(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バー挿入孔を有する入力軸と、その一端部が前記バー挿入孔に挿入され、前記入力軸に同軸的に繋がるトーションバーと、該トーションバーの他端部と同軸的に繋がる出力軸と、前記トーションバー及び前記バー挿入孔の間を封止する封止材とを備えるとともに、前記出力軸の外周に固定されるウォームホイール及び該ウォームホイールに噛合するウォームを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置において、前記トーションバーの一端部の外周面、又は、前記バー挿入孔の内周面は、軸長方向へ適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置にわたって湾曲する環状の湾曲溝が設けられており、且つ前記トーションバーは焼き入れ処理され、前記湾曲溝は、その溝幅の中間から前記第１の位置までを適宜の曲率半径の湾曲面とし、前記溝幅の中間から前記第２の位置までを前記湾曲面に連続し、一端部の外周面に対し適宜の角度で傾斜する傾斜面とし、前記湾曲溝に挿嵌される前記封止材を前記湾曲面及び傾斜面によって非対称に弾性変形させ、封止性を高めることができるように構成してあることを特徴とする舵取装置。
【請求項２】
その一端部が入力軸に繋がり、その他端部が出力軸に繋がり、該出力軸の外周に固定されるウォームホイール及び該ウォームホイールに噛合するウォームを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置のためのトーションバーにおいて、前記一端部の外周面は、軸長方向へ適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置にわたって湾曲する環状の湾曲溝が設けられており、且つ焼き入れ処理され、前記湾曲溝は、その溝幅の中間から前記第１の位置までを適宜の曲率半径の湾曲面とし、前記溝幅の中間から前記第２の位置までを前記湾曲面に連続し、一端部の外周面に対し適宜の角度で傾斜する傾斜面とし、前記湾曲溝に挿嵌される前記封止材を前記湾曲面及び傾斜面によって非対称に弾性変形させ、封止性を高めることができるように構成してあることを特徴とするトーションバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力軸及び出力軸がトーションバーによって同軸的に繋がっている舵取装置及びこれに用いるトーションバーに関する。
【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５は実開平５−６５７５０号公報に記載されている自動車用の舵取装置の構成を示す断面図、図６はその要部の構成を示す拡大断面図である。
この従来の舵取装置は、一端部が舵輪に繋がる筒状の入力軸１００と、該入力軸１００の他端部の外周に挿嵌される挿嵌孔１０１及び該挿嵌孔１０１と連続する凹凸条孔１０２を一端部に有しており、他端部が舵取機構に繋がる出力軸１０３と、前記入力軸１００の内部に挿入して該入力軸１００の一端部及び前記出力軸の凹凸条孔１０２に同軸的に繋がるトーションバー１０４とを備えている。
【０００４】
このトーションバー１０４の一端部の外周面には環状溝１０５を設け、該環状溝１０５に合成ゴム製のＯリングを用いてなる封止材１０６を挿嵌することによってトーションバー１０４及び入力軸１００の連結部を封止し、該連結部からトーションバー１０４の周りへ液体が浸入することを防止し、トーションバー１０４の周りに設けられる軸受、磁気形トルクセンサ等を保護するように構成されている。
【０００５】
入力軸１００の一端部の内周面に設けられる環状溝１０５は、軸長方向に適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置ａ，ｂからラジアル方向へ延びる環状側面と、これら環状側面と直交する環状底面とによって凹状に形成されている。
【０００６】
ところで、以上の如くトーションバー１０４を備えた舵取装置にあっては、トーションバー１０４のバネ定数を大きくし、該トーションバー１０４の剛性を高めることによって操舵性を向上する上で有利であることが知られている。
【０００７】
ところが、バネ定数を大きくすることによってトーションバー１０４の剛性を高めることができる反面、トーションバー１０４の弾性率が少なくなるため、封止材用の環状溝１０５が設けられたトーションバー１０４は、環状溝１０５の断面形状が一対の環状側面及び環状底面の間で急激に変化し、直角状の角部が生ずることになり、この角部に捻じりの応力が過大に加わり、トーションバーの耐久強度を満足させることができないことになる。
【０００８】
図７は舵取装置の改良された封止構造の構成を示す断面図である。この図７に示されたものは、トーションバー１０４に封止材用の環状溝１０５を設ける代わりに、入力軸１００の一端部の内周面に、該内周面よりも大径の嵌合凹部１０７を設け、該嵌合凹部１０７に前記封止材１０６と、該封止材１０６を弾性変形させるブッシュ１０８とを挿嵌することによってトーションバー１０４の一端部の強度の低下をなくするように構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、入力軸１００に嵌合凹部１０７を設けて封止材１０６を保持するものによれば、封止材１０６とは別個に該封止材１０６を弾性変形させるためのブッシュ１０８が必要であるため、トーションバー１０４及び入力軸１００の連結部を封止するための部品点数及び組立て工数が多く、コスト高になるという問題がある。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トーションバー又は入力軸のバー挿入孔に、軸長方向へ適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置にわたって凹状に湾曲する環状の湾曲溝を設けることによって、トーションバー及び入力軸の連結部を封止するための部品点数及び組立て工数を少なくでき、しかも、捻じりの応力によるトーションバーの破損、及び焼き入れ処理するときにおけるトーションバーの焼割れを防止することができる舵取装置を提供することを目的とし、また、前記湾曲溝をトーションバーに設けることにより、捻じりの応力によるトーションバーの破損、及び焼き入れ処理によるトーションバーの焼割れを防止することができるトーションバーを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る舵取装置は、バー挿入孔を有する入力軸と、その一端部が前記バー挿入孔に挿入され、前記入力軸に同軸的に繋がるトーションバーと、該トーションバーの他端部と同軸的に繋がる出力軸と、前記トーションバー及び前記バー挿入孔の間を封止する封止材とを備えるとともに、前記出力軸の外周に固定されるウォームホイール及び該ウォームホイールに噛合するウォームを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置において、前記トーションバーの一端部の外周面、又は、前記バー挿入孔の内周面は、軸長方向へ適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置にわたって湾曲する環状の湾曲溝が設けられており、且つ前記トーションバーは焼き入れ処理され、前記湾曲溝は、その溝幅の中間から前記第１の位置までを適宜の曲率半径の湾曲面とし、前記溝幅の中間から前記第２の位置までを前記湾曲面に連続し、一端部の外周面に対し適宜の角度で傾斜する傾斜面とし、前記湾曲溝に挿嵌される前記封止材を前記湾曲面及び傾斜面によって非対称に弾性変形させ、封止性を高めることができるように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係るトーションバーは、その一端部が入力軸に繋がり、その他端部が出力軸に繋がり、該出力軸の外周に固定されるウォームホイール及び該ウォームホイールに噛合するウォームを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置のためのトーションバーにおいて、前記一端部の外周面は、軸長方向へ適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置にわたって湾曲する環状の湾曲溝が設けられており、且つ焼き入れ処理され、前記湾曲溝は、その溝幅の中間から前記第１の位置までを適宜の曲率半径の湾曲面とし、前記溝幅の中間から前記第２の位置までを前記湾曲面に連続し、一端部の外周面に対し適宜の角度で傾斜する傾斜面とし、前記湾曲溝に挿嵌される前記封止材を前記湾曲面及び傾斜面によって非対称に弾性変形させ、封止性を高めることができるように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第１発明及び第２発明にあっては、封止材用の環状の湾曲溝はトーションバーに設けてあるため、トーションバーの他端部に繋がる出力軸の外周に固定されるウォームホイールと該ウォームホイールに噛合するウォームとを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置、及びその他端部が出力軸に繋がり、該出力軸の外周に固定されるウォームホイールと該ウォームホイールに噛合するウォームとを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置のためのトーションバーにおいて、トーションバー及び入力軸の連結部を封止するための部品点数及び組立て工数を少なくでき、コストを低減できるのであり、また、封止材用の環状の湾曲溝は、その断面形状が緩やかに変化しながら曲面で連続しているため、該湾曲溝に生ずる過大な捻じりの応力を低減することができ、トーションバーの一端部の破損を回避することができ、また、トーションバーの強度を高めるべく高周波焼き入れ等によって焼き入れ処理するときの冷却水、すなわち、熱処理されたトーションバーを冷却水に浸漬し、その水面に対し上方へ引上げることによって焼き入れ処理するとき、前記一端部に付着した冷却水を湾曲溝に沿って軸長方向へ流れ易くできるとともに、湾曲溝の全面にわたって均等に行き渡らせることができるため、焼き入れ処理後における焼割れを防止することができる。
【００１４】
【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は舵取装置の要部の構成を示す拡大断面図、図２はトーションバーの正面図、図３は舵取装置の構成を示す断面図である。
【００１５】
本発明の舵取装置は、中心部に貫通するバー挿入孔１１を有し、一端部が舵取りのための舵輪（図示せず）に連動する筒状の入力軸１と、車体の前部に左右方向に延設されたラック軸２及び該ラック軸２の中途部に噛合するピニオン３を有する舵取機構（図示せず）の前記ピニオン３が形成された出力軸４と、前記バー挿入孔１１に挿入されて入力軸１及び出力軸４を同軸的に連結し、前記舵輪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５と、弾性を有しており、前記トーションバー５の一端部及び前記バー挿入孔１１の間を封止する封止材６と、前記トーションバー５の捩れに応じた入力軸１及び出力軸４の相対変位量によって前記舵輪に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ７と、該トルクセンサ７の検出結果に基づいて駆動制御される操舵補助用の電動モータ（図示せず）と、該電動モータの回転を前記出力軸４に伝達する減速機構８と、前記トルクセンサ７及び減速機構８を収容するとともに前記入力軸１及び出力軸４を回転が可能に支持するハウジング９とを備えている。
【００１６】
出力軸４は、一端部に前記入力軸１の他端部の外周に挿嵌される挿嵌孔４１及び該挿嵌孔４１と連続する凹凸条孔４２が設けてあり、他端部の外周に前記ピニオン３が設けられている。また、出力軸４の中途部は一対の玉軸受１０，１０を介して前記ハウジング９の中途部に支持されており、他端部はニードル軸受２０を介して前記ハウジング９の他端部に支持されている。
【００１７】
トーションバー５は、所望の捩じれ特性を得るべく外径及び軸長を定めた中間部５ａと、該中間部５ａよりもやや大径であり、前記入力軸１の一端部に嵌合されて同軸的に繋がる一端部５ｂと、前記中間部５ａよりもやや大径であり、前記凹凸条孔４２に嵌合されて同軸的に繋がる他端部５ｃとを備え、前記一端部５ｂにラジアル方向へ貫通するピン孔５１と、環状の湾曲溝５２とが軸長方向に適宜の間隔を隔てて設けられている。
【００１８】
湾曲溝５２は、軸長方向に適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置ａ，ｂにわたって略半円形に湾曲している。詳しくは、図１の如く溝幅Ｈの中間から第１の位置ａまでを適宜の曲率半径Ｒの湾曲面とし、溝幅Ｈの中間から第２の位置ｂまでを前記湾曲面に連続し、一端部の外周面に対し適宜の角度θで傾斜する傾斜面とし、湾曲溝５２に挿嵌される前記封止材６を前記湾曲面及び傾斜面によって非対称に弾性変形させ、封止性を高めることができるように構成してある。また、トーションバー５の一端部５ｂは、前記湾曲溝５２を切削加工した後、その一端部５ｂの強度を高めるべく高周波焼き入れ等によって焼き入れ処理される。尚、前記第１及び第２の位置ａ，ｂは、図１に示す如く前記一端部５ｂの外周面と曲面で連続させる他、角が生ずるように連続させてもよい。
【００１９】
封止材６は、合成ゴム製のＯリングを用いてなり、該封止材６を前記湾曲溝５２に挿嵌し、この状態でトーションバー５の一端部５ｂを前記バー挿入孔１１に嵌合することによって封止材６を弾性変形させ、トーションバー５及び入力軸１の連結部を封止するように構成されている。
【００２０】
入力軸１は、一端部のバー挿入孔１１が他端部のバー挿入孔１１よりもやや小径に形成され、この一端部のバー挿入孔１１に前記トーションバー５の一端部５ｂが嵌合されている。また、一端部には、前記ピン孔５１に対応するピン孔１２を設け、これらピン孔１２，５１に打設されるダウエルピン２１によってトーションバー５の一端部５ｂが入力軸１の一端部に結合されている。また、入力軸１の中間部は玉軸受２２を介して前記ハウジング９の一端部に支持されており、他端部はニードル軸受２３を介して前記挿嵌孔４１に支持されている。
【００２１】
トルクセンサ７は、端面に矩形状の歯部が周方向に形成されており、前記入力軸１の中途部外周面及び出力軸４の一端部外周面に夫々固定される一対の磁性体製リング７１，７１を前記ハウジング９の内部に保持されるトルク検出コイル７２の内側に配置し、前記トーションバー５の捩じれに対応して入力軸１側の磁性体製リング７１と出力軸４側の磁性体製リング７１とが相対回転したときに前記歯部の対向面積が変化して、トルク検出コイル７２のインピーダンスが変化することにより前記操舵トルクを検出する非接触式センサが用いられている。
【００２２】
減速機構８は、前記出力軸４の外周であり前記トルクセンサ７と軸長方向に隣合う位置に嵌合によつて固定されるウォームホイール８１及びこれに噛合するウォーム（図示せず）とを備え、前記電動モータの回転を減速して出力軸４に伝達するようにしている。
【００２３】
以上の如く構成された舵取装置は、トーションバー５及び入力軸１の連結部を封止するための湾曲溝５２がトーションバー５に設けられているため、封止材及びブッシュを用いて封止する従来例に比較してトーションバー５及び入力軸１の連結部を封止するための部品点数及び組立て工数を少なくでき、コストを低減できる。また、封止材用の環状の湾曲溝５２は、その断面形状が緩やかに変化しながら曲面で連続しているため、該湾曲溝５２に生ずる過大な捻じりの応力を低減することができ、トーションバー５の一端部の破損を回避することができる。
【００２４】
また、湾曲溝５２が形成されたトーションバー５の一端部５ｂは、切削加工した後、その一端部５ｂの強度を高めるべく高周波焼き入れ等によって焼き入れ処理される場合においても、湾曲溝５２は第１及び第２の位置ａ，ｂにわたって略半円形に湾曲しているため、熱処理された一端部５ｂを冷却水に浸漬し、その水面に対し上方へ引上げることによる焼き入れ処理に伴って、前記一端部５ｂに付着した冷却水を湾曲溝５２に沿って軸長方向へ流れ易くできるとともに、湾曲溝５２の全面にわたって均等に行き渡らせることができるため、焼き入れ処理後における焼割れを防止することができる。
【００２５】
実施の形態２
図４は舵取装置の要部の構成を示す拡大断面図である。
この実施の形態２では、トーションバー５の一端部５ｂに湾曲溝５２を設ける代わりに、入力軸１の一端部であり、そのバー挿入孔１１の内周面に、軸長方向へ適宜の間隔を隔てた第１及び第２の位置ａ，ｂにわたって湾曲する環状の前記湾曲溝５２を設け、該湾曲溝５２に前記封止材６を挿嵌したものであり、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、共通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。
【００２６】
尚、本発明に係る舵取装置は、実施の形態１，２に示す如くトルクセンサ７及び該トルクセンサ７の検出結果に基づいて駆動制御される操舵補助用の電動モータを備えた動力舵取装置である他、前記トルクセンサ７を備えていない舵取装置であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述した如く第１発明及び第２発明によれば、封止材用の環状の湾曲溝はトーションバーに設けてあるため、トーションバーの他端部に繋がる出力軸の外周に固定されるウォームホイールと該ウォームホイールに噛合するウォームとを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置、及びその他端部が出力軸に繋がり、該出力軸の外周に固定されるウォームホイールと該ウォームホイールに噛合するウォームとを備えた減速機構により電動モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する舵取装置のためのトーションバーにおいて、トーションバー及び入力軸の連結部を封止するための部品点数及び組立て工数を少なくでき、コストを低減できる。また、前記湾曲溝は、その断面形状が緩やかに変化しながら曲面で連続しているため、捻じりの応力によるトーションバーの破損、及び焼き入れ処理後におけるトーションバーの焼割れを防止することができる。
しかも、前記湾曲溝は、その溝幅の中間から第１の位置までを適宜の曲率半径の湾曲面とし、溝幅の中間から第２の位置までを湾曲面に連続し、一端部の外周面に対し適宜の角度で傾斜する傾斜面としてあるため、湾曲溝に挿嵌される封止材を湾曲面及び傾斜面によって非対称に弾性変形させることができ、湾曲溝での封止性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る舵取装置の実施の形態１の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図２】本発明に係るトーションバーの正面図である。
【図３】本発明に係る舵取装置の実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係る舵取装置の実施の形態２の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図５】従来例の舵取装置の構成を示す断面図である。
【図６】図５に示された従来例の舵取装置の要部の構成を示す拡大断面図である。
【図７】従来例の舵取装置の改良された封止構造の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１    入力軸
４    出力軸
５    トーションバー
５ｂ  一端部
６    封止材
１１  バー挿入孔
５２  湾曲溝
【図１】
0003770747.tif 000002
【図２】
0003770747.tif 000003
【図３】
0003770747.tif 000004
【図４】
0003770747.tif 000005
【図５】
0003770747.tif 000006
【図６】
0003770747.tif 000007
【図７】
0003770747.tif 000008