JP2016141154A - パワーステアリング機構の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワーステアリング機構の構成を簡素化しつつ、適正なバックラッシを得る。【解決手段】 アッパーシャフト１２と、ロアーシャフト１０及びジョイント１１と、ロアーシャフト１０に同軸配置されたウォームホイール２１と、ウォームホイール２１を収容するとともにウォームホイール２１に噛合するウォームギアを有するＥＰＳモータ２０が固定されるハウジング１５及びスペーサ１４としてのハウジング部とを有するパワーステアリング機構の組立方法であって、アッパーシャフト１２、ロアーシャフト１０及びハウジング部を所定位置に位置決めする工程と、アッパーシャフト１２、ロアーシャフト１０及びハウジング部が位置決めされる状態の前後いずれかにおいて、アッパースリーブ１６をアッパーシャフト１２に対して位置可変に被せる工程と、位置決めされたハウジング部に、アッパースリーブ１６を固定する工程とを備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば自動車に用いられるパワーステアリング機構の組立方法に関する。

図７は、自動車のステアリング機構の構成を模式的に示す斜視図である。図に示すように、ステアリング機構においては、運転者が操作するステアリングホイール１００の回転はインターミディエイトシャフト２００を介してステアリングギア３００に伝達され、タイロッド４００を軸方向に並進させることにより、タイロッド４００に接続された図示しないナックルアームが回動し、ナックルアームに回転自在に接続されたハブ及びタイヤ５００の向きが変化する。

ステアリング機構においては、ステアリングホイール１００の回転を外力により補助してインターミディエイトシャフト２００に伝達するパワーステアリングが汎用されており、図７に示す例においては、電動パワーステアリング機構として、ＥＰＳモータ２０を補助動力とするステアリングコラム１が組み込まれている。

このような電動パワーステアリング機構においては、ステアリングホイール１００の回転を受けるシャフトの同軸上に設けられてＥＰＳモータ２０の回転に従動するウォームホイールが内蔵されており、シャフトは、ウォームホイールを前後に挟むように配置された一対のベアリングにて回転自在に位置決め固定されている（例えば特許文献１、図４を参照）。

特開２０１１−０９８６５９号公報

近年、構成及び製造工程の簡素化、低コスト化の観点から、電動パワーステアリング機構を構成する部品の点数は削減されることが望ましい。

特に、上記従来例のようなウォームホイール近傍のベアリングの点数を削減することは、圧入工程等を削減することに繋がり、生産性の向上が期待される。しかしながら、ベアリングを削減することにより、ＥＰＳモータ２０とウォームホイールとのバックラッシを適正化するために作業工程が複雑化する恐れがあった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、構成を簡素化しつつ、適正なバックラッシを得ることが可能なパワーステアリング機構の組立方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、ステアリングホイール寄りに位置するアッパーシャフトと、ステアリングギア寄りに位置するロアーシャフトと、前記ロアーシャフトに同軸配置されたウォームホイールと、前記ウォームホイールを収容するとともに前記ウォームホイールに噛合するウォームギアを有するモータが固定されるハウジング部とを有するパワーステアリング機構の組立方法であって、前記アッパーシャフト、前記ロアーシャフト及び前記ハウジング部を所定位置に位置決めする工程と、前記アッパーシャフト、前記ロアーシャフト及び前記ハウジング部が位置決めされる状態の前後いずれかにおいて、アッパースリーブを前記アッパーシャフトに対して位置可変に被せる工程と、前記位置決めされた前記ハウジング部に、前記アッパースリーブを固定する工程とを備えた、パワーステアリング機構の組立方法である。

なお、本発明は、他の側面として、前記ウォームホイールは、前記ハウジング部により形成された空間内にて、単一の前記ベアリングにより支持されているものであってもよい。

以上のような本発明は、パワーステアリング機構の構成を簡素化しつつ、適正なバックラッシを得ることが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの構成を示す側面図 本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの組立方法を説明するための図 本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの組立方法を説明するための図 本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの組立方法を説明するための図 本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの組立方法を説明するための図 本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの組立方法を説明するための図 電動パワーステアリング機構の構成を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るステアリングコラムの構成を示す側面図である。なお、図１において後述する一部の構成は断面図として示す。

図１に示すように、ステアリングコラム１は、図示しないステアリングギア３００及びインターミディエイトシャフト２００側に位置するロアーシャフト１０、図示しないステアリングホイール１００側に位置するアッパーシャフト１２、及びロアーシャフト１０及びアッパーシャフト１２に嵌合接続されるジョイント１１を主な構成として備える。

ロアーシャフト１０は鋼製の中空の部材であって、インターミディエイトシャフト２００とはユニバーサルジョイント２４を介して連結されており、内部にトーションバー１３を同軸配置している。更に、ロアーシャフト１０は外周上にウォームホイール２１を同軸配置しており、ウォームホイール２１はハウジング１５を介して位置決め固定されたＥＰＳモータ２０のウォームギア２０ａと噛合することにより、ＥＰＳモータ２０からの動力を受けて回転する。更にロアーシャフト１０はベアリング２３を介して軸周りに回転自在に位置決め固定されている。

また、トーションバー１３とロアーシャフト１０とは、同軸の半径方向に沿った貫通孔が設けられており、貫通孔に結合ピン１９が圧入されることにより結合されている。

ロアーシャフト１０の外周上にはハウジング１５に隣接してスペーサ１４が配置されている。スペーサ１４の内部は中空となっていて、ロアーシャフト１０の表面に配置されたトルクセンサ２６を収容している。トルクセンサ２６は、ロアーシャフト１０に設けられたマグネット及びジョイント１１に設けられた磁気ヨークの相対運動により生ずる誘導起電力をトルクとして検出する。

次に、アッパーシャフト１２は鋼製の筒状又は柱状の部材であって、ロアーシャフト１０及びジョイント１１と同軸に接続され、ステアリングホイール１００の回転をこれらに直接伝達する。なお、図中には例示としてアッパーシャフト１２は中空の筒状の態様を有するものとして示したが、上記のように中実の態様を有するとしてもよい。アッパーシャフト１２の周囲には、鋼製の筒状のアッパースリーブ１６が設けられている。アッパースリーブ１６の端部がアングル１７を介してボルト１８によりスペーサ１４に締結されるとともに、アッパースリーブ１６の内周面に固定されたベアリング２２に回転自在に固定されることにより、アッパーシャフト１２はハウジング１５並びにロアーシャフト１０及びジョイント１１に対して位置決め固定され、アッパーシャフト１２、ロアーシャフト１０及びジョイント１１は一体として回転し、ステアリングホイール１００の回転をステアリングギア３００側へ伝達する。

なお、ハウジング１５にはステアリングコラム１を車体内部に固定するためのブラケット２５も併せて装着されている。

以上の構成において、ステアリングコラム１は本発明のパワーステアリング機構に相当し、ロアーシャフト１０及びジョイント１１の組合せは本発明のロアーシャフトに相当する。また、アッパーシャフト１２は本発明のアッパーシャフトに相当し、アッパースリーブ１６は本発明のアッパースリーブ１６に相当し、スペーサ１４及びハウジング１５の組合せは本発明のハウジング部に相当し、ウォームホイール２１は本発明のウォームホイールに相当する。

このような構成を有する本実施の形態によるステアリングコラム１としてのパワーステアリング機構の組立方法は、ウォームホイール２１に隣接するベアリングとして単一のベアリング２３を備えた構成において、簡易にバックラッシを適正化した組立を行うことを特徴とする。

以下、図２〜図６を参照して、説明を行う。

はじめに、図２に示すように、ハウジング１５内に、ウォームホイール２１及びベアリング２３が圧入固定されたロアーシャフト１０を配置し、ベアリング２３をハウジング内に位置決め固定する。更にハウジング１５にウォームギア２０ａとウォームホイール２１とを噛合させて、治具１０ｘ及び１０ｙにより所定の位置にて保持した状態で、ウォームギア２０ａを回転させることによりロアーシャフト１０を従動させて、慣らし運転を行い、ウォームギア２０ａとウォームホイール２１とをなじませる。

慣らし運転が完了すると、スペーサ１４をハウジング１５に接合し、トルクセンサ２６をロアーシャフト１０に挿入する。そして、予め一体化させたアッパーシャフト１２、ジョイント１１及びトーションバー１３をロアーシャフト１０と接続する。具体的には、ロアーシャフト１０の先端の開口部分に、アッパーシャフト１２及びジョイント１１に固定されたトーションバー１３を挿入し、ロアーシャフト１０及びトーションバー１３に設けられた貫通孔に結合ピン１９を圧入して、図３に示す状態を完成する。

そして、図４に示すように、アッパーシャフト１２の他方の先端からアッパースリーブ１６を被せ、アッパースリーブ１６の内周面とアッパーシャフト１２の外周面とが干渉しないように保持する。このとき、図４に示す状態において、アッパースリーブ１６は、スペーサ１４に設けた取付穴１４ａに貫通孔１７ａを有するアングル１７を重ね、ステアリングコラム１の他の部材に対して微動自在な状態で固定する。このときアングル１７の貫通孔１７ａは取付穴１４ａよりも外径を大きくとり、アッパースリーブ１６の微動時の任意の位置においても取付穴１４ａ全体が貫通孔１７ａを介して露出するようにする。更に、アッパーシャフト１２はアッパースリーブ１６の内周面に固定されたベアリング２２に対しても軸方向に移動可能な状態におく。

そして、図５に示すように、アッパースリーブ１６が被せられ、組立途中状態にあるステアリングコラム１を治具３０上に載置する。治具３０は、平板状の台座３０ａ上に、ロアーシャフト１０の先端の位置に対応する位置にて固定された受け部３０ｂ、ハウジング１５、スペーサ１４の位置にて固定された受け部３０ｃ、及びアッパーシャフト１２の先端の位置に対応する位置にて固定された受け部３０ｄ、並びにベアリング２２越しにアッパースリーブ１６をアッパーシャフト１２に位置決め固定する固定部３０ｅを備える。

治具３０に載置された状態で、ロアーシャフト１０は受け部３０ｂにより、ハウジング１５及びスペーサ１４は受け部３０ｃにより、アッパーシャフト１２の先端は受け部３０ｄによりそれぞれ固定されることとなり、各受け部３０ｂ〜３０ｄは台座３０ａ上に固定されていることにより、ロアーシャフト１０、アッパーシャフト１２並びに一体化したハウジング１５及びスペーサ１４は相対位置が固定した状態に置かれる。更に、固定部３０ｅによりベアリング２２越しにアッパースリーブ１６がアッパーシャフト１２に固定されることにより、アッパースリーブ１６はベアリング２２を中心として揺動可能に固定される。なお、受け部３０ｂ〜３０ｅは台座３０ａ上にて位置調節可能に固定されるものとしてもよく、この場合、被載置物である組立途中状態のステアリングコラム１の各部の位置に追従して各々の受け部の固定位置を調整することができる。更に、固定部３０ｅは台座３０ａに固定されない構成であるとしてもよい。

最後に、図６に示す状態において、受け部３０ｂ〜３０ｄにより相対位置が固定されたロアーシャフト１０、アッパーシャフト１２並びに一体化したハウジング１５及びスペーサ１４に対して、固定部３０ｅを基準にアッパースリーブ１６を動かして位置決めし、図６に示すように、ベアリング２２をアッパーシャフト１２の表面に固定するとともに、アングル１７の貫通孔１７ａにボルト１８を挿入してスペーサ１４の取付穴１４ａに締結固定する。ユニバーサルジョイント２４とロアーシャフト１０を結合し、ウォームギア２０ａにＥＰＳモータ２０ａを接続して、治具３０から取り外して、図１に示すステアリングコラム１の組立は完了する。

以上の工程においては、アッパースリーブ１６が、ステアリングコラム１の完成直前までロアーシャフト１０に接合されたアッパーシャフト１２に対して相対的に位置可変な状態におかれる。

これにより、以下の不具合が回避される。すなわち、一例として、ハウジング１５におけるＥＰＳモータ２０のウォームギア２０ａとウォームホイール２１とのバックラッシが適正化された後に、アッパーシャフト１２に対してベアリング２２により位置決め固定されたアッパースリーブ１６をスペーサ１４に装着した場合、アッパースリーブ１６の位置決めによってアッパーシャフト１２が偏心し、アッパーシャフト１２にジョイント１１を介して結合されるロアーシャフト１０の配置に影響を与え、ウォームギア２０ａとウォームホイール２１とのバックラッシが最適値から変位してしまう恐れがある。この場合、アッパースリーブ１６の装着後に再度慣らし運転を行いバックラッシの最適化を行う必要があり、作業工程数の増加、工程自体の複雑化を招くこととなる。

特に、ステアリングコラム１においては、ロアーシャフト１０はハウジング１５においてはステアリングギア３００寄りに位置する単一のベアリング２２のみに固定され、ステアリングホイール１００寄りにおいてはスペーサ１４により直接軸受けされることから、スペーサ１４に固定されるアッパースリーブ１６の取付精度はバックラッシに大きく影響する。

このように想定される不具合に対し、上述した本実施の形態の組立方法をとることにより、ハウジング１５内において単一のベアリング２３のみを有する簡素な構成のステアリングコラム１を、バックラッシが適正な状態を保持したまま容易に完成させることが可能となる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、ステアリングコラム１は、アッパーシャフト１２と、トーションバー１３を有するロアーシャフト１０とがジョイント１１を介して結合して一体として回転する構成であるとしたが、本発明は、ステアリングホイール寄りに位置するアッパーシャフトと、ステアリングギア寄りに位置するロアーシャフトと、ロアーシャフトに同軸配置されたウォームホイールと、ウォームホイールを収容するとともに前記ウォームホイールに噛合するウォームギアを有するモータが固定されるハウジング部とを有するパワーステアリング機構において実施されるものであればよく、その他の具体的な構成によって限定されるものではない。

したがって、例えば、アッパーシャフト１２とロアーシャフト１０とが直接結合した構成であってもよいし、ハウジング部がハウジング１５単体又は３つ以上の部材の組合せにより実現される構成であってもよい。更に、ハウジング１５内には単一のベアリングが固定される構成であるとしたが、ベアリングがハウジング部の外部から固定されることにより、ハウジング部内にベアリングを有さない構成であるとしてもよい。

更に、上記の説明においては、ステアリングコラム１は電動パワーステアリング機構であるとしたが、本発明は、油圧、電気油圧等により動作するパワーステアリング機構において適用してもよい。

更に、上記の説明においては自動車の電動パワーステアリング機構に用いられるものとしたが、本発明は、パワーステアリング機構により操舵されるものであれば、動力や用途、目的に依存せず、トラクター等の作業機械、電動車いす等の介護用品、船舶その他の任意の装置、機械に対して適用してもよい。

以上のように、本発明のパワーステアリング機構の組立方法は、ステアリングホイール寄りに位置するアッパーシャフトと、ステアリングギア寄りに位置するロアーシャフトと、前記ロアーシャフトに同軸配置されたウォームホイールと、前記ウォームホイールを収容するとともに前記ウォームホイールに噛合するウォームギアを有するモータが固定されるハウジング部とを有するパワーステアリング機構の組立方法であって、前記アッパーシャフト、前記ロアーシャフト及び前記ハウジング部を所定位置に位置決めする工程と、前記アッパーシャフト、前記ロアーシャフト及び前記ハウジング部が位置決めされた状態において、内周面にベアリングが固定されたアッパースリーブを前記アッパーシャフトに被せるとともに前記ハウジング部に固定する工程とを備えたものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、パワーステアリング機構の構成を簡素化しつつ、適正なバックラッシを得ることが可能になる効果を有し、例えば自動車のパワーステアリング機構の組立において有用である。

１ ステアリングコラム
１０ ロアーシャフト
１０ｘ、１０ｙ 治具
１１ ジョイント
１２ アッパーシャフト
１３ トーションバー
１３ａ 貫通孔
１４ スペーサ
１５ ハウジング
１６ アッパースリーブ
１７ アングル
１７ａ 貫通孔
１８ ボルト
１９ 結合ピン
２０ ＥＰＳモータ
２０ａ ウォームギア
２１ ウォームホイール
２２、２３ ベアリング
２４ ユニバーサルジョイント
２５ ブラケット
２６ トルクセンサ
３０ 治具
３０ａ 台座
３０ｂ〜３０ｄ 受け部
３０ｅ 固定部
１００ ステアリングホイール
２００ インターミディエイトシャフト
３００ ステアリングギア
４００ タイロッド
５００ タイヤ

Claims (1)

1. ステアリングホイール寄りに位置するアッパーシャフトと、ステアリングギア寄りに位置するロアーシャフトと、前記ロアーシャフトに同軸配置されたウォームホイールと、前記ウォームホイールを収容するとともに前記ウォームホイールに噛合するウォームギアを有するモータが固定されるハウジング部とを有するパワーステアリング機構の組立方法であって、
   前記アッパーシャフト、前記ロアーシャフト及び前記ハウジング部を所定位置に位置決めする工程と、
   前記アッパーシャフト、前記ロアーシャフト及び前記ハウジング部が位置決めされる状態の前後いずれかにおいて、アッパースリーブを前記アッパーシャフトに対して位置可変に被せる工程と、
   前記位置決めされた前記ハウジング部に、前記アッパースリーブを固定する工程とを備えた、
   パワーステアリング機構の組立方法。

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