(57)【要約】【課題】組付性に優れた電動式パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】作業者は、モータ１０９を組み付ける際に、丸棒状の治具ＪＧの先端に形成してなる直径方向に延在する薄板部ＪＧａを、ケース１０９ａの開口１０９ｆから露出した回転軸１０９ｂの溝１０９ｅに係合させる。更に、把持した治具ＪＧを作業者が回転させると、係合する薄板部ＪＧａと溝１０９ｅとを介して回転軸１０９ｂが回転するので、雄セレーション１０９ｄと雌セレーション１０８ｂの位相が合った位置で、回転軸１０９ｂをウォーム軸１０８Ａに対して軸線方向にスライドさせて係合させることができる。かかる状態で、作業者がハウジング１０１にモータ１０９のケース１０９ａをねじ止めすることで、モータ１０９の組付けが完了する。【選択図】図８
2007307943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ回転軸を回転させるモータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記モータのケースは開口を有し、前記回転軸は治具に係合する係合部を有し、前記回転軸は前記開口を介して前記モータのケースの外部に突出し前記係合部を露出させているか、もしくは前記開口を介して外部から前記モータのケースの内部に治具を挿入することにより前記係合部に係合できるようになっていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記動力伝達機構は、前記回転軸にセレーション係合する被駆動軸を含むことを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
前記動力伝達機構は、前記被駆動軸に連結されたウォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールとを含むことを特徴とする請求項２に記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動式パワーステアリング装置に関し、特に小型・軽量な電動式パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作によりステアリングシャフトに発生する操舵トルクやその他の信号を検出し、その検出信号に基づいて電動モータを駆動し、減速機を介して出力軸を回転させ、操舵力を補助するものである。
【０００３】
電動式パワーステアリング装置のあるタイプにおいては、モータの動力をウォームとウォームホイールを介して、操舵機構に連結された出力軸に出力している。ここで、特許文献１に開示された電動式パワーステアリング装置においては、継手ユニットを介して、ウォームを形成したウォーム軸とモータの回転軸とを動力伝達可能に連結している。
【特許文献１】特開２００２−１４５０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、特許文献１に示すように、継手ユニットを介してウォーム軸とモータの回転軸とを連結する場合、部品点数が増大し、電動式パワーステアリング装置のコストを増大させるという問題がある。これに対し、ウォーム軸とモータの回転軸の一方に雌セレーションを形成し、他方に雄セレーションを形成し、両者を互いに係合させることで、ウォーム軸とモータの回転軸とを一体的に回転可能に連結することも考えられる。かかる構成によれば、ウォーム軸が組み込まれたハウジングにモータを組み付けることで、ウォーム軸とモータの回転軸との結合がなされるが、例えばセレーション同士を係合させる前に、凸部を相手の溝部に嵌入させるように位相合わせを行わなくてはならない。即ち、セレーションの凸部同士が当たる場合には、モータをハウジングに対して定位置に組み込むことができないため、その場合に作業者は、モータを一旦取り外して回転軸の位置を少し変え、再度組み込んで位相が合っているか試すというような非効率的な作業を繰り返さなければならず、組付性が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、組付性に優れた電動式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】
【０００６】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ回転軸を回転させるモータと、
車輪を操舵する為に操舵力を出力する出力軸と、
ステアリングホイールから前記出力軸へと操舵力を伝達する入力軸と、
前記モータの前記回転軸と前記出力軸とを動力伝達可能に連結する動力伝達機構と、からなり、
前記モータのケースは開口を有し、前記回転軸は治具に係合する係合部を有し、前記回転軸は前記開口を介して前記モータのケースの外部に突出し前記係合部を露出させているか、もしくは前記開口を介して外部から前記モータのケースの内部に治具を挿入することにより前記係合部に係合できるようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、前記モータのケースが開口を有し、前記回転軸は治具に係合する係合部を有し、前記回転軸は前記開口を介して前記モータのケースの外部に突出し前記係合部を露出させているか、もしくは前記開口を介して外部から前記モータのケースの内部に治具を挿入することにより前記係合部に係合できるようになっているので、作業者は、目視しながら前記係合部に治具を係合させることができ、更に治具を用いて前記回転軸を回転させながら、その位相が合う位置を探すことができるため、モータの組付けを容易に行うことができる。
【０００８】
前記動力伝達機構は、前記回転軸にセレーション係合する被駆動軸を含むと好ましい。
【０００９】
前記動力伝達機構は、前記被駆動軸に連結されたウォームと、前記出力軸に連結されたウォームホイールとを含むと好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態であるコラムタイプの電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング機構の概略図である。図１において、車体２６に対して、ブラケット２４を介してチューブ状のコラム１５が、チルト方向（矢印Ａ方向）及びテレスコ方向（矢印Ｂ方向）に移動可能に支持されている。上端部にステアリングホイール１を取り付けたステアリングシャフト１７は、ステアリングコラム１５に挿通され、それに対して回転自在に支持されている。ステアリングコラム１５とステアリングシャフト１７とは、二次衝突時などに軸線方向に大きな荷重を受けたとき縮長するように変形する、いわゆるコラプシブル構造を備えている。
【００１１】
ステアリングシャフト１７の下端は、車体２６に対してブラケット１８により取り付けられた電動式パワーステアリング装置１００の入力軸１０２に連結されている。一方、電動式パワーステアリング装置１００の出力軸１０３は、ユニバーサルジョイント７Ａを介して中間軸８の上端に連結され、中間軸８の下端は、ユニバーサルジョイント７Ｂを介してピニオンシャフト１０に連結されている。ピニオンシャフト１０に形成されたピニオンは、ラック軸９のラック歯に噛合している。ラック軸９の両端は、それぞれタイロッド１３を介して、不図示の車輪を操舵する操舵機構に連結されている。
【００１２】
図２は、図１の矢印IIにより示す、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置１００の断面図である。本体１０１ｂと蓋部材１０１ａとからなるアルミ又はアルミ合金、マグネシウム又はマグネシウム合金から形成されたハウジング１０１内に、入力軸１０２および出力軸１０３が配置されている。入力軸１０２は、不図示の軸受によりハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。中空の出力軸１０３は、軸受１０４，１１０によりハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。図２で右端を入力軸１０２に圧入し、左端を出力軸１０３にピン結合させることで連結したトーションバー１０５が、出力軸１０３内を延在している。
【００１３】
出力軸１０３の図２で右端近傍外周に対向する位置に、受けたトルクに比例してトーションバー１０５がねじれることに基づき、操舵トルクを検出する検出装置すなわちトルクセンサ１０６が設けられている。このトルクセンサ１０６は、ロータリー式非接触トルクセンサであって、トーションバー１０５のねじれに基づく入力軸１０２と出力軸１０３との相対角度変位を、所定の磁気回路におけるインピーダンスの変化としてコイルにより検出し、電気信号として不図示の制御回路へ出力するものである。
【００１４】
出力軸１０３の中央部において軸受１０４，１１０の間には、ウォームホイール１０７が配置されている。ウォームホイール１０７は、圧入などにより出力軸１０３に一体的に回転するように取り付けられた芯金１０７ａと、その外周にインサート成形されてなる樹脂の歯部１０７ｂとからなる。ウォームホイール１０７の歯部１０７ｂは、ハウジング１０１に取り付けられたモータ１０９の回転軸に一体的に形成されたウォーム１０８と噛合している。ウォームホイール１０７とウォーム１０８とで動力伝達機構（ウォーム機構）を構成する。従って、ハウジング１０１は動力伝達機構を収容するハウジングとなる。
【００１５】
図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。図３において、ハウジング１０１内において、中央にウォーム１０８を形成したウォーム軸（被駆動軸）１０８Ａの両端は、ハウジング１０１に対して直接的に軸受１１２により、また予圧機構１２０を介して間接的に軸受１１３により回転自在に支持されている。軸受１１２により支持されるウォーム軸１０８Ａの図で右端には、大径部１０８ａが形成されており、その端面中央に形成された袋孔内周には、雌セレーション１０８ｂが形成されている。
【００１６】
軸受１１２の軸線方向両側には、ウォーム軸１０８Ａの大径部１０８ａ外周に取り付けられたゴムダンパＧＰが配置されており、ウォーム軸１０８Ａに対して軸受１１２が軸線方向両方向に変位することを許容すると共に、軸線方向の変位量に応じた付勢力を与えるようになっている。ゴムダンパＧＰは、タイヤ側から微小振動が入力された場合、または中立付近で小刻みにステアリングホイールを切るような場合など、自身が弾性変形することによってウォーム軸１０８Ａを軸線方向に変位させることでその動きを逃がすことができ、モータ１０９の慣性の影響を及ぼさないようにできる。又、軸受１１２の内輪内径と、それが嵌合するウォーム軸１０８Ａの大径部１０８ａ外径とはスキマ嵌合であり、ウォーム軸１０８Ａの外周には周溝１０８ｃが形成され、ここにＯ−リングＯＲが配置されている。このような構成とすることで、トルク伝達時にウォーム機構からの反力をウォーム軸１０８Ａが受けたときに、軸受１１２に対して傾きやすくしている。更に、ゴムダンパＧＰへのモーメントも小さくできるので、ウォーム軸１０８Ａの軸線方向への変位もスムーズに行える。
【００１７】
モータ１０９のケース１０９ａに対して、回転軸１０９ｂが、２つの軸受１０９ｃ（一方のみ図示）により回転自在に支持されている。回転軸１０９ｂは、図で左端外周に雄セレーション１０９ｄを形成し、また左端面に直径方向に延在する溝（係合部）１０９ｅを形成している。溝１０９ｅは、ケース１０９ａの端部に形成された開口１０９ｆから露出している。雄セレーション１０９ｄを、大径部１０８ａの雌セレーション１０８ｂに係合させることで、回転軸１０９ｂは、ウォーム軸１０８Ａに動力伝達可能に連結されている。
【００１８】
図４は、図３の矢印IV部を拡大して示す図であり、図５は、図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。図６は、ウォーム予圧機構１２０の斜視図であり、図７は、ウォーム予圧機構１２０の分解図である。図４において、軸受１１３の内輪と、ウォーム軸１０８Ａの端部との間には、弾性部材から形成されたブッシュ１２１が介在している。一方、玉軸受１１３と、ハウジング１０１の袋孔１０１ｆとの間には、断面Ｌ字状のホルダ１２２が介在している。ウォーム軸１０８Ａの端部には、第１先端部１０８ｄと、それより小径の第２先端部１０８ｅとが設けられており、ホルダ１２２から、第２先端部１０８ｅとが突き出しており、その周囲には予圧パッド１２３が配置されている。玉軸受１１３の軸線方向の位置決めは、内輪に当接するブッシュ１２１の外フランジ１２１ａと、それに対向して外輪に当接するホルダ１２２のフランジ部１２２ａで行っている。ブッシュ１２１の内フランジ１２１ｂは、第２先端部１０８ｅの外周面に当接している。
【００１９】
予圧パッド１２３は、固体潤滑材を混入した合成樹脂を射出成形する等により形成されており、内周に奥側に向かって拡径するテーパ状内周面１２３ｂを有している。このテーパ状内周面１２３ｂに、ウォーム軸１０８Ａの第２先端部１０８ｅが嵌合している。予圧パッド１２３は、図５に図示する方向から見てＴ字形状を有しており、即ちその外周に、軸を挟んで両側に平行に設けた平面部１２３ａ、１２３ａと、その下端に接続する段部１２３ｃ、１２３ｃとを有している。
【００２０】
予圧パッド１２３の外周面で、図５の下方においては、円周面から突出した突起１２３ｅが設けられている。予圧パッド１２３は、ハウジング１０１に内嵌固定自在なホルダ１２２に組み合わせている。即ち、このホルダ１２２は、軸線方向に突出する４つの爪部１２２ｃを有しており、図５で左側の爪部１２２ｃ、１２２ｃは、予圧パッド１２３の左の平面部１２３ａに近接して配置され、一方、右側の爪部１２２ｃ、１２２ｃは、予圧パッド１２３の右の平面部１２３ａに近接して配置されている。爪部１２２ｃは、予圧パッド１２３に組み合わされた状態で、概ね予圧パッド１２３の円周面に一致する外表面をそれぞれ有している。
【００２１】
左側の爪部１２２ｃ、１２２ｃの間に折り曲げた一端１２４ａを挿入し、右側の爪部１２２ｃ、１２２ｃの間に折り曲げた他端１２４ｂを挿入すると共に、予圧パッド１２３の外周を何重にも取り巻くようにして、ねじりコイル１２４が配置されている。
【００２２】
ホルダ１２２と予圧パッド１２３との組み合わせにより、互いの軸線方向の相対移動が阻止される。更に、このホルダ１２２の一部に設けた、互いに隣り合う爪部１２２ｃ、１２２ｃの間に、弾性体としてのねじりコイル１２４の両端部１２４ａ、１２４ｂを配置しつつ、爪部１２２ｃ、１２２ｃの外径側側面と予圧パッド１２３の外周面とにねじりコイルばね１２４を外嵌すると、この予圧パッド１２３に設けた下側外周面１２３ｆがこのねじりコイル１２４の内周縁に接触しない状態では、この予圧パッド１２３に設けたテーパ状内周面１２３ｂの中心軸は、ホルダ１２２の中心軸に対し、片側（図の上側）に片寄っている。この為、このホルダ１２２に、予圧パッド１２３とねじりコイル１２４とを組み合わせた状態でこのホルダ１２２をハウジング１０１の所定部分に固定し、更に、予圧パッド１２３に設けたテーパ状内周面１２３ｂの内側にウォーム軸１０８Ａの第２先端部１０８ｅを挿入すると、この予圧パッド１２３に設けた下側外周面１２３ｆによりねじりコイル１２４の直径が弾性的に押し広げられる。そして、このねじりコイル１２４が巻き戻る（直径を縮める）方向に弾性復帰する傾向となる事により、このねじりコイル１２４から予圧パッド１２３に、ウォームホイール１０７に向かう方向の弾力が付与されることとなる。それによりウォームホイール１０７を外嵌固定した出力軸１０３とウォーム軸１０８Ａとの軸間距離は縮まる。この結果、ウォーム１０８とウォームホイール１０７との歯面同士が、予圧を付与された状態で当接する。
【００２３】
このように、本実施の形態のウォームホイール機構を組み込んだ電動式パワーステアリング装置の場合、ウォーム予圧機構１２０を介して予圧を付与することにより、ウォーム１０８とウォームホイール１０７との歯面同士のバックラッシュを調整しているので、車輪などから入力される衝撃や振動に対して、この噛合部でのラトル音の発生を抑えることができる。
【００２４】
次に、本実施の形態の動作について説明する。車両が直進状態にあり、ステアリングホイール１から、ステアリングシャフト１７を介して入力軸１０２に操舵力が入力されていないとすると、トルクセンサ１０６は出力信号を発生せず、従ってモータ１０９は補助操舵力を発生しない。
【００２５】
これに対し、車両がカーブを曲がろうとするときに運転者がステアリングホイール１を操作すると、その力に応じてトーションバー１０５がねじれ、入力軸１０２と出力軸１０３との間で相対回動が発生する。トルクセンサ１０６は、この相対回動の方向および量に応じてトルク信号を出力する。このトルク信号と、不図示のセンサからの車速信号とから予め設定された制御マップ等に基づいて、制御回路ＣＰ（図３）は、所定の駆動電流をモータ１０９に供給するので、モータ１０９は所望のトルクで回転軸１０９ｂを回転させる。すると、それと一体的にウォーム軸１０８Ａが回転するので、かかるトルクは動力伝達機構（１０８、１０７）により減速されて出力軸１０３に伝達され、中間軸８を介してラック軸９の移動を支援する。それによりタイロッド１３を介して操舵機構が動作し、不図示の車輪を操舵できるようになっている。
【００２６】
次に、モータ１０９の端部を示す図８を参照して、モータ１０９を組み付ける工程について説明する。図８において、作業者は、モータ１０９を組み付ける際に、丸棒状の治具ＪＧの先端に形成してなる直径方向に延在する薄板部ＪＧａを、ケース１０９ａの開口１０９ｆから露出した回転軸１０９ｂの溝１０９ｅに係合させる。更に、把持した治具ＪＧを作業者が回転させると、係合する薄板部ＪＧａと溝１０９ｅとを介して回転軸１０９ｂが回転するので、雄セレーション１０９ｄと雌セレーション１０８ｂの位相が合った位置で、回転軸１０９ｂをウォーム軸１０８Ａに対して軸線方向にスライドさせて係合させることができる。かかる状態で、作業者がハウジング１０１にモータ１０９のケース１０９ａをねじ止めすることで、モータ１０９の組付けが完了する。尚、溝１０９ｅの代わりに、いわゆる六角レンチをが嵌合する六角柱状の袋孔等を回転軸１０９ｂの端部に設けても良い。
【００２７】
図９は、別な実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００’の図３と同様な部分断面図である。本実施の形態においては、上述した実施の形態に対し異なる点のみ説明し、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００２８】
図９において、回転軸１０９ｂ’は、図で右端がモータ１０９のケース１０９ａに形成された開口１０９ｆから外方に突出しており、突出した端部には、係合部１０９ｅ’が形成されている。この係合部１０９ｅ’は、円筒状の端部外周を軸線に平行な二面でカットした形状を有する。作業者は、モータ１０９を組み付ける際に、汎用のレンチなどを治具として、ケース１０９ａの開口１０９ｆから突出した回転軸１０９ｂの係合部１０９ｅ’に係合させ回転軸１０９ｂ’を回転させることで、雄セレーション１０９ｄと、雌セレーション１０８ｂの位相を合わせることができる。本実施の形態によれば、特殊な治具を準備する必要がなく汎用の工具で作業を行うことができる。係合部１０９ｅ’は、ナットのように六角柱状であっても良く、上述した実施の形態のように端面に形成した溝でも良い。尚、突出した回転軸１０９ｂ’の端部を覆うカバー部材を設けると好ましい。
【００２９】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、モータの回転軸が作業者の手指で把持できる場合には、治具を用いることなく手で直接回転させても良い。係合部は凸部であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態である電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング機構の概略図である。
【図２】図１の矢印IIにより示す、本実施の形態に用いる電動式パワーステアリング装置１００の断面図である。
【図３】図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】図３の矢印IV部を拡大して示す図である。
【図５】図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。
【図６】ウォーム予圧機構１２０の斜視図である。
【図７】ウォーム予圧機構１２０の分解図である。
【図８】モータ１０９の端部を示す斜視図である。
【図９】別の実施の形態にかかる電動式パワーステアリング装置１００を含むステアリング機構の概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ ステアリングホイール
７Ａ ユニバーサルジョイント
７Ｂ ユニバーサルジョイント
８ 中間軸
９ ラック軸
１０ ピニオンシャフト
１３ タイロッド
１５ ステアリングコラム
１７ ステアリングシャフト
１８ ブラケット
２４ ブラケット
２６ 車体
１００、１００’ 電動式パワーステアリング装置
１０１ ハウジング
１０１ａ 蓋部材
１０１ｂ 本体
１０１ｆ 袋孔
１０２ 入力軸
１０３ 出力軸
１０４，１１０ 軸受
１０５ トーションバー
１０６ トルクセンサ
１０７ ウォームホイール
１０７ａ 芯金
１０７ｂ 歯部
１０８ ウォーム
１０８Ａ ウォーム軸
１０８ａ 大径部
１０８ｂ 雌セレーション
１０８ｃ 周溝
１０８ｄ 先端部
１０８ｅ 先端部
１０９ モータ
１０９ａ ケース
１０９ｂ 回転軸
１０９ｃ 軸受
１０９ｄ 雄セレーション
１０９ｅ’ 係合部
１０９ｅ 溝
１０９ｆ 開口
１１２ 軸受
１１３ 軸受
１２０ ウォーム予圧機構
１２１ ブッシュ
１２１ａ 外フランジ
１２１ｂ 内フランジ
１２２ ホルダ
１２２ａ フランジ部
１２２ｃ 爪部
１２３ 予圧パッド
１２３ａ 平面部
１２３ｂ テーパ状内周面
１２３ｃ 段部
１２３ｅ 突起
１２３ｆ 下側外周面
１２４ コイル
１２４ａ 一端
１２４ｂ 他端
ＣＰ 制御回路
ＧＰ ゴムダンパ
ＪＧ 治具
ＪＧａ 薄板部
ＯＲ Ｏ−リング
【図１】
2007307943.tif 000003
【図２】
2007307943.tif 000004
【図３】
2007307943.tif 000005
【図４】
2007307943.tif 000006
【図５】
2007307943.tif 000007
【図６】
2007307943.tif 000008
【図７】
2007307943.tif 000009
【図８】
2007307943.tif 000010
【図９】
2007307943.tif 000011