(57)【要約】【課題】組立て作業を容易に行なえる様にすべく、スプライン軸部１４とスプライン孔１３とのスプライン係合部１９のバックラッシュを或る程度確保して、しかも電動モータの回転方向が変換される瞬間に生じる歯打ち音を抑えられる構造を実現する。【解決手段】上記スプライン孔１３の内周面と上記スプライン軸部１４の外周面との間に弾性材製の予圧付与部材２０を設置する。この予圧付与部材２０は、上記スプライン軸部１４の外周面に形成された係止凹溝２３に嵌合支持された円環状の基部２１と、この基部２１から軸方向に突出た舌片２２、２２とを備える。これら各舌片２２、２２を、雌スプライン歯１７の円周方向側面と雄スプライン歯１８の円周方向側面との間で弾性的に圧縮した状態で挟持する。【選択図】図２
2008195310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定の部分に支持されて回転する事のないハウジングと、このハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作により回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸と、上記ハウジングの内部でこの回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、この回転軸と共に回転するウォームホイールと、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成り、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により上記ハウジングに対し回転自在に支持されたウォームと、このウォームを回転駆動する為の電動モータとを備え、この電動モータの出力軸と上記ウォーム軸とを、このウォーム軸の基端部にこのウォーム軸の基端面に開口する状態で形成したスプライン孔と上記出力軸の先端部に形成したスプライン軸部とをスプライン係合させる事で、回転力の伝達を自在に結合している電動式パワーステアリング装置に於いて、上記スプライン孔の内周面と上記スプライン軸の外周面との間に挟持されて、これらスプライン孔とスプライン軸とのスプライン係合部の円周方向のがたつきを抑える、弾性材製の予圧付与部材を備え、この予圧付与部材は、上記スプライン軸部の外周面と上記スプライン孔の内周面とのうちの少なくとも一方の周面の軸方向中間部に、当該周面の全周に亙り形成された係止凹溝に嵌合支持された円環状の基部と、この基部の少なくとも軸方向片側面から軸方向に突出して、上記スプライン孔の内周面に存在する少なくとも１個の雌スプライン歯の円周方向側面と上記スプライン軸の外周面に存在する少なくとも１個の雄スプライン歯の円周方向側面との間に、弾性的に圧縮された状態で挟持されている、少なくとも１個の舌片とを備えたものである事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、自動車の操舵装置として利用するもので、電動モータを補助動力として利用する事により、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図るものである。本発明は、この様な電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータの出力軸と、減速機のウォーム軸とのスプライン係合部で、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する事を抑えられる構造の実現を意図して発明したものである。
【背景技術】
【０００２】
操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する際に運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力の軽減を図る為の装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置で、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ（トルク）の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。
【０００３】
電動式パワーステアリング装置の構造は、各種知られているが、何れの構造の場合でも、ステアリングホイールの操作によって回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する回転軸に電動モータの補助動力を、減速機を介して付与する。この減速機として一般的には、ウォーム減速機が使用されている。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、上記電動モータにより回転駆動されるウォームと、上記回転軸と共に回転するウォームホイールとを噛合させて、上記電動モータの補助動力をこの回転軸に伝達自在とする。但し、ウォーム減速機の場合、何らの対策も施さないと、上記ウォームと上記ウォームホイールとの噛合部に存在するバックラッシュに基づき、上記回転軸の回転方向を変える際に、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する場合がある。
【０００４】
この様な歯打ち音の発生を抑えられる構造として従来から、特許文献１〜３に記載されている様に、ばね等の弾性部材によりウォームをウォームホイールに向け弾性的に押圧する事が考えられている。図８〜９は、このうちの特許文献２に記載された電動式パワーステアリング装置の１例を示している。ステアリングホイール１により所定方向に回転させられる、回転軸であるステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３の内側に回転自在に支持しており、この部分にウォームホイール４を固定している。このウォームホイール４と噛合するウォーム歯５をウォーム軸６の軸方向中間部に設け、電動モータ７により回転駆動されるウォーム８の両端部は、深溝型玉軸受等の１対の転がり軸受９ａ、９ｂにより、上記ハウジング３内に回転自在に支持されている。更に、上記ウォーム軸６の先端部で上記転がり軸受９ａよりも突出した部分に押圧駒１０を外嵌し、この押圧駒１０と上記ハウジング３との間にコイルばね１１等の弾性部材を設けている。そして、このコイルばね１１により、上記押圧駒１０を介して、上記ウォーム歯６を上記ウォームホイール４に向け押圧している。この様な構成により、これらウォーム歯６とウォームホイール４との間のバックラッシュを抑え、上記歯打ち音の発生を抑えている。
【０００５】
上述の様な従来構造の場合、上記ウォーム歯５と上記ウォームホイール４との噛合部で上記歯打ち音が発生する事を抑えられるが、上記電動モータ７の出力軸１２の先端部と上記ウォーム軸６の基端部との結合部で発生する歯打ち音を抑える事はできない。この点に就いて、以下に説明する。上記電動モータ７の出力軸１２の先端部と上記ウォーム軸６の基端部とを回転力の伝達を自在に結合する為に、このウォーム軸６の基端部にスプライン孔１３を、このウォーム軸６の基端面に開口する状態で形成している。又、上記出力軸１２の先端部にスプライン軸部１４を形成している。そして、このスプライン軸部１４と上記スプライン孔１３とをスプライン係合させる事で、上記出力軸１２と上記ウォーム軸６とを、回転力の伝達を自在に結合している。尚、本明細書及び特許請求の範囲に於ける「スプライン」には、ピッチの細かい、所謂「セレーション」と呼ばれるものも含む。
【０００６】
上記スプライン軸部１４と上記スプライン孔１３とが円周方向の隙間なく（バックラッシュ無しで）スプライン係合していれば、上記出力軸１２の先端部と上記ウォーム軸６の基端部との結合部（スプライン係合部）で発生する歯打ち音が発生する事はない。但し、実際の場合には、このスプライン係合部にはバックラッシュが存在する。このスプライン係合部のバックラッシュは、上記スプライン軸部１４と上記スプライン孔１３とをスプライン係合させる作業を容易に行なえる様にする為に必要である。又、上記出力軸１２の中心軸と上記ウォーム軸６の中心軸とが僅かにずれた程度では、上記スプライン係合部にコジリが発生しない様にして、上記出力軸１２を回転させる為に要するトルクが上昇する事を防止する為にも、上記バックラッシュは必要である。
【０００７】
ところが、上記スプライン係合部にバックラッシュが存在すると、上記電動モータ７の回転方向が変換される瞬間に、上記スプライン軸部１４の外周面に設けられた雄スプライン歯の円周方向側面と、上記スプライン孔１３の内周面に設けられた雌スプライン歯の円周方向側面とが勢い良く衝突し、上記歯打ち音が発生する。この様な歯打ち音は、上記バックラッシュが大きくなる程著しくなるので、従来は、このバックラッシュを、上記スプライン係合部の組立が可能な範囲で小さく抑える様にしていた。但し、このバックラッシュを小さくすると、その分、上記スプライン軸部１４を上記スプライン孔１３に挿入しにくくなり、組立作業性が低下し、電動式パワーステアリング装置の製造コスト上昇の原因となる。又、上記出力軸１２と上記ウォーム軸６との組み付け精度を高くしないと、上記コジリによるトルク上昇の問題が発生し易くなるので、やはり電動式パワーステアリング装置の製造コスト上昇の原因となる。一方、特許文献４には、スプライン軸部の外周面とスプライン孔の内周面との間にＯリング等の弾性体を設けて、スプライン歯の刃先と歯底とが勢い良く衝突する事を防止する発明が記載されている。但し、上記特許文献４に記載された発明の構造では、上述した様な、電動モータの回転方向が変換される瞬間に生じる歯打ち音を抑える事はできない。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−４３７３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６８９８号公報
【特許文献３】特表２００６−５１３９０６号公報
【特許文献４】特開２００４−１２２８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、組立て作業を容易に行なえる様にすべく、スプライン軸部とスプライン孔とのスプライン係合部のバックラッシュを或る程度確保して、しかも電動モータの回転方向が変換される瞬間に生じる歯打ち音を抑えられる電動式パワーステアリング装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、前述した従来から知られている電動式パワーステアリング装置と同様に、ハウジングと、回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータとを備える。
このうちのハウジングは、車体等の固定の部分に支持されて、操舵時にも回転する事はない。
又、上記回転軸は、上記ハウジングに対し回転自在に設けられて、ステアリングホイールの操作により回転させられ、回転に伴って操舵輪に舵角を付与する。この様な回転軸としては、ステアリングホイール及び操舵輪に同期して動く軸であれば採用可能である。例えば前述の図８に示した構造でのステアリングシャフト２、或いは、中間シャフト１５、更には、ステアリングギヤ１６の入力軸（ピニオン軸）が採用可能である。
又、上記ウォームホイールは、上記ハウジングの内部で上記回転軸の一部に、この回転軸と同心に（締り嵌めによる外嵌固定、キー係合、スプライン係合等により相対回転を阻止された状態で）支持されて、この回転軸と共に回転する。
又、上記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成る。そして、このウォーム歯を上記ウォームホイールと噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により、上記ハウジングに対し回転自在に支持している。
更に、上記電動モータは、上記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とを回転力の伝達を自在に係合させて、このウォーム軸を両方向に回転駆動自在としている。
そして、上記電動モータの出力軸と上記ウォーム軸とを、このウォーム軸の基端部にこのウォーム軸の基端面に開口する状態で形成したスプライン孔と上記出力軸の先端部に形成したスプライン軸部とをスプライン係合させる事で、回転力の伝達を自在に結合している。
【００１１】
特に、本発明の電動式パワーステアリング装置に於いては、弾性材製の予圧付与部材を備える。この予圧付与部材は、弾性材製で、上記スプライン孔の内周面と上記スプライン軸の外周面との間に挟持されて、これらスプライン孔とスプライン軸とのスプライン係合部の円周方向のがたつきを抑える。
上記予圧付与部材は、基部と、少なくとも１個の舌片とを備える。
このうちの基部は、円環状で、上記スプライン軸部の外周面と上記スプライン孔の内周面とのうちの少なくとも一方の周面の軸方向中間部に、当該周面の全周に亙り形成された係止凹溝に嵌合支持されている。
又、上記舌片は、上記基部の少なくとも軸方向片側面から軸方向に突出しており、上記スプライン孔の内周面に存在する少なくとも１個の雌スプライン歯の円周方向側面と上記スプライン軸の外周面に存在する少なくとも１個の雄スプライン歯の円周方向側面との間に、弾性的に圧縮された状態で挟持されている。
【発明の効果】
【００１２】
上述の様な構成を有する本発明の電動式パワーステアリング装置によれば、スプライン軸部とスプライン孔とのスプライン係合部のバックラッシュを或る程度確保して、しかも電動モータの回転方向が変換される瞬間に生じる歯打ち音を抑えられる。
この為、上記バックラッシュを或る程度確保する事で、上記スプライン軸部を上記スプライン孔に挿入し易くなり、組立作業性を向上させて、電動式パワーステアリング装置の製造コストを抑えられる。又、上記スプライン軸部を設けた出力軸と、上記スプライン孔を設けたウォーム軸との組み付け精度を高くしなくても、コジリによるトルク上昇の問題が発生しにくくなるので、やはり電動式パワーステアリング装置の製造コストを抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１〜７は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の電動式パワーステアリング装置の特徴は、電動モータ７の出力軸１２の先端部（図１の左端部）に設けたスプライン軸部１４と、ウォーム軸６の基端部（図１の右端部）に設けたスプライン孔１３との結合部の構造にある。その他、電動式パワーステアリング装置全体の構造及び作用に就いては、前述の特許文献２に記載された従来構造と同様であるから、この従来構造と同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。尚、前述の図８〜９と図１とで、ハウジング３に対する電動モータ７の取付方向が異なっているが、この点は、設置する自動車に応じ適宜設計的に変更するものであって、本発明の特徴部分とは関係がない。
【００１４】
上記ウォーム軸６の基端部に上記スプライン孔１３を、このウォーム軸６の基端面に開口する状態で、このウォーム軸６と同心に形成している。又、上記出力軸１２の先端部に上記スプライン軸部１４を、この出力軸１２と同心に形成している。そして、このスプライン軸部１４と上記スプライン孔１３とをスプライン係合させる事で、上記出力軸１２と上記ウォーム軸６とを、回転力の伝達を自在に結合している。上記スプライン孔１３の内周面に形成した各雌スプライン歯１７、１７のピッチ円直径は、上記スプライン軸部１４の外周面に形成した各雄スプライン歯１８、１８のピッチ円直径よりも少し大きくして、上記スプライン軸部１４を上記スプライン孔１３に緩く挿入できる様にしている。従って、これらスプライン軸部１４とスプライン孔１３とのスプライン係合部１９には、ウォーム歯５とウォームホイール４との噛合部のバックラッシュを解消すべく、上記スプライン軸部１４の先端部（図１の左端部）を上記ウォームホイール４に向け変位させる為に十分なバックラッシュが存在する。言い換えれば、上記ウォーム歯５とウォームホイール４との噛合部のバックラッシュの解消に伴って、上記スプライン係合部１９にコジリ等の不都合が発生する事はない。
【００１５】
上述の様に、緩くスプライン係合した、上記スプライン孔１３の内周面と上記スプライン軸部１４の外周面との間には、弾性材製の予圧付与部材２０を設けている。この予圧付与部材２０は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材製で、基部２１と、少なくとも１個（図示の例では、上記雌、雄各スプライン歯１７、１８と同数）の舌片２２、２２とを備える。又、この様な予圧付与部材２０を組付け可能にする為に、上記スプライン軸部１４の外周面の軸方向中間部に係止凹溝２３を、全周に亙って形成している。この係止凹溝２３の溝底径は、上記スプライン軸部１４の溝底径（上記各雄スプライン歯１８、１８の溝底径）よりも小さい。
【００１６】
上記予圧付与部材２０のうち、上記基部２１は、断面形状が、径方向の厚さ寸法に比べて軸方向の幅寸法が大きい（角を丸めた）矩形で、全体が円環状である。この様な基部２１は、上記係止凹溝２３に嵌合支持する事で、上記予圧付与部材２０を、上記スプライン軸部１４の軸方向中間部に支持固定している。又、上記各舌片２２、２２は、それぞれの長さ方向中間部で径方向内半部を上記基部２１の外径側端部に一体的に結合した状態で、それぞれの長さ方向両端部をこの基部２１の軸方向両側面から軸方向に突出させている。本例の場合には、上記各舌片２２、２２を、前記各雌スプライン歯１７、１７及び前記各雄スプライン歯１８、１８と同じピッチで、これら各スプライン歯１７、１８と同じ数だけ形成している。又、上記基部２１に対して上記各舌片２２、２２を、これら各スプライン歯１７、１８の円周方向側面のうちで、これら各舌片２２、２２を挟持すべき部分に合わせて傾斜させている。
【００１７】
上記各舌片２２、２２の長さ方向両端部は、前記スプライン孔１３と上記スプライン軸部１４とをスプライン係合させるのに伴って、上記各雌スプライン歯１７、１７の円周方向側面と、上記各雄スプライン歯１８、１８の円周方向側面との間に、弾性的に圧縮した状態で挟持する。この作業は、予め上記予圧付与部材２０を外嵌支持した上記スプライン軸部１４を上記スプライン孔１３に、上記各舌片２２、２２の厚さを弾性的に縮めつつ押し込む事により行なう。この押し込み作業を容易に行なえる様にする為に本例の場合には、上記各舌片２２、２２の長さ方向端部を、端縁に向かうに従って厚さ寸法が小さくなる様に傾斜した、くさび状としている。又、好ましくは、少なくとも上記各舌片２２、２２の表面（実際上は上記予圧付与部材２０の表面全体）に、ＰＴＦＥやMoＳ2 等の固体潤滑剤やグリース等の潤滑剤を塗布又はコーティングしておく。
【００１８】
何れにしても、上記記スプライン孔１３と上記スプライン軸部１４とを、上記各舌片２２、２２を介してスプライン係合させた状態では、上記各雌スプライン歯１７、１７の円周方向片側面と上記各雄スプライン歯１８、１８の円周方向片側面との間には、上記各舌片２２、２２が、これら各スプライン歯１７、１８の円周方向片側面同士の間で弾性的に圧縮された状態で存在する。これに対して、上記各雌スプライン歯１７、１７の円周方向他側面と上記各雄スプライン歯１８、１８の円周方向他側面とは、上記各舌片２２、２２の弾力に基づき、弾性的に当接した状態となる。
【００１９】
従って、前述の様に、上記スプライン軸部１４と上記スプライン孔１３とのスプライン係合部１９に十分なバックラッシュが存在するにも拘らず、このスプライン係合部１９の円周方向のがたつきを抑えられる。そして、前記電動モータ７の回転方向が変換される瞬間に生じる歯打ち音を抑えられる。この為、組立作業性を向上させて、電動式パワーステアリング装置の製造コストを抑えられる。又、上記スプライン軸部１４を設けた、上記電動モータ７の出力軸１２と、上記スプライン孔１３を設けた前記ウォーム軸６との組み付け精度（同心度）を高くしなくても、コジリによるトルク上昇の問題が発生しにくくなるので、やはり電動式パワーステアリング装置の製造コストを抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
図示の例では、予圧付与部材２０をスプライン軸部１４の外周面側に１個のみ設けた場合を示した。これに対して、予圧部材をスプライン孔の内周面側に設ける事もできる。更には、軸方向に離隔した複数個所に、複数個の予圧付与部材を設ける事もできる。この場合に、何れかの予圧付与部材をスプライン軸の外周面側に、他の予圧付与部材をスプライン孔の内周面側に、それぞれ設ける事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、図８のＡ−Ａ断面に相当する図。
【図２】一部を省略して示す、図１のＢ部拡大図。
【図３】一部を省略して示す、図２のＣ−Ｃ断面図。
【図４】図３のＤ部拡大図。
【図５】予圧付与部材及び出力軸の先端部を取り出して図３と同方向から見た図。
【図６】図５のＥ−Ｅ断面図。
【図７】予圧付与部材の部分拡大斜視図。
【図８】従来構造の１例を示す、部分切断側面図。
【図９】図８の拡大Ａ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１    ステアリングホイール
２    ステアリングシャフト
３    ハウジング
４    ウォームホイール
５    ウォーム歯
６    ウォーム軸
７    電動モータ
８    ウォーム
９ａ、９ｂ  転がり軸受
１０    押圧駆
１１    コイルばね
１２    出力軸
１３    スプライン孔
１４    スプライン軸部
１５    中間シャフト
１６    ステアリングギヤ
１７    雌スプライン歯
１８    雄スプライン歯
１９    スプライン係合部
２０    予圧付与部材
２１    基部
２２    舌片
２３    係止凹溝
【図１】
2008195310.tif 000003
【図２】
2008195310.tif 000004
【図３】
2008195310.tif 000005
【図４】
2008195310.tif 000006
【図５】
2008195310.tif 000007
【図６】
2008195310.tif 000008
【図７】
2008195310.tif 000009
【図８】
2008195310.tif 000010
【図９】
2008195310.tif 000011