(57)【要約】【課題】  コラム出力側のジョイント中心が振れてトルク変動が発生するといったことを確実に防止すること。【解決手段】  トルクセンサー軸３に、中空状に形成した中空出力軸２０が嵌合して固定あり、中空出力軸２０の外周面に、ウォーム減速機構のウォームホイール１２の芯金部１２ａが嵌合して固定してあることから、ウォームホイール１２の芯金部１２ａと中空出力軸２０との嵌合部から中空出力軸２０の車両前方端部まで、繋ぎ手無しの中空シャフトで構成することができる。すなわち、中空出力軸２０とウォームホイール１２の芯金部１２ａとの嵌合部から、ラック＆ピニオン側の中空出方軸２０の車両前方端部までを、溶接することなく、長い一体的な電動パワーステアリング装置用の出力軸を提供することができる。【選択図】  図１
2006096209.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、ウォーム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於いて、
ステアリングシャフトの入力軸にトーションバーを介して連結してあり且つ外周面にトルクセンサーの検出用溝が形成してあるトルクセンサー軸に、中空状に形成した中空出力軸が嵌合して固定してあり、
当該中空出力軸の外周面に、前記ウォーム減速機構のウォームホイールが嵌合して固定してあり、
前記中空出力軸と、ハウジングとの間に、少なくとも１個の軸受が介装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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その出力軸の構造を改良した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】
図８は、従来例に係るコラム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。
【０００６】
コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラム１内に回転自在に装着したステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側には、トルクセンサー軸３が連結してある。
【０００７】
このトルクセンサー軸３の車両前方端部には、凹状嵌合部３ａが形成してあり、この凹状嵌合部３ａには、出力軸４の凸状嵌合部４ａが嵌合して固定してあり、且つ、これら凹状嵌合部３ａと凸状嵌合部４ａとは、溶接により堅固に固定してある。出力軸４の車両前方側には、自在継手（図示略）等を介してラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置（図示略）等が連結してある。
【０００８】
ステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側には、トーションバー５の基端が圧入固定してあり、このトーションバー５は、中空に形成したトルクセンサー軸３の内部を延在して、その先端がトルクセンサー軸３の端部に固定ピン６により固定してある。
【０００９】
トルクセンサー軸３の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、トルクセンサー軸３の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳの検出用溝７が形成してあり、これらの溝７の径方向外方には、トルクセンサー部ＴＳのスリーブ８が配置してある。このスリーブ８は、その車両後方側端部がステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側端部に加締め等により固定してある。スリーブ８の径方向外方には、コイル９や基板等が設けてある。
【００１０】
トルクセンサー軸３には、電動モータ（図示略）の駆動軸に連結したウォーム減速機構のウォーム１１に噛合したウォームホイール１２が取付けてある。なお、ウォームホイール１２は、トルクセンサー軸３に嵌合した芯金部１２ａと、この芯金部１２ａに一体的に成形した樹脂製ギア部１２ｂとからなる。また、符号ＷＲは、ウォーム室を示している。
【００１１】
これらウォーム１１及びウォームホイール１２は、後方側ハウジング１３と、前方側ハウジング１４（カバー）とに収納してある。即ち、後方側ハウジング１３と、前方側ハウジング１４（カバー）とは、インロウの嵌め合い隙間で組み立ててあり、ボルト１５により、結合してある。
【００１２】
なお、トルクセンサー軸３は、ウォームホイール１２の車両後方側の軸受１６と、ウォームホイール１２の車両前方側の軸受１７とにより、回転自在に支持してあり、また、軸受１７は、テーパー止め輪１８により固定してある。
【００１３】
従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、ステアリングシャフト２（入力軸）、トーションバー５、トルクセンサー軸３、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、図示しない転舵輪に伝達される。
【００１４】
また、電動モータ（図示略）の回転力は、そのウォーム１１及びウォームホイール１２を介してトルクセンサー軸３に伝達されるようになっており、電動モータ（図示略）の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、トルクセンサー軸３に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１５５２２５号公報
【特許文献２】特開平８−２４０４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、図８に示した電動パワーステアリング装置では、トルクセンサー軸３上に、ウォームホイール１２の芯金部１２ａが嵌合して固定してある。
【００１６】
しかも、トルクセンサー軸３と、出力軸４とが一体的に構成してある。即ち、トルクセンサー軸３の車両前方端部には、凹状嵌合部３ａが形成してあり、この凹状嵌合部３ａに、出力軸４の凸状嵌合部４ａが嵌合して固定してあり、且つ、これら凹状嵌合部３ａと凸状嵌合部４ａとは、溶接により堅固に固定してある。
【００１７】
しかしながら、従来の溶接が施してある出力軸４は、その溶接部（凹凸嵌合部３ａ，４ａ）に、極めて希に、曲がりが生起することがあり、その結果、コラム出力側のジョイント中心が振れて、トルク変動が発生するといった問題点がある。
【００１８】
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、コラム出力側のジョイント中心が振れてトルク変動が発生するといったことを確実に防止す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】
【００１９】
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、ウォーム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於いて、
ステアリングシャフトの入力軸にトーションバーを介して連結してあり且つ外周面にトルクセンサーの検出用溝が形成してあるトルクセンサー軸に、中空状に形成した中空出力軸が嵌合して固定してあり、
当該中空出力軸の外周面に、前記ウォーム減速機構のウォームホイールが嵌合して固定してあり、
前記中空出力軸と、ハウジングとの間に、少なくとも１個の軸受が介装してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、トルクセンサー軸に、中空状に形成した中空出力軸が嵌合して固定あり、中空出力軸の外周面に、ウォーム減速機構のウォームホイールが嵌合して固定してあることから、ウォームホイールと中空出力軸との嵌合部から中空出力軸の先端まで、繋ぎ手無しの中空シャフトで構成することができる。すなわち、中空出力軸とウォームホイールとの嵌合部からラック＆ピニオン側の中空出方軸の端部までを、溶接することなく、長い一体的な電動パワーステアリング装置用の出力軸を提供することができる。従って、コラム出力側のジョイント中心が振れてトルク変動が発生するといったことを確実に防止することができる。
【００２１】
また、出力軸として、中空状に形成した中空出力軸を用いているため、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係るコラム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。
【００２４】
図２（ａ）は、図１に示した電動パワーステアリング装置の要部の断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの嵌合部の横断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の丸で囲んだ部分の拡大断面図である。
【００２５】
コラムアシスト式電動パワーステアリング装置では、ステアリングコラム１内に回転自在に装着したステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側には、トルクセンサー軸３が連結してある。
【００２６】
ステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側には、トーションバー５の基端が圧入固定してあり、このトーションバー５は、中空に形成したトルクセンサー軸３の内部を延在して、その先端がトルクセンサー軸３の端部に固定ピン６により固定してある。
【００２７】
トルクセンサー軸３の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳが設けてある。即ち、トルクセンサー軸３の車両後方側には、トルクセンサー部ＴＳの検出用溝７が形成してあり、これらの溝７の径方向外方には、トルクセンサー部ＴＳのスリーブ８が配置してある。このスリーブ８は、その車両後方側端部がステアリングシャフト２（入力軸）の車両前方側端部に加締め等により固定してある。スリーブ８の径方向外方には、コイル９や基板等が設けてある。
【００２８】
さて、本実施の形態では、トルクセンサー軸３の車両前方側には、中空状に形成した中空出力軸２０が嵌合して固定ある。この中空出力軸２０の車両前方側には、自在継手（図示略）等を介してラック・アンド・ピニオン式ステアリング装置（図示略）等が連結してある。
【００２９】
中空出力軸２０の外周面に、電動モータ（図示略）の駆動軸に連結したウォーム減速機構のウォーム１１に噛合したウォームホイール１２が取付けてある。なお、ウォームホイール１２は、中空出力軸２０に嵌合した芯金部１２ａと、この芯金部１２ａに一体的に成形した樹脂製ギア部１２ｂとからなる。また、符号ＷＲは、ウォーム室を示している。
【００３０】
これらウォーム１１及びウォームホイール１２は、後方側ハウジング１３と、前方側ハウジング１４（カバー）とに収納してある。即ち、後方側ハウジング１３と、前方側ハウジング１４（カバー）とは、インロウの嵌め合い隙間で組み立ててあり、ボルト１５により、結合してある。
【００３１】
なお、トルクセンサー軸３は、ウォームホイール１２の車両後方側であって、後方側ハウジング１３との間に介装した軸受１６により回転自在に支持してあり、中空出力軸２０は、ウォームホイール１２の車両前方側であって、前方側ハウジング１４との間に介装した軸受１７により回転自在に支持してあり、また、軸受１７は、テーパー止め輪１８により固定してある。
【００３２】
従って、運転者がステアリングホイール（図示略）を操舵することにより発生した操舵力は、ステアリングシャフト２（入力軸）、トーションバー５、トルクセンサー軸３、中空出力軸２０、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、図示しない転舵輪に伝達される。
【００３３】
また、電動モータ（図示略）の回転力は、そのウォーム１１及びウォームホイール１２を介してトルクセンサー軸３及び中空出力軸２０に伝達されるようになっており、電動モータ（図示略）の回転力及び回転方向を適宜制御することにより、トルクセンサー軸３及び中空出力軸２０に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。
【００３４】
図２に詳しく示すように、中空出力軸２０が嵌合するトルクセンサー軸３の外表面に、平目ローレッド加工が施してあり、平目ローレット部２１が形成してある。この平目ローレット部２１により、中空出力軸２０とトルクセンサー軸３とが圧入、固定してある。
【００３５】
ウォームホイール１２の芯金部１２ａが嵌合する中空出力軸２０の外表面に、平目ローレット加工が施してあり、平目ローレット部２２が形成してある。この平目ローレット部２２により、ウォームホイール１２の芯金部１２ａと中空出力軸２０とが圧入、固定してある。
【００３６】
また、トーションバー５を固定する固定ピン６で、中空出力軸２０とトルクセンサー軸３の軸方向の抜け止めを行っている。
【００３７】
以上のように構成してあるため、本実施の形態によれば、トルクセンサー軸３に、中空状に形成した中空出力軸２０が嵌合して固定あり、中空出力軸２０の外周面に、ウォーム減速機構のウォームホイール１２の芯金部１２ａが嵌合して固定してあることから、ウォームホイール１２の芯金部１２ａと中空出力軸２０との嵌合部から中空出力軸２０の車両前方端部まで、繋ぎ手無しの中空シャフトで構成することができる。
【００３８】
すなわち、中空出力軸２０とウォームホイール１２の芯金部１２ａとの嵌合部からラック＆ピニオン側の中空出方軸２０の車両前方端部までを、溶接することなく、長い一体的な電動パワーステアリング装置用の出力軸を提供することができる。
【００３９】
従って、コラム出力側のジョイント中心が振れてトルク変動が発生するといったことを確実に防止することができる。
【００４０】
また、出力軸として、中空状に形成した中空出力軸２０を用いているため、軽量化を図ることができる。
【００４１】
図３（ａ）は、第１実施の形態の第１変形例に係る電動パワーステアリング装置の要部の断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの嵌合部の横断面図である。
【００４２】
本変形例では、平目ローレット部２１、２２に代えて、凹凸嵌合部２３、２４を用いている。
【００４３】
すなわち、中空出力軸２０と、トルクセンサー軸３とに、凹凸嵌合部２３が形成してある。この凹凸嵌合部２３により、中空出力軸２０とトルクセンサー軸３とが圧入、固定してある。
【００４４】
ウォームホイール１２の芯金部１２ａと、中空出力軸２０とに、凹凸嵌合部２４が形成してある。この凹凸嵌合部２４により、ウォームホイール１２の芯金部１２ａと中空出力軸２０とが圧入、固定してある。
【００４５】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。
【００４６】
図４は、第１実施の形態の第２変形例に係る電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【００４７】
本変形例では、中空出力軸２０は、ウォームホイール１２の車両前方側であって、前方側ハウジング１４との間に介装した軸受１６と、ウォームホイール１２の車両前方側であって、前方側ハウジング１４との間に介装した軸受１７との２個の軸受によって、回転自在に支持してある。
【００４８】
また、軸受１７の内輪は、ロックナット１９等により固定してある。
【００４９】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。なお、図４に於いて、符号１０は、電動モータを示している。
【００５０】
また、ウォームホイール１２の芯金部１２ａと中空出力軸２０との嵌合方法は、平目ローレット、凹凸嵌合に限定されるものではなく、締りバメその他の方法を用いても良い。以下の実施の形態に於いても同様である。
【００５１】
（第２実施の形態）
図５は、本発明の第２実施の形態に係るコラム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。
【００５２】
本実施の形態は、その基本的構造が上述した第１実施の形態と同様であり、相違する点についてのみ説明する。
【００５３】
本実施の形態では、中空出力軸２０の車両前方側に、中実の第２出力軸３０が嵌合して連結してある。
【００５４】
中空出力軸２０の車両前方側には、雌スプライン部３１が形成してあり、第２出力軸３０の車両後方側には、雄スプライン部３２が形成してある。これら雌・雄スプライン部３１、３２により、中空出力軸２０と第２出力軸３０は、伸縮構造であって、テレスコピック摺動構造に構成してある。
【００５５】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。すなわち、本実施の形態によれば、トルクセンサー軸３に、中空状に形成した中空出力軸２０が嵌合して固定あり、中空出力軸２０の外周面に、ウォーム減速機構のウォームホイール１２の芯金部１２ａが嵌合して固定してあることから、ウォームホイール１２の芯金部１２ａと中空出力軸２０との嵌合部から、中空出力軸２０及び第２出力軸３０の車両前方端部まで、繋ぎ手無しの中空シャフトで構成することができる。
【００５６】
即ち、中空出力軸２０とウォームホイール１２の芯金部１２ａとの嵌合部から、ラック＆ピニオン側の中空出方軸２０及び第２出力軸３０の車両前方端部までを、溶接することなく、長い一体的な電動パワーステアリング装置用の出力軸を提供することができる。
【００５７】
従って、コラム出力側のジョイント中心が振れてトルク変動が発生するといったことを確実に防止することができる。また、出力軸として、中空状に形成した中空出力軸２０を併用しているため、軽量化を図ることができる。
【００５８】
図６は、本発明の第２実施の形態の第１変形例に係るコラム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。
【００５９】
本変形例では、中空出力軸２０の車両前方側に、中実の第２出力軸３０が嵌合して連結してある。
【００６０】
中空出力軸２０の車両前方側には、雌スプライン部３１が形成してあり、第２出力軸３０の車両後方側には、雄スプライン部３２が形成してある。これら雌・雄スプライン部３１、３２により、中空出力軸２０と第２出力軸３０は、伸縮構造であって、テレスコピック摺動構造に構成してある。
【００６１】
しかも、第２出力軸３０には、断面略円弧状の凹部３３が周方向に形成してあり、この凹部３３に、中空出力軸２０の貫通孔３４を介して、合成樹脂がインジェクション（射出）成形してある。これにより、凹部３３に、樹脂インジェクション部３５が形成してある。
【００６２】
この樹脂インジェクション部３５によって、二次衝突時等の緊急時に、中空出力軸２０と第２出力軸３０をコラプスすることができるコラプシブル構造を提供している。
【００６３】
なお、図示例では、樹脂インジェクション部３５によるコラプシブル構造であるが、これに代えて、加締め結合、又は、楕円嵌合等を用いてもよい。
【００６４】
その他の構成、作用、及び効果は、上述した第１実施の形態と同様である。
【００６５】
図７は、本発明の第２実施の形態の第２変形例に係るコラム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。
【００６６】
本変形例では、中空出力軸２０の車両前方側に、中空の第２出力軸３０が嵌合して連結してある。
【００６７】
中空出力軸２０の車両前方側には、雌スプライン部３１が形成してあり、第２出力軸３０の車両後方側には、雄スプライン部３２が形成してある。これら雌・雄スプライン部３１、３２により、中空出力軸２０と第２出力軸３０は、伸縮構造であって、テレスコピック摺動構造に構成してある。なお、摺動の円滑化のため、雌・雄スプライン部３１、３２に、樹脂がコーティングしてあってもよい。
【００６８】
しかも、中空の第２出力軸３０の車両前端部には、自在継手を構成するヨーク３６が一体的に構成してある。なお、この場合、第２出力軸３０は、中実に構成してあってもよい。
【００６９】
また、中空出力軸２０と第２出力軸３０には、夫々、加締め部３７、３８が形成してある。
【００７０】
これにより、二次衝突時等の緊急時に、中空出力軸２０と第２出力軸３０をコラプスすることができるコラプシブル構造を提供している。なお、図示例では、加締めによるコラプシブル構造であるが、これに代えて、上述した樹脂インジェクション、又は、楕円嵌合等を用いてもよい。
【００７１】
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】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るコラム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】（ａ）は、図１に示した電動パワーステアリング装置の要部の断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの嵌合部の横断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の丸で囲んだ部分の拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、第１実施の形態の第１変形例に係る電動パワーステアリング装置の要部の断面図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの嵌合部の横断面図である。
【図４】第１実施の形態の第２変形例に係る電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態に係るコラム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６】本発明の第２実施の形態の第１変形例に係るコラム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７】本発明の第２実施の形態の第２変形例に係るコラム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８】従来例に係るコラム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】
【００７３】
１  ステアリングコラム
２  ステアリングシャフト（入力軸）
３  トルクセンサー軸
３ａ  凹状嵌合部
４  出力軸
４ａ  凸状嵌合部
５  トーションバー
６  固定ピン
７  検出用溝
８  スリーブ
９  コイル
ＴＳ  トルクセンサー部
１０  電動モータ
１０ａ  駆動軸
１１  ウォーム
１２  ウォームホイール
１２ａ  芯金部
１２ｂ  樹脂製ギア部
１３  後方側ハウジング
１４  前方側ハウジング（カバー）
１５  ボルト
１３  後方側ハウジング
１４  前方側ハウジング（カバー）
１５  ボルト
１６，１７  軸受
１８  テーパー止め輪
１９  ロックナット
２０  中空出力軸
２１、２２  平目ローレット部
２３、２４  凹凸嵌合部
３０  第２出力軸
３１  雌スプライン部
３２  雄スプライン部
３３  凹部
３４  貫通孔
３５  樹脂インジェクション部
３６  ヨーク
３７、３８  加締め部
ＷＲ  ウォーム室
【図１】
2006096209.tif 000003
【図２】
2006096209.tif 000004
【図３】
2006096209.tif 000005
【図４】
2006096209.tif 000006
【図５】
2006096209.tif 000007
【図６】
2006096209.tif 000008
【図７】
2006096209.tif 000009
【図８】
2006096209.tif 000010