(57)【要約】【課題】電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸とを精度良く芯合わせすることができる安価な車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】中間ハウジング２９及び第１の伝動ハウジング２７によって区画される収容室Ｒ１の内部を、外側空間Ｓ１と内側空間Ｓ２とに仕切り、且つ回転軸２３と伝動軸３２とを芯合わせする筒状の芯合わせ部材５０を設ける。第１の伝動ハウジング２７に形成された、伝動軸３２と同心の第１の円筒面３８ａに、芯合わせ部材５０の第３の円筒面５０ａが液密的に嵌合する。中間ハウジング２９に形成された、回転軸２３と同心の第２の円筒面４９ａに、芯合わせ部材５０の第４の円筒面５０ｂが液密的に嵌合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータハウジングおよび回転軸を有する電動モータの駆動を制御する制御装置と、
上記回転軸と継手を介してトルク伝達可能に連結された伝動軸を有する伝動装置と、
上記伝動装置を収容する伝動ハウジングと、
上記モータハウジングと上記伝動ハウジングとの間に介在する中間ハウジングと、
上記中間ハウジングおよび伝動ハウジングによって区画される収容室の内部を、上記制御装置が収容される外側空間と、上記伝動軸および上記回転軸が挿通される内側空間とに仕切るとともに、上記伝動軸と上記回転軸とを芯合わせするように、上記伝動ハウジングと上記中間ハウジングとを円筒面どうしの嵌合により連結する筒状の芯合わせ部材と、を備えた車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記伝動ハウジングは、上記伝動軸と同心の第１の円筒面を含み、
上記中間ハウジングは、上記回転軸と同心の第２の円筒面を含み、
上記芯合わせ部材は、上記第１の円筒面に液密的に嵌合する第３の円筒面と、上記第２の円筒面に液密的に嵌合する第４の円筒面と、を含む車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、上記中間ハウジングは、上記第１の円筒面を有する第１の筒状部を含み、
上記伝動ハウジングは、上記第２の円筒面を有する第２の筒状部を含む、車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置として、操舵補助用の電動モータと、電動モータの出力を伝動する伝動装置とを備えるものがある。
特許文献１の電動パワーステアリング装置は、電動モータのモータハウジングと、伝動装置を収容する伝動ハウジングとの間に、制御装置が収容された制御ハウジングを介在させている。また、伝動装置側からの異物（例えば潤滑剤や摩耗粉など）が制御ハウジング内に進入することを防止するために、制御ハウジング内の空間を、中心空間と周囲空間とに仕切る筒状の仕切り部材を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００９−４６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、上記の周囲空間のスペースを広く確保するために、制御ハウジングと伝動ハウジングとの嵌合部の断面は矩形とされている。このため、電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸との芯がずれ易いという問題がある。
一方、特許文献１の図３および図４の例では、仕切り部材が制御ハウジングの端面にねじ止めされている。また、特許文献１の図５の例では、仕切り部材の端部が制御ハウジングの端面のねじ孔にねじ込まれている。しかしながら、このようなねじ結合では、電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸とを精度良く芯合わせできるような精度で、制御ハウジングと伝動ハウジングとを結合することは困難である。
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、電動モータの回転軸と伝動装置の伝動軸とを精度良く芯合わせすることができる安価な車両用操舵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】
上記目的を達成するため、本発明は、モータハウジング（２２）および回転軸（２３）を有する電動モータ（１８）の駆動を制御する制御装置（１６）と、上記回転軸と継手を介してトルク伝達可能に連結された伝動軸（３２）を有する伝動装置（１９）と、上記伝動装置を収容する伝動ハウジング（２６）と、上記モータハウジングと上記伝動ハウジングとの間に介在する中間ハウジング（２９）と、上記中間ハウジングおよび伝動ハウジングによって区画される収容室（Ｒ１）の内部を、上記制御装置が収容される外側空間（Ｓ１）と、上記伝動軸および上記回転軸が挿通される内側空間（Ｓ２）とに仕切るとともに、上記伝動軸と上記回転軸とを芯合わせするように、上記伝動ハウジングと上記中間ハウジングとを円筒面（３８ａ，５０ａ；４９ａ，５０ｂ）どうしの嵌合により連結する筒状の芯合わせ部材（５０）と、を備えた車両用操舵装置を提供する。
【０００７】
本発明では、筒状の芯合わせ部材が、伝動ハウジングと中間ハウジングとを円筒面どうしの嵌合により連結するので、伝動軸と回転軸とを精度良く芯合わせすることができる。  また、上記伝動ハウジングは、上記伝動軸と同心の第１の円筒面（３８ａ）を含み、上記中間ハウジングは、上記回転軸と同心の第２の円筒面（４９ａ）を含み、上記芯合わせ部材は、上記第１の円筒面に液密的に嵌合する第３の円筒面（５０ａ）と、上記第２の円筒面に液密的に嵌合する第４の円筒面（５０ｂ）と、を含む場合がある（請求項２）。この場合、Ｏリングその他のシール構造を採用しなくても、外側空間と内側空間との間を確実に封止することができ、したがって、構造を簡素化することができる。
【０００８】
また、上記中間ハウジングは、上記第１の円筒面を有する第１の筒状部（３８）を含み、上記伝動ハウジングは、上記第２の円筒面を有する第２の筒状部（４９）を含む場合がある（請求項３）。この場合、芯合わせ部材が、中間ハウジングおよび伝動ハウジングからそれぞれ延びる第１および第２の筒状部に嵌合するようにしたので、内側空間に配置される回転軸、伝動軸および継手等の位置形状に合わせて、第１の筒状部および第２の筒状部の長さや径を自在に設定でき、設計の自由度を高くすることができる。
【０００９】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】電動モータの回転軸の軸方向に沿って切断した操舵補助機構の部分断面側面図である。
【図３】図２の一部を拡大した断面図である。
【図４】操舵補助機構をステアリングシャフトの軸方向から見た概略図である。
【図５】操舵補助機構の制御ハウジングと伝動ハウジングの締結部分の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有して自動車の左右方向としての軸方向Ｘ１に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構Ａ１が構成されている。
【００１２】
ラック軸８は、車体に固定されるハウジング９内に、図示しない複数の軸受を介して、軸方向Ｘ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
【００１３】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向Ｘ１への直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連結された入力軸１２と、中間軸５に連結された出力軸１３とを含む。入力軸１２と出力軸１３とは、トーションバー１４を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。すなわち、操舵部材２に所定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸１２および出力軸１３は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転するようになっている。
【００１４】
ステアリングシャフト３の周囲に配置されたトルクセンサ１５は、入力軸１２および出力軸１３の相対回転変位量に基づいて、操舵部材２に入力された操舵トルクを検出する。また、トルクセンサ１５のトルク検出結果は、制御装置としてのＥＣＵ１６（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）に入力される。
電動パワーステアリング装置１は、操舵補助機構１７を備えている。操舵補助機構１７は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構Ａ１に伝動するための伝動装置としての減速機構１９とを含む。電動モータ１８としては、例えば、三相のブラシレスモータが用いられている。また、減速機構１９としては、例えばウォームギヤなどの食い違い軸歯車機構や、複数の平歯車または斜歯歯車により構成された平行軸歯車機構などを用いることができる。
【００１５】
本実施の形態では、減速機構１９として、小径の駆動ギヤ２０と、駆動ギヤ２０に噛み合わされた大径の被動ギヤ２１とを有する平行軸歯車機構が用いられている。駆動ギヤ２０は電動モータ１８によって回転駆動され、被動ギヤ２１は駆動ギヤ２０によって回転駆動される。被動ギヤ２１は、ステアリングシャフト３の出力軸１３と同伴回転可能に設けられている。
【００１６】
電動モータ１８が駆動ギヤ２０を回転駆動すると、駆動ギヤ２０によって被動ギヤ２１が回転駆動され、被動ギヤ２１および出力軸１３が同伴回転する。そして、出力軸１３の回転は、中間軸５を介してピニオン軸７に伝達される。ピニオン軸７の回転は、ラック軸８の軸方向Ｘ１への移動に変換される。これにより、転舵輪１１が転舵される。すなわち、電動モータ１８によって駆動ギヤ２０を回転駆動することで、転舵輪１１が転舵され、運転者の操舵が補助されるようになっている。
【００１７】
電動モータ１８は、ＥＣＵ１６によって制御される。ＥＣＵ１６は、トルクセンサ１５からのトルク検出結果や図示しない車速センサからの車速検出結果等に基づいて電動モータ１８を制御する。
図２は、操舵補助機構１７の図解的な部分断面側面図である。また、図３は、図２の一部を拡大した図である。図４は、操舵補助機構１７をステアリングシャフト３の軸方向に沿ってみた概略図である。
【００１８】
図２に示すように、電動モータ１８は、筒状のモータハウジング２２と、回転軸２３と、モータハウジング２２の内周に固定された環状のステータ２４と、ステータ２４と対向し且つ回転軸２３と同伴回転する環状のロータ２５とを備えている。ステータ２４は、モータハウジング２２の内周に固定され、複数のティースを有する環状のステータコア２４ａと、ステータコア２４ａの各ティースに巻回されたコイル２４ｂとを有している。ロータ２５は、回転軸２３と同伴回転可能に連結された環状のロータコア２５ａと、ロータコア２５ａの外周に同伴回転可能に設けられた例えばリング状の永久磁石２５ｂとを有している。リング状の永久磁石２５ｂは、その周方向に並ぶ複数の磁極を有している。
【００１９】
伝動装置としての減速機構１９は、伝動ハウジング２６内に収容されている。伝動ハウジング２６は、ステアリングシャフト３の軸方向Ｙ１に分割可能な第１の伝動ハウジング２７と第２の伝動ハウジング２８とを組み合わせて構成されている。
モータハウジング２２と第１の伝動ハウジング２７との間には、筒状の中間ハウジング２９が介在している。中間ハウジング２９は、モータハウジング２２の一端に嵌合された環状突起からなる第１の端部３０と、第１の伝動ハウジング２７に嵌合された第２の端部３１とを有している。
【００２０】
減速機構１９の駆動ギヤ２０は、伝動軸３２の外周に同伴回転可能に連結されている。その伝動軸３２は、駆動ギヤ２０を挟んだ両側において、第１および第２の軸受３３，３４を介して、伝動ハウジング２６によって回転可能に支持されている。第１の軸受３３は、第１の伝動ハウジング２７によって保持され、第２の軸受３４は、第２の伝動ハウジング２８によって保持されている。第１の軸受３３は、内、外輪間に環状のオイルシールを介在させた公知のシール軸受により構成されており、伝動ハウジング２６内の潤滑剤が、後述する仕切りユニットＵ１内へ漏れ出ないようにしている。
【００２１】
第１の伝動ハウジング２７は、駆動ギヤ２０および被動ギヤ２１を取り囲む第１の外周壁３５と、第１の外周壁３５の一端を閉塞する端壁３６と、端壁３６から電動モータ１８側へ延びる矩形断面をなす第２の外周壁３７と、端壁３６から電動モータ１８側へ突出する第１の筒状部３８とを備えている。第１の伝動ハウジング２７の第２の外周壁３７の一端が、中間ハウジング２９の第２の端部３１の例えば外周に嵌合されており、これにより、中間ハウジング２９および第１の伝動ハウジング２７によって、ＥＣＵ１６等を収容するための収容室Ｒ１が区画されている。
【００２２】
端壁３６には、伝動軸３２を挿通させるための挿通孔３９が形成されている。上記第１の軸受３３は、挿通孔３９の内周の軸受保持部３９ａに保持された状態で、伝動軸３２を回転可能に支持している。上記の第１の筒状部３８の外周面は、挿通孔３９の軸受保持部３９ａと同心の第１の円筒面３８ａに形成されている。したがって、第１の筒状部３８の第１の円筒面３８ａは、伝動軸３２と同心に配置されている。
【００２３】
一方、電動モータ１８のモータハウジング２２は、筒状部４０と、筒状部４０の一端を閉塞する端壁４１とを有している。端壁４１の内側に、筒状突起からなる軸受保持部４２が形成され、その軸受保持部４２の内周に保持された第３の軸受４３によって、電動モータ１８の回転軸２３の第１の端部２３ａが回転可能に支持されている。
中間ハウジング２９は、断面矩形をなす外周壁４４と、外周壁の４４の一端を閉塞する端壁４５と、端壁４５からモータハウジング２２側へ突出し、モータハウジング２２に嵌合された環状突起（第１の端部３０に相当）とを備えている。端壁４５がモータハウジング２２内のモータ室と、収容室Ｒ１とを仕切る仕切り壁として機能している。
【００２４】
その仕切り壁としての端壁４５には、電動モータ１８の回転軸２３を挿通させる挿通孔４７が形成されている。その挿通孔４７の内周の軸受保持部４７ａに保持された第４の軸受４８によって、回転軸２３の途中部が回転可能に支持されている。
中間ハウジング２９は、端壁４５から減速機構１９側へ延びる第２の筒状部４９を有している。第２の筒状部４９の外周面は、挿通孔４７の軸受保持部４７ａと同心の第２の円筒面４９ａに形成されている。したがって、第２の筒状部４９の第２の円筒面４９ａは、回転軸２３と同心に配置されている。
【００２５】
第１の伝動ハウジング２７の第１の筒状部３８および中間ハウジング２９の第２の筒状部４９に、電動モータ１８の回転軸２３と減速機構１９の伝動軸３２とを芯合わせするための筒状の芯合わせ部材５０が嵌合されている。
図３に示すように、芯合わせ部材５０は、その一端に、第１の筒状部３８の第１の円筒面３８ａに嵌合した第３の円筒面５０ａを有し、その他端に、第２の筒状部４９の第２の円筒面４９ａに嵌合した第４の円筒面５０ｂとを有している。第１の筒状部３８、第２の筒状部４９および芯合わせ部材５０によって、筒状の仕切りユニットＵ１が構成されている。
【００２６】
上述したように、中間ハウジング２９および第１の伝動ハウジング２７によって、収容室Ｒ１が区画されている。仕切りユニットＵ１は、上記収容室Ｒ１の内部を、仕切りユニットＵ１の周囲の外側空間Ｓ１と、仕切りユニットＵ１の内部の内側空間Ｓ２とに仕切っている。外側空間Ｓ１内に、制御装置としてのＥＣＵ１６が収容されている。また、内側空間Ｓ２内で、伝動軸３２と電動モータ１８の回転軸２３とが、継手５２を介して同軸上にトルク伝達可能に連結されている。
【００２７】
ＥＣＵ１６には、ＦＥＴその他のスイッチング素子を実装したパワー基板１６１や、パワー基板１６１に実装されたパワー回路を制御するための制御基板１６２や、電動モータ１８に流れる電流のリップルを除去するための複数のコンデンサや、必要に応じて電動モータ１８に流れる電流を遮断するためのリレー等が含まれている。
モータハウジング２２内には、電動モータ１８のロータ２５の回転位置を検出する回転位置センサ７１が収容されている。回転位置センサ７１は、中間ハウジング２９に固定されたステータ７２と、回転軸２３と同伴回転可能に設けられたロータ７３とを有している。電動モータ１８のステータ２４の各コイル２４ｂからのバスバー端子７４や、回転位置センサ７１からの信号線７５が、端壁４５を貫通して、パワー基板１６１や制御基板１６２に接続されている。  
【００２８】
芯合わせ部材５０は、大円筒５３と、小円筒５４と、大円筒５３と小円筒５４とを連結する環状板部５５と、小円筒５４の端部から径方向内方へ延設された環状の端壁５６とを備えている。大円筒５３の内周に、第１の筒状部３８の外周の第１の円筒面３８ａに嵌合する第３の円筒面５０ａが設けられている。また、端壁５６の内周に、第２の円筒部４９の外周の第２の円筒面４９ａに嵌合する第４の円筒面５０ｂが設けられている。
【００２９】
継手５２は、電動モータ１８の回転軸２３の第２の端部２３ｂと例えばセレーション嵌合を用いて同伴回転可能に連結された第１の部材５７と、伝動軸３２の端部と例えば圧入嵌合を用いて同伴回転可能に連結された第２の部材５８と、第１の部材５７および第２の部材５８の間に介在し、第１の部材５７および第２の部材５８をトルク伝達可能に連結する弾性部材５９とを備えている。
【００３０】
図４に示すように、中間ハウジング２９の外周壁４４は矩形状をしており、外周壁４４において相対向する位置から一対の取付フランジ６０が延設されている。一方、図５に示すように、第１の伝動ハウジング２７の第２の外周壁３７から、中間ハウジング２９の一対の取付フランジ６０に対向する一対の取付フランジ６１が、延設されている。取付フランジ６０にはねじ挿通孔６０ａが挿通され、取付フランジ６１にはねじ孔６１ａが形成されている。中間ハウジング２９の各取付フランジ６０のねじ挿通孔６０ａを挿通して、第１の伝動ハウジング２７の対応する取付フランジ６１のねじ孔６１ａにねじ込まれた固定ねじ６２によって、取付フランジ６０，６１を介して、中間ハウジング２９および第１の伝動ハウジング２６が互いに締結されている。
【００３１】
本実施の形態によれば、筒状の芯合わせ部材５０が、第１の伝動ハウジング２７と中間ハウジング２９とを対応する円筒面３８ａ，５０ａ；４９ａ，５０ｂどうしの嵌合により連結するので、減速機構１９の伝動軸３２と電動モータ１８の回転軸２３とを精度良く芯合わせすることができる。
また、第１の伝動ハウジング２７に形成された、伝動軸３２と同心の第１の円筒面３８ａに、芯合わせ部材５０の第３の円筒面５０ａが液密的に嵌合し、また、中間ハウジング２９に形成された、回転軸２３と同心の第２の円筒面４９ａに、芯合わせ部材５０の第４の円筒面５０ｂが液密的に嵌合するので、Ｏリングその他のシール構造を採用しなくても、外側空間Ｓ１と内側空間Ｓ２との間を確実に封止することができ、したがって、構造を簡素化することができる。
【００３２】
芯合わせ部材５０が、第１の伝動ハウジング２７から延びる第１の筒状部３８および中間ハウジング２９から延びる第２の筒状部４９に嵌合するようにしたので、内側空間Ｓ２に配置される回転軸２３、伝動軸３２および継手５２等の位置や形状に合わせて、第１の筒状部３８および第２の筒状部４９の長さや径を自在に設定でき、設計の自由度を高くすることができる。
【００３３】
なお、組立てのときには、中間ハウジング２９の第２の筒状部４９に芯合わせ部材５０を予め装着した状態で、当該中間ハウジング２９と伝動ハウジング２６とを組み付け、その組み付けと同時に、中間ハウジング２９によって支持された回転軸２３の第２の端部２３ｂと、伝動ハウジング２６によって支持された伝動軸３２および継手５２の第１の部材５７とをセレーション嵌合させるようにすることができる。
【００３４】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記の実施の形態では、芯合わせ部材５０を２段の円筒により形成したが、これに限らず、シングルの円筒であってもよいし、３段以上の円筒であってもよい。
また、第１の筒状部３８および第２の筒状部４９の何れか一方を廃止し、第１の伝動ハウジング２７または中間ハウジング２９に形成された挿通孔の内周の円筒面に、芯合わせ部材の対応する円筒面を嵌合させるようにしてもよい。  
【００３５】
また、芯合わせ部材５０を、第１の筒状部３８および第２の筒状部４９の何れか一方と単一の材料で一体に形成してもよい。その他、本発明は、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…電動パワーステアリング装置（車両用操舵装置）、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、Ａ…転舵機構、１６…ＥＣＵ（制御装置）、１７…操舵補助機構、１８…伝動モータ、１９…減速機構（伝動装置）、２０…駆動ギヤ、２１…被動ギヤ、２２…モータハウジング、２３…回転軸、２６…伝動ハウジング、２７…第１の伝動ハウジング、２８…第２の伝動ハウジング、２９…中間ハウジング、３２…伝動軸、３８…第１の筒状部、３８ａ…第１の円筒面、４９…第２の筒状部、４９ａ…第２の円筒面、５０…芯合わせ部材、５０ａ…第３の円筒面、５０ｂ…第４の円筒面、Ｕ１…芯合わせユニット、Ｒ１…収容室、Ｓ１…外側空間、Ｓ２…内側空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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