JP4380234B2 - パワーステアリング用密封装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリング装置の入力シャフトとハウジングとの間を密封するための密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の密封装置としては、たとえば、特許文献1に開示されたものが知られている。同文献の密封装置は、図3に示すように、ステアリングに連結されている入力シャフト102とハウジング103との間の環状隙間に装着されたオイルシール101から構成されている。オイルシール101はハウジング103の内壁に嵌合されており、そのシールリップを入力シャフト102に密封接触させることによって、ベアリング104側のオイルを密封している。
【0003】
オイルシール101は入力シャフト102に対して一定の締め代を有しているため、入力シャフト102の回転に必要なトルクへの寄与度が比較的大きい。従来は、ステアリングの操舵力を極力小さくすることが好まれていたことから、オイルシール101にも低トルク性が要求されていた。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−145092号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし最近では、低トルクの密封装置を用いた場合の、操舵時の「ぬめぬめ感」や切れ感覚の悪さ、走行時のステアリングのブレ(フラッター現象)などが指摘されており、操舵感(フィーリング)向上の新たなニーズが生まれ始めている。そして、そのようなニーズに対応するために、従来とは逆に密封装置にトルクアップが要求されるようになってきた。
【0006】
とはいえ、トルクアップのためにシールリップの締め代を大きくとると、摩耗の早期進行、耐久密封性能の低下など、密封装置の基本性能を損なうという懸念が生じてしまう。また、パワーステアリング装置によって要求されるトルクは様々であり、締め代の寸法を変化させる方法ではトルクを柔軟に調整することが難しいという問題もあった。
【0007】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、密封装置の基本性能に影響を与えることなく、トルクアップを図り、ステアリングの操舵感を向上させることのできるパワーステアリング用密封装置を提供することにある。
【0008】
また、本発明の他の目的は、簡単な構成の変更で、操舵に必要なトルクを柔軟に調整可能なパワーステアリング用密封装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のパワーステアリング用密封装置は、パワーステアリング装置の入力シャフトとハウジングとの間を密封するものであって、以下に述べる構成を採用する。
【0010】
本発明は、入力シャフトとハウジングの間の環状隙間を密封するオイルシールを備える。これにより、ハウジング内部のオイルが大気側(入力シャフトが露出している側)に漏れるのを防ぐことができる。なお、入力シャフトの端部(ハウジングと組み付けられている側とは反対側の端部)にはステアリングが取り付けられており、運転者がステアリングを操舵することで入力シャフトは回転運動する。
【0011】
また、本発明は、入力シャフトに固定され、入力シャフトが露出する側のハウジングの端部を覆うダストカバーを備える。これにより、大気側からハウジング内部に塵埃が侵入するのを防ぐことができる。なお、ダストカバーは入力シャフトに固定されていることから、入力シャフトと一体となって回転運動する。
【0012】
さらに、本発明は、ダストカバーとハウジングの間の隙間に設けられ、ダストカバーとハウジングの間に摺動抵抗を発生させる摺動抵抗発生部材を備える。これにより、ダストカバーが入力シャフトと一体的に回転したときに、摺動抵抗が発生し、入力シャフトを回転するために(つまり、ステアリングを操舵するために)必要なトルク(操舵力)が増大する。したがって、ステアリングの操舵感が向上する。
【0013】
そして、本発明では、摺動抵抗部材によってダストカバーとハウジングの間に摺動抵抗を発生させる構成を採用したことにより、オイルシール自体のトルクアップを図る必要がなくなる。それゆえ、締め代を大きくするなどのオイルシール自体の設計変更を行う必要がなく、オイルシールの基本性能を損なうおそれがない。しかも、ダストカバーを設けたことで、大気側からの塵埃の侵入を防止しているので、密封装置全体としての基本性能は向上しているといえる。
【0014】
ここで、摺動抵抗発生部材は、ダストカバーの内周面とハウジングの外周面の間に設けられている環状シールであることが好ましい。これにより、環状シールによって摺動抵抗を発生させることができるとともに、ダストカバーとハウジングの間の密封性を高めることができる。しかも、入力シャフトが偏心したりダストカバーが傾いたりして、ダストカバーとハウジングの隙間が変化した場合であっても、環状シールであればその変化に追従し、摺動抵抗と密封性を維持することが可能である。
【0015】
この典型的な構成としては、ハウジングの外周面に環状シール固定用の溝を設け、その溝に環状シールを固定し、その環状シールの外周をダストカバーの内周面に摺動させる構成や、逆に、ダストカバーの内周面に環状シール固定用の溝を設け、その溝に環状シールを固定し、その環状シールの内周をハウジングの外周面に摺動させる構成などが想定できる。
【0016】
また、環状シールはオイルシールよりも大径であることが好ましい。径が大きいほうが、小さい締め代でも十分な摺動抵抗を発揮することができるため、環状シールの耐久性を向上させることができる。
【0017】
さらに、発生させるべき摺動抵抗に応じて環状シールの数を増減可能に構成されていることが好ましい。これにより、大きな摺動抵抗が必要な場合には、環状シールの数を増やし、逆に小さな摺動抵抗で足りる場合には、環状シールの数を減らすという簡単な構成の変更で、操舵に必要なトルクを柔軟に調整することが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0019】
図1を参照して、本発明の実施形態に係る密封装置について説明する。図1は、本実施形態に係る密封装置の断面図である。
【0020】
本実施形態の密封装置は、パワーステアリング装置(ステアリングギアボックスともいう。)の入力シャフト2とハウジング3との間を密封するものであり、オイルシール1、ダストカバー5、複数(2つ)の環状シール6,6を有して構成されている。
【0021】
ハウジング3は概ね円筒形状を有しており、その内部には入力シャフト2の下端部が挿通されている。入力シャフト2は、ハウジング3内部に装着されたベアリング4によって支持されており、ハウジング3に対して回転動自在となっている。
【0022】
入力シャフト2の上端部にはステアリングが取り付けられており、車両の運転者がステアリングを操舵することで入力シャフト2は回転運動する。入力シャフト2の回転運動は、トーションバーを介して出力シャフトに伝達され、最終的に車輪の舵角に変換される。
【0023】
密封装置の構成要素であるオイルシール1は、金属補強環10にゴム状弾性体からなるシール本体11を一体成型したものである。オイルシール1は、金属補強環10の剛性を利用し、ベアリング4の上側の位置で、ハウジング3の内壁に嵌合される。
【0024】
シール本体11の内周側には、シールリップ12およびダストリップ13が設けられている。シールリップ12とダストリップ13は、図1に示すように、入力シャフト2の外周面に対して一定の締め代を有する。したがって、オイルシール1を組み付けたときには、両リップが弾性変形して、入力シャフト2の外周面に密封接触する。これにより、ハウジング内部(密封対象側)のオイルが大気側に漏れるのを防ぐとともに、大気側から密封対象側に塵埃が侵入するのを防いでいる。なお、ばね14は、シールリップ12の入力シャフト2への押し付け力を長期間維持するためのものである。
【0025】
また、密封装置の構成要素であるダストカバー5は、入力シャフト2が露出する側(大気側)のハウジング3の端部を覆っている。これにより、大気側からハウジング内部に塵埃が侵入するのを防ぐことができる。特に、ほこりや砂塵などの比較的大きな塵埃がオイルシール1に到達することを防止できるので、ダストカバー5とオイルシール1(のダストリップ13)の相乗効果により、密封装置全体での防塵性を向上することが可能となる。
【0026】
詳しくは、ダストカバー5は、入力シャフト2の外周面に設けられた溝20に固定される固定部50と、ハウジング3の大気側端面30に対向するように固定部50から径方向に広がる笠状部51と、ハウジング3の外周面31に対向するように笠状部51の外縁から外周面31に沿って下方に延びる筒状部52とを有している。かかる形状によって、ダストカバー5は、ハウジング3の大気側端面30からハウジング3の外周面31(の一部)までを覆っている。
【0027】
ダストカバー5は入力シャフト2に固定されていることから、入力シャフト2と一体となって回転運動する。ダストカバー5は、回転運動したときにハウジング3の大気側端面30または外周面31に直接接触することのないような寸法に設定されている。
【0028】
また、密封装置の構成要素である環状シール6は、ダストカバー5とハウジング3の間に摺動抵抗を発生させる摺動抵抗発生部材である。環状シール6は、ダストカバー5の内周面53とハウジング3の外周面31の間の環状隙間に設けられている。
【0029】
詳しくは、ハウジング3の外周面31に2つの周方向溝32,32を設け、その周方向溝32,32に嵌め込むようにして環状シール6,6を固定し、環状シール6の外周リップをダストカバー5の内周面53に摺動させている。なお、環状シール6としては、Xリング、Uパッキン、Oリングなどを好適に用いることができる。
【0030】
これにより、ダストカバー5が入力シャフト2と一体的に回転したときに、環状シール6の外周リップがダストカバー5の内周面53に摺動し、ダストカバー5に摺動抵抗が作用する。それゆえ、入力シャフト2を回転するために(つまり、ステアリングを操舵するために)必要なトルク(操舵力)が増大する。したがって、ステアリング操舵時に「どっしり感」が生まれるとともに、走行時のフラッター現象を防ぐことができるなど、ステアリングの操舵感を向上させることができる。
【0031】
そして、環状シール6によってダストカバー5とハウジング3の間に摺動抵抗を発生させる構成を採用したことにより、オイルシール1自体のトルクアップを図る必要がなくなる。それゆえ、締め代を大きくするなどのオイルシール1自体の設計変更を行う必要がなく、オイルシール1の基本性能を損なうおそれがない。しかも、ダストカバー5を設けたことで、大気側からの塵埃の侵入を防止しているので、密封装置全体としての基本性能は向上しているといえる。
【0032】
また、本実施形態では、摺動抵抗発生部材として環状シールを用いているので、ダストカバー5とハウジング3の間の密封性を高めることもできる。しかも、入力シャフト2が偏心したりダストカバー5が傾いたりして、ダストカバー5とハウジング3の隙間が変化した場合であっても、環状シール6であればその変化に追従し、摺動抵抗と密封性を維持することが可能である。
【0033】
また、本実施形態では、環状シール6を、オイルシール1の径方向外側に配置している。つまり、環状シール6はオイルシール1よりも大径である。環状シール6の径をなるべく大きく確保することにより、小さい締め代でも十分に大きな摺動抵抗を発揮することができる。これは、径が大きくなるほどモーメントが大きくなるからである。そして、締め代を小さくしたことにより、環状シール6の耐久性を向上させることができる。
【0034】
また、本実施形態では、2つの環状シール6,6を軸方向に並設することによって、摺動抵抗の大きさを調整している。なお、本実施形態の密封装置においては、環状シール6の数を比較的簡単に増減することができる。よって、大きな摺動抵抗が必要な場合には、環状シール6の数を増やし、逆に小さな摺動抵抗で足りる場合には、環状シール6の数を減らすという簡単な構成の変更で、操舵に必要なトルクを柔軟に調整することが可能となる。
【0035】
なお、上記構成は本発明の一実施形態を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【0036】
たとえば、上記実施形態では、環状シール6をハウジング3に固定しているが、図2に示すように、ダストカバー5の内周面53に周方向溝54,54を設け、その周方向溝54,54に嵌め込むようにして環状シール16,16を固定し、環状シール16の内周リップをハウジング3の外周面31に摺動させる構成を採用してもよい。
【0037】
この構成の場合、ダストカバー5が入力シャフト2と一体的に回転したときに、環状シール16も一緒に回転する。そして、環状シール16の内周リップがハウジング3の外周面31に摺動し、摺動抵抗が作用する。したがって、図2の構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、密封装置の基本性能に影響を与えることなく、トルクアップを図り、ステアリングの操舵感を向上させることができる。
【0039】
また、簡単な構成の変更で、操舵に必要なトルクを柔軟に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る密封装置の断面図である。
【図2】図1の変形例である。
【図3】従来の密封装置の断面図である。
【符号の説明】
1 オイルシール
2 入力シャフト
3 ハウジング
4 ベアリング
5 ダストカバー
6 環状シール(摺動抵抗発生部材)
10 金属補強環
11 シール本体
12 シールリップ
13 ダストリップ
16 環状シール(摺動抵抗発生部材)
20 溝
30 大気側端面
31 外周面
32 周方向溝
50 固定部
51 笠状部
52 筒状部
53 内周面
54 周方向溝
Claims (3)
- パワーステアリング装置の入力シャフトとハウジングとの間を密封するパワーステアリング用密封装置であって、
入力シャフトとハウジングの間の環状隙間を密封するオイルシールと、
入力シャフトに固定され、入力シャフトが露出する側のハウジングの端部を覆うダストカバーと、
ダストカバーの内周面とハウジングの外周面の間の隙間に設けられ、入力シャフトを回転するために必要なトルクを増大させ、ステアリングの操舵感を向上させるべくダストカバーとハウジングの間に摺動抵抗を発生させる環状シールと、
を有することを特徴とするパワーステアリング用密封装置。 - 環状シールはオイルシールよりも大径であることを特徴とする請求項1記載のパワーステアリング用密封装置。
- 発生させるべき摺動抵抗に応じて環状シールの数を増減可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のパワーステアリング用密封装置。
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