(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールから入力トルクが入力される入力軸と、当該入力軸とトーションバーを介して連結する出力軸とを備えたピニオン軸と、
前記出力軸先端外周のピニオンに噛合するとともに端部において車輪側に連係するラック軸と、
前記ピニオン軸への入力トルクを検出するトルク検出装置と、
前記トルク検出装置からの検出信号に基づいて操舵にアシスト力を付与する電動モータと、
前記ピニオン軸の入力側を収容するピニオン側ハウジングと、
前記ピニオン側ハウジングに向けて開口する開口部を有し、前記ピニオンと前記ラック軸の噛合部を収容する連結部ハウジングと、
前記ラック軸を収容するラック側ハウジングと、
前記ラック軸の端部が延び出す前記ラック側ハウジングの開放端をカバーするカバー部材とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記出力軸と前記連結部ハウジングの前記開口部との隙間にシール部材を設け、前記カバー部材の破損時に前記ラック側ハウジングの開放端から侵入した異物が前記ピニオン側ハウジング内側にまで侵入しないようにするとともに、前記トルク検出装置を前記ピニオン側ハウジングに収容したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記電動モータからのアシスト力を前記ピニオン軸に伝達するアシスト力伝達機構を備え、
前記アシスト力伝達機構を前記ピニオン側ハウジングに収容した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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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等の操舵側からの入力トルクの大きさおよび方向をトルク検出装置で検出し、この入力トルクの検出値にしたがった電動モータからのアシスト力を、アシスト力伝達機構を介して操舵力に付与する。このような電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスにおいて、操舵側に連結するピニオン軸、トルク検出装置、電動モータ、電動モータからのアシスト力伝達機構等をユニット化した構成が、例えば特開平８−１７５４０３号公報や特開平８−３４３５５号公報等に提案されている。
【０００３】
図３には、この特開平８−１７５４０３号公報の電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスを断面図で示す。図示されるように、ピニオン軸１０１は、軸受１０２を介してハウジングのピニオン軸収容部１０３の上半部１０３ａに軸支される入力軸１０４と、トーションバー１０５と、軸受１０６、１０７を介してピニオン軸収容部１０３の下半部１０３ｂとラック軸収容部１０８にそれぞれ軸支される出力軸１０９から構成される。
【０００４】
操舵側に連係する入力軸１０４は、中空部１１０内に収装したトーションバー１０５を介して、出力軸１０９と連結する。一方、ハウジングのピニオン軸収容部１０３とラック軸収容部１０８との間の開口部１１１からラック軸収容部１０８側に突出した出力軸１０９外周にはピニオン１１２が形成され、このピニオン１１２と噛合するラック軸１１３が、図示されない車輪等の被操舵側に連係する。
【０００５】
トルク検出装置は、差動変圧器１１５と、スライド部材１１６から構成される。入力軸１０４および出力軸１０９の外周に嵌合する円筒状のスライド部材１１６は、入力軸１０４に形成された斜行案内部１１７に係合するとともに、出力軸１０９に形成された縦方向案内部１１８に係合し、入力トルクの大きさと方向にしたがったトーションバー１０５の捩れ（入力軸１０４と出力軸１０９との相対回転）は、スライド部材１１６のピニオン軸１０１方向の移動に変換され、差動変圧器１１５を介して検出される。
【０００６】
この入力トルクの検出値にしたがってアシスト力を発生する電動モータ１１９はピニオン軸収容部１０３に一体に保持され、リング部材１２０と進退部材１２１から構成されるアシスト力伝達機構を介して、出力軸１０９にアシスト力が付与される。
【０００７】
図４には、特開平８−３４３５５号公報の電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスを断面図で示す。図示されるように、ハウジングのピニオン軸収容部２０１の上半分を構成するカバー２０１ａに軸受２０２を介して支持された入力軸２０３は、トーションバー２０４を介して、ピニオン軸収容部２０１の下半分を構成するベース２０１ｂに軸受２０５および軸受２０６を介して支持された出力軸２０７と連結する。ベース２０１ｂは同じくハウジングの一部を構成するラック軸収容部２０８側に開口し、このラック軸収容部２０８内に収容されたラック軸２０９に、出力軸２０７外周に形成されたピニオンが噛合する。ラック軸２０９は図示されない被操舵側に連係する。
【０００８】
また、トルク検出装置は、トーションバー２０４の捩れにしたがってピニオン軸（入力軸２０３および出力軸２０７）の軸方向にスライドするスライダ２１１、およびこのスライダ２１１のスライドを検出するポテンショメータ２１２から構成され、これらはカバー２０１ａ内に収装される。
【０００９】
また、電動モータ２１３と出力軸２０７間のアシスト力伝達機構は、電動モータ２１３出力軸外周の小ハイポイドギヤ２１４と、この小ハイポイドギヤ２１４と噛合する出力軸２０７外周の大ハイポイドギヤ２１５から構成され、カバー２０１ａ内に収容されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような電動パワーステアリング装置において、図３のラック軸１１３、図４のラック軸２０９は、それぞれステアリングギヤボックスの両端の開口から突出し、図示されないタイロッドを介して被操舵側に連結するのであるが、このラック軸１１３またはラック軸２０９とタイロッドとの連結部には、防塵および防水用のブーツが被せられ、ステアリングギヤボックス両端の開口からのラック軸収容部１０８またはラック軸収容部２０１内への泥水等の異物の侵入が防止されている（図１参照）。
【００１１】
しかしながら、このようなブーツは例えば飛び石等でも破損しやすく、ブーツが破損した場合には、ラック軸収容部１０８またはラック軸収容部２０１内には外部からの泥水等が侵入してしまうが、この場合、上述した図３、図４に示すような従来のステアリングギヤボックスでは、泥水等がピニオン軸収容部１０３側、またはピニオン軸収容部２０１側にまで到達してしまう。
【００１２】
すなわち、図３の電動パワーステアリング装置では、ラック軸収容部１０８とピニオン軸収容部１０３とは開口部１１１を介して連通しているので、破損したブーツから侵入して来た泥水はそのままピニオン軸収容部１０３内に侵入し、軸受１０６、アシスト力伝達機構、トルク検出装置にまで達してしまう。
【００１３】
また、図４の電動パワーステアリング装置では、カバー２０１ａ内のトルク検出装置２１０が収容される第１室Ａと、アシスト力伝達機構である小ハイポイドギヤ２１４、大ハイポイドギヤ２１５が収容される第２室Ｂとは、これらの室で使用される潤滑油（グリス）が異なることからシール部材２１６でシールされているが、ラック軸収容部２０８とベース２０１ｂ内部とはそのまま連通しているので、破損したブーツからラック軸収容部２０８内に侵入した泥水等はベース２０１ｂ内部を通って第２室Ｂまでは到達してしまう。
【００１４】
このように侵入して来た泥水は、図３の電動パワーステアリング装置では、アシスト力伝達機構のリング部材１２０および進退部材１２１、トルク検出装置のスライド部材１１６、軸受１０２、軸受１０６等を、また図４の電動パワーステアリング装置では、アシスト力伝達機構の小ハイポイドギヤ２１４、大ハイポイドギヤ２１５、軸受２０６等を、それぞれ錆び付かせてしまい、これは作動不良や固着の原因となる。
【００１５】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、ステアリングギヤボックスの端部のカバー部材が破損した場合でも、ステアリングギヤボックス内のアシスト力伝達機構やトルク検出装置等を泥水等の異物から適切に保護し得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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ステアリングホイールから入力トルクが入力される入力軸と、当該入力軸とトーションバーを介して連結する出力軸とを備えたピニオン軸と、前記出力軸先端外周のピニオンに噛合するとともに端部において車輪側に連係するラック軸と、前記ピニオン軸への入力トルクを検出するトルク検出装置と、前記トルク検出装置からの検出信号に基づいて操舵にアシスト力を付与する電動モータと、前記ピニオン軸の入力側を収容するピニオン側ハウジングと、前記ピニオン側ハウジングに向けて開口する開口部を有し、前記ピニオンと前記ラック軸の噛合部を収容する連結部ハウジングと、前記ラック軸を収容するラック側ハウジングと、前記ラック軸の端部が延び出す前記ラック側ハウジングの開放端をカバーするカバー部材とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記出力軸と前記連結部ハウジングの前記開口部との隙間にシール部材を設け、前記カバー部材の破損時に前記ラック側ハウジングの開放端から侵入した異物が前記ピニオン側ハウジング内側にまで侵入しないようにするとともに、前記トルク検出装置を前記ピニオン側ハウジングに収容した。
【００１７】
第２の発明は、前記電動モータからのアシスト力を前記ピニオン軸に伝達するアシスト力伝達機構を備え、前記アシスト力伝達機構を前記ピニオン側ハウジングに収容した。
【００１８】
【作用】
第１の発明では、ステアリングホイール側からピニオン軸に入力トルクが入力されると、ピニオン軸外周のピニオンがラック軸を摺動させ、このラック軸と連係する車輪側が操舵されるが、操舵力にはトルク検出装置が検出する入力トルクの大きさおよび方向にしたがった電動モータからのアシスト力が付与され、操舵に適切なパワーアシストがなされる。この場合、ラック軸の先端はハウジング開放端から突出して車輪側に連係するが、本発明によれば、このハウジング開放端をカバーするカバー部材が飛石等で破損して開放端から泥水等の異物が侵入した場合でも、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域と、ハウジングがラック軸を収容する領域との間に設けられたシール部材により、ピニオン軸の入力端側を収容する領域には異物の侵入が防止される。したがって、この領域に収容されているトルク検出装置や、ピニオン軸を支持する軸受等は、泥水等の異物により錆び付き等の悪影響を受けることはなく、作動不良や固着が起こることはないので、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【００１９】
第２の発明では、アシスト力伝達機構は、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域において、シール部材により泥水等の異物から保護されるので、アシスト力伝達に支障が生じることはなく、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１には、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤボックスの全体構成を示す。
【００２２】
図示されるように、ステアリングギヤボックスのハウジング１は、ピニオン軸２の入力側を収装するピニオン側ハウジング３と、ピニオンギヤ５１とラックギヤ５２の噛合部（図２参照）を収容する連結部ハウジング４、および連結部ハウジング４から延び出すラック軸６を収容するラック側ハウジング５から構成される。ピニオン側ハウジング３は連結部ハウジング４上部をカバーするように装着され、ピニオン軸２に加えて、後述するように、トルク検出装置およびアシスト力伝達機構が収容され、電動モータ２０が取り付けられる。
【００２３】
ステアリングギヤボックスのハウジング１両端の開放端１ａ、１ｂから突出したラック軸６の両端部は、それぞれボールジョイント７、８を介して、図示されない被操舵側に接続するタイロッド９、１０と連結される。このラック軸６両端とタイロッド９、１０との連結部にはそれぞれカバー部材としてのブーツ１１、ブーツ１２が被せられ、ギヤボックスハウジング１内の防塵および防水が図られている。
【００２４】
図２は、図１に示した電動パワーステアリング装置のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図示されるように、ピニオン軸２は、入力軸２１、出力軸２２、およびトーションバー２３から構成される。入力軸２１は一端を突出させながらピニオン側ハウジング３に収容され、突出端側で図示されない操舵側（ステアリングホイール等）と連係するとともに、この突出端を軸受２４を介してピニオン側ハウジング３内周面に、また他端を出力軸２２の内径穴２５に、それぞれ支持される。また、入力軸２１の中空部２６にはトーションバー２３が収容され、このトーションバー２３の一端はピン２７を介して入力軸２１に固定されるとともに、他端はセレーション２８を介して出力軸２２に固定される。これにより、入力軸２１と出力軸２２は入力トルクによるトーションバー２３の捩れ分だけ相対回転するようになっている。
【００２６】
このピニオン軸２の外周にはスリーブ３０が装着される。このスリーブ３０内周の入力軸２１側には雌型のヘリカルスプライン３１が形成され、このヘリカルスプライン３１は、入力軸２１の軸受２４と内径穴２５の間の部分の外周に形成された雄型のヘリカルスプライン３２と噛合する。また、スリーブ３０の出力軸２２側の内周面にはピニオン軸２方向に延びる軸方向溝３３が形成され、この軸方向溝３３には出力軸２２に圧入されたピン３４が係合する。これにより、入力トルクにしたがってトーションバー２３が捩れ、入力軸２１と出力軸２２とが相対回転したときには、スリーブ３０が、ヘリカルスプライン３１、３２からなるカム機構の螺旋軌道に沿って、ピニオン軸２の軸方向に摺動するようになっている。
【００２７】
一方、スリーブ３０外周には段部３５が形成され、この段部３５にはピニオン側ハウジング３側方に装着されたポテンショメータ３６の検出レバー３７が係合する。これにより、スリーブ３０のピニオン軸２方向の動きにしたがって検出レバー３７が動かされ、入力トルクの大きさおよび方向が検出される。なお、ポテンショメータ３６には、検出レバー３７を段部３５に圧接する図示されないバネ部材が内蔵され、検出レバー３７の段部３５とが一体に動くようにされるとともに、スリーブ３０のガタが防止されている。トルク検出装置は、このポテンショメータ３６とスリーブ３０とから構成される。
【００２８】
出力軸２２の外周にはカラー４１が圧入され、ピニオン側ハウジング３と連結部ハウジング４の接合部分に設けられた軸受４２の内輪がこのカラー４１外周に形成された鍔部４１ａとこの鍔部４１ａ下方のリング４３との間で軸方向に拘束されながら係止される。なお、このリング４３は、カラー４１外周の溝に挿入後、径方向に塑性変形させて、カラー４１に固定されたものである。出力軸２２の入力軸２１側は、この軸受４２で回転自在に支持されるとともに、連結部ハウジング４内に収容される出力軸２２の先端側は、連結部ハウジング４の軸受穴４４に圧入された軸受４５に回転自在に支持されている。なお、この軸受４５は連結部ハウジング４内にあり、後述するオイルシール６０では泥水等から保護されないので、あらかじめ錆びの問題が生じない非鉄系の材料のものを使用するとよい。
【００２９】
また、出力軸２２の外周にはウォームホイール４７が圧入され、このウォームホイール４７は電動モータ２０の出力が連係するウォーム４６と噛合している。このウォーム４６およびウォームホイール４７がアシスト力伝達機構を構成し、トルク検出装置からの入力トルクの大きさおよび方向にしたがった電動モータ２０からのアシスト力が、ウォーム４６およびウォームホイール４７を介して出力軸２２に付与されるようになっている。
【００３０】
出力軸２２先端外周のピニオンギヤ５１は、開口部４ａから連結部ハウジング４内に収装され、ラック軸６のラックギヤ５２と噛合している。このラック軸６はプレッシャパッド５３を介してスプリング５４により背面を付勢され、ピニオンギヤ５１とラックギヤ５２との噛合が確保される。なお、スプリング５４は、連結部ハウジング４にナット５５により固定されたプラグ５６に組み付けられている。
【００３１】
さらに、この開口部４ａの端部には段差部４ｂが形成され、この段差部４ｂには、本発明の特徴となる構成として、オイルシール６０が圧入されている。このオイルシール６０により、オイルシール６０は連結部ハウジング４の開口部４ａと出力軸２２との間に生じた環状の隙間は閉鎖され、仮に図１に示したブーツ１１または１２が破損してステアリングギヤボックスのハウジング１両端部から泥水等の異物が侵入したとしても、この異物のピニオン側ハウジング３側への侵入は防止され、ピニオン側ハウジング３内のアシスト力伝達機構、トルク検出装置、軸受４２等が保護されるようになっている。
【００３２】
なお、入力軸２１の突出端側にはオイルシール６１が圧入され、また、入力軸２１の中空部内周面とトーションバー２３との間にはＯリング６２が、ピニオン側ハウジング３と連結部ハウジング４との接合部にはＯリング６３が、ポテンショメータ３６のピニオン側ハウジング３への装着部にはＯリング６４が、それぞれ設けられ、ピニオン側ハウジング３内のシールが図られている。
【００３３】
つぎに作用を説明する。
【００３４】
本発明のパワーステアリング装置において、ステアリングホイール等の操舵側から入力トルクが入力軸２１に入力されると、入力軸２１とトーションバー２３を介して連結する出力軸２２の回転により、出力軸２２外周のピニオンがラック軸６を摺動させ、このラック軸６と連係する被操舵側が操舵されるが、この出力軸２２の回転トルクには、トーションバー２３の捩れに基づいてトルク検出装置（スリーブ３０およびポテンショメータ３６）が検出する入力トルクの大きさおよび方向にしたがった電動モータ２０からのアシストトルクが、アシスト力伝達機構（ウォーム４６およびウォームホイール４７）を介して付与され、操舵に適切なパワーアシストがなされる。
【００３５】
ところで、出力軸２２からのトルクを被操舵側に伝達するラック軸６の先端は、ボールジョイント７、８を介してタイロッド９、１０と接続しているが、この接続部はブーツ１１、１２によりカバーされ、開放端１ａ、１ｂからハウジング１内への泥水等の異物の侵入が防止されている。しかしながら、車両の走行中の飛石等によりこのブーツ１１、１２が破損することがあり、この場合にはハウジング１の開放端１ａ、１ｂからステアリングギヤボックス内部に泥水等の異物が侵入してしまう。
【００３６】
これに対して、本発明では、出力軸２２外周の開口部４ａにはオイルシール６０が圧入され、このオイルシール６０が開口部４ａと出力軸２２との隙間を閉鎖するようになっているので、ステアリングギヤボックスのハウジング１の開放端１ａ、１ｂから侵入した異物は、ピニオン側ハウジング３内側にまで侵入することはない。したがって、本発明では、ピニオン側ハウジング３内に収容されたアシスト力伝達機構（ウォーム４６およびウォームホイール４７）、トルク検出装置（スリーブ３０およびポテンショメータ３６）、入力軸２１を軸支する軸受２４、出力軸２２を軸支する軸受４２等に泥水等の異物が到達して、例えば錆び付き等を起こすことはなく、これらの装置の作動不良や固着は防止されるので、パワーステアリング装置の適確な作動が保証される。
【００３７】
なお、図１、図２に示した実施の形態では、アシスト力伝達機構（ウォーム４６およびウォームホイール４７）はピニオン軸２を収容するピニオン側ハウジング３内に設けられ、電動モータ２０からのアシスト力は出力軸２２に与えられるようになっているが、本発明は、電動モータ２０およびアシスト力伝達機構を入力トルクが与えられるピニオン軸２とは離して配置し、電動モータ２０からのアシスト力をアシスト力伝達機構（例えば第２のピニオン）を介してラック軸６に直接作用させるようにした電動パワーステアリング装置に対しても当然に適用することができ、この場合にも、ステアリングギヤボックス内の軸受およびトルク検出装置等を泥水等の異物侵入から有効に保護することができる。
【００３８】
【発明の効果】
第１の発明によれば、このハウジング開放端をカバーするカバー部材が飛石等で破損して開放端から泥水等の異物が侵入した場合でも、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域と、ハウジングがラック軸を収容する領域との間に設けられたシール部材により、ピニオン軸の入力端側を収容する領域には異物の侵入が防止される。したがって、この領域に収容されているトルク検出装置や、ピニオン軸を支持する軸受等は、泥水等の異物により錆び付き等の悪影響を受けることはなく、作動不良や固着が起こることはないので、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【００３９】
第２の発明によれば、アシスト力伝達機構は、ハウジングがピニオン軸の入力端側を収容する領域において、シール部材により泥水等の異物から保護されるので、アシスト力伝達に支障が生じることはなく、電動パワーステアリング装置の適確な作動が保証され、装置の信頼性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のステアリングギヤボックスの全体構成を示す構成図である。
【図２】同じく図１のステアリングギヤボックスのＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来のステアリングギヤボックスを示す断面図である。
【図４】他の従来のステアリングギヤボックスを示す断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
１ａ  開放端
１ｂ  開放端
２  ピニオン軸
３  ピニオン側ハウジング
４  連結部ハウジング
４ａ  開口部
４ｂ  段差部
５  ラック側ハウジング
６  ラック軸
７  ボールジョイント
８  ボールジョイント
９  タイロッド
１０  タイロッド
１１  ブーツ
１２  ブーツ
２０  電動モータ
２１  入力軸
２２  出力軸
２３  トーションバー
３０  スリーブ
３６  ポテンショメータ
４６  ウォーム
４７  ウォームホイール
５１  ピニオンギヤ
５２  ラックギヤ
６０  オイルシール
【図１】
0003845488.tif 000002
【図２】
0003845488.tif 000003
【図３】
0003845488.tif 000004
【図４】
0003845488.tif 000005