特許第6402617号(P6402617)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6402617
(24)【登録日】2018年9月21日
(45)【発行日】2018年10月10日
(54)【発明の名称】電動パワーステアリング装置
(51)【国際特許分類】
   B62D 5/04 20060101AFI20181001BHJP
【FI】
   B62D5/04
【請求項の数】2
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2014-258016(P2014-258016)
(22)【出願日】2014年12月19日
(65)【公開番号】特開2016-117390(P2016-117390A)
(43)【公開日】2016年6月30日
【審査請求日】2017年11月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】前田 敏伸
(72)【発明者】
【氏名】扇田 真吾
(72)【発明者】
【氏名】川合 達也
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 宏明
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 尚広
【審査官】 小野田 達志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−058287(JP,A)
【文献】 国際公開第2014/069422(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B62D 5/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリングシャフトが通されるとともに、モータにより回転されるウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを収容する減速機ハウジングを備え、
前記減速機ハウジングの前記ウォームホイールを収納する収容部には、チルトヒンジ軸を支持するチルトヒンジ部が突出された底壁を有し、
前記底壁には、前記チルトヒンジ部に中空を形成する肉盗み凹部と、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受が圧入された圧入部を備え、
前記チルトヒンジ軸の周りでチルト揺動する電動パワーステアリング装置において、
前記肉盗み凹部は、隔壁にて2分割されていて、分割された肉盗み凹部は、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する前記圧入部の径方向線を挟むようにして配置されており、
前記軸受は、その厚み方向における中心線であって、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する方向の中心線が前記隔壁内を通過するようにして配置されている電動パワーステアリング装置。
【請求項2】
前記隔壁の頂面が、前記収容部の底壁の底面と面一となっている請求項1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、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置(以下、「EPS」という。)であって、チルトが可能なEPSを図9図10を参照して説明する。
EPSは、図示しないステアリングコラムと前記ステアリングコラム内に回転可能に挿入された図示しないステアリングシャフトとを備えており、ステアリングコラムの前部にはステアリングコラムよりも拡径されたセンサハウジング100が一体に連結されている。センサハウジング100には、減速機ハウジング102が図示しないボルトにより固定されている。
【0003】
減速機ハウジング102はウォームホイールハウジング103及び図示しないウォームハウジングを備えている。
減速機ハウジング102の車体前方側上部には、一対の支持部104が形成され、両支持部104には、チルトヒンジ軸106が挿通されている。チルトヒンジ軸106は車体側の図示しないブラケットを介して車体側のメンバに対して固定されている。そして、EPSは、チルトヒンジ軸106の周りにチルト揺動可能にされている。
【0004】
前記センサハウジング100及び減速機ハウジング102の軸孔102a等には、前記ステアリングシャフトの一部を構成している駆動軸108が軸受110、112、114を介して回動自在に支持されている。駆動軸108には、モータ(図示略)の出力軸に連結したウォーム(図示略)に噛合したウォームホイール116が取付けられている。また、軸受110、112、114は前記軸孔102a等に対して圧入により取付けられている。
【0005】
従って、運転者が前記ステアリングシャフトに連結されたステアリングホイール(図示しない)を操舵することにより発生した操舵力は、ステアリングシャフトを介して駆動軸108、及び例えばラックアンドピニオン式ステアリング装置を介して、図示しない転舵輪に伝達される。
【0006】
また、モータの回転力は、そのウォーム及びウォームホイール116を介して駆動軸108に伝達されるようになっており、前記モータの回転力及び回転方向を適宜制御することにより、駆動軸108に適切な操舵補助トルクを付与できるようになっている。
【0007】
ところで、従来から、減速機ハウジング102はアルミ合金、鉄等の金属からなり、鋳造により製造されている。減速機ハウジング102のウォームホイールハウジング103は、図9に示すように、円筒状をなしており、底壁103aと、底壁103aの周部に立設され、ウォームホイール116の外周を包囲する周壁103bとを有する。また、図10に示すように、両支持部104の部位に対応する底壁103aの底面には、肉盗み凹部103cが形成されている。前記肉盗み凹部103cが設けられている理由は、鋳造時において、両支持部104の基端側に鋳巣を生じさせないためと、重量軽減のためである。すなわち、仮に肉盗み凹部103cが設けられていないと、支持部104の基端が充実体となった厚肉部が形成されることになり、同厚肉部には鋳造時に鋳巣が生じやすくなる。
【0008】
このような構造を有する電動パワーステアリング装置は、例えば特許文献1が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2014−58287号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、ウォームホイールハウジング103(減速機ハウジング102)の軸孔102aに対して軸受114を圧入する際、軸受114を圧入しているウォームホイールハウジング103側の径方向の剛性は肉盗み凹部103cを有するため、均等ではない。図8は、図9の8−8線断面の略体断面図であって、軸孔102aの上方に肉盗み凹部103cが配置される結果、軸孔102aの周囲の部分の剛性が均等でなくなることの説明図である。この図の場合、軸孔102aにおいて、肉盗み凹部103c側の方向の剛性が低いものとなっている。
【0011】
なお、図8における符号のPは従来例のチルトヒンジ軸106の軸線である。また、符号のHは、軸受114の厚み方向における中心線であって、軸受114の軸心に対して直交する。
【0012】
仮に軸孔102aの周囲の部分の剛性が均等であれば、軸受114が軸孔102aに圧入された際には、軸受114周りにおいて十分なベアリング残留(内部)隙間の縮小を行うことができる。しかし、従来は、軸受114を軸孔102aに圧入しても、軸受114には周方向において均一な予圧がかからず、一部ベアリング残留(内部)隙間が十分詰まらない状態になる。
【0013】
このような状態になると、車両のタイヤから逆入力等の外力を受けた際にベアリング残留(内部)隙間が十分詰まっていない箇所でガタによる異音が発生する問題がある。
また、ベアリング残留隙間は過度に詰めすぎると急激に耐久性が悪化するため、全体的に均等に適切な隙間に設定することが好ましい。
【0014】
本発明の目的は、減速機ハウジングの軸孔に圧入される軸受のベアリング残留隙間を大きくすることがないためガタによる異音の発生を抑制できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記問題点を解決するために、本発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトが通されるとともに、モータにより回転されるウォームと前記ウォームに噛合するウォームホイールとを収容する減速機ハウジングを備え、前記減速機ハウジングの前記ウォームホイールを収納する収容部には、チルトヒンジ軸を支持するチルトヒンジ部が突出された底壁を有し、前記底壁には、前記チルトヒンジ部に中空を形成する肉盗み凹部と、前記ステアリングシャフトを回転可能に支持する軸受が圧入された圧入部を備え、前記チルトヒンジ軸の周りでチルト揺動する電動パワーステアリング装置において、前記肉盗み凹部は、隔壁にて2分割されていて、分割された肉盗み凹部は、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する前記圧入部の径方向線を挟むようにして配置されており、前記軸受は、その厚み方向における中心線であって、前記チルトヒンジ軸の軸線と直交する方向の中心線が前記隔壁内を通過するようにして配置されているものである。
【0016】
また、前記隔壁の頂面が、前記収容部の底壁の底面と面一となっていることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、減速機ハウジングの軸孔に圧入される軸受のベアリング残留隙間を大きくすることがないことによってガタによる異音の発生を抑制できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトの軸方向に沿った断面図。
図2】支持部及びウォームホイールハウジングの周辺の断面図。
図3】支持部の貫通孔の軸線に沿った断面図。
図4図1の4−4線断面図。
図5】減速機ハウジングの正面図。
図6】減速機ハウジングの斜視図。
図7】中心線Hに沿って底壁を切断した場合の略体断面図。
図8図9の8−8線の略体断面図。
図9】従来のチルトヒンジ軸及び減速機ハウジングを含む周辺のEPSの断面図。
図10】従来の支持部と肉盗み凹部を含む減速機ハウジングの断面図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を具体化したコラムアシスト型のEPS(電動パワーステアリング装置)の一実施形態を図1図8を参照して説明する。なお、以下の説明における各部材の前後方向は車体の前後方向に対応する。
【0020】
図1に示すように、EPS10は中空円筒状のステアリングコラム11を有している。ステアリングコラム11にはステアリングシャフト(コラムシャフト)12が回転可能に挿通されている。ステアリングシャフト12は、その後端部(車体後方側の端部、図中の右端部)にはステアリングホイール13が連結されるとともに、前端部(車体前方側の端部、図中の左端部)には図示しないユニバーサルジョイント及びインターミディエイトシャフトを介してステアリングギヤが連結される。ステアリングギヤとしては、たとえばラックアンドピニオン機構が採用される。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト12の回転は、ステアリングギヤにより車体の左右方向に沿う直線運動に変換される。当該直線運動がタイロッドを介して転舵輪のナックルアームに伝達されることにより、転舵輪の舵角が変更される。
【0021】
ステアリングコラム11はその中間部に設けられたコラムブラケット14に固定されている。また、コラムブラケット14は、取付ブラケット15に対して車体の上下方向へ移動可能に連結されて、該取付ブラケット15を介して車体側の図示しないメンバ(フレーム)に支持されている。
【0022】
図1に示すようにステアリングコラム11の前端部にはセンサハウジング11a及び減速機ハウジング16が設けられている。すなわち、図2に示すようにステアリングコラム11の前端部には、ステアリングコラム11よりも拡径されてトルクセンサ25が収容されるセンサハウジング11aが設けられている。そして、減速機ハウジング16は、同センサハウジング11aに対し、その軸方向において嵌め合わされた状態でボルト17により固定されている。
【0023】
減速機ハウジング16は、アルミ合金、鉄等の金属からなり鋳造により製造されている。なお、鋳造法による成形は、種々あるが限定するものではない。
図4及び図6に示すように減速機ハウジング16はウォームホイールハウジング35及びウォームハウジング36が一体形成されている。
【0024】
図1図2図6に示すようにウォームホイールハウジング35はステアリングシャフト12の軸線Oに沿って延びる円筒状をなしており、底壁35aと、底壁35aの周部に立設され、ウォームホイールの外周を包囲する周壁35bとを有する。ウォームホイールハウジング35は、ウォームホイールを収納する収容部に相当する。
【0025】
図1図3に示すようにウォームホイールハウジング35には、車幅方向に互いに離間した一対の支持部18が前方へ突出形成されている。各支持部18は、同軸の貫通孔18aを有するとともに、両貫通孔18aの間にはチルトヒンジ軸19が挿通されている。チルトヒンジ軸19は図2に示すように車体に固定されたブラケット19aを介して車体側のメンバに対して固定される。支持部18は、チルトヒンジ部に相当する。
【0026】
図2に示すように、支持部18の基端側は、ウォームホイールハウジング35の底壁35aの前面上部に一体に連結された部位と、ウォームホイールハウジング35の周壁35bの上部に対して連結壁35cを介して一体に連結された部位を有する。
【0027】
図3図6に示すように、前記ウォームホイールハウジング35の底壁35aに一体に連結された各支持部18の部位に対応する底壁35aの底面には、肉盗み凹部35dが形成されている。前記肉盗み凹部35dにより支持部18に中空を形成して鋳造時に鋳巣が生じないように形成されたものである。
【0028】
図3に示すように肉盗み凹部35dが形成されていることにより、肉盗み凹部35dの底となる支持部18の基端の肉厚d1は略同じとなるようにされている。また、図3図6に示すように、両支持部18の間の部位は隔壁35eとして形成されており、前記肉盗み凹部35dがこの隔壁35eにより2分割されている。
【0029】
また、図3に示すように、2分割された各肉盗み凹部35dは、チルトヒンジ軸19の軸線Pと直交する軸孔35fの径方向線Lを挟むようにして配置されている。なお、径方向線Lは、軸孔35fの軸心(軸線)上において直交する線である。
【0030】
前記軸孔35fの軸心は、ステアリングシャフト12の軸線Oと一致する。そして、隔壁35eは上下方向に延出されて、上端は周壁35bの下端(車体前方側となる端部)まで連結され、下端は軸孔35fの周縁まで直線状に延びている。
【0031】
隔壁35eの肉厚d2は、前記肉盗み凹部35dを形成している部位の前記肉厚d1よりも厚く形成されている。また、本実施形態では、隔壁35eの車体後方側となる頂面(すなわち、後述するウォームホイール33に対向する面)は、底壁35aの底面(ウォームホイールに対向する面)と面一とされている。
【0032】
本実施形態では、隔壁35eの断面形状は、図3に示すように、ウォームホイール33側に向かうほど、車両幅方向が狭くなるように断面山形に形成されている。
EPS10はステアリングホイール13のチルト位置を調整する図示しないチルト機構を有している。図1に示すように、チルト機構は前記チルトヒンジ軸19及びコラムブラケット14に加え、コラムブラケット14に設けられるレバー20を有している。
【0033】
レバー20は車体の左方(図中下方)に張り出すかたちで設けられている。レバー20はコラムブラケット14と取付ブラケット15との間に設けられる図示しないロック機構の一部をなす。ロック機構はレバー20が操作されることによりステアリングコラム11の揺動、正確には取付ブラケット15に対するコラムブラケット14の揺動をロックまたはアンロックする。
【0034】
チルト位置を調節する際にはレバー20をアンロック操作してからステアリングホイール13をステアリングコラム11と共にチルトヒンジ軸19を支点として車体の上下方向へ揺動させ、所望の位置でレバー20をロック操作してステアリングホイール13のチルト位置を固定する。
【0035】
図4に示すように、減速機ハウジング16には電動アシスト機構30を構成するモータ(電動モータ)31及びウォーム減速機32が設けられている。
ウォーム減速機32はウォームホイール33及びウォーム34を有している。これらウォームホイール33及びウォーム34はそれぞれ減速機ハウジング16の内部に収容されている。
【0036】
図6に示すようにウォームハウジング36はステアリングシャフト12の延在方向に対して交わる方向へ延びる円筒状をなしている。また、図4に示すように、ウォームホイールハウジング35の内部とウォームハウジング36の内部とは互いに連通している。
【0037】
図4に示すようにウォームホイールハウジング35にはウォームホイール33が回転可能に収容されている。また、図2に示すようにウォームホイール33にはステアリングシャフト12の一部を構成する駆動軸12aが貫通した状態で一体に連結されている。
【0038】
駆動軸12aは、ウォームホイールハウジング35の軸孔35fに設けられた軸受22、及びセンサハウジング11aの各軸孔に設けられた軸受23、24を介して回転可能に支持されている。
【0039】
前記軸受22〜24は、転がり軸受、滑り軸受等の軸受であればよい。これらの軸受は、前記軸孔35f等に対して圧入されている。軸孔35fは圧入部に相当する。本実施形態では、前記軸受22は、転動体T、外輪、内輪及び保持器を有する玉軸受で構成されている。
【0040】
また、図2に示すように、前記軸受22の軸心に対して直交する中心線Hを想定する。前記中心線Hは、軸受22の厚み方向(すなわち、軸受22の軸心方向)における中心線であって、チルトヒンジ軸19の軸線と直交する方向の中心線であり、この中心線Hが隔壁35eの内部を通過するように設定されている。
【0041】
図4に示すように、ウォームハウジング36にはウォーム34が収容されている。ウォームハウジング36の内部において、ウォーム34はその両端部にそれぞれ設けられた2つの軸受37,38を介して回転可能に支持されている。前記ウォームホイールハウジング35とウォームハウジング36との連通部分において、前記ウォームホイール33とウォーム34とは噛合っている。
【0042】
モータ31は減速機ハウジング16におけるウォーム34の軸線Mを延長した部分に設けられており、その出力軸39がウォームハウジング36の内部に挿入された状態で、モータ31が減速機ハウジング16に固定されている。前記出力軸39はウォーム34に連結されていて、ウォーム34と同軸に配置されている。
【0043】
なお、モータ31(正確には、そのケース)の内部には図示しないECU(電子制御装置)が設けられている。前記ECUは、センサハウジング11aに設けられたトルクセンサ25を通じてステアリングホイール13の操作により発生する操舵トルクを検出し、当該検出される操舵トルクに応じてモータ31の駆動を制御する。モータ31の回転力はウォーム減速機32を介して減速され、この減速された回転力が操舵を補助するアシスト力(アシストトルク)としてステアリングシャフト12に伝達される。
【0044】
(実施形態の作用)
上記のように構成されたEPS10の作用を説明する。
図7に示すように軸孔35fの上方の一対の肉盗み凹部35dの間には、隔壁35eが設けられていることから、軸受22の径方向の剛性は従来(図8参照)に比して軸受の周方向において均等となる。なお、図7は、図2において転動体Tの中心を通る中心線Hに沿って断面視した場合の略体断面図である。図7に示すように軸孔35fにおいて、肉盗み凹部35d側の方向の剛性は、隔壁35eがあるため、ない場合に比して高くされている。
【0045】
なお、図8は、従来例における場合を図示したものであり、同図において、本実施形態に相当する軸線P、中心線H、軸線Oを説明の便宜上付している。
このため、図2に示すウォームハウジング36の軸孔35fに対して、軸受22を圧入した場合、軸孔35fの周囲の部分の剛性が均等であれば、軸受22周りにおいて十分なベアリング残留(内部)隙間の縮小を行うことができる。
【0046】
この結果、車両のタイヤから逆入力等の外力を受けた際にベアリング残留(内部)隙間が十分詰まっていないことを起因とするガタによる異音が発生することを抑制することができる。
【0047】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
(1)本実施形態の電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフト12が通されるとともに、モータ31により回転されるウォーム34とウォームホイール33とを収容する減速機ハウジング16を備えている。また、減速機ハウジング16のウォームホイール33を収納するウォームホイールハウジング35(収容部)には、チルトヒンジ軸19を支持する支持部18(チルトヒンジ部)が突出された底壁35aを有している。また、底壁35aには、支持部18に中空を形成する肉盗み凹部35dと、ステアリングシャフト12を回転可能に支持する軸受22が圧入された軸孔35f(圧入部)を備え、チルトヒンジ軸19の周りでチルト揺動する。
【0048】
また、肉盗み凹部は、隔壁35eにて2分割されていて、分割された肉盗み凹部35dは、チルトヒンジ軸19の軸線Pと直交する軸孔35f(圧入部)の径方向線を挟むようにして配置されている。また、軸受22は、その厚み方向における中心線Hであっ、チルトヒンジ軸19の軸線と直交する方向の中心線が隔壁35e内を通過するようにして配置されている。この結果、本実施形態によれば、車両のタイヤから逆入力等の外力を受けた際にベアリング残留(内部)隙間が十分詰まっていないことを起因とするガタによる異音が発生することを抑制することができる。
【0049】
また、本実施形態によれば、肉盗み凹部35dを有することから、醸造による鋳巣の発生もないとともに質量の増加もなく、コストアップや、或いは設計の大幅な変更もなく、上記効果を実現することが可能となる。
【0050】
(2)本実施形態の電動パワーステアリング装置では、隔壁35eの頂面が、前記収容部の底壁35aの底面と面一となっていることが好ましい。このように構成されていると、隔壁35eが、収容部内に突出されないため、ウォームホイール33に隔壁35eが干渉することはない。
【0051】
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・前記実施形態では、隔壁35eの頂面(すなわち、ウォームホイール33に対向する面)は、底壁35aの面と面一としたが、隔壁35eの後面を底壁35aよりも肉盗み凹部35d側に凹ませてもよい。この場合においても、軸受22は、その全部の転動体Tの中心を通る中心線Hを想定した場合、該中心線Hが、前記隔壁35eの内部を通過するように軸孔35fに配置されていればよい。
【0052】
・前記実施形態では、隔壁35eの断面形状は本実施形態では、図3に示すように、底壁35aの底面に向かうほど、車両幅方向が狭くなるように断面山形に形成したが、断面山形形状に限定するものではない。
【0053】
すなわち、鋳巣を生ずることがないように肉盗み凹部35dの機能を損なうことなく、かつ、軸受22の径方向の剛性が均等となる形状であれば、隔壁35eの形状は限定されない。
【符号の説明】
【0054】
10…EPS、11…ステアリングコラム、11a…センサハウジング、
12…ステアリングシャフト、12a…駆動軸、13…ステアリングホイール、
14…コラムブラケット、15…取付ブラケット、16…減速機ハウジング、
17…ボルト、18…支持部(チルトヒンジ部)、18a…貫通孔、
19…チルトヒンジ軸、19a…ブラケット、20…レバー、22…軸受、
23、24…軸受、30…電動アシスト機構、31…モータ、
32…ウォーム減速機、33…ウォームホイール、34…ウォーム、
35…ウォームホイールハウジング(収容部)、35a…底壁、35b…周壁、
35c…連結壁、35d…肉盗み凹部、35e…隔壁、35f…軸孔(圧入部)、
36…ウォームハウジング、37、38…軸受、39…出力軸、
100…センサハウジング、102…減速機ハウジング、102a…軸孔、
103…ウォームホイールハウジング、103a…底壁、103b…周壁、
103c…肉盗み凹部、104…支持部、106…チルトヒンジ軸、
108…駆動軸、110、112、114…軸受、d1…肉厚、d2…肉厚、
O…ステアリングシャフトの軸線(軸孔35fの軸心と一致する)、
H…中心線、M…ウォーム34の軸線、L…径方向線、T…転動体、P…軸線。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10