JP2007224946A

JP2007224946A - スプライン結合軸構造

Info

Publication number: JP2007224946A
Application number: JP2006043918A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sawa; 克彦澤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】円滑な組立ができ、歯打ち音の発生を抑えることができるモータ軸と減速装置のウォーム軸とのスプライン結合構造を提供する。
【解決手段】モータ軸２２の端部附近に形成された雄スプライン２２ａの外径は、先端部に向かって次第に先細となる先細部２２ａ１に形成されると共に中央部分はスプラインのピッチ円直径が一定の一定直径部２２ａ２に形成される。ウォーム軸１２の連結孔１２ｂ内部に形成された雌スプライン１２ｃの内径は、先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部１２ｃ１に形成されると共に中央部分はスプラインのピッチ円直径が一定の一定直径部１２ｃ２に形成される。組立の際、雄スプラインの先細部２２ａ１が導入部となって雌スプライン１２ｃに挿入されるから円滑な組立ができ、前記一定直径部相互が噛合するのでスプラインクリアランスを狭く設定でき、歯打ち音の発生が抑えられる。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両用の電動パワーステアリング装置に関するもので、特に操舵補助用モータ軸とウォーム軸とのスプライン結合軸の構造に関する。

車両用の電動パワーステアリング装置は、操向ハンドルの操作によりステアリングシャフトに発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、検出されたトルク信号に基づいて駆動される操舵補助用のモータの回転を減速機構を介してステアリングシャフトに伝達し、操舵補助を行うように構成されている。

ここで使用される減速機構としては、最近は減速比が大きく構造が簡単なウォーム減速機構が多く使用されており、モータ軸に装着したウォームに、ステアリングシャフトに設けたウォームホイールを噛合させる構成となっており、この構成において、モータ軸側のウォームは直接モータ軸に固定されず、モータ軸に雄スプラインを設け、一方、ウォームが形成されたウォーム軸の端部に形成された円筒嵌合部内面にも、前記モータ軸の雄スプラインに嵌合する雌スプラインを設けてモータ軸とウォーム軸とをスプライン結合させる構成が採用されている（特許文献１、２、３参照）。

図４は、上記した減速機構の構成の一例を説明する断面図で、ギヤハウジング１０５の内部にウォーム軸１０１と、図示しないステアリングシャフトに結合されたウォームホイール１０２が配置され、ウォーム軸１０１のウォーム歯はウォームホイール１０２のホイール歯に噛合して、ウォーム減速機構を構成している。

ウォーム軸１０１は玉軸受１０３と１０４とによりギヤハウジング１０５内部に回転自在に支持され、また、モータハウジング１１５の内部には、ステータ１１１、ロータ１１２、コミュータ１１３、給電ブラシ１１４を備えたモータ１１０が配置され、ロータ１１２が固定されたモータ軸１１８は玉軸受１１６と１１７とによりモータハウジング１１５の内部に回転自在に支持されている。

モータ軸１１８の端部附近には雄スプラインが形成され、一方、ウォーム軸１０１の端部附近には連結孔が形成され、その内部には前記モータ軸１１８の端部附近に形成された雄スプラインに嵌合する雌スプラインが形成されており、モータ軸１１８とウォーム軸１０１とはスプライン結合１２０しており、モータ１１０の回転がウォーム軸１０１に伝達されるように構成されている。
特開平０６−１８５５３０号公報。特開平１１−３０８８０５号公報。特開２００４−３０６８９８号公報。

上記した減速機構では、モータ軸とウォーム軸とをスプライン結合させたとき、モータ軸の軸芯とウォーム軸の軸芯との間に傾き（同軸に整列していない）があると、スプライン結合部にこじりが生じてしまい、結合部に摩擦が生じたり、作動時に雑音が発生するという不都合がある。

上記したモータ軸の軸芯とウォーム軸の軸芯との間の傾きを許容するには、スプラインの凸条と凹溝との間のクリアランスを広く設定する必要があるが、クリアランスが広くなりすぎるとスプラインの凸条と凹溝との間で打音が発生するという不都合がある。

このため、モータ軸の軸芯とウォーム軸の軸芯とは高精度に同軸に整列させると共に、スプラインの凸条と凹溝もクリアランスを狭めて高精度に仕上げることが求められる。しかし、スプラインの凸条と凹溝との間のクリアランスを狭めると、組立作業において、モータ軸とウォーム軸とをスプライン結合させるときに容易に結合させることが困難となり、作業性を低下させる原因となっていた。

この発明は、上記課題を解決することを目的とするものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ハウジング内に回転自在に支持された第１軸と、ハウジング内に回転自在に支持された第２軸とがスプライン結合されたスプライン結合軸構造であって、先端部に向かって次第に先細となる先細部と、該先細部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部とを備えた雄スプラインが形成された第１軸と、端部附近に形成された連結孔の内部に先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部と、該拡大内径部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部を備えた雌スプラインが形成された第２軸とから構成され、前記第１軸の雄スプラインの一定直径部と第２軸の雌スプラインの一定直径部とが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合していること
を特徴とするスプライン結合軸構造である。

そして、前記第１軸の雄スプラインの先細部と前記第２軸の雄スプラインの拡大内径部とはスプライン結合することなく、第１軸の雄スプラインの一定直径部と第２軸の雌スプラインの一定直径部とのみが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合している。

請求項３の発明は、車両用の電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造であって、前記モータ軸は、先端部に向かって次第に先細となる先細部と、該先細部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部とからなる雄スプラインが形成され、前記ウォーム軸は、端部附近に形成された連結孔の内部に先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部と、該拡大内径部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部を備えた雌スプラインが形成され、前記モータ軸の雄スプラインの一定直径部と前記ウォーム軸の雌スプラインの一定直径部とが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合していることを特徴とする車両用の電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造である。

そして、前記モータ軸の雄スプラインの先細部と前記ウォーム軸の雄スプラインの拡大内径部とはスプライン結合することなく、モータ軸の雄スプラインの一定直径部とウォーム軸の雌スプラインの一定直径部とのみが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合している。

以上説明したとおり、請求項１の発明に係るスプライン結合軸構造は、先端部に向かって次第に先細となる先細部と、該先細部に隣接する中央部にピッチ円の直径が一定の一定直径部とを備えた雄スプラインが形成された第１軸と、端部附近に形成された連結孔の内部に先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部と、該拡大内径部に隣接する中央部にピッチ円の直径が一定の一定直径部を備えた雌スプラインが形成された第２軸とから構成され、前記第１軸の雄スプラインの一定直径部と第２軸の雌スプラインの一定直径部とが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合しているスプライン結合軸構造である。

この構成によれば、第１軸の雄スプラインの先細部が導入部となって第２軸の雌スプラインに挿入されるからスプライン同士の干渉なしに円滑な組立を行うことができる。

また、スプライン同士は、雄スプラインの中央部分の一定直径部と雌スプラインの中央部分の一定直径部とのみが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合するから、スプラインクリアランスを従来のストレート形状のスプラインと同等に狭く設定することができ、歯打ち音の発生を抑えることができる。

また、この構成によれば、従来の雄スプライン又は雌スプラインの一方をテーパー形状としたものや、雄スプラインを太鼓形状としたものよりも、挿入部のクリアランスを大きく確保することができる。

また、請求項３の発明に係る電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造は、請求項１の発明を電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造に適用したものであるから、請求項１の発明と同様の効果を奏するものである。

以下、この発明の実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明に係る電動パワーステアリング装置のウォーム減速機構１０のモータ軸とウォーム軸とのスプライン結合部の構成を説明する図で、図１は第１軸であるモータ軸と第２軸であるウォーム軸とがスプライン結合する前の状態を説明する断面図、図２は第１軸であるモータ軸と第２軸であるウォーム軸とがスプライン結合した状態を説明する断面図である。

図１及び図２において、１１はギヤハウジングを示し、ギヤハウジング１１の内部にウォーム軸１２と、図示しないステアリングシャフトに結合されたウォームホイール１３が配置され、ウォーム軸１２のウォーム歯１２ａはウォームホイール１３のホイール歯１３ａに噛合して、ウォーム減速機構１０を構成している。

ギヤハウジング１１のモータ取付側の端部には、ウォーム軸１２と同軸に円形凹部１１ａが形成されている。ウォーム軸１２は、玉軸受１４と玉軸受１５とによりギヤハウジング１１の内部に回転自在に支持されている。

一方、モータハウジング２１の内部には、図示されていないモータが配置され、モータ軸２２は図示しない玉軸受とによりモータハウジング２１の内部に回転自在に支持されている。モータハウジング２１のギヤハウジング取付側の端部には、モータ軸２２と同軸に円形凸部２１ａが形成されている。

モータ軸２２の端部附近には雄スプライン２２ａが形成され、一方、ウォーム軸１２の端部附近には連結孔１２ｂが形成され、その内部には前記モータ軸２２の端部附近に形成された雄スプライン２２ａに嵌合する雌スプライン１２ｃが形成されている。

図２に示すように、ギヤハウジング１１の端面に形成された円形凹部１１ａにモータハウジング２１の端面に形成された円形凸部２１ａを嵌合させると、モータ軸２２の端部附近に形成された雄スプライン２２ａと、ウォーム軸１２の端部附近に形成された雌スプライン１２ｃとが嵌合してスプライン結合部ＳＰを構成し、モータ軸２２の回転はスプライン結合部ＳＰを介してウォーム軸１２に伝達される。

図３は、上記したスプライン結合部ＳＰを拡大した断面図で、モータ軸２２の端部附近に形成された雄スプライン２２ａは、その外径が先端部に向かって次第に先細となる先細部２２ａ１が形成されると共に、中央部分はスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部２２ａ２に形成され、一定直径部２２ａ２よりもモータ軸の基部に向う部分は、基部に向かって一定直径部２２ａ２よりも次第に細径となる基部細径部２２ａ３に形成されている。

一方、ウォーム軸１２の端部附近には連結孔１２ｂが形成され、その内部に形成された雌スプライン１２ｃは、その内径が連結孔１２ｂの先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部１２ｃ１が形成されると共に、中央部分はスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部１２ｃ２に形成され、一定直径部１２ｃ２よりもウォーム側に向う部分は一定直径部１２ｃ２と同じ径の延長部１２ｃ３に形成されている。

そして、雄スプライン２２ａの中央部分の一定直径部２２ａ２と、雌スプライン１２ｃの中央部分の一定直径部１２ｃ２とは、スプラインのピッチ円の直径が同一に形成されており、モータ軸２２の雄スプライン２２ａとウォーム軸１２の雌スプライン１２ｃとは、雄スプライン２２ａの中央部分の一定直径部２２ａ２と、雌スプライン１２ｃの中央部分の一定直径部１２ｃ２とで噛合させるようにする。

なお、図３において、符号２５は、モータ軸２２とウォーム軸１２の連結孔１２ｂとの間の間隙をシールするシール部材を示す。

この構成によれば、ウォーム軸１２の雌スプライン１２ｃは先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部１２ｃ１が形成されているので、組立の際に、モータ軸２２の軸心とウォーム軸１２の軸心とが多少傾いていても、モータ軸２２の雄スプライン２２ａの先細部２２ａ１が導入部となってモータ軸２２の雄スプライン２２ａをウォーム軸１２の雌スプライン１２ｃに容易に挿入することができ、スプライン同士干渉することなく、円滑な組立を行うことができる。

しかも、スプライン同士は、雄スプライン２２ａの中央部分の一定直径部２２ａ２と雌スプライン１２ｃの中央部分の一定直径部１２ｃ２とで噛合するので、スプラインクリアランスを従来のストレート形状のスプラインと同等に狭く設定することができ、歯打ち音の発生を抑えることができる。

また、この構成によれば、従来の雄スプライン又は雌スプラインの一方をテーパー形状としたものや、雄スプラインを太鼓形状としたものよりも、挿入部のクリアランスを大きく確保することができ、従来のものよりも組立が容易になる。

以上説明したスプラインは、雄スプライン／雌スプライン共にプレス成形が可能であって、製造コストを抑えることも可能である。

以上、この発明に係るスプライン構造の実施の形態を車両用の電動パワーステアリング装置の操舵補助用モータのモータ軸と減速装置のウォーム軸との結合例で説明したが、この発明に係るスプライン構造は、この他の一般機械装置の回転軸の結合構造にも適用できることは言うまでもない。

車両用の電動パワーステアリング装置の操舵補助用モータのモータ軸と減速装置のウォーム軸とのスプライン結合部分の構造である。ウォーム軸の雌スプラインは先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部と一定直径部を備え、一方、モータ軸の雄スプラインは先端に向かって細くなる細径部と一定直径部を備えており、組立の際は雄スプラインの先細部が導入部となって雌スプラインに挿入されて円滑な組立ができ、組立完了後は雄スプラインの一定直径部と雌スプラインの一定直径部とが噛合して回転力を伝達する。

この発明に係るウォーム減速機構のモータ軸とウォーム軸とのスプライン結合前の状態を説明する断面図。図１に示すモータ軸とウォーム軸とのスプライン結合状態を説明する断面図。図２に示すモータ軸とウォーム軸とのスプライン結合部ＳＰを拡大した断面図。車両用の電動パワーステアリング装置の減速機構の構成の一例を説明する断面図。

符号の説明

１０ウォーム減速機構
１１ギヤハウジング
１１ａ円形凹部
１２ウォーム軸
１２ａウォーム歯
１２ｂ連結孔
１２ｃ雌スプライン
１２ｃ１拡大内径部
１２ｃ２一定直径部（雌スプラインの中央部分の一定直径部）
１２ｃ３延長部
１３ウォームホイール
１３ａホイール歯
１４、１５玉軸受
２１モータハウジング
２１ａ円形凸部
２２モータ軸
２２ａ雄スプライン
２２ａ１先細部
２２ａ２一定直径部（雄スプラインの中央部分の一定直径部）
２２ａ３基部細径部
ＳＰスプライン結合部

Claims

ハウジング内に回転自在に支持された第１軸と、ハウジング内に回転自在に支持された第２軸とがスプライン結合されたスプライン結合軸構造であって、
先端部に向かって次第に先細となる先細部と、該先細部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部とを備えた雄スプラインが形成された第１軸と、
端部附近に形成された連結孔の内部に先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部と、該拡大内径部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部を備えた雌スプラインが形成された第２軸とから構成され、
前記第１軸の雄スプラインの一定直径部と第２軸の雌スプラインの一定直径部とが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合していること
を特徴とするスプライン結合軸構造。
前記第１軸の雄スプラインの先細部と前記第２軸の雌スプラインの拡大内径部とはスプライン結合することなく、第１軸の雄スプラインの一定直径部と第２軸の雌スプラインの一定直径部とのみが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合していること
を特徴とする請求項１に記載のスプライン結合軸構造。
車両用の電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造であって、
前記モータ軸は、先端部に向かって次第に先細となる先細部と、該先細部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部とからなる雄スプラインが形成され、
前記ウォーム軸は、端部附近に形成された連結孔の内部に先端開口部に向かって次第に大径となる拡大内径部と、該拡大内径部に隣接する中央部にスプラインのピッチ円の直径が一定の一定直径部を備えた雌スプラインが形成され、
前記モータ軸の雄スプラインの一定直径部と前記ウォーム軸の雌スプラインの一定直径部とが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合していること
を特徴とする車両用の電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造。
前記モータ軸の雄スプラインの先細部と前記ウォーム軸の雌スプラインの拡大内径部とはスプライン結合することなく、モータ軸の雄スプラインの一定直径部とウォーム軸の雌スプラインの一定直径部とのみが所定のスプラインクリアランスを以てスプライン結合していること
を特徴とする請求項３に記載の車両用の電動パワーステアリング装置のスプライン結合軸構造。