JP5181863B2 - Output shaft structure of electric power steering device - Google Patents

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本発明は、トルクセンサーにより検知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、ウォームギヤ機構を介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し、特に、その出力軸とユニバーサルジョイントのヨークとの連結部の改良を図った出力軸構造に関するものである。   The present invention relates to an electric power steering device that generates an auxiliary steering torque from an electric motor in response to a steering torque detected by a torque sensor and transmits the auxiliary steering torque to an output shaft through a worm gear mechanism, and in particular, the output shaft and a universal joint. The present invention relates to an output shaft structure in which the connecting portion with the yoke is improved.

一般に、電動パワーステアリング装置では、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、動力伝達機構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。   In general, in an electric power steering apparatus, an auxiliary steering torque is generated from an electric motor in response to a steering torque applied to a steering wheel, and is decelerated by a power transmission mechanism and transmitted to an output shaft of the steering mechanism. Yes.

この動力伝達機構としてウォームギヤ機構を用いた電動パワーステアリング装置を図３に示している。同図において、モータハウジング１ａに取り付けられた電動モータ１９のモータ軸に同心で連結されたウォーム８に、ウォームホイール６が噛み合うよう配設され、このウォームホイール６は操舵機構の出力軸２に芯金５を介して外嵌されている。この出力軸２と操舵軸１６とはユニバーサルジョイント１７(以後、ジョイント１７と言う)で連結されている。   An electric power steering apparatus using a worm gear mechanism as the power transmission mechanism is shown in FIG. In the figure, a worm wheel 6 is disposed so as to mesh with a worm 8 concentrically connected to a motor shaft of an electric motor 19 attached to a motor housing 1a, and the worm wheel 6 is centered on an output shaft 2 of a steering mechanism. It is fitted through gold 5. The output shaft 2 and the steering shaft 16 are connected by a universal joint 17 (hereinafter referred to as a joint 17).

このジョイント１７のヨーク１７ａと出力軸２の先端部との結合構造としては、同図を提供している特許文献１等に示されるように、ピンチボルト１８で締結された構造が一般的である。この場合、ヨーク１７ａと出力軸２にはセレーション加工を施す必要があった。   As a joint structure between the yoke 17a of the joint 17 and the tip end portion of the output shaft 2, a structure fastened with a pinch bolt 18 is generally used, as shown in Patent Document 1 and the like providing the same figure. . In this case, the yoke 17a and the output shaft 2 had to be serrated.

また、特許文献２には、出力軸とヨークとがセレーション結合されると共に、ヨークに形成された貫通孔と出力軸に形成された環状溝とが樹脂ピンにより結合された構成が開示されている。   Patent Document 2 discloses a configuration in which an output shaft and a yoke are serrated and a through hole formed in the yoke and an annular groove formed in the output shaft are coupled by a resin pin. .

これにより、衝突等により軸方向に所定以上の力が加わった時に、樹脂ピンが出力軸の環状溝を乗り越えてヨークが変移可能となっているので、衝撃吸収機構としても作用する。
特開2006−297974号公報 特開2000−159042号公報 As a result, when a force greater than a predetermined value is applied in the axial direction due to a collision or the like, the resin pin can move over the annular groove of the output shaft and the yoke can be displaced, so that it also functions as an impact absorbing mechanism.
JP 2006-297974 JP 2000-159042 A

しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置の出力軸構造の内、前者のピンチボルト１８を用いたものにおいては、ピンチボルト１８締め付けのためのヨーク１７ａ強度を保持するために、ヨーク１７ａの軸方向長さをある程度確保しなければならず、出力軸２のジョイント１７側の軸受７ｂ端部からジョイント１７の中心までの長さＬを短くして車両レイアウト性を向上させることが難しかった。   However, in the output shaft structure of the conventional electric power steering apparatus described above, in the former using the pinch bolt 18, the axial length of the yoke 17a is maintained in order to maintain the strength of the yoke 17a for tightening the pinch bolt 18. Therefore, it is difficult to improve the vehicle layout by shortening the length L from the end of the bearing 7b on the joint 17 side of the output shaft 2 to the center of the joint 17.

しかも、ヨーク１７ａと出力軸２にはセレーション加工を施す必要があるので、工程のさらなる簡素化、低コスト化が望まれるところであった。   In addition, since the yoke 17a and the output shaft 2 need to be serrated, further simplification of the process and cost reduction are desired.

また、後者の、出力軸にヨークを樹脂ピンで結合させた構成においては、ピンチボルトが不要になる点は、レイアウト性に若干有利となり、また衝撃吸収作用の効果もあるが、出力軸に環状溝を設け、且つヨークの変移を許容するための軸方向長さをある程度確保する必要があるので、さらなる構成の簡単化、レイアウト性の向上が望まれるところであった。   Further, in the latter configuration in which the yoke is connected to the output shaft with a resin pin, the fact that the pinch bolt is not required is slightly advantageous for layout and has an effect of shock absorption, but the output shaft is annular. Since it is necessary to provide a groove and to secure a certain length in the axial direction for allowing the yoke to change, further simplification of the configuration and improvement in layout are desired.

そこで、本発明は、上述した従来の不具合を解消して、出力軸の軸受端面から
ジョイント中心までの長さを短くすることができ、車両レイアウト性の向上、及び低コスト化が図られた電動パワーステアリング装置の出力軸構造を提供することを課題としている。 Therefore, the present invention eliminates the above-described conventional problems, shortens the length from the bearing end surface of the output shaft to the center of the joint, and improves the vehicle layout and reduces the cost. It is an object to provide an output shaft structure of a power steering device.

上記課題を達成するために、本発明では、ハウジングに取り付けられ、補助操舵力をモータ軸から回転軸へ伝達するモータと、当該回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記ハウジングに配設された２つの軸受に軸支され、前記補助操舵力をユニバーサルジョイントを介して操舵軸に伝達する出力軸と、当該出力軸内に配置され、固定ピンによって当該出力軸に固定されたトーションバーと、前記出力軸に外嵌され、前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有し、前記モータの補助操舵力を前記出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置の出力軸構造において、前記出力軸と、前記ユニバーサルジョイントのヨークは、冷鍛成形により一体成形されており、前記出力軸の前記ヨーク側部分には、前記２つの軸受のうち車両前方側に配置された軸受と前記出力軸、又は、前記ウォームホイールと前記出力軸の軸方向の相対移動を規制する拡径部を備え、前記ヨークは前記拡径部から延びており、前記固定ピンは前記拡径部に形成された貫通孔に挿通されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a motor attached to a housing and transmitting an auxiliary steering force from a motor shaft to a rotating shaft, a worm formed integrally with the rotating shaft, and a housing are provided. An output shaft that is pivotally supported by the two bearings and transmits the auxiliary steering force to the steering shaft via a universal joint; a torsion bar that is disposed in the output shaft and is fixed to the output shaft by a fixing pin; A worm wheel that is externally fitted to the output shaft and meshes with the worm, and in an output shaft structure of an electric power steering device that transmits an auxiliary steering force of the motor to the output shaft, the output shaft, the universal joint yoke is integrally molded by cold鍛成shape, the said yoke portion of the output shaft, the vehicle of said two bearings before A bearing disposed on the side and the output shaft, or a diameter-enlarged portion that restricts relative movement of the worm wheel and the output shaft in the axial direction, the yoke extending from the diameter-enlarged portion, and the fixed pin Is inserted through a through hole formed in the enlarged diameter portion .

また、本発明の電動パワーステアリング装置の出力軸構造において、前記ウォームホイールの芯金は前記ユニバーサルジョイントに向かって延びる筒状部を備え、該筒状部に前記車両前方側に配置された軸受が外嵌されており、当該軸受は前記ヨークの通過を許す内径寸法を有することが好ましい。 In the output shaft structure of the electric power steering apparatus of the present invention, the core of the worm wheel includes a cylindrical portion extending toward the universal joint , and a bearing disposed on the front side of the vehicle on the cylindrical portion. The bearing is preferably fitted, and the bearing preferably has an inner diameter that allows passage of the yoke .

以上のように、出力軸とユニバーサルジョイントのヨークは一体成形されているので、出力軸の車両前方側では、従来のように、ピンチボルトによる締め付けが必要でなくなるので、出力軸の、軸受端面からジョイント中心までの長さを短くすることができ、他の部品との位置関係に余裕ができ、車両レイアウト性を向上させることができる。   As described above, since the output shaft and the universal joint yoke are integrally formed, it is not necessary to tighten the pin with a pinch bolt as in the prior art on the vehicle front side of the output shaft. The length to the center of the joint can be shortened, the positional relationship with other parts can be afforded, and the vehicle layout can be improved.

また、出力軸とヨークのセレーション加工とピンチボルトが不要になるので、低コスト化に寄与するという効果がある。   Further, since serration processing of the output shaft and yoke and pinch bolts are not required, there is an effect of contributing to cost reduction.

さらに、冷鍛成形により、従来のプレスヨークよりも強度が増すため、トルク伝達容量が大きくなるという効果も期待できる。   Furthermore, since the strength is increased by the cold forging, compared with the conventional press yoke, an effect of increasing the torque transmission capacity can be expected.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。先ず、第１の実施形態の電動パワーステアリング装置について図１を参照して説明する。同図において、ハウジング１は、モータハウジング１ａとカバー１ｂとから成っている。モータハウジング１ａ側に軸受７ａが、カバー１ｂ側に軸受７ｂが各々内嵌・固定されており、この軸受７ａ,７ｂに出力軸２が軸支されている。出力軸２の軸方向後端側には入力軸４が連結されている。この出力軸２は中空に形成されており、そこに軸方向に延在するトーションバー９が設けてある。トーションバー９の基端は入力軸４側に圧入固定され、その先端部は出力軸２の端部に固定ピン１０で固定されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric power steering apparatus showing a first embodiment of the present invention. First, an electric power steering apparatus according to a first embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the housing 1 comprises a motor housing 1a and a cover 1b. A bearing 7a is fitted and fixed on the motor housing 1a side, and a bearing 7b is fitted and fixed on the cover 1b side, and the output shaft 2 is supported by the bearings 7a and 7b. An input shaft 4 is connected to the rear end side in the axial direction of the output shaft 2. The output shaft 2 is formed in a hollow shape, and a torsion bar 9 extending in the axial direction is provided there. The base end of the torsion bar 9 is press-fitted and fixed to the input shaft 4 side, and the distal end thereof is fixed to the end of the output shaft 2 with a fixing pin 10.

出力軸２の２つの軸受７ａ,７ｂ間には、芯金５が外嵌・固定され、この芯金５と一体的に樹脂製のウォームホイール６が形成されている。   A cored bar 5 is externally fitted and fixed between the two bearings 7 a and 7 b of the output shaft 2, and a resin worm wheel 6 is formed integrally with the cored bar 5.

一方、ハウジング１に固定されたモータのモータ軸(図示しない)と同心に連結された回転軸１５と一体的に樹脂製のウォーム８が形成され、このウォーム８は、ウォームホイール６と噛み合うように配設されている。   On the other hand, a worm 8 made of resin is formed integrally with a rotary shaft 15 concentrically connected to a motor shaft (not shown) of a motor fixed to the housing 1, and the worm 8 meshes with the worm wheel 6. It is arranged.

出力軸２の入力軸４側には、トルクセンサー検出用の複数の溝１１が形成され、これら溝１１の径方向外側には、入力軸４側に一端が外嵌・固定され軸方向に延びる窓（図示なし）が溝１１に径方向に対向するように形成されたスリーブ１２が配置されている。このスリーブ１２の径方向外側にはコイル１３等が設けられている。これら溝１１、スリーブ１２、コイル１３等によりトルクセンサーが構成され、トーションバー９の捩じれに伴う溝１１とスリーブ１２の相対位置の変位を、コイル１３の磁気的な変化として検出することにより、トルクセンサーとしての機能を発揮するようになっている。   A plurality of grooves 11 for torque sensor detection are formed on the input shaft 4 side of the output shaft 2, and one end is externally fitted and fixed to the input shaft 4 side on the radially outer side of these grooves 11 and extends in the axial direction. A sleeve 12 formed so that a window (not shown) faces the groove 11 in the radial direction is arranged. A coil 13 and the like are provided outside the sleeve 12 in the radial direction. A torque sensor is constituted by the groove 11, the sleeve 12, the coil 13, and the like, and the displacement of the relative position between the groove 11 and the sleeve 12 due to the torsion of the torsion bar 9 is detected as a magnetic change of the coil 13. It is designed to function as a sensor.

これにより、トルクセンサーからの検出値に応じて、モータからの操舵補助力が印加され、これがウォーム８とウォームホイール６の噛み合いを介して出力軸２に伝達されるようになっている。   As a result, a steering assist force from the motor is applied according to the detection value from the torque sensor, and this is transmitted to the output shaft 2 through the meshing of the worm 8 and the worm wheel 6.

出力軸２の車両前方側には、ジョイント部３が設けられ、図示しないラック・ピニオン軸等に連結された操舵軸１６を連結したユニバーサルジョイントの機能を有している。このジョイント部３のヨーク２ａは、冷鍛成形により出力軸２と一体成形されている。即ち、ジョイント部３のヨーク２ａは、出力軸２との連結部を持たず、出力軸２の一部分として同一金属材より成形されている。   A joint portion 3 is provided on the vehicle front side of the output shaft 2 and has a function of a universal joint that connects a steering shaft 16 connected to a rack and pinion shaft (not shown). The yoke 2a of the joint portion 3 is integrally formed with the output shaft 2 by cold forging. That is, the yoke 2 a of the joint portion 3 does not have a connecting portion with the output shaft 2 and is formed of the same metal material as a part of the output shaft 2.

上記構成において、出力軸２の車両前方側では、従来のように、ピンチボルト１８(図３参照)による締め付けが必要でなくなるので、出力軸２の、軸受７ｂ端面からジョイント部３中心までの長さＬを短くすることができるため、例えば、モータや図示しないエンジン制御コンピュータ(ＥＣＵ：Electronic control unit)の位置的な干渉を回避し易くなり、車両レイアウト性を向上させることができる。   In the above configuration, on the vehicle front side of the output shaft 2, it is not necessary to tighten the pinch bolt 18 (see FIG. 3) as in the prior art, so the length of the output shaft 2 from the end surface of the bearing 7 b to the center of the joint portion 3 is long. Since the length L can be shortened, for example, positional interference between a motor and an engine control computer (ECU: electronic control unit) (not shown) can be easily avoided, and the vehicle layout can be improved.

また、出力軸２とヨーク２ａのセレーション加工とピンチボルトが不要になるのに伴って、低コスト化に寄与するものとなる。   Further, as the serration processing of the output shaft 2 and the yoke 2a and the pinch bolt become unnecessary, it contributes to cost reduction.

さらに、冷鍛成形による一体成形のため、従来のプレスヨークよりも強度が増すので、トルク伝達容量も大きくすることができる。   Further, since the strength is increased as compared with the conventional press yoke because of the integral molding by cold forging, the torque transmission capacity can be increased.

図２は、本発明の第２の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of an electric power steering apparatus showing a second embodiment of the present invention.

次に、本発明の第２の実施形態について図２を参照して説明する。同図におい
て、第１の実施形態と同一部材は同一番号を付しており、重複する説明は省略する。本実施形態が第１の実施形態と異なっているのは、ウォームホイール６の芯金５の一部が、出力軸２に外嵌する筒状の軸受部５ａとして形成されており、この軸受部５ａが軸受７ｂに軸支されている点である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that a part of the core metal 5 of the worm wheel 6 is formed as a cylindrical bearing portion 5 a that is externally fitted to the output shaft 2. The point 5a is pivotally supported by the bearing 7b.

この構成により、第１の実施形態の効果に加えて、カバー１ｂと軸受７ｂをヨーク２ａ側から挿入できるので、第１の実施形態よりも組み立て性を向上させることができるという効果がある。   With this configuration, in addition to the effects of the first embodiment, the cover 1b and the bearing 7b can be inserted from the yoke 2a side, so that the assemblability can be improved as compared with the first embodiment.

これは、上記第１の実施形態では、ヨーク２ａと出力軸２が一体化しているので、従来とは大きく異なった組み立て法を採用しなければならないが、この第２の実施形態では、従来の組み立て法を採用できるという意味での効果である。   In the first embodiment, since the yoke 2a and the output shaft 2 are integrated, it is necessary to employ an assembly method that is significantly different from the conventional one. However, in the second embodiment, the conventional method is different from the conventional one. The effect is that the assembly method can be adopted.

本発明の第１の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an electric power steering device showing a first embodiment of the present invention. 第２の実施形態を示す電動パワーステアリング装置の断面図である。It is sectional drawing of the electric power steering apparatus which shows 2nd Embodiment. 従来の電動パワーステアリング装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional electric power steering apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ ハウジング
１ａ モータハウジング
１ｂ カバー
２ 出力軸
２ａ ヨーク
３ ジョイント部
４ 入力軸
５ 芯金
６ ウォームホイール
７ａ 軸受(入力軸側)
７ｂ 軸受(ヨーク側)
８ ウォーム
９ トーションバー
１１ 溝
１２ スリーブ
１３ コイル
１５ 回転軸
１６ 操舵軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 1a Motor housing 1b Cover 2 Output shaft 2a Yoke 3 Joint part 4 Input shaft 5 Core metal 6 Worm wheel 7a Bearing (input shaft side)
7b Bearing (Yoke side)
8 Worm 9 Torsion bar 11 Groove 12 Sleeve 13 Coil 15 Rotating shaft 16 Steering shaft

Claims (2)

ハウジングに取り付けられ、補助操舵力をモータ軸から回転軸へ伝達するモータと、
当該回転軸と一体的に形成されたウォームと、前記ハウジングに配設された２つの軸受に軸支され、前記補助操舵力をユニバーサルジョイントを介して操舵軸に伝達する出力軸と、
当該出力軸内に配置され、固定ピンによって当該出力軸に固定されたトーションバーと、
前記出力軸に外嵌され、前記ウォームと噛み合うウォームホイールと、を有し、
前記モータの補助操舵力を前記出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置の出力軸構造において、
前記出力軸と、前記ユニバーサルジョイントのヨークは、冷鍛成形により一体成形されており、
前記出力軸の前記ヨーク側部分には、前記２つの軸受のうち車両前方側に配置された軸受と前記出力軸、又は、前記ウォームホイールと前記出力軸の軸方向の相対移動を規制する拡径部を備え、
前記ヨークは前記拡径部から延びており、
前記固定ピンは前記拡径部に形成された貫通孔に挿通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の出力軸構造。 A motor attached to the housing and transmitting an auxiliary steering force from the motor shaft to the rotation shaft;
A worm integrally formed with the rotating shaft, an output shaft that is pivotally supported by two bearings disposed in the housing, and transmits the auxiliary steering force to the steering shaft via a universal joint;
A torsion bar disposed in the output shaft and fixed to the output shaft by a fixing pin;
A worm wheel that is externally fitted to the output shaft and meshes with the worm,
In the output shaft structure of the electric power steering device that transmits the auxiliary steering force of the motor to the output shaft,
The output shaft and the universal joint yoke are integrally formed by cold forging ,
The yoke-side portion of the output shaft has an enlarged diameter that restricts relative movement in the axial direction of the bearing and the output shaft, or the worm wheel and the output shaft, of the two bearings. Part
The yoke extends from the enlarged diameter portion,
The output shaft structure of an electric power steering apparatus, wherein the fixing pin is inserted through a through hole formed in the enlarged diameter portion . 前記ウォームホイールの芯金は前記ユニバーサルジョイントに向かって延びる筒状部を備え、該筒状部に前記車両前方側に配置された軸受が外嵌されており、
当該軸受は前記ヨークの通過を許す内径寸法を有す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の出力軸構造。 The core metal of the worm wheel includes a cylindrical portion extending toward the universal joint , and a bearing disposed on the vehicle front side is fitted on the cylindrical portion ,
2. The output shaft structure of an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the bearing has an inner diameter that allows the yoke to pass therethrough .
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