(57)【要約】【課題】ストッパ機能を維持しつつ、軽量化を図ることのできるパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト２を構成するコラム軸３は、ステアリングホイール５に連結される入力軸１３と、転舵機構６に連結される出力軸１４と、入力軸１３と出力軸１４とを連結するトーションバー１５とを備える。出力軸１４は、中空状に形成されるとともに、出力軸１４の端部には、径方向外側に突出する複数の係合凸部３１を有する雄ストッパ部３２が形成される。入力軸１３は、中空状の中空シャフト３４と、中空シャフト３４の前端部に一体回転可能に連結されるストッパ形成部材３５とを備える。そして、ストッパ形成部材３５には、雄ストッパ部３２が挿入されるとともに係合凸部３１と周方向に係合可能な係合凹部３８を有する雌ストッパ部３６が形成される。【選択図】図１
2014227003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連結される入力軸と、転舵機構に連結される出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを連結するトーションバーと、前記トーションバーの捩れ量に基づいて操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置とを備えたパワーステアリング装置において、
前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方には、外周側に突出する係合凸部を有する雄ストッパ部が形成され、
前記入力軸及び前記出力軸の他方は、中空状の中空シャフトと、前記中空シャフトと一体回転可能に連結されるストッパ形成部材とを備え、
前記ストッパ形成部材には、前記雄ストッパ部が挿入されるとともに前記係合凸部と周方向に係合可能な係合凹部を有する雌ストッパ部が形成されたことを特徴とする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、パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用のパワーステアリング装置として、モータを駆動源とする操舵力補助装置を備えた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）が広く知られている。通常、ＥＰＳでは、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捻れ量に基づいて操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じて操舵系に付与するアシスト力を制御している。
【０００３】
ところで、トーションバーが設けられたステアリングシャフトには、トーションバーの捩れ量が過大となることを抑制するためのストッパ機能を有するものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１のＥＰＳでは、ステアリングシャフトは、ステアリングホイールが連結される中実状の入力軸と、ラックアンドピニオン機構等の転舵機構に連結される中空状の出力軸とをトーションバーを介して連結することにより構成されている。また、出力軸には、径方向外側に突出する係合凸部を有する雄ストッパ部が一体形成され、入力軸には、雄ストッパ部が挿入されるとともに係合凸部と周方向に係合可能な係合凹部を有する雌ストッパ部が一体形成されている。そして、係合凸部が係合凹部に対して周方向に係合し、入力軸と出力軸との相対回転が規制されることにより、トーションバーの捩れ量が過大となることが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４３１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、車両用のパワーステアリング装置においては、より一層の軽量化が求められるようになっている。ここで、上記従来の構成では、雌ストッパ部を有する入力軸が中実状（所謂丸棒状）に形成されており、ステアリングシャフトの重量増加を招いている。
【０００６】
そこで、例えば円筒状の素材を加工して入力軸を製造することにより、入力軸を中空状に形成してその軽量化を図ることが考えられる。ところが、雌ストッパ部は、入力軸と出力軸との相対回転を規制する際に大きな荷重が作用した場合であっても変形せず、ストッパ機能を維持できるように高い機械的強度が要求される。したがって、入力軸を中空状に形成する場合、肉厚の厚い円筒状の素材を用いることが必要になり、軽量化を図ることが困難であった。
【０００７】
なお、こうした問題は、トーションバーを用いてトルクセンサを構成する場合に限らず、例えばトーションバーの捩れ量に基づいて油圧シリンダ等に供給する作動油を制御する油圧バルブ（ロータリバルブ）を構成する場合等、ストッパ機能を有するシャフトを用いる構成では、同様に生じ得る。つまり、上記のような問題は、ＥＰＳに限らず、油圧パワーステアリング装置でも同様に生じ得る。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ストッパ機能を維持しつつ、軽量化を図ることのできるパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するパワーステアリング装置は、ステアリングホイールに連結される入力軸と、転舵機構に連結される出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを連結するトーションバーと、前記トーションバーの捩れ量に基づいて操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置とを備えたものにおいて、前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方には、外周側に突出する係合凸部を有する雄ストッパ部が形成され、前記入力軸及び前記出力軸の他方は、中空状の中空シャフトと、前記中空シャフトと一体回転可能に連結されるストッパ形成部材とを備え、前記ストッパ形成部材には、前記雄ストッパ部が挿入されるとともに前記係合凸部と周方向に係合可能な係合凹部を有する雌ストッパ部が形成されたことを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、雌ストッパ部が、中空シャフトとは別部材のストッパ形成部材に形成されるため、該ストッパ形成部材における雌ストッパ部を構成する部分の肉厚を厚くしておくことで、中空シャフトの肉厚によらず、雌ストッパ部の強度を確保できる。したがって、ストッパ機能を維持しつつ、中空シャフトの肉厚を薄くすることが可能になり、雌ストッパ部が設けられる側の軸の軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ストッパ機能を維持しつつ、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】パワーステアリング装置のステアリングコラム付近の断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】入力軸の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、パワーステアリング装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト２を構成するコラム軸３と、コラム軸３を回転可能に収容する円筒状のステアリングコラム４とを備えている。コラム軸３の一端（図１中、右端）には、ステアリングホイール５が連結され、コラム軸３の他端（図１中、左端）には、ステアリングシャフト２を構成するインターミディエイトシャフト（図示略）を介してラックアンドピニオン機構等の転舵機構６が連結される。したがって、パワーステアリング装置１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト２の回転が転舵機構６に伝達され、この転舵機構６によって転舵輪７の転舵角が変更されることにより、車両の進行方向が変更される。
【００１４】
また、パワーステアリング装置１は、モータ１１を駆動源としてアシスト力を操舵系に付与する操舵力補助装置１２を備えている。つまり、本実施形態のパワーステアリング装置は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されている。
【００１５】
詳しくは、コラム軸３は、ステアリングホイール５が連結される入力軸１３と、中間軸が連結される出力軸１４と、入力軸１３と出力軸１４とを互いに連結するトーションバー１５とを備えている。ステアリングコラム４は、入力軸１３が収容されるコラムチューブ１６と、出力軸１４が収容される第１及び第２ハウジング１７ａ，１７ｂとを備えている。そして、入力軸１３は、軸受１８によってコラムチューブ１６内で回転可能に支持され、出力軸１４は、軸受１９ａ，１９ｂによって第１及び第２ハウジング１７ａ，１７ｂ内で回転可能に支持されている。
【００１６】
操舵力補助装置１２は、モータ１１と、モータ１１の回転を減速して出力軸１４に伝達する減速機２１とを備えている。なお、本実施形態の減速機には、モータ１１に連結されたウォーム軸２２と、出力軸１４に連結されたウォームホイール２３を噛合してなるウォーム減速機が採用されている。また、第１ハウジング１７ａには、トーションバー１５の捩れ量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサ２４が設けられている。なお、本実施形態のトルクセンサ２４は、ホールＩＣ等の図示しない磁気検出素子、入力軸１３と出力軸１４との相対回転角度（トーションバーの捩れ量）に応じて磁気検出素子の出力信号が変化するように形成されたヨーク及びマグネット等を有する周知の構成となっている。そして、操舵力補助装置１２は、モータ１１の回転を減速機２１により減速して出力軸１４（コラム軸３）に伝達することによって、トルクセンサ２４により検出される操舵トルク（トーションバー１５の捩れ量）に基づいたアシスト力を操舵系に付与する。
【００１７】
ここで、コラム軸３は、入力軸１３と出力軸１４との相対回転角度を所定角度以下に規制することで、トーションバー１５の捩れ量が過大になることを抑制するストッパ機能を有している。以下、コラム軸３の構成について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、車両の前後方向に基づいて、ステアリングホイール５側を後側とし、転舵機構６側を前側とする。
【００１８】
図１及び図２に示すように、出力軸１４は、細長い円筒状に形成されている。つまり、出力軸１４は、中空状に形成されている。出力軸１４の端部（図１中、右端部）には、径方向外側に突出する複数（本実施形態では、６つ）の係合凸部３１を有する雄ストッパ部３２が一体形成されている。各係合凸部３１は、コラム軸３の軸線方向に沿って延びる突条によって外歯状に形成されており、その軸線方向と直交する断面は、四角形状に形成されている。なお、雄ストッパ部３２における外歯部分の肉厚は、後述する中空シャフト３４の肉厚よりも厚く設定されており、雄ストッパ部３２は、入力軸１３と出力軸１４との相対回転を規制する際にほとんど変形しないような高い機械的強度を有している。また、出力軸１４の前端部（図１中、左端部）には、その軸線方向と直交する方向に貫通した貫通孔３３が形成されている。
【００１９】
図１〜図３に示すように、入力軸１３は、中空シャフト３４と、中空シャフト３４と一体回転可能に連結されたストッパ形成部材３５とを備えている。中空シャフト３４は、細長い円筒状に形成されている。つまり、中空シャフト３４は、中空状に形成されている。なお、中空シャフト３４は、薄肉の円筒状の素材をプレス加工等により変形させて所定形状に成形することにより製造される。
【００２０】
ストッパ形成部材３５は、雄ストッパ部３２が挿入される円筒状の雌ストッパ部３６、及び雌ストッパ部３６から後側に突出した円筒状の連結部３７を有している。連結部３７の外周には、セレーションが形成されている。そして、ストッパ形成部材３５は、連結部３７が中空シャフト３４の前端部内周に圧入されることで、中空シャフト３４と一体回転可能に連結されている。
【００２１】
雌ストッパ部３６の外径は、連結部３７の外径よりも大きく形成され、雌ストッパ部３６の内径は、出力軸１４の雄ストッパ部３２の外径よりも若干大きく形成されている。そして、雌ストッパ部３６には、複数の係合凹部３８が形成されている。各係合凹部３８は、コラム軸３の軸線方向に延びる溝によって内歯状に形成されており、この溝の周方向に沿った幅は、係合凸部３１の周方向に沿った幅よりも若干大きく形成されている。つまり、雌ストッパ部３６の内周面の断面形状は、雄ストッパ部３２の外周面の断面形状よりも一回り大きな相似形状をなしている。そして、入力軸１３と出力軸１４とは、係合凸部３１と係合凹部３８との間の周方向の隙間に応じた角度範囲で相対回転可能となっている。また、雌ストッパ部３６における内歯部分の肉厚は、中空シャフト３４の肉厚よりも厚く設定されており、雌ストッパ部３６は、入力軸１３と出力軸１４との相対回転を規制する際にほとんど変形しないような高い機械的強度を有している。なお、ストッパ形成部材３５は、厚肉の円筒状の素材を鍛造等により変形させて係合凹部３８等を成形することにより製造される。
【００２２】
図１に示すように、トーションバー１５は、丸棒状に形成されている。トーションバー１５の外径は、出力軸１４の任意の部分での内径よりも小さく形成されている。トーションバー１５の後端部には、セレーションが形成され、トーションバー１５の前端部には、その軸線方向と直交する方向に貫通した貫通孔３９が形成されている。そして、トーションバー１５は、その後端部がストッパ形成部材３５の連結部３７内に圧入されることで、入力軸１３に固定されている。また、トーションバー１５は、出力軸１４内に挿通された状態で、出力軸１４及びトーションバー１５の各貫通孔３３，３９に止めピン４０が挿入されることにより、その前端部が出力軸１４に固定されている。
【００２３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
このように構成されたコラム軸３（ステアリングシャフト２）では、入力軸１３に入力された操舵トルクは、トーションバー１５の捩れを伴って出力軸１４に伝達される。ここで、非常に大きな操舵トルクが入力された場合には、雄ストッパ部３２の係合凸部３１と雌ストッパ部３６の係合凹部３８とが周方向に係合し、入力軸１３と出力軸１４との相対回転が規制されることにより、トーションバー１５の捩れ量が過大になることが抑制される。このとき、雄ストッパ部３２及び雌ストッパ部３６には、それぞれ大きな荷重が作用することになるが、雄ストッパ部３２及び雌ストッパ部３６は、それぞれ十分な肉厚を有しているため、ほとんど変形することなく、確実にストッパ機能が果たされる。
【００２４】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）中空シャフト３４とは別部材のストッパ形成部材３５に雌ストッパ部３６を形成し、該ストッパ形成部材３５における雌ストッパ部３６を構成する部分の肉厚を厚くしたため、中空シャフト３４の肉厚によらず、雌ストッパ部３６の強度を確保できる。そして、中空シャフト３４の肉厚を薄くしたため、ストッパ機能を維持しつつ、入力軸１３を軽量化でき、ひいてはパワーステアリング装置１を軽量化できる。
【００２５】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、係合凸部３１を突条状に形成し、係合凹部３８を溝状に形成したが、これに限らず、周方向に係合することで入力軸１３と出力軸１４との相対回転を規制できれば、係合凸部３１及び係合凹部３８の形状や数は適宜変更可能である。
【００２６】
・上記実施形態において、ストッパ形成部材３５の連結部３７を円柱状（中実状）に形成してもよい。
・上記実施形態では、入力軸１３を中空シャフト３４とストッパ形成部材３５とを連結することにより構成したが、入力軸１３に雄ストッパ部を形成し、出力軸１４を中空シャフトとストッパ形成部材とを連結することにより構成してもよい。
【００２７】
・上記実施形態では、トーションバー１５を介して連結された入力軸１３と出力軸１４とを用いてトルクセンサ２４を構成する場合において、入力軸１３を中空シャフト３４とストッパ形成部材３５とにより構成した。しかし、これに限らず、例えばトーションバー１５を介して連結された入力軸１３と出力軸１４とを用いて油圧シリンダ等に供給する作動油を制御する油圧バルブ（ロータリバルブ）を構成する場合おいて、入力軸１３及び出力軸１４のいずれか一方を、中空シャフトとストッパ形成部材とにより構成してもよい。
【００２８】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方は、中空状に形成され、前記トーションバーは、前記一方の内部に挿通された状態で前記入力軸と前記出力軸とを互いに連結するものであることを特徴とするパワーステアリング装置。
【符号の説明】
【００２９】
１…パワーステアリング装置、２…ステアリングシャフト、３…コラム軸、５…ステアリングホイール、６…転舵機構、１１…モータ、１２…操舵力補助装置、１３…入力軸、１４…出力軸、１５…トーションバー、３１…係合凸部、３２…雄ストッパ部、３４…中空シャフト、３５…ストッパ形成部材、３６…雌ストッパ部、３８…係合凹部。
【図１】
2014227003.tif 000003
【図２】
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【図３】
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