(57)【要約】    【課題】小型、安価で騒音の少ない電動パワーステアリング装置を提供すること。    【解決手段】電動モータ１６の出力軸２０および減速機１７の入力軸としてのウォーム軸１８を筒状の継手２１により連結する。出力軸２０を継手２１の内周面２１ａの圧入部４１に圧入する。ウォーム軸１８のスプライン嵌合部４２を継手２１の内周面２１ａのスプライン嵌合部４３に嵌合させる。スプライン嵌合部４２，４３間に樹脂Ｐを充填し、スプライン嵌合部４２，４３間のガタをなくす。ウォーム軸１８の軸心を貫通する挿通孔４０に溶融樹脂射出用のノズルを挿通し、ノズルから継手２１内のスプライン嵌合部４２，４３間へ溶融樹脂を射出した後、冷却し固化させることで、スプライン嵌合部４２，４３間に隙間なく充填された樹脂Ｐを得る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵補助用の電動モータと、電動モータの出力軸の回転を減速して舵取り機構に伝達するための減速機と、電動モータの出力軸と減速機の入力軸とを動力伝達可能に連結する筒状の継手とを備え、継手の内周面および減速機の入力軸の外周面は互いにスプライン嵌合するスプライン嵌合部を含み、これらスプライン嵌合部間に樹脂が充填されたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記入力軸は軸方向に貫く挿通孔を有する中空軸を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項２記載の電動パワーステアリング装置の製造方法であって、上記入力軸の挿通孔に挿通された溶融樹脂射出用のノズルからスプライン嵌合部間に溶融樹脂を射出した後、スプライン嵌合部間に射出された溶融樹脂を冷却して固化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の電動パワーステアリング装置の製造方法であって、上記入力軸の挿通孔を通してヒータを挿入し、スプライン嵌合部間に予め配置された筒状の樹脂部材をヒータの熱で溶融した後、スプライン嵌合部間の溶融樹脂を冷却して固化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータにより操舵補助力を得る電動パワーステアリング装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System) には減速機が用いられている。例えばコラム型ＥＰＳでは、電動モータの出力軸の回転をウォーム軸およびウォームホイールを介して減速することで、電動モータの出力を増幅して舵取り機構に伝達し、ステアリング操作をトルクアシストするようにしている。
通例、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する筒状の継手は、ウォーム軸の端部をスプライン嵌合している。このスプライン嵌合部には多少のガタがあり、このガタに起因して歯打ち音に伴う異音が発生するという問題がある。
【０００３】
異音防止の対策として、各部品の寸法精度を向上させて、スプライン嵌合部のがたを少なくすることが考えられる。しかしながら、各部品の寸法精度の向上には、多大なコスト増加を伴う。
また、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する継手として、いわゆる弾性カップリングを用いることが考えられるが、装置が大型化するという問題がある。
【０００４】
一方、ウォーム軸の端部を径方向に偏倚可能に支持し、この偏倚可能なウォーム軸の端部をばねを用いてウォームホイール側へ弾性的に付勢することにより、ウォーム軸とウォームホイールの間のバックラッシを除去する技術がある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−２３３２２５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、ウォーム軸とウォームホイールの噛み合い部分のバックラッシの除去には効果があるものの、継手のスプライン嵌合部のガタを殺す効果についてはあまり期待できない。したがって、スプライン嵌合のガタに起因する騒音を抑制することができない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型、安価で騒音の少ない電動パワーステアリング装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、操舵補助用の電動モータと、電動モータの出力軸の回転を減速して舵取り機構に伝達するための減速機と、電動モータの出力軸と減速機の入力軸とを動力伝達可能に連結する筒状の継手とを備え、継手の内周面および減速機の入力軸の外周面は互いにスプライン嵌合するスプライン嵌合部を含み、これらスプライン嵌合部間に樹脂が充填されたことを特徴とする電動パワーステアリング装置を提供する。
【０００７】
本発明では、継手および入力軸のスプライン嵌合部間の隙間を樹脂により埋めることでスプライン嵌合のガタを除去することができ、その結果、スプライン嵌合のガタに起因する異音の発生を防止することができる。各部品の寸法精度を向上させる必要がなく安価である。また、隙間に樹脂を充填するのみであり、装置が大型化することがない。
本発明において、上記入力軸は軸方向に貫く挿通孔を有する中空軸を含む場合がある。この場合、電動パワーステアリング装置の軽量化に寄与することができる。また、下記の製造方法に好適に用いることができる。
【０００８】
すなわち、本発明は、上記電動パワーステアリング装置の製造方法であって、上記入力軸の挿通孔に挿通された溶融樹脂射出用のノズルからスプライン嵌合部間に溶融樹脂を射出した後、スプライン嵌合部間に射出された溶融樹脂を冷却して固化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法を提供する。この場合、継手に組み込まれた減速機の入力軸の挿通孔に溶融樹脂射出用のノズルを挿通し、このノズルを用いてスプライン嵌合部間に樹脂を射出して成形し、スプライン嵌合部間の隙間を容易に樹脂で埋めることができる。
【０００９】
また、本発明は、上記電動パワーステアリング装置の製造方法であって、上記入力軸の挿通孔を通してヒータを挿入し、スプライン嵌合部間に予め配置された筒状の樹脂部材をヒータの熱で溶融した後、スプライン嵌合部間の溶融樹脂を冷却して固化させることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法を提供する。この場合、継手に組み込まれた入力軸の挿通孔にヒータを挿入し、ヒータによる加熱で溶融させた樹脂をスプライン嵌合部間の隙間形状にならった形状で固化させることで、スプライン嵌合部間の隙間を容易に樹脂で埋めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、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等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン歯７ａに噛み合うラック歯８ａを有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー８とを有している。ピニオン軸７およびラックバー８により舵取り機構としてのラックアンドピニオン機構Ａが構成されている。
【００１１】
ラックバー８は車体に固定されるハウジング９内に図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラックバー８の両端部はハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する操向輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン歯７ａおよびラック歯８ａによって、自動車の左右方向に沿ってのラックバー８の直線運動に変換される。これにより、操向輪１１の転舵が達成される。
【００１２】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ピニオン軸７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、これら入、出力軸３ａ，３ｂはトーションバー１２を介して同一の軸線上で相対回転可能に互いに連結されている。
トーションバー１２を介する入、出力軸３ａ，３ｂ間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１３が設けられており、このトルクセンサ１３のトルク検出結果は、ＥＣＵ（Electric Control Unit ：電子制御ユニット）１４に与えられる。ＥＣＵ１４では、トルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、駆動回路１５を介して操舵補助用の電動モータ１６を駆動制御する。電動モータ１６の出力回転が減速機１７を介して減速されてピニオン軸７に伝達され、ラックバー８の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
【００１３】
減速機１７は、電動モータ１６により回転駆動される駆動歯車としてのウォーム軸１８と、このウォーム軸１８に噛み合うと共にステアリングシャフト３の出力軸３ｂに一体回転可能に連結される従動歯車としてのウォームホイール１９を備える。
図２を参照して、ウォーム軸１８は電動モータ１６の出力軸２０と同軸上に配置される。ウォーム軸１８は、その軸長方向に離隔する第１および第２の端部１８ａ，１８ｂを有し、第１および第２の端部１８ａ，１８ｂ間の中間部に歯部１８ｃを有する。ウォーム軸１８はその軸心を貫く挿通孔４０を有する中空軸により構成されている。
【００１４】
ウォームホイール１９は、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂの軸方向中間部に一体回転可能に且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール１９は、出力軸３ｂに一体回転可能に結合される環状の芯金１９ａと、芯金１９ａの周囲を取り囲み外周に歯部９ｃを形成した合成樹脂部材１９ｂとを備える。芯金１９ａは、例えば合成樹脂部材１９ｂの樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。
【００１５】
ウォーム軸１８およびウォームホイール１９の歯の噛み合い部分Ｂを含む領域にはグリース等の潤滑剤が充填されている。ウォーム軸１８の第１の端部１８ａと電動モータ１６の出力軸２０とは筒状の継手２１を介して同軸上に動力伝達可能に連結されている。
ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂは、対応する第１および第２の軸受２２，２３をそれぞれ介して減速機１７のハウジング１７ａに回転自在に支持されている。第１および第２の軸受２２，２３は例えば玉軸受からなる。
【００１６】
第１および第２の軸受２２，２３の内輪２４，２５が、ウォーム軸１８の第１および第２の端部１８ａ，１８ｂに一体回転可能に嵌合されている。各内輪２４，２５はそれぞれウォーム軸１８の対応する互いに逆向きの位置決め段部に当接している。第１の軸受２２の外輪２６は、減速機１７のハウジング１７ａの軸受保持孔２７に回転不能に保持されている。第２の軸受２３の外輪２８は、減速機１７のハウジング１７ａの軸受保持孔２９に回転不能に保持されている。
【００１７】
また、予圧調整用のねじ部材３１が、軸受保持孔２７に連なって形成されるねじ孔３２にねじ込まれることにより、第１および第２の軸受２２，２３に一括して予圧を付与すると共に、第２の軸受２３の外輪２８がハウジング１７ａの端壁１７ｂの環状の位置決め部３３に当接することで、ウォーム軸１８が軸方向に位置決めされる。調整後のねじ部材３１はロック部材３４により止定される。
【００１８】
ハウジング１７ａの端壁１７ｂは、上記の環状の位置決め部３３の内側の領域に開口部３５を有し、この開口部３５は蓋部材３６により閉じられている。
図２および拡大図である図３を参照して、継手２１の一対の端部からそれぞれウォーム軸１８の一端部１８ａおよび電動モータ１６の出力軸２０が嵌め入れられて継手２１に結合している。すなわち、継手２１の内周面２１ａは、電動モータ１６の出力軸２０が圧入された圧入部４１と、ウォーム軸１８の第１の端部１８ａの外周面に形成されたスプライン嵌合部４２に嵌合したスプライン嵌合部４３とを含む。
【００１９】
図２、図３および図４を参照して、互いに嵌合する上記のスプライン嵌合部４２，４３間に樹脂Ｐが充填されている。これにより、スプライン嵌合部４２，４３間のガタを詰めて、スプライン嵌合のガタに起因する騒音の発生を防止することができる。
しかも、各部品の寸法精度を向上させる必要がないので、コスト増加を招くことがなく、また、隙間に樹脂Ｐを充填するのみであり、装置が大型化することがない。
【００２０】
樹脂Ｐとしては、例えば熱可塑性エラストマー樹脂を用いることが、柔軟性が高く、衝撃緩和性、追従性に優れる点で好ましい。
また、ウォーム軸１８として中空軸を用いたので、下記の製造方法により、樹脂Ｐの充填が容易に達成できるという利点がある。
まず、継手２１内で樹脂Ｐを射出成形する第１の製造方法について、図５に基づいて説明する。図５Ａに示すように、電動モータ１６の減速機１７を含むサブアセンブリの状態であって、蓋部材３６の組み付け前の状態において、ウォーム軸１８の軸心を貫く挿通孔４０内に溶融樹脂射出用のノズル４４を挿入し、このノズル４４から溶融樹脂ＭＰを射出する。
【００２１】
挿通孔４０が継手２１内の空間に連通しているので、図５Ｂに示すように、溶融樹脂ＭＰが継手２１内において、スプライン嵌合部４２，４３間に隙間なく充填される。充填後ノズル４４を挿通孔４０から抜脱させる。
充填された溶融樹脂ＭＰを冷却して固化させると、図５Ｃに示すように、スプライン嵌合部４２，４３間に隙間なく充填された樹脂Ｐ（成形樹脂）を得ることができる。また、蓋部材３６によって開口部３５を閉塞する。
【００２２】
第１の製造方法によれば、継手２１に組み込まれたウォーム軸１８の挿通孔４０に射出ノズル４４を挿通し、この射出ノズル４４を用いてスプライン嵌合部４２，４３間に溶融樹脂ＭＰを射出して、スプライン嵌合部４２，４３間の隙間を容易に樹脂Ｐで埋めることができる。
次いで、継手２１内で樹脂を一旦溶融させた後、固化させる第２の製造方法について、図６に基づいて説明する。図６Ａに示すように、電動モータ１６の減速機１７を含むサブアセンブリの状態であって、蓋部材３６の組み付け前の状態において、スプライン嵌合部４２，４３間の隙間に予め薄肉の筒状の樹脂部材４５を介在させておく。
【００２３】
ウォーム軸１８の軸心を貫く挿通孔４０内に、例えば支持棒４７の先端に支持された棒状のヒータ４６を挿入し、ヒータ４６がウォーム軸１８の第１の端部１８ａに達した状態でヒータ４６によりウォーム軸１８の第１の端部１８ａを加熱する。
この加熱により、スプライン嵌合部４２，４３間に介在する樹脂部材４５が溶融し、図６Ｂに示すように、溶融樹脂ＭＰがスプライン嵌合部４２，４３の形状にならって両者４２，４３間に隙間なく充填される。充填後、ヒータ４６を挿通孔４０から抜脱させる。
【００２４】
次いで、充填された溶融樹脂ＭＰを冷却して固化させると、図６Ｃに示すように、スプライン嵌合部４２，４３間に隙間なく充填された樹脂Ｐを得ることができる。また、蓋部材３６によって開口部３５を閉塞する。
第２の製造方法によれば、継手２１に組み込まれたウォーム軸１８の挿通孔４０にヒータ４６を挿入し、ヒータ４６による加熱で溶融させた樹脂をスプライン嵌合部４２，４３間の隙間形状にならった形状で固化させることで、スプライン嵌合部４２，４３間の隙間を容易に樹脂で埋めることができる。
【００２５】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図３】図２の要部の拡大図である。
【図４】図３の要部の拡大図である。
【図５】電動パワーステアリング装置の製造方法の一例を示す電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【図６】電動パワーステアリング装置の製造方法の別の例を示す電動パワーステアリング装置の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    電動パワーステアリング装置
２    操舵部材
３    ステアリングシャフト
５    中間軸
７    ピニオン軸
８    ラックバー
１０  タイロッド
１１  操向輪
Ａ    舵取り機構
１６  電動モータ
１７  減速機
１７ａ  ハウジング
１７ｂ  端壁
１８  ウォーム軸（入力軸）
１８ａ  第１の端部
１８ｂ  第２の端部
１９  ウォームホイール
２０  出力軸
２１  継手
２１ａ  内周面
３５  開口部
３６  蓋部材
４０  挿通孔
４１  圧入部
４２  （ウォーム軸の）スプライン嵌合部
４３  （継手の）スプライン嵌合部
４４  射出ノズル
４５  樹脂部材
４６  ヒータ
４７  支持棒
Ｐ    樹脂
ＭＰ  溶融樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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