧は局所的に高くなり、軸受の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で前記出力軸を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。
【００１１】
第３の本発明によれば、前記転がり軸受の外輪の外周形状は、非真円形状であるので、締め代を与えて前記転がり軸受を前記ハウジングに圧入して使用する場合に、外輪と内径部との面圧は局所的に高くなり、軸受の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で前記出力軸を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。
【００１２】
ここで、非真円形状には、楕円形、三角形、四角形などが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態であるコラムタイプの電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング機構の概略図である。図１において、車体２６に対してブラケット２４を介して、チューブ状のコラム１５が支持されている。上端部にステアリングホイール１を取り付けたステアリングシャフト１７は、ステアリングコラム１５に挿通され、それに対して回転自在に支持されている。ステアリングコラム１５とステアリングシャフト１７とは、二次衝突時などに軸線方向に大きな荷重を受けたとき縮長するように変形する、いわゆるコラプシブル構造を備えている。
【００１４】
ステアリングシャフト１７の下端は、車体２６に対してブラケット１８により取り付けられた電動式パワーステアリング装置１００の入力軸１０２に連結されている。一方、電動式パワーステアリング装置１００の出力軸１０３は、ユニバーサルジョイント７Ａを介して中間軸８の上端に連結され、中間軸８の下端は、ユニバーサルジョイント７Ｂを介してピニオンシャフト１０に連結されている。ピニオンシャフト１０に形成されたピニオンは、ラック軸９のラック歯に噛合している。ラック軸９の両端は、それぞれタイロッド１３を介して、不図示の車輪を操舵する操舵機構に連結されている。
【００１５】
図２は、図１の矢印IIにより示す、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置１００の断面図である。アルミ又はアルミ合金、マグネシウム又はマグネシウム合金から形成されたハウジング１０１は、ブラケット１８に取り付けるための孔１０１ｃを有する蓋部材１０１ｂと、本体１０１ａとを不図示のボルトで締結されて構成される。ハウジング１０１内に、入力軸１０２および出力軸１０３が配置されている。入力軸１０２は、不図示の軸受によりハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。中空の出力軸１０３は、軸受１０４，１１０によりハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。図２で右端を入力軸１０２に圧入し、左端を出力軸１０３にピン結合させることで連結したトーションバー１０５が、出力軸１０３内を延在している。
【００１６】
出力軸１０３の図２で右端近傍外周に対向する位置に、受けたトルクに比例してトーションバー１０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置すなわちトルクセンサ１０６が設けられている。このトルクセンサ１０６は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、トーションバー１０５のねじれに基づく入力軸１０２と出力軸１０３との相対角度変位を、所定の磁気回路におけるインピーダンスの変化としてコイルにより検出し、電気信号として不図示の制御回路へ出力するものである。
【００１７】
出力軸１０３の中央部において軸受１０４，１１０の間には、ウォームホイール１０７が配置されている。ウォームホイール１０７は、出力軸１０３に螺合されたナット１０９により軸受１１０の内輪を介して押圧され出力軸１０３に固定されて一体的に回転するようになっている芯金１０７ａと、その外周にインサート成形されてなる樹脂の歯部１０７ｂとからなる。ウォームホイール１０７の歯部１０７ｂは、ハウジング１０１に取り付けられたモータ１０９（図１参照）の回転軸に一体的に形成されたウォーム１０８と噛合している。ウォームホイール１０７とウォーム１０８とで動力伝達機構（ウォーム機構）を構成する。
【００１８】
図３は、蓋部材１０１ｂの断面図であり、図４は、図３の蓋部材１０１ｂを矢印IV方向に見た図である。図４において、蓋部材１０１ｂの内径部１０１ｄを軸線方向に見たときに、その外周形状が真円形状であるのに対し、内周形状は、各辺が半径方向外方に湾曲してなる四角形状をしている。より具体的には、内径部１０１ｄの肉厚は、部位Ａで最も薄くなり、部位Ｂで最も厚くなっている。一方、点線で示す軸受１１０の外輪は、真円形状であるので、内径部１０１ｄの部位Ｂ及びその近傍にのみ当接している。
【００１９】
次に、本実施の形態の動作について説明する。車両が直進状態にあり、ステアリングホイール１から、ステアリングシャフト１７を介して入力軸１０２に操舵力が入力されていないとすると、トルクセンサ１０６は出力信号を発生せず、従ってモータ１０９は補助操舵力を発生しない。
【００２０】
これに対し、車両がカーブを曲がろうとするときに運転者がステアリングホイール１を操作すると、その力に応じてトーションバー１０５がねじれ、入力軸１０２と出力軸１０３との間で相対回動が発生する。トルクセンサ１０６は、この相対回動の方向および量に応じてトルク信号を出力する。このトルク信号と、不図示のセンサからの車速信号とから予め設定された制御マップ等に基づいて、不図示の制御回路は駆動電流をモータ１０９に供給するので、モータ１０９は所望の補助操舵力を発生する。かかるモータ１０９の発生したトルクは、動力伝達機構（１０８、１０７）により減速されて出力軸１０３に伝達され、中間軸８を介してラック軸９の移動を支援する。それによりタイロッド１３を介して操舵機構が動作し、不図示の車輪を操舵できるようになっている。
【００２１】
本実施の形態によれば、軸受１１０の外輪が嵌合する蓋部材１０１ｂの内径部１０１ｄの肉厚は、周方向において変化しているので、締め代を与えて軸受１１０を内径部１０１ｄに圧入して使用する場合にも、軸受外輪と内径部１０１ｄとの面圧は局所的に高くなり、軸受１１０の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で、駆動時にウォームホイール１０７から出力軸１０３を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。
【００２２】
図５は、別な実施の形態にかかる蓋部材１０１ｂ’の図３と同様な断面図である。図６は、図５の蓋部材１０１ｂ’を矢印VI方向に見た図である。本実施の形態においては、蓋部材１０１ｂ’の内径部１０１ｄ’を軸線方向に見たときに、その外周形状が真円形状であるのに対し、内周形状は楕円形状をしている。より具体的には、内径部１０１ｄ’の肉厚は、部位Ａで最も薄くなり、部位Ｂで最も厚くなっている。一方、点線で示す軸受１１０の外輪は、真円形状であるので、内径部１０１ｄ’の部位Ｂ及びその近傍にのみ当接している。
【００２３】
本実施の形態においても、軸受１１０の外輪が嵌合する蓋部材１０１ｂ’の内径部１０１ｄ’の肉厚は、周方向において変化しているので、締め代を与えて軸受１１０を内径部１０１ｄ’に圧入して使用する場合にも、軸受外輪と内径部１０１ｄとの面圧は局所的に高くなり、軸受１１０の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で、駆動時にウォームホイール１０７から出力軸１０３を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。
【００２４】
図７は、別な実施の形態にかかる軸受１１０’を軸線方向に見た図である。軸受１１０は、外輪１１０ａと、内輪１１０ｂと、外輪１１０ａと内輪１１０ｂとの間に配置されたボール１１０ｃとからなるが、シールを備えていてもよい。外輪１１０ａの外周形状は楕円形状となっている。尚、楕円形状の外輪１１０ａが嵌合する内径部（不図示）は真円形状であることが望ましい。
【００２５】
本実施の形態において、締め代を与えて軸受１１０’をハウジングの内径部（不図示）に圧入して使用する場合に、外輪１１０ａが楕円形状であることから、外輪１１０ａと内径部との面圧は局所的に高くなり、軸受１１０の内部アキシャル隙間を周方向で不均一にできる。これにより、局所的に内部アキシャル隙間が小さい箇所が生じるので、かかる箇所で、駆動時にウォームホイール１０７から出力軸１０３を介して伝達される軸力を支持できるため、打音等の問題を解消できる。
【００２６】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態である電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング機構の概略図である。
【図２】図１の矢印IIにより示す、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置１００の断面図である。
【図３】蓋部材１０１ｂの断面図である。
【図４】図３の蓋部材１０１ｂを矢印IV方向に見た図である。
【図５】別な実施の形態にかかる蓋部材１０１ｂ’の図３と同様な断面図である。
【図６】図５の蓋部材１０１ｂ’を矢印VI方向に見た図である。
【図７】別な実施の形態にかかる軸受１１０’を軸線方向に見た図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ ステアリングホイール
７Ａ ユニバーサルジョイント
７Ｂ ユニバーサルジョイント
８ 中間軸
９ ラック軸
１０ ピニオンシャフト
１３ タイロッド
１５ コラム
１５ ステアリングコラム
１７ ステアリングシャフト
１８ ブラケット
２４ ブラケット
２６ 車体
１００ 電動式パワーステアリング装置
１０１ ハウジング
１０１ａ 本体
１０１ｂ、１０１ｂ’ 蓋部材
１０１ｄ、１０１ｄ’ 内径部
１０２ 入力軸
１０３ 出力軸
１０４ 軸受
１０５ トーションバー
１０６ トルクセンサ
１０７ ウォームホイール
１０７ａ 芯金
１０７ｂ 歯部
１０８ ウォーム
１０８ ウォームホイール
１０９ モータ
１０９ａ 回転軸
１０９ｅ シール
１１０、１１０’  軸受
１１０ａ  外輪
１１０ｂ  内輪
１１０ｃ  玉
【図１】
2010149596.tif 000003
【図２】
2010149596.tif 000004
【図３】
2010149596.tif 000005
【図４】
2010149596.tif 000006
【図５】
2010149596.tif 000007
【図６】
2010149596.tif 000008
【図７】
2010149596.tif 000009