(57)【要約】【課題】  減速部とラック部を各々独立して性能保証を容易にすることができ、また、その組立てや取扱いが簡易であり、さらに、製造コストの低減を図ること。【解決手段】  ピニオン軸１の上端部１０（雄嵌合部）と、出力軸７の下端部１１（雌嵌合部）とは、分離可能に構成してあり、また、芯金（７）と、出力軸７とは、一体的に成形して構成してあることから、減速部とラック部を各々独立して、その性能保証を容易にすることができる。ＥＰＳユニットと、ラック＆ピニオンとの結合においては、ＥＰＳユニット側を、雌型の嵌合部１１にしている。逆に、ピニオン軸１側においては、雄型の嵌合部１０がよい。【選択図】  図２
2006273121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、操舵機構のピニオン軸に伝達するピニオン・アシスト式の電動パワーステアリング装置に於いて、
トーションバーの一端は、入力軸に連結してあり、トーションバーの他端は、出力軸に連結してあり、
当該出力軸と、ウォームホイールの芯金とは、一体的に成形してあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記出力軸と一体的な芯金の外周部に、樹脂製のギヤ歯が形成してあり、
前記出力軸と一体的な芯金は、その両側を挟持するようにして、軸受により支持してあり、
前記出力軸と一体的な芯金は、前記ピニオン軸に結合するための嵌合部を有していることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記嵌合部は、雌型であることを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。
【０００３】
そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。
【０００４】
ＥＰＳでは、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、動力伝達機構（減速機）により減速して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。
【０００５】
この動力伝達機構（減速機）として、ウォームギヤ機構を用いたＥＰＳでは、電動モータの駆動軸側のウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構の出力軸（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に嵌合してある。
【０００６】
ところで、特許文献１に開示してあるように、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置に於いて、減速部の出力軸に、ピニオン軸を一体化したものがある。一体的な出力軸とピニオン軸は、ラック部のラックハウジングに対して、着脱可能に構成してある。
【０００７】
この一体的な出力軸とピニオン軸には、ウォームホイールの芯金が別体で、圧入等により固定してある。
【０００８】
一方、カバーハウジングと、ギヤハウジングとは、ボルトで締結してあり、さらに、ギヤハウジングと、ラックハウジングとは、別々のボルトにより、締結してある。
【０００９】
図３は、従来例に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【００１０】
ハウジングは、車両上方側のギヤハウジングＧＨと、このギヤハウジングＧＨに被せるカバーハウジングＣＨと、からなる。
【００１１】
ギヤハウジングＧＨ及びカバーハウジングＣＨ内には、ウォーム減速機が収納してある。そのウォームホイール５は、芯金５１と、一体的に樹脂成形したギヤ歯６とからなる。なお、ギヤ歯６は、電動モータ８に連結したウォーム９により駆動されるようになっている。
【００１２】
電動パワーステアリング装置の出力軸に、ピニオン軸５０が一体化してあり、一体的なピニオン軸５０（出力軸）には、ウォームホイール５の芯金５１が別体で、圧入等により固定してある。ピニオン軸５０（出力軸）は、軸受５２により、カバーハウジングＣＨに回転自在に支持してある。
【００１３】
ギヤハウジングＧＨ内には、軸受３１を介して、入力軸３０が回転自在に支持してある。
【００１４】
入力軸３０は、図示しないステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されている。入力軸３０にその上端がピン３２によって連結されたトーションバー３３は、ピニオン軸５０（出力軸）の上端部に圧入により連結されている。
【００１５】
トーションバー３３に作用するトルクを検出するトルクセンサー３４は、センサーシャフト部３５、検出コイル３６及び３７、円筒部材３８から構成されている。センサーシャフト部３５は、入力軸３０の下端に形成され、センサーボックスの内側に圧入されたヨーク３９に、検出コイル３６及び３７が配置されている。円筒部材３８は、センサーシャフト部３５と検出コイル３６及び３７の間に配置されている。
【００１６】
円筒部材３８はピニオン軸５０（出力軸）に固定され、センサーシャフト部３５には、軸方向に延びた複数の凸条が円周方向に等間隔に形成されている。円筒部材３８には、検出コイル３６及び３７に対向する位置に、円周方向に等間隔に複数の長方形の窓が形成されている。
【００１７】
ステアリングホイールを操作して入力軸３０が回転すると、その回転力がトーションバー３３を介してピニオン軸５０（出力軸）に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸３０とピニオン軸５０（出力軸）を連結するトーションバー３３に捩れが生じ、センサーシャフト部３５の表面の凸条と円筒部材３８の窓との間に相対回転が生じる。この相対回転で、センサーシャフト部３５に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル３６及び３７がインダククンスの変化として検出する。この検出結果から、ト−ションバー３３に作用するトルクを検出し、電動モータ８を駆動してウォーム９を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム９の回転は、ウォームホイール５、ピニオン軸５０（出力軸）、ピニオン軸５０のピニオン５０ａを介してラックに伝達され、ラックに連結された図示しないタイロッドを介して舵輪の向きを変更する。
【特許文献１】特開平８−１７５４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、ラック部は、減速部の出力軸と一体的であるピニオン軸を同時に組み付ける為、最終的にＡＳＳＹにならなければ、その性能を保証できないといったことがある。
【００１９】
また、ピニオン軸のピニオンがＥＰＳユニットから露出しているため、損傷や打痕等の取り扱いに注意する必要がある。
【００２０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、減速部とラック部を各々独立して性能保証を容易にすることができ、また、その組立てや取扱いが簡易であり、さらに、製造コストの低減を図ることができる、電動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】
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに応じて、電動モータから補助操舵トルクを発生し、減速機構により減速して、操舵機構のピニオン軸に伝達するピニオン・アシスト式の電動パワーステアリング装置に於いて、
トーションバーの一端は、入力軸に連結してあり、トーションバーの他端は、出力軸に連結してあり、
当該出力軸と、ウォームホイールの芯金とは、一体的に成形してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記出力軸と一体的な芯金の外周部に、樹脂製のギヤ歯が形成してあり、
前記出力軸と一体的な芯金は、その両側を挟持するようにして、軸受により支持してあり、
前記出力軸と一体的な芯金は、前記ピニオン軸に結合するための嵌合部を有していることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記嵌合部は、雌型であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、減速機構の出力軸と、ピニオン軸とが分離可能であり、出力軸と、ウォームホイールの芯金とは、一体的に成形してあることから、減速部とラック部を各々独立して、その性能保証を容易にすることができ、これにより、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置のＡＳＳＹにした場合でも、その機能保証検査の必要がない。また、機能部品であるピニオンが露出することが無い為、ユニットの取り扱いが容易である。  
【００２５】
また、従来のウォームホイールの構成では、出力軸とウォームホイールの芯金とが別体で構成していたため、圧入等で固定する必要があつた。これに対して、本発明では、両者が一体成形されているため、圧入のための芯金の内径加工や圧入工程がなく、低コストが可能になる。また、樹脂製のギヤ歯の成形時の軸受支持部に対するギヤ精度が出し易いため、ホブによる加工代が小さくてすむ。なお、従来は、出力軸に樹脂製のギヤ歯を圧入固定していたため、出力軸の軸受部と樹脂製のギヤ歯の精度が悪化して、ギヤ歯のホブ加工で大きな削り代を必要としていた。
【００２６】
ＥＰＳユニットと、ラック＆ピニオンとの結合においては、ＥＰＳユニット側を、雌型の嵌合部にしている。これは、ＥＰＳユニットの出力軸の形状は、熱鍛或いは冷鍛加工がし易い形状となっており、冷鍛硬化による強度アップが期待できる。なお、熱処理の硬度アップまで要求されないこと、及び、熱処理による寸法変化が懸念点である。
【００２７】
逆に、ピニオン軸側においては、雄型の嵌合部がよい。これは、ピニオン軸の機能上、熱処理による強度アップが必要であり、また出力軸との結合嵌合部も、熱処理による硬度アップが必要である。なお、一般的に雌側より雄側の方が強度が弱いため、雄側の強度アップが必要である。このため、ピニオン軸に浸炭焼入れを行なう場合は、結合用嵌合部を防炭処理するだけで、充分強度アップが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【００３０】
本実施の形態では、ハウジングは、車両下方側のラックハウジングＲＨと、車両上方側のギヤハウジングＧＨと、このギヤハウジングＧＨに被せるカバーハウジングＣＨと、からなる。
【００３１】
ラックハウジングＲＨ内では、ピニオン軸１は、その下部が下側軸受２（ニードル軸受）により回転自在に支持してあり、その上部が上側軸受３により回転自在に支持してある。
【００３２】
ギヤハウジングＧＨ及びカバーハウジングＣＨ内には、ウォーム減速機が収納してある。そのウォームホイール５は、金属製の芯金（７）と、樹脂製のギヤ歯６とからなるが、本実施の形態では、芯金（７）と、出力軸７とは、一体的に成形して構成してある。
【００３３】
なお、ギヤ歯６は、電動モータ８に連結したウォーム９により駆動されるようになっている。
【００３４】
ピニオン軸１の上端部１０（雄嵌合部）と、出力軸７の下端部１１（雌嵌合部）とは、分離可能に構成してあるが、後に、図２を参照しつつ詳述する。
【００３５】
ピニオン軸１のピニオン１ａには、ラック２１が噛合してある。ラックガイド２２は、ラック２１の背面にローラ２３をアジヤストカバー２４によって常時押し付けてある。ローラ２３は、軸２５にニードル軸受２６によって回転可能に軸支してある。
【００３６】
アジヤストカバー２４は、バネを介してラック２１の背面にローラ２３を押し付けてある。これによって、ピニオン２０とラック２１との噛み合い部のバックラッシュを無くし、ラック２１が円滑に移動するようにしている。
【００３７】
ギヤハウジングＧＨ内には、軸受３１を介して、入力軸３０が回転自在に支持してある。
【００３８】
入力軸３０は、図示しないステアリングシャフトを介してステアリングホイールに連結されている。入力軸３０にその上端がピン３２によって連結されたトーションバー３３は、出力軸７の上端部に圧入により連結されている。
【００３９】
トーションバー３３に作用するトルクを検出するトルクセンサー３４は、センサーシャフト部３５、検出コイル３６及び３７、円筒部材３８から構成されている。センサーシャフト部３５は、入力軸３０の下端に形成され、センサーボックスの内側に圧入されたヨーク３９に、検出コイル３６及び３７が配置されている。円筒部材３８は、センサーシャフト部３５と検出コイル３６及び３７の間に配置されている。
【００４０】
円筒部材３８は出力軸７に固定され、センサーシャフト部３５には、軸方向に延びた複数の凸条が円周方向に等間隔に形成されている。円筒部材３８には、検出コイル３６及び３７に対向する位置に、円周方向に等間隔に複数の長方形の窓が形成されている。
【００４１】
ステアリングホイールを操作して入力軸３０が回転すると、その回転力がトーションバー３３を介して出力軸７に伝達される。この時、舵輪側の抵抗によって、入力軸３０と出力軸７を連結するトーションバー３３に捩れが生じ、センサーシャフト部３５の表面の凸条と円筒部材３８の窓との間に相対回転が生じる。この相対回転で、センサーシャフト部３５に発生する磁束が増減し、この磁束の増減を検出コイル３６及び３７がインダククンスの変化として検出する。この検出結果から、ト−ションバー３３に作用するトルクを検出し、電動モータ８を駆動してウォーム９を所要の操舵補助力で回転させる。ウォーム９の回転は、ウォームホイール５、出力軸７、ピニオン軸１のピニオン１ａを介してラック２１に伝達され、ラック２１に連結された図示しないタイロッドを介して舵輪の向きを変更する。
【００４２】
図２は、図１に示したピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置を分解して示す縦断面図である。
【００４３】
ピニオン軸１の上端部１０（雄嵌合部）と、出力軸７の下端部１１（雌嵌合部）とは、分離可能に構成してあり、また、芯金（７）と、出力軸７とは、一体的に成形して構成してある。
【００４４】
カバーハウジングＣＨには、ネジ山が設けられ、ギヤハウジングＧＨと、ボルト１４で固定されており、インロー凹部１２を有している。
【００４５】
これにより、上側の減速部は、それ自体でフリクション、アシストトルクといった性能を測定することが可能である。
【００４６】
ボルト１４は、カバーハウジングＣＨを締結してさらに延びており、ラックハウジングＲＨの締結部を貫通している。減速部とラック部を組込み後、ナット１５で締結することによって完全に固定される。
【００４７】
また、ラック部は、上記のように、ラック２１、ラックハウジングＲＨ、ピニオン軸１、及び軸受２，３から成る。ラックハウジングＲＨには、減速部固定用の締結部及びインロー凸部１３が設けられている。
【００４８】
ラック部は、それ自体で機能を有しており、フリクションやアジャストガタといった性能を測定することが可能である。
【００４９】
減速部とラック部は、各々に設けられたインロ一凹凸部１２，１３を基準に組込まれ、シャフトの同軸と気密性を確保する。
【００５０】
減速部の出力軸７とピニオン軸１の結合部（雄・雌嵌合部１０，１１）は、複数の係合凹凸部を有しており、各凹凸部が噛みあうことによりトルクを伝達する。また、それらの間には若干隙間が設けられている為、組込み性を向上出来、さらにミスアライメントを吸収できる。
【００５１】
又、結合部（雄・雌嵌合部１０，１１）には、弾性体１６が設けられていて、回転方向に剛性を有している為、ガタにならず異音等は発生しない。
【００５２】
さらに、芯金７（出力軸）は、その両側を挟持するようにして、軸受１８，１９により支持してある。なお、芯金７（出力軸）は、樹脂製のギヤ歯６の成形時の支持部としてギヤ歯６を挟持した基準径を有している。この基準径は、芯金７（出力軸）の軸受支持部と共用されているため、樹脂製のギヤ歯６の成形の精度向上となっている。
【００５３】
以上から、本実施の形態によれば、減速機構の芯金７（出力軸）と、ピニオン軸１とが分離可能であり、出力軸（７）と、ウォームホイール５の芯金７とは、一体的に成形してあることから、減速部とラック部を各々独立して、その性能保証を容易にすることができ、これにより、ピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置のＡＳＳＹにした場合でも、その機能保証検査の必要がない。また、機能部品であるピニオン１ａが露出することが無い為、ユニットの取り扱いが容易である。  
【００５４】
また、従来のウォームホイール５の構成では、出力軸とウォームホイール５の芯金とが別体で構成していたため、圧入等で固定する必要があつた。
【００５５】
これに対して、本実施の形態では、両者が一体成形されているため、圧入のための芯金７（出力軸）の内径加工や圧入工程がなく、低コストが可能になる。また、樹脂製のギヤ歯６の成形時の軸受支持部に対するギヤ精度が出し易いため、ホブによる加工代が小さくてすむ。なお、従来は、芯金７（出力軸）に樹脂製のギヤ歯６を圧入固定していたため、芯金７（出力軸）の軸受部と樹脂製のギヤ歯６の精度が悪化して、ギヤ歯６のホブ加工で大きな削り代を必要としていた。
【００５６】
ＥＰＳユニットと、ラック＆ピニオンとの結合においては、ＥＰＳユニット側を、雌型の嵌合部１１（下端部）にしている。これは、ＥＰＳユニットの芯金７（出力軸）の形状は、熱鍛或いは冷鍛加工がし易い形状となっており、冷鍛硬化による強度アップが期待できる。なお、熱処理の硬度アップまで要求されないこと、及び、熱処理による寸法変化が懸念点である。
【００５７】
逆に、ピニオン軸１側においては、雄型の嵌合部１０（上端部）がよい。これは、ピニオン軸１の機能上、熱処理による強度アップが必要であり、また芯金７（出力軸）との雄・雌嵌合部（１０，１１）も、熱処理による硬度アップが必要である。なお、一般的に雌側より雄側の方が強度が弱いため、雄側の強度アップが必要である。このため、ピニオン軸１に浸炭焼入れを行なう場合は、雄・雌嵌合部（１０，１１）を防炭処理するだけで、充分強度アップが可能である。
【００５８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】図１に示したピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置を分解して示す縦断面図である。
【図３】従来例に係るピニオン・アシスト式電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
ＣＨ  カバーハウジング
ＧＨ  ギヤハウジング
ＲＨ  ラックハウジング
１  ピニオン軸
１ａ  ピニオン
２  下側軸受
３  上側軸受
５  ウォームホイール
６  ギヤ歯
７  出力軸（芯金）
８  電動モータ
９  ウォーム
１０  雄嵌合部（上端部）
１１  雌嵌合部（下端部）
１２  インロー凹部
１３  インロー凸部
１４  ボルト
１５  ナット
１６  弾性体
１８，１９  軸受
２１  ラック
２２  ラックガイド
２３  ローラ
２４  アジャストカバー
２５  軸
２６  ニードル軸受
３０  入力軸
３１  軸受
３２  ピン
３３  トーションバー
３４  トルクセンサー
３５  センサーシャフト部
３６、３７  検出コイル
３８  円筒部材
３９  ヨーク
５０  ピニオン軸（出力軸）
５０ａ  ピニオン
５１  芯金
５２  軸受
【図１】
2006273121.tif 000003
【図２】
2006273121.tif 000004
【図３】
2006273121.tif 000005