(57)【要約】【課題】ウォームホイールの芯金と軸受とが軸方向に略重なる位置に配置することにより、電動パワーステアリング装置の全長を短縮すること。【解決手段】図３（ａ）に示すように、出力軸５の芯金圧入部６０に、軸方向に溝を持つ回り止めのセレーション７０が設けてある。このセレーション７０の一端に、フランジ７１が設けてある一方、その他端に、周方向に形成した周方向溝７２と、複数の凸部７３とが設けてある。この凸部７３は、周方向に連続してある。芯金２１の内径は、セレーション７０の外径に対して締め代を持っており、出力軸５のフランジ７１まで圧入される。芯金２１の外径をカシメ(塑性変形させ)て縮径することにより、出力軸５の周方向溝７２に素材が入り込み、出力軸５と芯金２１とは、強固に固定される。【選択図】図３
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【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を、トルクセンサーにより検知し、この検知し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ウォームギヤ機構により減速し、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おいて、
前記出力軸に、前記ウォームギヤ機構のウォームホイールの芯金が固定してあり、
前記出力軸の芯金圧入部の一端に、フランジが設けてある一方、その他端に、周方向に形成した溝と、一つ若しくは複数の凸部とが設けてあり、
前記芯金は、塑性変形によって、前記出力軸に結合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】
前記芯金圧入部に、セレーションが設けてあり、または、圧入用円筒部が設けてあり、または、セレーションと圧入用円筒部との両方が設けてあ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】
前記凸部の大径は、前記セレーションの大径よりも径が小さく、周方向に連続してい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。
【請求項４】
前記凸部は、周方向に不連続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。
【請求項５】
前記凸部は、前記セレーションと略同一形状であることを特徴とする請求項４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、入力軸に印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、検知し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、ギヤ減速機構により減速して、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では、ウォームと噛合するウォームホイールを回転軸に圧入し、該ウォームホイールの両側に回転軸を支持する転がり軸受を配置し、さらに、ウォームホイールの側面に、前記転がり軸受に当接する筒部を一体に設け、ウォームホイールに加わる歯幅方向への分力と、該分力でウォームホイールが転がり軸受に押圧されたときの摩擦抵抗力とによってウォームホイールの伝達トルク容量を増加するようにしてある。
【０００７】
また、特許文献２では、出力軸とウォームホイールとの嵌合部位において、出力軸の外周に雄セレーションが形成される一方、ウォームホイールの軸孔の内周面に雌セレーションが形成されている。雌セレーションの外形は雌セレーションの外形より若干大きく形成されており、出力軸にウォームホイールが圧入された際には、両者がいわゆる締り嵌めとなる。軸受とその軸受を固定するスナップリングにより、ウォームホイールの軸方向が規制してある。
【特許文献１】特開２００３−９５１１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２では、ウォームホイールの芯金と軸受とが軸方向に直列に並ぶ為、電動パワーステアリング装置の全長を短縮することが困難である。
【０００９】
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、ウォームホイールの芯金と軸受とが軸方向に略重なる位置に配置することにより、全長を短縮することができる、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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明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を、トルクセンサーにより検知し、この検知し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ウォームギヤ機構により減速し、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おいて、
前記出力軸に、前記ウォームギヤ機構のウォームホイールの芯金が固定してあり、
前記出力軸の芯金圧入部の一端に、フランジが設けてある一方、その他端に、周方向に形成した溝と、一つ若しくは複数の凸部とが設けてあり、
前記芯金は、塑性変形によって、前記出力軸に結合してあることを特徴とする。
【００１１】
好適には、前記芯金圧入部に、セレーションが設けてあり、または、圧入用円筒部が設けてあり、または、セレーションと圧入用円筒部との両方が設けてある。
【００１２】
好適には、前記凸部の大径は、前記セレーションの大径よりも径が小さく、周方向に連続している。
【００１３】
また、好適には、前記凸部は、周方向に不連続である。
【００１４】
さらに、好適には、前記凸部は、前記セレーションと略同一形状である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウォームホイールの芯金と軸受とが軸方向に略重なる位置に配置することにより、電動パワーステアリング装置の全長を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明の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。
【００１８】
図１に示すように、入力軸であるロアーシャフト４の車両前方側には、出力軸５が連結してある。この出力軸５の車両前方側には、自在継手（図示略）等を介してステアリングギヤ（図示略）が連結してある。
【００１９】
ロアーシャフト４（入力軸）の車両前方側には、トーションバー６の基端が圧入固定してあり、このトーションバー６は、中空に形成した出力軸５の内部を延在して、その先端が出力軸５の端部に固定してある。
【００２０】
ウォームギヤ機構のウォームホイール２０は、出力軸５に嵌合した芯金２１と、この芯金２１に設けた樹脂ギヤ２２とからなる。
【００２１】
芯金２１は、その基部２１ａ（ボス部）が軸方向車両前方に突出して最も小径であり、出力軸５に嵌合してある。芯金２１は、先端側ほど車両後方に斜めに傾斜してあり、略階段状に径が大きくなっている。
【００２２】
この芯金２１は、後述する第１及び第２軸受４１，４２を固定するための最大径の先端段部２１ｃと中間段部２１ｂとを有している。この先端段部２１ｃの外径部に、樹脂ギヤ２２が形成してある。
【００２３】
電動パワーステアリング装置のハウジングは、車両後方側のハウジング３１と、これを前方から被覆するカバー３３と、からなる。
【００２４】
ハウジング３１は、後述するトルクセンサー機構７に隣接して延在する隔壁部材３１ａを有しており、この隔壁部材３１ａの外径側は、後述する第１軸受４１を固定するようになっている。
【００２５】
芯金２１の先端段部２１ｃの内径側と、ハウジング３１の隔壁部材３１ａの外径側との間に、シール付きの第１軸受４１が介装してあり、これにより、芯金２１が回転自在にハウジング３１に支持してある。
【００２６】
芯金２１の中間段部２１ｂの外径側と、カバー３３の内径側との間に、シール付きの第２軸受４２が介装してあり、これにより、芯金２１が回転自在にカバー３３に支持してある。なお、第２軸受４２は、止め輪５１により芯金２１に固定してある。
【００２７】
このように、ウォームホイール２０は、第１及び第２軸受４１，４２を介して、直接、ハウジング３１とカバー３３に回転自在に支持してあることから、ウォームホイール２０とウォーム（図示略）との間で発生した振動により、振動音が発生したとしても、ウォームホイール２０の芯金２１の固有振動による影響を最小限に抑えることが可能であり、結果的に振動音を抑制することができる。また、発生した振動は、主に第１及び第２軸受４１，４２を介して、ハウジング３１やカバー３３に吸収されるため、ステアリングシャフト１，２に伝達される振動が減少し、ステアリングホイール（図示略）からの音を減少することができる。
【００２８】
さらに、噛合いでウォームホイール２０に発生するラジアル荷重は、この第１及び第２軸受４１，４２により受け止められるため、出力軸５には、このラジアル荷重は、伝達されない。これにより、出力軸５には、回転トルクのみが伝達される。
【００２９】
なお、後述するトルクセンサー機構７の内径側と、ロアーシャフト４（入力軸）との間には、シール付きの第３軸受４３が介装してある。
【００３０】
ハウジング３１の車両後方側には、モジュール化したトルクセンサー機構７が設けてある。
【００３１】
このトルクセンサー機構７では、出力軸５の車両後方側に、トルクセンサー検出用の溝８が形成してあり、これら溝８の径方向外方には、トルクセンサーのスリーブ９が配置してある。このスリーブ９は、その車両前方側端部が出力軸５の車両後方側端部に、加締めによる塑性変形等により固定してある。スリーブ９の径方向外方には、コイル１０が設けてある。
【００３２】
さて、本実施の形態では、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、本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要部の断面図であり、ウォームホイールの芯金の加工工程を示す。図３（ａ）は、本発明の実施の形態に係り、出力軸の側面図であり、（ｂ）は、出力軸の凸部の拡大断面図である。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態では、出力軸５の芯金圧入部６０に、軸方向に溝を持つ回り止めのセレーション７０が設けてある。このセレーション７０の一端に、フランジ７１が設けてある一方、その他端に、周方向に形成した周方向溝７２と、複数の凸部７３とが設けてある。この凸部７３は、周方向に連続してある。但し、凸部７３の個数は、１つであってもよい。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、芯金圧入工程では、芯金２１の内径は、セレーション７０の外径に対して締め代を持っており、出力軸５のフランジ７１まで圧入される。
【００３５】
この時、凸部７３は、芯金２１の内径に対して小径になっており、周方向に連続しているので、芯金２１の内径とは干渉しない。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、芯金塑性加工工程では、芯金２１の圧入後、芯金２１の外径をカシメ(塑性変形させ)て縮径することにより、出力軸５の周方向溝７２に素材が入り込み、軸方向の規制をするので、出力軸５と芯金２１とは、強固に固定される。又、複数の凸部７３を設けることによって、より強固に軸方向の規制をすることができる。
【００３７】
図２（ｃ）に示すように、芯金切削加工工程では、芯金２１をカシメ後、このカシメ部を出力軸５と同軸に切削加工することにより、軸部２１ｂ（中間段部）を設ける。この軸部２１ｂ（中間段部）には、止め輪５１を係止するための係止溝５１ａを形成する。芯金２１は、上記のように、第２軸受４２を介してカバー３３に固定される。
【００３８】
この軸部２１ｂ（中間段部）は、出力軸５の芯金圧入部６０と重なる為、寸法を短縮できる。即ち、第２軸受４２は、芯金２１の軸部２１ｂ（中間段部）の外径に設けられ、第２軸受４１と出力軸５の芯金圧入部６０とは、軸方向に重なるので、電動パワーステアリング装置の軸方向長さを短縮することができる。
【００３９】
図３（ｃ）は、本発明の実施の形態の第１変形例に係り、出力軸の側面図である。
【００４０】
凸部７３は、周方向に不連続である。これにより、軸方向だけでなく、回転方向にも強固に固定される。このほかにも凸部７３は、ローレット目でも良い。
【００４１】
図３（ｄ）は、本発明の実施の形態の第２変形例に係り、出力軸の側面図である。
【００４２】
凸部７３は、セレーション７０と同一形状で成形してあるので、圧人長さを長くすることができ、芯金２１の倒れを抑制できる。又、加工が容易になり、コストを削減できる。
【００４３】
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。また、出力軸５は、セレーション７０に代えて芯金圧入部６０に円筒圧入してあっても良く、芯金圧入部６０に圧入用円筒部が設けてあり、またはセレーションと圧入用円筒部の両方が設けてあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の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）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ、本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要部の断面図であり、ウォームホイールの芯金の加工工程を示す。
【図３】（ａ）は、本発明の実施の形態に係り、出力軸の側面図であり、（ｂ）は、出力軸の凸部の拡大断面図である。（ｃ）は、本発明の実施の形態の第１変形例に係り、出力軸の側面図である。（ｄ）は、本発明の実施の形態の第２変形例に係り、出力軸の側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
４  ロアーシャフト（入力軸）
５  出力軸
６  トーションバー
７  （モジュール化した）トルクセンサー機構
８  トルクセンサー検出用の溝
９  スリーブ
１０  コイル
２０  ウォームホイール
２１  芯金
２１ａ  基部（ボス部）
２１ｂ  中間段部（軸部）
２１ｃ  先端段部
２２  樹脂ギヤ
３１  ハウジング
３１ａ  隔壁部材
３３  カバー
４１  第１軸受
４２  第２軸受
４３  第３軸受
５１  止め輪
５１ａ  係止溝
６０  芯金圧入部
７０  セレーション
７１  フランジ
７２  周方向溝
７３  凸部
【図１】
2007091125.tif 000003
【図２】
2007091125.tif 000004
【図３】
2007091125.tif 000005