(57)【要約】【課題】小型化を達成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。【解決手段】電動パワーステアリング装置は、減速機１９としてのウォーム軸２０およびウォームホイール２１と、ステアリングシャフト３としての入力軸９および出力軸１０とを備える。ウォームホイール２１は、環状の芯金２４と、芯金２４を取り囲み、外周面２５ａに歯２５ｂが形成された合成樹脂部材２５とを有する。出力軸１０は、軸方向Ｙ１に分割されて互いに一体回転可能に嵌合された第１および第２の分割体２２，２３を有する。この芯金２４および第１の分割体２２は、単一の材料で一体に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連結された入力軸と、
この入力軸と相対回転可能に連結されるとともに、舵取り機構に動力伝達するための出力軸と、
操舵補助用の電動モータにより駆動される駆動ギヤと、
この駆動ギヤに噛み合う従動ギヤとを備え、
この従動ギヤの少なくとも一部が上記出力軸と単一の材料で一体に形成されてい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】
請求項１において、上記出力軸は、軸方向に分割されて互いに一体回転可能に嵌合された第１および第２の分割体を含み、第１および第２の分割体の何れか一方は、軸長の異なる複数の仕様を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２において、上記第１の分割体および従動ギヤの少なくとも一部は、単一の材料で一体に形成されており、
出力軸を回転自在に支持する軸受は、従動ギヤを軸方向に挟んだ両側に配置された第１および第２の軸受を含み、
第１および第２の軸受は、第１の分割体を支持してい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４】
請求項２において、上記第１の分割体および従動ギヤの少なくとも一部は、単一の材料で一体に形成されており、
第２の分割体は、第１の分割体の外周に嵌合された筒状の嵌合部を含み、
出力軸を回転自在に支持する軸受は、従動ギヤを軸方向に挟んだ両側に配置された第１および第２の軸受を含み、
第１の軸受は、第２の分割体の上記嵌合部を支持し、第２の軸受は、第１の分割体を支持してい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５】
請求項１〜４の何れか１項において、上記従動ギヤは、ウォームホイールを含み、
このウォームホイールは、出力軸と単一の材料で一体に形成された金属部材と、外周面に歯が形成された合成樹脂部材とを含み、
金属部材は、環状板部と、環状板部の外周部から軸方向下方へ延設された筒状部とを含み、筒状部の外周に合成樹脂部材が結合されてい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】
この発明は、電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System）には、減速機が用いられている。例えば、減速機としてのウォーム軸およびウォームホイールが電動モータの出力軸の回転を減速することで、電動モータの出力を増幅して舵取り機構に伝達し、ステアリング操作をトルクアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。
【０００３】
ウォームホイールの内周に、ステアリングシャフトの出力軸が圧入されている。これにより、ウォームホイールは、ステアリングシャフトの出力軸に対して一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２８０６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような電動パワーステアリング装置では、近年、車両の衝突時の衝撃吸収ストロークを増大させたり、電動チルト調整機構やテレスコ調整機構を装備したりする等の高機能化が要望されている。それに伴って、電動パワーステアリング装置の減速機を小型化することが求められている。
しかしながら、減速機のウォームホイールとこれに圧入された出力軸との間には、電動モータからの出力を滑りなく出力軸に伝えるために、所定長以上の嵌合長さが必要である。したがって、減速機を小型化することができない。
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、小型化を達成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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）に連結された入力軸（９）と、この入力軸と相対回転可能に連結されるとともに、舵取り機構（Ａ）に動力伝達するための出力軸（１０）と、操舵補助用の電動モータ（１８）により駆動される駆動ギヤ（２０）と、この駆動ギヤに噛み合う従動ギヤ（２１）とを備え、この従動ギヤの少なくとも一部（２４，２２４，３２６）が上記出力軸と単一の材料で一体に形成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置（１）である。
【０００７】
本発明によれば、従動ギヤと出力軸との結合部分の軸方向長さを短縮することができるので、軸方向に小型化された電動パワーステアリング装置を得ることができる。尚、上記従動ギヤの少なくとも一部と出力軸との一体形成品の成形方法には、例えば鍛造成形がある。
また、本発明において、上記出力軸は、軸方向に分割されて互いに一体回転可能に嵌合された第１および第２の分割体（２２，１２２；２３，１２３）を含み、第１および第２の分割体の何れか一方は、軸長の異なる複数の仕様を含む場合がある。この場合、減速機の異なる仕様間で部品の共通化を図ることができる。その結果、多数の仕様を持つ電動パワーステアリング装置全体としてのコストを安くすることができる。
【０００８】
また、上記第１の分割体および従動ギヤの少なくとも一部は、単一の材料で一体に形成されており、出力軸を回転自在に支持する軸受は、従動ギヤを軸方向（Ｙ１）に挟んだ両側に配置された第１および第２の軸受（３２，３３）を含み、第１および第２の軸受は、第１の分割体を支持してもよい。
また、上記第１の分割体および従動ギヤの少なくとも一部は、単一の材料で一体に形成されており、第２の分割体は、第１の分割体の外周に嵌合された嵌合部（１４０）を含み、出力軸を回転自在に支持する軸受は、従動ギヤを軸方向に挟んだ両側に配置された第１および第２の軸受を含み、第１の軸受は、第２の分割体の上記嵌合部を支持し、第２の軸受は、第１の分割体を支持してもよい。
【０００９】
また、本発明において、上記従動ギヤは、ウォームホイール（２１）を含み、このウォームホイールは、出力軸と単一の材料で一体に形成された金属部材（２４，２２４）と、外周面（２５ａ）に歯（２５ｂ）が形成された合成樹脂部材（２５）とを含み、金属部材は、環状板部（２６，２２６，３２６）と、環状板部の外周部から軸方向下方へ延設された筒状部（２７、３２７）とを含み、筒状部の外周（２７ａ）に合成樹脂部材が結合されている場合がある。この場合、合成樹脂部材の外周に形成された歯の軸方向の長さを確保したまま、ウォームホイールと出力軸との結合部の長さを短くすることができる。したがって、電動モータからの出力を確実にウォームホイールに伝えることができ、且つ減速機の軸方向の寸法を短縮することができる。
【００１０】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の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。
【発明を実施するための最良の形態】
【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に連結されるステアリングシャフト３と、中間軸４を介してステアリングシャフト３と連結されるピニオン軸５と、ピニオン軸５に形成されたピニオン歯６に噛み合うラック歯７を有し、自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを備える。ピニオン軸５およびラックバー８により操舵機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。
【００１２】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸９と、ピニオン軸５に連なる出力軸１０とに分割されている。これら入力軸９および出力軸１０はトーションバー１１を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。
ラックバー８は、図示しないブッシュおよびガイド部材を介して直線往復自在にハウジング１２に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング１２の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１３およびナックルアーム（図示せず）を介して操向輪１４が連結されている。
【００１３】
操舵部材２を操作することによりステアリングシャフト３が回転する。このステアリングシャフト３の回転は、ピニオン歯６およびラック歯７を介してラックバー８の車体の左右方向への直線往復運動に変換される。これにより、操向輪１４の転舵が達成される。
また、操舵部材２に与えられる操舵トルクは、入力軸９および出力軸１０間の相対回転変位量に基づいて、トーションバー１１の近傍に設けられたトルクセンサ１５が検出する。トルクセンサ１５が検出したトルク値は、ＥＣＵ１６（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）に与えられる。ＥＣＵ１６は、トルク値や図示しない車速センサから与えられる車速等に基づいて、駆動回路１７を介して操舵補助用の電動モータ１８を駆動制御する。また、駆動回路１７は、ＥＣＵ１６のハウジング内に収容されている。
【００１４】
ＥＣＵ１６の制御によって出力される電動モータ１８の回転力は、減速機１９により増幅され、ステアリングシャフト３の出力軸１０に伝達される。出力軸１０に伝達された力は、ピニオン軸５を介してラックバー８に伝達される。これにより操舵が補助される。
図２は、図１の電動パワーステアリング装置１に備えられた減速機１９およびその近傍の構成を示す断面図である。図２を参照して、減速機１９は、電動モータ１８により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸２０と、このウォーム軸２０に噛み合う従動ギヤとしてのウォームホイール２１とを備える。また、ステアリングシャフト３の出力軸１０は、ウォームホイール２１の一部と一体に形成された筒状の第１の分割体２２と、第１の分割体２２と一体回転可能に嵌合された筒状の第２の分割体２３とを有する。ウォームホイール２１の一部と第１の分割体２２とは、例えば鍛造によって、一体に形成されている。
【００１５】
ウォーム軸２０は、図示はしないが電動モータ１８の出力軸と同軸上に配置されており、継手を介して動力伝達可能に連結されている。これにより、ウォーム軸２０が回転駆動される。
ウォームホイール２１は、環状の芯金２４と、外周面２５ａに歯２５ｂが形成された合成樹脂部材２５とを備える。この芯金２４と出力軸１０の第１の分割体２２とが単一の材料で一体に形成されている。また、芯金２４は、環状板部２６と、筒状部２７とを有する。環状板部２６は、第１の分割体２２の外周から径方向Ｘ１外方に突出しており、筒状部２７は、環状板部２６の外周部２６ａから軸方向下方Ｚ１に延設されている。筒状部２７の外周２７ａには合成樹脂部材２５が連結されており、筒状部２７と合成樹脂部材２５とは、例えばインジェクション成形によって連結されている。これにより、ウォームホイール２１は、出力軸１０に対して一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。
【００１６】
これらウォーム軸２０およびウォームホイール２１は、筒状のギヤハウジング２８と、このギヤハウジング２８の端部２８ａに，端部２９ａが嵌め合わされた筒状のセンサハウジング２９とによって区画された空間に収容されている。また、ウォーム軸２０およびウォームホイール２１の噛み合い部分を含む領域には潤滑剤が充填されており、これによって、ウォーム軸２０およびウォームホイール２１の歯面間の摩耗が低減されている。
【００１７】
出力軸１０の第１の分割体２２は、第１の端部３０および第２の端部３１を有し、これら第１および第２の端部３０，３１間の中間部にウォームホイール２１が設けられている。第１の端部３０には第１の軸受３２が配置されており、第２の端部３１には第２の軸受３３が配置されている。第１および第２の軸受３２，３３としては、例えば転がり軸受が用いられている。
【００１８】
第１の軸受３２の外輪３２ａは、ギヤハウジング２８の保持孔５０に保持され、内輪３２ｂは第１の端部３０の外周に嵌め合わされている。また、第１の軸受３２の内輪３２ｂは、第１の端部３０の基端に形成された第１の環状段部３４と、第１の端部３０の外周に形成されたネジ部３５に螺合するナット３６とによって軸方向Ｙ１に挟持されている。第１の軸受３２の外輪３２ａは、保持孔５０の一端に形成された端壁５１と、保持孔５０の溝に嵌め合わされた環状の止め輪５２との間に配置されている。外輪３２ａは、止め輪５２によって、軸方向上方への移動が規制されており、端壁５１によって軸方向下方への移動が規制されている。
【００１９】
第２の軸受３３の外輪３３ａは、センサハウジング２９に保持され、内輪３３ｂは第２の端部３１の外周に嵌め合わされている。また、第２の軸受３３の内輪３３ｂは、第２の端部３１の基端に形成された第２の環状段部３７によって支持され、軸方向下方への移動が規制されている。第２の軸受３３の外輪３３ａは、センサハウジング２９によって、軸方向上方への移動が規制されている。このようにして第１の分割体２２は、第１および第２の軸受３２，３３を介してギヤハウジング２８およびセンサハウジング２９に回転自在に保持されている。
【００２０】
第２の分割体２３は、ピン１１ａを介してトーションバー１１に連結された筒状の連結部３９と、筒状の嵌合部４０とを有する。第１の分割体２２の第１の端部３０に設けられた嵌合部４１の外周と、第２の分割体２３の嵌合部４０の内周とが嵌め合わされることによって、第１および第２の分割体２２，２３が一体回転可能に連結されている。第１の分割体２２の嵌合部４１と第２の分割体２３の嵌合部４０との連結方法としては、例えばセレーション圧入、溶接、ピン結合が挙げられる。
【００２１】
以上のように、この実施形態によれば、ウォームホイール２１の芯金２４と出力軸１０の第１の分割体２２とが単一の材料で一体に形成されている。これにより、ウォームホイール２１と出力軸１０との結合部分の軸方向Ｙ１の長さを短くしても、互いの結合強度を所定の値に維持することができる。したがって、ウォームホイール２１と出力軸１０との結合部の軸方向Ｙ１の長さを短くし、減速機１９の軸方向Ｙ１の寸法を短縮することができる。その結果、電動パワーステアリング装置１を軸方向Ｙ１に小型化することができる。
【００２２】
また、電動パワーステアリング装置１を軸方向Ｙ１に小型化することによって、装置内に軸方向のスペースの余裕が生まれるから、衝撃吸収ストロークを増大させたり、電動チルト調整機構やテレスコ調整機構等を容易にレイアウトしたりして、電動パワーステアリング装置１を高機能化することができる。
さらに、軸方向Ｙ１に小型化された芯金２４および第１の分割体２２の一体形成品を得ることができるので、この一体形成品を鍛造で形成する場合や合成樹脂部材２５および一体成形品をインジェクション成形して連結する場合の加工が容易である。
【００２３】
また、芯金２４の筒状部２７は、環状板部２６の外周部２６ａから軸方向下方Ｚ１に延設されているので、環状板部２６が薄肉となった場合でも、筒状部２７の軸方向Ｙ１の長さを確保することができる。これにより、筒状部２７の外周２７ａに連結される合成樹脂部材２５および合成樹脂部材２５に形成された歯２５ｂの軸方向Ｙ１の長さを確保することができる。したがって、ウォーム軸２０およびウォームホイール２１の歯面間を通じて、電動モータ１８の出力を出力軸１０へと確実に伝達することができる。
【００２４】
さらに、この実施形態によれば、出力軸１０は、互いに一体回転可能に嵌合された第１および第２の分割体２２，２３に軸方向Ｙ１に分割されている。これにより、例えばウォームホイール２１の外径や出力軸１０の軸長等の異なる多数の仕様の減速機１９の中で、第１および第２の分割体２２，２３のそれぞれに関して部品の共通化を図ることができる。したがって、減速機１９のコストを低減することができる。尚、第２の分割体２３は、第１の分割体２２より構造が簡単であるので、第２の分割体２３の軸長寸法を変更して、長さ寸法の異なる各種の出力軸１０の仕様に対応し易い。
【００２５】
図３は、本発明の別の実施形態にかかる減速機１９およびその近傍の構成を示す断面図である。この図３において、前述の図１および図２に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図３を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と主に相違するのは、第１の分割体１２２の嵌合部１４１の外周に、第２の分割体１２３の嵌合部１４０が嵌め合わされ、その第２の分割体１２３の嵌合部１４０の外周に第１の軸受３２の内輪３２ｂが嵌め合わされていることにある。第２の分割体１２３の嵌合部１４０の外周には、円筒面からなる軸受保持部に続いて、ナット３６と螺合するネジ部１３５が形成されている。
【００２６】
第１の軸受３２の内輪３２ｂは、上述のように、第２の分割体１２３の嵌合部１４０の外周に嵌め合わされており、第１の軸受３２の内輪３２ｂは、第１の分割体１２２の嵌合部１４１の基端に隣接して形成された第１の環状段部１３４と、ナット３６とによって軸方向Ｙ１に挟持されている。
この実施形態によれば、図２に示した実施形態と同等の効果を奏することができる。また、両分割体１２２，１２３の嵌合部１４１，１４０および第１の軸受３２の軸方向位置の少なくとも一部が互いに重なり合うように配置されており、これによって、電動パワーステアリング装置１が軸方向Ｙ１に小型化されている。
【００２７】
図４は、本発明のさらに別の実施形態にかかる減速機１９およびその近傍の構成を示す断面図である。この図４において、前述の図１および図２に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と主に相違するのは、第１および第２の軸受３２，３３が互いの相対位置を維持した状態で、センサハウジング２９の内部に収容されたトルクセンサ１５に、より軸方向Ｙ１に近づけられていることにある。また、これによって生じるギヤハウジング２８およびセンサハウジング２９の端部２８ａ，２９ａの嵌合長さの短縮や、センサハウジング２９の端部２９ａの肉厚の減少を防止するため、芯金２２４の環状板部２２６の途中部が軸方向下方Ｚ１に階段状に屈曲され、ギヤハウジング２８の一部が軸方向下方Ｚ１に移動させられている。
【００２８】
芯金２２４の環状板部２２６は、第１の分割体２２の外周から径方向Ｘ１外方に突出した第１部分４２と、一端が第１部分４２と連結され、第１部分４２の外周から軸方向下方Ｚ１へと延びる第２部分４３と、一端が第２部分４３の他端と連結され、径方向Ｘ１外方に延びる第３部分４４とを有する。芯金２２４の筒状部２７は、その一端が第３部分４４の他端と連結され、第３部分４４の外周から軸方向下方Ｚ１へと延びている。
【００２９】
また、ギヤハウジング２８のウォームホイール２１に軸方向Ｙ１に対向する第１対向部４６の外周面と、ギヤハウジング２８の第１の軸受３２に軸方向Ｙ１に対向する第２対向部４７の外周面とは、軸方向Ｙ１における同一位置に形成されている。
この実施形態によれば、図２に示した実施形態と同等の効果を奏することができる。また、第１および第２の軸受３２，３３とトルクセンサ１５との軸方向Ｙ１の距離を短縮することにより、電動パワーステアリング装置１を軸方向Ｙ１にさらに小型化することができる。
【００３０】
尚、上述の実施形態では、芯金２２４の第１部分４２と筒状部２７とが階段状の部分を介して連結されている例について説明したが、これに代えて、第１部分４２と筒状部２７とが、直線状の部分を介して互いに連結されていてもよい。また、第１部分４２と筒状部２７とが、例えば円弧のような曲線状の部分を介して互いに連結されていてもよい。
図５は、本発明のさらに別の実施形態にかかる減速機１９およびその近傍の構成を示す断面図である。この図５において、前述の図１および図２に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図５を参照して、本実施の形態が図２の実施の形態と主に相違するのは、芯金３２４が、環状板部３２６と、この環状板部３２６に接合された筒状部３２７とにより、一体に形成されていることにある。
環状板部３２６は、第１の分割体２２と単一の材料で一体に形成されている。すなわち、環状板部３２６は、第１の分割体２２の外周から径方向Ｘ１外方に突出しており、第１および第２の軸受３２，３３をそれぞれ支持する第１および第２の環状段部３４，３７を確保できる長さまで延びている。そして、環状板部３２６の外周部３２６ａに筒状部３２７が嵌め合わされ、互いに接合されている。環状板部３２６と筒状部３２７との接合方法は、例えば、溶接、ボルトによる締結、圧入が挙げられる。
【００３２】
また、合成樹脂部材２５の歯２５ｂの形成は、環状板部３２６、筒状部３２７および合成樹脂部２５が結合された後に行われるようにされている。
この実施形態によれば、図２に示した実施形態と同等の効果を奏することができる。また、芯金３２４の環状板部３２６と筒状部３２７とを別部材で構成し、互いに一体にするようにした。これにより、第１の分割体２２と単一の材料で一体に形成される部分（本実施形態では、環状板部３２６のみで、筒状部３２７は含まない）の外径を小さくすることができる。したがって、第１の分割体２２および環状板部３２６の一体形成品の材料の歩留まりの悪化を防止し、コストの上昇を抑えることができる。さらに、合成樹脂部材２５の歯２５ｂの形成を、環状板部３２６、筒状部３２７および合成樹脂部２５が結合された後に行うことにより、それぞれの組立て誤差による影響を受けず、精度良く歯２５ｂを形成することができる。
【００３３】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態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】図１の電動パワーステアリング装置に備えられた減速機およびその近傍の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態にかかる減速機およびその近傍の構成を示す断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態にかかる減速機およびその近傍の構成を示す断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態にかかる減速機およびその近傍の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・電動パワーステアリング装置、２・・・操舵部材、９・・・入力軸、１０・・・出力軸、１８・・・電動モータ、２０・・・ウォーム軸（駆動ギヤ）、２１・・・ウォームホイール（従動ギヤ）、２２，１２２・・・第１の分割体、２３，１２３・・・第２の分割体、２４，２２４，３２４・・・芯金（金属部材、従動ギヤの一部）、２５・・・合成樹脂部材、２５ａ・・・外周面、２５ｂ・・・歯、２６，２２６,３２６・・・環状板部、２７，３２７・・・筒状部（金属部材の一部）、２７ａ・・・外周、３２・・・第１の軸受、３３・・・第２の軸受、４０・・・嵌合部（第２の分割体の一部）、Ａ・・・ラックアンドピニオン機構（舵取り機構）、Ｙ１・・・軸方向
【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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