(57)【要約】【課題】ステアリング装置のステアリングシャフトと、舵角センサの入力部材との間に生じるがたつきを防止する。【解決手段】本ステアリング装置１では、ステアリングホイール２からの回転力を伝達するステアリングシャフト３を、これの回転角を検出する舵角センサ５の筒状の入力部材１２に挿通させる。Ｏリング２６が、ステアリングシャフト３の外周面３ｃと入力部材１２の内周面１４との間に介在し、内周面１４に設けられた保持凹部３２に保持される。保持凹部３２に保持されたＯリング２６は、外周面３ｃに形成される雄セレーション２８と嵌合して、ステアリングシャフト３と入力部材１２とを一体回転できるように連結する。Ｏリング２６によりステアリングシャフト３と入力部材１２との相対移動を規制でき、セレーション嵌合をＯリング２６のフェール用に用いる。【選択図】  図３
2005047340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材からの回転力を伝達する操舵軸と、この操舵軸の回転角を検出する回転角検出機構とを備え、回転角検出機構は操舵軸を挿通させる筒状の入力部材を含むステアリング装置において、
上記操舵軸および入力部材の互いに対向する周面に、相係合する一対のセレーション部を設け、
上記操舵軸および入力部材の互いに対向する周面の何れか一方に、他方のセレーションに対向する保持凹部を設け、
この保持凹部に保持した環状弾性部材を上記他方のセレーションに嵌合させて圧縮することで、環状弾性部材を介して操舵軸と入力部材とを一体回転可能に連結してあることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、上記環状弾性部材はＯリングを含むことを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステアリング装置において、上記操舵軸と一体回転する動力伝達ギヤを備え、この動力伝達ギヤによって保持凹部の端部が区画されることを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は、自動車等のステアリング装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来の第１のステアリング装置、例えば、操舵補助用の電動モータをステアリングコラムに配置したコラムタイプ電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサを有するものがある。舵角センサは、操舵軸の外周にセレーション嵌合される筒状の入力部材を有する。
また、従来の第２のステアリング装置として、操舵補助用の電動モータの出力軸と減速用のウォーム軸とを駆動可能に連結する筒状のジョイントを設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のステアリング装置では、ジョイントの内周の一端に出力軸が圧入される。また、ジョイントの内周に、ウォーム軸が係合されるスプライン部を設けて、このスプライン部とウォーム軸との間に粘性を有するグリース等の緩衝材を介在させている。さらに、緩衝材の漏れを防止するシール用に、スプライン部から離れたジョイントの他端にＯリングを嵌合している。Ｏリングは、軸線を切る断面形状がともに円形のジョイントの内周およびウォーム軸の外周溝に当接して、ジョイントとウォーム軸との間をシールしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−２８１８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の第１のステアリング装置では、操舵軸と入力部材との連結は、セレーション嵌合のみによってなされるので、仮にセレーション嵌合部にバックラッシが生じると、操舵軸と入力部材との相対移動が規制されず、操舵軸に対する入力部材のがたつきが生じる。その結果、異音が発生したり、操舵角の検出精度が低下する。
【０００５】
また、従来の第２のステアリング装置では、スプライン構造に必須であるスプライン歯間の隙間をグリース等の緩衝材にて詰めているのであるが、緩衝材は上述の隙間から逃げ易く、また、上述のＯリングはシール用に過ぎないので、グリース等の緩衝材やシール用のＯリングでは、ジョイントとウォーム軸との相対移動を規制できず、がた防止効果が弱い。
仮に、従来の第２のステアリング装置におけるスプライン構造を、従来の第１のステアリング装置における舵角センサの入力部材と操舵軸との連結に適用するとしても、入力部材と操舵軸との間のがたつきが生じることを防止できない。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、操舵軸と回転角検出機構の入力部材との間のがたつきを防止できるステアリング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための第１の発明のステアリング装置は、操舵部材からの回転力を伝達する操舵軸と、この操舵軸の回転角を検出する回転角検出機構とを備え、回転角検出機構は操舵軸を挿通させる筒状の入力部材を含むステアリング装置において、上記操舵軸および入力部材の互いに対向する周面に、相係合する一対のセレーション部を設け、上記操舵軸および入力部材の互いに対向する周面の何れか一方に、他方のセレーションに対向する保持凹部を設け、この保持凹部に保持した環状弾性部材を上記他方のセレーションに嵌合させて圧縮することで、環状弾性部材を介して操舵軸と入力部材とを一体回転可能に連結してあることを特徴とする。この発明によれば、保持凹部に保持された環状弾性部材は、他方のセレーションに嵌合して食い込むように変形して、操舵軸と入力部材との間の相対移動を確実に規制することができる。従って、がたつきに起因する異音の発生を防止できる。また、連結に環状弾性部材とセレーション嵌合とを併用するので、万一、環状弾性部材にへたり、破断等の異状が生じるとしても、操舵軸と入力部材とをセレーション嵌合により連結できる結果、操舵軸の回転角を検出できる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、上記環状弾性部材はＯリングを含むことを特徴とする。この発明によれば、Ｏリングを保持凹部に安定して保持できるので、他方のセレーションに嵌合して容易に圧縮できる。
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記操舵軸と一体回転する動力伝達ギヤを備え、この動力伝達ギヤによって保持凹部の端部が区画されることを特徴とする。この発明によれば、保持凹部からの環状弾性部材の脱落の防止を、動力伝達ギヤを利用することによりコスト安価に達成できる。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
以下では、この発明の一実施形態のステアリング装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、上述のステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照する。
本ステアリング装置１は、車輪（図示せず）を操向するために操舵部材としてのステアリングホイール２に加えられる回転力である操舵トルクを伝達する操舵軸としてのステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム４とを有する。ステアリングシャフト３の一方の端部３ａにステアリングホイール２が連結され、他方の端部３ｂに図示しない中間軸等を介して車輪を操向するための舵取り機構が連結される。ステアリングホイール２が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト３等を介して舵取り機構に伝達され、これにより車輪を操向することができる。
【００１０】
また、ステアリング装置１は、電動パワーステアリング装置として構成され、操舵操作に伴い生じる操舵抵抗に見合った操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、ステアリング装置１は、ステアリングシャフト３に関連して配置されてステアリングホイール２の操舵角を検出する回転角検出機構としての舵角センサ５と、ステアリングシャフト３に関連して設けられて操舵トルクを検知するためのトルクセンサ６と、このトルクセンサ６からの出力信号、車速信号等に基づいて操舵補助力を発生させる電動モータ７と、この電動モータ７の出力軸の回転を減速するための減速機８と、減速機８、舵角センサ５およびトルクセンサ６を収容しつつ支持し且つ電動モータ７を支持するハウジング９とを有している。ハウジング９は複数の部材を有し、ステアリングコラム４の一部をなす。
【００１１】
減速機８は、電動モータ７の出力軸と継手を介して一体回転可能に連結された駆動軸としてのウォーム軸１０と、このウォーム軸１０により駆動される減速用のウォームホイール１１とを有する。ウォームホイール１１がステアリングシャフト３と一体回転可能に連結されている。ステアリングホイール２が操作されると、その操舵角が舵角センサ５により検出され、これとともに、操舵トルクがトルクセンサ６により検出される。このときの操舵角検出結果、トルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ７が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機８を介してステアリングシャフト３に伝達され、ステアリングホイール２の動きとともに舵取り機構に伝わり、車輪が操舵される。
【００１２】
図２を参照する。舵角センサ５は、ステアリングシャフト３の回転角を検出する回転角検出機構からなる。舵角センサ５は、ステアリングシャフト３を挿通させる筒状の入力部材１２と、入力部材１２を取り囲む環状をなすセンサ本体１３とを有する。センサ本体１３は、入力部材１２に対して回動自在であり、且つハウジング９に対して相対回動しないようにハウジング９に支持されている。
入力部材１２は、内周面１４と、外周面１５と、外周面１５に一体回転するように設けられたメインギヤ１６とを有し、ステアリングシャフト３に同心に配置される。
【００１３】
センサ本体１３は、メインギヤ１６に噛み合う第１ギヤ１７から第２ギヤ１８、第３ギヤ１９および第４ギヤ２０を介して最終ギヤ２１に至るギヤトレイン２２と、上記第１ギヤ１７の回転量を検出するための第１の回転量センサ２３と、メインギヤ１６にギヤトレイン２２を介して連結される最終ギヤ２１の回転量を検出するための第２の回転量センサ２４と、第１および第２の回転量センサ２３，２４によって検出される回転量に基づいてステアリングシャフト３の絶対回転角を演算するための絶対角演算部（図示せず）とを備える。また、センサ本体１３は、環状のケース２５を有する。ケース２５は、メインギヤ１６、ギヤトレイン２２、第１および第２の回転量センサ２３，２４、絶対角演算部等を収容する。ギヤトレイン２２は、減速歯車機構として機能し、最終ギヤ２１は第１ギヤ１７よりも減速されて回転する。
【００１４】
また、図示しないが、第１の回転量センサ２３は、相対向する可動部と固定部とを有する。可動部は、第１ギヤ１７の回転軸線の同軸上で第１ギヤ１７と一体回転するように固定される。固定部は、固定部材としての基板に固定される。
第２の回転量センサ２４は、相対向する可動部と固定部とを有する。可動部は、最終ギヤ２１の回転軸線の同軸上で最終ギヤ２１と一体回転するように固定される。固定部は基板に固定される。各回転量センサ２３，２４の可動部として例えば磁石を用い、固定部として例えば磁気センサを用いることが可能である。
【００１５】
絶対角演算部は、マイクロコンピュータを含み、入力部材１２が複数回回転する角度範囲における回転角を絶対回転角として出力することができる。
図３および図４を参照する。ステアリングシャフト３は舵角センサ５の入力部材１２に挿通され、入力部材１２に軸方向Ｓについて隣接してウォームホイール１１が配置される。
本実施形態では、ステアリング装置１は、ステアリングシャフト３の外周３ｃと入力部材１２の内周面１４との間に介在する環状弾性部材としてのＯリング２６を有する。
【００１６】
Ｏリング２６は、無端状の環状をなし、この環を切る断面の形状が円形をなし、ゴム部材等の弾性部材からなる。
ステアリングシャフト３の外周３ｃは、入力部材１２の内周面１４と互いに対向する外周面部分２７を有する。この外周面部分２７は、雄セレーション２８を有する。雄セレーション２８は、軸方向Ｓに所定長さで延びる多数の雄セレーション歯（図示せず）を有する。
【００１７】
入力部材１２の内周面１４は、回転可能な被測定軸としてのステアリングシャフト３の外周３ｃの外周面部分２７と互いに対向する周面からなる。内周面１４は、雄セレーション２８と係合して噛み合う雌セレーション２９と、雌セレーション２９に隣接しこれよりも大径の拡径部３０と、拡径部３０と雌セレーション２９との間の段部３１とを有する。
雌セレーション２９は、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓに所定長さで延びる多数の雌セレーション歯（図示せず）を有する。雌セレーション２９は、雄セレーション２８よりも軸方向Ｓについて短くされ、雄セレーション２８の噛み合い部２８ａと噛み合い嵌合する。図３には、両セレーションが嵌合しあう部分を範囲Ｌで図示してある。
【００１８】
段部３１は、軸方向Ｓについての雌セレーション２９の端部から径方向の外方に延びて形成され、段部３１の外周縁が拡径部３０につながっている。拡径部３０は、雄セレーション２８の対向部分２８ｂと対向する。
図３を参照して、入力部材１２の内周面１４に、他方のセレーションとしての雄セレーション２８の対向部分２８ｂに対向してＯリング２６を保持する保持凹部３２を設けてある。保持凹部３２は、その内部にＯリング２６を圧縮状態で収容する。
【００１９】
保持凹部３２は、径方向の内方に向けて開放される環状溝からなり、入力部材１２の内周面１４の拡径部３０を有する。保持凹部３２の一方の端部は、段部３１からなる。保持凹部３２の他方の端部３２ａは、ウォームホイール１１の側面１１ａの環状をなす一部分により区画される。保持凹部３２は、雄セレーション２８の対向部分２８ｂにより、径方向内方から塞がれている。
保持凹部３２に保持したＯリング２６を雄セレーション２８の対向部分２８ｂに嵌合させて圧縮することで、Ｏリング２６を介してステアリングシャフト３と入力部材１２とを一体回転可能に連結してある。
【００２０】
組立の手順は、例えば、保持凹部３２にＯリングを組み付けて、次に、Ｏリングを組み付けられた入力部材１２にステアリングシャフト３を挿通させる。Ｏリング２６の締め代は、シール用に比べて大きく設定される。保持凹部３２に保持されてステアリングシャフト３を挿通された状態のＯリング２６は、内周縁でステアリングシャフト３の外周３ｃを弾力的に締め付け、これとともに、外周縁で入力部材１２の拡径部３０を径方向外方に弾力的に付勢し、両側部と当接する保持凹部３２の両端部を軸方向に互いに遠ざかるような逆向きに弾力的に付勢する。
【００２１】
このように本実施の形態では、Ｏリング２６と保持凹部３２の内面とが摩擦係合して、互いの間の周方向の相対移動が阻止される。これとともに、保持凹部３２に保持されたＯリング２６は、雄セレーション２８の対向部分２８ｂに嵌合して食い込むように変形して、噛み合い係合し、ステアリングシャフト３と入力部材１２との間の相対移動を確実に規制することができ、ステアリングシャフト３に対する入力部材１２のがたつきを防止できる。従って、がたつきに起因する異音の発生を防止でき、また、ステアリングシャフト３の回転角を入力部材１２に高精度に伝達できて、ステアリングシャフト３の回転角を高精度に検出することができる。
【００２２】
このように、ステアリングシャフト３と入力部材１２との間のトルク伝達は、主にＯリング２６を介してなされる。また、急操舵時等の大トルクが伝達される場合には、Ｏリング２６が周方向に若干量を弾性変形し、Ｏリング２６とセレーション嵌合とがともにトルク伝達に寄与する。
互いに噛み合う一対のセレーション部としての雄セレーション２８の噛み合い部２８ａおよび雌セレーション２９は、連結用のＯリング２６の破損時のためのフェールセーフ用連結部としても機能する。例えば、万一、Ｏリング２６にへたり、破断等の異状が生じるとしても、ステアリングシャフト３と入力部材１２とをセレーション嵌合により連結できる結果、ステアリングシャフト３の回転角を異状の発生前と同様に高精度に検出できる。
【００２３】
また、Ｏリング２６がゴム部材、樹脂部材等の緩衝部材からなる場合には、異音の発生の防止に好ましい。
環状弾性部材にＯリング２６を採用することが好ましい。すなわち、無端状のＯリング２６を保持凹部３２に安定して保持できるので、雄セレーション２８に嵌合して容易に圧縮できる。また、環状弾性部材のＯリング２６として、安価なシール用の市販品を利用することもできる。
【００２４】
Ｏリング２６を保持凹部３２に収容するので、Ｏリング２６の脱落、破損を防止できる。しかも、動力伝達ギヤとしてのウォームホイール１１の一部としての側面１１ａを保持凹部３２の端部３２ａの区画に利用することにより、部品点数を削減できる。従って、保持凹部３２からのＯリング２６の脱落の防止をコスト安価に達成できる。
また、保持凹部３２に保持され圧縮状態とされたＯリング２６が保持凹部３２の内面に密着するように、保持凹部３２の断面積が自然状態のＯリング２６の断面積よりも小さく設定される。これにより、Ｏリング２６が保持凹部３２と雄セレーション２８との間で圧縮されるときに、Ｏリング２６の肉が軸方向Ｓに逃げることを抑制でき、Ｏリング２６の径方向の弾性反発力を所要量で確保できて、大きなトルクが作用する場合であっても、ステアリングシャフト３と入力部材１２とをＯリング２６により確実に一体回転することができる。
【００２５】
次に、上述の実施形態の変形例を説明する。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。
図５を参照して、Ｏリング２６は、ステアリングシャフト３Ａに設けられる保持凹部３３に保持され、舵角センサ５Ａの入力部材１２Ａの内周面１４Ａの雌セレーション３４の対向部分３４ｂと嵌合して圧縮されるようにしてもよい。これにより、Ｏリング２６によりステアリングシャフト３Ａと入力部材１２Ａとを一体回転可能に連結できる。ここで、入力部材１２Ａは、雌セレーション３４が軸方向に長く形成されて、拡径部３０が省略される点で、上述の入力部材１２と異なる。雌セレーション３４の噛み合い部３４ａが、雄セレーション３５と噛み合い嵌合する。ステアリングシャフト３Ａの外周面部分２７は、雄セレーション３５と、縮径部３６と、縮径部３６と雄セレーション３５との間の段部３７とを有する。保持凹部３３は、縮径部３６と、段部３７とを有し、保持凹部３３の端部３３ａは、ウォームホイール１１の側面１１ａの一部分により区画される。
【００２６】
また、保持凹部３２，３３の両端部を、図示しないが、入力部材１２，１２Ａの段部およびステアリングシャフト３，３Ａの段部により区画することも考えられる。環状弾性部材としては、有端の円弧形状をなす弾性部材でもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のステアリング装置の概略構成の模式図である。
【図２】図１に示す舵角センサの概略構成を示す模式図である。
【図３】図１に示すステアリングシャフト、入力部材等の主要部の断面図である。
【図４】図３に示すステアリングシャフト、入力部材等の主要部の分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例を示し、図３に示した部分に相当する部分の断面図である。
【符号の説明】
１  ステアリング装置
２  ステアリングホイール（操舵部材）
３，３Ａ  ステアリングシャフト（操舵軸）
５，５Ａ  舵角センサ（回転角検出機構）
１１  ウォームホイール（動力伝達ギヤ）
１１ａ  ウォームホイールの側面（動力伝達ギヤの一部）
１２，１２Ａ  回転角検出機構の入力部材
１４，１４Ａ  入力部材の内周面（入力部材の周面）
２７  ステアリングシャフトの外周面部分（操舵軸の周面）
２６  Ｏリング（環状弾性部材）
２８，３５  雄セレーション
２９，３４  雌セレーション
３２，３３  保持凹部
３２ａ，３３ａ  保持凹部の端部
【図１】
2005047340.tif 000003
【図２】
2005047340.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005047340.tif 000006
【図５】
2005047340.tif 000007