JP2014227040A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機を収容するハウジングの嵌合部からＯリング等のシール部材をなくしても、潤滑剤がハウジングの外に漏れることを防止することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動パワーステアリング装置１は、車両の操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータ４０と、電動モータ４０の回転軸に連結されたウォーム４８１と、ウォーム４８１と噛み合うウォームホイール４８２とを有し、電動モータ４０の出力を減速する減速機４８と、減速機４８を収容するウォームハウジング４１と、ウォームハウジング４１の開口部４１４を覆うセンサハウジング４２とを備え、ウォームハウジング４１には、センサハウジング４２と対向する側の内周面４１２ａに雌ねじ４１３が形成され、センサハウジング４２には、ウォームハウジング４１と対向する側の外周面４２１ａに、雌ねじ４１３と螺合する雄ねじ４２３が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の操舵機構に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに接続される入力軸と、車輪側に接続される出力軸と、入力軸と出力軸との間に設けられるトーションバーと、トーションバーの捩じれに応じてステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサが検出したトルクに応じて駆動される電動モータと、電動モータのモータ軸の回転を減速する減速機とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置は、モータ軸に連結されたウォームギヤ、及びウォームギヤに噛み合うウォームホイールからなる減速機を第１ハウジングに収容している。第１ハウジングは、その開口部に嵌合する第２ハウジングによって閉塞され、第１ハウジングと第２ハウジングの間には、Ｏリングが介装されている。このＯリングは、ウォームギヤ及びウォームホイールの噛み合い部の潤滑のために塗布されたグリスの漏れ出しを防いでいる。

特開２０１２−４０９８１号公報

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、Ｏリングを第１ハウジングに嵌合するために第１ハウジングの端面に環状溝を形成する必要がある。また第１ハウジングと第２ハウジングとを嵌合した後に、Ｏリングが環状溝に嵌合されていることを確認する必要があり、組み付けに要する工数が増加する要因となっていた。

そこで、本発明は、減速機を収容するハウジングの嵌合部からＯリング等のシール部材をなくしても、潤滑剤がハウジングの外に漏れることを防止することが可能な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。

本発明は、上記目的を達成するために、車両の操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータと、前記電動モータの回転軸に連結されたウォーム、及び前記ウォームと噛み合うウォームホイールを有し、前記電動モータの出力を減速する減速機と、前記減速機を収容する第１のハウジング部材と、前記第１のハウジング部材の開口部を覆う第２のハウジング部材とを備え、前記第１及び第２のハウジング部材のうち一方のハウジング部材には、他方のハウジング部材と対向する側の内周面に雌ねじが形成され、前記他方のハウジング部材には、前記一方のハウジング部材と対向する側の外周面に、前記雌ねじと螺合する雄ねじが形成されている、電動パワーステアリング装置を提供する。

本発明によれば、Ｏリング等のシール部材を無くしても、潤滑剤がハウジングの外部へ漏れてしまうことを防止することができる。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の斜視図である。 操舵補助装置を示す断面図である。 ウォームホイールをウォームハウジングの開口部側から見た平面図である。 ウォームハウジング及びセンサハウジングの分解斜視図である。 ウォームハウジングとセンサハウジングを組み付けた状態の斜視図である。 ウォームハウジングを開口部側から見た斜視図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。 ステアリングシャフト側から見たセンサハウジングの斜視図である。 センサハウジングの側面図である。 本発明の実施の形態の変形例に係るセンサハウジングの斜視図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１〜図９を参照して説明する。

（電動パワーステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の側面図である。

電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール１００が端部に固定されるステアリングシャフト２と、ステアリングシャフト２を回転可能に支持するステアリングコラム３と、ステアリングシャフト２に操舵補助力を付与する操舵補助装置４とを備えている。

ステアリングシャフト２は、アッパシャフト２０と、アッパシャフト２０に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に配置された後述するロアシャフト２１（図２に示す）からなる。ステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３内にその軸線周りに回転可能に支持され、例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構（図示せず）に自在継手２２等を介して連結されている。ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１００の回転力を操舵力として操舵機構に伝達し、車両の転舵輪（図示せず）を操舵する。

アッパシャフト２０は、ステアリングシャフト２のステアリングホイール１００側に配置され、ステアリングコラム３の外部に露出した端部２０ａにステアリングホイール１００が固定される。アッパシャフト２０は、後述するロアシャフト２１の一部を収容する円筒状の部材である。

ステアリングコラム３は、それぞれが軸方向に沿って相対移動可能なアウタチューブ３０及びインナチューブ３１を有している。インナチューブ３１は、アウタチューブ３０にその軸線方向に沿って相対移動可能に配置されている。アウタチューブ３０は、車体（図示せず）にアッパブラケット５を介して支持されている。アッパブラケット５は、操作レバー５１の操作によって、アウタチューブ３０をロック（固定）するロック状態と、アンロック状態とを切り替え可能である。ステアリングコラム３は、ロアブラケット６の本体部６０によって支持されている。

操舵補助装置４は、操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータ４０と、電動モータ４０を制御するコントローラ４００と、電動モータ４０の出力を減速するための後述する減速機と、車両の運転者によってステアリングホイール１００に付与された操舵トルクを検出するための後述するトルクセンサとを有している。

本実施の形態では、減速機がウォームギヤ及びウォームホイールからなり、第１のハウジング部材としてのウォームハウジング４１に収容されている。ウォームハウジング４１は、電動モータ４０及びコントローラ４００を支持している。トルクセンサは、第２のハウジング部材としてのセンサハウジング４２に収容されている。センサハウジング４２は、ウォームハウジング４１の開口部を覆っている。ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２は、一体に固定されてハウジング４３を構成する。

操舵補助装置４は、トルクセンサによって検出された操舵トルクに応じたモータ電流をコントローラ４００から電動モータ４０へ供給し、運転者のステアリングホイール１００の操作を補助する。

（操舵補助装置の構成）
図２は、操舵補助装置４における減速機、及びその周辺部を示す断面図である。図３は、ウォームホイール４８２をウォームハウジング４１の開口部４１４側から見た平面図である。

ロアシャフト２１は、ステアリングシャフト２の操舵機構側に配置され、その一端部が操舵補助装置４に連結されている。

インナチューブ３１の操舵補助装置４側の端部は、センサハウジング４２に形成された筒部４２０に嵌合されている。ロアシャフト２１の操舵補助装置４側の端部は、筒状の連結部材４４を介してトーションバー４５の一端部に相対回転不能に連結されている。トーションバー４５の他端部は、操舵補助装置４の出力軸４６に相対回転不能に連結されている。出力軸４６は、上述した自在継手に連結されている。連結部材４４は、軸受４４１によってセンサハウジング４２に支持されている。出力軸４６は、軸受４６１によってセンサハウジング４２に、またシール軸受４６２によってウォームハウジング４１に、それぞれ支持されている。シール軸受４６２は、後述する潤滑剤がハウジング４３の外へ漏れ出してしまうことを防止している。

トルクセンサ４７は、連結部材４４の外周に配置され、運転者によるステアリングホイール１００の操舵トルクに応じて捩れるトーションバー４５の捩れ量を検出する。トルクセンサ４７の出力信号はコントローラ４００へ入力され、コントローラ４００は操舵トルクに応じたモータ電流を電動モータ４０に供給する。

減速機４８は、ウォームハウジング４１の収容室４１１に収容され、電動モータ４０の回転軸に相対回転不能に連結されたウォーム４８１（図３に示す）と、ウォーム４８１と噛合うウォームホイール４８２とを有している。ウォームホイール４８２は、出力軸４６の外周に相対回転不能に固定された円板状の基部４８３の外周に、ウォーム４８１と噛合う歯部４８４が設けられている。ウォーム４８１とウォームホイール４８２との噛合いによって、トルクセンサ４７が検出するトルクに応じて駆動される電動モータ４０の回転が減速されて出力軸４６へ伝達される。ウォームホイール４８２の歯部４８４には、グリス等の潤滑剤が塗布される。この潤滑剤はハウジング４３の収容空間内で滴下又は飛散してしまうことがあるため、ハウジング４３の収容空間から外部に潤滑剤が漏れ出してしまうことを防止する必要がある。

ハウジング４３は、図２に示すように、ウォームハウジング４１の開口部４１４の端部に形成された雌ねじ４１３と、センサハウジング４２の端部に形成された環状突起４２１に形成された雄ねじ４２３とが螺合して構成されている。より詳細には、ウォームハウジング４１には、センサハウジング４２と対向する側（開口部４１４側）の内周面に雌ねじ４１３が形成され、センサハウジング４２には、ウォームハウジング４１と対向する側に形成された環状突起４２１の外周面に、雌ねじ４１３と螺合する雄ねじ４２３が形成されている。ウォームハウジング４１とセンサハウジング４２とは、回り止め部材としてのボルト４９によって締結されている。以下、図４から図９を参照してハウジング４３の構成についてさらに詳しく説明する。

（ハウジングの構成）
図４は、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２を示す分解斜視図である。図５は、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２を組み付けた状態の斜視図である。図６は、ウォームハウジング４１を開口部４１４側から見た斜視図である。図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図８は、ステアリングシャフト２側から見たセンサハウジング４２の斜視図である。図９は、センサハウジング４２の側面図である。

ウォームハウジング４１の外周部には、２つの螺子孔４１ａが形成されている。本実施の形態では、２つの螺子孔４１ａがウォームハウジング４１の収容室４１１の外周側における鉛直方向上側の端部と下側の端部に配置されている。一方、センサハウジング４２の外周部には、センサハウジング４２の径方向外側に突出する一対の凸部４２４に、貫通孔４２４ａが形成されている。螺子孔４１ａと貫通孔４２４ａとは、ウォームハウジング４１の雌ねじ４１３とセンサハウジング４２の雄ねじ４２３とが螺合したときに互いに連通する位置に形成されている。

ボルト４９は、センサハウジング４２に形成された貫通孔４２４ａに挿入され、ウォームハウジング４１に形成された螺子孔４１ａに螺合する。ボルト４９は、外周面に雄ねじが形成された円柱状の軸部４９１と、軸部４９１の一端部に一体に設けられた多角形（六角形）状の頭部４９０とを有し、軸部４９１が貫通孔４２４ａを貫通して螺子孔４１ａに螺合する。

図６及び図７に示すように、ウォームハウジング４１には、ウォームホイール４８２を収容する収容室４１１を構成する筒状の円筒壁４１２の内周面４１２ａの開口部４１４側に、雌ねじ４１３が形成されている。換言すれば、内周面４１２ａには、その開口端部に雌ねじ４１３が形成されている。

一方、センサハウジング４２は、図４に示すように、ウォームハウジング４１の開口部４１４を覆蓋する蓋部４２２の内面に、周方向に延在する環状突起４２１が立設されている。環状突起４２１は、蓋部４２２の径方向外側全周に亘って形成され、ステアリングシャフト２の回転軸Ｏと平行な方向に突出している。雄ねじ４２３は、センサハウジング４２の環状突起４２１の外周面４２１ａに形成されている。環状突起４２１に形成された雄ねじ４２３は、１条ねじで形成されていてもよく、例えば２条ねじのような多条ねじで形成されていてもよい。

また、センサハウジング４２には、図８に示すように、トルクセンサ４７をセンサハウジング４２内に挿入するための開口４２ａが形成され、この開口４２ａが板状の蓋部材４２５（図５参照）によって覆われている。蓋部材４２５には、その中央部に角孔４２５ａが形成され、この角孔４２５ａを介してトルクセンサ４７の検出信号がケーブル４０１（図１参照）によってコントローラ４００に出力される。

貫通孔４２４ａは、ウォームハウジング４１の雌ねじ４１３及びセンサハウジング４２の雄ねじ４２３が螺合したときに、ウォームハウジング４１の螺子孔４１ａと連通する。ボルト４９は、センサハウジング４２の貫通孔４２４ａを挿通してウォームハウジング４１の螺子孔４１ａに螺合することによって、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２を締結する。

ハウジング４３は、ウォームハウジング４１の内周面４１２ａに形成された雌ねじ４１３と、センサハウジング４２の環状突起の外周面４２１ａに形成された雄ねじ４２３とが螺合して構成される。ウォームホイール４８２から滴下または飛散した潤滑剤は、ウォームホイール４８２を収容する収容室４１１の最下部付近に貯留される。

［実施の形態の効果］
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）ウォームハウジング４１の円筒壁４１２の内周面４１２ａに形成された雌ねじ４１３と、センサハウジング４２の環状突起４２１の外周面４２１ａに形成された雄ねじ４２３とが螺合し、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２は全周に亘って締結される。このため、雌ねじ４１３と雄ねじ４２３との螺合によって雌ねじ４１３のねじ山と雄ねじ４２３のねじ山とが密着し、さらにウォームハウジング４１の開口端面４１３ａとセンサハウジング４２の蓋部４２２の内面４２２ａとが密着するので、Ｏリング等のシール部材を配設することなく、潤滑剤が収容室４１１から外部へ漏れ出ることを防止することができる。また、雌ねじ４１３と雄ねじ４２３とはラビリンス構造を構成するので、より確実に潤滑剤が収容室４１１から外部へ漏れ出ることを防止することができる。また、Ｏリング等のシール部材を必要としないので、部品点数を削減することができると共に、組み付けに要する工数を削減することができる。

（２）ウォームハウジング４１の外周に形成された螺子孔４１ａと、センサハウジング４２の凸部４２４に形成された貫通孔４２４ａとは、ボルト４９で締結される。これにより、ウォームハウジング４１とセンサハウジング４２とが相対的に回転して雌ねじ４１３及び雄ねじ４２３の締結が緩むことが抑制され、潤滑剤が収容室４１１から外部へ漏れ出してしまうことを防止することができる。

［実施の形態の変形例］
次に、本発明の実施の形態の変形例について、図１０を参照して説明する。なお、本変形例に係る長孔４２４ｂは、図８に示す貫通孔４２４ａの一方向の径を長くした構成が上述した実施の形態と異なり、その他の構成については上述した実施の形態と同じである。

図１０（ａ）は、本発明の実施の形態の変形例に係るセンサハウジング４２の斜視図である。図１０（ｂ）は、本発明の実施の形態の変形例に係るセンサハウジング４２の一部を拡大して示す平面図である。図１０（ａ）及び（ｂ）において、図１乃至図９を参照して説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本変形例におけるセンサハウジング４２の凸部４２４には、センサハウジング４２の径方向の直径よりもセンサハウジング４２の周方向の直径が長い長孔４２４ｂが形成されている。センサハウジング４２の長孔４２４ｂは、ウォームハウジング４１に形成された雌ねじ４１３と、センサハウジング４２に形成された雄ねじ４２３とが螺合したときに、ウォームハウジング４１の螺子孔４１ａと連通可能な領域が貫通孔４２４ａ（図８等参照）の場合より広くなる。つまり、螺子孔４１ａにボルト４９が螺合したときに、長孔４２４ｂの内周面とボルト４９の軸部４９１との間に隙間Ｓが形成される。

この隙間Ｓは、ボルト４９の軸部４９１に対してセンサハウジング４２の周方向（ウォームハウジング４１に螺合する際の相対回転方向）の一側に形成される第１隙間Ｓ_１と、周方向の他側に形成される第２隙間Ｓ_２とからなる。そして、センサハウジング４２の周方向における隙間Ｓの寸法は、雌ねじ４１３と雄ねじ４２３との螺合が完了した際のウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２間の回転方向の位置ずれを許容可能な寸法である。これにより、ウォームハウジング４１の雌ねじ４１３にセンサハウジング４２の雄ねじ４２３を螺合したときに、長孔４２４ｂに対する螺子孔４１ａの相対位置が所定の許容角度範囲内にあれば、螺子孔４１ａと長孔４２４ｂとが連通可能となる。

このように、センサハウジング４２の凸部４２４に形成される孔を周方向に長い長孔４２４ｂとすることによって、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２の組み付け後の相対的な位相のずれが許容可能となる。これにより、許容可能範囲の位相のずれであれば、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２を組み付け直すことなくボルト４９で締結可能となり、より容易に組み付けることができる。

以上、本発明の電動パワーステアリング装置を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、ウォームハウジング４１における円筒壁４１２の内周面４１２ａに雌ねじ４１３を形成し、センサハウジング４２の環状突起４２１の外周面４２１ａに雄ねじ４２３を形成したが、ウォームハウジング４１における円筒壁４１２の外周面に雄ねじを形成し、かつセンサハウジング４２の蓋部４２２の外縁に円筒壁４１２の外周面に対向する円筒状の鍔部を設け、この鍔部の内周面に雌ねじを形成して螺合するように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、ウォームハウジング４１に螺子孔４１ａを形成し、センサハウジング４２に貫通孔４２４ａを形成したが、ウォームハウジング４１に貫通孔を形成し、センサハウジング４２に螺子孔を形成して、ウォームハウジング４１の背面からボルト４９で締結するようにしてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、ウォームハウジング４１に螺子孔４１ａを２つ設けているが、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２が相対的に回転することを抑制することができればよく、１つ以上の螺子孔４１ａが形成されていればよい。なお、センサハウジング４２に形成される貫通孔４２４ａまたは長孔４２４ｂは、螺子孔４１ａの数に応じて形成される。

また、上記実施の形態及び変形例では、ウォームハウジング４１に螺子孔４１ａを形成し、センサハウジング４２の凸部４２４に貫通孔４２４ａを形成しているが、例えば、ウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２に挿通孔を形成し、その挿通孔にピンを圧入するようにしてもよい。

また、上記変形例では、センサハウジング４２の凸部４２４に長孔４２４ｂを形成することについて説明したが、センサハウジング４２に形成される貫通孔の径がボルト４９の軸部４９１よりも大きければこれに限らない。つまり、雌ねじ４１３と雄ねじ４２３との螺合が完了した際のウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２間の回転方向の位置ずれを許容可能とする構成として、長孔４２４ｂを形成する場合に限らず、凸部４２４に形成される貫通孔を断面円形の丸孔とし、その直径をボルト４９の軸部４９１との間にウォームハウジング４１及びセンサハウジング４２間の回転方向の位置ずれを許容可能な隙間が形成される寸法にしてもよい。

１…電動パワーステアリング装置、２…ステアリングシャフト、３…ステアリングコラム、４…操舵補助装置、５…アッパブラケット、６…ロアブラケット、２０…アッパシャフト、２０ａ…端部、２１…ロアシャフト、２２…自在継手、３０…アウタチューブ、３１…インナチューブ、４０…電動モータ、４１…ウォームハウジング、４１ａ…螺子孔、４２…センサハウジング、４２ａ…開口、４３…ハウジング、４４…連結部材、４５…トーションバー、４６…出力軸、４７…トルクセンサ、４８…減速機、４９…ボルト、５１…操作レバー、６０…本体部、１００…ステアリングホイール、４００…コントローラ、４０１…ケーブル、４１１…収容室、４１２…円筒壁、４１２ａ…内周面、４１３…雌ねじ、４１３ａ…開口端面、４１４…開口部、４２０…筒部、４２１…環状突起、４２１ａ…外周面、４２２…蓋部、４２２ａ…内面、４２３…雄ねじ、４２４…凸部、４２４ａ…貫通孔、４２４ｂ…長孔、４２５…蓋部材、４２５ａ…角孔、４４１，４６１…軸受、４６２…シール軸受、４８１…ウォーム、４８２…ウォームホイール、４８３…基部、４８４…歯部、４９０…頭部、４９１…軸部、Ｏ…回転軸、Ｓ…隙間、Ｓ_１…第１隙間、Ｓ_２…第２隙間

Claims (5)

1. 車両の操舵機構に操舵補助力を付与する電動モータと、
   前記電動モータの回転軸に連結されたウォーム、及び前記ウォームと噛み合うウォームホイールを有し、前記電動モータの出力を減速する減速機と、
   前記減速機を収容する第１のハウジング部材と、
   前記第１のハウジング部材の開口部を覆う第２のハウジング部材とを備え、
   前記第１及び第２のハウジング部材のうち一方のハウジング部材には、他方のハウジング部材と対向する側の内周面に雌ねじが形成され、
   前記他方のハウジング部材には、前記一方のハウジング部材と対向する側の外周面に、前記雌ねじと螺合する雄ねじが形成されている、
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記第１及び第２のハウジング部材は、前記雄ねじと前記雌ねじとが螺合したときに互いに連通する位置に形成された１つ以上の孔をそれぞれ有し、
   前記孔に挿入されて前記第１及び第２のハウジング部材を回り止めする回り止め部材をさらに備える、
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記回り止め部材はボルトであり、
   前記第１及び第２のハウジング部材の何れか一方に形成された前記孔は、前記ボルトが螺合するねじ孔である、
   請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記第１及び第２のハウジング部材の何れか他方に形成された前記孔は、前記ねじ孔に前記ボルトが螺合したときに、前記ボルトの軸部との間に隙間が形成され、
   前記隙間の寸法は、前記雌ねじと前記雄ねじとの螺合が完了した際の前記第１及び第２のハウジング部材間の回転方向の位置ずれを許容可能な寸法である、
   請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記回り止め部材は、前記第１のハウジング部材又は前記第２のハウジング部材に形成された前記孔に圧入される軸状のピンである、
   請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。

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