電動パワーステアリング装置
【課題】スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制するとともに、トルク伝達の遅れや破損を抑えることが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】動力伝達部材５１は出力軸２９２やウォーム軸２３と同一の金属製で、その軸方向の中央部に小径円柱部が形成されている。小径円柱部には、その外径寸法が、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径よりも大きく、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の大径よりも小さい弾性部材５３が外嵌している。弾性部材５３は中空円筒状で、ゴム、合成樹脂、エラストマー等の材質で形成され、小径円柱部の外周面にプレス成形や射出成形によって巻き付けられている。従って、弾性部材５３の外周面は、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径内周面に締まりばめ嵌合している。
【解決手段】動力伝達部材５１は出力軸２９２やウォーム軸２３と同一の金属製で、その軸方向の中央部に小径円柱部が形成されている。小径円柱部には、その外径寸法が、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径よりも大きく、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の大径よりも小さい弾性部材５３が外嵌している。弾性部材５３は中空円筒状で、ゴム、合成樹脂、エラストマー等の材質で形成され、小径円柱部の外周面にプレス成形や射出成形によって巻き付けられている。従って、弾性部材５３の外周面は、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径内周面に締まりばめ嵌合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動パワーステアリング装置、特に、補助操舵力を伝達するウォームギヤ減速機のバックラッシュを除去して、車輪から大きな衝撃や振動がウォームホイールに伝達されても、ウォームギヤ減速機の歯打ち音を抑制するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールの操舵トルクを検出し、アクチュエータによって回転駆動されるウォームの回転を、ウォームホイールを介してステアリングシャフトに伝達し、ステアリングホイールに付与された操舵力を補助して、ステアリングホイールの操作を楽に行うようにした操舵力補助装置を有する電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
このような、電動パワーステアリング装置においては、部品単体の製造誤差や組付け誤差等に起因して、ウォームとウォームホイールとの間に大きなバックラッシュがあると、ウォームとウォームホイールの歯面同士が互いに衝突して、耳障りな歯打ち音が発生し、その音が車両の運転者に異常音として認識されるという問題がある。
【０００４】
このため、ウォーム軸を支承する軸受をウォームとウォームホイールとの噛合方向に移動可能に構成すると共に、ウォームをウォームホイール方向に押圧する手段を設け、ウォームとウォームホイールとの噛合部のバックラッシュ量を減少させるものが提案されている。
【０００５】
ところが、上記したウォームをウォームホイール方向に押圧するためには、ウォーム軸を保持する軸受の内輪又は外輪に対して、ウォーム軸の傾きを許容する構造が必要となる。しかし、ウォーム軸の傾きを許容する構造にすると、ウォーム軸の軸心とアクチュエータ出力軸の軸心とが同軸に配列されずに傾いたり（偏角）、また、両軸心が相対的にずれてしまう軸ずれ（偏心）が生じる。
【０００６】
このため、それぞれが軸受により強固に支承されているウォーム軸とアクチュエータ出力軸とを、偏角や偏心を許容して結合する構造が提案されている（特許文献１、特許文献２）。特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ウォーム軸の雌スプラインとモータ出力軸の雌スプラインとの間に、雄スプラインが両端に形成された動力伝達部材を介在させるとともに、このスプライン歯面の隙間を大きくしてウォーム軸とモータ出力軸を結合し、ウォーム軸の軸心とモータ出力軸の軸心との間の偏角や偏心を許容している。
【０００７】
しかし、特許文献１の電動パワーステアリング装置は、偏角や偏心の量が大きい場合には、スプライン歯面の隙間が小さくなるため、スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制できる。しかし、偏角や偏心の量が小さい（すなわち、ウォーム軸の軸心とモータ出力軸の軸心が一致している）場合には、スプライン歯面の隙間が大きくなるため、スプライン係合部の歯打ち音が発生する恐れがあった。
【０００８】
特許文献２の電動パワーステアリング装置は、ウォーム軸の軸心に形成された貫通孔にトーションバーを挿通して圧入し、トーションバーの一端を、継手を介してモータ出力軸に連結し、このトーションバーの弾性変形によって、ウォーム軸の軸心とモータ出力軸の軸心との間の偏角や偏心を許容している。
【０００９】
しかし、特許文献２の電動パワーステアリング装置は、トーションバーを介してトルクを伝達するため、トーションバーの弾性変形に起因するトルク伝達の遅れや、トーションバーの破損の恐れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２３７７５５号公報
【特許文献２】特開２００６−５６２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ウォーム軸とモータ出力軸の雌スプラインとの間を、偏角や偏心を許容する動力伝達部材を介在させてスプライン係合し、このスプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制するとともに、トルク伝達の遅れや破損を抑えることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ギヤハウジング、上記ギヤハウジングに設けられ、ステアリングホイールに付与された操舵トルクに対応する補助操舵トルクを発生させるアクチュエータ、上記アクチュエータの回転を出力する出力軸、上記出力軸に連結されたウォーム、上記ウォームに噛み合い、上記ウォームの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するウォームホイール、上記出力軸の軸心に形成された出力軸側雌スプライン、上記ウォームの軸心に形成されたウォーム側雌スプライン、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインのスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する雄スプラインが軸方向の両端に形成された動力伝達部材、上記動力伝達部材の軸方向の中央部に形成され、その外径寸法が、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径よりも大きく、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの大径よりも小さい弾性部材を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１３】
第２番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記弾性部材の外周面は、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径内周面に締まりばめ嵌合していることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１４】
第３番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記動力伝達部材が金属製であることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
第４番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングに設けられ、上記ウォームを上記ウォームホイールに向かって付勢する予圧付与機構を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
第５番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングに設けられ、上記アクチュエータからステアリングシャフトに伝達されるトルクが所定値以上になることを制限するトルクリミッタを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電動パワーステアリング装置は、出力軸の軸心に形成された出力軸側雌スプラインと、ウォームの軸心に形成されたウォーム側雌スプラインと、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインのスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する雄スプラインが軸方向の両端に形成された動力伝達部材と、動力伝達部材の軸方向の中央部に形成され、その外径寸法が、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径よりも大きく、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの大径よりも小さい弾性部材とから構成されている。
【００１８】
従って、ウォームと出力軸の軸心に偏心や偏角が生じても、スプライン係合部の隙間が偏心や偏角を許容して、アクチュエータの回転を円滑にウォームに伝達することができる。また、偏角や偏心の量が小さくて、スプライン歯面の隙間が大きくなっても、動力伝達部材の弾性部材が弾性変形して、スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で断面した断面図である。
【図３】図２のウォームとウォームホイールの噛み合い部の拡大断面図である。
【図４】図２のモータ出力軸とウォーム軸との結合部近傍を示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は動力伝達部材を取り外した状態のモータ出力軸とウォーム軸を示す拡大断面図、（ｂ）は動力伝達部材を示す拡大断面図である。
【図６】図４のウォーム軸左端の軸支部近傍を示す拡大断面図である。
【図７】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】ホルダ、予圧パッド、捩りコイルばねを組付けた予圧付与機構をギヤハウジングから取り出して示す斜視図である。
【図９】図８の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の電動パワーステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図、図２は図１のＡ−Ａ線で断面した断面図、図３は図２のウォームとウォームホイールの噛み合い部の拡大断面図である。図４は図２のモータ出力軸とウォーム軸との結合部近傍を示す拡大断面図である。
【００２１】
図５（ａ）は動力伝達部材を取り外した状態のモータ出力軸とウォーム軸を示す拡大断面図、図５（ｂ）は動力伝達部材を示す拡大断面図である。図６は図４のウォーム軸左端の軸支部近傍を示す拡大断面図、図７は図３のＢ−Ｂ断面図である。図８はホルダ、予圧パッド、捩りコイルばねを組付けた予圧付与機構をギヤハウジングから取り出して示す斜視図、図９は図８の分解斜視図である。
【００２２】
本発明の電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を固定したステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。
【００２３】
ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとを、スプライン係合により、回転力を伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。また、上記アウターシャフト１２Ａの車体前方側とインナーシャフト１２Ｂの車体後方側とをスプライン係合させると共に、合成樹脂を介して結合している。従って、上記アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとは、衝突時にはこの合成樹脂を破断させて、全長を縮めることができる。
【００２４】
また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせて成り、軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端面に結合固定している。また、上記インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、後記するウォームホイールに連結している。
【００２５】
ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。
【００２６】
また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置及び高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
【００２７】
また、上記インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部で、上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸１９は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。図示しないピニオンが、この入力軸３１に結合している。また、ステアリングギヤ３０に往復摺動可能に内嵌された図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
【００２８】
なお、上記各自在継手１５、１７に、地面から車輪を介して中間シャフト１６に加わった振動が、上記ステアリングホイール１１に迄伝達されるのを防止する為の振動吸収装置を設けることもできる。
【００２９】
また、図２から図９に示すように、上記アシスト装置２０は、出力軸１９に外嵌固定されたウォームホイール２２、ウォーム軸２３、予圧付与機構２４とを備える。このうちの予圧付与機構２４は、弾性体である捩りコイルばね２５と、単一の部材である予圧パッド２６とを備える。更に、上記アシスト装置２０は、玉軸受２７、２８を備える。
【００３０】
また、上記インナーシャフト１２Ｂの中間部の周囲に、図示しないトルクセンサを設けて、上記ステアリングホイール１１からこのインナーシャフト１２Ｂに加えられるトルクの方向と大きさとを検出し、この検出信号に応じて、電動モータ（アクチュエータ）２９を駆動し、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。
【００３１】
また、上記ウォームホイール２２とウォーム軸２３とは、上記ギヤハウジング２１の内側に設けて、ウォームホイール２２とウォーム軸２３の中間部に形成したウォーム２３１とを噛合させている。電動モータ２９は、このギヤハウジング２１に固定されたケース２９１と、このケース２９１の内周面に設けた図示しない永久磁石製のステータと、このケース２９１の内側に設けた出力軸２９２と、この出力軸２９２の中間部にステータと対向する状態で設けた図示しないロータとを備える。
【００３２】
図２に示すように、ウォームホイール２２の内周面と出力軸１９の外周面との間には、中空円筒状のスリップリング（トルクリミッタ）２２１が挿入されている。電動モータ２９から出力軸１９に伝達されるトルクが所定値以上になると、ウォームホイール２２の内周面と出力軸１９の外周面との間でスリップリング２２１が滑り、電動モータ２９から出力軸１９に伝達されるトルクを制限して、ウォームホイール２２やウォーム２３１の歯面の損傷を防止する。スリップリング２２１の代わりに、電動モータ２９の内部にトルクリミッタを設けて、電動モータ２９から出力軸１９に伝達されるトルクを制限してもよい。
【００３３】
上記ウォーム軸２３の基端部（図２から図６の左端部）の軸心には雌スプライン（ウォーム側雌スプライン）２３２が形成され、出力軸２９２の先端部（図２から図６の右端部）の軸心には雌スプライン（出力軸側雌スプライン）２９３が形成されている。雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３は、同一の呼び径に形成されている。
【００３４】
円柱状の動力伝達部材５１の両端には、雄スプライン５１１及び５１２が形成され、左側の雄スプライン５１１が出力軸２９２の雌スプライン２９３にスプライン係合し、右側の雄スプライン５１２がウォーム軸２３の雌スプライン２３２にスプライン係合している。雄スプライン５１１及び５１２は、雌スプライン２９３及び雌スプライン２３２のスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する寸法に形成されている。従って、動力伝達部材５１はウォーム軸２３と出力軸２９２の端部同士を、スプライン係合により連結し、ウォーム軸２３は出力軸２９２と共に回転する。
【００３５】
動力伝達部材５１は出力軸２９２やウォーム軸２３と同一の金属製で、図５に詳細に示すように、その軸方向の中央部に小径円柱部５２が形成されている。小径円柱部５２には、その外径寸法ｄが、上記雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径ＷＤ２、ＯＤ２よりも大きく、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の大径ＷＤ１、ＯＤ１よりも小さい弾性部材５３が外嵌している。弾性部材５３は中空円筒状で、ゴム、合成樹脂、エラストマー等の材質で形成され、小径円柱部５２の外周面に、プレス成形や射出成形等によって被覆されている。従って、弾性部材５３の外周面５３１は、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径内周面に締まりばめ嵌合している。
【００３６】
図６に詳細に示すように、玉軸受２７は、上記ギヤハウジング２１の内側に、ウォーム軸２３の基端部を、回転自在に軸支している。玉軸受２７は単列深溝型で、各玉２７１の転動面と、外輪２７２の内周面に設けた外輪軌道、及び内輪２７３の外周面に設けた内輪軌道とを、各玉２７１毎に、それぞれ１点ずつで接触させている。
【００３７】
また、この内輪２７３を、ウォーム軸２３の基端寄りの外周面で、軸方向に関してスプライン係合部（雌スプライン２３２と雄スプライン５１２のスプライン係合部）と一致する部分に外嵌している。そして、このスプライン係合部の軸方向中央位置と玉軸受２７の軸方向中央位置とを、ほぼ一致させている。また、内輪２７３の内周面とウォーム軸２３の外周面との間に微小隙間を設けることにより、玉軸受２７に対するウォーム軸２３の所定の範囲での傾きを自在としている。
【００３８】
ウォーム軸２３の外周面であって、玉軸受２７の内輪２７３の径方向内側に形成された環状溝４６に、弾性体としてのＯリング４７が組み込まれている。このＯリング４７は、玉軸受２７の内輪２７３とウォーム軸２３の間で圧縮され、ウォーム軸２３のラジアル方向の変位に対して、全周において均一な反発力を発生する。
【００３９】
従って、路面からの入力等による軽負荷がウォーム軸２３にかかると、ラジアル方向の荷重が発生して、ウォーム軸２３が変位するが、Ｏリング４７によりその荷重を受ける為、ウォーム軸２３と玉軸受２７の内輪２７３とが直接接触することが無く、両者の金属打音が発生することがない。
【００４０】
また、電動モータ２９のアシスト等により発生する重負荷がウォーム軸２３にかかると、ウォーム軸２３と玉軸受２７の内輪２７３が接触して荷重を受けるが、Ｏリング４７によりその速度は減衰している為、接触音が問題になることはない。さらに、ウォーム軸２３は、玉軸受２７から均一な荷重を受ける為、玉軸受２７に対してウォーム軸２３を良好に保持することが出来る。
【００４１】
ウォーム軸２３の基端部（図６の左端部）外周面は、雄ねじ部を形成しない円筒面としている。そして、この円筒面を外周面に有する筒部２３８の基端寄り部分に、抑え部材４３を外嵌している。抑え部材４３は、全体を円筒状に形成したもので、基端部外周面に外向鍔部４３１を設けている。また、この抑え部材４３の基端面（図６の左端部）に、軸方向（図６の左方）に突出する薄肉の円筒部４３２を形成している。
【００４２】
そして、筒部２３８の外周面に抑え部材４３を外嵌した状態で、この抑え部材４３に設けた円筒部４３２の先端縁を、ウォーム軸２３の筒部２３８の外周面に全周にわたり形成した係止溝２３９にカシメることにより、筒部２３８に抑え部材４３を結合固定している。
【００４３】
そして、玉軸受２７を構成する内輪２７３の軸方向両端面と、抑え部材４３の外周面に形成した外向鍔部４３１の片面（図６の右側面）、及び上記ウォーム軸２３の基端寄り（図６の左端寄り）の外周面に設けた鍔部２３３の側面との間に、それぞれ一対の係止リング４５、４５を設けている。また、両係止リング４５、４５の間に、弾性材製の筒状部材４４、４４を設けている。そして、抑え部材４３の外向鍔部４３１の片面とウォーム軸２３の鍔部２３３の側面との間に内輪２７３を、この内輪２７３の両側に設けた係止リング４５、４５と筒状部材４４、４４とを介して、弾性的に挟持している。
【００４４】
そして、玉軸受２７に対するウォーム軸２３の、軸方向に関する所定の範囲での変位を自在としている。筒状部材４４、４４の材質は、ゴムや合成樹脂、または皿ばね等の金属を用いることができる。また、本実施例の場合には、この玉軸受２７の内部に、Ｃ２またはＣ３程度の、径方向の隙間を設けている。
【００４５】
また、この玉軸受２７を構成する外輪２７２を、ギヤハウジング２１の一部に設けた支持孔２１１の内周面に外嵌している。また、この外輪２７２の軸方向一端面（図６の右端面）を、この支持孔２１１の内周面に設けた段部２１２に突き当てると共に、外輪２７２の軸方向他端面（図６の左端面）を、この内周面に係止した係止リング２１３により抑え付けている。
【００４６】
また、上記玉軸受２８は、ギヤハウジング２１の内側に、ウォーム軸２３の先端部（図２、図３の右端部）を、回転自在に支持している。この玉軸受２８は単列深構型で、各玉２８１の転動面と、外輪２８２の内周面に設けた外輪軌道及び内輪２８３の外周面に設けた内輪軌道とを、各玉２８１毎にそれぞれ１点ずつで接触させている。そして、玉軸受２８を構成する外輪２８２を、ギヤハウジング２１の内側に固定したホルダ４１に固定している。
【００４７】
ホルダ４１は、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成しており、このホルダ４１の片半部（図２、図３の左半部）内周面に設けた大径部４１１に、外輪２８２を内嵌固定している。また、上記ウォーム軸２３の先端寄り部分の外周面で、上記ウォーム２３１から外れた部分に設けた大径部２３４に、弾性材製のブッシュ４２を外嵌している。このブッシュ４２は、全体を円筒状に形成している。
【００４８】
また、上記大径部２３４を内嵌する為のブッシュ４２の左端外周面に、外向鍔部４２１を形成している。そして、この外向鍔部４２１の内側面を、玉軸受２８を構成する内輪２８３の軸方向一端面（図２、図３の左端面）に突き当てている。また、本実施例の場合には、ブッシュ４２の内周面は、内向鍔部を形成していない、単なる円筒面としている。
【００４９】
そして、このブッシュ４２の内側に、ウォーム軸２３の大径部２３４を緩く挿通すると共に、ブッシュ４２の軸方向一端部（図２、図３の右端部）から、ウォーム軸２３の先端部を突出させている。また、ブッシュ４２の軸方向中間部に、玉軸受２８を構成する内輪２８３を外嵌している。
【００５０】
また、ブッシュ４２の内周面と大径部２３４の外周面との間に、微小隙間を設けることにより、ブッシュ４２に対するウォーム軸２３の所定の範囲での傾きを自在としている。
【００５１】
また、ウォーム軸２３に設けた大径部２３４と、この大径部２３４よりも先端側に設けた小径部２３５とは、テーパ面２３６により連続させている。また、ウォーム軸２３の右端面と小径部２３５との接続部に、テーパ面２３７を設けている。
【００５２】
一方、上記小径部２３５を、予圧パッド２６に挿入している。この予圧パッド２６は、固体潤滑材を混入した合成樹脂により形成されている。そして、ホルダ４１の他端面（図２、図３の右端面）と、ギヤハウジング２１の一部に設けた凹孔２１４の底面との間に、予圧パッド２６を設けている。
【００５３】
また、この予圧パッド２６の中心部に、軸方向に貫通する通孔２６１を形成すると共に
、この通孔２６１の内側にウォーム軸２３の小径部２３５を挿入自在としている。この通孔２６１の内周面は、ウォーム軸２３の小径部２３５を支持する滑り軸受としての機能を有する。
【００５４】
また、上記通孔２６１のうち、電動モータ２９側の内周面を、開口端に向かう程直径が大きくなったテーパ面２６２としている。このテーパ面２６２の開口部の直径は、ウォーム軸２３の先端部に設けた小径部２３５の直径よりも０．５ｍｍ以上大きくしている。また、予圧パッド２６は、凹孔２１４の内側に、所定の範囲での変位を自在に支持されている。
【００５５】
本実施例の場合には、ギヤハウジング２１の一部に固定する為のホルダ４１と、予圧パッド２６と、捩りコイルばね２５とを、図３、図７〜図９に詳示する様に組み合わせている。このうちのホルダ４１は、図９に詳細に示すように、中心部に断面矩形状の通孔４１２を形成している。また、このホルダ４１の軸方向片面（図９の表側面）で、この通孔４１２の開口周辺部に位置する４個所位置に、それぞれ２個ずつの第一の突部４１３、４１３、及び、第二の突部４１４、４１４を形成している。
【００５６】
このうちの第一の突部４１３、４１３は、ウォーム軸２３の中心軸線２３０を挟んでウォームホイール２２側（図７〜９の上側で−Ｙ側）に存在し、第二の突部４１４、４１４は、ウォーム軸２３の中心軸線２３０を挟んで、この第一の突部４１３、４１３とは反対側の＋Ｙ側（図７〜９の下側）に存在する。また、上記第一、第二の突部４１３、４１３、４１４、４１４の外径側側面に、互いに同心の部分円筒面部４１５ａ、４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｂを、それぞれ設けている。更に、これら各第二の突部４１４、４１４の先端寄り部分で、ウォームホイール２２と反対側の側面に、このウォームホイール２２と反対側に突出する係止突部４１６、４１６を設けている。
【００５７】
一方、上記予圧パッド２６の外周面で、ウォームホイール２２と反対側の部分に設けた第一部分円筒面部２６３の円弧方向中間部に、幅の狭い突部２６４を設けると共に、この突部２６４の先端面を、この第一部分円筒面部２６３と同心の第三部分円筒面部２６５としている。また、予圧パッド２６の外周面の径方向反対側２個所位置に、それぞれ平面部２６６、２６６を設けている。
【００５８】
また、予圧パッド２６の外周面と、捩りコイルばね２５の内周縁との当接部を円弧状とすると共に、この当接部の円弧方向長さを、捩りコイルばね２５の１巻きの長さに関して十分に小さくしている。また、予圧パッド２６の外周面のうち、ウォームホイール２２側（図７から図９の上側）に設けた第二部分円筒面２６９の曲率半径を、第一部分円筒面２６３の曲率半径よりも小さくしている。
【００５９】
更に、これら各平面部２６６、２６６のうち、ウォームホイール２２と反対側の一端部（図７〜９の下端部）で、ホルダ４１側の軸方向片半部（図７〜９の裏側半部）に、一対の腕部２６７、２６７を形成している。また、上記予圧パッド２６の外周面で上記ウォームホイール２２と反対側部分の、上記ホルダ４１と反対側の軸方向一端部（図７〜９の表側端部）に、外径側に突出する係止突部２６８を設けている。
【００６０】
そして、ホルダ４１に予圧パッド２６を組み合わせると共に、これらホルダ４１、予圧パッド２６の周囲に捩りコイルばね２５を設けたものを上記ギヤハウジング２１の内側に組み付ける。続いて、この予圧パッド２６の中心部に設けた通孔２６１の内側にウォーム軸２３の先端部を挿通することにより、このウォーム軸２３に、ウォームホイール２２に向かう方向の弾力を付与している。
【００６１】
ホルダ４１と予圧パッド２６と捩りコイルばね２５とを組み合わせるに次のように行う。先ず、このホルダ４１の各第二の突部４１４、４１４の片面（図７〜９の下側面）とこれら各第二の突部４１４、４１４に設けた係止突部４１６、４１６の片面（図７〜９の裏側面）とに、予圧パッド２６に設けた各腕部２６７、２６７の側面を対向させる。この状態で、ホルダ４１と予圧パッド２６とを組み合わせる。ホルダ４１と予圧パッド２６とをこのように組み合わせると、ホルダ４１に対する予圧パッド２６の軸方向に関する変位が阻止される。
【００６２】
次いで、互いに隣り合う第一、第二の突部４１３、４１３、４１４、４１４の間部分に、捩りコイルばね２５の両端部に設けた各係止部２５１、２５１を配置する。この状態で、各第一、第二の突部４１３、４１３、４１４、４１４の外径側側面と予圧パッド２６の外周面とに、捩りコイルばね２５を外嵌する。予圧パッド２６に設けた第三部分円筒面部２６５がこの捩りコイルばね２５の内周縁に接触しない状態では、この予圧パッド２６に設けた通孔２６１の中心軸は、上記ホルダ４１の中心軸に対し、片側（図７〜９の上側）に片寄っている。
【００６３】
このホルダ４１に予圧パッド２６と捩りコイルばね２５とを組み合わせた状態で、このホルダ４１をギヤハウジング２１の所定部分に固定し、更に、予圧パッド２６に設けた通孔２６１にウォーム軸２３の先端部の小径部２３５を挿入する。すると、この予圧パッド２６に設けた第三部分円筒面部２６５により捩りコイルばね２５の直径が弾性的に押し広げられる。そして、この捩りコイルばね２５が巻き戻る（直径を縮める）方向に弾性復帰する傾向となることにより、この捩りコイルばね２５から予圧パッド２６に、ウォームホイール２２に向かう方向の弾力が付与される。
【００６４】
上記したように、内輪２７３の内周面とウォーム軸２３の外周面との間に微小隙間があり、玉軸受２７に対するウォーム軸２３の所定の範囲での傾きが自在である。従って、予圧パッド２６にウォームホイール２２に向かう方向の弾力を付与することにより、玉軸受２７の軸方向中央位置を支点として、ウォーム軸２３は、ウォームホイール２２に向かう方向に傾動する。そして、ウォーム軸２３のウォーム２３１とウォームホイール２２の歯面同士を、予圧を付与した状態で当接させ、ウォーム２３１とウォームホイール２２の噛合部のバックラッシュ量を減少させる。
【００６５】
本発明の実施例では、動力伝達部材５１の両端の雄スプライン５１１及び５１２は、出力軸２９２の雌スプライン２９３及びウォーム軸２３の雌スプライン２３２のスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合している。従って、ウォーム軸２３と出力軸２９２の軸心に偏心があったり、ウォーム軸２３をウォームホイール２２に向かう方向に傾動した結果、ウォーム軸２３と出力軸２９２の軸心に偏角が生じても、スプライン係合部の隙間が偏心や偏角を許容して、電動モータ２９の回転を円滑にウォーム軸２３に伝達することができる。また、動力伝達部材５１は金属製であるので剛性が大きく、トルク伝達の遅れや、動力伝達部材５１が損傷する恐れはない。
【００６６】
また、本発明の実施例では、動力伝達部材５１の外周の弾性部材５３が、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径内周面に締まりばめ嵌合している。従って、偏角や偏心の量が小さい（すなわち、ウォーム軸２３の軸心と出力軸２９２の軸心がほぼ一致している）場合で、スプライン歯面の隙間が大きくなっても、弾性部材５３が弾性変形して、スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。また、トルク反転時や車体の振動によるスプライン係合部の歯打ち音の発生も、動力伝達部材５１の外周の弾性部材５３が抑制することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ アウターシャフト
１２Ｂ インナーシャフト
１３ ステアリングコラム
１３Ａ アウターコラム
１３Ｂ インナーコラム
１４ 支持ブラケット
１５ 自在継手
１６ 中間シャフト
１７ 自在継手
１８ 車体
１９ 出力軸
２０ アシスト装置
２１ ギヤハウジング
２１１ 支持孔
２１２ 段部
２１３ 係止リング
２１４ 凹孔
２２ ウォームホイール
２２１ スリップリング（トルクリミッタ）
２３ ウォーム軸
２３０ 中心軸線
２３１ ウォーム
２３２ 雌スプライン（ウォーム側雌スプライン）
２３３ 鍔部
２３４ 大径部
２３５ 小径部
２３６ テーパ面
２３７ テーパ面
２３８ 筒部
２３９ 係止構
２４ 予圧付与機構
２５ 捩りコイルばね
２５１ 係止部
２６ 予圧パッド
２６１ 通孔
２６２ テーパ面
２６３ 第一部分円筒面部
２６４ 突部
２６５ 第三部分円筒面部
２６６ 平面部
２６７ 腕部
２６８ 係止突部
２６９ 第二部分円筒面部
２７ 玉軸受
２７１ 玉
２７２ 外輪
２７３ 内輪
２８ 玉軸受
２８１ 玉
２８２ 外輪
２８３ 内輪
２９ 電動モータ（アクチュエータ）
２９１ ケース
２９２ 出力軸
２９３ 雌スプライン（出力軸側雌スプライン）
３０ ステアリングギヤ
３１ 入力軸
３２ タイロッド
４１ ホルダ
４１１ 大径部
４１２ 通孔
４１３ 第一の突部
４１４ 第二の突部
４１５ａ、４１５ｂ 部分円筒面部
４１６ 係止突部
４２ ブッシュ
４２１ 外向鍔部
４３ 抑え部材
４３１ 外向鍔部
４３２ 円筒部
４４ 筒状部材
４５ 係止リング
４６ 環状溝
４７ Ｏリング
５１ 動力伝達部材
５１１、５１２ 雄スプライン
５２ 小径円柱部
５３ 弾性部材
５３１ 外周面
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動パワーステアリング装置、特に、補助操舵力を伝達するウォームギヤ減速機のバックラッシュを除去して、車輪から大きな衝撃や振動がウォームホイールに伝達されても、ウォームギヤ減速機の歯打ち音を抑制するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールの操舵トルクを検出し、アクチュエータによって回転駆動されるウォームの回転を、ウォームホイールを介してステアリングシャフトに伝達し、ステアリングホイールに付与された操舵力を補助して、ステアリングホイールの操作を楽に行うようにした操舵力補助装置を有する電動パワーステアリング装置がある。
【０００３】
このような、電動パワーステアリング装置においては、部品単体の製造誤差や組付け誤差等に起因して、ウォームとウォームホイールとの間に大きなバックラッシュがあると、ウォームとウォームホイールの歯面同士が互いに衝突して、耳障りな歯打ち音が発生し、その音が車両の運転者に異常音として認識されるという問題がある。
【０００４】
このため、ウォーム軸を支承する軸受をウォームとウォームホイールとの噛合方向に移動可能に構成すると共に、ウォームをウォームホイール方向に押圧する手段を設け、ウォームとウォームホイールとの噛合部のバックラッシュ量を減少させるものが提案されている。
【０００５】
ところが、上記したウォームをウォームホイール方向に押圧するためには、ウォーム軸を保持する軸受の内輪又は外輪に対して、ウォーム軸の傾きを許容する構造が必要となる。しかし、ウォーム軸の傾きを許容する構造にすると、ウォーム軸の軸心とアクチュエータ出力軸の軸心とが同軸に配列されずに傾いたり（偏角）、また、両軸心が相対的にずれてしまう軸ずれ（偏心）が生じる。
【０００６】
このため、それぞれが軸受により強固に支承されているウォーム軸とアクチュエータ出力軸とを、偏角や偏心を許容して結合する構造が提案されている（特許文献１、特許文献２）。特許文献１の電動パワーステアリング装置は、ウォーム軸の雌スプラインとモータ出力軸の雌スプラインとの間に、雄スプラインが両端に形成された動力伝達部材を介在させるとともに、このスプライン歯面の隙間を大きくしてウォーム軸とモータ出力軸を結合し、ウォーム軸の軸心とモータ出力軸の軸心との間の偏角や偏心を許容している。
【０００７】
しかし、特許文献１の電動パワーステアリング装置は、偏角や偏心の量が大きい場合には、スプライン歯面の隙間が小さくなるため、スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制できる。しかし、偏角や偏心の量が小さい（すなわち、ウォーム軸の軸心とモータ出力軸の軸心が一致している）場合には、スプライン歯面の隙間が大きくなるため、スプライン係合部の歯打ち音が発生する恐れがあった。
【０００８】
特許文献２の電動パワーステアリング装置は、ウォーム軸の軸心に形成された貫通孔にトーションバーを挿通して圧入し、トーションバーの一端を、継手を介してモータ出力軸に連結し、このトーションバーの弾性変形によって、ウォーム軸の軸心とモータ出力軸の軸心との間の偏角や偏心を許容している。
【０００９】
しかし、特許文献２の電動パワーステアリング装置は、トーションバーを介してトルクを伝達するため、トーションバーの弾性変形に起因するトルク伝達の遅れや、トーションバーの破損の恐れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２３７７５５号公報
【特許文献２】特開２００６−５６２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ウォーム軸とモータ出力軸の雌スプラインとの間を、偏角や偏心を許容する動力伝達部材を介在させてスプライン係合し、このスプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制するとともに、トルク伝達の遅れや破損を抑えることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ギヤハウジング、上記ギヤハウジングに設けられ、ステアリングホイールに付与された操舵トルクに対応する補助操舵トルクを発生させるアクチュエータ、上記アクチュエータの回転を出力する出力軸、上記出力軸に連結されたウォーム、上記ウォームに噛み合い、上記ウォームの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するウォームホイール、上記出力軸の軸心に形成された出力軸側雌スプライン、上記ウォームの軸心に形成されたウォーム側雌スプライン、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインのスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する雄スプラインが軸方向の両端に形成された動力伝達部材、上記動力伝達部材の軸方向の中央部に形成され、その外径寸法が、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径よりも大きく、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの大径よりも小さい弾性部材を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１３】
第２番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記弾性部材の外周面は、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径内周面に締まりばめ嵌合していることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１４】
第３番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記動力伝達部材が金属製であることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
第４番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングに設けられ、上記ウォームを上記ウォームホイールに向かって付勢する予圧付与機構を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００１６】
第５番目の発明は、第１番目の発明の電動パワーステアリング装置において、上記ギヤハウジングに設けられ、上記アクチュエータからステアリングシャフトに伝達されるトルクが所定値以上になることを制限するトルクリミッタを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電動パワーステアリング装置は、出力軸の軸心に形成された出力軸側雌スプラインと、ウォームの軸心に形成されたウォーム側雌スプラインと、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインのスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する雄スプラインが軸方向の両端に形成された動力伝達部材と、動力伝達部材の軸方向の中央部に形成され、その外径寸法が、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径よりも大きく、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの大径よりも小さい弾性部材とから構成されている。
【００１８】
従って、ウォームと出力軸の軸心に偏心や偏角が生じても、スプライン係合部の隙間が偏心や偏角を許容して、アクチュエータの回転を円滑にウォームに伝達することができる。また、偏角や偏心の量が小さくて、スプライン歯面の隙間が大きくなっても、動力伝達部材の弾性部材が弾性変形して、スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で断面した断面図である。
【図３】図２のウォームとウォームホイールの噛み合い部の拡大断面図である。
【図４】図２のモータ出力軸とウォーム軸との結合部近傍を示す拡大断面図である。
【図５】（ａ）は動力伝達部材を取り外した状態のモータ出力軸とウォーム軸を示す拡大断面図、（ｂ）は動力伝達部材を示す拡大断面図である。
【図６】図４のウォーム軸左端の軸支部近傍を示す拡大断面図である。
【図７】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】ホルダ、予圧パッド、捩りコイルばねを組付けた予圧付与機構をギヤハウジングから取り出して示す斜視図である。
【図９】図８の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の電動パワーステアリング装置の全体を示し、一部を切断した正面図、図２は図１のＡ−Ａ線で断面した断面図、図３は図２のウォームとウォームホイールの噛み合い部の拡大断面図である。図４は図２のモータ出力軸とウォーム軸との結合部近傍を示す拡大断面図である。
【００２１】
図５（ａ）は動力伝達部材を取り外した状態のモータ出力軸とウォーム軸を示す拡大断面図、図５（ｂ）は動力伝達部材を示す拡大断面図である。図６は図４のウォーム軸左端の軸支部近傍を示す拡大断面図、図７は図３のＢ−Ｂ断面図である。図８はホルダ、予圧パッド、捩りコイルばねを組付けた予圧付与機構をギヤハウジングから取り出して示す斜視図、図９は図８の分解斜視図である。
【００２２】
本発明の電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、車体後方側（図１の右側）にステアリングホイール１１を固定したステアリングシャフト１２と、このステアリングシャフト１２を挿通したステアリングコラム１３と、このステアリングシャフト１２に補助トルクを付与する為のアシスト装置２０と、このステアリングシャフト１２の車体前方側（図１の左側）に、図示しないラック／ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ３０とを備える。
【００２３】
ステアリングシャフト１２は、アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとを、スプライン係合により、回転力を伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。また、上記アウターシャフト１２Ａの車体前方側とインナーシャフト１２Ｂの車体後方側とをスプライン係合させると共に、合成樹脂を介して結合している。従って、上記アウターシャフト１２Ａとインナーシャフト１２Ｂとは、衝突時にはこの合成樹脂を破断させて、全長を縮めることができる。
【００２４】
また、上記ステアリングシャフト１２を挿通した筒状のステアリングコラム１３は、アウターコラム１３Ａとインナーコラム１３Ｂとをテレスコピック移動可能に組み合わせて成り、軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。そして、上記インナーコラム１３Ｂの車体前方側端部を、ギヤハウジング２１の車体後方側端面に結合固定している。また、上記インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部を、このギヤハウジング２１の内側に通し、後記するウォームホイールに連結している。
【００２５】
ステアリングコラム１３は、その中間部を支持ブラケット１４により、ダッシュボードの下面等、車体１８の一部に支承している。また、この支持ブラケット１４と車体１８との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット１４に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット１４が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。
【００２６】
また、上記ギヤハウジング２１の上端部も、上記車体１８の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール１１の車体前後方向位置及び高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
【００２７】
また、上記インナーシャフト１２Ｂの車体前方側端部で、上記ギヤハウジング２１の車体前方側端面から突出した出力軸１９は、自在継手１５を介して、中間シャフト１６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１６の前端部に、別の自在継手１７を介して、ステアリングギヤ３０の入力軸３１を連結している。図示しないピニオンが、この入力軸３１に結合している。また、ステアリングギヤ３０に往復摺動可能に内嵌された図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール１１の回転が、タイロッド３２を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
【００２８】
なお、上記各自在継手１５、１７に、地面から車輪を介して中間シャフト１６に加わった振動が、上記ステアリングホイール１１に迄伝達されるのを防止する為の振動吸収装置を設けることもできる。
【００２９】
また、図２から図９に示すように、上記アシスト装置２０は、出力軸１９に外嵌固定されたウォームホイール２２、ウォーム軸２３、予圧付与機構２４とを備える。このうちの予圧付与機構２４は、弾性体である捩りコイルばね２５と、単一の部材である予圧パッド２６とを備える。更に、上記アシスト装置２０は、玉軸受２７、２８を備える。
【００３０】
また、上記インナーシャフト１２Ｂの中間部の周囲に、図示しないトルクセンサを設けて、上記ステアリングホイール１１からこのインナーシャフト１２Ｂに加えられるトルクの方向と大きさとを検出し、この検出信号に応じて、電動モータ（アクチュエータ）２９を駆動し、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。
【００３１】
また、上記ウォームホイール２２とウォーム軸２３とは、上記ギヤハウジング２１の内側に設けて、ウォームホイール２２とウォーム軸２３の中間部に形成したウォーム２３１とを噛合させている。電動モータ２９は、このギヤハウジング２１に固定されたケース２９１と、このケース２９１の内周面に設けた図示しない永久磁石製のステータと、このケース２９１の内側に設けた出力軸２９２と、この出力軸２９２の中間部にステータと対向する状態で設けた図示しないロータとを備える。
【００３２】
図２に示すように、ウォームホイール２２の内周面と出力軸１９の外周面との間には、中空円筒状のスリップリング（トルクリミッタ）２２１が挿入されている。電動モータ２９から出力軸１９に伝達されるトルクが所定値以上になると、ウォームホイール２２の内周面と出力軸１９の外周面との間でスリップリング２２１が滑り、電動モータ２９から出力軸１９に伝達されるトルクを制限して、ウォームホイール２２やウォーム２３１の歯面の損傷を防止する。スリップリング２２１の代わりに、電動モータ２９の内部にトルクリミッタを設けて、電動モータ２９から出力軸１９に伝達されるトルクを制限してもよい。
【００３３】
上記ウォーム軸２３の基端部（図２から図６の左端部）の軸心には雌スプライン（ウォーム側雌スプライン）２３２が形成され、出力軸２９２の先端部（図２から図６の右端部）の軸心には雌スプライン（出力軸側雌スプライン）２９３が形成されている。雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３は、同一の呼び径に形成されている。
【００３４】
円柱状の動力伝達部材５１の両端には、雄スプライン５１１及び５１２が形成され、左側の雄スプライン５１１が出力軸２９２の雌スプライン２９３にスプライン係合し、右側の雄スプライン５１２がウォーム軸２３の雌スプライン２３２にスプライン係合している。雄スプライン５１１及び５１２は、雌スプライン２９３及び雌スプライン２３２のスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する寸法に形成されている。従って、動力伝達部材５１はウォーム軸２３と出力軸２９２の端部同士を、スプライン係合により連結し、ウォーム軸２３は出力軸２９２と共に回転する。
【００３５】
動力伝達部材５１は出力軸２９２やウォーム軸２３と同一の金属製で、図５に詳細に示すように、その軸方向の中央部に小径円柱部５２が形成されている。小径円柱部５２には、その外径寸法ｄが、上記雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径ＷＤ２、ＯＤ２よりも大きく、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の大径ＷＤ１、ＯＤ１よりも小さい弾性部材５３が外嵌している。弾性部材５３は中空円筒状で、ゴム、合成樹脂、エラストマー等の材質で形成され、小径円柱部５２の外周面に、プレス成形や射出成形等によって被覆されている。従って、弾性部材５３の外周面５３１は、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径内周面に締まりばめ嵌合している。
【００３６】
図６に詳細に示すように、玉軸受２７は、上記ギヤハウジング２１の内側に、ウォーム軸２３の基端部を、回転自在に軸支している。玉軸受２７は単列深溝型で、各玉２７１の転動面と、外輪２７２の内周面に設けた外輪軌道、及び内輪２７３の外周面に設けた内輪軌道とを、各玉２７１毎に、それぞれ１点ずつで接触させている。
【００３７】
また、この内輪２７３を、ウォーム軸２３の基端寄りの外周面で、軸方向に関してスプライン係合部（雌スプライン２３２と雄スプライン５１２のスプライン係合部）と一致する部分に外嵌している。そして、このスプライン係合部の軸方向中央位置と玉軸受２７の軸方向中央位置とを、ほぼ一致させている。また、内輪２７３の内周面とウォーム軸２３の外周面との間に微小隙間を設けることにより、玉軸受２７に対するウォーム軸２３の所定の範囲での傾きを自在としている。
【００３８】
ウォーム軸２３の外周面であって、玉軸受２７の内輪２７３の径方向内側に形成された環状溝４６に、弾性体としてのＯリング４７が組み込まれている。このＯリング４７は、玉軸受２７の内輪２７３とウォーム軸２３の間で圧縮され、ウォーム軸２３のラジアル方向の変位に対して、全周において均一な反発力を発生する。
【００３９】
従って、路面からの入力等による軽負荷がウォーム軸２３にかかると、ラジアル方向の荷重が発生して、ウォーム軸２３が変位するが、Ｏリング４７によりその荷重を受ける為、ウォーム軸２３と玉軸受２７の内輪２７３とが直接接触することが無く、両者の金属打音が発生することがない。
【００４０】
また、電動モータ２９のアシスト等により発生する重負荷がウォーム軸２３にかかると、ウォーム軸２３と玉軸受２７の内輪２７３が接触して荷重を受けるが、Ｏリング４７によりその速度は減衰している為、接触音が問題になることはない。さらに、ウォーム軸２３は、玉軸受２７から均一な荷重を受ける為、玉軸受２７に対してウォーム軸２３を良好に保持することが出来る。
【００４１】
ウォーム軸２３の基端部（図６の左端部）外周面は、雄ねじ部を形成しない円筒面としている。そして、この円筒面を外周面に有する筒部２３８の基端寄り部分に、抑え部材４３を外嵌している。抑え部材４３は、全体を円筒状に形成したもので、基端部外周面に外向鍔部４３１を設けている。また、この抑え部材４３の基端面（図６の左端部）に、軸方向（図６の左方）に突出する薄肉の円筒部４３２を形成している。
【００４２】
そして、筒部２３８の外周面に抑え部材４３を外嵌した状態で、この抑え部材４３に設けた円筒部４３２の先端縁を、ウォーム軸２３の筒部２３８の外周面に全周にわたり形成した係止溝２３９にカシメることにより、筒部２３８に抑え部材４３を結合固定している。
【００４３】
そして、玉軸受２７を構成する内輪２７３の軸方向両端面と、抑え部材４３の外周面に形成した外向鍔部４３１の片面（図６の右側面）、及び上記ウォーム軸２３の基端寄り（図６の左端寄り）の外周面に設けた鍔部２３３の側面との間に、それぞれ一対の係止リング４５、４５を設けている。また、両係止リング４５、４５の間に、弾性材製の筒状部材４４、４４を設けている。そして、抑え部材４３の外向鍔部４３１の片面とウォーム軸２３の鍔部２３３の側面との間に内輪２７３を、この内輪２７３の両側に設けた係止リング４５、４５と筒状部材４４、４４とを介して、弾性的に挟持している。
【００４４】
そして、玉軸受２７に対するウォーム軸２３の、軸方向に関する所定の範囲での変位を自在としている。筒状部材４４、４４の材質は、ゴムや合成樹脂、または皿ばね等の金属を用いることができる。また、本実施例の場合には、この玉軸受２７の内部に、Ｃ２またはＣ３程度の、径方向の隙間を設けている。
【００４５】
また、この玉軸受２７を構成する外輪２７２を、ギヤハウジング２１の一部に設けた支持孔２１１の内周面に外嵌している。また、この外輪２７２の軸方向一端面（図６の右端面）を、この支持孔２１１の内周面に設けた段部２１２に突き当てると共に、外輪２７２の軸方向他端面（図６の左端面）を、この内周面に係止した係止リング２１３により抑え付けている。
【００４６】
また、上記玉軸受２８は、ギヤハウジング２１の内側に、ウォーム軸２３の先端部（図２、図３の右端部）を、回転自在に支持している。この玉軸受２８は単列深構型で、各玉２８１の転動面と、外輪２８２の内周面に設けた外輪軌道及び内輪２８３の外周面に設けた内輪軌道とを、各玉２８１毎にそれぞれ１点ずつで接触させている。そして、玉軸受２８を構成する外輪２８２を、ギヤハウジング２１の内側に固定したホルダ４１に固定している。
【００４７】
ホルダ４１は、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成しており、このホルダ４１の片半部（図２、図３の左半部）内周面に設けた大径部４１１に、外輪２８２を内嵌固定している。また、上記ウォーム軸２３の先端寄り部分の外周面で、上記ウォーム２３１から外れた部分に設けた大径部２３４に、弾性材製のブッシュ４２を外嵌している。このブッシュ４２は、全体を円筒状に形成している。
【００４８】
また、上記大径部２３４を内嵌する為のブッシュ４２の左端外周面に、外向鍔部４２１を形成している。そして、この外向鍔部４２１の内側面を、玉軸受２８を構成する内輪２８３の軸方向一端面（図２、図３の左端面）に突き当てている。また、本実施例の場合には、ブッシュ４２の内周面は、内向鍔部を形成していない、単なる円筒面としている。
【００４９】
そして、このブッシュ４２の内側に、ウォーム軸２３の大径部２３４を緩く挿通すると共に、ブッシュ４２の軸方向一端部（図２、図３の右端部）から、ウォーム軸２３の先端部を突出させている。また、ブッシュ４２の軸方向中間部に、玉軸受２８を構成する内輪２８３を外嵌している。
【００５０】
また、ブッシュ４２の内周面と大径部２３４の外周面との間に、微小隙間を設けることにより、ブッシュ４２に対するウォーム軸２３の所定の範囲での傾きを自在としている。
【００５１】
また、ウォーム軸２３に設けた大径部２３４と、この大径部２３４よりも先端側に設けた小径部２３５とは、テーパ面２３６により連続させている。また、ウォーム軸２３の右端面と小径部２３５との接続部に、テーパ面２３７を設けている。
【００５２】
一方、上記小径部２３５を、予圧パッド２６に挿入している。この予圧パッド２６は、固体潤滑材を混入した合成樹脂により形成されている。そして、ホルダ４１の他端面（図２、図３の右端面）と、ギヤハウジング２１の一部に設けた凹孔２１４の底面との間に、予圧パッド２６を設けている。
【００５３】
また、この予圧パッド２６の中心部に、軸方向に貫通する通孔２６１を形成すると共に
、この通孔２６１の内側にウォーム軸２３の小径部２３５を挿入自在としている。この通孔２６１の内周面は、ウォーム軸２３の小径部２３５を支持する滑り軸受としての機能を有する。
【００５４】
また、上記通孔２６１のうち、電動モータ２９側の内周面を、開口端に向かう程直径が大きくなったテーパ面２６２としている。このテーパ面２６２の開口部の直径は、ウォーム軸２３の先端部に設けた小径部２３５の直径よりも０．５ｍｍ以上大きくしている。また、予圧パッド２６は、凹孔２１４の内側に、所定の範囲での変位を自在に支持されている。
【００５５】
本実施例の場合には、ギヤハウジング２１の一部に固定する為のホルダ４１と、予圧パッド２６と、捩りコイルばね２５とを、図３、図７〜図９に詳示する様に組み合わせている。このうちのホルダ４１は、図９に詳細に示すように、中心部に断面矩形状の通孔４１２を形成している。また、このホルダ４１の軸方向片面（図９の表側面）で、この通孔４１２の開口周辺部に位置する４個所位置に、それぞれ２個ずつの第一の突部４１３、４１３、及び、第二の突部４１４、４１４を形成している。
【００５６】
このうちの第一の突部４１３、４１３は、ウォーム軸２３の中心軸線２３０を挟んでウォームホイール２２側（図７〜９の上側で−Ｙ側）に存在し、第二の突部４１４、４１４は、ウォーム軸２３の中心軸線２３０を挟んで、この第一の突部４１３、４１３とは反対側の＋Ｙ側（図７〜９の下側）に存在する。また、上記第一、第二の突部４１３、４１３、４１４、４１４の外径側側面に、互いに同心の部分円筒面部４１５ａ、４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｂを、それぞれ設けている。更に、これら各第二の突部４１４、４１４の先端寄り部分で、ウォームホイール２２と反対側の側面に、このウォームホイール２２と反対側に突出する係止突部４１６、４１６を設けている。
【００５７】
一方、上記予圧パッド２６の外周面で、ウォームホイール２２と反対側の部分に設けた第一部分円筒面部２６３の円弧方向中間部に、幅の狭い突部２６４を設けると共に、この突部２６４の先端面を、この第一部分円筒面部２６３と同心の第三部分円筒面部２６５としている。また、予圧パッド２６の外周面の径方向反対側２個所位置に、それぞれ平面部２６６、２６６を設けている。
【００５８】
また、予圧パッド２６の外周面と、捩りコイルばね２５の内周縁との当接部を円弧状とすると共に、この当接部の円弧方向長さを、捩りコイルばね２５の１巻きの長さに関して十分に小さくしている。また、予圧パッド２６の外周面のうち、ウォームホイール２２側（図７から図９の上側）に設けた第二部分円筒面２６９の曲率半径を、第一部分円筒面２６３の曲率半径よりも小さくしている。
【００５９】
更に、これら各平面部２６６、２６６のうち、ウォームホイール２２と反対側の一端部（図７〜９の下端部）で、ホルダ４１側の軸方向片半部（図７〜９の裏側半部）に、一対の腕部２６７、２６７を形成している。また、上記予圧パッド２６の外周面で上記ウォームホイール２２と反対側部分の、上記ホルダ４１と反対側の軸方向一端部（図７〜９の表側端部）に、外径側に突出する係止突部２６８を設けている。
【００６０】
そして、ホルダ４１に予圧パッド２６を組み合わせると共に、これらホルダ４１、予圧パッド２６の周囲に捩りコイルばね２５を設けたものを上記ギヤハウジング２１の内側に組み付ける。続いて、この予圧パッド２６の中心部に設けた通孔２６１の内側にウォーム軸２３の先端部を挿通することにより、このウォーム軸２３に、ウォームホイール２２に向かう方向の弾力を付与している。
【００６１】
ホルダ４１と予圧パッド２６と捩りコイルばね２５とを組み合わせるに次のように行う。先ず、このホルダ４１の各第二の突部４１４、４１４の片面（図７〜９の下側面）とこれら各第二の突部４１４、４１４に設けた係止突部４１６、４１６の片面（図７〜９の裏側面）とに、予圧パッド２６に設けた各腕部２６７、２６７の側面を対向させる。この状態で、ホルダ４１と予圧パッド２６とを組み合わせる。ホルダ４１と予圧パッド２６とをこのように組み合わせると、ホルダ４１に対する予圧パッド２６の軸方向に関する変位が阻止される。
【００６２】
次いで、互いに隣り合う第一、第二の突部４１３、４１３、４１４、４１４の間部分に、捩りコイルばね２５の両端部に設けた各係止部２５１、２５１を配置する。この状態で、各第一、第二の突部４１３、４１３、４１４、４１４の外径側側面と予圧パッド２６の外周面とに、捩りコイルばね２５を外嵌する。予圧パッド２６に設けた第三部分円筒面部２６５がこの捩りコイルばね２５の内周縁に接触しない状態では、この予圧パッド２６に設けた通孔２６１の中心軸は、上記ホルダ４１の中心軸に対し、片側（図７〜９の上側）に片寄っている。
【００６３】
このホルダ４１に予圧パッド２６と捩りコイルばね２５とを組み合わせた状態で、このホルダ４１をギヤハウジング２１の所定部分に固定し、更に、予圧パッド２６に設けた通孔２６１にウォーム軸２３の先端部の小径部２３５を挿入する。すると、この予圧パッド２６に設けた第三部分円筒面部２６５により捩りコイルばね２５の直径が弾性的に押し広げられる。そして、この捩りコイルばね２５が巻き戻る（直径を縮める）方向に弾性復帰する傾向となることにより、この捩りコイルばね２５から予圧パッド２６に、ウォームホイール２２に向かう方向の弾力が付与される。
【００６４】
上記したように、内輪２７３の内周面とウォーム軸２３の外周面との間に微小隙間があり、玉軸受２７に対するウォーム軸２３の所定の範囲での傾きが自在である。従って、予圧パッド２６にウォームホイール２２に向かう方向の弾力を付与することにより、玉軸受２７の軸方向中央位置を支点として、ウォーム軸２３は、ウォームホイール２２に向かう方向に傾動する。そして、ウォーム軸２３のウォーム２３１とウォームホイール２２の歯面同士を、予圧を付与した状態で当接させ、ウォーム２３１とウォームホイール２２の噛合部のバックラッシュ量を減少させる。
【００６５】
本発明の実施例では、動力伝達部材５１の両端の雄スプライン５１１及び５１２は、出力軸２９２の雌スプライン２９３及びウォーム軸２３の雌スプライン２３２のスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合している。従って、ウォーム軸２３と出力軸２９２の軸心に偏心があったり、ウォーム軸２３をウォームホイール２２に向かう方向に傾動した結果、ウォーム軸２３と出力軸２９２の軸心に偏角が生じても、スプライン係合部の隙間が偏心や偏角を許容して、電動モータ２９の回転を円滑にウォーム軸２３に伝達することができる。また、動力伝達部材５１は金属製であるので剛性が大きく、トルク伝達の遅れや、動力伝達部材５１が損傷する恐れはない。
【００６６】
また、本発明の実施例では、動力伝達部材５１の外周の弾性部材５３が、雌スプライン２３２及び雌スプライン２９３の小径内周面に締まりばめ嵌合している。従って、偏角や偏心の量が小さい（すなわち、ウォーム軸２３の軸心と出力軸２９２の軸心がほぼ一致している）場合で、スプライン歯面の隙間が大きくなっても、弾性部材５３が弾性変形して、スプライン係合部の歯打ち音の発生を抑制することができる。また、トルク反転時や車体の振動によるスプライン係合部の歯打ち音の発生も、動力伝達部材５１の外周の弾性部材５３が抑制することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１２Ａ アウターシャフト
１２Ｂ インナーシャフト
１３ ステアリングコラム
１３Ａ アウターコラム
１３Ｂ インナーコラム
１４ 支持ブラケット
１５ 自在継手
１６ 中間シャフト
１７ 自在継手
１８ 車体
１９ 出力軸
２０ アシスト装置
２１ ギヤハウジング
２１１ 支持孔
２１２ 段部
２１３ 係止リング
２１４ 凹孔
２２ ウォームホイール
２２１ スリップリング（トルクリミッタ）
２３ ウォーム軸
２３０ 中心軸線
２３１ ウォーム
２３２ 雌スプライン（ウォーム側雌スプライン）
２３３ 鍔部
２３４ 大径部
２３５ 小径部
２３６ テーパ面
２３７ テーパ面
２３８ 筒部
２３９ 係止構
２４ 予圧付与機構
２５ 捩りコイルばね
２５１ 係止部
２６ 予圧パッド
２６１ 通孔
２６２ テーパ面
２６３ 第一部分円筒面部
２６４ 突部
２６５ 第三部分円筒面部
２６６ 平面部
２６７ 腕部
２６８ 係止突部
２６９ 第二部分円筒面部
２７ 玉軸受
２７１ 玉
２７２ 外輪
２７３ 内輪
２８ 玉軸受
２８１ 玉
２８２ 外輪
２８３ 内輪
２９ 電動モータ（アクチュエータ）
２９１ ケース
２９２ 出力軸
２９３ 雌スプライン（出力軸側雌スプライン）
３０ ステアリングギヤ
３１ 入力軸
３２ タイロッド
４１ ホルダ
４１１ 大径部
４１２ 通孔
４１３ 第一の突部
４１４ 第二の突部
４１５ａ、４１５ｂ 部分円筒面部
４１６ 係止突部
４２ ブッシュ
４２１ 外向鍔部
４３ 抑え部材
４３１ 外向鍔部
４３２ 円筒部
４４ 筒状部材
４５ 係止リング
４６ 環状溝
４７ Ｏリング
５１ 動力伝達部材
５１１、５１２ 雄スプライン
５２ 小径円柱部
５３ 弾性部材
５３１ 外周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤハウジング、
上記ギヤハウジングに設けられ、ステアリングホイールに付与された操舵トルクに対応する補助操舵トルクを発生させるアクチュエータ、
上記アクチュエータの回転を出力する出力軸、
上記出力軸に連結されたウォーム、
上記ウォームに噛み合い、上記ウォームの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するウォームホイール、
上記出力軸の軸心に形成された出力軸側雌スプライン、
上記ウォームの軸心に形成されたウォーム側雌スプライン、
上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインのスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する雄スプラインが軸方向の両端に形成された動力伝達部材、
上記動力伝達部材の軸方向の中央部に形成され、その外径寸法が、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径よりも大きく、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの大径よりも小さい弾性部材を備えたこと
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に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材の外周面は、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径内周面に締まりばめ嵌合していること
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１に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記動力伝達部材が金属製であること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記ギヤハウジングに設けられ、上記ウォームを上記ウォームホイールに向かって付勢する予圧付与機構を備えたこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記ギヤハウジングに設けられ、上記アクチュエータからステアリングシャフトに伝達されるトルクが所定値以上になることを制限するトルクリミッタを備えたこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
ギヤハウジング、
上記ギヤハウジングに設けられ、ステアリングホイールに付与された操舵トルクに対応する補助操舵トルクを発生させるアクチュエータ、
上記アクチュエータの回転を出力する出力軸、
上記出力軸に連結されたウォーム、
上記ウォームに噛み合い、上記ウォームの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するウォームホイール、
上記出力軸の軸心に形成された出力軸側雌スプライン、
上記ウォームの軸心に形成されたウォーム側雌スプライン、
上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインのスプライン歯面に隙間を有してスプライン係合する雄スプラインが軸方向の両端に形成された動力伝達部材、
上記動力伝達部材の軸方向の中央部に形成され、その外径寸法が、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径よりも大きく、出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの大径よりも小さい弾性部材を備えたこと
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に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記弾性部材の外周面は、上記出力軸側雌スプライン及びウォーム側雌スプラインの小径内周面に締まりばめ嵌合していること
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１に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記動力伝達部材が金属製であること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記ギヤハウジングに設けられ、上記ウォームを上記ウォームホイールに向かって付勢する予圧付与機構を備えたこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１に記載された電動パワーステアリング装置において、
上記ギヤハウジングに設けられ、上記アクチュエータからステアリングシャフトに伝達されるトルクが所定値以上になることを制限するトルクリミッタを備えたこと
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０６５８０（Ｐ２０１２−１０６５８０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６４１１（Ｐ２０１０−２５６４１１）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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