JP2008222015A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームホイールを傾倒させる外力がウォームホイールに伝達されることを防止してウォームとウォームホイールとの噛合関係を円滑に行うことができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイールから伝達される操舵力に、ウォーム３５を介して伝達される電動モータ３２で発生する操舵補助力を加えるウォームホイール３１と、該ウォームホイール３１の出力を転舵輪側に伝達する出力軸４６とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームホイール３１の回転軸と前記出力軸４６とを分割して互いに揺動可能に嵌合させた構成を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングホイールから伝達される操舵力に、ウォームを介して伝達される電動モータで発生する操舵補助力を加えるウォームホイールと、該ウォームホイールの合成出力を転舵輪側に伝達する出力軸とを備えた電動パワーステアリング装置に関する。

この種の電動パワーステアリング装置としては、例えばステアリングコラム内にステアリンクホイールを装着するステアリングシャフトを回動自在に保持し、このステアリングホイールにハウジング内でウォームギヤのウォームホイールを連結し、ウォームを電動モータに連結した場合に、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部に不可避的な隙間（バックラッシュ）が存在するため、この噛み合い部が走行時の振動によりががたつき、この新たな振動がハウジングからステアリングコラム、ステアリングシャフトを介してステアリングホイールに伝達されることを防止するために、ハウジングとステアリングホイールとの間にゴム製のスリーブ等の緩衝部材を設けるようにした電動パワーステアリング装置付ステアリングコラム装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ステアリングホイールから入力された操舵力をピニオン及びラックを有するステアリングギヤ機構を介して転舵輪に伝達する際に、前記ピニオンの軸に電動モータで発生する操舵補助力をウォーム及びこれに噛合するウォームホイールを介して伝達するようにした電動パワーステアリング装置において、バックラッシュ調整機構によってウォーム軸の第２の端部を第２の軸受を介して付勢して、ウォームをウォームホイールに向けて偏倚させ、このときウォーム軸の第１の端部がラジアル方向に変位するが、この変位をモータ軸及びウォーム軸の端部に設けた動力伝達継手をＸＹ２方向にスライド可能に構成することで許容するようにした動力舵取装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３１３３４０号公報（第２頁、図１） 特開２００１−８０５２９号公報（第１頁、図３，図６）

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、ウォームとウォームホイールとの間に生じるバックラッシュによって発生する振動をステアリングホイールに伝達しないように緩衝部材を設けているが、減速機構としてウォーム及びウォームホイールで構成されるウォームギヤを適用した場合、外部からの入力によってウォームホイールが傾倒してウォームとの噛合関係を円滑に行うことができない場合が生じるときには対応できないという未解決の課題がある。

同様に、上記特許文献２に記載の従来例にあっても、ウォームとウォームホイールとの間のバックラッシュを調整する際に、ウォームとモータ軸との間に生じる変位を動力伝達継手で解消することはできるが、ウォームホイールが外力によって傾倒されてウォームとの噛合関係を円滑に行うことができない場合が生じるときには対応できないという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ウォームホイールを傾倒させる外力がウォームホイールに伝達されることを防止してウォームとウォームホイールとの噛合関係を円滑に行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールから伝達される操舵力に、ウォームを介して伝達される電動モータで発生する操舵補助力を加えるウォームホイールと、該ウォームホイールの出力を転舵輪側に伝達する出力軸とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームホイールの回転軸と前記出力軸とを分割して互いに揺動可能に嵌合させたことを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前記ウォームホイールの回転軸は前記ステアリングホイールを装着するステアリングシャフトに連結されていることを特徴としている。
さらに、本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１に係る発明において、ピニオンと該ピニオンに噛合するラックとを有するステアリングギヤ機構を有し、前記出力軸は前記ピニオンの軸であることを特徴としている。

さらにまた、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至３の何れか１つに係る発明において、前記ウォームホイールの軸及び前記出力軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸に軸方向の端部へ行くに従い幅狭となる凸部が形成されていることを特徴としている。
なおさらに、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、請求項１乃至３の何れか１項に係る発明において、前記ウォームホイールの軸及び前記出力軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸及び雌軸の嵌合部に弾性体が介装されていることを特徴としている。

また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操舵力がウォームホイールを介して伝達されるピニオン及びピニオンに噛合するラックを有するステアリングギヤ機構と、前記ウォームホイールにウォームを介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記ウォームホイールの軸と前記ピニオンの軸とを分割して互いに揺動可能に嵌合させたことを特徴としている。

さらに、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、請求項６に係る発明において、前記ウォームホイールの軸及び前記ピニオンの軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸に外周端部に行くに従い幅狭となる凸部が形成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、請求項６又は７に係る発明において、前記ウォームホイールの軸及び前記ピニオンの軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸及び雌軸の嵌合部に弾性体が介装されていることを特徴としている。

本発明によれば、電動パワーステアリング装置を、ステアリングホイールから伝達される操舵力に、ウォームを介して伝達される電動モータで発生する操舵補助力を加えるウォームホイールと、該ウォームホイールの出力を転舵輪側に伝達する出力軸とを備えた場合に、ウォームホイールの回転軸と出力軸とを分割して互いに揺動可能に嵌合させることにより、出力軸側からウォームホイールを傾動させる外力が伝達されたときに、この外力を出力軸がウォームホイールの回転軸に対して揺動することにより、ウォームホイールを傾動させる外力がウォームホイールの回転軸に伝達されることを確実に防止する。

ここで、出力軸とウォームホイールの回転軸とを互いに揺動可能に嵌合させるために、出力軸及びウォームホイールの回転軸の何れか一方を雄軸とし、他方を雌軸とし、雄軸に軸方向の端部に行くに従い幅狭となる凸部を形成し、この凸部を雌軸の嵌合溝に嵌合させることにより、出力軸とウォームホイールの回転軸とを揺動可能とすることが好ましい。
また、ウォーム及びウォームホイールで構成されるウォームギヤはステアリングコラム側に設けてステアリングシャフトに操舵力を伝達する形式の電動パワーステアリング装置と、ピニオン及びラックを有するステアリングギヤ機構のピニオンに操舵力を伝達する形式の電動パワーステアリング装置との何れかにも適用することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を、ピニオン軸をアシストする電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図、図２は図１におけるステアリングギヤ機構の拡大断面、図３は図２のウォームホイール軸及びピニオン軸の嵌合部における拡大断面図、図４は図２のウォームホイール軸及びピニオン軸の雌軸部及び雄軸部を示す分解図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線断面図、図７は緩衝部材を示す斜視図である。

図１において、ＳＴは車両の操舵を行う操舵機構であって、この操舵機構ＳＴは、ステアリングホイール１と、このステアリングホイール１が上端に装着されたステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２を回転自在に保持するステアリングコラム３とを有する。
ステアリングコラム３の下端から突出するステアリングシャフト２が自在継手１７Ａ、中間シャフト１８及び自在継手１７Ｂを介してステアリングギヤ機構６の入力軸２１に連結されている。

ステアリングギヤ機構６は、図２に示すように、ウォームギヤハウジング２０とこのウォームギヤハウジング２０と一体に取付けられるステアリングギヤハウジング４０とを有する。
ウォームギヤハウジング２０は自在継手１７Ｂに連結される入力軸２１を回転自在に支持する軸収容部２２と、この軸収容部２２の下端に連接する下端を開放したウォームギヤ収容部２３と、このウォームギヤ収容部２３の下端を閉塞し且つ軸収容部２２と同軸上の開口２４ａを有するカバー部２４とで構成されている。

軸収容部２２は、入力軸２１を転がり軸受２５によって回転自在に支持すると共に、この入力軸２１と対向する内周面にトルクセンサ２６が配設されている。
ウォームギヤ収容部２３には、ウォームギヤハウジング２０に内装された転がり軸受２７及びカバー部２４に内装された転がり軸受２８によってウォームホイール軸２９が回転自在に支持されている。このウォームホイール軸２９は上端側が前述した入力軸２１にトーションバー３０を介して連結され、転がり軸受２７及び２８間にウォームホイール３１が一体に形成されている。

このウォームホイール３１には、ウォームギヤハウジング２０の外側に固定された電動モータ３２の出力軸に連結されたウォーム軸３４に一体に形成されたウォーム３５が噛合され、電動モータ３２で発生する操舵補助力がウォーム３５及びウォームホイール３１で構成される減速機構３６で減速されてウォームホイール軸２９に伝達される。
また、ステアリングギヤハウジング４０は、ウォームギヤハウジング２０の軸収容部２２と同軸上に形成された上端を開放するピニオン収容部４１と、このピニオン収容部４１の上端側に形成された取付フランジ部４２と、ピニオン収容部４１の下端側に連接されたラック収容部４３とで構成されている。

そして、ピニオン収容部４１の上端がカバー部２４の開口２４ａの外側に形成された凹部２４ｂ内に嵌合され、取付フランジ部４２がウォームギヤハウジング２０と一体にボルト締めされている。
ピニオン収容部４１には、転がり軸受４４及び４５によって出力軸としてのピニオン軸４６が前述した入力軸２１、ウォームホイール軸２９と同軸上に回転自在に支持され、このピニオン軸４６の下端側にピニオン４７が一体に形成され、このピニオン４７にラック４８が噛合されている。ラック４８のピニオン４７とは反対側の外周部にピニオン４７及びラック４８間のバックラッシュを調整するバックラッシュ調整機構４９が配設されている。

そして、ラック４８が、図１に示すように、ラック軸５０を介し、さらにタイロッド５１を介して図示しない転舵輪に連結されている。
そして、前述したウォームホイール軸２９とピニオン軸４６とが、図２〜図４に示すように嵌合されている。すなわち、ウォームホイール軸２９の下端が雌軸６０とされ、ピニオン軸４６の状態が雌軸６０に嵌合する雄軸７０とされ、雌軸６０に対して雄軸７０が軸直角方向に揺動可能に構成されている。

ここで、雌軸６０は、図４及び図５に示すように、内周面に１２０°間隔で回転伝達用の３つの回転伝達用凹部６１が軸方向に延長して形成されていると共に、隣接する回転伝達用凹部６１の中間部に弾性体としての後述する緩衝部材８０を嵌合させる嵌合凹部６２が軸方向に延長して形成されている。
回転伝達用凹部６１は、内周縁から半径方向に外側に行くに従って徐々に幅狭となるように形成され、嵌合凹部６２についても内周縁から半径方向に外側に行くに従って徐々に幅狭となるように形成されている。回転伝達用凹部６１は、その回転方向の両側面間の距離が、図５に示すように、雌軸６０の内周面から半径方向の外方に行くに従い徐々に狭くなるようにハの字状に形成されている。嵌合凹部６２も同様に回転方向の両側面がハの字状とされ、この嵌合凹部６２の側面間の距離が回転伝達用凹部６１の側面間の距離と同一に設定されて、回転伝達用凹部６１と同一形状に設定されている。

これに対して、雄軸７０は、図３及び図６に示すように、外周面に雌軸６０の回転伝達用凹部６１に係合する回転伝達用凸部７１が１２０°間隔で軸方向に延長して形成されていると共に、隣接する回転伝達用凸部７１の中間部に緩衝部材８０が嵌合する嵌合凹部７２が形成されている。
ここで、回転伝達用凸部７１は、図６に示すように、軸直角方向から見て、軸方向の中央部７１ａが雌軸６０の回転伝達用凹部６１に嵌合する断面略台形状に形成され、この中央部７１ａから軸方向の両端に向かうに従って徐々に幅狭となるようにクラウニング加工が施されている。

また、回転伝達用凸部７１は、後述するように雌軸６０の嵌合凹部６２及び雄軸７０の嵌合凹部７２内に緩衝部材８０を嵌合させた状態で、図３で誇張して示すように、回転伝達用凹部６１の回転方向両側の側面と回転伝達用凸部７１の回転方向両側の側面との間に僅かな間隙が形成されるように側面間の幅が回転伝達用凹部６１の側面間の幅より短く設定されている。

一方、弾性体としての緩衝部材８０は、図７に示すように、炭素鋼板、ステンレス鋼板等の金属バネ材（例えばＳＵＳ３０１）に対してプレス加工で箱曲げを施して形成された断面が略逆台形枠状の板バネ部８１と、この板バネ部８１の内側に充填されたアクリルエチレンゴム等のエラストマーでなる弾性材８６とで構成されている。
ここで、板バネ部８１は、平板状の底板部８２と、この底板部８２の左右両端から約７５°程度折り曲げて上外方に傾斜延長する傾斜側板部８３ａ及び８３ｂと、これら傾斜側板部８３ａ及び８３ｂの上端から円弧面となるように約１０５°程度折り曲げて底板部８２と平行な互いに当接する上板部８４ａ及び８４ｂと、これら上板部８４ａ及び８４ｂの内側端面に下方に折り曲げた突合せ部８５ａ及び８５ｂとで断面が略逆台形枠状に形成され、突合せ部８５ａ及び８５ｂを離間させる方向の弾性力が付与されている。

なお、板バネ部８１の各部の折り曲げ角度は任意に設定することができ、傾斜側板部８３ａ及び８３ｂが下端から上方に行くに従い両者間の幅が広くなるように形成されていればよい。
ここで、板バネ部８１内への弾性材８６の充填は一例として射出成形によって行う。この場合、射出成形を行う前に、板バネ部８１の内周面に接着材を塗布しておき、この接着材で板バネ部８１と弾性材８６とを剥離不能に接着することが好ましい。

すなわち、射出成形では、射出成形機の金型におけるキャビティ内に板バネ部８１をセットした状態で、前述した弾性材８６を射出成形して加圧充填する。このとき、弾性材８６の硬度をＨｓ８０以上、例えばＨｓ９０とすれば、緩衝部材８０の寸法精度の向上も図ることができる。
すなわち、金型のキャビティ内に板バネ部８１をセットした状態で、板バネ部８１の内側に弾性材８６を射出成形して充填することにより、充填された弾性材８６によって板バネ部８１の形状（底板部８２及び傾斜側板部８３ａ，８３ｂの形状）を金型の内周面に押し付けることにより、この金型の内周面の形状に沿うように板バネ部８１の形状を矯正することができる。つまり、金型のキャビティ内に、圧力を加えつつ注入した弾性材８６により、板バネ部８１をキャビティの内面に押し付けて、板バネ部８１の形状を、キャビティの内周面形状に合致させることができる。このような場合には、プレス成形後の板バネ部８１のみ状態で、この板バネ部８１の寸法誤差が大きくても（寸法精度を高度に維持しなくても）、弾性材８６を加圧注入して充填した射出成形後に、高精度の緩衝部材８０を得ることができる。

なお、上述した射出成形を行わなくても、緩衝部材８０の必要な寸法精度及び剛性（弾性）が得られる場合には、弾性材８６を省略して板バネ部８１のみとしても良い。但し、板バネ部８１を形成するためには（断面を逆台形枠状の板バネ部８１とするためには）、プレス加工を複数工程施すことにより、徐々に所望の形状に形成する箱曲げを行う必要がある。このようなプレス加工を複数工程施した後の板バネ部８１のみの状態では、形状にバラツキを生じ易く、寸法精度を高度に維持しにくくなる可能性がある。なお、このような形状のバラツキに拘らず板バネ部８１のみで動力伝達を滑らかに行えるようにするために、板バネ部８１の弾力（予圧量）を予め大きく設定しておくことも考えられる。

例えば、雌軸６０と雄軸７０との回転方向のガタツキ量（ずれ量）は、寸法精度によるが約０．５度程度になり、この雌軸６０の外径が２０ｍｍ程度であれば、これら雌軸６０と雄軸７０との回転方向（円周方向）に関する相対変位量（ガタツキ量）は０．０９ｍｍ程度になる。これに対して、プレス加工のみにより形成された板バネ部８１の寸法公差は、約０．５度程度になり、回転方向に関する変位量で０．１ｍｍ程度になるのが一般的である。このような寸法公差に拘らず、板バネ部８１のみの弾性に基づいて上述したガタツキを抑える（動力伝達を滑らかに行う）ためには、上述のように板バネ部８１の組付け状態での弾力（予圧量）を大きく設定しておくことが考えられる。

但し、上述したように弾力を大きく設定する場合、組付け状態での板バネ部８１の変形量（ひずみ量）が大きくなり、この分、板バネ部８１に加わる内部応力も大きくなる可能性がある。
特に、板バネ部８１の寸法を確保できない場合（板バネ部８１の大きさが小さい場合）には、上記変形量に対する応力の増大量も大きくなり、この応力の徒に大きくなる可能性がある。これに対して、上述したように射出成形により板バネ部８１の外面の形状を矯正（補正）すれば、緩衝部材８０の寸法精度を高度に維持することができる。

例えば、プレス加工後の状態で、最終的に必要とする形状よりも曲げの程度を不足気味とし、射出成形に伴い金型の内面の形状に矯正することで、最終的に必要とされる形状を高精度に得ることもできる。このように寸法精度を高度に維持できるため、緩衝部材８０の弾力（予圧量）を大きく設定する必要がなく、緩衝部材８０に大きな応力が加わることを防止することができる。

そして、緩衝部材８０が板バネ部８１の上板部８４ａ，８４ｂ及びこれに連接する傾斜側板部８３ａ，８３ｂの一部を雌軸６０の嵌合凹部６２に嵌合させると共に、底板部８２及びこれに連結する傾斜側板部８３ａ，８３ｂの一部を雄軸７０の嵌合凹部７２に嵌合されて、雌軸６０及び雄軸７０の回転方向に弾性変形可能とされている。このように、緩衝部材８０を雌軸６０及び雄軸７０間に嵌合させ、雌軸６０及び雄軸７０間に捩じりトルクが付与されていない状態では、前述したように、互いに対向する雌軸６０の回転伝達用凹部６１における回転方向の両側面及び雄軸７０の回転伝達用凸部７１における回転方向の両側面間に僅かな間隙が形成されている。

また、雌軸６０の内周面における回転伝達用凹部６１より外側位置（図４において右側）に止め輪係合凹部６３が形成され、同様に雄軸７０の回転伝達用凸部７１より右側に止め輪係合凹部７３が形成され、雌軸６０に雄軸７０を挿通して嵌合させた状態で、止め輪係合凹部６３及び７３間にＯリング、Ｃリング等でなる止め輪９０が係合して、雌軸６０及び雄軸７０の嵌合状態が固定される。ここで、雌軸６０の止め輪係合凹部６３の深さは、止め輪９０の断面径の半分程度に設定されている。

そして、雌軸６０及び雄軸７０との嵌合は、先ず、雄軸７０の止め輪係合凹部７３内に止め輪９０を装着すると共に、雄軸７０の嵌合凹部７２内に緩衝部材８０の底板部８２及びこれに連接する傾斜側板部８３ａ，８３ｂを嵌合させる。この状態で、各緩衝部材８０の円周方向の幅を弾性的に縮めながら、雌軸６０の回転伝達用凹部６１又は嵌合凹部６２と雄軸７０の回転伝達用凸部７１とを対向させた状態で、雄軸７０を雌軸６０に挿入する。この雄軸７０の挿入時に止め輪９０も雄軸７０の止め輪係合凹部７３内に埋め込まれる外径まで縮径させる。

この雄軸７０を雌軸６０に挿入する挿入作業は、雌軸６０に形成されている回転伝達用凹部６１及び嵌合凹部６２が互いに同一形状に形成されているので、雄軸７０の回転伝達用凸部７１及び緩衝部材８０は夫々回転伝達用凹部６１及び嵌合凹部６２の何れにも嵌合させることができ、雌軸６０と雄軸７０との回転方向の位相合わせを行う必要がなく、挿通作業を容易に行うことができる。このため、雄軸７０の回転伝達用凸部７１を挿入した雌軸６０凹部が回転伝達用凹部６１となり、緩衝部材８０を挿通した雌軸６０の凹部が嵌合凹部６２となる。

その後、雄軸７０を雌軸６０の最深部まで挿入すると、雄軸７０の係合凹部７３に係合させた止め輪９０が雌軸６０の係合凹部６３に対向することになり、これによって止め輪９０が拡径して係合凹部６３内に挿入され、係合凹部６３及び７３間に止め輪９０が存在することにより、雌軸６０及び雄軸７０とが相対変位を阻止された状態で結合される。
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。

先ず、運転者がステアリングホイール１を操舵することにより、その操舵力がステアリングシャフト２、自在継手１７Ａ、中間シャフト１８、自在継手１７Ｂを介してステアリングギヤ機構６に伝達される。
このステアリングギヤ機構６では、自在継手１７Ｂから伝達される操舵力が入力軸２１に伝達され、この入力軸２１からトーションバー３０を介してウォームホイール軸２９に伝達され、このウォームホイール軸２９に嵌合するピニオン軸４６に伝達される。そして、ピニオン軸４６に形成されたピニオン４７からラック４８に伝達されて回転力が車幅方向の直線運動力に変換されてラック軸５０及びタイロッド５１を介して図示しない転舵輪に伝達されて、これら転舵輪が転舵される。

このとき、ステアリングギヤ機構６では、入力軸２１とウォームホイール軸２９との間に生じる捩じれトルクがトルクセンサ２６で検出されると共に、車両の車速を図示しない車速センサで検出し、操舵トルクと車速とに基づいて図示しない操舵補助制御装置で、操舵状態での最適な操舵補助力を発生するように電動モータ３２を駆動制御する。
このため、電動モータ３２で発生された操舵補助力がウォーム３５及びウォームホイール３１を介してウォームホイール軸２９に伝達されてステアリングホイール１から入力される操舵力に加算され、このウォームホイール軸２９から大きな操舵トルクが出力され、これがピニオン軸４６に伝達されることにより、ステアリングホイール１を軽く操舵することができる。

このとき、ステアリングギヤ機構６におけるウォームホイール軸２９とピニオン軸４６との間の回転力の伝達は、以下のように行われる。
すなわち、例えば車両が停車していて、ステアリングホイール１に操舵力が伝達されていない非操舵状態では、トルクセンサ２６で検出される操舵トルクが略“０”であり、車速も“０”であるので、制御装置から電動モータ３２に駆動信号が出力されず、電動モータ３２は停止状態にある。このため、ウォームホイール軸２９とピニオン軸４６との間に捩じれトルクが作用しないので雌軸６０及び雄軸７０が、図３に示すように、緩衝部材８０の弾性によって、雌軸６０の回転伝達用凹部６１の側壁と雄軸７０の回転伝達用凸部７１の側壁とが両者間に僅かな間隙を隔てて対向している。ウォームホイール軸２９とピニオン軸４６との間のガタツキが緩衝部材８０の弾性によって抑制される。

この状態から、ステアリングホイール１に操舵力を加えると、前述したように電動モータ３２で操舵トルクに応じた操舵補助力が発生されて、ウォームホイール軸２９に操舵力及び操舵補助力が伝達され、両者が足し合わされてピニオン軸４６に伝達される。このとき、ウォームホイール軸２９から出力される回転力が雌軸６０から雄軸７０に伝達される。この場合、雌軸６０が図３の矢印ａで示すように時計方向に回転する場合には、緩衝部材８０の雌軸６０の嵌合凹部６２に嵌合する部位と雄軸７０の嵌合凹部７２に嵌合する部位との中間部が撓んで回転伝達用凹部６１の回転方向と反対側の側面が雄軸７０の回転伝達用凸部７１の回転方向とは反対側の側面に当接して雄軸７０に回転力を伝達することになり、大きな回転力を雌軸６０から雄軸７０に、即ちウォームホイール軸２９からピニオン軸４６に円滑に伝達することができる。

この際、緩衝部材８０の回転方向の幅が雌軸６０側から雄軸７０側に行くに従い徐々に幅狭とされているので、動力伝達を行う際に、傾斜側板部８３ａ，８３ｂに加わる力（応力）を分散することができる。
すなわち、図３における一点鎖線で囲まれた領域Ｅで示すように、動力伝達時に、雄軸７０の嵌合凹部７２の内面から緩衝部材８０の傾斜側板部８２ａに剪断力Ｆが作用すると、この剪断力Ｆの作用し始めは、嵌合凹部７２の一方（図３の左方）の内側面と当接する部分α及びこの部分αと回転方向に対向する雌軸６０の嵌合凹部６２の他方（図３の右方）の内側面と当接部分βの応力が大きくなる。そして、剪断力Ｆが更に大きくなると、雄軸７０の嵌合凹部７２の他方（図３の右方）の内側面と当接する部分γ及び雌軸６０の嵌合凹部６２の底部と対向する部分δの応力が大きくなってから、上記部分α及びβの応力も大きくなる。このように、各緩衝部材８０に加わる応力を、これら緩衝部材８０の板バネ部８１を構成する傾斜側板部８３ａ，８３ｂだけでなく、これら傾斜側板部８３ａ，８３ｂと各突合せ部８５ａ，８５ｂとの連続部等に分散させることができる。このように緩衝部材８０の全体に応力を分散できれば、特に回転開始時の初期のガタツキに基づく応力の増大の程度も緩和でき、耐久性の向上を図ることができる。

同様に、雌軸６０が図３で見て反時計方向に回転する場合にも、雌軸６０の回転伝達用凹部６１の回転方向とは逆側の側面が雄軸７０の回転伝達用凸部７１の回転方向とは反対側の側面に当接して、大きな回転力を雌軸６０から雄軸７０に、即ちウォームホイール軸２９からピニオン軸４６に円滑に伝達することができる。
一方、例えばキックバック現象のように転舵輪からの反力がラック４８に伝達されて、この反力によってピニオン軸４６が撓んだ場合には、このピニオン軸４６の上端側が転がり軸受４４によって回転自在に支持されている関係で、雄軸７０が雌軸６０に対して、その軸心が雌軸６０の軸線に対して交差する方向に揺動することになる。

このように、雄軸７０が雌軸６０に対して揺動する状態となると、雌軸６０と雄軸７０とが分割され、さらに雄軸７０に形成された回転伝達用凸部７１が図３に示すように、軸方向の中央部７１ａから軸方向の両端側に行くに従い幅狭となるクラウニング形状とされているので、雄軸７０の揺動がクラウニング形状によって許容されると共に、緩衝部材８０の弾性によって許容されることになり、雄軸７０の揺動が雌軸６０には伝達されることを確実に防止することができる。

このため、ウォームホイール軸２９は正規の状態を維持して、ウォームホイール３１が倒れ込むことを確実に防止し、ウォームホイール３１とウォーム３５との噛合関係を正常に維持して、電動モータ３２で発生する操舵補助力を円滑にウォームホイール３１に伝達することができる。
因みに、ウォームホイール軸２９とピニオン軸４６とが一体に構成されている場合には、転舵輪からの反力がラック４８に伝達されてピニオン軸４６が撓んだときに、その撓み分がウォームホイール軸２９にも影響することによって、ウォームホイール３１が正規の位置から倒れ込むことになる。このため、ウォームホイール３１とウォーム３５との噛合位置が正規の噛合位置からずれることにより、電動モータ３２で発生する操舵補助力をウォームホイール３１に円滑に伝達することができなくなり、操舵フィーリングが悪化することになるが、本発明では、上述したようにピニオン軸４６の撓みによる雄軸７０の揺動がウォームホイール軸２９の雌軸６０に伝達されないので、操舵フィーリングの悪化を確実に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、緩衝部材８０の上板部８４ａ，８４ｂ側に突合せ部８５ａ，８５ｂを形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、底板部８２側に突合せ部を形成するようにしてもよい。また、板バネ部８１の形状としては、上記構成に限定されるものではなく、突合せ部８５ａ，８５ｂを省略すると共に、上板部８４ａ，８４ｂを短くして開放部を形成したり、この開放部を底板部８２側に形成したり、板バネ部８１を左右に２分割して弾性材８６の側面に貼着したりなど、任意の形状とすることができる。この他、エラストマー製の弾性材８６に代えて圧縮コイルバネ等のバネ材を適用することもできる。

また、上記実施形態においては、雌軸６０及び雄軸７０間に緩衝部材８０を介装した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示すように、緩衝部材８０を省略し、雄軸７０の緩衝部材８０の嵌合位置に回転伝達用凸部７１を形成し、各回転伝達用凸部７１の軸方向の平面形状を、軸方向中央部の幅が最大で、この中央部から軸方向の両端部に行くに従い幅狭となる円弧面状の対向側面に形成して、雌軸６０に対して雄軸７０を揺動可能に連結するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、本発明をピニオンに操舵補助力を伝達する形式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングコラム３に回転自在に支持されたステアリングシャフト２に電動モータで発生した操舵補助力を伝達する形式の電動パワーステアリング装置にも本発明を適用することができる。この場合には、図９に示すように、ステアリングシャフト２と自在継手１７Ａとの間にウォームホイール及びウォームで構成される減速機構を内装するウォームギヤハウジング１００を介装し、このウォームギヤハウジング１００に電動モータ１１０を装着するようにした構成を有する。ここで、ウォームギヤハウジング１００では、詳細説明はこれを省略するが、前述した図２に示すウォームギヤハウジング２０の構成において、入力軸２１がステアリングシャフト２に連結され、ピニオン軸４６が自在継手１７Ａに連結される出力軸１０１に変更され、さらにラック４８が省略されていることを除いては同様の構成を有する。

この形式の電動パワーステアリング装置でも、出力軸１０１を揺動させる外力が伝達されたときに、上述した第１の実施形態と同様に出力軸１０１の揺動を雄軸７０の回転伝達用凸部７１で許容して、ウォームホイール軸へ揺動が伝達されることを確実に防止して、電動モータ１１０で発生する操舵補助力を円滑にウォームホイールに伝達して、操舵フィーリングの悪化を確実に防止することができる。

本発明を、ピニオンをアシストする電動パワーステアリング装置に適用した場合の第１の実施径形態を示す全体構成図である。 図１のステアリングギヤ機構の拡大断面である。 図２のウォームホイール軸及びピニオン軸の嵌合部における拡大断面図である。 図２のウォームホイール軸及び￥日にオン軸の雌軸部及び雄軸部を示す分解図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 緩衝部材を示す斜視図である。 雄軸の他の形態を示す図３と同様の拡大断面図である。 本発明を、ステアリングシャフトをアシストする電動パワーステアリング装置に適用した場合の一例を示す全体構成図である。

符号の説明

ＳＴ…操舵機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…ステアリングコラム、６…ステアリングギヤ機構、２０…ウォームギヤハウジング、２１…入力軸、２２…軸収容部、２３…ウォームギヤ収容部、２４…カバー部、２９…ウォームホイール軸、３０…トーションバー、３１…ウォームホイール、３２…電動モータ、３５…ウォーム、４０…ステアリングギヤハウジング、６０…雌軸、６１…回転伝達用凹部、６２…嵌合凹部、７０…雄軸、７１…回転伝達用凸部、７２…嵌合凹部、８０…緩衝部材、８１…板バネ部、８６…弾性材、１００…ウォームギヤハウジング、１０１…出力軸、１１０…電動モータ

Claims (8)

1. ステアリングホイールから伝達される操舵力に、ウォームを介して伝達される電動モータで発生する操舵補助力を加えるウォームホイールと、該ウォームホイールの出力を転舵輪側に伝達する出力軸とを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記ウォームホイールの回転軸と前記出力軸とを分割して互いに揺動可能に嵌合させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記ウォームホイールの回転軸は前記ステアリングホイールを装着するステアリングシャフトに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. ピニオンと該ピニオンに噛合するラックとを有するステアリングギヤ機構を有し、前記出力軸は前記ピニオンの軸であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記ウォームホイールの軸及び前記出力軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸に軸方向の端部へ行くに従い幅狭となる凸部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記ウォームホイールの軸及び前記出力軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸及び雌軸の嵌合部に弾性体が介装されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
6. ステアリングホイールの操舵力がウォームホイールを介して伝達されるピニオン及びピニオンに噛合するラックを有するステアリングギヤ機構と、前記ウォームホイールにウォームを介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記ウォームホイールの軸と前記ピニオンの軸とを分割して互いに揺動可能に嵌合させたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
7. 前記ウォームホイールの軸及び前記ピニオンの軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸に外周端部に行くに従い幅狭となる凸部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記ウォームホイールの軸及び前記ピニオンの軸の何れか一方が雄軸とされ、他方が前記雄軸に嵌合する雌軸とされ、前記雄軸及び雌軸の嵌合部に弾性体が介装されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の電動パワーステアリング装置。

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