(57)【要約】【課題】動力伝達機構用ハウジングの加工の容易化や加工精度の向上等を図ったボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ドライブギヤ４１は深溝玉軸受６１，６３を介してギヤハウジング３１とボールねじハウジング３３とに支持され、深溝玉軸受６１はその外輪がギヤハウジング３１に形成された段付きの軸受保持穴６５に圧入されている。電動モータ３５にはモータシャフト３７側に連結筒７１が突設されており、この連結筒７１がギヤハウジング３１に形成されたモータ保持穴７３に内嵌している。軸受保持穴６５は、その大径側の径Ｄ１がモータ保持穴７３の径Ｄ２より大きく設定されており、小径側の径Ｄ３がモータ保持穴７３の径Ｄ２と等しく設定されている。【選択図】　図３
2004098789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、このボールナットの軸心に配置されると共に外周面に前記雌ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフトと、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複数個の循環ボールとからなるボールねじ機構と、
前記ラックシャフトと別軸に配置され、前記ボールねじ機構の駆動に供される電動モータと、
当該電動モータの回転駆動力を前記ボールナットに伝達する動力伝達手段と、
一方の面に当該動力伝達手段を保持すると共に、他方の面に前記電動モータを支持するハウジングと
を有するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置において、
前記ハウジングには、前記電動モータのシャフトに連結される動力伝達要素を支持する軸受が内嵌・固着される軸受保持穴と、当該シャフトが挿通する電動モータの連結筒が内嵌・固着されるモータ保持穴とが形成され、
当該軸受保持穴の径が当該モータ保持穴の径以上に設定された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】
前記軸受保持穴が段付穴であり、当該段付穴の小径側の径が前記モータ保持穴の径以上に設定されたことを特徴とする、請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは動力伝達機構用ハウジングの加工の容易化や加工精度の向上等を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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】
一方、乗用車用のステアリングギヤとしては、高剛性かつ軽量であること等から、現在ではラックピニオン式が主流となっている。そして、ラック＆ピニオン式ステアリングギヤ用のＥＰＳとしては、ステアリングシャフトやピニオン自体を駆動するべくコラム側部に電動モータを配置したコラムアシスト型等の他、電動式のボールねじ機構によりラックシャフトを駆動するボールねじ式ラックアシスト型も用いられている。ボールねじ式ラックアシスト型のＥＰＳ（以下、単にラックアシスト型ＥＰＳと記す）では、アシスト力がピニオンとラックとの噛合面に作用しないため、摩耗や変形の要因となる両部材間の接触面圧が比較的小さくなる。
【０００５】
ラックアシスト型ＥＰＳでは、ラックシャフトに形成されたボールねじ軸の雄ねじ溝とボールナットに形成された雌ねじ溝とが多数個の循環ボール（鋼球）を介して係合しており、ラックシャフトと同軸あるいは別軸に配置された電動モータによってボールナットが回転駆動され、これによりラックシャフトが軸方向に移動する。別軸式ラックアシスト型ＥＰＳにおける電動モータとボールナットとの間の動力伝達方法としては、特許第３０６２８５２号に記載されたギヤ式や、実公平６−４９４８９号公報に記載されたタイミングベルト式の他、チェーン式等が採用されている。
【０００６】
別軸式ラックアシスト型ＥＰＳでは、動力伝達機構を構成するギヤ列やプーリ、ベルト等の動力伝達要素がステアリングギヤケースと一体または別体のハウジングに収納されると共に、ハウジングの外面にはドライブギヤやドライブプーリを駆動する電動モータが取り付けられることが一般的であった。図５は、ギヤ式の動力伝達機構が採用された別軸式ラックアシスト型ＥＰＳの要部を示す縦断面図である。図５において、符号３１で示した部材はラック＆ピニオンハウジング２１と一体に形成されたアルミニウム合金製のギヤハウジングであり、一方の面（図中、右側）には段付きの軸受保持穴６５に内嵌した深溝玉軸受６１を介してドライブギヤ４１が支持され、他方の面（図中、左側）には電動モータ３５が固着されている。
【０００７】
電動モータ３５にはギヤハウジング３１側の端面にモータシャフト３７が挿通される連結筒７１が突設されており、この連結筒７１がギヤハウジング３１に穿設されたモータ保持穴７３に内嵌している。これにより、深溝玉軸受６１の軸芯（すなわち、ドライブギヤ４１の軸芯）が連結筒７１の軸芯（すなわち、モータ保持穴７３の軸芯）に対して位置決めされ、電動モータ３５からドライブギヤ４１へのトルク伝達が行われる。通常、連結筒７１は深溝玉軸受６１より大径であるため、モータ保持穴７３の径Ｄ２も軸受保持穴６５の径Ｄ１より大きくなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した別軸式ラックアシスト型ＥＰＳでは、モータ保持穴７３の径Ｄ２が軸受保持穴６５の径Ｄ１より大きいことにより、ギヤハウジング３１に対する穴加工が煩雑になる他、モータ保持穴７３と軸受保持穴６５の同芯度を確保することが困難となる等の問題があった。
【０００９】
通常、ギヤハウジング３１は、ダイキャスト成形法等によりラック＆ピニオンハウジング３１の端部に形成された後、カッタにより軸受保持穴６５やモータ保持穴７３が穿設される。ところが、軸受保持穴６５が深溝玉軸受６１の外輪を係止するべく段付きとなっているため、図６に示したように、例えば一方の面（図中、右側）から第１のカッタ８３により軸受保持穴６５を加工した後には、他方の面（図中、左側）から第２のカッタ８５によりモータ保持穴７３を加工せざるを得なかった。
【００１０】
これにより、軸受保持穴６５の加工後にラック＆ピニオンハウジング２１を加工機のカッタヘッドに対して反転させる必要が生じ、加工機周辺の構成が複雑になったり、付帯作業の工数が増大する問題があった。また、ラック＆ピニオンハウジング２１の反転により、軸受保持穴６５の加工時とモータ保持穴７３の加工時とで微少な芯ずれが生じて同心度が損なわれ、モータシャフト３７とドライブギヤ４１との嵌合が適正に行われなくなることがあった。また、ラック＆ピニオンハウジング２１の形状によっては、モータ保持穴６５を加工する際にラック＆ピニオンハウジング２１と加工機（カッタヘッド等）とが干渉することがあり、加工作業が極めて困難になる虞もあった。
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、動力伝達機構用ハウジングの加工の容易化や加工精度の向上等を図ったボールねじ式ラックアシスト型の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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するべく、請求項１の発明では、内周面に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、このボールナットの軸心に配置されると共に外周面に前記雌ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフトと、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複数個の循環ボールとからなるボールねじ機構と、前記ラックシャフトと別軸に配置され、前記ボールねじ機構の駆動に供される電動モータと、当該電動モータの回転駆動力を前記ボールナットに伝達する動力伝達手段と、一方の面に当該動力伝達手段を保持すると共に、他方の面に前記電動モータを支持するハウジングとを有するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングには、前記電動モータのシャフトに連結される動力伝達要素を支持する軸受が内嵌・固着される軸受保持穴と、当該シャフトが挿通する電動モータの連結筒が内嵌・固着されるモータ保持穴とが形成され、当該軸受保持穴の径が当該モータ保持穴の径以上に設定されたものを提案する。
【００１３】
また、請求項２の発明では、請求項１の電動パワーステアリング装置において、前記軸受保持穴が段付穴であり、当該段付穴の小径側の径が前記モータ保持穴の径以上に設定されたものを提案する。
【００１４】
これらの発明では、ハウジングにおける軸受保持穴側の面からモータ保持穴の加工も行えるため、加工時におけるハウジングの反転が不要になると共に、加工時の芯ずれも殆ど生じなくなる。また、ハウジングがラック＆ピニオンハウジングと一体の場合、ラック＆ピニオンハウジングの無い側の面から軸受保持穴とモータ保持穴とが加工可能となるため、加工機とラック＆ピニオンハウジングとの干渉も起こらなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る電動パワーステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。同図中に符号１で示した部材はステアリングコラムであり、アッパステアリングシャフト３を回動自在に支持している。アッパステアリングシャフト３には、その上端にステアリングホイール５が装着される一方、下端にユニバーサルジョイント７を介してロアステアリングシャフト９が連結されている。
【００１６】
ロアステアリングシャフト９には、その下端に更にラック＆ピニオン機構やパワーアシスト機構等からなるステアリングギヤ１１が連結されている。図１中、符号１３はステアリングコラム１を覆うコラムカバーを示し、符号１５はステアリングギヤ１１の左右端に連結されたタイロッドを示している。
【００１７】
図２はステアリングギヤ１１の縦断面図であり、図３は図２中のＡ部拡大図である。図２中で符号２１で示した部材はステアリングギヤケースを構成するアルミニウム合金鋳造品のラック＆ピニオンハウジングであり、ラック＆ピニオン機構を構成するラックシャフト２３やピニオン（図示せず）を保持している。ラックシャフト２３は、ピニオンに噛み合うラック２５を図中左側に有すると共に、その左右端にはタイロッド１５を揺動自在に支持する球面継手２７が固着されている。
【００１８】
パワーアシスト機構は、ラック＆ピニオンハウジング２１の図中右端に一体形成されたギヤハウジング３１と、ギヤハウジング３１にボルト締めされてラック＆ピニオンハウジング２１やギヤハウジング３１と伴にステアリングギヤケースを構成するボールねじハウジング３３とを外郭としている。
【００１９】
ギヤハウジング３１には、その下部に電動モータ３５がボルト締めされると共に、動力伝達手段として、電動モータ３５のモータシャフト３７に固着されたドライブギヤ４１とドライブギヤ４１に噛み合うドリブンギヤ４３が収納されている。また、ボールねじハウジング３３には、ドリブンギヤ４３がその外周にスプライン嵌合したボールナット４５が複列アンギュラ玉軸受４７を介して回動自在に保持されている。
【００２０】
ラックシャフト２３には雄ねじ溝５１が形成される一方、ボールナット４５には雌ねじ溝５３が形成され、雄ねじ溝５１と雌ねじ溝５３との間には循環ボールたる多数個の鋼球５５が介装されている。また、ボールナット４５には、鋼球５５を循環させるための循環こま（図示せず）が装着されている。
【００２１】
ドライブギヤ４１は転がり軸受たる深溝玉軸受６１，６３を介してギヤハウジング３１とボールねじハウジング３３とに支持され、深溝玉軸受６１はその外輪がギヤハウジング３１に形成された段付きの軸受保持穴６５に圧入されている。また、電動モータ３５にはモータシャフト３７側に連結筒７１が突設されており、この連結筒７１がギヤハウジング３１に形成されたモータ保持穴７３に内嵌している。図３中、符号７５で示した部材はギヤハウジング３１からの潤滑剤の漏洩を防止するＯリングであり、連結筒７１の外周に嵌め込まれている。
【００２２】
本実施形態の場合、軸受保持穴６５は、その大径側の径Ｄ１がモータ保持穴７３の径Ｄ２より大きく設定されており、小径側の径Ｄ３がモータ保持穴７３の径Ｄ２と等しく設定されている。
【００２３】
以下、第１実施形態の作用を述べる。
運転者がステアリングホイール５を回転させると、アッパステアリングシャフト３およびロアステアリングシャフト９を介して、その回転力がステアリングギヤ１１に伝達される。ステアリングギヤ１１内には回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構が内蔵されているため、ラックシャフト２３が左右いずれかの方向に移動し、左右のタイロッド１５を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。
【００２４】
同時に、パワーアシスト機構内では、図示しない操舵トルクセンサの出力に基づき、電動モータ３５が正逆いずれかの方向に所定の回転トルクをもって回転し、ドライブギヤ４１およびドリブンギヤ４３を介して、その回転がドリブンギヤ４３にスプライン係合したボールナット４５に減速・伝達される。ボールナット４５が回転すると、その雌ねじ溝５３に係合した鋼球５５を介してラックシャフト２３の雄ねじ溝５１にスラスト力が作用し、これにより操舵アシストが実現される。
【００２５】
本実施形態のギヤハウジング３１は、ダイキャスト成形によりラック＆ピニオンハウジング２１と一体に形成された後、以下に述べる手順で軸受保持穴６５とモータ保持穴７３とが加工される。図４に示したように、ギヤハウジング３１にはダイキャスト成形時にモータ保持穴７３より小径の下穴８１が形成されており、加工機にセットされた後に先ず第１のカッタ８３によりこの下穴８１を座ぐるかたちで軸受保持穴６５が切削形成される。次に、ギヤハウジング３１には、軸受保持穴６５が形成された面から第２のカッタ８５が進入し、モータ保持穴７３が下穴８１をさらうかたちで切削形成される。
【００２６】
この際、軸受保持穴６５とモータ保持穴７３とはギヤハウジング３１の同一の面から加工されるため、従来装置でラック＆ピニオンハウジング２１を反転させた場合とは異なり、軸受保持穴６５とモータ保持穴７３との間での芯ずれは殆ど生じない。また、軸受保持穴６５とモータ保持穴７３との加工がラック＆ピニオンハウジング２１の存在しない側から行われるため、カッタ８３，８５を保持するカッタヘッドがラック＆ピニオンハウジング２１と干渉することも無くなり、従来装置に較べて加工が極めて容易となった。尚、軸受保持穴６５とモータ保持穴７３との加工にあたっては、複数のスピンドルがカッタヘッドに取り付けられたＮＣ加工機等が用いられる。
【００２７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は動力伝達手段にギヤドライブを採用したものであるが、ベルトドライブやチェーンドライブ等を採用してもよい。また、上記実施形態では軸受保持穴を段付穴とし、その小径側の径をモータ保持穴の径と等しくしたが、段付きの軸受保持穴の小径側の径をモータ保持穴の径より大きくしてもよいし、軸受保持穴とモータ保持穴とを同一径とし、係止鍔付の転がり軸受等を用いるようにしてもよい。また、ギヤハウジングをラック＆ピニオンハウジングと別体としてもよいし、その素材にアルミニウム合金以外のものを用いたり、ダイキャスト以外の成形方法を採用してもよい。また、軸受保持穴とモータ保持穴とを段付きのカッタで一度に切削形成するようにしてもよい。その他、ステアリングギヤの全体構成やパワーアシスト機構の構造等についても、上記実施形態での例示に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、設計上あるいは仕様上の要求等により適宜変更可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、内周面に雌ねじ溝が形成されたボールナットと、このボールナットの軸心に配置されると共に外周面に前記雌ねじ溝に対峙する雄ねじ溝が形成されたラックシャフトと、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝との間に介装された複数個の循環ボールとからなるボールねじ機構と、前記ラックシャフトと別軸に配置され、前記ボールねじ機構の駆動に供される電動モータと、当該電動モータの回転駆動力を前記ボールナットに伝達する動力伝達手段と、一方の面に当該動力伝達手段を保持すると共に、他方の面に前記電動モータを支持するハウジングとを有するラックアシスト型の電動パワーステアリング装置において、前記ハウジングには、前記電動モータのシャフトに連結される動力伝達要素を支持する軸受が内嵌・固着される軸受保持穴と、当該シャフトが挿通する電動モータの連結筒が内嵌・固着されるモータ保持穴とが形成され、当該軸受保持穴の径が当該モータ保持穴の径以上に設定されたものとしたため、ハウジングにおける軸受保持穴側の面からモータ保持穴の加工も行えるため、加工時におけるハウジングの反転が不要になると共に、加工時の芯ずれも殆ど生じなくなり、モータシャフトとドライブギヤとの嵌合が適正に行われなくなること等がなくなる。また、ハウジングがラック＆ピニオンハウジングと一体の場合、ラック＆ピニオンハウジングの無い側の面から軸受保持穴とモータ保持穴とが加工可能となるため、加工機とラック＆ピニオンハウジングとの干渉も起こらなくなり、従来装置に較べて加工が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリング装置の車室側部分を示した斜視図である。
【図２】実施形態に係るステアリングギヤの縦断面図である。
【図３】図２中のＡ部拡大図である。
【図４】実施形態における穴加工の手順を示す説明図である。
【図５】従来装置におけるステアリングギヤの要部縦断面図である。
【図６】従来装置における穴加工の手順を示す説明図である。
【符号の説明】
２１‥‥ラック＆ピニオンハウジング
２３‥‥ラックシャフト
３１‥‥ギヤハウジング
３５‥‥電動モータ
３７‥‥モータシャフト
４１‥‥ドライブギヤ
４５‥‥ボールナット
５１‥‥雄ねじ溝
５３‥‥雌ねじ溝
５５‥‥鋼球
６１‥‥深溝玉軸受
６５‥‥軸受保持穴
７１‥‥連結筒
７３‥‥モータ保持穴
８３‥‥第１のカッタ
８５‥‥第２のカッタ
Ｄ１‥‥軸受保持穴の径
Ｄ２‥‥モータ保持穴の径
【図１】
2004098789.tif 000003
【図２】
2004098789.tif 000004
【図３】
2004098789.tif 000005
【図４】
2004098789.tif 000006
【図５】
2004098789.tif 000007
【図６】
2004098789.tif 000008