(57)【要約】【課題】ギヤケースと蓋の間の防水性を確保しつつ、ウォームシャフトとウォームホイールを通じて軸受に作用する荷重も吸収すること。【解決手段】ドライバーが操舵ハンドルに加える操舵力を補助するパワーステアリング装置１００であって、電動モータ７の駆動に伴って回転するウォームシャフト２と、ウォームシャフト２と噛み合い、ラック軸に電動モータ７の回転力を伝達するためのウォームホイール１と、ウォームシャフト２の先端側を回転自在に支持する軸受１１と、ウォームシャフト２を収容するギヤケース３と、ギヤケース３の先端部に形成された開口部３ｂを封止する蓋６と、ギヤケース３と蓋６との間で圧縮して配置される第１弾性部４１と、ギヤケース３の内周面３３ａと軸受１１の外周面１１ａとの間に配置される第２弾性部４２と、を備え、第１弾性部４１と第２弾性部４２は薄肉部７０を介して一体に形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバーが操舵ハンドルに加える操舵力を補助するパワーステアリング装置であって、
電動モータの駆動に伴って回転するウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトと噛み合い、車輪を転舵するラック軸に前記電動モータの回転力を伝達するためのウォームホイールと、
前記ウォームシャフトの先端側を回転自在に支持する軸受と、
前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、
前記ギヤケースの先端部に形成された開口部を封止する蓋と、
前記ギヤケースと前記蓋との間で圧縮して配置される第１弾性部と、
前記ギヤケースの内周面と前記軸受の外周面との間に配置される第２弾性部と、を備え、
前記第１弾性部と前記第２弾性部は薄肉部を介して一体に形成されることを特徴とするパワーステアリング装置。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記ギヤケースと前記蓋との間で圧縮されない厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
【請求項３】
前記第１弾性部は、前記ギヤケース及び前記蓋の少なくとも一方のシール面と接触して圧縮変形するシール部を有し、
前記薄肉部は、前記シール部と連続して形成され、前記シール面との間に隙間を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーステアリング装置。
【請求項４】
前記第１弾性部の前記シール部は円形形状であることを特徴とする請求項３に記載のパワーステアリング装置。
【請求項５】
前記第１弾性部及び前記第２弾性部と一体に形成され、前記軸受と前記蓋との間で圧縮して配置される第３弾性部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のパワーステアリング装置。
【請求項６】
前記軸受に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の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、パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ケース４と蓋６との間を外部に対してシールする弾性体７が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の弾性体７は、ケース４と蓋６の間をシールする機能を有すると共に、車輪側からウォーム軸２とウォームホイール３を通じて軸受２ａに作用する荷重を吸収する機能も有し、軸受２ａとケース４の接触打音を防止している。
【０００５】
特許文献１に記載の弾性体７では、互いの機能を発揮する際に発生する荷重が影響し合って、互いの機能が有効に発揮されないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ギヤケースと蓋の間の防水性を確保しつつ、ウォームシャフトとウォームホイールを通じて軸受に作用する荷重も吸収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ドライバーが操舵ハンドルに加える操舵力を補助するパワーステアリング装置であって、電動モータの駆動に伴って回転するウォームシャフトと、前記ウォームシャフトと噛み合い、車輪を転舵するラック軸に前記電動モータの回転力を伝達するためのウォームホイールと、前記ウォームシャフトの先端側を回転自在に支持する軸受と、前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、前記ギヤケースの先端部に形成された開口部を封止する蓋と、前記ギヤケースと前記蓋との間で圧縮して配置される第１弾性部と、前記ギヤケースの内周面と前記軸受の外周面との間に配置される第２弾性部と、を備え、前記第１弾性部と前記第２弾性部は薄肉部を介して一体に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１弾性部と第２弾性部が薄肉部を介して一体に形成されることによって、第１弾性部と第２弾性部は互いに独立になるため、互いに影響を及ぼすことが防止される。したがって、ギヤケースと蓋の間の防水性を確保しつつ、ウォームシャフトとウォームホイールを通じて軸受に作用する荷重も吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】環状リングの拡大断面図である。
【図３】軸受収容穴の内周面３１ａ、第２軸受の外周面１１ａ、第２環状溝の内周面３３ａ、及び第２弾性部の内周面４２ａの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置１００について説明する。
【００１１】
パワーステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバーが操舵ハンドルに加える操舵力を補助する装置である。
【００１２】
図１に示すように、パワーステアリング装置１００は、電動モータ７の出力軸に連結され電動モータ７の駆動に伴って回転するウォームシャフト２と、ウォームシャフト２と噛み合うと共に操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられ、車輪を転舵するラック軸に電動モータ７の回転力を伝達するためのウォームホイール１と、を備える。電動モータ７の駆動に伴ってウォームシャフト２が回転し、ウォームシャフト２の回転が減速してウォームホイール１に伝達される。ウォームホイール１とウォームシャフト２にてウォーム減速機が構成される。
【００１３】
電動モータ７は、操舵軸を構成する入力軸と出力軸との相対回転によって捩れるトーションバーの捩れ量に基づいて演算される操舵トルクに対応するトルクを出力する。電動モータ７から出力されたトルクは、ウォームシャフト２からウォームホイール１に伝達されて操舵軸にアシストトルクとして付与される。
【００１４】
ウォームシャフト２は金属製のギヤケース３に収容される。ウォームシャフト２の一部には、ウォームホイール１の歯部１ａと噛み合う歯部２ａが形成される。ギヤケース３の内周面には歯部２ａに対応する位置に開口部が形成され、その開口部を通じてウォームシャフト２の歯部２ａとウォームホイール１の歯部１ａとが噛み合う。
【００１５】
ウォームシャフト２の電動モータ７側である基端側は、第１軸受４によって回転自在に支持される。第１軸受４は、環状の内輪と外輪の間にボールが介在されたものである。第１軸受４の外輪は、ギヤケース３に形成された段部３ａとギヤケース３内に締結されたロックナット５との間で挟持される。第１軸受４の内輪は、ウォームシャフト２の段部２ｂとウォームシャフト２の端部に圧入されるジョイント９との間で挟持される。これにより、ウォームシャフト２の軸方向への移動が規制される。
【００１６】
ギヤケース３の先端部には開口部３ｂが形成され、その開口部３ｂは蓋６によって封止される。蓋６は、締結部材としてのボルト８によってギヤケース３に締結される。ギヤケース３と蓋６の間には、両者の間をシールする弾性部材としての環状リング１０が介装される。
【００１７】
ウォームシャフト２の先端側は、第２軸受１１によって回転自在に支持される。第２軸受１１は、環状の内輪と外輪の間にボールが介在されたものである。第２軸受１１の内輪は、ウォームシャフト２の先端部付近に形成された段部２ｃに係止される。
【００１８】
ギヤケース３の先端側の外周面には、平面状の端面１７ａを有するフランジ部１７が突出して形成される。フランジ部１７には貫通孔１３が形成される。ギヤケース３の内周面に開口する貫通孔１３の開口部は、第２軸受１１の外周面１１ａに臨んで形成される。貫通孔１３内には付勢部材としてのコイルスプリング１２が収装される。フランジ部１７の端面１７ａに開口する貫通孔１３の開口部は、ボルト１４によって封止される。
【００１９】
コイルスプリング１２は、ボルト１４の先端面と第２軸受１１の外周面１１ａとの間にて圧縮された状態で貫通孔１３内に収装され、ウォームシャフト２の歯部２ａとウォームホイール１の歯部１ａとの隙間が小さくなる方向に第２軸受１１を付勢する。つまり、コイルスプリング１２は、第２軸受１１の外周面１１ａに付勢力を付与することによって、ウォームシャフト２をウォームホイール１に向けて付勢するものである。
【００２０】
ギヤケース３における第２軸受１１が収容される軸受収容穴３１は、第２軸受１１がコイルスプリング１２の付勢力によってウォームホイール１に向けて移動できるように形成される。具体的には、軸受収容穴３１は長穴形状に形成される。
【００２１】
図３を参照して、軸受収容穴３１の長穴形状について説明する。第２軸受１１が第１軸受４と同心状態である場合の第２軸受１１の中心は点Ｘである。軸受収容穴３１の内周面３１ａは、中心Ｘからコイルスプリング１２側へ所定長さＤ１だけオフセットした点Ｙを中心とする第１半円弧面５１と、中心Ｘからウォームホイール１側へ所定長さＤ２だけオフセットした点Ｚを中心とする第２半円弧面５２と、第１及び第２半円弧面５１，５２と連接する一対の平面５３と、からなる。第１半円弧面５１と第２半円弧面５２は、一対の平面５３を挟んで対称である。一対の平面５３はコイルスプリング１２の付勢方向と平行に形成され、一対の平面５３間の長さは第２軸受１１の外径よりやや大きい。このように、軸受収容穴３１は長穴形状であるため、第２軸受１１は軸受収容穴３１内を移動可能となる。Ｄ２はＤ１よりも長い寸法に設定される。
【００２２】
電動パワーステアリング装置１００の通常動作時（以下、単に「通常動作時」と称する。）では、第２軸受１１はコイルスプリング１２の付勢力によってウォームホイール１側に付勢されるため、ウォームシャフト２とウォームホイール１の歯部１ａ，２ａのバックラッシュはない状態となる。パワーステアリング装置１００の駆動に伴ってウォームシャフト２とウォームホイール１の歯部１ａ，２ａの摩耗が進めば、コイルスプリング１２の付勢力によって第２軸受１１が軸受収容穴３１内を移動することによって、ウォームシャフト２とウォームホイール１のバックラッシュが低減される。
【００２３】
軸受収容穴３１内での第２軸受１１の移動を可能とするために、軸受収容穴３１の加工には、高い加工精度が要求される。しかし、ギヤケース３の電動モータ７側の開口部からギヤケース３内に工具を挿入して軸受収容穴３１を加工する場合には、要求される加工精度を得難い。このような事情から、ギヤケース３の先端部に開口部３ｂを形成し、その開口部３ｂからギヤケース３内に工具を挿入して軸受収容穴３１の加工が行われる。このように、ギヤケース３に要求される加工精度に起因してギヤケース３の先端部には開口部３ｂが形成され、その開口部３ｂを封止するために蓋６が必要となる。ギヤケース３に蓋６が設けられることによって、ギヤケース３と蓋６の間の防水性が要求される。その防水性を確保するために環状リング１０が設けられる。
【００２４】
以下では、主に図２及び図３を参照して、環状リング１０について詳しく説明する。
【００２５】
図２に示すように、ギヤケース３の開口部３ｂ近傍の内周面には、開口部３ｂ側から順に、第１環状溝３２と、第１環状溝３２と比較して内径が小さくかつ軸受収容穴３１と比較して内径が大きい第２環状溝３３と、軸受収容穴３１と、が連続して形成される。
【００２６】
環状リング１０は、天然ゴム又はゴム系合成樹脂で成形されるものであり、環状に形成される。環状リング１０は、第１環状溝３２内でギヤケース３と蓋６との間で圧縮して配置される第１弾性部４１と、第２環状溝３３内に配置される第２弾性部４２と、第２軸受１１と蓋６との間で圧縮して配置される第３弾性部４３と、を一体に有する。
【００２７】
第１弾性部４１は、第１環状溝３２の底面であるシール面３２ａに接触して圧縮変形するシール部４１ａを有する。第１弾性部４１は、シール部４１ａが圧縮変形することによってギヤケース３と蓋６の間で圧縮して配置されるものであり、ギヤケース３と蓋６の間をシールする機能を有する。
【００２８】
シール部４１ａは、表面が曲面状である円形形状に形成される。シール部４１ａを円形形状に形成することによって、シール部４１ａが直線状に形成される場合と比較して、シール面３２ａによって圧縮される圧縮代（締代）を大きくすることができるため、第１弾性部４１のシール性能が向上する。図２では、シール面３２ａと点線部で囲まれた部分が圧縮代である。シール部４１ａは、蓋６の端面であるシール面６ａに接触して圧縮変形するように形成してもよい。つまり、シール部４１ａは、ギヤケース３のシール面３２ａ及び蓋６のシール面６ａの少なくとも一方と接触して圧縮変形するように形成される。
【００２９】
第２弾性部４２は、第２環状溝３３の内周面３３ａと第２軸受１１の外周面１１ａとの間に配置される。コイルスプリング１２の付勢力によって第２軸受１１がウォームホイール１側に付勢され、ウォームシャフト２とウォームホイール１の歯部１ａ，２ａのバックラッシュがない通常動作時では、第２軸受１１の外周面１１ａと第２弾性部４２の内周面４２ａとの間には隙間Ｔ１が存在する。したがって、通常動作時では、第２弾性部４２は第２軸受１１をウォームホイール１側に付勢しておらず、コイルスプリング１２のみが第２軸受１１をバックラッシュが低減する方向に付勢している。これは、通常動作時において第２弾性部４２も第２軸受１１をウォームホイール１側に付勢するように構成した場合には、ウォームシャフト２とウォームホイール１の歯部１ａ，２ａの摩擦力が大きくなり過ぎて作動抵抗が増加してしまうおそれがあるためである。
【００３０】
第２軸受１１の外周面１１ａと軸受収容穴３１の内周面３１ａとの間には隙間Ｔ２が存在する。隙間Ｔ１は、隙間Ｔ２と比較して径方向の寸法が小さい。つまり、第２弾性部４２の内周面４２ａの内径は軸受収容穴３１の内周面３１ａの内径と比較して小さい。
【００３１】
車輪側からコイルスプリング１２の付勢力を超える荷重がウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて入力された場合には、第２軸受１１はコイルスプリング１２の付勢力に抗して勢いよく移動することになる。この場合には、第２軸受１１は、軸受収容穴３１内を移動して第２弾性部４２の内周面４２ａに当接し、その後、第２弾性部４２を圧縮しながらさらに移動して軸受収容穴３１の内周面３１ａに当接する。第２弾性部４２は、車輪側から入力される荷重を吸収して、第２軸受１１が軸受収容穴３１の内周面３１ａに勢いよく当たることを防止し、第２軸受１１とギヤケース３との当たりによる接触打音の発生を低減するように作用する。このように、第２弾性部４２は、ウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重を吸収する機能を有する。
【００３２】
第２環状溝３３は軸受収容穴３１と同様に長穴形状に形成される。図３に示すように、第２環状溝３３の内周面３３ａは、点Ｙを中心とする第１半円弧面６１と、点Ｚを中心とする第２半円弧面６２と、第１及び第２半円弧面６１，６２と連接する一対の平面６３と、からなる。第１半円弧面６１と第２半円弧面６２は、一対の平面６３を挟んで対称である。平面６３は平面５３と平行に形成され、平面６３の長さは平面５３の長さと同一である。第１及び第２半円弧面６１，６２の曲率半径は、第１及び第２半円弧面５１，５２の曲率半径と比較して大きい。
【００３３】
第２環状溝３３が長穴形状であるため、第２環状溝３３に収容される第２弾性部４２の内周面４２ａも長穴形状となる。第２弾性部４２の内周面４２ａを長穴形状とすることによって、内周面４２ａが真円形状である場合と比較して、第２軸受１１の外周面１１ａと第２弾性部４２の内周面４２ａとの間の隙間Ｔ１を大きくすることができる。したがって、通常動作時において、第２弾性部４２が第２軸受１１をウォームホイール１側に付勢することをより確実に防止することが可能となる。
【００３４】
図１及び２に示すように、第３弾性部４３は、第２軸受１１と蓋６との間で圧縮して配置され、第２軸受１１を軸方向に付勢してウォームシャフト２の段部２ｃに押し付けるものである。これにより、第２軸受１１の軸方向のガタつきが低減される。
【００３５】
第３弾性部４３は、第２軸受１１と接触して圧縮変形する複数の突起部４３ａを有する。このように構成することによって、第３弾性部４３が第２軸受１１を付勢する付勢力が大きくなり過ぎることが防止され、軸受収容穴３１内での第２軸受１１の移動が阻害されることがない。突起部４３ａは、蓋６と接触して圧縮変形するように形成してもよい。つまり、突起部４３ａは、第２軸受１１と蓋６の少なくとも一方と接触して圧縮変形するように形成される。
【００３６】
ここで、第１弾性部４１はギヤケース３と蓋６の間をシールする機能を有し、第２弾性部４２はウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重を吸収する機能を有する。このように、第１弾性部４１と第２弾性部４２は異なる機能を有するものであるが、一体に形成される。これは、第１弾性部４１と第２弾性部４２を別体に形成する場合と比較して、部品点数を削減することができると共に、ギヤケース３への組み付け工数を低減することができるためである。また、ギヤケース３への組み付け忘れを防止するという観点からも効果的である。
【００３７】
しかし、第１弾性部４１と第２弾性部４２を一体に形成することによって、互いに影響し合って、互いの機能に悪影響を及ぼすおそれがある。具体的に説明すると、第１弾性部４１は、ギヤケース３と蓋６との間で圧縮荷重を受けているため、その圧縮荷重が第２弾性部４２に伝達された場合には、第２弾性部４２がウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重を設計値通りに吸収できなくなるおそれがある。その場合には、第２軸受１１とギヤケース３との当たりによる接触打音の発生を低減することができない。また、第２弾性部４２がウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重を吸収する際に、第２弾性部４２の荷重が第１弾性部４１に伝達された場合には、第１弾性部４１のシール部４１ａの圧縮代が変化して、ギヤケース３と蓋６の間の防水性が低下するおそれがある。
【００３８】
この対策として、図２に示すように、第１弾性部４１と第２弾性部４２は薄肉部７０を介して一体に形成される。薄肉部７０は、第１弾性部４１と第２弾性部４２の境界部がくびれて形成されることによって構成される。
【００３９】
薄肉部７０は、ギヤケース３と蓋６との間で圧縮されない厚さに形成される。これにより、第１弾性部４１と第２弾性部４２は互いに独立になるため、互いに影響を及ぼすことが防止される。
【００４０】
薄肉部７０は、第１弾性部４１のシール部４１ａと連続して形成され、第１環状溝３２のシール面３２ａとの間に所定深さの隙間７１を有する。これにより、隙間７１はシール部４１ａの圧縮変形を吸収するように作用するため、第１弾性部４１と第２弾性部４２の互いの影響をより低減することができる。シール部４１ａが蓋６のシール面６ａに接触して圧縮変形するように形成される場合には、薄肉部７０は、蓋６のシール面６ａとの間に隙間７１を有するように形成される。つまり、薄肉部７０は、ギヤケース３のシール面３２ａ及び蓋６のシール面６ａの少なくとも一方との間に隙間７１を有するように形成される。
【００４１】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００４２】
第１弾性部４１は、ギヤケース３と蓋６との間で圧縮荷重を受けて配置され、ギヤケース３と蓋６の間をシールする機能を有する。一方、第２弾性部４２はウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重を吸収する機能を有しており、第２弾性部４２の荷重特性は、第２軸受１１とギヤケース３との当たりによる接触打音の発生を低減する上で重要である。第１弾性部４１と第２弾性部４２が薄肉部７０を介して一体に形成されることによって、第１弾性部４１と第２弾性部４２は互いに独立になるため、第１弾性部４１と第２弾性部４２の荷重が互いに伝達されることが防止され、互いに影響を及ぼすことが防止される。したがって、第１弾性部４１のシール部４１ａの圧縮代が第２弾性部４２の荷重の影響を受けて変化することが防止されると共に、第２弾性部４２の荷重特性が第１弾性部４１の荷重を受けて変化することも防止される。したがって、ギヤケース３と蓋６の間の防水性を確保しつつ、ウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重も吸収することができる。
【００４３】
以下に、上記実施形態の変形例について説明する。
（１）上記実施形態では、ウォームシャフト２とウォームホイール１の歯部１ａ，２ａのバックラッシュを低減するために、コイルスプリング１２によって第２軸受１１を付勢する構成である。この構成に代わり、コイルスプリング１２を廃止すると共に、通常動作時において第２弾性部４２が第２軸受１１をウォームホイール１側に付勢するように構成してもよい。この場合には、第２弾性部４２は、ウォームシャフト２とウォームホイール１の歯部１ａ，２ａのバックラッシュを低減する機能と、ウォームシャフト２とウォームホイール１を通じて第２軸受１１に作用する荷重を吸収する機能とを有することになる。
（２）第３弾性部４３は、第１弾性部４１及び第２弾性部４２と一体に形成せず、別体に形成するようにしてもよい。
（３）上記実施形態では、ウォームホイール１は操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられると説明した。しかし、この構成に代え、ウォームホイール１を、操舵軸とは別体に設けられラック軸に噛み合うピニオン軸に設けるようにしてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ドライバーがハンドルに加える操舵力を補助するパワーステアリング装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１００  パワーステアリング装置
１      ウォームホイール
２      ウォームシャフト
３      ギヤケース
７      電動モータ
１０    環状リング
１１    第２軸受
１１ａ  外周面
１２    コイルスプリング
３１    軸受収容穴
３１ａ  内周面
３２    第１環状溝
３３    第２環状溝
３３ａ  内周面
４１    第１弾性部
４１ａ  シール部
４２    第２弾性部
４２ａ  内周面
４３    第３弾性部
４３ａ  突起部
７０    薄肉部
７１    隙間
【図１】
2014125113.tif 000003
【図２】
2014125113.tif 000004
【図３】
2014125113.tif 000005