JP5551642B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、パワーステアリング装置に関するものである。

従来のパワーステアリング装置として、操舵軸に設けられたウォームホイールと噛み合うウォームシャフトの軸受をスプリングにて付勢することによって、ウォームホイールとウォームシャフトとの歯の隙間を調整するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−１１２７８４号公報

この種のパワーステアリング装置では、ギヤケースの側面に貫通孔を開け、その貫通孔を通じてスプリングにて軸受を付勢するものであるため、防水に配慮した構造にしなければならない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、防水性に優れる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、操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイールと、一端部に電動モータの出力軸が連結され、前記ウォームホイールに噛み合うウォームシャフトと、前記ウォームシャフトの他端部を回転自在に支持する軸受と、前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、前記軸受の外周面に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材と、前記軸受及び前記付勢部材を保持して前記ギヤケース内に収装されるホルダと、を備え、 前記ホルダは、前記軸受の外周面を囲う内周面を有し、前記軸受を収容する第１収容部と、前記付勢部材を圧縮状態で収容する第２収容部と、を備え、前記軸受は、前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に向け付勢され、前記第２収容部は、前記第１収容部の外周面から突出して形成され、前記ギヤケースには、前記第２収容部が嵌まる溝部が前記ウォームシャフトの軸方向に延在して形成されることを特徴とする。

本発明によれば、軸受及び付勢部材はホルダに保持されてギヤケース内に収装されるため、ギヤケースに貫通孔を設ける必要がなく、ギヤケースを密閉形状に構成することができる。したがって、防水性に優れるパワーステアリング装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置を示す断面図である。 ホルダの底面図である。 ホルダの側面図であり、図２における矢印Ｂの方向から見た図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、軸受とウォームシャフトを取り除いた状態の図である。 本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置の変形例を示す断面図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態に係るパワーステアリング装置１００について説明する。

パワーステアリング装置１００は、車両に搭載され、ドライバーが操舵ハンドルに加える操舵力を補助する装置である。

パワーステアリング装置１００は、操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイール８と、一端部に電動モータの出力軸１が連結されウォームホイール８に噛み合うウォームシャフト２とを備える。ウォームホイール８とウォームシャフト２にてウォーム減速機が構成される。

電動モータから出力されたトルクは、ウォームシャフト２からウォームホイール８に伝達されて操舵軸にアシストトルクとして付与される。電動モータが出力するトルクは、操舵軸を構成する入力軸と出力軸との相対回転によって捩れるトーションバーの捩れ量に基づいて演算される操舵トルクに対応する。

図１に示すように、ウォームシャフト２は金属製のギヤケース３に収容される。ウォームシャフト２の一部には、ウォームホイール８外周の歯部と噛み合う歯部２ａが形成される。ギヤケース３には歯部２ａに対応する位置に開口部（図示せず）が形成され、その開口部を通じてウォームシャフト２の歯部２ａとウォームホイール８の歯部とが噛み合う。

ウォームシャフト２における電動モータ側の端部は、第１軸受４によって回転自在に支持される。第１軸受４は、環状の内輪と外輪の間にボールが介在されたものである。第１軸受４の外輪は、ギヤケース３に形成された段部３ａとロックナット５との間で挟持される。第１軸受４の内輪は、ウォームシャフト２の段部２ｂとウォームシャフト２の外周に圧入されたジョイント７との間で挟持される。これにより、ウォームシャフト２の軸方向への移動が規制される。

ウォームシャフト２における電動モータと反対側の端部は、ギヤケース３の底部に収装されたホルダ１０が保持する第２軸受１１によって回転自在に支持される。第２軸受１１は、環状の内輪と外輪の間にボールが介在されたものである。第２軸受１１の内輪にはウォームシャフト２の先端部付近に形成された段部２ｃが係止される。

ギヤケース３の内部の第１軸受４と第２軸受１１の間は、ウォームシャフト２の歯部２ａとウォームホイール８の歯部とが噛み合う減速機室６として構成される。

第２軸受１１は、ホルダ１０に保持された付勢部材としてのコイルスプリング１２によって付勢される。コイルスプリング１２は、ウォームシャフト２の歯部２ａとウォームホイール８の歯部との隙間が小さくなる方向に第２軸受１１を付勢する。つまり、ウォームシャフト２をウォームホイール８に向けて付勢する。このように、コイルスプリング１２によって、ウォームシャフト２とウォームホイール８のバックラッシュが低減される。

以下に、図１から図４を参照して、ホルダ１０について詳細に説明する。

ホルダ１０は、第２軸受１１とコイルスプリング１２を保持してギヤケース３の底部に収装される樹脂製の部材であり、内部に第２軸受１１とコイルスプリング１２を組み付けアッセンブリ化した後に、ギヤケース３の底部に挿入される。ホルダ１０は、第２軸受１１を収容する第１収容部１３と、コイルスプリング１２を収容する第２収容部１４とを備える。

第１収容部１３は、第２軸受１１の外周面を囲う環状壁１３ａと、ギヤケース３の底部に当接する底部１３ｂとを有する。

環状壁１３ａの外径はギヤケース３の内径と略等しく、ホルダ１０はギヤケース３内に収装される。ホルダ１０とギヤケース３との間には後述するＯリング１７が配置され、そのＯリング１７によってギヤケース３でのホルダ１０のガタつきが防止される。

環状壁１３ａの内周面は、ウォームシャフト２がウォームホイール８に向けて移動可能なように第２軸受１１の移動を許容する形状に形成される。つまり、第１収容部１３は長穴形状に形成される。具体的には、環状壁１３ａの内周面には、コイルスプリング１２の付勢方向と平行な一対のストレート壁１３ｃが軸対称に形成される（図２及び図４参照）。これにより、ウォームシャフト２とウォームホイール８をバックラッシュがないように組み付けた際には、第２軸受１１の外周面におけるコイルスプリング１２の付勢力が作用する面と逆側の面と環状壁１３ａの内周面との間には、隙間１５（図１参照）が存在した状態となる。この隙間１５の分だけ第２軸受１１はコイルスプリング１２の付勢力によって移動可能となる。したがって、ウォームシャフト２とウォームホイール８との歯部の摩耗が進んだ場合には、コイルスプリング１２の付勢力によって第２軸受１１が第１収容部１３内を移動してウォームシャフト２の歯部２ａとウォームホイール８の歯部とのバックラッシュが低減される。なお、ストレート壁１３ｃの内面と第２軸受１１の外周面との間には微小な隙間が存在し、その隙間によって第２軸受１１が第１収容部１３内を移動できるようになっている。

底部１３ｂには円形の貫通孔１３ｄが形成され、底部１３ｂは環状に形成される。底部１３ｂと第２軸受１１の外輪との間には、弾性部材としての環状のＯリング１６が圧縮して配置される（図１参照）。第２軸受１１はＯリング１６の付勢力によってウォームシャフト２の段部２ｃに押し付けられるため、第２軸受１１の軸方向のガタつきが低減される。

第２収容部１４は、環状壁１３ａに形成された開口部１３ｅを通じて第１収容部１３に連通する。第２収容部１４は、環状壁１３ａの外周面から突出して形成された断面コの字状の周壁１４ａを有する。コイルスプリング１２は、環状壁１３ａの開口部１３ｅを挿通して第２軸受１１の外周面と周壁１４ａとの間で圧縮された状態で収容される。

ギヤケース３には、第２収容部１４の周壁１４ａが嵌まる溝部３ｂがウォームシャフト２の軸方向に延在して形成される（図１及び図４参照）。これにより、ギヤケース３内でのホルダ１０の回転が防止され、ギヤケース３に対してホルダ１０が位置決めされる。したがって、コイルスプリング１２の付勢力がウォームシャフト２とウォームホイール８のバックラッシュを低減するように確実に作用する。

第２収容部１４には第１収容部１３の底部１３ｂが存在せず、第２収容部１４におけるギヤケース３底部側は開口して形成される。この開口は、コイルスプリング１２を第２収容部１４内へ組み付ける際の組付穴１４ｂ（図３参照）である。つまり、第２収容部１４内へのコイルスプリング１２の組み付けは、組付穴１４ｂを通じて行われる。ホルダ１０がギヤケース３の底部に収装された状態で、組付穴１４ｂからのコイルスプリング１２の脱落を防止するために、ギヤケース３の溝部３ｂの底部にはコイルスプリング１２をガイドする段部３ｃが形成される。段部３ｃは組付穴１４ｂを一部閉塞するため、コイルスプリング１２の脱落が防止される。

第２収容部１４における組付穴１４ｂと対向する位置には、第２収容部１４とギヤケース３の減速機室６とを隔てる隔壁１４ｃが形成される。隔壁１４ｃによってコイルスプリング１２は第２収容部１４内に隔離されるため、コイルスプリング１２から異物が発生したとしても、その異物が減速機室６内に侵入することが防止される。

第１収容部１３の環状壁１３ａには、開口部１３ｅと軸対称の位置にスリット１３ｆが形成される（図２及び図４参照）。また、環状壁１３ａの外周面には環状の溝部１３ｇが形成される（図１及び図３参照）。溝部１３ｇには、弾性部材としての環状のＯリング１７が環状壁１３ａとギヤケース３との間で圧縮された状態で収容される。環状壁１３ａは、Ｏリング１７の付勢力によってスリット１３ｆの隙間が小さくなる方向に変形し、第２軸受１１の外周面を締め上げるように作用する。これにより、環状壁１３ａのストレート壁１３ｃの内面と第２軸受１１の外周面との間の隙間が小さくなるため、第２軸受１１は第１収容部１３内にて、コイルスプリング１２の付勢方向には移動可能である一方、それと垂直方向へのガタつきが低減される。しかし、ストレート壁１３ｃの内面と第２軸受１１の外周面との間の隙間が完全に無くなり摩擦力が発生してしまうと、コイルスプリング１２の付勢方向への第２軸受１１の移動自体が阻害されてしまう。したがって、Ｏリング１７の付勢力は、コイルスプリング１２の付勢方向と垂直方向への第２軸受１１のガタつきを防止する程度に設定する必要がある。環状壁１３ａには、スリット１３ｆと軸対称の位置に切り欠き１３ｈが形成される（図３及び図４参照）。この切り欠き１３ｈによって、環状壁１３ａはＯリング１７の付勢力を受けてスリット１３ｆの隙間が小さくなる方向に変形し易くなる。したがって、Ｏリング１７の付勢力と切り欠き１３ｈの幅を調整することによって、環状壁１３ａの変形量が調整される。

次に、ギヤケース３内へのウォームシャフト２の組み付け方法について説明する。

ギヤケース３内へのウォームシャフト２の組み付けにあたって、まず、ホルダ１０への第２軸受１１とコイルスプリング１２の組み付けが行われる。

第１収容部１３の底部１３ｂ上にＯリング１６を組み付けた後、第１収容部１３内に第２軸受１１を収容する。その後、組付穴１４ｂを通じて第２収容部１４内にコイルスプリング１２を収容する。コイルスプリング１２は、第２軸受１１の外周面と第２収容部１４の周壁１４ａとの間で圧縮された状態で収容される。これにより、第２軸受１１は、コイルスプリング１２の付勢力によって環状壁１３ａの内周面に押し当てられて第１収容部１３内に保持された状態となる。その後、環状壁１３ａの外周面の溝部１３ｇにＯリング１７を収容する。

このようにして、第２軸受１１とコイルスプリング１２はホルダ１０に組み込まれ、ホルダ１０、第２軸受１１、及びコイルスプリング１２は、一体のアッセンブリ部材として構成される。

次に、アッセンブリ部材をギヤケース３の底部に収装する。具体的には、第２収容部１４の周壁１４ａをギヤケース３の溝部３ｂに嵌めて、アッセンブリ部材をギヤケース３内に挿入して圧入する。このように、第２軸受１１とコイルスプリング１２はホルダ１０に保持された状態でギヤケース３内に挿入されるため、ギヤケース３にコイルスプリング１２を組み付けるための貫通孔を設ける必要がなく、ギヤケース３を密閉形状に構成することができる。

最後に、ウォームシャフト２をギヤケース３内に挿入して、ウォームシャフト２の先端部をホルダ１０に保持された第２軸受１１に挿入する。これにより、ギヤケース３内へのウォームシャフト２の組み付けが完了する。

なお、ウォームシャフト２の先端部をホルダ１０に保持された第２軸受１１に挿入した状態で、ウォームシャフト２及びアッセンブリ部材を一緒にギヤケース３内に挿入するようにしてもよい。

本実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

第２軸受１１とコイルスプリング１２はホルダ１０に保持されてギヤケース３内に収装されるため、ギヤケース３に貫通孔を設ける必要がなく、ギヤケース３を密閉形状に構成することができる。したがって、防水性に優れるパワーステアリング装置１００を得ることができる。

以下に、図５を参照して、上記実施の形態の変形例について説明する。

上記実施の形態では、コイルスプリング１２が第２軸受１１の外周面に当接して配置され、コイルスプリング１２の付勢力が第２軸受１１の外周面に直接作用する構成であった。これに代わり、第２収容部１４内にプランジャ２０を収容し、コイルスプリング１２の付勢力がプランジャ２０を介して第２軸受１１の外周面に作用するように構成してもよい。このように構成することによって、コイルスプリング１２の付勢力をプランジャ２０を介して第２軸受１１に対して効率良く付与することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、ドライバーがハンドルに加える操舵力を補助するパワーステアリング装置として用いることができる。

ホルダ１０を金属にて構成するようにしてもよい。しかし、ホルダ１０が樹脂製の場合には環状壁１３ａが変形し易く、また、ホルダ１０の成形も容易であるため、ホルダ１０は金属製よりも樹脂製である方が望ましい。

１００ パワーステアリング装置
２ ウォームシャフト
３ ギヤケース
３ｂ 溝部
４ 第１軸受
６ 減速機室
８ ウォームホイール
１０ ホルダ
１１ 第２軸受
１２ コイルスプリング
１３ 第１収容部
１３ａ 環状壁
１３ｂ 底部
１３ｃ ストレート壁
１３ｆ スリット
１４ 第２収容部
１４ａ 周壁
１４ｂ 組付穴
１４ｃ 隔壁
１６，１７ Ｏリング
２０ プランジャ

Claims (7)

1. 操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイールと、
   一端部に電動モータの出力軸が連結され、前記ウォームホイールに噛み合うウォームシャフトと、
   前記ウォームシャフトの他端部を回転自在に支持する軸受と、
   前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、
   前記軸受の外周面に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材と、
   前記軸受及び前記付勢部材を保持して前記ギヤケース内に収装されるホルダと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記軸受の外周面を囲う内周面を有し、前記軸受を収容する第１収容部と、
   前記付勢部材を圧縮状態で収容する第２収容部と、を備え、
   前記軸受は、前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に向け付勢され、
   前記第２収容部は、前記第１収容部の外周面から突出して形成され、前記ギヤケースには、前記第２収容部が嵌まる溝部が前記ウォームシャフトの軸方向に延在して形成されることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイールと、
   一端部に電動モータの出力軸が連結され、前記ウォームホイールに噛み合うウォームシャフトと、
   前記ウォームシャフトの他端部を回転自在に支持する軸受と、
   前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、
   前記軸受の外周面に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材と、
   前記軸受及び前記付勢部材を保持して前記ギヤケース内に収装されるホルダと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記軸受の外周面を囲う内周面を有し、前記軸受を収容する第１収容部と、
   前記付勢部材を圧縮状態で収容する第２収容部と、を備え、
   前記軸受は、前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に向け付勢され、
   前記第２収容部は、前記第１収容部の前記内周面に形成された開口部を通じて前記第１収容部に連通し、
   前記第１収容部の前記内周面は、前記ウォームシャフトが前記ウォームホイールに向けて移動可能なように前記軸受の移動を許容する形状に形成され、
   前記第１収容部には、前記開口部と軸対称の位置にスリットが形成され、
   前記第１収容部と前記ギヤケースとの間には、環状の弾性部材が圧縮して配置されることを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイールと、
   一端部に電動モータの出力軸が連結され、前記ウォームホイールに噛み合うウォームシャフトと、
   前記ウォームシャフトの他端部を回転自在に支持する軸受と、
   前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、
   前記軸受の外周面に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材と、
   前記軸受及び前記付勢部材を保持して前記ギヤケース内に収装されるホルダと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記軸受の外周面を囲う内周面を有し、前記軸受を収容する第１収容部と、
   前記付勢部材を圧縮状態で収容する第２収容部と、を備え、
   前記軸受は、前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に向け付勢され、
   前記第２収容部は、前記ギヤケースの減速機室との間を隔てる隔壁を有することを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイールと、
   一端部に電動モータの出力軸が連結され、前記ウォームホイールに噛み合うウォームシャフトと、
   前記ウォームシャフトの他端部を回転自在に支持する軸受と、
   前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、
   前記軸受の外周面に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材と、
   前記軸受及び前記付勢部材を保持して前記ギヤケース内に収装されるホルダと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記軸受の外周面を囲う内周面を有し、前記軸受を収容する第１収容部と、
   前記付勢部材を圧縮状態で収容する第２収容部と、を備え、
   前記軸受は、前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に向け付勢され、
   前記ホルダと前記軸受の間には、前記軸受の外輪を前記ウォームシャフトの軸方向に付勢する弾性部材が配置されていることを特徴とするパワーステアリング装置。
5. 前記弾性部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング装置。
6. 操舵ハンドルに連係する操舵軸に設けられるウォームホイールと、
   一端部に電動モータの出力軸が連結され、前記ウォームホイールに噛み合うウォームシャフトと、
   前記ウォームシャフトの他端部を回転自在に支持する軸受と、
   前記ウォームシャフトを収容するギヤケースと、
   前記軸受の外周面に付勢力を付与することによって前記ウォームシャフトを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢部材と、
   前記軸受及び前記付勢部材を保持して前記ギヤケース内に収装されるホルダと、を備え、
   前記ホルダは、
   前記軸受の外周面を囲う内周面を有し、前記軸受を収容する第１収容部と、
   前記付勢部材を圧縮状態で収容する第２収容部と、を備え、
   前記軸受は、前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に向け付勢され、
   前記ホルダと前記ギヤケースとの間には、環状の弾性部材が配置されていることを特徴とするパワーステアリング装置。
7. 前記ホルダ、前記軸受、及び前記付勢部材は、前記軸受が前記付勢部材の付勢力によって前記第１収容部の前記内周面に押し当てられて保持されたアッセンブリ部材として構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のパワーステアリング装置。