JP2015013638A - 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、開口部４１４の周縁に径方向内側に向かって突出する壁部４１２が設けられ、壁部４１２によって減速機４８の潤滑のための潤滑剤を貯留する貯留部４１６が鉛直方向下部に形成されている。【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固定されたウォーム、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ハウジングと、前記第１ハウジングの開口部を覆う第２ハウジングとを備え、前記第１ハウジングには、前記開口部の周縁に径方向内側に向かって突出する壁部が設けられ、前記壁部によって前記減速機の潤滑のための潤滑剤を貯留する貯留部が鉛直方向下部に形成されている、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。

本発明の第１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。 操舵補助装置を示す断面図である。 ウォームハウジングとセンサハウジングとの分解斜視図である。 ウォームハウジングを開口部側から見た平面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。 貯留部の要部拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係るウォームハウジングの一部を拡大して示す断面図である。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図６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（図示せず）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、チルト調節が可能なアンロック状態とを切り替え可能である。

操舵補助装置４は、駆動源である電動モータ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のハウジングとしてのセンサハウジング４２に収容されている。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を構成し、センサハウジング４２は、ウォームハウジング４１よりもステアリングホイール１００側（上側）に配置され、ウォームハウジング４１の開口を覆うように嵌合されている。

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。なお、図２では、図面の下方が、電動パワーステアリング装置１が車両に搭載された状態における鉛直方向の下方にあたる。

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、電動モータ４０の回転軸に取り付けられる後述するウォーム４８１（図４に示す）と、出力軸４６の外周に相対回転不能に固定され、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、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、ウォーム４８１の回転に伴って、ウォームホイール４８２の側面に沿って掻き上げ又は引き込みされる。より具体的には、例えばウォーム４８１が一方向に回転すると、潤滑剤がウォームホイール４８２の側面に沿って中心側に移動し、ウォーム４８１が逆方向に回転すると、潤滑剤がウォーム４８１側に引き込まれてウォームホイール４８２の側面に沿って移動する。

ここで、掻き上げられた潤滑剤が出力軸４６や軸受４６１、及びセンサハウジング４２の蓋部４２１の内面を伝ってウォームハウジング４１とセンサハウジング４２との嵌合部に至ると、ハウジング４３から潤滑剤が漏れ出すおそれがあるため、潤滑剤がこの嵌合部に至らないように対策を施す必要がある。

ハウジング４３は、ウォームハウジング４１の周縁から径方向内側に立設する壁部４１２と、センサハウジング４２の端部に形成された環状突起４２２とが嵌合して構成されている。ハウジング４３の鉛直方向下側には、壁部４１２に沿って潤滑剤の貯留部としての凹部４１５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、ボルト４９で締結されている。ハウジング４３の構成について、詳しくは以下に説明する。

（ハウジングの構成）
図３は、ウォームハウジング４１とセンサハウジング４２との分解斜視図である。図４は、ウォームハウジング４１を開口部側から見た平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。図６は、貯留部の要部拡大図である。なお、図６では、センサハウジング４２の外形を二点鎖線で示している。

ウォームハウジング４１の外周には、その鉛直方向上側と下側とに螺子孔４１ａが形成されている。センサハウジング４２の外周には、ウォームハウジング４１に形成されている螺子孔４１ａに対応する位置に貫通孔４２ａが形成されている。ボルト４９は、センサハウジング４２に形成された貫通孔４２ａ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。

センサハウジング４２には、後述するウォームハウジング４１の開口部を覆蓋する蓋部４２１の内面に、周方向に延在する環状突起４２２が立設されている。環状突起４２２は、蓋部４２１の径方向外側に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。

ウォームハウジング４１には、その口元部４１ｂの周縁から径方向内側に突出する壁部４１２が設けられている。ウォームハウジング４１には、その鉛直方向下部であって、ウォームホイール４８２を収容する収容室４１１を構成する円筒状の円筒壁４１３の内面４１３ａに、後述する貯留部４１６が形成されている。ウォームハウジング４１に設けられている壁部４１２によって形成される開口部４１４の直径（内径）は、円筒壁４１３の内径より小さくなる。つまり、ウォームハウジング４１の開口部４１４は、壁部４１２によって円筒壁４１３の内径よりも狭められて形成されている。

図５に示すように、ウォームハウジング４１の鉛直方向下部には、壁部４１２に沿って凹部４１５が径方向外側に窪んで形成されている。凹部４１５は、壁部４１２と共に潤滑剤を貯留する貯留部４１６を構成する。凹部４１５の周方向長さは、潤滑剤を十分に貯留することが可能な長さに形成されている。

図６に示すように、センサハウジング４２の環状突起４２２は、ウォームハウジング４１の壁部４１２の径方向内側で嵌合する。センサハウジング４２がウォームハウジング４１に偏心することなく同軸上で嵌合した場合、壁部４１２の内周面４１２ａと、この内周面４１２ａと接する環状突起４２２の外周面４２２ａとの間の幅は、例えば６０〜１００μｍである。また、壁部４１２の内周面４１２ａから凹部４１５の底面４１５ａまでの壁部４１２の高さＨは、凹部４１５に貯留された潤滑剤を十分に堰き止められる高さであり、例えば１．５〜２ｍｍである。

図５及び図６に示すように、凹部４１５は、壁部４１２の収容室４１１側に面する内壁面４１２ｂと、内壁面４１２ｂに対して回転軸Ｏ方向に対向し、底面４１５ａに対して傾斜した傾斜面４１５ｂとの間に帯状に形成されている。本実施の形態では、内壁面４１２ｂと底面４１５ａとのなす角度が直角である。

円筒壁４１３の内面４１３ａに対する凹部４１５の深さＤ、及び壁部４１２の内壁面４１２ｂから凹部４１５の傾斜面４１５ｂの上端（壁部４１２から離間する側の端部）までの幅Ｗは、潤滑剤Ｇを十分に保持できる寸法である。凹部４１５が形成される円筒壁４１３における凹部４１５の底壁４１３ｂは、その肉厚が十分な強度を保持できる厚さである。このように形成された凹部４１５に、潤滑剤Ｇがセンサハウジング４２の蓋部４２１を伝って流れ落ち、あるいはウォームホイール４８２から滴下または飛散して、貯留される。

［第１の実施の形態の効果］
以上説明した第１の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の口元部４１ｂから径方向内側に向かって突出する壁部４１２の鉛直方向下部に、潤滑剤を貯留する貯留部４１６が壁部４１２によって形成されているので、潤滑剤が収容室４１１の最下部に貯留しても、壁部４１２によって堰き止められる。従って、Ｏリング等のシール部材を配設することなく、ハウジング４３の外へ潤滑剤Ｇが漏れ出てしまうことを防止することができる。また、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に設けられた壁部４１の径方向内側に、センサハウジング４２の蓋部４２１に設けられた環状突起４２２が嵌合するので、ハウジング４３が封止され、潤滑剤Ｇがハウジング４３の外に漏れ出てしまうことを防止することができる。

（３）ウォームハウジング４１の鉛直方向下側には、壁部４１２に沿って凹部４１５が窪んで形成されているので、凹部４１５に貯留された潤滑剤が壁部４１２によって堰き止められ、潤滑剤Ｇがハウジング４３の外に漏れ出てしまうことを防止することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図７を参照して説明する。

図７は、本実施の形態に係るウォームハウジング４１Ａの一部を拡大して示す断面図である。このウォームハウジング４１Ａは、壁部４１２を含む凹部４１５の周辺の形状が第１の実施の形態と異なる他は、第１の実施の形態と同様に構成されている。なお、図７において、第１の実施の形態について説明した構成要素と共通する機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

本実施の形態に係るウォームハウジング４１Ａの壁部４１２は、潤滑剤が貯留部される凹部４１５側の内壁面４１２ｂが、ウォームホイール４８２の軸方向に対して傾斜した傾斜面として形成されている。これにより、壁部４１２は、その径方向内側の端面である内周面４１２ａから外側（凹部４１５の底面４１５ａ側）に向かうほど、ウォームホイール４８２の軸方向における厚みｔ（内周面４１２ａと外壁面４１２ｃとの間の距離）が厚くなっている。本実施の形態では、内周面４１２ａがウォームホイール４８２の軸方向に対して平行であり、外壁面４１２ｃは内周面４１２ａに直交している。つまり、本実施の形態では、壁部４１２の断面が図７に示すように台形状である。

壁部４１２の内壁面４１２ｂは、ウォームホイール４８２の軸方向に対して角度θをもって傾斜したテーパ面であり、内壁面４１２ｂと凹部４１５の底面４１５ａとのなす角度（１８０°−θ）は鈍角である。角度θの望ましい範囲は、２０〜５０°である。角度θが５０°を越えると、後述するウォームハウジング４１Ａの剛性を高める効果が乏しくなり、角度θが２０°未満であると、凹部４１５における潤滑剤Ｇの収容空間の容積が小さくなってしまうためである。

また、本実施の形態では、凹部４１５を介して壁部４１２の内壁面４１２ｂに対向する凹部４１５の内面４１５ｃが、凹部４１５の底面４１５ａに対して直角に形成されている。

［第２の実施の形態の効果］
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態について説明した効果に加え、壁部４１２の厚みｔが外周側（凹部４１５の底面４１５ａ側）ほど厚くなっているので、壁部４１２の厚みｔがその全体に亘って内周面４１２ａの幅と同じである場合（第１の実施の形態の場合）に比較して、壁部４１２の剛性、ひいてはウォームハウジング４１Ａの剛性が高くなる。これにより、電動モータ４０が発生するトルク等に起因するウォームハウジング４１Ａの歪みが抑制され、ウォームハウジング４１Ａの歪みによってウォームハウジング４１Ａとセンサハウジング４２との間に生じる隙間から潤滑剤Ｇが漏れ出ることが抑制される。

なお、壁部４１２の厚みｔをその径方向の全体に亘って肉厚にすると、ウォームハウジング４１Ａの重量が重くなってしまい、好ましくない。つまり、本実施の形態では、壁部４１２を断面台形状に形成することにより、ウォームハウジング４１Ａの重量の増加を抑制しながら剛性を高めることが可能となる。

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、壁部４１２及び凹部４１５がウォームハウジング４１，４１Ａにおける円筒壁４１３の全周に亘って形成された場合について説明したが、これに限らず、壁部４１２及び凹部４１５は、ウォームハウジング４１，４１Ａの鉛直方向下部を含む範囲に形成されていればよい。すなわち、壁部４１２は円環状でなく、円弧状であってもよい。またさらに、ウォームハウジング４１，４１Ａに凹部４１５が形成されず、壁部４１２のみによって貯留部４１６が形成されていてもよい。

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、２０…アッパシャフト、２０ａ…端部、２１…ロアシャフト、３０…アウタチューブ、３１…インナチューブ、４０…電動モータ、４１，４１Ａ…ウォームハウジング、４１ａ…螺子孔、４１ｂ…口元部、４２…センサハウジング、４２ａ…貫通孔、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、１００…ステアリングホイール、４００…コントローラ、４１１…収容室、４１２…壁部、４１２ａ…内周面、４１２ｂ…内壁面、４１２ｃ…外壁面、４１３…円筒壁、４１３ａ…内面、４１３ｂ…底壁、４１４…開口部、４１５…凹部、４１５ａ…底面、４１５ｂ…傾斜面、４１５ｃ…内面、４１６…貯留部、４２０…筒部、４２１…蓋部、４２２…環状突起、４２２ａ…内周面、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、Ｇ…潤滑剤、Ｏ…回転軸

Claims (4)

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固定されたウォーム、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ハウジングと、
   前記第１ハウジングの開口部を覆う第２ハウジングとを備え、
   前記第１ハウジングには、前記開口部の周縁に径方向内側に向かって突出する壁部が設けられ、前記壁部によって前記減速機の潤滑のための潤滑剤を貯留する貯留部が鉛直方向下部に形成されている、
   電動パワーステアリング装置。
2. 前記壁部は、前記第１ハウジングの内周面にその周方向に延在して形成され、
   前記第２ハウジングには、前記第１ハウジングの開口部を覆蓋する蓋部の内面に環状突起が立設され、
   前記環状突起は、前記壁部の径方向内側で前記壁部と嵌合する、
   請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記第１ハウジングには、その内周面における少なくとも鉛直方向下部に、前記壁部と共に前記貯留部を構成する凹部が径方向外側に窪んで形成されている、
   請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記壁部は、その内壁面が前記ウォームホイールの軸方向に対して傾斜した傾斜面として形成され、前記径方向内側の端面から外側に向かうほど前記軸方向における厚みが厚くなる、
   請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
   

Images