(57)【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回転力の伝達を可能に結合すべく、これら出力軸の先端部とウォーム軸の基端部とのうちの一方の端部に、当該軸の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とウォーム軸の基端部とのうちの他方の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、
上記スプライン軸部は、剛体製で上記他方の端部を備えた軸と同期して回転する第一スプライン軸部と、少なくとも表面層部分が弾性材製でこの他方の端部を備えた軸の回転に伴って回転する第二スプライン軸部とを、軸方向に関して互いに直列に配置して成るものであり、
上記第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さと、上記スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅とうちの少なくとも何れかを、軸方向位置に応じて変化させた
事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さを、軸方向位置に応じて変化させると共に、スプライン孔の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅を、軸方向に亙り一定とした、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さを、軸方向に亙り一定とすると共に、スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅を、軸方向位置に応じて変化させた、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さと、スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅との双方を、軸方向位置に応じて同方向に、互いに異なる角度で変化させた、請求項１に記載した電動式パワーステアリング装置。
【請求項５】
第一スプライン軸部が、他方の端部を備えた軸の先端部のうちで中間寄り部分に設けられており、第二スプライン軸部が、この他方の端部を備えた軸の先端部で上記第一スプライン軸部よりも先端面寄り部分に設けられた、外周面の断面形状が非円形の支持軸部に、弾性材製で内周面の断面形状を非円形とした筒状のスリーブを外嵌する事で設けられている、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した電動式パワーステアリング装置。
【請求項６】
支持軸部が、第一スプライン軸部よりも小さな外径を有する雄スプライン状支持軸部であり、この雄スプライン状支持軸部にスリーブを外嵌している、請求項５に記載した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源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と共に、操舵時に運転者に違和感を与える事を防止でき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。この様な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。
【０００３】
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１２〜１３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、上記ウォーム軸６に設けたウォーム歯５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５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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。特に、前記コイルばね１１等の弾性部材により上記ウォーム軸６に設けたウォーム歯５を前記ウォームホイール４に向け押圧して、これらウォーム歯５とウォームホイール４との間のバックラッシュを解消する構造の場合には、上記スプライン係合部のバックラッシュを設ける事は必須となる。
【０００６】
ところが、この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が起動する瞬間や、そ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、上記スプライン係合部の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、このスプライン係合部の組立が可能な範囲で、更には、上記ウォーム歯５とウォームホイール４との間のバックラッシュを解消できる範囲で、小さく抑える様にしていた。但し、上記スプライン係合部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。
【０００７】
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、スプライン歯の歯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。更に、特許文献５には、電動式パワーステアリング装置に適用可能な、バックラッシュを解消できる継手の構造が記載されている。但し、上記特許文献５に記載された構造は、部品点数が多く、コストが嵩むだけでなく、外径が大きく、重量が嵩む等の不利益がある。
【０００８】
又、特許文献６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弾性体を設けた構造が、特許文献７には、電動モータの出力軸と減速機を構成するウォーム軸とを弾性体を介して結合した構造が、それぞれ記載されている。但し、これら特許文献６、７に記載された構造は、トルクの伝達を常に弾性体を介して行なう為、大きなトルクが負荷された場合に、この弾性体がへたり易く、この弾性体の耐久性の確保を図りにくい。尚耐久性を確保すべく、上記弾性体の圧縮率を下げる事が考えられるが、この弾性体の寸法が大きくなり、レイアウト（配置）の自由度が低下する等、好ましくない。
【０００９】
【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
【特許文献５】特開２００６−１８３６７６号公報
【特許文献６】実開昭６２−１１８７８３号公報
【特許文献７】特開２００２−１４５０８３号公報
【００１０】
［先発明の説明］
上述の様な事情に鑑みて本発明者は先に、小型・軽量な構造で、且つ、組立作業を容易にでき、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に関する発明を行なった（先発明：特願２００７−９０６８０）。図１４〜１９は、この先発明の電動式パワーステアリング装置を示している。この先発明の構造の場合は、図１４〜１５に示す様に、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、このウォーム軸６と同心に形成している。又、図１４、１５、１７に示す様に、電動モータ７の出力軸１２の先端部にスプライン軸部１４ａ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１４ａ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、回転力の伝達を可能に結合している。
【００１１】
上記スプライン軸部１４ａは、第一スプライン軸部１５と、第二スプライン軸部１６とを、図１４、１５及び図１７の（Ｂ）に示す様に、軸方向に関して互いに直列に配置して成る。このうちの第一スプライン軸部１５は、上記出力軸１２の先端部のうちの中間寄り（図１４〜１５の右寄り）部分に、この出力軸１２と一体に設けている。従って、上記第一スプライン軸部１５は、剛体である金属製（一般的には、炭素鋼、ステンレス鋼等の鉄系合金製）であり、上記出力軸１２と同期して回転する。上記第一スプライン軸部１５の外周面に設けた第一雄スプライン歯１７のピッチ円直径は、上記スプライン孔１３の内周面に設けた雌スプライン歯１８のピッチ円直径よりも少しだけ小さくしている。この為、上記第一スプライン軸部１５は上記スプライン孔１３に、緩く（隙間嵌で）挿入可能である。
【００１２】
これに対して、上記第二スプライン軸部１６は、上記出力軸１２の先端部で上記第一スプライン軸部１５よりも先端面寄り部分に、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等のゴム、或いはポリウレタンの如きエラストマー、合成樹脂等の弾性材製のスリーブ１９を、図１７の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に外嵌する事で構成している。このスリーブ１９を外嵌する為に、上記出力軸１２の先端部で上記第一スプライン軸部１５よりも先端面寄り部分に、外周面の断面形状が非円形（図示の場合には正方形）の支持軸部２０を設けている。そして、この支持軸部２０に上記スリーブ１９を、締り嵌めで外嵌している。即ち、このスリーブ１９の中心孔２１の内周面の輪郭は、自由状態で上記支持軸部２０の外周面の輪郭よりも少し小さく、上記スリーブ１９は、上記中心孔２１を弾性的に押し広げつつ、上記支持軸部２０に外嵌している。従って上記スリーブ１９は、上記出力軸１２の回転に伴って回転する。又、このスリーブ１９の外周面に設けた、特許請求の範囲に記載した雄スプライン歯に相当する第二雄スプライン歯２２のピッチ円直径は、このスリーブ１９の自由状態で、上記雌スプライン歯１８のピッチ円直径と同じか、この雌スプライン歯１８のピッチ円直径よりも少しだけ大きくしている。
【００１３】
従って、上記出力軸１２の先端部を上記スプライン孔１３内に挿入する以前の状態では、図１８に示す様に、上記第二スプライン軸部１６の外周面が上記第一スプライン軸部１５の外周面よりも径方向外方にはみ出した状態となる。上記スプライン孔１３の内周面の輪郭は、上記図１８に表れた、上記第二スプライン軸部１６の外周面の輪郭と上記第一スプライン軸部１５の外周面の輪郭との間の大きさとなる。この為、上記出力軸１２の先端部を上記スプライン孔１３内に挿入した状態では、上記第二スプライン軸部１６がこのスプライン孔１３に、上記スリーブ１９を弾性的に圧縮しつつ（締り嵌めで）押し込まれる。そして、押し込み後の状態では、図１６に示す様に、上記スリーブ１９の内外両周面が、上記支持軸部２０の外周面と上記スプライン孔１３の内周面とに、全周に亙り隙間なく当接する。これに対して、上記第一スプライン軸部１５は、上記スプライン孔１３内に緩く挿入される。従って、上記出力軸１２と前記ウォーム軸６との間でトルクを伝達しない、中立状態では、上記第一スプライン軸部１５の外周面と上記スプライン孔１３の内周面との間（雄、雌両スプライン歯１７、１８の側面同士の間）に微小隙間が、全周に亙って存在する。
【００１４】
上述の様な先発明の電動式パワーステアリング装置の作動時には、電動モータ７からステアリングシャフト２（図１２参照）に補助動力を付与すべく、この電動モータ７の出力軸１２により、上記ウォーム軸６を回転駆動する。この際、上記補助動力の大きさに応じて、上記第一スプライン軸部１５と上記第二スプライン軸部１６とのうちの一方又は双方のスプライン軸部を介して、上記ウォーム軸６を回転駆動する。
【００１５】
先ず、上記補助動力が小さい場合には、上記スリーブ１９により構成される上記第二スプライン軸部１６と、上記スプライン孔１３とのスプライン係合部を介して、上記出力軸１２により上記ウォーム軸６を回転駆動する。この際、上記第一スプライン軸部１５と上記スプライン孔１３との間には隙間が存在する。これに対して、上記補助動力が大きくなると、上記スリーブ１９の円周方向に関する弾性変形量が増大し、上記第一スプライン軸部１５の外周面と上記スプライン孔１３の内周面と（雄、雌両スプライン歯１７、１８の側面同士）が当接する。この状態では、上記第一スプライン軸部１５と上記スプライン孔１３とのスプライン係合部が、上記第二スプライン軸部１６と上記スプライン孔１３とのスプライン係合部により伝達し切れないトルクを伝達する。
【００１６】
従って上記ウォーム軸６は上記出力軸１２により、十分に大きなトルクにより回転駆動される。上記補助動力が大きくなる過程で、前記第一雄スプライン歯１７と前記雌スプライン歯１８とが衝突するが、この衝突は、上記スリーブ１９の弾性に抗しつつ（このスリーブ１９が上記両スプライン歯１７、１８同士の動きを或る程度緩衝した後に）行なわれるので、前述した従来構造の場合に比べて緩徐に行なわれる。従って、上記補助動力の伝達方向が逆転する様な場合、或いは悪路走行等に伴って振動が加わる様な場合にも、上記第一雄スプライン歯１７と上記雌スプライン歯１８とのスプライン係合部で、歯打ち音等の耳障りな騒音や振動が発生する事はない。又、大きな補助動力を伝達する場合にも、上記スリーブ１９を介して伝達する補助動力は限られた値である為、このスリーブ１９が過度に弾性変形する事はなく、このスリーブ１９の耐久性が損なわれる事はない。
【００１７】
又、図示の構造の場合は、上記ウォーム軸６の基端部をハウジング３に対し回転自在に支持する為の転がり軸受９ｂの内径側に設置できる等、小型且つ軽量に構成できる。又、上記ウォーム軸６の基端部と上記出力軸１２の先端部とを結合する作業は、上記スリーブ１９を弾性変形させつつ、容易に行なえる。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。更に、上記ウォーム軸６の基端部と上記出力軸１２の先端部とは、上記スリーブ１９により、これらウォーム軸６と出力軸１２との相対変位を可能に結合している。従って、これらウォーム軸６と出力軸１２との位置関係が、トルク伝達に基づく弾性変形、摩耗、温度変化、吸水等により多少変化した場合でも、上記スリーブ１９の弾性変形に基づいてこの変化を吸収（補償）できる。この為、上記位置関係が多少変化しても、上記結合部で、コジリが発生する事はなく、コジリに基づく伝達効率の低下や耐久性の低下を招く事はない。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くても、上記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、この面からも、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。
【００１８】
上述の様な先発明の構造の場合、上述した様な優れた作用・効果を奏する事ができるが、更なる改良の余地がある。即ち、上述した先発明の構造の場合、スリーブ１９のみを介してトルク伝達が行なわれている状態から、第一スプライン軸部１５の第一雄スプライン歯１７とスプライン孔１３の雌スプライン歯１８との側面同士の当接によるトルク伝達に移行する際に、電動モータ７の出力軸１２とウォーム軸６との間の捩り剛性の変化が急になる（捩り剛性曲線の傾きが大きく変わり、伝達トルクの急な変動を生じる）可能性がある。この理由は、上述の様なスリーブ１９のみを介してトルク伝達が行なわれている状態での（スリーブ１９の弾性変形を伴う）捩り剛性と、上記第一雄スプライン歯１７と上記雌スプライン歯１８との側面同士が当接した状態での（弾性変形を伴わない）捩り剛性との差が大きい為である。この様な捩り剛性の差は、上記スリーブ１９を構成する弾性材の材質を変える事で或る程度の調節は可能であるが、それだけでは、上述の様な捩り剛性の急な変化を十分に抑える事ができない可能性がある。そして、この様な捩り剛性の急な変化は、歯打ち音等の耳障りな騒音や振動の発生に繋がる可能性がある他、操舵時に運転者に違和感を与える原因となる可能性もあり、好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型・軽量な構造で、且つ、組立作業を容易にでき、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より確実に防止できると共に、操舵時に運転者に違和感を与える事をより確実に防止でき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】
【００２０】
本発明の電動式パワーステアリング装置は、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、ステアリングコラム、ステアリングギヤユニットのケース等の固定の部分に支持されて、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、上記固定の部分が上記ステアリングコラムの場合には、ステアリングシャフト若しくはこのステアリングシャフトと同軸に設けられたシャフトが、上記固定の部分がステアリングギヤユニットのケースである場合にはピニオン軸が、それぞれ相当する。
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している。
又、上記電動モータは、上記ウォームを回転駆動する為のものである。
【００２１】
更に、本発明の対象となる電動式パワーステアリング装置は、上記電動モータの出力軸と上記ウォーム軸とを、回転力の伝達を可能に結合している。
この為に、これら出力軸の先端部とウォーム軸の基端部とのうちの一方の端部に、当該軸の端面に開口する状態で、スプライン孔を形成している。
又、上記出力軸の先端部とウォーム軸の基端部とのうちの他方の端部に、スプライン軸部を形成している。
そして、このスプライン軸部と上記スプライン孔とをスプライン係合させている。
【００２２】
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、上記スプライン軸部は、第一スプライン軸部と、第二スプライン軸部とを、軸方向に関して互いに直列に配置して成るものである。このうちの第一スプライン軸部は、金属等の剛体（使用状態での弾性変形が無視できる程度に小さい材料）製で、上記他方の端部を備えた軸と同期して回転する。又、上記第二スプライン軸部は、少なくとも表面層部分が、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等のゴム、或いはポリウレタンの如きエラストマー、合成樹脂等の弾性材製で、上記他方の端部を備えた軸の回転に伴って回転する。
更には、上記第二スプライン軸部の各雄スプライン歯（第二雄スプライン歯）の円周方向に関する厚さ（歯厚）と、上記スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅（溝幅）とのうちの少なくとも何れか（一方、又は、双方）を、軸方向位置に応じて変化させている。
【００２３】
例えば、請求項２に記載した様に、上記第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さを、軸方向位置に応じて変化させると共に、上記スプライン孔の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅を、軸方向に亙り一定とする。或いは、請求項３に記載した様に、上記第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さを、軸方向に亙り一定とすると共に、上記スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅を、軸方向位置に応じて変化させる。又は、請求項４に記載した様に、上記第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さと、上記スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の各雌スプライン溝の円周方向に関する幅との双方を、軸方向位置に応じて同方向に、互いに異なる角度で変化させる。
【００２４】
この様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合に好ましくは、上記第一スプライン軸部の外周面とスプライン孔の内周面の一部との間に存在する回転方向に関する隙間よりも、第二スプライン軸部の外周面とこのスプライン孔の内周面の残部との間に存在する回転方向に関する隙間を小さくする。この為に、例えば、上記第一スプライン軸部をスプライン孔に緩く挿入すると共に、第二スプライン軸部をこのスプライン孔に、弾性材を弾性的に縮めた状態で押し込む（圧入により、第二スプライン軸部の外周面とこのスプライン孔の内周面の残部との間に存在する回転方向に関する隙間を零にする）。尚、例えば、上記スプライン孔は、上記ウォーム軸の基端面に開口する状態で設け、上記スプライン軸部は、上記電動モータの出力軸の先端部に設ける事ができる。
【００２５】
何れにしても、上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合に、好ましくは、請求項５に記載した様に、上記第一スプライン軸部を、前記他方の端部を備えた軸（例えば電動モータの出力軸）の先端部のうちで中間寄り部分に（一体、又は、別体に）設ける。又、上記第二スプライン軸部を、この他方の端部を備えた軸の先端部で上記第一スプライン軸部よりも先端面寄り部分に設けられた、外周面の断面形状が非円形（欠円状、小判形、多角形等）の支持軸部に、弾性材製で内周面の断面形状を非円形とした筒状のスリーブを外嵌する事で設ける。
この様な請求項５に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した様に、上記支持軸部を、上記第一スプライン軸部よりも小さな外径を有する雄スプライン状支持軸部とする。そして、この雄スプライン状支持軸部に、上記スリーブを外嵌する。
【００２６】
尚、上述の様な本発明の電動式パワーステアリング装置を実施する場合、必要に応じて、上記電動モータの出力軸の先端部とウォーム軸の基端部とを揺動変位を可能に係合させると共に、弾性部材により、このウォーム軸の先端部をウォームホイールに向けて弾性的に押圧する。
【発明の効果】
【００２７】
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、小型・軽量な構造で、且つ、組立作業を容易にでき、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より確実に防止できると共に、操舵時に運転者に違和感を与える事をより確実に防止できる。
先ず、上記電動モータの出力軸の先端部とウォーム軸の基端部とを、これら両軸のうちの一方に形成したスプライン孔と他方に形成したスプライン軸部とのスプライン係合により、回転力の伝達を自在に結合しているので、前述した先発明と同様に、結合部の外径を大きくせずに、小型且つ軽量に構成できる。
又、剛体製の第一スプライン軸部を上記スプライン孔に緩く挿入できる構造で済む為、やはり先発明と同様に、上記スプライン孔と上記スプライン軸部との組み合わせ作業を容易に行なえる。
【００２８】
更に、少なくとも表面層部分が弾性材製である第二スプライン軸部の外周面と上記スプライン孔との（スプライン）係合部の、回転方向に関する隙間を小さくできるので、やはり先発明と同様に、上記歯打ち音及び振動を抑える事が可能になる。即ち、上記第二スプライン軸部の外周面と上記スプライン孔との係合部の回転方向に関する隙間を小さくする事で、上記第一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が衝突するのに先立って、上記第二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係合部を係合させられる。この第二スプライン軸部の外周面は弾性材により覆われている為、上記係合部に中立状態で正の隙間が存在する場合にも、この弾性材が上記第二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衝突を緩和し、上記歯打ち音及び振動を抑える。又、上記係合部に元々隙間が存在しない（上記第二スプライン軸部と上記スプライン孔とを締り嵌めで係合している）場合には、上記係合部で歯打ち音及び振動が発生する事はない。又、上記電動モータの出力軸と上記ウォーム軸との間で伝達すべきトルクが大きくなり、上記弾性材の弾性変形量が増した場合には、上記第一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が衝突するが、この衝突の速度は、上記弾性材の弾性変形に基づいて遅くなっている為、上記第一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係合部でも、不快な歯打ち音及び振動が発生する事は抑えられる。
【００２９】
しかも、本発明の場合には、上記第二スプライン軸部の各雄スプライン歯の円周方向に関する厚さ（歯厚）と、上記スプライン孔のうちで少なくとも上記第二スプライン軸部と係合する部分の雌スプライン溝の円周方向に関する幅（溝幅）とうちの少なくとも何れかを、軸方向位置に応じて変化させている為、上記弾性材の弾性変形量、延いては、この弾性変形に基づく弾性力をより細かく設定できる。即ち、上記厚さと幅とのうちの一方又は双方を軸方向位置に応じて変化させる事により、伝達すべきトルクが小さい状態では、上記弾性材により構成される上記第二スプライン軸部と上記スプライン孔との接触面積を小さくして、上記電動モータの出力軸と上記ウォーム軸との間の捩り剛性を低くできる。又、これと共に、上記伝達すべきトルクが大きくなるに従って、上記接触面積を大きくしつつ、上記弾性材の弾性変形量を大きくして（徐々に押し潰される様にして）、上記捩り剛性を大きくする事ができる。この為、上記弾性材のみを介してトルク伝達が行なわれている状態から、上記第一スプライン軸部とスプライン孔との側面同士の当接によるトルク伝達に移行する際の、上記捩り剛性の変化を穏やか（円滑、スムーズ）にできる。この結果、歯打ち音等の耳障りな騒音や振動の発生をより確実に防止できると共に、ステアリングホイールの操作開始時の様な低トルク伝達時から、据え切り時（停車状態でステアリングホイールを大きく動かす際）の様な高トルク伝達時に至るまで、良好な操舵感を確保して、操舵時に運転者に違和感を与える事をより確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
［実施の形態の第１例］
図１〜３は、請求項１、２、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第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１〜３の左端部）に設けたスプライン軸部１４ａと、ウォーム軸６の基端部（図１〜３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、広く実施されている従来構造（例えば図１２、１３参照）、並びに、前述した先発明の構造（図１４〜１９参照）と同様であるから、これら従来構造並びに先発明の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１２〜１３と図１（並びに先発明の構造を示す図１４）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。
【００３１】
本例の構造の場合は、上記電動モータ７の出力軸１２の先端部（図１〜３の左端部）に設けた支持軸部２０ａを、第一スプライン軸部１５よりも小さな外径を有する雄スプライン状支持軸部２３としている。そして、この雄スプライン状支持軸部２３に、図２→図３に示す様に、断面波形の筒状に形成したスリーブ１９ａを外嵌して、上記第一スプライン軸部１５と同じ、乃至は、この第一スプライン軸部１５よりも大きな外径を有する、第二スプライン軸部１６ａとしている。本例の場合も、前述した先発明の構造と同様に、上記スリーブ１９ａを、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等のゴム、或いはポリウレタンの如きエラストマー、合成樹脂等の弾性材製のものとしている。又、本例の場合には、上記スリーブ１９ａにより構成される上記第二スプライン軸部１６ａの各第二雄スプライン歯２２ａの円周方向に関する歯厚Ｔ1 、Ｔ2 を、軸方向位置に応じて変化させている。
【００３２】
即ち、本例の場合は、特許請求の範囲に記載した雄スプライン歯に相当する上記各第二雄スプライン歯２２ａの各歯側面を、軸方向基端（スプライン軸部１４ａの基端に対応する側で、図１〜３の右端）に向かう程、歯厚が大きくなる方向（Ｔ1 ＜Ｔ2 ）に傾斜させている。一方、上記スプライン孔１３の各雌スプライン溝２４の円周方向に関する溝幅Ｗは、前述した先発明の構造と同様に、軸方向に亙り一定としている（溝幅Ｗを変化させてはいない）。尚、本例の場合には、図３に示す様に、上記スリーブ１９ａを上記雄スプライン状支持軸部２３に外嵌した状態での、上記各第二雄スプライン歯２２ａの軸方向先端（スプライン軸部１４ａの先端に対応する側で、図１〜３の左端）の歯厚Ｔ1 、即ち、これら各第二雄スプライン歯２２ａのうちで最も歯厚が小さい部分の歯厚Ｔ1 を、上記第一スプライン軸部１５の各第一雄スプライン部１７の歯厚Ｔ3 以上（Ｔ1 ≧Ｔ3 ）に規制（設定）している。又、同じく上記スリーブ１９ａを上記雄スプライン状支持軸部２３に外嵌した状態での、上記各第二雄スプライン歯２２ａの軸方向基端（スプライン軸部１４ａの基端に対応する側で、図１〜３の右端）の歯厚Ｔ2 、即ち、これら各第二雄スプライン歯２２ａのうちで最も歯厚が大きい部分の歯厚Ｔ2 は、上記スプライン孔１３の各雌スプライン溝２４の円周方向に関する溝幅Ｗよりも大きく（Ｔ2 ＞Ｗ）している。この様に各雌スプライン溝２４の溝幅Ｗよりも大きくしても、上述の様に軸方向先端の歯厚Ｔ1 を基端側の歯厚Ｔ2 に比べて小さくする事で、上記スリーブ１９ａにより構成される上記第二スプライン軸部１６ａを挿入し易くし、組み立て性の向上を図っている。
【００３３】
上述の様な構成を有する本例の電動式パワーステアリング装置の場合も、先発明の構造と同様に、作動時には、電動モータ７からステアリングシャフト２（図９参照）に補助動力を付与すべく、この電動モータ７の出力軸１２により、上記ウォーム軸６を回転駆動する。この際、上記補助動力の大きさに応じて、上記第一スプライン軸部１５と上記第二スプライン軸部１６ａとのうちの一方又は双方のスプライン軸部１５、１６ａを介して、上記ウォーム軸６を回転駆動する。又、上記補助動力が大きくなる過程で、第一雄スプライン歯１７と雌スプライン溝２４とが衝突するが、この衝突は、上記スリーブ１９ａの弾性に抗しつつ（このスリーブ１９ａが第一雄スプライン歯１７と雌スプライン溝２４との動きを或る程度緩衝した後に）行なわれる為、やはり先発明の構造と同様に緩徐に行なわれる。従って、上記補助動力の伝達方向が逆転する様な場合、或いは悪路走行等に伴って振動が加わる様な場合にも、上記第一雄スプライン歯１７と上記雌スプライン溝２４とのスプライン係合部で、歯打ち音等の耳障りな騒音や振動が発生する事はない。又、大きな補助動力を伝達する場合にも、上記スリーブ１９ａを介して伝達する補助動力は限られた値である為、このスリーブ１９ａが過度に弾性変形する事はなく、このスリーブ１９ａの耐久性が損なわれる事はない。
【００３４】
しかも、本例の場合には、前述した様に、各第二雄スプライン歯２２ａの円周方向に関する歯厚Ｔ1 、Ｔ2 を軸方向位置に応じて変化させている為、上記スリーブ１９ａの弾性変形量、延いては、このスリーブ１９ａの弾性力をより細かく設定できる。具体的には、前記出力軸１２と前記ウォーム軸６との相対変位量（角度）が大きくなるに従って、上記弾性力が大きくなる程度を著しくできる。即ち、上記各第二雄スプライン歯２２ａの歯厚Ｔ1 、Ｔ2 を前述した様に変化させる事により、伝達すべきトルクが小さい状態では、上記スリーブ１９ａにより構成される上記第二スプライン軸部１６ａと上記スプライン孔１３との接触面積を小さくして（スリーブ１９ａの基端側のみで接触させ、このスリーブ１９ａのうちで弾性変形する部分の容積を小さくして）、上記電動モータ７の出力軸１２と上記ウォーム軸６との間の捩り剛性を低くできる。一方、上記伝達すべきトルクが大きくなるに従って、上記接触面積を大きくしつつ、上記スリーブ１９ａの弾性変形量を大きくして（徐々に軸方向全体に亙って円周方向に押し潰される様にし、上記スリーブ１９ａのうちで弾性変形する部分の容積を大きくして）、上記捩り剛性を急激に、但し、滑らかに大きくする事ができる。この為、上記スリーブ１９ａのみを介してトルク伝達が行なわれている状態から、上記第一スプライン軸部１５とスプライン孔１３との側面同士の当接によるトルク伝達に移行する際の、上記捩り剛性の変化を穏やか（円滑、スムーズ）にできる。この結果、歯打ち音等の耳障りな騒音や振動の発生をより確実に防止できると共に、ステアリングホイール１（図１２参照）の操作開始時の様な低トルク伝達時から、据え切り時（停車状態でステアリングホイール１を大きく動かす際）の様な高トルク伝達時に至るまで、良好な操舵感を確保して、操舵時に運転者に違和感を与える事をより確実に防止できる。
【００３５】
尚、上述した本例の構造（並びに前述の先発明の構造）の場合には、上記ウォーム軸６の両端部を１対の転がり軸受９ａ、９ｂにより、回転のみ自在に支持している。従って、本例（並びに先発明）の構造は、例えば前述の図１３に示した構造の様な、ウォーム歯５とウォームホイール４との間のバックラッシュを抑える機能は持たない。但し、必要に応じて、前述の図１３に示した構造や前記特許文献１、３に記載された構造の様に、ウォーム歯５をウォームホイール４に向け押圧する構成を採用する事もできる。特に、この様な構成を採用した場合には、電動モータ７の出力軸１２の中心軸とウォーム軸６の中心軸とが不一致になるが、上述したスリーブ１９ａの弾性変形とスプライン係合部の隙間（バックラッシュ）に基づきこの不一致を許容できる為、これら出力軸１２とウォーム軸６との結合部で動力損失の増大や摩耗の増大と言った不都合を生じる事を防止できる。
【００３６】
［実施の形態の第２例］
図４は、同じく請求項１、２、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第１例と同様に、スリーブ１９ａにより構成される第二スプライン軸部１６ａの各第二雄スプライン歯２２ａの円周方向に関する歯厚Ｔ1 、Ｔ2 を、軸方向位置に応じて変化させている。但し、本例の場合には、これら各第二雄スプライン歯２２ａの各歯側面を、上述の第１例とは逆に、軸方向基端｛スプライン軸部１４ａ（図１〜３参照）の基端に対応する側で、図４の右端｝に向かう程、歯厚が小さくなる方向（Ｔ1 ＞Ｔ2 ）に傾斜させている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００３７】
［実施の形態の第３例］
図５は、同じく請求項１、２、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第１例と同様に、スリーブ１９ａにより構成される第二スプライン軸部１６ａの各第二雄スプライン歯２２ａの円周方向に関する歯厚Ｔ4 、Ｔ5 を、軸方向位置に応じて変化させている。但し、本例の場合には、上記各第二雄スプライン歯２２ａの軸方向中央部（スリーブ１９ａの軸方向中央部）の歯厚Ｔ4 を最も大きくし、同じく軸方向両端部の歯厚Ｔ5 を最も小さく（Ｔ5 ＜Ｔ4 ）している。言い換えれば、上記各第二雄スプライン歯２２ａの各歯側面を、軸方向中央部から軸方向両端部に向かう程、歯厚が小さくなる方向に傾斜させている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した上述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００３８】
［実施の形態の第４例］
図６は、同じく請求項１、２、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第３例と同様に、スリーブ１９ａにより構成される第二スプライン軸部１６ａの各第二雄スプライン歯２２ａの軸方向中央部（スリーブ１９ａの軸方向中央部）の歯厚Ｔ4 を最も大きくし、同じく軸方向両端部の歯厚Ｔ5 を最も小さくしている。但し、本例の場合には、上記各第二雄スプライン歯２２ａの各歯側面を、軸方向中央部が円周方向に突出した（膨らんだ）凸曲面としている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第３例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００３９】
［実施の形態の第５例］
図７〜９は、請求項１、３、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合は、スリーブ１９により構成される第二スプライン軸部１６の各第二雄スプライン歯２２の円周方向に関する歯厚Ｔを、前述した先発明の構造（図１４〜１９参照）と同様に、軸方向に亙り一定としている。一方、スプライン孔１３ａの各雌スプライン溝２４ａの円周方向に関する溝幅Ｗ1 、Ｗ2 を、軸方向位置に応じて変化させている。即ち、本例の場合には、これら各雌スプライン溝２４ａの各溝側面を、開口端（スプライン軸部１４が挿入される側の開口端で、図７、９の右端｝に向かう程、溝幅が大きくなる方向（Ｗ1 ＜Ｗ2 ）に傾斜させている。
【００４０】
尚、本例の場合には、上記各雌スプライン溝２４ａの各溝側面を、上記スプライン孔１３ａの軸方向全体に亙って傾斜させているが、このスプライン孔１３ａのうちで上記第二スプライン軸部１６と係合する部分（スプライン孔１３ａのうちで図７、９の軸方向左半部）のみを傾斜させても良い。この様に第二スプライン軸部１６と係合する部分のみを傾斜させた場合には、第一スプライン軸部１５の第一雄スプライン歯１７の歯側面と上記スプライン孔１３ａの雌スプライン溝２４ａの溝側面との接触面積の確保を図り易くなる。
その他の部分の構成及び作用は、各雌スプライン溝２４ａの溝幅と各第二雄スプライ歯２２の歯厚との関係が逆になる以外、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００４１】
［実施の形態の第６例］
図１０は、請求項１、４〜６に対応する、本発明の実施の形態の第６例を示している。本例の場合は、第二スプライン軸部１６ａの各第二雄スプライン歯２２ａの円周方向に関する歯厚と、スプライン孔１３ａの各雌スプライン溝２４ａの円周方向に関する溝幅との双方を、軸方向位置に応じて変化させている。具体的には、上記第二スプライン軸部１６ａを構成するスリーブ１９ａを、前述した実施の形態の第１例のスリーブ１９ａ（図２、３参照）と同様のものとすると共に、上記スプライン孔１３ａを、上述した実施の形態の第５例のスプライン孔１３ａ（図７、９参照）と同様のものとしている。但し、上記各第二雄スプライン歯２２ａの円周方向側面と、上記各雌スプライン溝２４ａの円周方向側面（溝側面）とで、軸方向に対する傾斜角度を互いに異ならせる。この様な構造の場合には、何れか一方の厚さ（歯厚）乃至は幅（溝幅）のみを変化させる場合に比べ、より捩り剛性の変化を微細に調節できる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例、並びに、上述した実施の形態の第５例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
【００４２】
［実施の形態の第７例］
図１１は、同じく請求項１、４〜６に対応する、本発明の実施の形態の第７例を示している。本例の場合は、第二スプライン軸部１６ａを構成するスリーブ１９ａを、前述した実施の形態の第２例のスリーブ１９ａ（図４参照）と同様のものとしている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第６例と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略する。
尚、図示は省略するが、実施の形態の第１、２例のスリーブ１９ａ（図１〜４）の他、同じく第３、４例のスリーブ１９ａ（図５、６）を用いる事もできる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
図示の各例では、ウォーム軸６の側にスプライン孔１３、１３ａを、電動モータ７の出力軸１２の側にスプライン軸部１４、１４ａを、それぞれ形成した構造に就いて示した。これに対して、本発明を実施する場合に、ウォーム軸６の側にスプライン軸部１４、１４ａを、出力軸１２の側にスプライン孔１３、１３ａを、それぞれ形成する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。
【図２】出力軸の先端部にスリーブを組み付ける前の状態を、ウォーム軸の基端部と共に示す斜視図。
【図３】同じく組み付けた状態を、ウォーム軸の基端部と共に示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を、スリーブのみを取り出して示す斜視図。
【図５】同第３例を示す、図４と同様の図。
【図６】同第４例を示す、図４と同様の図。
【図７】同第５例を示す、図３と同様の図。
【図８】スリーブのみを取り出して示す斜視図。
【図９】ウォーム軸の基端部のみを取り出して示す斜視図。
【図１０】本発明の実施の形態の第６例を示す、図３と同様の図。
【図１１】同第７例を示す、図３と同様の図。
【図１２】従来構造の１例を示す、部分切断側面図。
【図１３】図１２の拡大ａ−ａ断面図。
【図１４】先発明の構造の１例を示す部分断面図。
【図１５】図１４のｂ部拡大図。
【図１６】一部を省略して示す、図１５のｃ−ｃ断面図。
【図１７】出力軸の先端部とスリーブとを、組み合わせ前の状態（Ａ）と組み合わせ後の状態（Ｂ）とで示す斜視図。
【図１８】図１７の（Ｂ）のｄ矢視図。
【図１９】同じくｅ矢視図。
【符号の説明】
【００４５】
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    押圧駒
１１    コイルばね
１２    出力軸
１３、１３ａ  スプライン孔
１４、１４ａ  スプライン軸部
１５    第一スプライン軸部
１６、１６ａ  第二スプライン軸部
１７    第一雄スプライン歯
１８    雌スプライン歯
１９、１９ａ  スリーブ
２０、２０ａ  支持軸部
２１    中心孔
２２、２２ａ  第二雄スプライン歯
２３    雄スプライン状支持軸部
２４、２４ａ  雌スプライン溝
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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