JP2007223501A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｏリングやパッキン等のシール部材を使用することなく、潤滑油がギヤボックスから、とくにギヤボックスの外周部におけるギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの当接部から漏れ出すことを防止した電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に同心円から成る複数条の切削跡を形成する、または、
前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーのいずれか一方の当接面に突起、ないし、内径側で他の当接面と当接するテーパを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等に用いられる電動パワーステアリング装置に関し、さらに詳細には、ステアリング機構における減速用のギヤボックスから潤滑油が漏れ出すことをシール部材を用いることなく防止した電動パワーステアリング装置に関する。

自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行なわせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されており、最近では駆動損失や走行燃費等の観点から、この動力源を油圧ポンプから電動モータとする電動パワーステアリング装置が多用されている。

電動パワーステアリング装置は、電動モータの装着部位によってコラムアシスト型やピニオンアシスト型等に分類され、その形式に応じてステアリングシャフトやステアリングギヤピニオン等に対してアシストが行なわれる。

図９は、一部を破断して示した横断面図、図１０（Ａ）（Ｂ）は図９に点線円Ｒで示される部分の断面拡大図である。なお、このステアリング機構は車体に垂直ないし前傾姿勢で実装されるが、本実施例では説明の都合上これを水平状態で示している。

図示するように、本電動パワーステアリング装置のステアリング機構は、上端側（図９の右側）において図示しないステアリングホイールに連動するステアリングシャフト１、ステアリングシャフト１を回転自在に支持するステアリングコラム２、ステアリングシャフト１の基端側（図９の左側）に連結された入力軸３、入力軸３内に挿通され、一端が入力軸３に圧入固定されたトーションバー４、トーションバー４の他端にピン等を介して連結された出力軸５、出力軸５に連結されたユニバーサルジョイント６等を備え、ステアリングコラム２の基端側にはギヤボックス７及びトルクセンサアセンブリ８が取り付けられている。また、ステアリングコラム２の外周にはステアリングコラム２を車体に固定するためのブラケット１５が設けられている。

ギヤボックス７は、ギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂとを図示しない締結用ボルトで締結して成り、この内部には出力軸５の外周に圧入固定されたウォームホイール９と、このウォームホイール９と噛合するウォーム１０とから成る減速機構（ウォーム減速機）１１が収納されている。ギヤボックス本体７Ａ内には軸受１６Ａが、ギヤボックスカバー７Ｂ内には軸受１６Ｂがそれぞれ装備されており、この軸受１６Ａ、１６Ｂにより出力軸５が回転自在に支持されている。ギヤボックス７の外側の一部に形成されたモータ取付け部１２には操舵補助用の電動モータ１３が取り付けられており、この電動モータ１３の回転軸は減速機構１１のウォーム１０に連結されている。また、ギヤボックス７内の減速機構１１より上端側にはトーションバー４が捩れることにより生じる磁気的な変化に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサ１４が備えられている。このトルクセンサ１４の検出値はトルクセンサアセンブリ８に出力されて処理される。

このように構成された本電動パワーステアリング装置では、トルクセンサ１４により検出された操舵トルクに応じて電動モータ１３が駆動され、この電動モータ１３の回転がギヤボックス７内の減速機構１１を介して出力軸５に伝達され、これにより操舵が補助されるようになっている。

従来、このような電動パワーステアリング装置においては、通常、ギヤボックス７内で減速機構１１やトルクセンサ１４の潤滑を行なうため、これらの構成部材に比較的多量のグリースが塗布されている。このため、長期間に亘る運転が行なわれると、減速機構１１やトルクセンサ１４からギヤボックス７内にグリース油成分が飛散し、ステアリングシャフト１と共にギヤボックス７が垂直ないし前傾姿勢で配置されていることから、飛散したグリース油成分がギヤボックス７内でギヤボックスカバー７Ｂ側に流れ、これがギヤボックス７の漏洩部であるギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂとの当接部Ｍ、及び軸受１６Ｂと出力軸５との間隙部から漏れ出して滴下すると車室のフロアを汚すことになる。

このため、従来の電動パワーステアリング装置では、例えば図１０（Ａ）に示すようなＯリング１６ｒ、あるいは同図（Ｂ）に示すようなパッキン１６ｐ等のシール部材をギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂとの当接部Ｍに介装する一方、ギヤボックスカバー７Ｂ側の軸受１６Ｂには外部からの防塵を兼ねたシール部材（図示せず）を装着することにより、グリース油成分が漏れ出すことを防止する方策がとられている。

しかしながら、このような方策にも拘らず、グリース油成分の粘度が低いことから、飛散したグリース油成分が上述した部位から漏れ出すことを確実に防止することはなかなか困難であった。

そこで、特許文献１には、グリース油成分がとくに上述した軸受１６Ｂと出力軸５との間隙から漏れ出すことを防止するべく、軸受１６Ｂの外側（図９の左側）の部位に潤滑油吸収材を設けて成る電動パワーステアリング装置が本出願人によって提案されている。このように構成された電動パワーステアリング装置によれば、シール部材と軸受１６Ｂの内輪との間隙や軸受１６Ｂの内輪と出力軸５との間隙から漏れ出したグリース油成分が潤滑油吸収材に含有・保持されるため、従来の方策に較べ、グリース油成分がギヤボックス７の外に流出することをより確実に防止することができる。

しかしながら、この方策は、あくまでもグリース油成分等の潤滑油が軸受１６Ｂと出力軸５との間隙から漏れ出すことを防止するためのものであって、潤滑油がギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂとの当接部Ｍから漏れ出すことを防止するものではないことから、上述した課題は依然として残っていた。また、いずれの方策も、シール部材ないし潤滑油吸収材等の材料を使用するために、材料費がかさむという問題があつた。

このような実態に鑑み、本発明者は、潤滑油がどのようにしてギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂとの当接部Ｍから外に漏れ出すかにつき究明したところ、ギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂの各当接面における切削跡（ツールマーク）に問題があることを見出した。この切削跡は、金属材料の表面をフライス盤等の工作機械により切削加工したときに現れる加工模様で、当分野では公知である。

図１１は、ギヤボックス７において、ギヤボックスカバー７Ｂのボルト穴７Ｂｈを介してギヤボックス本体７Ａのネジ穴７Ａｓに装着されている３本の締結用ボルト（図示せず）を取り外し、ギヤボックス本体７Ａとギヤボックスカバー７Ｂとを分解して、それぞれ当接部Ｍ面側から見た図で、（Ａ）はギヤボックス本体７Ａの左側面図、（Ｂ）はギヤボックスカバー７Ｂの右側面図を示している。なお、（Ｃ）はギヤボックス本体７Ａの当接面７Ａｆの他の加工例を（Ａ）に準じて部分的に示した図である。

ギヤボックス７の製造過程においては、ギヤボックス本体７Ａの当接面７Ａｆ及びギヤボックスカバー７Ｂの当接面７Ｂｆの各面は、通常、フライス加工により仕上げられる。この結果、各面には図１１の（Ａ）（Ｂ）に示すような内外径部に直線で繋がる形状の切削跡、あるいは（Ｃ）に示すような内外径部に曲線で繋がる形状の切削跡が形成される。本発明者は、この切削跡が潤滑油の流出路として機能し、この流出路を通じて潤滑油が外部に漏れ出すことに気づき、本発明を想定するに至った。
特開２０００−０３８１４５号公報

本発明は上述したような実情によりなされたものであり、その目的とするところは、減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、Ｏリングやパッキン等のシール部材を使用することなく、潤滑油がギヤボックスから、とくにギヤボックスの外周部におけるギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの当接部から漏れ出すことを防止した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に同心円から成る複数条の切削跡を形成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を提供することにより達成される。

また、本発明の上記目的は、ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に１条の螺旋状溝から成る切削跡を形成したことを特徴とする、請求項２に記載の電動パワーステアリング装置を提供することにより達成される。なお、上記の目的は、請求項１及び請求項２に係る発明において、請求項３に記載のとおり、前記切削跡が径方向に同一間隔をもって形成されることにより、より効果的に達成される。

また、本発明の上記目的は、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーのいずれか一方の当接面に突起を形成したことを特徴とする、請求項４に記載の電動パワーステアリング装置を提供することにより達成される。

さらにまた、本発明の上記目的は、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーのいずれか一方の当接面に、内径側で他の当接面と当接するテーパを形成したことを特徴とする、請求項５に記載の電動パワーステアリング装置を提供することにより達成される。

請求項１に係る発明によれば、ギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に形成される切削跡が同心円から成っており、（従来の電動パワーステアリング装置のように）外径部に繋がった切削跡ではないこと、及び、この切削跡は複数条から成っており、潤滑油がギヤボックスの外周部に到達するまでの流出経路が延長されることにより、潤滑油がギヤボックスにおけるギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの当接部から漏れ出すことを防止することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、前記切削跡が１条の螺旋状溝に形成されているので、上記同様に、潤滑油がギヤボックスの外周部に到達するまでの流出経路が延長され、これにより、潤滑油がギヤボックスにおけるギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの当接部から漏れ出すことを防止することができる。

なお、前記請求項１及び請求項２に係る発明において、ギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に形成される切削跡が、両者共、径方向に同一間隔をもって形成されていることにより、前記効果はさらに助長される。

また、請求項４及び請求項５に係る発明によれば、ギヤボックス本体とギヤボックスカバーのいずれか一方の当接面に形成される突起ないしテーパにより、当接面の当接範囲が限定されて当接部の面圧が高くなり、これによりギヤボックス内で飛散した潤滑油の流出路が断たれるので、上記同様に、潤滑油がギヤボックスにおけるギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの当接部から漏れ出すことを防止することができる。

さらにまた、請求項１ないし請求項５に係る発明の何れにおいても、潤滑油の漏洩を防止するための部材を一切使用しないことから、これらの発明によれば材料費の節減を図ることができる。

以下、本発明の内容を実施例に基づき説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲においてその構成を種々に変更し得ることはいうまでもない。

図１は、本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリング装置の要部、すなわち、ステアリング機構における減速機構部の横断面図である。なお、以下の実施例は、前記ギヤボックスの構成を除き、図９に基づき説明した従来の電動パワーステアリング装置のステアリング機構の構成と実質的に同一であるので、以下の実施例では、同一の構成要素には同一の符号を、またギヤボックスには７０番台の同一符号を付して説明する。

本第１実施例に係る電動パワーステアリング装置のステアリング機構では、ギヤボックス７１の当接部Ｍにおいて、ギヤボックス本体７１Ａの当接面７１Ａｆとギヤボックスカバー７１Ｂの当接面７１Ｂｆの各面に、図２の（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ右側面図、左側面図で示すように、同心円から成る複数条の切削跡７１Ａｆｋ、７１Ｂｆｋが形成されている。

この切削跡７１Ａｆｋ、７１Ｂｆｋは、図１の点線円Ｒ部の断面拡大図として図３に示すように、ギヤボックス本体７１Ａの当接面７１Ａｆ及びギヤボックスカバー７１Ｂの当接面７１Ｂｆの径方向に同一の間隔Ｐをもって形成され、これにより軸方向の両面間には間隔Ｐ毎にミクロンオーダーの極めて微小な間隙Ｃが形成されている。ここに、間隔Ｐ及び間隙Ｃは、ギヤボックス本体７１Ａの当接面７１Ａｆ及びギヤボックスカバー７１Ｂの当接面７１Ｂｆの各切削加工時において、両者の切削送り速度及び回転数を合わせることにより得られる。なお、この間隔Ｐ及び間隙Ｃには、実験等により求められた好ましい値が設定される。

このように構成された本第１実施例におけるギヤボックス７１によれば、ギヤボックス７１内で飛散したグリース油成分等の潤滑油が当接部Ｍから流出しようとするときに、切削跡７１Ａｆｋ、７１Ｂｆｋが同心円から成っていることから、この切削跡７１Ａｆｋ、７１Ｂｆｋが従来の電動パワーステアリング装置のような外径部に繋がる流出路にはなり得ず、また、この切削跡７１Ａｆｋ、７１Ｂｆｋは複数条から成っていることから、ギヤボックス７１内で飛散した潤滑油がギヤボックス７１の外周部に到達するまでの流出経路が延長されることから、潤滑油がギヤボックス７１におけるギヤボックス本体７１Ａとギヤボックスカバー７１Ｂとの当接部Ｍから漏れ出すことを防止することができる。

なお、以上に説明した第１実施例は、切削跡が複数条の同心円によって形成されて成る電動パワーステアリング装置であるが、この切削跡の構成を次のとおり変更して成る、第２実施例に係る電動パワーステアリング装置とすることも可能である。

すなわち、本第２実施例に係る電動パワーステアリング装置は、前記ギヤボックス本体７１Ａの当接面７１Ａｆ及びギヤボックスカバー７１Ｂの当接面７１Ｂｆに形成される各切削跡（これを７１Ａ’ｆｋ、７１Ｂ’ｆｋとする）を、音楽用のアナログレコード盤（いわゆるドーナツ盤）のレコード溝と同様な紋様となる、１条の螺旋状の溝を形成したもの（図示せず）である。なお、このような螺旋状の溝は旋盤加工により形成することができる。このように１条の螺旋状溝に形成された切削跡７１Ａ’ｆｋ、７１Ｂ’ｆｋによれば、第１実施例と同様に、ギヤボックス７１内で飛散した潤滑油がギヤボックス７１の外周部に到達するまでの流出経路が延長されることから、潤滑油がギヤボックス７１におけるギヤボックス本体７１Ａとギヤボックスカバー７１Ｂとの当接部Ｍから漏れ出すことを防止することができる。

図４は、本発明の第３実施例に係る電動パワーステアリング装置の要部を前記第１実施例と同様に示した横断面図であり、図５は、図４の点線円Ｒ部の断面拡大図である。

本第３実施例に係る電動パワーステアリング装置のステアリング機構では、図５に示すように、ギヤボックス７２のギヤボックス本体７２Ａとギヤボックスカバー７２Ｂとの当接部Ｍにおいて、突起７２Ｂｅがギヤボックスカバー７２Ｂの当接面７２Ｂｆ側に形成されている。ギヤボックスカバー７２Ｂはこの突起７２Ｂｅの先端部がギヤボックス本体７２Ａの当接面７２Ａｆに当接するようにしてギヤボックス本体７２Ａに組み付けられている。なお、当接部において高い面圧を得るため、突起７２Ｂｅの先端部は面取りされていることが好ましく、また、形成する突起７２Ｂｅは、図５に示すように、当接面７２Ｂｆの断面中央部に１箇所とすることが好ましいが、必ずしもこのような実施形態に限定されるものではない。

図６は、上述した突起７２Ｂｅが形成されたギヤボックスカバー７２Ｂの右側面図である。図示されるように、突起７２Ｂｅは円環状をなすギヤボックスカバー７２Ｂの当接面７２Ｂｆの全周域に亘ってリング状に形成されている。

このように構成された本第３実施例に係るギヤボックス７２によれば、ギヤボックス７２内で飛散したグリース油成分等の潤滑油が当接部Ｍから流出しようとするが、上述したようにリング状に形成された突起７２Ｂｅの先端部がギヤボックス本体７２Ａの当接面７２Ａｆに高い面圧をもつて当接され、潤滑油の流出路が断たれるので、潤滑油がギヤボックス７１の外周部における当接部Ｍから漏れ出すことを防止することができる。

なお、本第３実施例では突起７２Ｂｅをギヤボックスカバー７２Ｂの当接面７２Ｂｆに形成したが、これをギヤボックス本体７２Ａの当接面７２Ａｆに形成してもよく、これによっても同様な効果を得ることができる。

図７は、本発明の第４実施例に係る電動パワーステアリング装置の要部を前記第３実施例と同様に示した横断面図であり、図８は、図７の点線円Ｒ部の断面拡大図である。

本第４実施例に係る電動パワーステアリング装置のステアリング機構では、図７に示すように、ギヤボックス７３のギヤボックス本体７３Ａとギヤボックスカバー７３Ｂとの当接部Ｍにおいて、テーパ７３Ｂｔがギヤボックスカバー７３Ｂの当接面７３Ｂｆ側に形成されている。このテーパ７３Ｂｔは、図８に示すように、内径側で他の当接面、すなわちギヤボックス本体７３Ａの当接面７３Ａｆと当接するように形成され、ギヤボックス７３が構成されている。ここに、当接部において高い面圧を得るため、このテーパ７３Ｂｔは内径側で他の当接面と当接するように形成することが好ましい。なお、このテーパ７３Ｂｔの傾斜角は、実験等に求められた好ましい角度が設定される。

このように構成された本第４実施例に係るギヤボックス７３によれば、ギヤボックス７３内で飛散したグリース油成分等の潤滑油が当接部Ｍから流出しようとするが、上述したようにギヤボックスカバー７３Ｂの当接面７３Ｂｆ側に形成されたテーパ７３Ｂｔの下端部がギヤボックス本体７３Ａの当接面７３Ａｆと高い面圧をもつて当接され、第３実施例と同様に潤滑油の流出路が断たれるので、潤滑油がギヤボックス７１の外周部における当接部Ｍから漏れ出すことを防止することができる。

なお、以上に説明したいずれの実施例においても、潤滑油がギヤボックスから漏れ出すことを防止するためのＯリングやパッキン等のシール部材は一切使用しておらず、よって、このための材料費が節減できることは前述したとおりである。

以上、本発明の内容をコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置を例に説明したが、本発明はこの外ピニオンアシスト型等の電動パワーステアリング装置にも適用されることはいうまでもない。

本発明の第１実施例に係る電動パワーステアリング装置の要部の横断面図である。 第１実施例におけるギャボツクスの分解図で、（Ａ）はギャボツクスの右側面図、（Ｂ）はギャボツクスカバーの左側面図である。 図１の点線円Ｒ部の拡大断面図である。 本発明の第３実施例に係る電動パワーステアリング装置の要部の横断面図である。 図４の点線円Ｒ部の拡大断面図である。 第３実施例におけるギャボツクスカバーの右側面図である。 本発明の第４実施例に係る電動パワーステアリング装置の要部の横断面図である。 図７の点線円Ｒ部の拡大断面図である。 従来の電動パワーステアリング装置におけるステアリング機構の横断面図である。 図９の点線円Ｒ部におけるシール部材例の拡大断面図で、（Ａ）はＯリング、（Ｂ）はパツキンの場合の断面図のである。ある。 従来のギヤボックスにおける切削跡を例示する分解図で、（Ａ）（Ｃ）はギヤボックス本体の左側面図、（Ｂ）はギヤボックスカバーの右側面図である。

符号の説明

１ ステアリングシャフト
２ ステアリングコラム
３ 入力軸
４ トーションバー
５ 出力軸
６ ユニバーサルジョイント
７、７１、７２、７３ ギヤボックス
７Ａ、７１Ａ、７２Ａ、７３Ａ ギヤボックス本体
７Ａｆ、７１Ａｆ、７２Ａｆ、７３Ａｆ （ギヤボックス本体の）当接面
７Ｂ、７１Ｂ、７２Ｂ、７３Ｂ ギヤボックスカバー
７Ｂｆ、７１Ｂｆ、７２Ｂｆ、７３Ｂｆ （ギヤボックスカバーの）当接面
８ トルクセンサアセンブリ
９ ウォームホイール
１０ ウォーム
１１ 減速機構（ウォーム減速機）
１３ 電動モータ
１４ トルクセンサ
７１Ａｆｋ、７１Ｂｆｋ 切削跡
７２Ｂｅ 突起
７３Ｂｔ テーパ
Ｍ 当接部

Claims (5)

1. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に複数条の同心円から成る切削跡を形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーとの各当接面に１条の螺旋状溝から成る切削跡を形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 前記切削跡は径方向に同一間隔をもって形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーのいずれか一方の当接面に突起を形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
5. ステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの基部側において車体に固定され、少なくとも、操舵補助用の電動モータに連結されたウォームと該ウォームと歯合するウォームホイールとから成る減速機構をギヤボックスの内部に備えた電動パワーステアリング装置において、前記ギヤボックスを構成するギヤボックス本体とギヤボックスカバーのいずれか一方の当接面に、内径側で他の当接面と当接するテーパを形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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