(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合する合成樹脂製の歯部を有する従動歯車と、該従動歯車が収容されたハウジングと、該ハウジングを貫通し、前記従動歯車の回転を舵取機構に伝達する回転軸とを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記回転軸及びハウジングの内側に接触して前記従動歯車の収容領域へ湿気が侵入、流通するのを防ぐための封止環を前記ハウジング内に設けてあり、前記回転軸を前記ハウジングに支持する転がり軸受と、前記ハウジングの内側に前記転がり軸受の外輪と向き合うべく突設された凸部とを有しており、前記封止環は外周縁部に環状鍔を有する金属板と、該金属板に結合され、内周縁部を有する弾性板とを備え、前記環状鍔部分を前記転がり軸受の外輪と前記凸部との間で挾着してあり、前記弾性板の内周縁部を前記転がり軸受の内輪及び回転軸に接触させてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵補助力の発生源としてモータを用いてなる電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の舵取りは、車室の内部に配された操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
図７は従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図８は減速機構及びモータ部分の構成を示す断面図である。
自動車用の電動パワーステアリング装置としては、図７に示すように例えば舵取りのための操舵輪１００に連結される第１の操舵軸１０１と、該操舵軸１０１にトーションバー１０２を介して同軸的に連結され、車輪（図示していない）に繋がる舵取機構に連結される第２の操舵軸１０３と、操舵輪１００を回転することによって第１の操舵軸１０１に加わるトルクを前記トーションバー１０２に生じる捩れによって検出するトルクセンサ１０４と、該トルクセンサ１０４の検出結果に基づいて駆動される操舵補助用のモータ１０５と（図８参照）、該モータ１０５の回転に連動するウォーム１０６と、該ウォーム１０６に噛合するウォームホイール１０７と、前記ウォーム１０６及び操舵軸１０３を回転可能に支持した一対の支持孔１０８，１０９を有するハウジング１１０とを備え、操舵輪１００の回転に応じた舵取機構の動作を前記モータ１０５の回転により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
図９は従来の電動パワーステアリング装置の他の構成を示す断面図である。
また、電動パワーステアリング装置として、図９に示す如く前記ウォーム１０６に噛合する合成樹脂製の環状の歯部１１１及び該歯部１１１の内側に嵌合された金属製の保持体１１２を有するウォームホイール１１３を前記操舵軸１０３に支持し、ウォーム１０６との噛合による騒音を小さくするようにしたものが知られている。
【０００５】
電動パワーステアリング装置の減速歯車機構を構成するウォーム１０６は、前記操舵軸１０３の軸芯と交叉するように配置され、一対の転がり軸受１１４，１１４を介してハウジング１１０の嵌合孔１０８，１０８に支持されており、ウォームホイール１０７又は１１３を支持した第２の操舵軸１０３は一対の転がり軸受１１５，１１５を介してハウジング１１０の嵌合孔１０９，１０９に支持されており、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７，１１３のラジアル方向及びアキシアル方向への移動が阻止されている。
【０００６】
このようにウォーム１０６及びウォームホイール１０７又は１１３が用いられた電動パワーステアリング装置にあっては、ウォーム１０６及びウォームホイール１０７又は１１３の噛合部に適宜のバックラッシュ量を設けてウォーム１０６及びウォームホイール１０７，１１３をスムースに回転させるようにしてある。このバックラッシュ量が大きいときは歯打ち音が発生し、該歯打ち音が自動車の室内に洩れることになり、また、噛合部のバックラッシュ量が小さいときはウォーム１０６及びウォームホイール１０７，１１３を円滑に回転させることができなくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く構成された従来の電動パワーステアリング装置は、前記バックラッシュ量を適正にして組み立てられているものにおいてもウォーム１０６及びウォームホイール１０７，１１３に噛合い詰まりが発生することがあり、改善策が要望されていた。
【０００８】
発明者はこの噛合い詰まりの原因を追及した結果、噛合い詰まりは比較的乗車回数が少ない乗用車で、合成樹脂製の歯部１１１及び金属製の保持体１１２を有するウォームホイール１１３を備えた電動パワーステアリング装置において発生していることを突き止めた。そして、さらに追及した結果、ウォーム１０６及びウォームホイール１１３の保持体１１２は金属製であり、この保持体１１２の外周に設けられた環状の歯部１１１は合成樹脂製であるため、該歯部１１１に負荷が加わらないとき、大気中の湿気によって歯部１１１が僅かづつ膨潤し、バックラッシュ量が過小となり、噛合い詰まりが発生することを見出した。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、従動歯車が収容されたハウジング内に前記従動歯車の収容領域へ湿気が侵入するのを防止する湿気侵入防止部材を設けることにより、湿気による歯部の膨潤を良好に抑制することができ、噛合部の適正なバックラッシュ量を良好に維持でき、噛合い詰まりの発生をなくすることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、前記湿気侵入防止部材として内輪及び外輪間に湿気の流通を防ぐための封止環を有し、回転軸をハウジングの内側に支持する転がり軸受を用いることにより、ハウジングの内側及び回転軸を特別に加工したり、部品点数を増加したりすることなく、湿気による歯部の膨潤を良好に抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、前記湿気侵入防止部材として前記回転軸及びハウジングの内側に接触して湿気の流通を防ぐための封止環を用いることにより、該封止環を回転軸及びハウジングの一方に簡単に保持することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、回転軸をハウジングに支持する転がり軸受と、該転がり軸受の一端と向き合うべく突設された凸部との間に前記封止環を挾着してある構成とすることにより、転がり軸受の組込によって封止環を容易に取付けることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵補助用のモータによって回転される駆動歯車と、該駆動歯車に噛合する合成樹脂製の歯部を有する従動歯車と、該従動歯車が収容されたハウジングと、該ハウジングを貫通し、前記従動歯車の回転を舵取機構に伝達する回転軸とを備え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした電動パワーステアリング装置において、前記回転軸及びハウジングの内側に接触して前記従動歯車の収容領域へ湿気が侵入、流通するのを防ぐための封止環を前記ハウジング内に設けてあり、前記回転軸を前記ハウジングに支持する転がり軸受と、前記ハウジングの内側に前記転がり軸受の外輪と向き合うべく突設された凸部とを有しており、前記封止環は外周縁部に環状鍔を有する金属板と、該金属板に結合され、内周縁部を有する弾性板とを備え、前記環状鍔部分を前記転がり軸受の外輪と前記凸部との間で挾着してあり、前記弾性板の内周縁部を前記転がり軸受の内輪及び回転軸に接触させてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、回転軸が貫通するハウジング内に設けられている封止環が回転軸及びハウジングの内側に接触して従動歯車の収容領域への湿気侵入を良好に防ぐため、ハウジングの内側及び回転軸を特別に加工したり、部品点数を増加したりすることなく、湿気による歯部の膨潤を良好に抑制することができる。しかも、転がり軸受をハウジングの内側に組み込むことにより該転がり軸受と凸部との間で封止環を挾着することができ、該封止環の組込作業が容易である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図、図２は減速機構及びトルクセンサ部分の構成を示す拡大断面図である。
電動パワーステアリング装置は、図１、図２に示すように、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部２０を有する第１の操舵軸２と、前記筒部２０内に挿入されてその上端が前記第１の操舵軸２の下端に同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、その上端部が前記筒部２０の周りに挿入され、その下端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、その回転中心が前記第２の操舵軸４の軸心と交差するように配置された回転子を有し、前記トルクセンサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達する駆動歯車としてのウォーム７１及び従動歯車としてのウォームホイール７２を有する減速歯車機構７と、前記第１の操舵軸２が収容される筒形の第１のハウジング８と、該第１のハウジング８の下端部に嵌合固定され、前記筒部２０、第２の操舵軸４、トルクセンサ５及び減速歯車機構７が収容されるアルミニウム製の第２のハウジング９とを備えている。
【００２２】
第１の操舵軸２は、上端が操舵輪１に繋がる第１軸２ａと、合成樹脂製の衝撃エネルギー吸収体２ｂを介して前記第１軸２ａの下端部に連結された第２軸２ｃとを備え、該第２軸２ｃの下端に前記筒部２０が連結されている。第１軸２ａの中間にはキー溝２ｄが設けられている。
【００２３】
第２の操舵軸４は前記第２のハウジング９の下端部を貫通し、前記ウォームホイール７２の回転を舵取機構に伝達する回転軸を構成しており、その軸長方向中間に前記ウォームホイール７２が嵌合される第１の嵌合部４ａと、該第１の嵌合部４ａの両側に環状の段を介して連なる第２及び第３の嵌合部４ｂ，４ｃとが設けられている。
【００２４】
第１のハウジング８の一側にはキーシリンダユニット用の取付孔８１が穿設されており、該取付孔８１の周りに前記キーシリンダユニットが内装された筒体（図示せず）が固定される。
【００２５】
第２のハウジング９は、前記第１のハウジング８内に連通し、前記筒部２０及びトルクセンサ５が収容された略筒形の第１収容部９ａと、該第１収容部９ａに連続し、前記第２の操舵軸４及びウォームホイール７２が収容された略筒形の第２収容室９ｂと、該第２収容部９ｂの一側と連通し、前記ウォーム７１を収容する略筒形の第３収容部９ｃとを備え、該第３収容部９ｃの一端に第３収容部９ｃに連通するケースを有する前記モータ６が取付けられている。
【００２６】
第１収容部９ａの一側には前記トルクセンサ５に接続された導体が挿通される導体挿通孔９１と、該導体挿通孔９１の外部への開放端を閉じる蓋体９２とを設けてある。
【００２７】
第１収容部９ａの上端部にはニードル軸受１０を介して前記筒部２０の上端部を回転可能に支持する第１の支持孔９３が設けられている。第２収容部９ｂで、ウォームホイール７２の収容領域の両側には第１及び第２の転がり軸受１１，１２を介して前記第２の操舵軸４を回転可能に支持する第２及び第３の支持孔９４，９５が設けられている。
【００２８】
図３は減速歯車機構及びモータ部分の構成を示す断面図である。
第３収容部９ｃはウォーム７１の軸長方向に長くなっており、ウォーム７１の収容領域の両側には一対の第３の転がり軸受１３，１３を介して前記ウォーム７１を回転可能に支持する一対の第４の支持孔９６，９６が設けられている。また、モータ側となる一端部にはねじ孔９７が設けられ、該ねじ孔９７にウォーム７１の軸長方向位置を調節するためのねじ環１４が螺着されており、該ねじ環１４にロックナット１５が螺着されている。また、第３収容部９ｃの他端は閉鎖されている。
【００２９】
減速歯車機構７は、前記第２の操舵軸４の軸芯と交叉するように配置され、両端に軸部７１ａ，７１ｂを有する金属製のウォーム７１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定されるウォームホイール７２とを備えている。また、前記軸部７１ａが軸継手７３を介して前記モータ６の出力軸６０に繋がっており、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合により前記出力軸６０の回転を減速して第２の操舵軸４に伝達し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしてある。
【００３０】
ウォーム７１はその軸部７１ａ，７１ｂが前記第３の転がり軸受１３，１３を介して前記第４の支持孔９６，９６に回転可能に支持されている。
【００３１】
第３の転がり軸受１３，１３はその内輪及び外輪の軸長方向両端と転動体との間の空所に一対の封止環１３ａを設けて、前記空所に充填されたグリース等の潤滑油の流出を防ぎ、該軸受用の潤滑油と前記ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部に塗布された歯車用の潤滑油との混合を防ぐようにしてある。
【００３２】
図４はウォームホイール部分の構成を示す拡大断面図であり、参考例として示す。
ウォームホイール７２は、前記ウォーム７１に噛合する複数の歯を有する合成樹脂製の環状の歯部７２ａと、該歯部７２ａの内側に嵌合された金属製の保持体７２ｂとを備え、該保持体７２ｂの中心部に穿設された貫通孔が前記第２の操舵軸４の第１の嵌合部４ａに嵌合固定されている。なお、歯部７２ａは例えばナイロン樹脂が用いられる。
【００３３】
このウォームホイール７２が嵌合固定された第２の操舵軸４はその第２及び第３の嵌合部４ｂ，４ｃに前記ウォームホイール７２の収容領域を密封状態とし、該収容領域へ湿気が侵入するのを防止する湿気侵入防止部材を構成する第１及び第２の転がり軸受１１，１２の内輪１１ａ，１２ａが嵌合されている。そして、第１及び第２の転がり軸受１１，１２の外輪１１ｂ，１２ｂを前記第２及び第３の支持孔９４，９５に嵌合することにより、第２の操舵軸４を第２の収容部９ｂに回転可能に支持するとともにウォームホイール７２の収容領域を密封状態とし、該収容領域へ湿気が侵入するのを防止する。
【００３４】
第１の転がり軸受１１は、複数の転動体１１ｃを介して遊嵌された内輪１１ａ及び外輪１１ｂと、これら内輪１１ａ及び外輪１１ｂの軸長方向両端と前記転動体１１ｃとの間の空所１１ｄに設けられた一対の封止環１１ｅとを備えている。外輪１１ｂの両端部内周面には封止環１１ｅの外周部を嵌合固定するための環状溝１５ｆが設けてあり、また内輪１５ａの両端部外周面には封止環１１ｅの内周部を遊嵌合し、ラビリンスシールするための環状溝１１ｇが設けてある。
【００３５】
第２の転がり軸受１２は、複数の転動体１２ｃを介して遊嵌された内輪１２ａ及び外輪１２ｂと、これら内輪１２ａ及び外輪１２ｂの軸長方向一端と前記転動体１２ｃとの間の空所１２ｄに設けられた封止環１２ｅとを備えている。外輪１２ｂの一端部内周面には封止環１２ｅの外周部を嵌合固定するための環状溝１２ｆが設けてあり、また内輪１２ａの一端部外周面には封止環１２ｅの内周部を遊嵌合し、ラビリンスシールするための環状溝１２ｇが設けてある。
【００３６】
以上の如く構成された電動パワーステアリング装置は、外部の空気が第１のハウジング８の一側に取付けられたキーシリンダ部分から第１のハウジング８内へ侵入し、該侵入空気が第２のハウジング９のニードル軸受１０部の隙間を経て第１収容部９ａへ侵入することになるが、この第１収容部９ａとウォームホイール７２が収容された第２収容部９ｂとの間は封止環１１ｅを有する第１の転がり軸受１１によって封止されているため、第１収容部９ａ内の侵入空気に含まれている湿気が第２収容部９ｂへ侵入するのを良好に防止することができる。さらに、第２の操舵軸４が貫通する第２収容部９ｂの下端開口部は封止環１２ｅを有する第２の転がり軸受１２によって封止されているため、外部の空気に含まれている湿気が第２収容部９ｂへ侵入するのを良好に防止することができる。
【００３７】
このように第２の操舵軸４を第２のハウジング９の内側に支持する転がり軸受１１，１２が、ウォームホイール７２の収容領域への湿気侵入を良好に防ぐため、第２のハウジング９の内側及び第２の操舵軸４を特別に加工したり、部品点数を増加したりすることなく、湿気による歯部７２ａの膨潤を良好に抑制することができる。従って、適正なバックラッシュ量を良好に維持でき、噛合い詰まりの発生をなくすることができる。
【００３８】
なお、第２収容部９ｂ及び第３収容部９ｃが連通する連通路はウォームホイール７２のウォーム７１との噛合部分が挿入されている程度の比較的小さな連通路であり、しかも、ウォーム７１及びウォームホイール７２の噛合部とウォーム７１の周りとには歯車用グリース等の潤滑油が塗布されていて連通し難いようになっているため、第３収容部９ｃ内の空気が第２収容部９ｂ内へ侵入する侵入量は少ない。さらに、ウォーム７１を収容した第３収容部９ｃのモータ側開口部はモータ６によって閉鎖されているため、外部の空気は第３収容部９ｃへ侵入し難いのであり、また、第３収容部９ｃのモータ側開口部は封止環１３ａを有する第３の転がり軸受１３によって封止されているため、外部の空気は第３収容部９ｃへより一層侵入し難い。
【００３９】
以上説明した実施の形態１は参考例であり、この実施の形態１では第１の転がり軸受１１は両端側に封止環１１ｅを有する構造としたが、その他、一端側にのみ封止環１１ｅを有する構造としてもよい。また、封止環１１ｅはその内周部又は外周部が非接触となるラビリンスシールとする他、内周部又は外周部が接触する接触シールとしてもよい。
【００４０】
実施の形態２
図５は電動パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す断面図、図６はウォームホイール部分の構成を示す拡大断面図である。
【００４１】
この実施の形態２の電動パワーステアリング装置は、湿気侵入防止部材として封止環１１ｅを有する第１の転がり軸受１１を用いる代わりに、前記第１の嵌合部４ａと前記第２の支持孔９４とに接触して湿気の流通を防ぐための封止環１６を用い、第２の操舵軸４の上端側を支持する軸受として前記封止環１１ｅを有しない第１の転がり軸受１７を用いたものである。
【００４２】
封止環１６は外周縁に環状鍔を有する金属板１６ａと、該金属板１６ａに加硫接着により結合され、内周縁部にリップを有する合成ゴム等の弾性板１６ｂとを備えている。また、第２収容部９ｂには第２の支持孔９４の一端からラジアル方向へ突設された環状の凸部１８が設けられている。
【００４３】
実施の形態２においては、封止環１６の環状鍔を第２の支持孔９４に嵌合接触させ、内周縁を第２の嵌合部４ｂに接触させるとともに、リップを第１の転がり軸受１７の内輪に接触させてあり、図６に示されているように弾性板１６ｂの内周縁部が第２の嵌合部４ｂ及び内輪に接触している。第２の支持孔９４に嵌合した第１の転がり軸受１７の外輪と前記凸部１８との間で封止環１６の外周側の環状鍔部分を挾着してある。
【００４４】
実施の形態２にあっては、第１の転がり軸受１７の嵌合部を利用してウォームホイール７２の収容領域への湿気侵入を良好に防ぐことができ、しかも、第１の転がり軸受１７の第２の支持孔９４への嵌合によって封止環１６を簡易に取付けることができる。
【００４５】
尚、実施の形態２において、封止環１６は前記第２の転がり軸受１２に代えて用いてもよいし、また、第１及び第２の転がり軸受１１，１２に代えて用いてもよい。この場合、封止環１６が配置される側の第２の操舵軸４を支持する軸受は前記封止環１１ｅ，１２ｅを有しない転がり軸受を用いることができる。
【００４７】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同じであるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用を省略する。
【００４８】
尚、以上説明した実施の形態の減速歯車機構７は、ウォームである駆動歯車７１及びウォームホイールである従動歯車７２を備えたウォーム歯車である他、ハイポイドピニオンである駆動歯車及びハイポイドホイールである従動歯車を備えたハイポイド歯車であってもよい。さらに、減速歯車機構はベベルギヤであってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、封止環が回転軸及びハウジングの内側に接触して従動歯車の収容領域への湿気侵入を良好に防ぐため、ハウジングの内側及び回転軸を特別に加工したり、部品点数を増加したりすることなく、湿気による歯部の膨潤を良好に抑制することができ、適正なバックラッシュ量を良好に維持でき、噛合い詰まりの発生をなくすることができる。しかも、転がり軸受をハウジングの内側に組み込むことにより該転がり軸受と凸部との間で封止環を挾着することができ、該封止環の組込作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速機構及びトルクセンサ部分の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速歯車機構及びモータ部分の構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置のウォームホイール部分の構成を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の構成を示す断面図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２のウォームホイール部分の構成を示す拡大断面図である。
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す断面図である。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置の減速機構及びモータ部分の構成を示す断面図である。
【図９】従来の電動パワーステアリング装置の他の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
４    第２の操舵軸（回転軸）
６    モータ
９    第２のハウジング（ハウジング）
１１，１２  第１及び第２の転がり軸受（湿気侵入防止部材）
１１ａ，１２ａ  内輪
１１ｂ，１２ｂ  外輪
１１ｃ，１２ｃ  転動体
１１ｅ，１２ｅ  封止環
１６  封止環
１７  第１の転がり軸受
１８  凸部
７１  ウォーム
７２  ウォームホイール
７２ａ  歯部
【図１】
0003919447.tif 000002
【図２】
0003919447.tif 000003
【図３】
0003919447.tif 000004
【図４】
0003919447.tif 000005
【図５】
0003919447.tif 000006
【図６】
0003919447.tif 000007
【図７】
0003919447.tif 000008
【図８】
0003919447.tif 000009
【図９】
0003919447.tif 000010