JP2009073381A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンシャフトの傾き及びこじりを抑制する。
【解決手段】ピニオンシャフト２３を、軸受２５、２６、２７の三点で軸支すると共に、ピニオン側の端部を軸支した軸受２７とピニオンシャフト２３とのはめあいを“すきまばめ”に設定し、双方の間にＯリング５３を介挿する。そのすきまは、部品公差の積み上げ量よりも大きくし、各軸受２５、２６、２７における同軸度の最大許容誤差を吸収可能な寸法に設定する。また、Ｏリング５３の外径は、そのすきまを閉塞すると共に、軸受２７とピニオンシャフト２３との滑りを防止可能な寸法に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

レイアウト上の理由により、歯溝を形成していない部分のピニオンシャフトを長くする必要がある場合、ピニオンシャフトを軸支した二点間の略中央にて、ピニオンシャフトの周面に近接した状態で対向する凸部をハウジング内に形成することで、動力が増大するときのピニオンシャフトの撓みを抑制し、ラックアンドピニオンの良好な噛合状態を維持しようとするものがあった（特許文献１参照）。
特開２００５−１１２０３７号公報

ピニオンシャフトを二点で軸支すると、図５に示すように、ラックとの噛合によってピニオンシャフトが傾く（撓む）ことがあるが、ウォームギヤを介してピニオンシャフトに操舵補助力を付与する構造では、ピニオンシャフトが傾くとウォームギヤの噛合位置もずれてしまう。
そこで、ピニオンシャフトを三点で軸支すれば、上記のようなピニオンシャフトの傾きを抑制できるが、ハウジングの精度不良などにより、ハウジング内に係合保持した各軸受の同軸度（同心度）に誤差が生じると、ピニオンシャフトがこじられてフリクションが増大し、操舵フィーリングにも影響を与えてしまう。

なお、図６に示すように、ピニオンシャフトにおけるピニオン側の一端を、ニードルベアリングによって軸支することも考えられるが、この場合、ピニオンの歯溝とニードルベアリングとの干渉を避けてピニオンシャフトの軸支部分を細くしなければならないので、ニードルベアリングの負荷容量が不足するなど、新たな問題を招来することになる。
本発明の課題は、ピニオンシャフトの傾き及びこじりを抑制することである。

本発明の請求項１に係るステアリング装置は、電動モータによって、ラックアンドピニオンのピニオンシャフトに操舵補助力を伝達する電動パワーステアリング装置であって、前記ピニオンシャフトを三つの軸受によって軸支すると共に、そのうちの一つの軸受と前記ピニオンシャフトとのはめあいを、すきまばめに設定し、双方の間に弾性体を介挿することを特徴とする。

本発明の請求項２に係るステアリング装置は、電動モータによって、ラックアンドピニオンのピニオンシャフトに操舵補助力を伝達する電動パワーステアリング装置であって、前記ピニオンシャフトを三つの軸受によって軸支すると共に、そのうちの一つの軸受と当該軸受を係合保持するハウジングとのはめあいを、すきまばめに設定し、双方の間に弾性体を介挿することを特徴とする。

本発明の請求項３に係るステアリング装置は、前記すきまばめで、前記三つの軸受における同軸度の最大許容誤差を吸収可能なすきまを設定することを特徴とする。
本発明の請求項４に係るステアリング装置は、前記ピニオンシャフトにおけるピニオン側の端部を軸支した軸受で、すきまばめを設定することを特徴とする。

本発明によれば、ピニオンシャフトを三つの軸受によって軸支したことで、このピニオンシャフトの傾きを抑制することができ、これにより電動モータからピニオンシャフトへと操舵補助力を伝達する減速機構の良好な噛合状態を維持することができる。また、三つのうちの一つの軸受とピニオンシャフト（又はその軸受を係合保持するハウジング）とのはめあいを、すきまばめに設定したことで、ハウジングの精度不良などに起因した各軸受の同軸度の誤差を吸収することができ、これによりピニオンシャフトがこじられることを防止できる。また、すきまばめとした軸受とピニオンシャフト（又はその軸受を係合保持するハウジング）との間に弾性体を介挿したことで、がたつきや打音を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ピニオンタイプの電動パワーステアリング装置を搭載したステアリング装置の全体図であり、図２は、ステアリングギヤの断面図である。
図１に示すように、ステアリング装置１では、ステアリングホイール２をステアリングシャフト３の一端に連結しており、ステアリングシャフト３は、ステアリングコラム４によって回転自在に保持されている。ステアリングシャフト３の他端は、ユニバーサルジョイント５を介して中間シャフト６の上端に連結され、中間シャフト６の下端は、ユニバーサルジョイント７を介してステアリングギヤ８におけるインプットシャフト９の上端に連結される。ステアリングギヤ８では、インプットシャフト９から入力される回転運動を電動モータ１０によって助勢し、その回転運動を後述するラック１１の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換する。ラック１１の両端は、夫々、左右のタイロッド１２に連結され、ラック１１の進退に応じてタイロッド１２を押したり引いたりすることで、車輪が操向される。

図２に示すように、ステアリングギヤ８では、ハウジング２１の内部で、インプットシャフト９を、トーションバー２２を介してピニオンシャフト２３に連結している。インプットシャフト９は略円筒状に形成され、トーションバー２２は、このインプットシャフト９に挿通された状態で、上端側がインプットシャフト９に連結され、下端側がピニオンシャフト２３に連結される。インプットシャフト９は、軸受２４によって軸支され、ピニオンシャフト２３は、後述する軸受２５、２６、２７によって軸支される。

インプットシャフト９の外周面に対向する位置には、トルクセンサ３１を設置する。このトルクセンサ３１は、運転者からの操舵トルクに応じてトーションバー２２が捩じられるときの、インプットシャフト９とピニオンシャフト２３との相対角変位を検出し、これに基づいて操舵トルクを検出している。
ピニオンシャフト２３には、操舵補助機構３２を設けている。操舵補助機構３２は、ピニオンシャフト２３の上部に結合したウォームホイール３３と、このウォームホイール３３に噛合すると共に、モータ回転軸１０ａに結合されたウォーム３４と、で構成される。すなわち、電動モータ１０の回転トルクで、ピニオンシャフト２３の回転を助勢することにより、操舵補助力を付与することができる。

ピニオンシャフト２３の下部には、ピニオン３５を形成し、このピニオン３５に対してラック１１を噛合させている。ラック１１の噛合部分の背面には、このラック１１をピニオン３５の側に付勢すると共に、バックラッシュを調整可能なラックガイド３６を設けている。
ハウジング２１は、上段のセンサハウジング４１と、中段のウォームギヤハウジング４２と、下段のラックハウジング４３と、に分割可能に構成される。

軸受２５は、外輪がセンサハウジング４１に係合保持され、ウォームホイール３３よりも上側で、ピニオンシャフト２３の上端を軸支している。軸受２６は、例えば四点接触式のベアリングで構成されると共に、その外輪が穴用のスナップリング５１によってウォームギヤハウジング４２に係合保持され、ウォームホイール３３とピニオン３５の間で、ピニオンシャフト２３の中央を軸支している。軸受２７は、外周で螺合するロックナット５２によって外輪がラックハウジング４３に係合保持され、ピニオン３５よりも下側で、ピニオンシャフト２３の下端を軸支している。

軸受２５、２６におけるピニオンシャフト２３との間には、適切なしめしろを与え、滑りを防止する。一方、軸受２７とピニオンシャフト２３とのはめあいは“すきまばめ”に設定し、双方の間には弾性体としてのＯリング５３を介挿している。そのすきまは、部品公差の積み上げ量よりも大きくし、主にハウジング２１の精度に起因した各軸受２５、２６、２７における同軸度の最大許容誤差を吸収可能な寸法に設定する。また、Ｏリング５３の外径は、そのすきまを閉塞すると共に、軸受２７とピニオンシャフト２３との滑りを防止可能な寸法に設定する。

次に、本発明の作用効果について説明する。
本実施形態では、ピニオンシャフト２３を、軸受２５、２６、２７の三点で軸支したことで、ラック１１との噛合によってピニオンシャフト２３が傾く（撓む）ことを抑制することができる。これにより、ウォームホイール３３とウォーム３４との良好な噛合状態を維持することができる。
また、軸受２７とピニオンシャフト２３とのはめあいを“すきまばめ”に設定したことで、ハウジング２１の精度不良などに起因した各軸受２５、２６、２７の同軸度の誤差を吸収することができる。これにより、ピニオンシャフト２３がこじられることを防止できる。
また、軸受２７とピニオンシャフト２３との間にはＯリング５３を介挿したことで、がたつきや打音を防止することができる。
また、“すきまばめ”で、各軸受２５、２６、２７の同軸度の最大許容誤差を吸収可能なすきまを設定したことで、ピニオンシャフト２３がこじられることを確実に防止することができる。

また、軸受２７とピニオンシャフト２３との間で、各軸受２５、２６、２７の同軸度の誤差を吸収すると、今度はピニオンシャフト２３がぶれて、ピニオン３５とラック１１との噛合位置がずれる可能性があるが、その噛合位置のずれは、ラックガイド３６の調整によって吸収することができる。すなわち、軸支した三点のうち、ピニオン側の端部に位置する軸受２７で“すきまばめ”を設定したのは、ピニオンシャフト２３のぶれをラックガイド３６によって吸収できるからである。したがって、軸支した三点のうち、少なくとも一点で“すきまばめ”を設定すれば、同軸度の誤差を吸収できるが、この誤差を吸収したときのピニオンシャフト２３のぶれを考慮すると、ピニオン側の端部を軸支した軸受２７で“すきまばめ”を設定することが最も望ましい。

なお、上記の実施形態では、軸受２７とピニオンシャフト２３とのはめあいを“すきまばめ”に設定し、双方の間にＯリング５３を介挿しているが、これに限定されるものではない。要は、ハウジング２１の精度不良などに起因した各軸受２５、２６、２７の同軸度の誤差を吸収することができればよいので、図３に示すように、軸受２７とラックハウジング４３とのはめあいを“すきまばめ”に設定し、双方の間にＯリング５３を介挿してもよい。これにより、上記の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記の実施形態では、軸受２６を四点接触式のベアリングで構成しているが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、例えば軸受２５、２６の双方を、深溝玉軸受で構成してもよい。ここで、軸受２５の内輪は、ピニオンシャフト２３の拡径部２３ａによってセンサハウジング４１に係合保持され、軸受２６の外輪は、外周で螺合するロックナット５４によってウォームギヤハウジング４２に係合保持されており、軸方向に予圧を与えている。勿論、軸受２５、２６をアンギュラ玉軸受で構成してもよい。

ピニオンタイプの電動パワーステアリング装置を搭載したステアリング装置の全体図である。 ステアリングギヤの断面図である。 軸受とハウジングとの間にＯリングを介挿したステアリングギヤの断面図である。 四点接触式のベアリングを使用したステアリングギヤの断面図である。 従来の問題点を示すステアリングギヤの断面図である。 ニードルベアリングを使用したステアリングギヤの断面図である。

符号の説明

１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、８…ステアリングギヤ、９…インプットシャフト、１０…電動モータ、１１…ラック、１２…タイロッド、２１…ハウジング、２２…トーションバー、２３…ピニオンシャフト、２５…軸受、２６…軸受、２７…軸受、３１…トルクセンサ、３２…操舵補助機構、３３…ウォームホイール、３４…ウォーム、３５…ピニオン、３６…ラックガイド、４１…センサハウジング、４２…ウォームギヤハウジング、４３…ラックハウジング、５１…スナップリング、５２…ロックナット、５３…Ｏリング、５４…ロックナット

Claims (4)

1. 電動モータによって、ラックアンドピニオンのピニオンシャフトに操舵補助力を伝達する電動パワーステアリング装置であって、
   前記ピニオンシャフトを三つの軸受によって軸支すると共に、そのうちの一つの軸受と前記ピニオンシャフトとのはめあいを、すきまばめに設定し、双方の間に弾性体を介挿することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 電動モータによって、ラックアンドピニオンのピニオンシャフトに操舵補助力を伝達する電動パワーステアリング装置であって、
   前記ピニオンシャフトを三つの軸受によって軸支すると共に、そのうちの一つの軸受と当該軸受を係合保持するハウジングとのはめあいを、すきまばめに設定し、双方の間に弾性体を介挿することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 前記すきまばめで、前記三つの軸受における同軸度の最大許容誤差を吸収可能なすきまを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記ピニオンシャフトにおけるピニオン側の端部を軸支した軸受で、すきまばめを設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。

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