パワーステアリング装置及びその製造方法
【課題】ハウジングを大型化することなく、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができるパワーステアリング装置と、その製造方法とを提供する。
【解決手段】パワーステアリング装置のハウジングＨは、垂直方向に隣接配置されたギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６を備える。ラック軸９及びそのラック軸と噛み合うピニオン軸６のピニオン部１１を収容するギヤボックス１５は、前記ピニオン軸６の挿通方向に当該ギヤボックス１５を貫通するピニオン軸収容室２６を有している。前記挿通方向に対し直交する方向でのピニオン軸収容室２６の横断面形状は、略長円形状をなしている。また、ラック軸９には、ラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸６との干渉を回避するための逃げ部９Ｂが設けられている。
【解決手段】パワーステアリング装置のハウジングＨは、垂直方向に隣接配置されたギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６を備える。ラック軸９及びそのラック軸と噛み合うピニオン軸６のピニオン部１１を収容するギヤボックス１５は、前記ピニオン軸６の挿通方向に当該ギヤボックス１５を貫通するピニオン軸収容室２６を有している。前記挿通方向に対し直交する方向でのピニオン軸収容室２６の横断面形状は、略長円形状をなしている。また、ラック軸９には、ラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸６との干渉を回避するための逃げ部９Ｂが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置と、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に示すように、従来のパワーステアリング装置１００は、下部ハウジング体としてのギヤボックス１０２及び上部ハウジング体としてのギヤケース１０３からなるハウジング１０１を備えている。このハウジング１０１内には、ハンドルからの操舵力が入力される入力軸１０４と、その入力軸１０４と同軸連結されるピニオン軸１０５と、そのピニオン軸１０５の回転運動を直線運動に変換して被操舵系に伝達するラック軸１０６と、例えば電動モータのような操舵補助力発生手段（図示略）からの操舵補助力を前記ピニオン軸１０５に伝達する減速機構１０７とが支持されている。減速機構１０７は、前記ピニオン軸１０５に一体回転可能に連結されたウォームホイール１０８と、操舵補助力発生手段の動力を前記ウォームホイール１０８に伝達するウォーム１０９とから構成されている。
【０００３】
図９の従来装置にあっては、入力軸１０４及びピニオン軸１０５の同軸連結体が、下位、中位及び上位の３つのボールベアリング（１１１〜１１３）によって前記ハウジング１０１に回動可能に支持されている。特に、ウォームホイール１０８を支持するピニオン軸１０５は、下位及び中位の２つのボールベアリング１１１，１１２によって回動可能に支持されている。そして、ピニオン軸１０５の下端付近に位置する下位ボールベアリング１１１では、その内輪１１１ａにピニオン軸１０５が隙間嵌めされると共に、外輪１１１ｂもギヤボックス１０２下部の環状の軸受け受部１２１に対して隙間嵌めされている。なお、下位ボールベアリングの内輪１１１ａはナット１１４によってピニオン軸１０５に押し当て固定され、下位ボールベアリングの外輪１１１ｂはプラグ１１５によってギヤボックス１０２に押し当て固定されている。
【０００４】
他方、ピニオン軸１０５の中程に位置する中位ボールベアリング１１２では、その内輪１１２ａにピニオン軸１０５が隙間嵌めされると共に、外輪１１２ｂがギヤボックス１０２上部の環状の軸受け受部１２２に対して圧入固定されている。また、入力軸１０４の中程に位置する上位ボールベアリング１１３では、その内輪１１３ａに入力軸１０４が隙間嵌めされると共に、外輪１１３ｂがギヤケース１０３上部の環状の軸受け受部１２３に対して圧入固定されている。なお、ウォームホイール１０８はピニオン軸１０５を介してギヤボックス１０２に回動可能に支持される一方で、ウォーム１０９は、ギヤケース１０３によって回動可能に支持されている。
【０００５】
図９の従来装置の組立てに際しては、先ず、ウォームホイール１０８を支持したピニオン軸１０５に入力軸１０４を同軸連結して主軸組立て体を構成する。また、下部ハウジング体としてのギヤボックス１０２にラック軸１０６を予め水平に挿入しておく。そして、ラック軸１０６を収容したギヤボックス１０２に前記主軸組立て体のピニオン軸１０５を垂直に挿入すると共に、ピニオン軸１０５をギヤボックス１０２に対し下位及び中位のボールベアリング１１１，１１２を用いて回動可能に支持する。その後、ギヤボックス１０２に支持された主軸組立て体に上部ハウジング体としてのギヤケース１０３を被せて、ギヤケース１０３をギヤボックス１０２に連結固定する。そして、入力軸１０４をギヤケース１０３に対し上位ボールベアリング１１３を用いて回動可能に支持する。
【０００６】
しかしながら、上記のような組立て手法は、図９に示すように、ラック軸１０６と噛み合うピニオン軸１０５のピニオン部が前記主軸組立て体の下端部付近に位置する設計、即ち前記主軸組立て体においてウォームホイール１０８がピニオン軸１０５のピニオン部と入力軸１０４との間に位置する設計のパワーステアリング装置において有効な組立て手法である。このような組立て手法は、ハウジングの下端部付近に減速機構を配置すると共に、ラック軸と噛み合うピニオン軸のピニオン部を減速機構のウォームホイールと入力軸との間に配置するような設計の別タイプのパワーステアリング装置に対して必ずしも適用できるものではない。仮に、かかる別タイプのパワーステアリング装置を、図９の従来装置と同様の組立て手順で組み立てようとした場合には、ハウジングの全部又は一部を意に反して大型化せざるを得ないであろう。
【０００７】
なお、ラック・アンド・ピニオン方式のステアリング装置であって、図９の従来装置と同様、ウォームホイールがピニオン軸のピニオン部と入力軸（ステアリング軸）との間に位置する設計の装置を開示した先行技術としては、特許文献１があげられる。
【特許文献１】特開２００２−６７９８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ハウジングを大型化することなく、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができるパワーステアリング装置と、その製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置である。本発明のパワーステアリング装置は、ハウジングと、前記ハウジングに回動可能に支持されると共に前記ハンドルからの操舵力が入力される入力軸と、前記入力軸と同軸連結された状態で前記ハウジングに回動可能に支持されるピニオン軸と、前記操舵補助力発生手段からの操舵補助力を前記ピニオン軸に伝達する減速機構と、前記ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換して前記被操舵系に伝達するラック軸とを備えている。前記ハウジングは、前記減速機構を支持するギヤケースと、当該ギヤケースに隣接し且つ前記ラック軸及びそのラック軸と噛み合う前記ピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに隣接し且つ前記入力軸を収容するスタブケースとから構成される。前記ギヤボックスには、前記ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室が設けられている。前記ラック軸には、一群のラック歯と、そのラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部とが設けられている。
【００１０】
本発明のパワーステアリング装置は、次のような複数の工程を経て製造される。即ち、第１工程では、前記入力軸及び前記ピニオン軸の同軸連結体を、そのピニオン軸を第１のボールベアリングを用いて前記ギヤケースに回動可能に装着しながら前記減速機構に作動連結することにより、第一次組立て体を構成する。第２工程では、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側に前記第一次組立て体のピニオン軸が相対的に片寄って配置される状態となるように、前記ギヤボックスに前記第一次組立て体を挿通すると共に、その片寄り配置状態において前記ラック軸を前記ギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入する。
【００１１】
第３工程では、前記ピニオン軸のピニオン部に前記ラック軸の逃げ部を対面させた状態で前記ギヤボックスの位置を調節することにより、前記第一次組立て体のピニオン軸を前記ピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めする。更に、当該ピニオン軸を第２のボールベアリングを用いて前記ギヤボックスに回動可能に装着すると共に、前記ギヤケースに対し前記ギヤボックスを連結することにより、第二次組立て体を構成する。第４工程では、前記第二次組立て体の入力軸を第３のボールベアリングを用いて前記スタブケースに回動可能に装着すると共に、前記ギヤボックスに対し前記スタブケースを連結する。こうして本発明のパワーステアリング装置の基本構造が構築される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパワーステアリング装置では、ハウジングをギヤケース、ギヤボックス及びスタブケースから構成すると共に、ギヤケースとスタブケースとの間に挟まれてラック軸及びピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスに、ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室を設けている。それ故、装置の組立て過程において、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側にピニオン軸を相対的に片寄って配置すると共に、その片寄り配置状態においてラック軸をギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入し、その後にピニオン軸をピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めし、ピニオン軸とラック軸とを噛み合わせるという組立て手順を採用することができる。従って、本発明のパワーステアリング装置によれば、ハウジング（特にギヤボックス）の寸法を比較的小さく保ったままでも、ピニオン軸及びラック軸などのパーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。
【００１３】
本発明のパワーステアリング装置では、ラック軸に、ラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的にピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部を設けている。このため、上記ピニオン軸の片寄り配置状態において、ピニオン軸のピニオン部にラック軸の逃げ部を対面させることができるのみならず、その対面状態を維持したままギヤボックスの位置を調節してピニオン軸及びラック軸をピニオン軸収容室内の規定位置に再位置決めする操作を非常に円滑に行うことが可能になる。そして、ピニオン軸及びラック軸の再位置決め完了後に、ピニオン軸とラック軸とを互いに噛み合わせることが可能になる。
【００１４】
本発明のパワーステアリング装置の製造方法によれば、上記のような第１〜第４工程を経てパワーステアリング装置の組立てを行うようにしたので、ハウジング（特にギヤボックス）を大型化しなくても、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。
【００１５】
特に、ピニオン軸の両端付近の径寸法又はピニオン軸の各端部に連結される物体の径寸法が当該ピニオン軸におけるピニオン部の径よりも大きくなるような設計の場合には、本発明の有用性は非常に高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、パワーステアリング装置１は、ハンドル２からの操舵力をステアリングコラム３及び中間シャフト４を経由して入力する入力軸５と、該入力軸５に同軸的に連結されたピニオン軸６と、ハンドル２の操舵力を検出する操舵力検出センサー手段７と、ハンドル２の操舵力に相応した操舵補助力を発生する操舵補助力発生手段としての電動モータＭと、電動モータＭからの操舵補助力をピニオン軸６に伝達する減速機構８と、ピニオン軸６の回転運動を直線運動に変換して被操舵系６０に伝達するラック軸９と、ハウジングＨとを備えている。
【００１８】
図２に示すように、ピニオン軸６は略棒状に形成され、ピニオン軸６の略中央部にはピニオン部１１が設定されている。ピニオン部１１よりも上のピニオン軸６上部はやや拡径状に形成されると共に当該上部には環状の逃げ凹部１０が形成されている。ピニオン軸６の下端部には、ウォームホイール１２がピニオン軸６と一体回転可能に設けられている。ピニオン軸６のピニオン部１１はラック軸９のラック歯９Ａに噛み合っている。ウォームホイール１２は、電動モータＭに作動連結されたウォーム１３に噛合している。ウォームホイール１２とウォーム１３とによって前記減速機構８が構成される。
【００１９】
ハウジングＨは、垂直方向に沿って互いに隣接配置されたギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６から構成されている。ギヤケース１４は最下位に位置し、スタブケース１６は最上位に位置し、ギヤボックス１５は両ケース１４，１６に挟まれた中位に位置する。
【００２０】
ギヤケース１４は、その下面側が開口し蓋体１９によって閉塞可能であると共に、その上面側には前記ピニオン軸６が挿通される軸挿通孔２１が開口している。ギヤケース１４にはウォームホイール１２が収容されると共に、ウォームホイール１２及びウォーム１３が共に同じ単体のギヤケース１４によって支持されている。ギヤケース１４の上面側には、前記軸挿通孔２１を中心にして環状の軸受け受部２２が立設されている。該軸受け受部２２には第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａが圧入固定され、第１のボールベアリング２３の内輪２３Ｂにはピニオン軸６が圧入固定されている。第１のボールベアリング２３とウォームホイール１２との間にはスペーサＳが設けられており、締付けナット６１によって、前記内輪２３Ｂとナット６１との間にスペーサＳ及びウォームホイール１２が締め付け固定されている。なお、ピニオン軸６は、ウォームホイール１２の中心孔に圧入されている。
【００２１】
ギヤボックス１５は、ピニオン軸６が貫通可能なように筒状に形成されており、その上部及び下部には軸挿通孔２４，２５が設けられている。ギヤボックス１５の内部空間はピニオン軸収容室２６を提供し、そのピニオン軸収容室２６内においてピニオン軸６のピニオン部１１とラック軸９のラック歯９Ａとが噛み合う。
【００２２】
ギヤボックス１５の下側の軸挿通孔２４の周縁には、環状の軸受け嵌入部２７が設けられると共に、ギヤボックス１５の上側の軸挿通孔２５の周縁には、環状の軸受け受部２８が設けられている。ギヤボックス１５の軸受け嵌入部２７には第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａが隙間嵌めされている。また、ギヤボックス１５の軸受け受部２８には第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａが圧入固定され、該第２のボールベアリング２９の内輪２９Ｂにはピニオン軸６が隙間嵌めされている。ただし、その内輪２９Ｂとピニオン軸６との間には環状弾性体としてのＯリング３０が介装されている。
【００２３】
図３（Ａ）はギヤボックス１５を上側から観た斜視図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。図３（Ａ）に示すように、ギヤボックス上部の軸受け受部２８は円環状に形成されている。上下二つの軸挿通孔２４，２５をつなぐピニオン軸収容室２６は、ピニオン軸６の挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすように形成されている。それ故、装置の組立て過程においてピニオン軸収容室２６内に仮配置されたピニオン軸６は、その長円形状の長径方向に沿って移動又は変位可能である。
【００２４】
図２に示すように、ギヤボックス１５の側面には開口３１が設けられ、該開口３１内にはラック軸押圧機構３２が配設される。該ラック軸押圧機構３２はラック軸９をピニオン軸６側へ押圧してラック歯９Ａをピニオン部１１に噛合させるものである。
【００２５】
図２に示すように、スタブケース１６は円筒状に形成され、その上下部には前記入力軸５が挿通される円形の軸挿通孔３３，３４が設けられている。また、スタブケース１６の側面には、センサ取付孔３８が設けられている。
【００２６】
スタブケース１６の下側の軸挿通孔３３の周縁には、環状の軸受け嵌入部３５が設けられると共に、スタブケース１６の上側の軸挿通孔３４の近傍には環状の軸受け受部３６が設けられている。
【００２７】
スタブケース１６の軸受け嵌入部３５には第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａが隙間嵌めされている。他方、スタブケース１６の軸受け受部３６には第３のボールベアリング３７の外輪３７Ａが圧入固定され、該第３のボールベアリング３７の内輪３７Ｂには入力軸５が隙間嵌めされている。ただし、その内輪３７Ｂと入力軸５との間には環状弾性体としてのＯリング３９が介装されている。なお、スタブケース１６の軸挿通孔３４には環状のオイルシール４０が設けられている。
【００２８】
図４に示すように、ラック軸９には、複数のラック歯９Ａと、ラック歯９Ａ群の一方の側においてラック歯のない平坦部又は凹部として形成された逃げ部９Ｂとが設けられている。この逃げ部９Ｂは、装置組付けの際に一時的にピニオン軸６のピニオン部１１との干渉を回避するための部位として機能する。
【００２９】
次に、ハンドル２からの操舵力を検出するための前記操舵力検出センサー手段７について説明する。図２に示すように、入力軸５は中空状に形成され、その内部にはトーションバー４１が挿入されている。該トーションバー４１は、上端側がピン４２によって入力軸５に取り付けられ、下端側は入力軸５内から下方へ突出している。
【００３０】
前記ピニオン軸６の上端部に形成された有底の凹部内には、入力軸５及びトーションバー４１の各下端部が挿入されており、トーションバー４１の下端部はセレーション４３を介してピニオン軸６に連結されている。なお、トーションバー４１の存在により、入力軸５とピニオン軸６とは互いにトルク伝達可能で且つ一定の軸相互振れ可能に連結されている。
【００３１】
入力軸５の下端部の外周とピニオン軸６の上端部の外周にはスリーブ４４が装着されている。該スリーブ４４の内周面には雌型のヘリカルスプライン４５が形成される一方、入力軸５の外周には雄型のヘリカルスプライン４６が形成されている。スリーブ４４のヘリカルスプライン４５と入力軸５のヘリカルスプライン４６とは互いに噛合している。スリーブ４４には軸方向に沿って長孔状の軸方向溝４７が形成されている。軸方向溝４７には、ピニオン軸６の上端部に水平に保持されたピン４８の先端が挿入されている。
【００３２】
このように構成された操舵力検出センサー手段７によれば、ハンドル２の操舵力に応じて入力軸５が回転してトーションバー４１が捩れることにより、スリーブ４４が、ヘリカルスプライン４５，４６からなるカム機構の螺旋軌道に沿って軸方向（垂直方向）へ移動することになる。
【００３３】
更に、スリーブ４４の外周部には凹部４９が形成され、この凹部４９にポテンショメータ５０の検出レバー５１が挿入されている。検出レバー５１が凹部４９に挿入されることで、スリーブ４４の軸方向への移動量をポテンショメータ５０が検出できる。つまり、スリーブ４４が前述のように軸方向へ移動した場合には、この移動をポテンショメータ５０が検出することにより、ハンドル２の操舵力が検出される。
【００３４】
なお、電動モータＭは、ポテンショメータ５０によって検出されたハンドル２の操舵力に応じた回転駆動力を発生する。この回転駆動力が、ウォーム１３及びウォームホイール１２を介してピニオン軸６に伝達されると共に、操舵補助力としてピニオン軸６からラック軸９に伝達される。
【００３５】
次に、本実施形態のパワーステアリング装置１の組立て手順を説明する。組立ての手順は主として、図５から図８に示した４つの工程からなっている。
【００３６】
図５は、第一次組立て体５２を構成するまでの第１工程を示す。第１工程では先ず、ピニオン軸６の上端部にトーションバー４１、入力軸５及びスリーブ４４を組み付けることにより、入力軸５及びピニオン軸６の同軸連結体（５，６）を形成する。次に、ピニオン軸６の下端部を第１のボールベアリング２３の内輪２３Ｂに圧入して、第１のボールベアリング２３をピニオン軸６に一体化する。
【００３７】
続いて、ピニオン軸６に一体化された第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａを、最下位ハウジングであるギヤケース１４の環状の軸受け受部２２に圧入して、前記同軸連結体（５，６）をギヤケース１４の上に立設する。その後、ギヤケース１４内においてピニオン軸６の下端部にスペーサＳを外嵌すると共に、ピニオン軸６の下端部にウォームホイール１２を圧入する。そして、スペーサＳ及びウォームホイール１２を締付けナット６１で締付け固定する。また、ウォーム１３をウォームホイール１２に噛み合わせつつ、ギヤケース１４に支持する。そして、ギヤケース１４の下面側に蓋体１９を取り付ける。こうして、前記同軸連結体（５，６）、ギヤケース１４及び減速機構８が一体化した第一次組立て体５２を構成する。
【００３８】
図６及び図７は、第一次組立て体５２から第二次組立て体５３を構成するまでの第２工程及び第３工程を示す。
【００３９】
図６に示す第２工程では、先ず、ギヤボックス１５の上部の環状の軸受け受部２８に第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａを圧入して、第２のボールベアリング２９をギヤボックス１５に予め一体化しておく。次に、このギヤボックス１５を第一次組立て体５２の上方から該第一次組立て体５２に外嵌する。その際、図６に示すように、ギヤボックス１５に一体化されている第２のボールベアリング２９をピニオン軸６の逃げ凹部１０に一時退避させながら、第一次組立て体５２のピニオン軸６が、ギヤボックス１５のピニオン軸収容室２６（横断面略長円形状）の長径方向の一方の端の側（図６では左側）に片寄るように、浮動状態のギヤボックス１５を第一次組立て体５２に対し相対位置決めする。
【００４０】
図６に示す相対位置決め状態では、ピニオン軸収容室２６の長径方向の他方の端（図６では右側）と、片寄って配置されたピニオン軸６のピニオン部１１との間に比較的大きな空間が確保される。それ故、ピニオン軸収容室２６内のこの比較的大きな空間に対して、ラック軸９を易々と挿入することができる。なお、図３（Ａ）における一点鎖線は、第一次組立て体５２のピニオン軸６がピニオン軸収容室２６の長径方向の一方の端の側に片寄って配置された位置を示す。ギヤボックス１５のピニオン軸収容室２６内にラック軸９を挿入することで、第２工程が完了する。
【００４１】
図７に示す第３工程では、先ず、ピニオン軸収容室２６に挿入されたラック軸９の逃げ部９Ｂがピニオン軸６のピニオン部１１に対面するようにラック軸９の位置を調節する。そして、ラック軸９の逃げ部９Ｂとピニオン軸６のピニオン部１１との対面関係を維持したまま、ギヤボックス１５の位置を調整することにより、第一次組立て体５２のピニオン軸６をピニオン軸収容室２６内の規定位置に相対位置決めする。なお、図３（Ａ）における二点鎖線は、ピニオン軸収容室２６におけるピニオン軸６の前記規定位置を示す。
【００４２】
このとき、ピニオン軸６の逃げ凹部１０から第２のボールベアリング２９が離脱する。そして、第２のボールベアリング２９の内輪２９Ｂとピニオン軸６の上部との間にＯリング３０を介在させながら、第２のボールベアリング２９がピニオン軸６の上部に装着される。
【００４３】
これに同期して、ギヤボックス１５の下部の軸受け嵌入部２７に対し、ギヤケース１４に固定された第１のボールベアリング２３が嵌合し、ギヤケース１４に対してギヤボックス１５が連結される。その結果、同軸連結体（５，６）のピニオン軸６が、第１のボールベアリング２３及び第２のボールベアリング２９を介してギヤケース１４及びギヤボックス１５に対し回動可能に支持される。
【００４４】
最後に図７に示すように、複数の連結ボルト１８（一つのみ図示）でギヤケース１４に対しギヤボックス１５を締結する。こうして、同軸連結体（５，６）、減速機構８、ギヤケース１４及びギヤボックス１５が一体化した第二次組立て体５３を構成する。
【００４５】
次に、図８に示す第４工程では、先ず、ラック軸９のラック歯９Ａとピニオン軸６のピニオン部１１とを噛み合わせた後、ラック軸９をピニオン軸６へ押圧するラック軸押圧機構３２をギヤボックス１５に組み付ける。他方で、スタブケース１６にオイルシール４０を取り付けると共に、スタブケース１６の上部の環状の軸受け受部３６に第３のボールベアリング３７の外輪３７Ａを圧入固定することで、第３のボールベアリング３７をスタブケース１６に予め一体化しておく。そして、第二次組立て体５３の入力軸５に対しその上側からスタブケース１６を被せる。
【００４６】
このとき、第３のボールベアリング３７の内輪３７Ｂと入力軸５との間にＯリング３９を介在させながら、第３のボールベアリング３７が入力軸５に装着される。また、これに同期して、スタブケース１６の下部の軸受け嵌入部３５に対し、ギヤボックス１５に固定された第２のボールベアリング２９が嵌合し、ギヤボックス１５に対してスタブケース１６が連結される。その結果、同軸連結体（５，６）が、第１、第２及び第３のボールベアリング２３，２９，３７を介してギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６からなるハウジングＨに対し回動可能に支持される。
【００４７】
最後に図８に示すように、複数の連結ボルト１７（一つのみ図示）でギヤボックス１５に対しスタブケース１６を締結することにより、図８に示すようなパワーステアリング装置の基本構造が完成する。その後、ポテンショメータ５０及び電動モータＭ等の電装品やタイロッドエンド（図示略）等を組み付けることによって、図２に示すパワーステアリング装置１が完成する。
【００４８】
［実施形態の効果］
本実施形態では、減速機構８を構成するウォームホイール１２及びウォーム１３が同じ単体のギヤケース１４に支持されている。また、ピニオン軸６が第１のボールベアリング２３の内輪２３Ｂに圧入固定されると共に第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａがギヤケース１４の環状の軸受け受部２２に圧入固定されることで、第１のボールベアリング２３の内外輪がピニオン軸６及びギヤケース１４に同心固定されている。その結果、ウォームホイール１２とウォーム１３との間のバックラッシの主な変動要因からピニオン軸６の軸受け構造が除外され、バックラッシの主な変動要因は、ギヤケース１４自体の加工精度やウォームホイール１２及びウォーム１３の部品加工精度にほぼ限定されることになる。従って、従来よりも、減速機構８におけるバックラッシの変動を抑制してバックラッシ制御を容易化することができる。また、減速機構８の作動抵抗（回転抵抗）の変動を抑制することができる。
【００４９】
更に、減速機構８におけるバックラッシを極力小さくすることができると共に、第１のボールベアリングの外輪２３Ａ及び内輪２３Ｂともに圧入による固定を採用して隙間嵌めを排除したことで、減速機構８のバックラッシや第１のボールベアリング２３の取付け構造に起因するラトル音の発生を従来よりも低減することができる。
【００５０】
本実施形態では、ピニオン軸６をギヤボックス１５に回動可能に支持する第２のボールベアリング２９について、第２のボールベアリングの外輪２９Ａをギヤボックス１５の環状の軸受け受部２８に圧入固定すると共に、第２のボールベアリングの内輪２９Ｂとピニオン軸６との間に環状弾性体としてのＯリング３０を介装してピニオン軸６を弾性支持している。このＯリング３０の作用によりピニオン軸６は調芯され、振動等の影響を受けにくくなる。このように第２のボールベアリング２９及びＯリング３０によってピニオン軸６を弾性支持したことで、ピニオン軸６の作動抵抗（回転抵抗）の低減と、軸受けの隙間に起因するラトル音の低減とを図ることができる。
【００５１】
本実施形態では、入力軸５をスタブケース１６に回動可能に支持する第３のボールベアリング３７について、第３のボールベアリングの外輪３７Ａをスタブケース１６の環状の軸受け受部３６に圧入固定すると共に、第３のボールベアリングの内輪３７Ｂと入力軸５との間に環状弾性体としてのＯリング３９を介装して入力軸５を弾性支持している。このＯリング３９の作用により入力軸５は調芯され、振動等の影響を受けにくくなる。このように第３のボールベアリング３７及びＯリング３９によって入力軸５を弾性支持したことで、入力軸５の作動抵抗（回転抵抗）の低減と、軸受けの隙間に起因するラトル音の低減とを図ることができる。
【００５２】
本実施形態のパワーステアリング装置１では、ハウジングＨをギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６から構成すると共に、ギヤケース１４とスタブケース１６とに挟まれてラック軸９及びピニオン軸６のピニオン部１１を収容するギヤボックス１５に、ピニオン軸６の挿通方向（図２では垂直方向）に当該ギヤボックス１５を貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向（図２では水平方向）での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室２６を設けている。それ故、図２に示す第２工程において、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室２６の長径方向の一方の端の側にピニオン軸６を片寄って配置すると共に、その片寄り配置状態においてラック軸９をピニオン軸収容室２６に挿入し、その後にピニオン軸６をピニオン軸収容室２６内の規定位置に位置決めし、ピニオン軸６とラック軸９とを噛み合わせるという組立て手順を採用することができる。従って本実施形態によれば、ギヤボックス１５の寸法を比較的小さく保ったままでも、ピニオン軸６及びラック軸９を円滑且つ効率的に組み付けることができる。
【００５３】
本実施形態では、ラック軸９に、ラック歯９Ａ群の一方端にあって組付けの際一時的にピニオン軸６との干渉を回避するための逃げ部９Ｂを設けている。このため、ピニオン軸６の上記片寄り配置状態において、ピニオン軸６のピニオン部１１にラック軸９の逃げ部９Ｂを対面させることができるのみならず、その対面状態を維持したままギヤボックス１５の位置を調節してピニオン軸６及びラック軸９をピニオン軸収容室２６内の規定位置に再位置決めする操作を非常に円滑に行うことができる。そして、ピニオン軸６及びラック軸９の再位置決め完了後に、ピニオン軸６とラック軸９とを互いに噛み合わせることができる。
【００５４】
本実施形態では、上記のような第１〜第４工程を経てパワーステアリング装置１の組立てを行うので、ハウジングＨの中位を占めるギヤボックス１５を大型化しなくても、入力軸５、ピニオン軸６、ラック軸９、減速機構８などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。特に本実施形態のように、ピニオン軸６の上端部付近の径がピニオン部１１の径よりも若干大きく、且つピニオン軸６の下端部に連結されるウォームホイール１２の径寸法が非常に大きい設計の場合には、本発明の有用性は非常に高まる。
【００５５】
［変更例］
第２のボールベアリング２９に隣接するＯリング３０の位置は変更されてもよい。即ち、第２のボールベアリング２９の内輪２９Ｂにピニオン軸６を圧入固定すると共に、ギヤボックス１５の軸受け受部２８に第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａを隙間嵌めし、その外輪２９Ａと軸受け受部２８との間にＯリング３０を介装してもよい。
【００５６】
第３のボールベアリング３７に隣接するＯリング３９の位置は変更されてもよい。即ち、第３のボールベアリング３７の内輪３７Ｂに入力軸５を圧入固定すると共に、スタブケース１６の軸受け受部３６に第３のボールベアリング３７の外輪３７Ａを隙間嵌めし、その外輪３７Ａと軸受け受部３６との間にＯリング３９を介装してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】パワーステアリング装置及びその周辺機構の概略を示す図。
【図２】図１のII―II矢示方向断面に相当するパワーステアリング装置の縦断面図。
【図３】（Ａ）はギヤボックスを上側から観た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ矢示方向断面図。
【図４】ラック軸の全体を示す正面図。
【図５】パワーステアリング装置の組立て手順の第１工程を示す断面図。
【図６】パワーステアリング装置の組立て手順の第２工程を示す断面図。
【図７】パワーステアリング装置の組立て手順の第３工程を示す断面図。
【図８】パワーステアリング装置の組立て手順の第４工程を示す断面図。
【図９】従来のパワーステアリング装置の縦断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１ パワーステアリング装置
２ ハンドル
５ 入力軸
６ ピニオン軸
８ 減速機構
９ ラック軸
９Ａ ラック歯
９Ｂ 逃げ部
１１ ピニオン軸のピニオン部
１２ ウォームホイール（減速機構の一部）
１３ ウォーム（減速機構の一部）
１４ ギヤケース（ハウジングの一部）
１５ ギヤボックス（ハウジングの一部）
１６ スタブケース（ハウジングの一部）
２２ 軸受け受部
２３ 第１のボールベアリング
２６ ピニオン軸収容室
２８ 軸受け受部
２９ 第２のボールベアリング
３０ Ｏリング（環状弾性体）
３６ 軸受け受部
３７ 第３のボールベアリング
３９ Ｏリング（環状弾性体）
６０ 被操舵系
Ｈ ハウジング
Ｍ 電動モータ（操舵補助力発生手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置と、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に示すように、従来のパワーステアリング装置１００は、下部ハウジング体としてのギヤボックス１０２及び上部ハウジング体としてのギヤケース１０３からなるハウジング１０１を備えている。このハウジング１０１内には、ハンドルからの操舵力が入力される入力軸１０４と、その入力軸１０４と同軸連結されるピニオン軸１０５と、そのピニオン軸１０５の回転運動を直線運動に変換して被操舵系に伝達するラック軸１０６と、例えば電動モータのような操舵補助力発生手段（図示略）からの操舵補助力を前記ピニオン軸１０５に伝達する減速機構１０７とが支持されている。減速機構１０７は、前記ピニオン軸１０５に一体回転可能に連結されたウォームホイール１０８と、操舵補助力発生手段の動力を前記ウォームホイール１０８に伝達するウォーム１０９とから構成されている。
【０００３】
図９の従来装置にあっては、入力軸１０４及びピニオン軸１０５の同軸連結体が、下位、中位及び上位の３つのボールベアリング（１１１〜１１３）によって前記ハウジング１０１に回動可能に支持されている。特に、ウォームホイール１０８を支持するピニオン軸１０５は、下位及び中位の２つのボールベアリング１１１，１１２によって回動可能に支持されている。そして、ピニオン軸１０５の下端付近に位置する下位ボールベアリング１１１では、その内輪１１１ａにピニオン軸１０５が隙間嵌めされると共に、外輪１１１ｂもギヤボックス１０２下部の環状の軸受け受部１２１に対して隙間嵌めされている。なお、下位ボールベアリングの内輪１１１ａはナット１１４によってピニオン軸１０５に押し当て固定され、下位ボールベアリングの外輪１１１ｂはプラグ１１５によってギヤボックス１０２に押し当て固定されている。
【０００４】
他方、ピニオン軸１０５の中程に位置する中位ボールベアリング１１２では、その内輪１１２ａにピニオン軸１０５が隙間嵌めされると共に、外輪１１２ｂがギヤボックス１０２上部の環状の軸受け受部１２２に対して圧入固定されている。また、入力軸１０４の中程に位置する上位ボールベアリング１１３では、その内輪１１３ａに入力軸１０４が隙間嵌めされると共に、外輪１１３ｂがギヤケース１０３上部の環状の軸受け受部１２３に対して圧入固定されている。なお、ウォームホイール１０８はピニオン軸１０５を介してギヤボックス１０２に回動可能に支持される一方で、ウォーム１０９は、ギヤケース１０３によって回動可能に支持されている。
【０００５】
図９の従来装置の組立てに際しては、先ず、ウォームホイール１０８を支持したピニオン軸１０５に入力軸１０４を同軸連結して主軸組立て体を構成する。また、下部ハウジング体としてのギヤボックス１０２にラック軸１０６を予め水平に挿入しておく。そして、ラック軸１０６を収容したギヤボックス１０２に前記主軸組立て体のピニオン軸１０５を垂直に挿入すると共に、ピニオン軸１０５をギヤボックス１０２に対し下位及び中位のボールベアリング１１１，１１２を用いて回動可能に支持する。その後、ギヤボックス１０２に支持された主軸組立て体に上部ハウジング体としてのギヤケース１０３を被せて、ギヤケース１０３をギヤボックス１０２に連結固定する。そして、入力軸１０４をギヤケース１０３に対し上位ボールベアリング１１３を用いて回動可能に支持する。
【０００６】
しかしながら、上記のような組立て手法は、図９に示すように、ラック軸１０６と噛み合うピニオン軸１０５のピニオン部が前記主軸組立て体の下端部付近に位置する設計、即ち前記主軸組立て体においてウォームホイール１０８がピニオン軸１０５のピニオン部と入力軸１０４との間に位置する設計のパワーステアリング装置において有効な組立て手法である。このような組立て手法は、ハウジングの下端部付近に減速機構を配置すると共に、ラック軸と噛み合うピニオン軸のピニオン部を減速機構のウォームホイールと入力軸との間に配置するような設計の別タイプのパワーステアリング装置に対して必ずしも適用できるものではない。仮に、かかる別タイプのパワーステアリング装置を、図９の従来装置と同様の組立て手順で組み立てようとした場合には、ハウジングの全部又は一部を意に反して大型化せざるを得ないであろう。
【０００７】
なお、ラック・アンド・ピニオン方式のステアリング装置であって、図９の従来装置と同様、ウォームホイールがピニオン軸のピニオン部と入力軸（ステアリング軸）との間に位置する設計の装置を開示した先行技術としては、特許文献１があげられる。
【特許文献１】特開２００２−６７９８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ハウジングを大型化することなく、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができるパワーステアリング装置と、その製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置である。本発明のパワーステアリング装置は、ハウジングと、前記ハウジングに回動可能に支持されると共に前記ハンドルからの操舵力が入力される入力軸と、前記入力軸と同軸連結された状態で前記ハウジングに回動可能に支持されるピニオン軸と、前記操舵補助力発生手段からの操舵補助力を前記ピニオン軸に伝達する減速機構と、前記ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換して前記被操舵系に伝達するラック軸とを備えている。前記ハウジングは、前記減速機構を支持するギヤケースと、当該ギヤケースに隣接し且つ前記ラック軸及びそのラック軸と噛み合う前記ピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに隣接し且つ前記入力軸を収容するスタブケースとから構成される。前記ギヤボックスには、前記ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室が設けられている。前記ラック軸には、一群のラック歯と、そのラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部とが設けられている。
【００１０】
本発明のパワーステアリング装置は、次のような複数の工程を経て製造される。即ち、第１工程では、前記入力軸及び前記ピニオン軸の同軸連結体を、そのピニオン軸を第１のボールベアリングを用いて前記ギヤケースに回動可能に装着しながら前記減速機構に作動連結することにより、第一次組立て体を構成する。第２工程では、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側に前記第一次組立て体のピニオン軸が相対的に片寄って配置される状態となるように、前記ギヤボックスに前記第一次組立て体を挿通すると共に、その片寄り配置状態において前記ラック軸を前記ギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入する。
【００１１】
第３工程では、前記ピニオン軸のピニオン部に前記ラック軸の逃げ部を対面させた状態で前記ギヤボックスの位置を調節することにより、前記第一次組立て体のピニオン軸を前記ピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めする。更に、当該ピニオン軸を第２のボールベアリングを用いて前記ギヤボックスに回動可能に装着すると共に、前記ギヤケースに対し前記ギヤボックスを連結することにより、第二次組立て体を構成する。第４工程では、前記第二次組立て体の入力軸を第３のボールベアリングを用いて前記スタブケースに回動可能に装着すると共に、前記ギヤボックスに対し前記スタブケースを連結する。こうして本発明のパワーステアリング装置の基本構造が構築される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパワーステアリング装置では、ハウジングをギヤケース、ギヤボックス及びスタブケースから構成すると共に、ギヤケースとスタブケースとの間に挟まれてラック軸及びピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスに、ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室を設けている。それ故、装置の組立て過程において、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側にピニオン軸を相対的に片寄って配置すると共に、その片寄り配置状態においてラック軸をギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入し、その後にピニオン軸をピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めし、ピニオン軸とラック軸とを噛み合わせるという組立て手順を採用することができる。従って、本発明のパワーステアリング装置によれば、ハウジング（特にギヤボックス）の寸法を比較的小さく保ったままでも、ピニオン軸及びラック軸などのパーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。
【００１３】
本発明のパワーステアリング装置では、ラック軸に、ラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的にピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部を設けている。このため、上記ピニオン軸の片寄り配置状態において、ピニオン軸のピニオン部にラック軸の逃げ部を対面させることができるのみならず、その対面状態を維持したままギヤボックスの位置を調節してピニオン軸及びラック軸をピニオン軸収容室内の規定位置に再位置決めする操作を非常に円滑に行うことが可能になる。そして、ピニオン軸及びラック軸の再位置決め完了後に、ピニオン軸とラック軸とを互いに噛み合わせることが可能になる。
【００１４】
本発明のパワーステアリング装置の製造方法によれば、上記のような第１〜第４工程を経てパワーステアリング装置の組立てを行うようにしたので、ハウジング（特にギヤボックス）を大型化しなくても、入力軸、ピニオン軸、ラック軸、減速機構などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。
【００１５】
特に、ピニオン軸の両端付近の径寸法又はピニオン軸の各端部に連結される物体の径寸法が当該ピニオン軸におけるピニオン部の径よりも大きくなるような設計の場合には、本発明の有用性は非常に高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、パワーステアリング装置１は、ハンドル２からの操舵力をステアリングコラム３及び中間シャフト４を経由して入力する入力軸５と、該入力軸５に同軸的に連結されたピニオン軸６と、ハンドル２の操舵力を検出する操舵力検出センサー手段７と、ハンドル２の操舵力に相応した操舵補助力を発生する操舵補助力発生手段としての電動モータＭと、電動モータＭからの操舵補助力をピニオン軸６に伝達する減速機構８と、ピニオン軸６の回転運動を直線運動に変換して被操舵系６０に伝達するラック軸９と、ハウジングＨとを備えている。
【００１８】
図２に示すように、ピニオン軸６は略棒状に形成され、ピニオン軸６の略中央部にはピニオン部１１が設定されている。ピニオン部１１よりも上のピニオン軸６上部はやや拡径状に形成されると共に当該上部には環状の逃げ凹部１０が形成されている。ピニオン軸６の下端部には、ウォームホイール１２がピニオン軸６と一体回転可能に設けられている。ピニオン軸６のピニオン部１１はラック軸９のラック歯９Ａに噛み合っている。ウォームホイール１２は、電動モータＭに作動連結されたウォーム１３に噛合している。ウォームホイール１２とウォーム１３とによって前記減速機構８が構成される。
【００１９】
ハウジングＨは、垂直方向に沿って互いに隣接配置されたギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６から構成されている。ギヤケース１４は最下位に位置し、スタブケース１６は最上位に位置し、ギヤボックス１５は両ケース１４，１６に挟まれた中位に位置する。
【００２０】
ギヤケース１４は、その下面側が開口し蓋体１９によって閉塞可能であると共に、その上面側には前記ピニオン軸６が挿通される軸挿通孔２１が開口している。ギヤケース１４にはウォームホイール１２が収容されると共に、ウォームホイール１２及びウォーム１３が共に同じ単体のギヤケース１４によって支持されている。ギヤケース１４の上面側には、前記軸挿通孔２１を中心にして環状の軸受け受部２２が立設されている。該軸受け受部２２には第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａが圧入固定され、第１のボールベアリング２３の内輪２３Ｂにはピニオン軸６が圧入固定されている。第１のボールベアリング２３とウォームホイール１２との間にはスペーサＳが設けられており、締付けナット６１によって、前記内輪２３Ｂとナット６１との間にスペーサＳ及びウォームホイール１２が締め付け固定されている。なお、ピニオン軸６は、ウォームホイール１２の中心孔に圧入されている。
【００２１】
ギヤボックス１５は、ピニオン軸６が貫通可能なように筒状に形成されており、その上部及び下部には軸挿通孔２４，２５が設けられている。ギヤボックス１５の内部空間はピニオン軸収容室２６を提供し、そのピニオン軸収容室２６内においてピニオン軸６のピニオン部１１とラック軸９のラック歯９Ａとが噛み合う。
【００２２】
ギヤボックス１５の下側の軸挿通孔２４の周縁には、環状の軸受け嵌入部２７が設けられると共に、ギヤボックス１５の上側の軸挿通孔２５の周縁には、環状の軸受け受部２８が設けられている。ギヤボックス１５の軸受け嵌入部２７には第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａが隙間嵌めされている。また、ギヤボックス１５の軸受け受部２８には第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａが圧入固定され、該第２のボールベアリング２９の内輪２９Ｂにはピニオン軸６が隙間嵌めされている。ただし、その内輪２９Ｂとピニオン軸６との間には環状弾性体としてのＯリング３０が介装されている。
【００２３】
図３（Ａ）はギヤボックス１５を上側から観た斜視図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。図３（Ａ）に示すように、ギヤボックス上部の軸受け受部２８は円環状に形成されている。上下二つの軸挿通孔２４，２５をつなぐピニオン軸収容室２６は、ピニオン軸６の挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすように形成されている。それ故、装置の組立て過程においてピニオン軸収容室２６内に仮配置されたピニオン軸６は、その長円形状の長径方向に沿って移動又は変位可能である。
【００２４】
図２に示すように、ギヤボックス１５の側面には開口３１が設けられ、該開口３１内にはラック軸押圧機構３２が配設される。該ラック軸押圧機構３２はラック軸９をピニオン軸６側へ押圧してラック歯９Ａをピニオン部１１に噛合させるものである。
【００２５】
図２に示すように、スタブケース１６は円筒状に形成され、その上下部には前記入力軸５が挿通される円形の軸挿通孔３３，３４が設けられている。また、スタブケース１６の側面には、センサ取付孔３８が設けられている。
【００２６】
スタブケース１６の下側の軸挿通孔３３の周縁には、環状の軸受け嵌入部３５が設けられると共に、スタブケース１６の上側の軸挿通孔３４の近傍には環状の軸受け受部３６が設けられている。
【００２７】
スタブケース１６の軸受け嵌入部３５には第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａが隙間嵌めされている。他方、スタブケース１６の軸受け受部３６には第３のボールベアリング３７の外輪３７Ａが圧入固定され、該第３のボールベアリング３７の内輪３７Ｂには入力軸５が隙間嵌めされている。ただし、その内輪３７Ｂと入力軸５との間には環状弾性体としてのＯリング３９が介装されている。なお、スタブケース１６の軸挿通孔３４には環状のオイルシール４０が設けられている。
【００２８】
図４に示すように、ラック軸９には、複数のラック歯９Ａと、ラック歯９Ａ群の一方の側においてラック歯のない平坦部又は凹部として形成された逃げ部９Ｂとが設けられている。この逃げ部９Ｂは、装置組付けの際に一時的にピニオン軸６のピニオン部１１との干渉を回避するための部位として機能する。
【００２９】
次に、ハンドル２からの操舵力を検出するための前記操舵力検出センサー手段７について説明する。図２に示すように、入力軸５は中空状に形成され、その内部にはトーションバー４１が挿入されている。該トーションバー４１は、上端側がピン４２によって入力軸５に取り付けられ、下端側は入力軸５内から下方へ突出している。
【００３０】
前記ピニオン軸６の上端部に形成された有底の凹部内には、入力軸５及びトーションバー４１の各下端部が挿入されており、トーションバー４１の下端部はセレーション４３を介してピニオン軸６に連結されている。なお、トーションバー４１の存在により、入力軸５とピニオン軸６とは互いにトルク伝達可能で且つ一定の軸相互振れ可能に連結されている。
【００３１】
入力軸５の下端部の外周とピニオン軸６の上端部の外周にはスリーブ４４が装着されている。該スリーブ４４の内周面には雌型のヘリカルスプライン４５が形成される一方、入力軸５の外周には雄型のヘリカルスプライン４６が形成されている。スリーブ４４のヘリカルスプライン４５と入力軸５のヘリカルスプライン４６とは互いに噛合している。スリーブ４４には軸方向に沿って長孔状の軸方向溝４７が形成されている。軸方向溝４７には、ピニオン軸６の上端部に水平に保持されたピン４８の先端が挿入されている。
【００３２】
このように構成された操舵力検出センサー手段７によれば、ハンドル２の操舵力に応じて入力軸５が回転してトーションバー４１が捩れることにより、スリーブ４４が、ヘリカルスプライン４５，４６からなるカム機構の螺旋軌道に沿って軸方向（垂直方向）へ移動することになる。
【００３３】
更に、スリーブ４４の外周部には凹部４９が形成され、この凹部４９にポテンショメータ５０の検出レバー５１が挿入されている。検出レバー５１が凹部４９に挿入されることで、スリーブ４４の軸方向への移動量をポテンショメータ５０が検出できる。つまり、スリーブ４４が前述のように軸方向へ移動した場合には、この移動をポテンショメータ５０が検出することにより、ハンドル２の操舵力が検出される。
【００３４】
なお、電動モータＭは、ポテンショメータ５０によって検出されたハンドル２の操舵力に応じた回転駆動力を発生する。この回転駆動力が、ウォーム１３及びウォームホイール１２を介してピニオン軸６に伝達されると共に、操舵補助力としてピニオン軸６からラック軸９に伝達される。
【００３５】
次に、本実施形態のパワーステアリング装置１の組立て手順を説明する。組立ての手順は主として、図５から図８に示した４つの工程からなっている。
【００３６】
図５は、第一次組立て体５２を構成するまでの第１工程を示す。第１工程では先ず、ピニオン軸６の上端部にトーションバー４１、入力軸５及びスリーブ４４を組み付けることにより、入力軸５及びピニオン軸６の同軸連結体（５，６）を形成する。次に、ピニオン軸６の下端部を第１のボールベアリング２３の内輪２３Ｂに圧入して、第１のボールベアリング２３をピニオン軸６に一体化する。
【００３７】
続いて、ピニオン軸６に一体化された第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａを、最下位ハウジングであるギヤケース１４の環状の軸受け受部２２に圧入して、前記同軸連結体（５，６）をギヤケース１４の上に立設する。その後、ギヤケース１４内においてピニオン軸６の下端部にスペーサＳを外嵌すると共に、ピニオン軸６の下端部にウォームホイール１２を圧入する。そして、スペーサＳ及びウォームホイール１２を締付けナット６１で締付け固定する。また、ウォーム１３をウォームホイール１２に噛み合わせつつ、ギヤケース１４に支持する。そして、ギヤケース１４の下面側に蓋体１９を取り付ける。こうして、前記同軸連結体（５，６）、ギヤケース１４及び減速機構８が一体化した第一次組立て体５２を構成する。
【００３８】
図６及び図７は、第一次組立て体５２から第二次組立て体５３を構成するまでの第２工程及び第３工程を示す。
【００３９】
図６に示す第２工程では、先ず、ギヤボックス１５の上部の環状の軸受け受部２８に第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａを圧入して、第２のボールベアリング２９をギヤボックス１５に予め一体化しておく。次に、このギヤボックス１５を第一次組立て体５２の上方から該第一次組立て体５２に外嵌する。その際、図６に示すように、ギヤボックス１５に一体化されている第２のボールベアリング２９をピニオン軸６の逃げ凹部１０に一時退避させながら、第一次組立て体５２のピニオン軸６が、ギヤボックス１５のピニオン軸収容室２６（横断面略長円形状）の長径方向の一方の端の側（図６では左側）に片寄るように、浮動状態のギヤボックス１５を第一次組立て体５２に対し相対位置決めする。
【００４０】
図６に示す相対位置決め状態では、ピニオン軸収容室２６の長径方向の他方の端（図６では右側）と、片寄って配置されたピニオン軸６のピニオン部１１との間に比較的大きな空間が確保される。それ故、ピニオン軸収容室２６内のこの比較的大きな空間に対して、ラック軸９を易々と挿入することができる。なお、図３（Ａ）における一点鎖線は、第一次組立て体５２のピニオン軸６がピニオン軸収容室２６の長径方向の一方の端の側に片寄って配置された位置を示す。ギヤボックス１５のピニオン軸収容室２６内にラック軸９を挿入することで、第２工程が完了する。
【００４１】
図７に示す第３工程では、先ず、ピニオン軸収容室２６に挿入されたラック軸９の逃げ部９Ｂがピニオン軸６のピニオン部１１に対面するようにラック軸９の位置を調節する。そして、ラック軸９の逃げ部９Ｂとピニオン軸６のピニオン部１１との対面関係を維持したまま、ギヤボックス１５の位置を調整することにより、第一次組立て体５２のピニオン軸６をピニオン軸収容室２６内の規定位置に相対位置決めする。なお、図３（Ａ）における二点鎖線は、ピニオン軸収容室２６におけるピニオン軸６の前記規定位置を示す。
【００４２】
このとき、ピニオン軸６の逃げ凹部１０から第２のボールベアリング２９が離脱する。そして、第２のボールベアリング２９の内輪２９Ｂとピニオン軸６の上部との間にＯリング３０を介在させながら、第２のボールベアリング２９がピニオン軸６の上部に装着される。
【００４３】
これに同期して、ギヤボックス１５の下部の軸受け嵌入部２７に対し、ギヤケース１４に固定された第１のボールベアリング２３が嵌合し、ギヤケース１４に対してギヤボックス１５が連結される。その結果、同軸連結体（５，６）のピニオン軸６が、第１のボールベアリング２３及び第２のボールベアリング２９を介してギヤケース１４及びギヤボックス１５に対し回動可能に支持される。
【００４４】
最後に図７に示すように、複数の連結ボルト１８（一つのみ図示）でギヤケース１４に対しギヤボックス１５を締結する。こうして、同軸連結体（５，６）、減速機構８、ギヤケース１４及びギヤボックス１５が一体化した第二次組立て体５３を構成する。
【００４５】
次に、図８に示す第４工程では、先ず、ラック軸９のラック歯９Ａとピニオン軸６のピニオン部１１とを噛み合わせた後、ラック軸９をピニオン軸６へ押圧するラック軸押圧機構３２をギヤボックス１５に組み付ける。他方で、スタブケース１６にオイルシール４０を取り付けると共に、スタブケース１６の上部の環状の軸受け受部３６に第３のボールベアリング３７の外輪３７Ａを圧入固定することで、第３のボールベアリング３７をスタブケース１６に予め一体化しておく。そして、第二次組立て体５３の入力軸５に対しその上側からスタブケース１６を被せる。
【００４６】
このとき、第３のボールベアリング３７の内輪３７Ｂと入力軸５との間にＯリング３９を介在させながら、第３のボールベアリング３７が入力軸５に装着される。また、これに同期して、スタブケース１６の下部の軸受け嵌入部３５に対し、ギヤボックス１５に固定された第２のボールベアリング２９が嵌合し、ギヤボックス１５に対してスタブケース１６が連結される。その結果、同軸連結体（５，６）が、第１、第２及び第３のボールベアリング２３，２９，３７を介してギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６からなるハウジングＨに対し回動可能に支持される。
【００４７】
最後に図８に示すように、複数の連結ボルト１７（一つのみ図示）でギヤボックス１５に対しスタブケース１６を締結することにより、図８に示すようなパワーステアリング装置の基本構造が完成する。その後、ポテンショメータ５０及び電動モータＭ等の電装品やタイロッドエンド（図示略）等を組み付けることによって、図２に示すパワーステアリング装置１が完成する。
【００４８】
［実施形態の効果］
本実施形態では、減速機構８を構成するウォームホイール１２及びウォーム１３が同じ単体のギヤケース１４に支持されている。また、ピニオン軸６が第１のボールベアリング２３の内輪２３Ｂに圧入固定されると共に第１のボールベアリング２３の外輪２３Ａがギヤケース１４の環状の軸受け受部２２に圧入固定されることで、第１のボールベアリング２３の内外輪がピニオン軸６及びギヤケース１４に同心固定されている。その結果、ウォームホイール１２とウォーム１３との間のバックラッシの主な変動要因からピニオン軸６の軸受け構造が除外され、バックラッシの主な変動要因は、ギヤケース１４自体の加工精度やウォームホイール１２及びウォーム１３の部品加工精度にほぼ限定されることになる。従って、従来よりも、減速機構８におけるバックラッシの変動を抑制してバックラッシ制御を容易化することができる。また、減速機構８の作動抵抗（回転抵抗）の変動を抑制することができる。
【００４９】
更に、減速機構８におけるバックラッシを極力小さくすることができると共に、第１のボールベアリングの外輪２３Ａ及び内輪２３Ｂともに圧入による固定を採用して隙間嵌めを排除したことで、減速機構８のバックラッシや第１のボールベアリング２３の取付け構造に起因するラトル音の発生を従来よりも低減することができる。
【００５０】
本実施形態では、ピニオン軸６をギヤボックス１５に回動可能に支持する第２のボールベアリング２９について、第２のボールベアリングの外輪２９Ａをギヤボックス１５の環状の軸受け受部２８に圧入固定すると共に、第２のボールベアリングの内輪２９Ｂとピニオン軸６との間に環状弾性体としてのＯリング３０を介装してピニオン軸６を弾性支持している。このＯリング３０の作用によりピニオン軸６は調芯され、振動等の影響を受けにくくなる。このように第２のボールベアリング２９及びＯリング３０によってピニオン軸６を弾性支持したことで、ピニオン軸６の作動抵抗（回転抵抗）の低減と、軸受けの隙間に起因するラトル音の低減とを図ることができる。
【００５１】
本実施形態では、入力軸５をスタブケース１６に回動可能に支持する第３のボールベアリング３７について、第３のボールベアリングの外輪３７Ａをスタブケース１６の環状の軸受け受部３６に圧入固定すると共に、第３のボールベアリングの内輪３７Ｂと入力軸５との間に環状弾性体としてのＯリング３９を介装して入力軸５を弾性支持している。このＯリング３９の作用により入力軸５は調芯され、振動等の影響を受けにくくなる。このように第３のボールベアリング３７及びＯリング３９によって入力軸５を弾性支持したことで、入力軸５の作動抵抗（回転抵抗）の低減と、軸受けの隙間に起因するラトル音の低減とを図ることができる。
【００５２】
本実施形態のパワーステアリング装置１では、ハウジングＨをギヤケース１４、ギヤボックス１５及びスタブケース１６から構成すると共に、ギヤケース１４とスタブケース１６とに挟まれてラック軸９及びピニオン軸６のピニオン部１１を収容するギヤボックス１５に、ピニオン軸６の挿通方向（図２では垂直方向）に当該ギヤボックス１５を貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向（図２では水平方向）での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室２６を設けている。それ故、図２に示す第２工程において、前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室２６の長径方向の一方の端の側にピニオン軸６を片寄って配置すると共に、その片寄り配置状態においてラック軸９をピニオン軸収容室２６に挿入し、その後にピニオン軸６をピニオン軸収容室２６内の規定位置に位置決めし、ピニオン軸６とラック軸９とを噛み合わせるという組立て手順を採用することができる。従って本実施形態によれば、ギヤボックス１５の寸法を比較的小さく保ったままでも、ピニオン軸６及びラック軸９を円滑且つ効率的に組み付けることができる。
【００５３】
本実施形態では、ラック軸９に、ラック歯９Ａ群の一方端にあって組付けの際一時的にピニオン軸６との干渉を回避するための逃げ部９Ｂを設けている。このため、ピニオン軸６の上記片寄り配置状態において、ピニオン軸６のピニオン部１１にラック軸９の逃げ部９Ｂを対面させることができるのみならず、その対面状態を維持したままギヤボックス１５の位置を調節してピニオン軸６及びラック軸９をピニオン軸収容室２６内の規定位置に再位置決めする操作を非常に円滑に行うことができる。そして、ピニオン軸６及びラック軸９の再位置決め完了後に、ピニオン軸６とラック軸９とを互いに噛み合わせることができる。
【００５４】
本実施形態では、上記のような第１〜第４工程を経てパワーステアリング装置１の組立てを行うので、ハウジングＨの中位を占めるギヤボックス１５を大型化しなくても、入力軸５、ピニオン軸６、ラック軸９、減速機構８などの各パーツを円滑且つ効率的に組み立てることができる。特に本実施形態のように、ピニオン軸６の上端部付近の径がピニオン部１１の径よりも若干大きく、且つピニオン軸６の下端部に連結されるウォームホイール１２の径寸法が非常に大きい設計の場合には、本発明の有用性は非常に高まる。
【００５５】
［変更例］
第２のボールベアリング２９に隣接するＯリング３０の位置は変更されてもよい。即ち、第２のボールベアリング２９の内輪２９Ｂにピニオン軸６を圧入固定すると共に、ギヤボックス１５の軸受け受部２８に第２のボールベアリング２９の外輪２９Ａを隙間嵌めし、その外輪２９Ａと軸受け受部２８との間にＯリング３０を介装してもよい。
【００５６】
第３のボールベアリング３７に隣接するＯリング３９の位置は変更されてもよい。即ち、第３のボールベアリング３７の内輪３７Ｂに入力軸５を圧入固定すると共に、スタブケース１６の軸受け受部３６に第３のボールベアリング３７の外輪３７Ａを隙間嵌めし、その外輪３７Ａと軸受け受部３６との間にＯリング３９を介装してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】パワーステアリング装置及びその周辺機構の概略を示す図。
【図２】図１のII―II矢示方向断面に相当するパワーステアリング装置の縦断面図。
【図３】（Ａ）はギヤボックスを上側から観た斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ矢示方向断面図。
【図４】ラック軸の全体を示す正面図。
【図５】パワーステアリング装置の組立て手順の第１工程を示す断面図。
【図６】パワーステアリング装置の組立て手順の第２工程を示す断面図。
【図７】パワーステアリング装置の組立て手順の第３工程を示す断面図。
【図８】パワーステアリング装置の組立て手順の第４工程を示す断面図。
【図９】従来のパワーステアリング装置の縦断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１ パワーステアリング装置
２ ハンドル
５ 入力軸
６ ピニオン軸
８ 減速機構
９ ラック軸
９Ａ ラック歯
９Ｂ 逃げ部
１１ ピニオン軸のピニオン部
１２ ウォームホイール（減速機構の一部）
１３ ウォーム（減速機構の一部）
１４ ギヤケース（ハウジングの一部）
１５ ギヤボックス（ハウジングの一部）
１６ スタブケース（ハウジングの一部）
２２ 軸受け受部
２３ 第１のボールベアリング
２６ ピニオン軸収容室
２８ 軸受け受部
２９ 第２のボールベアリング
３０ Ｏリング（環状弾性体）
３６ 軸受け受部
３７ 第３のボールベアリング
３９ Ｏリング（環状弾性体）
６０ 被操舵系
Ｈ ハウジング
Ｍ 電動モータ（操舵補助力発生手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに回動可能に支持されると共に前記ハンドルからの操舵力が入力される入力軸と、
前記入力軸と同軸連結された状態で前記ハウジングに回動可能に支持されるピニオン軸と、
前記操舵補助力発生手段からの操舵補助力を前記ピニオン軸に伝達する減速機構と、
前記ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換して前記被操舵系に伝達するラック軸とを備えており、
前記ハウジングが、前記減速機構を支持するギヤケースと、当該ギヤケースに隣接し且つ前記ラック軸及びそのラック軸と噛み合う前記ピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに隣接し且つ前記入力軸を収容するスタブケースとから構成され、
前記ギヤボックスには、前記ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室が設けられており、
前記ラック軸には、一群のラック歯と、そのラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部とが設けられている
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーステアリング装置の製造方法であって、
前記入力軸及び前記ピニオン軸の同軸連結体を、そのピニオン軸を第１のボールベアリングを用いて前記ギヤケースに回動可能に装着しながら前記減速機構に作動連結することにより、第一次組立て体を構成する第１工程と、
前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側に前記第一次組立て体のピニオン軸が相対的に片寄って配置される状態となるように、前記ギヤボックスに前記第一次組立て体を挿通すると共に、その片寄り配置状態において前記ラック軸を前記ギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入する第２工程と、
前記ピニオン軸のピニオン部に前記ラック軸の逃げ部を対面させた状態で前記ギヤボックスの位置を調節することにより、前記第一次組立て体のピニオン軸を前記ピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めし、当該ピニオン軸を第２のボールベアリングを用いて前記ギヤボックスに回動可能に装着すると共に、前記ギヤケースに対し前記ギヤボックスを連結することにより、第二次組立て体を構成する第３工程と、
前記第二次組立て体の入力軸を第３のボールベアリングを用いて前記スタブケースに回動可能に装着すると共に、前記ギヤボックスに対し前記スタブケースを連結する第４工程と、を備えてなるパワーステアリング装置の製造方法。
【請求項１】
ハンドルの操舵力を操舵補助力発生手段によって生み出された操舵補助力を付加しつつ被操舵系に伝達するパワーステアリング装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに回動可能に支持されると共に前記ハンドルからの操舵力が入力される入力軸と、
前記入力軸と同軸連結された状態で前記ハウジングに回動可能に支持されるピニオン軸と、
前記操舵補助力発生手段からの操舵補助力を前記ピニオン軸に伝達する減速機構と、
前記ピニオン軸の回転運動を直線運動に変換して前記被操舵系に伝達するラック軸とを備えており、
前記ハウジングが、前記減速機構を支持するギヤケースと、当該ギヤケースに隣接し且つ前記ラック軸及びそのラック軸と噛み合う前記ピニオン軸のピニオン部を収容するギヤボックスと、前記ギヤボックスに隣接し且つ前記入力軸を収容するスタブケースとから構成され、
前記ギヤボックスには、前記ピニオン軸の挿通方向に当該ギヤボックスを貫通すると共に前記挿通方向に対し直交する方向での横断面形状が略長円形状をなすピニオン軸収容室が設けられており、
前記ラック軸には、一群のラック歯と、そのラック歯群の一方端にあって組付けの際一時的に前記ピニオン軸との干渉を回避するための逃げ部とが設けられている
ことを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーステアリング装置の製造方法であって、
前記入力軸及び前記ピニオン軸の同軸連結体を、そのピニオン軸を第１のボールベアリングを用いて前記ギヤケースに回動可能に装着しながら前記減速機構に作動連結することにより、第一次組立て体を構成する第１工程と、
前記横断面略長円形状のピニオン軸収容室の長径方向の一方の端の側に前記第一次組立て体のピニオン軸が相対的に片寄って配置される状態となるように、前記ギヤボックスに前記第一次組立て体を挿通すると共に、その片寄り配置状態において前記ラック軸を前記ギヤボックスのピニオン軸収容室に挿入する第２工程と、
前記ピニオン軸のピニオン部に前記ラック軸の逃げ部を対面させた状態で前記ギヤボックスの位置を調節することにより、前記第一次組立て体のピニオン軸を前記ピニオン軸収容室内の規定位置に位置決めし、当該ピニオン軸を第２のボールベアリングを用いて前記ギヤボックスに回動可能に装着すると共に、前記ギヤケースに対し前記ギヤボックスを連結することにより、第二次組立て体を構成する第３工程と、
前記第二次組立て体の入力軸を第３のボールベアリングを用いて前記スタブケースに回動可能に装着すると共に、前記ギヤボックスに対し前記スタブケースを連結する第４工程と、を備えてなるパワーステアリング装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１２００９４（Ｐ２００９−１２００９４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９７８７４（Ｐ２００７−２９７８７４）
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１６日（２００７．１１．１６）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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