【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力を伝達するための伝動体、および、これを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）は、通常、電動モータと、この電動モータの駆動力（回転力）を伝達するための伝動体とを備える。例えばコラム型ＥＰＳでは、電動モータの回転力をウォームに伝え、さらに、ウォームホイールおよびこのウォームホイールと一体回転可能な操舵軸を含む伝動体に伝えることで、ステアリング操作をトルクアシストしている。通常、上記ウォームホイールと操舵軸とは、圧入により結合されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、ウォームホイールと操舵軸との結合力を増大させるために、例えば、ウォームホイールの嵌合孔の内周面に形成した雌形セレーションと雌形テーパ面に、操舵軸の外周面に形成した雄形セレーションと雄形テーパ面とをそれぞれ嵌合し、これらを締付手段により軸方向に押圧して締め付けた電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
また、電動モータの回転軸の先端部にローレット形状を設け、当該先端部を減速機軸の嵌合凹部に圧入固定する場合がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２５８７４９号公報。
【特許文献２】
特開２００２−１４５０８１号公報。
【特許文献３】
特開平７−１５９１３号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１および２の電動パワーステアリング装置は、ウォームホイールと操舵軸との結合面に油分が付着している状態で組みつけられた場合、結合力にばらつきが生じる虞があった。両結合面を組付け前に予め脱脂処理することも考えられるが、手間とコストがかかる。
さらに、特許文献２の電動パワーステアリング装置は、ウォームホイールと操舵軸とを軸方向に締め付けるための締付手段を設ける必要があるため、部品点数の増加による部品コストおよび組立コストの増大を招いてしまう。
【０００６】
また、仮に特許文献３の技術を操舵軸とウォームホイールの結合に適用したとしても、両者の結合面に働く周方向のずらし力に対して結合力が不足するという問題がある。というのは、減速後のウォームホイールと操舵軸の結合面に働く周方向のずらし力は、減速前の電動モータの回転軸と減速機軸との結合面に働く周方向のずらし力と比較して格段に大きいからである。
同様の問題は電動パワーステアリング装置の伝動体に限らず、動力伝達用の回転体および動力伝達軸を有する一般の伝動体においても存在する。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、回転体と動力伝達軸との間に安定して強固な結合力を得ることができる安価な伝動体およびこれを備える電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第１の発明は、動力伝達用の回転体の嵌合孔に動力伝達軸の嵌合部分を圧入により結合させてなる伝動体において、上記嵌合孔および嵌合部分の少なくとも一方に、軸方向に対して傾斜する複数の凹溝を周方向に並べて設け両者を圧入嵌合して、他方側の肉の一部を一方側の凹溝に食い込ませ、両者を相対回転不能に連結させることを特徴とする伝動装置を提供する。
【０００９】
本発明によれば、例えば回転体の肉を動力伝達軸の凹溝へ食い込ませることにより、回転体と動力伝達軸とを強固に結合できる。特に、回転体の嵌合孔に動力伝達軸の嵌合部分を軸方向に圧入する際、嵌合部分や嵌合孔に残存して付着している油分等を軸方向に対して傾斜する凹溝に逃がすことができ、結合面間の摩擦係数の低下を防いでばらつきの少ない安定した結合力を得ることができる。
しかも、これらの効果を単に傾斜する凹溝を設ける簡単な構成により、脱脂処理等の手間のかかる作業をすることも無くコスト安価に実現できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記凹溝は互いに逆向きに傾斜する第１および第２の凹溝を含むことを特徴とする。本発明によれば、第１の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、伝動体の回転方向に関わらず、回転体と動力伝達軸との間で強固な結合力を達成できる。
第３の発明は、動力伝達用の回転体の嵌合孔に動力伝達軸の嵌合部分を圧入により結合させてなる伝動体において、上記嵌合孔および嵌合部分の少なくとも一方に、複数の微小な凹部を分散して設け両者を圧入嵌合して、他方側の肉の一部を一方側の凹溝に食い込ませ、両者を相対回転不能に連結させることを特徴とする。本発明によれば、第１および第２の発明の凹溝に代えて、複数の微小な凹部に例えば、回転体の肉が食い込むことにより、第２の発明と同様の効果を奏することができる。
【００１１】
第４の発明は、第１，２または３の発明の伝動体を含む電動パワーステアリング装置であって、操舵補助用の電動モータにより駆動される小歯車に噛み合う動力伝達用の回転体としての大歯車と、この大歯車の嵌合孔に圧入により結合される動力伝達軸としての操舵軸とを備える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。本発明によれば、第１，２または３の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、小歯車および大歯車を介して増幅された電動モータの駆動力を、確実に操舵軸に伝達することができる。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、上記小歯車はウォーム軸を含み、上記大歯車は上記ウォーム軸に噛み合うウォームホイールを含むことを特徴とする。本発明によれば、第４の発明と同様の効果を奏することができる。さらに、車室内での騒音をコスト安価に低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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断面図である。図１を参照して、本電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイール等の操舵部材１を取り付けている入力軸としての第１の操舵軸２と、ラックアンドピニオン機構等の舵取機構（図示せず）に連結される動力伝達軸としての第２の操舵軸３とがトーションバー４を介して同軸的に連結されている。
【００１４】
第１および第２の操舵軸２、３を支持するハウジング５は、例えばアルミニウム合金からなり、車体（図示せず）に取り付けられている。ハウジング５は、互いに嵌め合わされるセンサハウジング６とギヤハウジング７により構成されている。具体的には、ギヤハウジング７は筒状をなし、その上端の環状縁部７ａがセンサハウジング６の下端外周の環状段部６ａに嵌め合わされている。ギヤハウジング７は減速機構としてのウォームギヤ機構８を収容し、センサハウジング６はトルクセンサ９および制御基板１０等を収容している。ギヤハウジング７にウォームギヤ機構８を収容することで減速機５０が構成されている。
【００１５】
上記ウォームギヤ機構８は、図２に示すように、電動モータＭの回転軸３２に例えばスプライン継手３３等の継手機構を介して連結され、この電動モータＭにより駆動される小歯車としてのウォーム軸１１と、このウォーム軸１１と噛み合い、且つ図１に示すように、第２の操舵軸３の軸方向中間部に一体回転可能で且つ軸方向移動を規制された動力伝達用の回転体としての大歯車であるウォームホイール１２とを備える。
【００１６】
図１および図２を参照して、ウォームホイール１２は、第２の操舵軸３に相対回転不能に結合される環状の芯金１２ａと、芯金１２ａの周囲を取り囲んで芯金１２ａに一体回転可能かつ相対回転不能に結合され、かつ外周面部に歯を形成する合成樹脂部材１２ｂとを備える。芯金１２ａは例えば合成樹脂部材１２ｂの樹脂形成時に金型内にインサートされるものである。
ギヤハウジング７内において、ウォーム軸１１およびウォームホイール１２の噛み合い領域Ａに潤滑剤が充填されている。すなわち、潤滑剤は噛み合い領域Ａのみに充填しても良いし、噛み合い領域Ａとウォーム軸１１の周縁全体に充填しても良いし、ギヤハウジング７内全体に充填しても良い。
【００１７】
図１を参照して、第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２を軸方向の上下に挟んで配置される第１および第２の転がり軸受１３、１４により回転自在に支持されている。
第１の転がり軸受１３の外輪１５は、センサハウジング６の下端の筒状突起６ｂ内に設けられた軸受保持孔１６に嵌め入れられて保持されている。第１の転がり軸受１３の外輪１５の上端面は環状の段部１７に当接しており、センサハウジング６に対する軸方向上方への移動が規制されている。一方、第１の転がり軸受１３の内輪１８は第２の操舵軸３に締まりばめにより嵌め合わされている。内輪１８の下端面は、ウォームホイール１２の芯金１２ａの上端面に当接している。
【００１８】
また、第２の転がり軸受１４の外輪１９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔２０に嵌め入れられて保持されている。第２の転がり軸受１４の外輪１９の下端面は、環状の段部２１に当接し、ギヤハウジング７に対する軸方向下方への移動が規制されている。第２の転がり軸受１４の内輪２２は、第２の操舵軸３に一体回転可能で且つ軸方向相対移動を規制されて取り付けられている。内輪２２は第２の操舵軸３の段部２３と、第２の操舵軸３のねじ部に締めこまれるナット２４との間に挟持されている。
【００１９】
トーションバー４は第１および第２の操舵軸２，３を貫通している。トーションバー４の上端４ａは、連結ピン２５により第１の操舵軸２と一体回転可能に連結され、トーションバー４の下端４ｂは、連結ピン２６により第２の操舵軸３と一体回転可能に連結されている。第２の操舵軸３の下端は、図示しない中間軸を介してラックアンドピニオン機構等の舵取機構に連結されている。
上記の連結ピン２５は、第１の操舵軸２と同軸に配置される第３の操舵軸２７を、第１の操舵軸２と一体回転可能に連結している。第３の操舵軸２７はステアリングコラムを構成するチューブ２８内を貫通している。
【００２０】
第１の操舵軸２の上部は、例えば針状ころ軸受からなる第３の転がり軸受２９を介してセンサハウジング６に回転自在に支持されている。第１の操舵軸２の下部の縮径部３０と第２の操舵軸３の上部の孔３１とは、第１および第２の操舵軸２，３の相対回転を所定の範囲に規制するように、回転方向に所定の遊びを設けて嵌め合わされている。
次いで、図２を参照して、ウォーム軸１１はギヤハウジング７により保持される第４および第５の転がり軸受３４、３５によりそれぞれ回転自在に支持されている。第４および第５の転がり軸受３４、３５は例えば玉軸受からなる。
【００２１】
第４および第５の転がり軸受３４、３５の内輪３６、３７がウォーム軸１１の対応するくびれ部に嵌合されている。また、第４および第５の転がり軸受３４、３５の外輪３８、３９は、ギヤハウジング７の軸受保持孔４０、４１にそれぞれ保持されている。
また、ウォーム軸１１の一端部１１ａを支持する第４の転がり軸受３４の外輪３８は、ギヤハウジング７の段部４２に当接し位置決めされている。一方、第４の転がり軸受３４の内輪３６は、ウォーム軸１１の位置決め段部４３に当接することにより、ウォーム軸１１の他端部１１ｂ側への移動が規制されている。
【００２２】
ウォーム軸１１の他端部１１ｂ（継手側端部）の近傍を支持する第５の転がり軸受３５の内輪３７はウォーム軸１１の位置決め段部４４に当接することにより、ウォーム軸１１の一端部１１ａ側への移動が規制されている。
また、第５の転がり軸受３５の外輪３９は予圧調整用のねじ部材４５により、第４の転がり軸受３４側へ付勢されている。ねじ部材４５は、ギヤハウジング７に形成されるねじ孔４６にねじ込まれることにより、一対の転がり軸受３４、３５に予圧を付与すると共に、ウォーム軸１１を軸方向に位置決めしている。４７は予圧調整後のねじ部材４５を止定するためにねじ部材４５に係合されるロックナットである。
【００２３】
図３は、ウォームホイール１２と第２の操舵軸３の部分拡大断面図である。図３を参照して、第２の操舵軸３は、ウォームホイール１２の芯金１２ａの嵌合孔５１に圧入により結合される嵌合部分５２を有している。これら第２の操舵軸３およびウォームホイール１２を含んで伝動体５３が構成されている。
第２の操舵軸３の嵌合部分５２の外周面５４には、第２の操舵軸３の軸方向５５に対して傾斜する（第２の操舵軸３の周方向５７に対して傾斜するとも言える）複数の凹溝５６が、第２の操舵軸３の周方向５７に並んで設けられている。
【００２４】
本実施の形態によれば、ウォームホイール１２の芯金１２ａの肉を第２の操舵軸３の凹溝５６へ食い込ませることにより、ウォームホイール１２と第２の操舵軸３とを強固に結合できる。特に、図４に示すように、ウォームホイール１２の芯金１２ａの嵌合孔５１に第２の操舵軸３の嵌合部分５２を軸方向５５（白抜き矢符方向）に圧入する際、嵌合部分５２の外周面５４や嵌合孔５１の内周面６２に残存して付着している油分等を軸方向５５に対して傾斜する凹溝５６に逃がすことができ、結合面５４，６２間の摩擦係数の低下を防いでばらつきの少ない安定した結合力を得ることができる。
【００２５】
したがって、ウォーム軸１１およびウォームホイール１２を介して増幅された電動モータＭの駆動力を、確実に第２の操舵軸３に伝達することができる。さらに、ウォーム軸１１とウォームホイール１２とを用いることで、本電動パワーステアリング装置が適用される車両の車室内での騒音をより低減できる。
しかも、これらの効果を、単に傾斜する凹溝５６を嵌合部分５２の外周面５４に設ける簡単な構成により、脱脂処理等の手間のかかる作業をすることも無くコスト安価に実現できる。
【００２６】
図３を参照して、第２の操舵軸３の嵌合部分５２の外径は、例えば２３ｍｍ〜３０ｍｍであり、また、例えば２５ｍｍ〜２８ｍｍである。
凹溝５６の軸方向５５に対する傾斜角度Ａは０°〜４５°の範囲にあることが望ましい。
凹溝５６の軸方向５５に対する傾斜角度Ａが４５°を超えると、ウォームホイール１２の芯金１２ａの肉が凹溝５６へ食い込むことによる軸方向５５の結合力が大きくなりすぎ、圧入工程にかかるコストが過大となるためである。なお、凹溝５６の軸方向５５に対する傾斜角度Ａが０°〜２０°の範囲であれば、より好ましい。
【００２７】
隣接する凹溝５６は、第２の操舵軸３の周方向５７のピッチＷ（第２の操舵軸３の軸線を中心として隣り合う凹溝５６がなす角度）が１０°〜３０°の範囲で配置されていることが望ましい。第２の操舵軸３の周方向５７のピッチＷが１０°未満ではウォームホイール１２と第２の操舵軸３との結合力が大きくなりすぎるためであり、３０°を超えると安定した結合力を得難い（結合力が小さくなる）ためである。なお、第２の操舵軸３の周方向５７のピッチＷが１０°〜１５°の範囲であれば、より好ましい。
【００２８】
さらに、凹溝５６の長手方向の長さＢは１．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい。凹溝５６の長手方向の長さＢが１．５ｍｍ未満では、ウォームホイール１２と第２の操舵軸３との安定した結合力を得難い（結合力が小さくなる）ためであり、５ｍｍを超えると結合力が大きくなりすぎるためである。なお、凹溝５６の長手方向の長さＢが３ｍｍ〜４ｍｍの範囲であれば、より好ましい。
また、凹溝５６の短手方向の幅Ｃは０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲にあることが好ましい。凹溝５６の短手方向の幅Ｃが０．１ｍｍ未満ではウォームホイール１２と第２の操舵軸３との安定した結合力を得難い（結合力が小さくなる）ためであり、１ｍｍを超えると結合力が大きくなりすぎるためである。なお、凹溝５６の短手方向の幅Ｃが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲であれば、より好ましい。
【００２９】
さらに、凹溝５６の深さは０．０４ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。凹溝５６の深さが０．０４ｍｍ未満ではウォームホイール１２と第２の操舵軸３との安定した結合力を得難い（結合力が小さくなる）ためであり、０．１５ｍｍを超えても効果の向上は望めないためである。なお、凹溝５６の深さが０．０７ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であれば、より好ましい。
第２の操舵軸３の嵌合部分５２の外径が２５ｍｍである場合の凹溝５６の一例として、傾斜角度Ａが２０°、ピッチＷが１０°、長手方向の長さＢが３．７ｍｍ、短手方向の幅Ｃが０．３５ｍｍ、深さが０．１ｍｍの凹溝５６を示すことができる。この場合、凹溝５６の軸方向５５の長さが１．５ｍｍ以上確保されており、ウォームホイール１２と第２の操舵軸３との結合力の安定の点で好ましい。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、図３に示す凹溝５６に代えて、図５に示すように、互いに逆向きに傾斜して交差する第１および第２の凹溝５６，５６を含む凹溝５９を設けても良い。この場合、上記の実施の形態と同様の効果を奏することができる。さらに、伝動体５３の回転方向６０に関わらず、ウォームホイール１２と第２の操舵軸３との間で強固な結合力を達成できる。
【００３１】
また、図３に示す凹溝５６に代えて、図６に示すように、隣接する列の第１および第２の凹溝５６，５６を互いに逆向きに（すなわち、ハの字のパターンをなして）傾斜して周方向５７に並べて設けた場合や、図７に示すように、周方向５７に隣接する第１および第２の凹溝５６，５６を互いに逆向きに傾斜して周方向５７に並べて設けた場合も、図５に示す実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
さらに、図３に示す凹溝５６に代えて、図８に示すように、複数の微小な凹部６１を分散して設けても良い。この場合も、ウォームホイール１２の芯金１２ａの肉が凹部６１に食い込むことにより、図５〜７に示す実施の形態と同様の効果を奏することができる。
また、図３，６，７に示す各実施の形態の凹溝５６、図５に示す実施の形態の凹溝５９、および、図８に示す実施の形態の凹部６１を、第２の操舵軸３の嵌合部分５２に代えて、ウォームホイール１２の嵌合孔５１に設けても良い。
【００３３】
上記各実施の形態において、第２の操舵軸３の嵌合部分５２と、ウォームホイール１２の芯金１２ａの嵌合孔５１のうち、凹溝５６，５９および凹部６１の何れかが設けられているほうを、焼き入れ等の熱処理を施して硬化させておけば、相手側の肉をより食い込ませることができ、ウォームホイール１２と第２の操舵軸３とをより強固に結合できる。
また、図３，６，７に示す各実施の形態の凹溝５６、図５に示す実施の形態の凹溝５９、および、図８に示す実施の形態の凹部６１を、第２の操舵軸３の嵌合部分５２とウォームホイール１２の芯金１２ａの嵌合孔５１の両面に設けても良い。
【００３４】
【実施例】
実施例１
電動パワーステアリング装置用の操舵軸の嵌合部分に図３と同様の凹溝を設け、嵌合部分の脱脂処理を施さずにウォームホイールの嵌合孔に圧入した伝動体を作成した。操舵軸の嵌合部分の長さは１０ｍｍ、外径は２５ｍｍである。凹溝の、操舵軸の軸方向に対する傾斜角度は２０°、ピッチ（操舵軸の軸線を中心として周方向に隣り合う凹溝がなす角度）は１０°、長手方向の長さは３．７ｍｍ、短手方向の幅は０．４ｍｍ、深さは０．１ｍｍである。
【００３５】
比較例１
凹溝が一切設けられていない操舵軸の嵌合部分を、脱脂処理を施さずにウォームホイールの嵌合孔に圧入した伝動体を作成した。操舵軸の嵌合部分の長さおよび外径は、実施例１と同様である。
比較例２
凹溝が一切設けられていない操舵軸の嵌合部分を、脱脂処理を施した後にウォームホイールの嵌合孔に圧入した伝動体を作成した。操舵軸の嵌合部分の長さおよび外径は、実施例１および比較例１と同様である。
【００３６】
上記実施例１、比較例１および比較例２の伝動体の、締め代と圧入荷重の関係を測定したところ、図９に示す結果を得た。
図９より、実施例１では、比較例１に対して、同一の締め代において格段に高い圧入荷重を得ており、比較例２に概ね近い値を有している。つまり、操舵軸の嵌合部分に凹溝を設けることにより、脱脂処理を施した場合と同様に操舵軸とウォームホイールとをより強固に結合できることが判明した。
【００３７】
次に、同一の締め代を有する実施例１および比較例１の伝動体を同じ数量ずつ（試料数ｎ＝４０）作成し、圧入荷重と結合トルクの関係を測定したところ、図１０に示す結果を得た。図１０より、実施例１の各伝動体の結合トルクのばらつきの範囲を１とすると、比較例１の各伝動体の結合トルクのばらつきの範囲が概ね３〜４となっている。つまり、結合トルクのばらつきが概ね１／３〜１／４に低減され、結合トルクが格段に安定することが判明した。
【００３８】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の伝動体を電動パワーステアリング装置以外の装置の一般の伝動体にも適用することができる等、本発明の請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【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断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】ウォームホイールと第２の操舵軸の部分拡大断面図である。
【図４】ウォームホイールの芯金の嵌合孔に第２の操舵軸の嵌合部分を圧入する様子を示す図である。
【図５】本発明の別の実施の形態のウォームホイールと第２の操舵軸の部分拡大断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態のウォームホイールと第２の操舵軸の部分拡大断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態のウォームホイールと第２の操舵軸の部分拡大断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態のウォームホイールと第２の操舵軸の部分拡大断面図である。
【図９】操舵軸の嵌合部分をウォームホイールの嵌合孔に圧入した場合の締め代と圧入荷重の関係を示すグラフである。
【図１０】結合トルクの安定度合を示す分布図である。
【符号の説明】
３ 第２の操舵軸（動力伝達軸）
１１ ウォーム軸（小歯車）
１２ ウォームホイール（回転体。大歯車）
５１ 嵌合孔
５２ 嵌合部分
５３ 伝動体
５６，５９ 凹溝
６１ 凹部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power transmitting body for transmitting power, and an electric power steering device including the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus (EPS) for a vehicle usually includes an electric motor and a transmission body for transmitting a driving force (rotational force) of the electric motor. For example, in a column-type EPS, the steering operation is torque-assisted by transmitting the rotational force of an electric motor to a worm and further to a transmission including a worm wheel and a steering shaft that can rotate integrally with the worm wheel. Usually, the worm wheel and the steering shaft are connected by press-fitting (for example, see Patent Document 1).
[0003]
On the other hand, in order to increase the coupling force between the worm wheel and the steering shaft, for example, a female serration and a female taper surface formed on the inner peripheral surface of the fitting hole of the worm wheel, and formed on the outer peripheral surface of the steering shaft. There has been proposed an electric power steering device in which a male serration and a male tapered surface are fitted respectively, and these are pressed in the axial direction by a tightening means and tightened (for example, see Patent Document 2).
Further, there is a case where a knurled shape is provided at a tip of a rotating shaft of an electric motor, and the tip is press-fitted and fixed to a fitting recess of a reduction gear shaft (for example, see Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-258749.
[Patent Document 2]
JP-A-2002-145081.
[Patent Document 3]
JP-A-7-15913.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the electric power steering devices disclosed in Patent Literatures 1 and 2 are assembled in a state where oil is attached to a coupling surface between the worm wheel and the steering shaft, there is a possibility that the coupling force varies. It is conceivable to perform a degreasing treatment in advance before assembling both connecting surfaces, but this requires labor and cost.
Furthermore, the electric power steering apparatus disclosed in Patent Literature 2 needs to provide a fastening means for fastening the worm wheel and the steering shaft in the axial direction, so that the number of parts and the assembly cost are increased due to an increase in the number of parts. I will.
[0006]
Further, even if the technique of Patent Document 3 is applied to the connection between the steering shaft and the worm wheel, there is a problem that the connecting force is insufficient with respect to the circumferential shifting force acting on the connecting surface of the two. This is because the circumferential shifting force acting on the joint surface between the worm wheel and the steering shaft after deceleration is compared with the circumferential shifting force acting on the joint surface between the rotating shaft and the reduction gear shaft of the electric motor before deceleration. Because it is much larger.
A similar problem exists not only in the power transmission device of the electric power steering apparatus but also in a general power transmission device having a power transmission rotary member and a power transmission shaft.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive transmission body that can obtain a stable and strong coupling force between a rotating body and a power transmission shaft, and an electric power steering device including the same.
[0008]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention relates to a power transmission body in which a fitting portion of a power transmission shaft is press-fitted into a fitting hole of a power transmission rotating body. In at least one of the grooves, a plurality of grooves inclined with respect to the axial direction are arranged side by side in the circumferential direction, the two are press-fitted, and a part of the meat on the other side is cut into the groove on the one side, and the two are relatively Provided is a transmission device which is non-rotatably connected.
[0009]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a rotating body and a power transmission shaft can be firmly connected by making the meat of a rotating body bite into the recessed groove of a power transmission shaft, for example. In particular, when the fitting portion of the power transmission shaft is press-fitted in the fitting hole of the rotating body in the axial direction, oil or the like remaining in the fitting portion and the fitting hole is inclined with respect to the axial direction. It is possible to escape to the groove, and it is possible to prevent a decrease in the friction coefficient between the coupling surfaces and obtain a stable coupling force with little variation.
In addition, these effects can be realized at a low cost without a complicated operation such as degreasing treatment by a simple configuration in which a concave groove that simply inclines is provided.
[0010]
A second invention is characterized in that, in the first invention, the concave groove includes first and second concave grooves inclined in opposite directions. According to the present invention, the same effects as those of the first invention can be obtained. Further, a strong coupling force can be achieved between the rotating body and the power transmission shaft regardless of the rotating direction of the transmission.
According to a third aspect of the present invention, in a transmission body in which a fitting portion of a power transmission shaft is press-fitted into a fitting hole of a power transmission rotating body, at least one of the fitting hole and the fitting portion has a plurality of fittings. It is characterized in that minute concave portions are provided in a dispersed manner, and both are press-fitted so that a part of the meat on the other side bites into the concave groove on the one side, and the two are connected to each other so that they cannot rotate relative to each other. According to the present invention, instead of the grooves of the first and second inventions, the same effect as the second invention can be obtained by, for example, the flesh of the rotating body penetrating into a plurality of minute recesses. .
[0011]
A fourth aspect of the present invention is an electric power steering apparatus including the transmission according to the first, second, or third aspect of the present invention, which is a large-sized power transmission rotating body that meshes with a small gear driven by an electric motor for assisting steering. An electric power steering device comprising: a gear; and a steering shaft as a power transmission shaft that is press-fitted into a fitting hole of the large gear. According to the present invention, the same effect as the first, second, or third invention can be obtained. Further, the amplified driving force of the electric motor via the small gear and the large gear can be reliably transmitted to the steering shaft.
[0012]
In a fifth aspect based on the fourth aspect, the small gear includes a worm shaft, and the large gear includes a worm wheel that meshes with the worm shaft. According to the present invention, the same effects as those of the fourth invention can be obtained. Further, noise in the vehicle compartment can be reduced at low cost.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electric power steering apparatus according to one embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, in the present electric power steering apparatus, a first steering shaft 2 as an input shaft on which a steering member 1 such as a steering wheel is mounted, and a steering mechanism (not shown) such as a rack and pinion mechanism. ) Is connected coaxially with a second steering shaft 3 as a power transmission shaft via a torsion bar 4.
[0014]
The housing 5 that supports the first and second steering shafts 2 and 3 is made of, for example, an aluminum alloy and is attached to a vehicle body (not shown). The housing 5 includes a sensor housing 6 and a gear housing 7 that are fitted together. Specifically, the gear housing 7 has a cylindrical shape, and an annular edge 7 a at the upper end thereof is fitted to an annular step 6 a on the outer periphery of the lower end of the sensor housing 6. The gear housing 7 houses a worm gear mechanism 8 as a reduction mechanism, and the sensor housing 6 houses a torque sensor 9, a control board 10, and the like. The reduction gear 50 is configured by housing the worm gear mechanism 8 in the gear housing 7.
[0015]
As shown in FIG. 2, the worm gear mechanism 8 is connected to a rotating shaft 32 of an electric motor M via a joint mechanism such as a spline joint 33, and is connected to a worm shaft 11 as a small gear driven by the electric motor M. As shown in FIG. 1, the second steering shaft 3 is rotatable integrally with the worm shaft 11, and is rotatable integrally with the worm shaft 11, and its axial movement is restricted. A worm wheel 12 which is a gear.
[0016]
Referring to FIGS. 1 and 2, worm wheel 12 has an annular core 12 a coupled to second steering shaft 3 so as to be relatively non-rotatable, and integrally rotates around core 12 a around core 12 a. And a synthetic resin member 12b that is capable of rotating relative to each other and forms teeth on the outer peripheral surface. The core metal 12a is inserted into a mold at the time of forming the resin of the synthetic resin member 12b, for example.
In the gear housing 7, the meshing region A of the worm shaft 11 and the worm wheel 12 is filled with a lubricant. That is, the lubricant may be filled only in the meshing region A, may be filled in the meshing region A and the entire periphery of the worm shaft 11, or may be filled in the entire gear housing 7.
[0017]
Referring to FIG. 1, the second steering shaft 3 is rotatably supported by first and second rolling bearings 13 and 14 which are arranged so as to sandwich the worm wheel 12 in the vertical direction in the axial direction.
The outer ring 15 of the first rolling bearing 13 is fitted and held in a bearing holding hole 16 provided in a cylindrical projection 6b at the lower end of the sensor housing 6. The upper end surface of the outer ring 15 of the first rolling bearing 13 is in contact with the annular stepped portion 17, and the upward movement in the axial direction with respect to the sensor housing 6 is restricted. On the other hand, the inner race 18 of the first rolling bearing 13 is fitted to the second steering shaft 3 by interference fit. The lower end surface of the inner ring 18 is in contact with the upper end surface of the core 12 a of the worm wheel 12.
[0018]
The outer race 19 of the second rolling bearing 14 is fitted and held in a bearing holding hole 20 of the gear housing 7. The lower end surface of the outer ring 19 of the second rolling bearing 14 is in contact with the annular stepped portion 21, and the movement of the gear housing 7 downward in the axial direction is restricted. The inner ring 22 of the second rolling bearing 14 is attached to the second steering shaft 3 so as to be integrally rotatable and restricted in relative movement in the axial direction. The inner ring 22 is sandwiched between a step portion 23 of the second steering shaft 3 and a nut 24 that is screwed into a screw portion of the second steering shaft 3.
[0019]
The torsion bar 4 passes through the first and second steering shafts 2, 3. The upper end 4a of the torsion bar 4 is connected to the first steering shaft 2 by a connecting pin 25 so as to be integrally rotatable, and the lower end 4b of the torsion bar 4 is connected to the second steering shaft 3 by a connecting pin 26 so as to be integrally rotatable. Have been. The lower end of the second steering shaft 3 is connected to a steering mechanism such as a rack and pinion mechanism via an intermediate shaft (not shown).
The connection pin 25 connects the third steering shaft 27 disposed coaxially with the first steering shaft 2 so as to be integrally rotatable with the first steering shaft 2. The third steering shaft 27 passes through a tube 28 forming a steering column.
[0020]
The upper portion of the first steering shaft 2 is rotatably supported by the sensor housing 6 via a third rolling bearing 29 formed of, for example, a needle roller bearing. The reduced diameter portion 30 at the lower part of the first steering shaft 2 and the hole 31 at the upper part of the second steering shaft 3 regulate the relative rotation of the first and second steering shafts 2 and 3 within a predetermined range. Are fitted with a predetermined play in the rotation direction.
Next, referring to FIG. 2, worm shaft 11 is rotatably supported by fourth and fifth rolling bearings 34 and 35 held by gear housing 7. The fourth and fifth rolling bearings 34, 35 are, for example, ball bearings.
[0021]
The inner rings 36, 37 of the fourth and fifth rolling bearings 34, 35 are fitted into corresponding constrictions of the worm shaft 11. The outer rings 38, 39 of the fourth and fifth rolling bearings 34, 35 are held in bearing holding holes 40, 41 of the gear housing 7, respectively.
Further, the outer ring 38 of the fourth rolling bearing 34 that supports the one end 11a of the worm shaft 11 abuts on the step 42 of the gear housing 7 and is positioned. On the other hand, the inner ring 36 of the fourth rolling bearing 34 comes into contact with the positioning step 43 of the worm shaft 11, whereby the movement of the worm shaft 11 toward the other end 11 b is restricted.
[0022]
The inner ring 37 of the fifth rolling bearing 35 that supports the vicinity of the other end 11 b (joint end) of the worm shaft 11 abuts on the positioning step 44 of the worm shaft 11, so that one end 11 a of the worm shaft 11 is formed. Movement to the side is regulated.
The outer ring 39 of the fifth rolling bearing 35 is urged toward the fourth rolling bearing 34 by a screw member 45 for adjusting the preload. The screw member 45 is screwed into a screw hole 46 formed in the gear housing 7 to apply a preload to the pair of rolling bearings 34 and 35 and to position the worm shaft 11 in the axial direction. A lock nut 47 is engaged with the screw member 45 to stop the screw member 45 after the preload adjustment.
[0023]
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the worm wheel 12 and the second steering shaft 3. Referring to FIG. 3, second steering shaft 3 has a fitting portion 52 that is press-fitted into fitting hole 51 of cored bar 12 a of worm wheel 12. A transmission 53 is configured to include the second steering shaft 3 and the worm wheel 12.
The outer peripheral surface 54 of the fitting portion 52 of the second steering shaft 3 is inclined with respect to the axial direction 55 of the second steering shaft 3 (even if it is inclined with respect to the circumferential direction 57 of the second steering shaft 3). A plurality of grooves 56 can be provided side by side in the circumferential direction 57 of the second steering shaft 3.
[0024]
According to the present embodiment, the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 can be firmly connected to each other by making the meat of the metal core 12 a of the worm wheel 12 bite into the concave groove 56 of the second steering shaft 3. . In particular, as shown in FIG. 4, when the fitting portion 52 of the second steering shaft 3 is pressed into the fitting hole 51 of the cored bar 12a of the worm wheel 12 in the axial direction 55 (the direction of the white arrow). Oil and the like remaining on the outer peripheral surface 54 of the mating portion 52 and the inner peripheral surface 62 of the fitting hole 51 can be released to the concave groove 56 inclined with respect to the axial direction 55, and the coupling surfaces 54, 62 It is possible to obtain a stable coupling force with little variation by preventing a decrease in friction coefficient between them.
[0025]
Therefore, the amplified driving force of the electric motor M via the worm shaft 11 and the worm wheel 12 can be reliably transmitted to the second steering shaft 3. Further, the use of the worm shaft 11 and the worm wheel 12 can further reduce noise in the vehicle compartment of the vehicle to which the present electric power steering device is applied.
Moreover, these effects can be realized at a low cost without a complicated operation such as degreasing treatment by a simple configuration in which the inclined groove 56 is simply provided on the outer peripheral surface 54 of the fitting portion 52.
[0026]
Referring to FIG. 3, the outer diameter of the fitting portion 52 of the second steering shaft 3 is, for example, 23 mm to 30 mm, and is, for example, 25 mm to 28 mm.
The inclination angle A of the concave groove 56 with respect to the axial direction 55 is desirably in the range of 0 ° to 45 °.
If the inclination angle A of the concave groove 56 with respect to the axial direction 55 exceeds 45 °, the coupling force in the axial direction 55 due to the meat of the core metal 12a of the worm wheel 12 biting into the concave groove 56 becomes too large, and the press-fitting step is performed. This is because the cost becomes excessive. It is more preferable that the inclination angle A of the groove 56 with respect to the axial direction 55 is in the range of 0 ° to 20 °.
[0027]
The adjacent concave grooves 56 have a pitch W in the circumferential direction 57 of the second steering shaft 3 (an angle formed by the adjacent concave grooves 56 about the axis of the second steering shaft 3) in a range of 10 ° to 30 °. It is desirable that they are arranged. If the pitch W in the circumferential direction 57 of the second steering shaft 3 is less than 10 °, the coupling force between the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 becomes too large, and if it exceeds 30 °, a stable coupling force is obtained. This is because it is difficult to obtain (the bonding force becomes small). It is more preferable that the pitch W of the second steering shaft 3 in the circumferential direction 57 be in the range of 10 ° to 15 °.
[0028]
Further, the length B in the longitudinal direction of the concave groove 56 is preferably in the range of 1.5 mm to 5 mm. If the length B in the longitudinal direction of the concave groove 56 is less than 1.5 mm, it is difficult to obtain a stable coupling force between the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 (the coupling force becomes small). This is because the bonding force becomes too large. It is more preferable that the length B of the concave groove 56 in the longitudinal direction is in the range of 3 mm to 4 mm.
Further, it is preferable that the width C of the concave groove 56 in the short direction is in the range of 0.1 mm to 1 mm. If the width C in the short direction of the concave groove 56 is less than 0.1 mm, it is difficult to obtain a stable coupling force between the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 (the coupling force becomes small). This is because the power becomes too large. It is more preferable that the width C of the concave groove 56 in the short direction is in the range of 0.3 mm to 0.6 mm.
[0029]
Further, the depth of the concave groove 56 is preferably in the range of 0.04 mm to 0.15 mm. If the depth of the concave groove 56 is less than 0.04 mm, it is difficult to obtain a stable coupling force between the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 (the coupling force becomes small). This is because no improvement can be expected. It is more preferable that the depth of the concave groove 56 is in the range of 0.07 mm to 0.1 mm.
As an example of the concave groove 56 when the outer diameter of the fitting portion 52 of the second steering shaft 3 is 25 mm, the inclination angle A is 20 °, the pitch W is 10 °, and the length B in the longitudinal direction is 3.7 mm. And a groove 56 having a width C in the short direction of 0.35 mm and a depth of 0.1 mm. In this case, the length of the concave groove 56 in the axial direction 55 is 1.5 mm or more, which is preferable in terms of stabilizing the coupling force between the worm wheel 12 and the second steering shaft 3.
[0030]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, instead of the groove 56 shown in FIG. 3, as shown in FIG. 5, a groove 59 including first and second grooves 56, 56 which intersect in a direction opposite to each other may be provided. . In this case, effects similar to those of the above embodiment can be obtained. Further, a strong coupling force can be achieved between the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 irrespective of the rotation direction 60 of the transmission 53.
[0031]
Also, instead of the grooves 56 shown in FIG. 3, as shown in FIG. 6, the first and second grooves 56, 56 in the adjacent rows are made to face each other in a direction opposite to each other (that is, a C-shaped pattern is formed). 7) In the case where the first and second concave grooves 56, 56 adjacent to the circumferential direction 57 are inclined in opposite directions to each other, as shown in FIG. The same effects as in the embodiment shown in FIG.
[0032]
Further, instead of the concave groove 56 shown in FIG. 3, a plurality of minute concave portions 61 may be dispersedly provided as shown in FIG. Also in this case, the same effect as in the embodiment shown in FIGS. 5 to 7 can be obtained by the fact that the meat of the core metal 12 a of the worm wheel 12 bites into the recess 61.
Further, the concave groove 56 of each embodiment shown in FIGS. 3, 6, and 7, the concave groove 59 of the embodiment shown in FIG. 5, and the concave portion 61 of the embodiment shown in FIG. 3 may be provided in the fitting hole 51 of the worm wheel 12 instead of the fitting portion 52.
[0033]
In each of the above embodiments, any one of the concave grooves 56 and 59 and the concave portion 61 in the fitting portion 52 of the second steering shaft 3 and the fitting hole 51 of the core 12 a of the worm wheel 12 is provided. If the hardened side is hardened by heat treatment such as quenching, the meat on the other side can be digged in more, and the worm wheel 12 and the second steering shaft 3 can be more firmly connected.
Further, the concave groove 56 of each embodiment shown in FIGS. 3, 6, and 7, the concave groove 59 of the embodiment shown in FIG. 5, and the concave portion 61 of the embodiment shown in FIG. 3 may be provided on both surfaces of the fitting portion 52 and the fitting hole 51 of the cored bar 12 a of the worm wheel 12.
[0034]
【Example】
Example 1
A recessed groove similar to that shown in FIG. 3 was provided in the fitting portion of the steering shaft for the electric power steering device, and a transmission body pressed into the fitting hole of the worm wheel without degreasing the fitting portion was prepared. The length of the fitting portion of the steering shaft is 10 mm, and the outer diameter is 25 mm. The inclination angle of the groove with respect to the axial direction of the steering shaft is 20 °, the pitch (the angle formed by circumferentially adjacent grooves around the axis of the steering shaft) is 10 °, the length in the longitudinal direction is 3.7 mm, The width in the short direction is 0.4 mm, and the depth is 0.1 mm.
[0035]
Comparative Example 1
A transmission body was produced in which a fitting portion of a steering shaft having no concave groove was pressed into a fitting hole of a worm wheel without performing degreasing. The length and outer diameter of the fitting portion of the steering shaft are the same as in the first embodiment.
Comparative Example 2
A transmission body was prepared in which a fitting portion of the steering shaft having no concave groove was subjected to degreasing treatment and then pressed into a fitting hole of the worm wheel. The length and outer diameter of the fitting portion of the steering shaft are the same as those of the first embodiment and the first comparative example.
[0036]
When the relationship between the interference and the press-fit load of the transmission bodies of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was measured, the results shown in FIG. 9 were obtained.
From FIG. 9, in Example 1, a significantly higher press-fit load was obtained in Comparative Example 1 in the same interference, and the value was almost close to that in Comparative Example 2. That is, it has been found that the provision of the concave groove in the fitting portion of the steering shaft allows the steering shaft and the worm wheel to be more firmly connected in the same manner as in the case where the degreasing process is performed.
[0037]
Next, the same number (the number of samples n = 40) of the transmission bodies of Example 1 and Comparative Example 1 having the same interference were prepared, and the relationship between the press-fitting load and the coupling torque was measured. Got. From FIG. 10, assuming that the range of the variation of the coupling torque of each power transmission of the first embodiment is 1, the range of variation of the coupling torque of each power transmission of the comparative example 1 is approximately 3 to 4. That is, it was found that the variation in the coupling torque was reduced to about 1/3 to 1/4 and the coupling torque was remarkably stabilized.
[0038]
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the present invention can be applied to a general transmitting body of a device other than the electric power steering device, for example, the transmitting body of the present invention can be applied. Various changes are possible within the scope of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a worm wheel and a second steering shaft.
FIG. 4 is a view showing a state where a fitting portion of a second steering shaft is press-fitted into a fitting hole of a core metal of the worm wheel.
FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of a worm wheel and a second steering shaft according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged sectional view of a worm wheel and a second steering shaft according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partially enlarged sectional view of a worm wheel and a second steering shaft according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partially enlarged sectional view of a worm wheel and a second steering shaft according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the interference and the press-fit load when the fitting portion of the steering shaft is press-fitted into the fitting hole of the worm wheel.
FIG. 10 is a distribution diagram showing the degree of stability of the coupling torque.
[Explanation of symbols]
3 Second steering axis (power transmission axis)
11 Worm shaft (small gear)
12 Worm wheel (rotating body, large gear)
51 Fitting Hole 52 Fitting Part 53 Transmission Body 56, 59 Groove 61 Recess
