(57)【要約】【課題】第１ハウジングと第２ハウジングの接合部分である第１嵌合部の肉厚を厚くすることなく所望の剛性の得られるシール構造を提供することを目的とする。【解決手段】第１ハウジングである第1ラックハウジング１２の端部に、嵌合外周面１８ｂと嵌合外周面１８ｂに直角なショルダ端面１８ｃとを有するとともに中心穴１８ａを穿設した第1嵌合部１８を形成し、第２ハウジングであるモータハウジング１４の端部に、嵌合外周面１８ｂに嵌合する嵌合内周面１９ａとショルダ端面１８ｃと当接する当接端面１９ｂとを有する第２嵌合部１９を形成し、第1嵌合部１８の嵌合外周面１８ｂに外周環状溝２４を外周環状溝２４の一側面がショルダ端面１８ｃと面一になるよう刻設し、第２嵌合部１９の嵌合内周面１９ｂにショルダ端面１８ｃ側に開口する段差部２５を外周環状溝２４と整合して形成し、外周環状溝２４と段差部２５との間にＯリング５１を挿入した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1ハウジングの端部に、嵌合外周面と該嵌合外周面に直角なショルダ端面とを有する第1嵌合部を形成し、
第２ハウジングの端部に、前記嵌合外周面に嵌合する嵌合内周面と前記ショルダ端面に当接する当接端面とを有する第２嵌合部を形成し、
前記第1嵌合部の嵌合外周面に外周環状溝を該外周環状溝の一側面が前記ショルダ端面と面一になるよう刻設し、
前記第２嵌合部の嵌合内周面に前記ショルダ端面側に開口する段差部を前記外周環状溝と整合して形成し、
前記第1ハウジングの外周環状溝にＯリングを挿入し、該第1ハウジングに前記第２ハウジングの前記段差部が前記Ｏリングを圧接するように該第２ハウジングを嵌合することを特徴とするハウジングのシール構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１および第２ハウジングが、ともに中空円筒状に形成されており、
前記段差部が、第２ハウジング端部の内周縁部を径方向および軸方向に後退させることにより形成されていることを特徴とするシール構造。
【請求項３】
請求項２において、
前記段差部が、前記ショルダ端面側へ拡径するテーパ状に形成されていることを特徴とするシール構造。
【請求項４】
請求項１に記載のシール構造における第1ハウジングの第１嵌合部に穿設された中心穴に軸受を配置し、前記第２ハウジングに穿設した貫通穴を貫通する回転軸を回転可能に軸承したことを特徴とする回転軸支持装置。
【請求項５】
ハンドルの操作に応じて車輪を転向させる転舵軸と、この転舵軸とボールねじ機構を介して連結されたモータと、これら転舵軸およびモータを、軸方向に少なくとも二分割されたハウジング内に収容した電動式動力舵取装置において、
前記少なくとも二分割されたハウジングが、請求項１に記載の第１、第２ハウジングを構成しており、これらハウジングどうしの嵌合部に請求項１に記載のシール構造を用いたことを特徴とする電動式動力舵取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第1ハウジングと第2ハウジングの嵌合部にＯリングを挿入して成るシール構造、さらに、このシール構造を用いた回転軸支持装置、および電動式動力舵取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハンドルに加えられたトルクを検出し、このトルクに応じたアシスト力を電動モータによってラックシャフトに付与する電動式動力舵取装置は、特許文献１に示されるように公知である。
【０００３】
この特許文献１に示されるような電動式動力舵取装置は、特許文献１の図１，図２に示され、電動式パワーステアリング（電動式動力舵取装置）１０のギヤハウジング１１は、モータハウジング１４と、モータハウジング１４の両側に結合されたラックハウジング１２、１３から構成される。モータハウジング１４には、内周に電気モータ（モータ）３０のステータ３１が固定され、ステータ３１と対向して永久磁石を外周に接着されたロータが中空円筒状に形成されたモータシャフト３２に嵌合されている。モータシャフト３２の中空穴には、ハンドル軸に連結された図略のピニオンと噛合うラック歯１５Ａおよびボールねじ溝１５Ｂが形成されたラック軸（ラックシャフト）１５が貫通挿入され、ボールねじ溝１５Ｂとともにボールねじ装置（ボールねじ機構）３７を構成するナット３８がモータシャフト３２の中空穴に固定されている。この構成によって、モータシャフト３２の回転をボールねじ装置３７の作用によってラック軸１５の軸線方向移動に変換し、ハンドルトルクに応じたアシスト力をラック軸１５に付与してラック軸１５に連結された図略の車輪を転舵させる。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されるような電動式動力舵取装置１０では、モータシャフト３２を複列アンギュラベアリング３３、およびラジアルベアリング３４により回転可能に軸承している。本明細書に添付した図７に示すように、複列アンギュラベアリング３３は、内輪３３ａおよび外輪３３ｂがそれぞれモータシャフト３２とラックハウジング１２に嵌合されている。内輪３３ａは、モータシャフト３２に形成された第２嵌合段部３２ａとロックナット５２によって挟持されてモータシャフト３２に固定され、外輪３３ｂはラックハウジング１２の内周面に形成された第１嵌合段部１２ｃとロックナット５０によって挟持され、ラックハウジング１２に固定されている。
【０００５】
また、本明細書に添付した図７に示すように、ラックハウジング１２とモータハウジング１４は、互いに軸方向に突設された第１嵌合部１２ａと第２嵌合部１４ａを備え、ラックハウジング１２の第１嵌合部１２ａの外周面に形成された環状のＯリング溝１２ｂにＯリング５１が収納されることにより、ラックハウジング１２の第１嵌合部１２ａの外周面とモータハウジング１４の第２嵌合部１４ａの内周面の間がシールされている。
【特許文献１】特開２００３−３３５２４９号公報（段落番号［００１２］から［００２１］、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、モータシャフト３２のラックハウジング１２に対する軸線方向の移動は複列アンギュラベアリング３３により規制されていた。上記構成では、ラック軸１５にボールねじ装置３７を介して連結されたモータシャフト３２がラックハウジング１２に軸線方向にリジッドな状態で複列アンギュラベアリング３３に支持されているため、ラック軸１５に連結された車輪から軸方向力が逆入力された場合、軸方向力がそのままモータシャフト３２に伝達され、この伝達された軸方向力は緩衝されることなく複列アンギュラベアリング３３に伝達され、ラックハウジング１２によって受止められることとなる。このため、ラックハウジング１２には、車輪からの逆入力を受止めるだけの剛性が必要となる。
【０００７】
ところが、複列アンギュラベアリング３３の外輪３３ｂを固定するラックハウジング１２の端部には、モータハウジング１４の第２嵌合部１４ａと嵌合する第１嵌合部１２ａが形成され、第１嵌合部１２ａには、Ｏリング５１を保持するためのＯリング溝１２ｂが形成されていた。このため、Ｏリング溝１２ｂが形成された部分の第１嵌合部１２ａの肉厚を車輪からの逆入力を受止めるだけの剛性が得られる厚みＢに形成することが必要となり、ラックハウジング１２が大型化し、結果として電動式動力舵取装置１０が大型化する問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、第１嵌合部の肉厚を厚くすることなく所望の剛性の得られるシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、第1ハウジングの端部に、嵌合外周面と該嵌合外周面に直角なショルダ端面とを有する第1嵌合部を形成し、第２ハウジングの端部に、嵌合外周面に嵌合する嵌合内周面とショルダ端面に当接する当接端面とを有する第２嵌合部を形成し、第1嵌合部の嵌合外周面に外周環状溝を該外周環状溝の一側面が前記ショルダ端面と面一になるよう刻設し、第２嵌合部の嵌合内周面にショルダ端面側に開口する段差部を外周環状溝と整合して形成し、第1ハウジングの外周環状溝にＯリングを挿入し、第1ハウジングに第２ハウジングの段差部が前記Ｏリングを圧接するように第２ハウジングを嵌合することである。
【００１０】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、第１および第２ハウジングが、ともに中空円筒状に形成されており、段差部が、第２ハウジング端部の内周縁部を径方向および軸方向に後退させることである。
【００１１】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、段差部が、ショルダ端面側へ拡径するテーパ状に形成されていることである。
【００１２】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１に記載のシール構造における第1ハウジングの第１嵌合部に穿設された中心穴に軸受を配置し、第２ハウジングに穿設した貫通穴を貫通する回転軸を回転可能に軸承したことである。
【００１３】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、ハンドル操作に応じて車輪を転向させる転舵軸と、この転舵軸とボールねじ機構を介して連結されたモータと、これら転舵軸およびモータを、軸方向に少なくとも二分割されたハウジング内に収容した電動式動力舵取装置において、少なくとも二分割されたハウジングが、請求項１に記載の第１、第２ハウジングを構成しており、これらハウジングどうしの嵌合部に請求項１に記載のシール構造を用いたことである。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、第１ハウジングの嵌合外周面に形成された外周環状溝および第２ハウジングの嵌合内周面に形成された段差部との間にＯリングが保持される。これにより、組み付け時にＯリングを位置決め可能な深さ、好適にはＯリングの線径の１／２〜１／３程度に外周環状溝の溝深さとすることができる。この結果、第１嵌合部のＯリングを保持する部分における肉厚を厚くでき、第１嵌合部の強度を向上することができる。また、Ｏリングを外周環状溝に保持させた状態で第１嵌合部の嵌合外周面に第２嵌合部の嵌合内周面を嵌合して第１ハウジングと第２ハウジングを容易に組み付けることができる。
【００１５】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、第１ハウジングの第１嵌合部と第２ハウジングの第２嵌合部が嵌合されたとき、段差部がショルダ端面にＯリングを押付けることから、第１ハウジングと第２ハウジングの間を確実にシールすることができる。
【００１６】
上記のように構成した請求項３係る発明によれば、段差部をテーパ形状としたことにより、段差部がショルダ端面にＯリングを適度な力で押付けることから、第１ハウジングと第２ハウジングの間を確実にシールすることができる。
【００１７】
上記のように構成した請求項４係る発明によれば、第1嵌合部の嵌合外周面に形成された外周環状溝と第２嵌合部の嵌合内周面に形成された段差部によってＯリングが保持される。これにより、第1嵌合部の中心穴に軸受を介して回転軸を軸承する回転軸支持装置において、回転軸を支持するのに第1嵌合部のＯリングが保持される部分の肉厚を厚くでき、従来の第１嵌合部より薄い肉厚で得ることができる。この結果、小型で高剛性の回転軸支持装置を提供することができる。
【００１８】
上記のように構成した請求項５に係る発明によれば、ラックハジングの嵌合外周面に形成された外周環状溝およびモータハウジングの嵌合内周面に形成された段差部との間にＯリングが保持される。これにより、ラックハウジングの第１嵌合部のＯリングを保持する部分における肉厚を厚くでき、モータハウジングおよびラックハウジングの外形寸法を変更することなく、第１嵌合部の強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を電動式動力舵取装置に具体化した実施の形態を図１ないし図３に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１に電動式動力舵取装置１０を示す。電動式動力舵取装置１０のギヤハウジング１１は、それぞれ中空円筒状の第１，第２ラックハウジング（第１ハウジング）１２，１３およびモータハウジング（第２ハウジング）１４を備えている。第１，第２ラックハウジング１２，１３は、モータハウジング１４の両側に同軸的に結合され、第１，第２ラックハウジング１２，１３に形成された取付部１６を介して、図示しない車両のボディにねじ止めされて支持されている。
【００２１】
第１ラックハウジング１２およびモータハウジング１４の互いに対向する端面には、図２に示すように、それぞれ第１嵌合部１８および第２嵌合部１９が形成されている。第１嵌合部１８は、中心穴１８ａが穿設された小径円筒状を成し、第１ラックハウジング１２の端部から軸線方向に突設され、外周に嵌合外周面１８ｂが形成され、嵌合外周面１８ｂと直角にショルダ端面１８ｃが形成されている。モータハウジング１４に形成された第２嵌合部１９には、嵌合外周面１８ｂに嵌合する嵌合内周面１９ａとショルダ端面１８ｃと当接する当接端面１９ｂが形成されている。第1嵌合部１８の嵌合外周面１８ｂには、図３に示すように、外周環状溝２０が、外周環状溝２０の一側面がショルダ端面１８ｃと面一になるよう刻設されている。第２嵌合部１９の嵌合内周面１９ａには、ショルダ端面１８ｃ側に開口するテーパ状の段差部２１が外周環状溝２０と整合して形成され、これら外周環状溝２０と段差部２１との間にＯリング５１が挿入されている。また、同様に図４に示すように、第２ラックハウジング１３およびモータハウジング１４の互いに対向する端面には、それぞれ第３嵌合部２２および第４嵌合部２３が形成されている。図５に示すように、第３嵌合部２２は、中心穴２２ａが穿設された小径円筒状を成し、第２ラックハウジング１３の端部から軸線方向に突設され、外周に嵌合外周面２２ｂが形成され、嵌合外周面２２ｂと直角にショルダ端面２２ｃが形成されている。モータハウジング１４に形成された第４嵌合部２３には、嵌合外周面２２ｂに嵌合する嵌合内周面２３ａとショルダ端面２２ｃと当接する当接端面２３ｂが形成されている。第３嵌合部２２の嵌合外周面２２ｂには、外周環状溝２４が、外周環状溝２４の一側面がショルダ端面２２ｃと面一になるよう刻設されている。第４嵌合部２３の嵌合内周面２３ａには、ショルダ端面２２ｃ側に開口する段差部２５が前記外周環状溝２４と整合して形成され、これら外周環状溝２４と段差部２５との間にＯリング５１が挿入されている。このＯリング５１により、モータハウジング１４と第１，第２ラックハウジング１２，１３との嵌合部から内部への水、油等の液体の侵入を防止している。なお、外周環状溝２０，２４は、組み付けの際にＯリング５１を位置決め固定できるだけの深さ、好適にはＯリング５１の線径の１／２〜１／３程度に形成される。
【００２２】
第１，第２ラックハウジング１２，１３およびモータハウジング１４には、第１，第２ラックハウジング１２，１３に形成された貫通穴２６，２７を貫通して回転不能かつ軸線方向に移動可能にラックシャフト（転舵軸）１５が内蔵されており、ラックシャフト１５の両端部に連結される図示しないタイロッドを介して左右の車輪が連結される。ラックシャフト１５は、第１ラックハウジング１２に設けられたピニオンギヤ１７を介して図示しないハンドルに連結されている。ラックシャフト１５とピニオンシャフト１７は、ラックシャフトに形成されたラック歯１５Ａによって噛合している。
【００２３】
モータハウジング１４の内周には巻線が施されたステータ３１が嵌合され、ラックシャフト１５の軸線方向の中間部には、回転軸である中空円筒状のモータシャフト３２が同軸的にラックシャフト１５の外側に遊嵌されている。
【００２４】
モータシャフト３２は、一端側（ラック歯１５Ａ側）に第２嵌合段部３２ａが形成され、同第２嵌合段部３２ａが軸受を構成する複列アンギュラベアリング３３を介して第1ラックハウジング１２に回転可能に軸承されている。前記複列アンギュラベアリング３３は、外輪３３ｂを第１ラックハウジング１２に形成された端部内周面の第１嵌合段部１２ｃに対して内嵌固定され、第１嵌合部１８の内周面（中心穴１８ａの内周面）に形成されたねじ部に螺合されるロックナット５０にて締め付けられることにより、軸線方向に押圧されて第１ラックハウジング１２に対して固定されている。また、複列アンギュラベアリング３３は、内輪３３ａがモータシャフト３２端部に螺合されたロックナット５２にて締め付けられることにより、軸線方向に押圧されてモータシャフト３２に対して固定されている。この構成により、第１ラックハウジング１２に内嵌された複列アンギュラベアリング３３を介して、モータシャフト３２の軸線方向の動きが規制されることとなる。本実施の形態において軸受は、複列アンギュラベアリング３３およびロックナット５０，５２により構成される。また、同モータシャフト３２の外周にはロータ３６としての永久磁石がステータ３１に対向するように固定され、このステータ３１とロータ３６によりモータ３０が構成されている。第１嵌合部１８とステータ３１の間には、モータ３０の回転角を検出する回転角センサとして、公知のレゾルバが配置されている。
【００２５】
モータシャフト３２の他端側（ラック歯１５Ａ側と反対側）は、中間部分よりも拡径された中空円筒状のナット保持部３２ｂが一体に形成されている。また、モータハウジング１４の他端側内周面には、周回する第３嵌合段部３２ｃが形成されている。第３嵌合段部３２ｃにはラジアルベアリング３４が嵌合固定され、モータシャフト３２は、第２嵌合段部１４ｂに固定されたラジアルベアリング３４に内嵌されることにより自身の軸心の回りで回動自在に支持されている。ラジアルベアリング３４は、モータハウジング１４の第３嵌合段部３２ｃと第２ラックハウジング１３の端部との間で軸線方向に動くことが可能な構成となっている。
【００２６】
以上の構成により、モータシャフト３２の両端はモータハウジング１４の両端に設けた複列アンギュラベアリング３３とラジアルベアリング３４とにより回転可能に支持される。
【００２７】
モータシャフト３２のナット保持部３２ｂ内にはボールねじナット２８が同軸的に内嵌されている。このボールねじナット２８は、周知のキー構造等によりモータシャフト３２に対して回り止めされたうえ、ナット保持部３２ｂ内に抜け止めナット２９を内嵌状態で螺入することにより、抜け止め固定されている。
【００２８】
ラックシャフト１５の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールねじ溝１５Ｂが設けられている。また、ボールねじナット２８の内周面には螺旋状のボールねじ溝２８ａが設けられ、ボールねじ溝１５Ｂとボールねじ溝２８ａとの間には、多数のボール３５が転動可能に受容されている。このように、ラックシャフト１５のボールねじ溝１５Ｂとボールねじナット２８とによりボールねじ機構３７が形成されている。そして、このボールねじ機構３７によりモータシャフト３２の正逆回転の回転トルクをラックシャフト１５の軸線方向の往復動のアシスト力に変換して、ピニオンギヤ１７に連結された図示しないハンドルの操舵力を軽減するようになっている。
【００２９】
このように構成された本実施の形態における電動式動力舵取装置１０では、ハンドルの操舵力がピニオンギヤ１７からラックシャフト１５のラック歯１５Ａに伝達されると、操舵力に応じたトルクでモータ３０が起動されてロータ３６が回転される。モータ３０のロータ２８が回転すると、これとともにモータシャフト３２が回転され、ボールねじ機構３７を介してラックシャフト１５に伝達され、ラックシャフト１５が軸線方向に移動されて車輪が転舵される。
【００３０】
また、ラックシャフト１５を介して図略の車輪から入力される軸方向力（逆入力）が、ボールねじ機構３７を介してモータシャフト３２に伝達される。モータシャフト３２は、複列アンギュラベアリング３３によって軸方向移動を規制して回転を許容され、複列アンギュラベアリング３３は外輪３３ｂが第１嵌合段部１２ｃおよびロックナット５０に挟持されていることから、上記逆入力は第１ラックハウジング１２の第１嵌合部１８で受止められる。第１ラックハウジング１２の第１嵌合部１８とモータハウジング１４の第２嵌合部１９は上記のように構成されているので、外周環状溝２０を形成した部分の第１嵌合部１８の肉厚Ａを厚くすることができ、第１嵌合部１８の剛性を向上させることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態において、段差部２１はテーパ状に形成するようにしたが、これに限られることなく、例えば図６（ａ）に示すように段差部２１をモータハウジング１４に形成された第２嵌合部１９端部の内周縁部を径方向および軸方向に後退させ形成する。あるいは図６（ｂ）に示すように、Ｏリングの外形に沿った曲面の段差部２１を形成するようにしてもよい。
【００３２】
また、本実施の形態におけるシール構造は、ハンドルと電動式動力舵取装置が機械的に連結された舵取装置に限られることなく、ステアバイワイヤ式の舵取装置に適用できる。
【００３３】
さらに、第1ラックハウジング１２およびモータハウジング１４が一体形成され、第２ラックハウジング１３のみが別体とされた二分割ハウジングとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係る電動式動力舵取装置の断面図。
【図２】本実施の形態に係る電動式動力舵取装置の要部を拡大した断面図。
【図３】図２におけるシール構造部分を拡大した断面図。
【図４】本実施の形態に係る電動式動力舵取装置の要部を拡大した断面図。
【図５】図４におけるシール構造部分を拡大した断面図。
【図６】シール構造の他の実施の形態を示した断面図。
【図７】従来の電動式動力舵取装置の要部を拡大した断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０…電動式動力舵取装置、１１…ギヤハウジング、１２…ラックハウジング（第１ハウジング）、１２ａ…第１嵌合部、１２ｂ…Ｏリング溝、１２ｃ…第１嵌合段部、１３…ラックハウジング（第１ハウジング）、１４…モータハウジング（第２ハウジング）、１４ａ…第２嵌合部、１５…ラックシャフト、１５Ａ…ラック歯、１５Ｂ…ボールねじ溝、１６…取付部、１７…ピニオンギヤ、１８…第１嵌合部、１８ａ…中心穴、１８ｂ…嵌合外周面、１８ｃ…ショルダ端面、１９…第２嵌合部、１９ａ…嵌合内周面、１９ｂ…当接端面、２０…外周環状溝、２１…段差部、２２…第３嵌合部、２２ａ…中心穴、２２ｂ…嵌合外周面、２２ｃ…ショルダ端面、２３…第４嵌合部、２３ａ…嵌合内周面、２３ｂ…当接端面、２４…外周環状溝、２５…段差部、２６…貫通穴、２７…貫通穴、２８…ボールねじナット、２８ａ…ボールねじ溝、２９…抜け止めナット、３０…モータ、３１…ステータ、３２…モータシャフト、３２ａ…第２嵌合段部、３２ｂ…ナット保持部、３２ｃ…第３嵌合段部、３３…複列アンギュラベアリング、３３ａ…内輪、３３ｂ…外輪、３４…ラジアルベアリング、３５…ボール、３６…ロータ、３７…ボールねじ機構、３８…レゾルバ、５０…ロックナット、５１…Ｏリング、５２…ロックナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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