JP5176548B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
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構造の実現を意図して発明したものである。 The electric power steering apparatus according to the present invention is used as a steering apparatus for an automobile, and reduces the force required for the driver to operate the steering wheel by using an electric motor as an auxiliary power source. It is. The present invention suppresses the generation of unpleasant noise called rattling noise at the spline engaging portion between the output shaft of the electric motor and the worm shaft of the speed reducer constituting such an electric power steering apparatus. It was invented with the intention of realizing such a structure.
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。電動式パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置に比べて小型・軽量にでき、補助動力の大きさ(トルク)の制御が容易で、しかもエンジンの動力損失が少ない等の利点がある。 A power steering device is widely used as a device to reduce the force required for the driver to operate the steering wheel when giving a steering angle to the steered wheels (usually the front wheels except for special vehicles such as forklifts) Has been. In addition, an electric power steering apparatus that uses an electric motor as an auxiliary power source in such a power steering apparatus has begun to spread in recent years. The electric power steering device can be made smaller and lighter than the hydraulic power steering device, has advantages such as easy control of the magnitude (torque) of auxiliary power and less power loss of the engine.
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及び上記電動モータの出力軸の先端部と前記ウォーム軸の基端部との結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。 Various structures of the electric power steering apparatus are known. In any structure, the electric motor is attached to the rotating shaft that is rotated by the operation of the steering wheel and gives a steering angle to the steered wheel as the wheel rotates. Auxiliary power is applied through a speed reducer. In general, a worm reducer is used as the reducer. In the case of an electric power steering device using a worm speed reducer, a worm that is rotationally driven by the electric motor and a worm wheel that rotates together with the rotating shaft are engaged with each other, and auxiliary power of the electric motor is applied to the rotating shaft. Communicate freely. However, in the case of the worm speed reducer, if no measures are taken, the backlash existing in the meshing portion of the worm and the worm wheel, the distal end portion of the output shaft of the electric motor, and the proximal end portion of the worm shaft When the rotation direction of the rotating shaft is changed based on the backlash existing in the coupling portion, an unpleasant noise called a rattling noise may occur.
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10〜11は、このうちの特許文献1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、単列深溝型玉軸受等の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、上記ウォーム歯6を上記ウォームホイール4に向け押圧している。即ち、上記ウォーム8の基端部を支持している上記転がり軸受9bを支点として、このウォーム8を揺動変位させる事で、上記ウォーム歯6と上記ウォームホイール4との間のバックラッシュを抑えている。この様な構成により、これらウォーム歯6とウォームホイール4との間のバックラッシュに基づく歯打ち音の発生を抑えている。
As a structure that can suppress the generation of such rattling noise, conventionally, as described in Patent Document 1, it has been considered to elastically press the worm toward the worm wheel by an elastic member such as a spring. . 10 to 11 show an example of the electric power steering apparatus described in Patent Document 1 among them. A front end portion of a steering shaft 2 that is a rotating shaft that is rotated in a predetermined direction by the steering wheel 1 is rotatably supported inside the
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の基端部とをトルク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、トルク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。
In the case of the conventional structure as described above, it is possible to suppress the occurrence of the rattling noise at the meshing portion between the worm tooth 5 and the worm wheel 4, but the tip of the
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、前記ウォーム歯5と前記ウォームホイール4との噛合部のバックラッシュを解消すべく、上記ウォーム軸6の先端部をこのウォームホイール4に向け押し付けるのに伴って、上記出力軸12の中心軸とこのウォーム軸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。
If the
ところが、上記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、停止する際や、回転方向が変換される際に、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。又、この様な歯打ち音は、走行に伴う衝撃により、上記雄、雌両スプライン歯同士が勢い良く衝突する事によっても発生する。何れの原因で発生するにしても、上述の様な歯打ち音は、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、上記スプライン係合部の組立が可能な範囲で小さく抑える様にしていた。但し、こ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。更に、前述の様な、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合部のバックラッシュを解消する構造の場合には、このバックラッシュ解消の必要上、上記両スプライン歯同士の噛合部のバックラッシュを無くす事はできない。
However, if there is backlash in the spline engaging portion, the male spline teeth provided on the outer peripheral surface of the
この様な事情に鑑みて従来から、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リングを挟持する事で、上記両スプライン歯同士の噛合部で歯打ち音が発生するのを防止する事が考えられている。この従来構造は、図12〜14に示す様に、ウォーム軸6の基端部と、電動モータ7(図10〜11参照)の出力軸12とのスプライン係合部19に存在するバックラッシュに基づく歯打ち音を抑えるべく、スプライン軸部14の外周面とスプライン孔13の内周面との間に、弾性リング23を設けている。この弾性リング23の内外両周縁は、上記スプライン軸部14の外周面及び上記スプライン孔13の内周面と摩擦係合して、これらスプライン軸部14とスプライン孔13との、トルク伝達方向の相対変位速度を抑え、上記歯打ち音を抑える。
但し、従来構造の場合には、上記スプライン係合部19の円周方向(トルク伝達方向)に関して、上記スプライン軸部14の外周面及びスプライン孔13の内周面と、上記弾性リング23の内外両周縁とが、単なる摩擦力のみによって係合している。しかも、上記スプライン係合部19には、グリース等の潤滑剤が存在するので、上記摩擦力をあまり大きくできない。この為、上記スプライン係合部19でのスリップトルク(上記摩擦リング23の摩擦係合部を滑らせて、上記スプライン軸部14と上記スプライン孔13とを回転方向に相対変位させる為に要するトルク)は小さい。従って、雄、雌両スプライン歯18、17の歯先と歯底とが勢い良く衝突する事は防止できるが、これら雄、雌両スプライン歯18、17の円周方向側面同士が勢い良く衝突する事は、十分には防止できない。即ち、この円周方向側面同士の衝突に基づく歯打ち音の発生を防止する事はできない。
In view of such circumstances, hitting noise is conventionally generated at the meshing portion between the two spline teeth by sandwiching an elastic ring between the outer peripheral surface of the spline shaft portion and the inner peripheral surface of the spline hole. It is considered to prevent this. As shown in FIGS. 12 to 14, this conventional structure is caused by backlash existing in a
However, in the case of the conventional structure, with respect to the circumferential direction (torque transmission direction) of the
又、特許文献2には、図15〜17に示す様な、ウォーム軸6aの基端部と電動モータ7の出力軸12aとのスプライン係合部19に存在するバックラッシュに基づく歯打ち音を抑えるべく、スプライン軸部14aの外周面とスプライン孔13aの内周面との間に、1対の弾性リング23c、23dを設けた構造が記載されている。この様な特許文献2に記載された構造は、両弾性リング23c、23dの内周縁と、上記スプライン軸部14aの外周面(係止凹溝の底面)とが、特に凹凸係合を伴わない、単なる摩擦係合している為、上述した従来構造の第1例と同様、雄スプライン歯18と雌スプライン歯17とが円周方向に勢い良く衝突する事は防止できず、この衝突に基づく歯打ち音を十分に抑える事はできない。
Further, in Patent Document 2, a rattling sound based on backlash existing in the
本発明は、上述の様な事情に鑑み、スプライン軸部とスプライン孔とのスプライン係合部のバックラッシュを或る程度確保する構造で、このスプライン係合部で歯打ち音が発生するのを十分効果的に抑える事が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。 In view of the above-described circumstances, the present invention has a structure that ensures a certain amount of backlash of the spline engaging portion between the spline shaft portion and the spline hole, so that rattling noise is generated in the spline engaging portion. The present invention was invented to realize an electric power steering device that can be suppressed sufficiently effectively.
本発明の電動式パワーステアリング装置は、前述した従来から知られている電動式パワーステアリング装置と同様に、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、トルク継手部と、弾性リングとを備える。
このうちのハウジングは、車体等の固定の部分に支持されて、操舵時にも回転する事はない。
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、ステアリングホイール及び操舵輪に同期して動く軸であれば採用可能である。例えば前述の図10に示した構造でのステアリングシャフト2、或いは、中間シャフト15、更には、ステアリングギヤユニット16の入力軸(ピニオン軸)が採用可能である。
The electric power steering apparatus of the present invention, like the conventionally known electric power steering apparatus, includes a housing, a rotating shaft, a worm wheel, a worm, an electric motor, a torque joint portion, And an elastic ring.
Of these, the housing is supported by a fixed part such as a vehicle body and does not rotate during steering.
The rotating shaft is rotatably provided with respect to the housing, and is rotated by an operation of a steering wheel, and gives a steering angle to the steered wheels in accordance with the rotation. As such a rotation shaft, any shaft that moves in synchronization with the steering wheel and the steering wheel can be used. For example, the input shaft (pinion shaft) of the steering shaft 2 or the
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(締り嵌めによる外嵌固定、キー係合、スプライン係合等により相対回転を阻止された状態で)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る。そして、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端部を軸受により、上記ハウジングに対し回転自在に支持されている。
又、上記電動モータは、上記ウォーム軸の基端部と出力軸の先端部とをトルクの伝達を自在に係合させて、このウォーム軸を両方向に回転駆動自在としている。
この為に、上記ウォーム軸の基端部と上記出力軸の先端部とのうちの一方の端部に、これらウォーム軸の基端面又は出力軸の先端面に開口する状態で、スプライン孔を形成している。又、これらウォーム軸の基端部と出力軸の先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。
又、上記トルク継手部は、上記出力軸の先端部と上記ウォーム軸の基端部とのうちの一方の端部に設けられた、外周面に雄スプライン歯を形成したスプライン軸部と、上記出力軸の先端部と上記ウォーム軸の基端部とのうちの他方の端部に、この他方の端部の端面に開口する状態で設けられた、内周面に雌スプライン歯を形成したスプライン孔とをスプライン係合させたものである。そして、上記トルク継手部は、上記電動モータの出力軸から上記ウォームへのトルクの伝達を自在としている。
更に、弾性リングは、上記スプライン孔の内周面と上記スプライン軸部の外周面との間で、径方向に弾性的に圧縮した状態で設けられている。
Further, the worm wheel is concentric with a part of the rotating shaft inside the housing, concentric with the rotating shaft (a state in which relative rotation is prevented by an external fitting fixing by an interference fit, a key engagement, a spline engagement, etc. Supported) and rotate with this axis of rotation.
The worm is provided with worm teeth at an intermediate portion in the axial direction of the worm shaft. Then, with the worm teeth meshed with the worm wheel, the axial end of the worm shaft is rotatably supported by the housing by a bearing.
In the electric motor, the base end portion of the worm shaft and the front end portion of the output shaft are engaged with each other so that torque can be freely transmitted, and the worm shaft can be driven to rotate in both directions.
For this purpose, a spline hole is formed in one of the proximal end of the worm shaft and the distal end of the output shaft so as to open to the proximal end surface of the worm shaft or the distal end surface of the output shaft. doing. Further, a spline shaft portion is formed at the other end portion of the base end portion of the worm shaft and the distal end portion of the output shaft.
In addition, the torque joint portion includes a spline shaft portion provided with one end of the distal end portion of the output shaft and a proximal end portion of the worm shaft, the male spline teeth being formed on the outer peripheral surface, A spline provided with female spline teeth on the inner peripheral surface provided at the other end portion of the distal end portion of the output shaft and the base end portion of the worm shaft so as to open to the end surface of the other end portion. The hole is spline-engaged. And the said torque coupling part can freely transmit the torque from the output shaft of the said electric motor to the said worm | warm.
Further, the elastic ring is provided in an elastically compressed state in the radial direction between the inner peripheral surface of the spline hole and the outer peripheral surface of the spline shaft portion.
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、上記弾性リングを、上記雄スプライン歯と上記雌スプライン歯とのスプライン係合部から軸方向に外れた部分に設置している。又、上記スプライン孔の内周面のうちで上記弾性リングの外周縁が対向する部分、及び、上記スプライン軸部の外周面のうちでこの弾性リングの内周縁が対向する部分に、それぞれ円周方向に関する凹凸部を形成している。そして、この弾性リングの内外両周縁部を、それぞれこれら両凹凸部と凹凸係合させている。
更に、スプライン孔の内周面のうちで弾性リングの外周縁が対向する部分に形成した円周方向に関する凹凸部と、上記スプライン孔の内周面に形成した雌スプライン歯の凹凸部との、円周方向に関する位相を同じにしている。又、スプライン軸部の外周面のうちで上記弾性リングの内周縁が対向する部分に形成した円周方向に関する凹凸部と、上記スプライン軸部の外周面に形成した雄スプライン歯の凹凸部との、円周方向に関する位相を同じにしている。
In particular, in the electric power steering apparatus of the present invention, the elastic ring is installed in a portion that is axially disengaged from the spline engaging portion between the male spline teeth and the female spline teeth. In addition, the outer peripheral surface of the elastic ring on the inner peripheral surface of the spline hole and the portion of the outer peripheral surface of the spline shaft portion on which the inner peripheral edge of the elastic ring opposes respectively. forming a concave-convex portion with respect to the direction. Then, the inner and outer periphery of the elastic ring, respectively by recess-projection engaging with the both concave-convex portion.
Furthermore, an uneven portion related to the circumferential direction formed on a portion of the inner peripheral surface of the spline hole facing the outer peripheral edge of the elastic ring, and an uneven portion of the female spline teeth formed on the inner peripheral surface of the spline hole, The phase in the circumferential direction is the same. Further, an uneven portion related to the circumferential direction formed on a portion of the outer peripheral surface of the spline shaft portion facing the inner peripheral edge of the elastic ring, and an uneven portion of the male spline teeth formed on the outer peripheral surface of the spline shaft portion. The phase in the circumferential direction is the same.
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、例えば、請求項2に記載した様に、弾性リングは、スプライン孔の内周面とスプライン軸部の外周面とのうちの何れか一方の周面に全周に亙り形成された係止凹溝内に係止する。そして、この係止凹溝の底面に、上記円周方向に関する凹凸部を形成する。 When the electric power steering apparatus of the present invention as described above is implemented, for example, as described in claim 2, the elastic ring is any of the inner peripheral surface of the spline hole and the outer peripheral surface of the spline shaft portion. It latches in the latching ditch | groove formed over the perimeter on one peripheral surface. And the uneven | corrugated | grooved part regarding the said circumferential direction is formed in the bottom face of this latching ditch | groove.
又、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、例えば、請求項3に記載した様に、自由状態での弾性リングの内外両周縁部に凹凸部を形成しない。そして、この弾性リングを、スプライン孔の内周面とスプライン軸部の外周面との間で弾性的に圧縮し、この弾性リングの内外両周縁部を弾性変形させた状態で、この弾性リングの内外両周縁部を、それぞれスプライン孔の内周面、及び、スプライン軸部の外周面に形成した凹凸部と凹凸係合させる。
Further, when the electric power steering apparatus of the present invention is implemented, for example, as described in
或は、請求項4に記載した様に、自由状態で内外両周縁部に凹凸部を備えた弾性リングを使用する。そして、この弾性リングをスプライン孔の内周面とスプライン軸部の外周面との間に装着した状態で、この弾性リング内外両周縁部に形成した凹凸部を、それぞれスプライン孔の内周面、及び、スプライン軸部の外周面に形成した凹凸部と凹凸係合させる。 Alternatively, as described in claim 4, an elastic ring having uneven portions on both the inner and outer peripheral portions is used in a free state. Then, in a state where the elastic ring is mounted between the inner peripheral surface of the spline hole and the outer peripheral surface of the spline shaft portion, the uneven portions formed on both the inner and outer peripheral portions of the elastic ring are respectively connected to the inner peripheral surface of the spline hole, And it engages with the uneven part formed in the outer peripheral surface of the spline shaft part.
又、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、例えば、請求項5に記載した様に、スプライン孔の内周面のうちで弾性リングの外周縁が対向する部分、及び、スプライン軸部の外周面のうちでこの弾性リングの内周縁が対向する部分の一部に、この弾性リングに向けて突出する突縁を備える。 Further, when the electric power steering apparatus of the present invention is implemented, for example, as described in claim 5, a portion of the inner peripheral surface of the spline hole facing the outer peripheral edge of the elastic ring, and the spline shaft A protruding edge that protrudes toward the elastic ring is provided on a part of the outer peripheral surface of the portion, which is opposed to the inner peripheral edge of the elastic ring.
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、スプライン軸部とスプライン孔とのスプライン係合部のバックラッシュを或る程度確保する構造で、電動モータの回転方向が急激に変換される際等に生じる歯打ち音を十分に抑える事ができる。
即ち、弾性部材の内外両周縁と、スプライン孔の内周面及びスプライン軸部の外周面とが、単なる摩擦係合だけでなく、両凹凸部により機械的に係合する為、上記弾性部材が、電動モータの出力軸とウォーム軸とが回転方向に関して相対変位する事に対し大きな抵抗となる。具体的には、この相対変位の為には、上記弾性部材の外径寄り部分と内径寄り部分とを、円周方向にずらせる方向に、この弾性部材を弾性変形させる必要が生じる。この為、上記抵抗を大きくして、上記歯打ち音を十分に抑えられる。
更に、上記両凹凸部と、雌スプライン歯及び雄スプライン歯の凹凸部との円周方向に関する位相を同じにする事で、上記両凹凸部とこれら両スプライン歯とを同時成形するにより作業能率を高くでき、製造コストを抑えられる。
According to the electric power steering apparatus of the present invention having the above-described configuration, the rotation direction of the electric motor is rapidly increased with a structure that ensures a certain amount of backlash of the spline engaging portion between the spline shaft portion and the spline hole. It is possible to sufficiently suppress the rattling noise that is generated when converted into a sound.
That is, both the inner and outer peripheral edges of the elastic member and the inner peripheral surface of the spline hole and the outer peripheral surface of the spline shaft portion are mechanically engaged not only by frictional engagement but also by both concave and convex portions. The resistance against the relative displacement between the output shaft of the electric motor and the worm shaft in the rotational direction is great. Specifically, for this relative displacement, it is necessary to elastically deform the elastic member in a direction in which the outer diameter portion and the inner diameter portion of the elastic member are shifted in the circumferential direction. For this reason, the resistance is increased to sufficiently suppress the rattling noise.
Further, by making the phase in the circumferential direction of the both concavo-convex portions and the concavo-convex portions of the female spline teeth and the male spline teeth the same, the work efficiency can be improved by simultaneously forming the both concavo-convex portions and both the spline teeth. The cost can be increased and the manufacturing cost can be reduced.
[実施の形態の第1例]
図1〜7は、請求項1〜3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の右端部)に設けたスプライン軸部14と、ウォーム軸6の基端部(図1〜2の左端部)に設けたスプライン孔13との結合部及びその周辺構造にある。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、前述の特許文献1、2に記載された構造を含め、従来から知られている構造と同様であるから、この従来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。
[First example of embodiment]
FIGS. 1-7 has shown the 1st example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-3 . The electric power steering device of this example is characterized by a
上記ウォーム軸6の基端部に上記スプライン孔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、上記出力軸12の先端部に上記スプライン軸部14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、トルクの伝達を自在に結合している。上記スプライン孔13の内周面に形成した各雌スプライン歯17、17のピッチ円直径は、上記スプライン軸部14の外周面に形成した各雄スプライン歯18、18のピッチ円直径よりも少し大きくして、上記スプライン軸部14を上記スプライン孔13に、緩く挿入できる様にしている。従って、これらスプライン軸部14とスプライン孔13とのスプライン係合部19には、ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合部のバックラッシュを解消すべく、上記ウォーム軸6の先端部(図1の右端部)を上記ウォームホイール4に向け変位させる為に、十分なバックラッシュが存在する。言い換えれば、上記ウォーム歯5とウォームホイール4との噛合部のバックラッシュの解消に伴って、上記スプライン係合部19にコジリ等の不都合が発生しにくくしている。
The
上述の様に、緩くスプライン係合した、上記スプライン孔13の内周面と上記スプライン軸部14の外周面との間で上記スプライン係合部から軸方向に外れた部分に、Oリングの如き、円環状の弾性リング23を設けている。この弾性リング23は、ゴムの如きエラストマー等の弾性材により形成している。又、この様な弾性リング23を組付け可能にする為に、上記スプライン軸部14の外周面で、各雄スプライン歯18、18から軸方向に外れた位置(図1〜2の左側)に、全周に亙り内径側係止凹溝20を形成している。この内径側係止凹溝20の底面には、複数の凹部21、21を形成して、この底面に、円周方向に関する凹凸部を設けている。又、上記内径側係止凹溝20の溝底径は、上記弾性リング23の自由状態での内径よりも少し大きくしている。又、上記スプライン孔13の内周面で各雌スプライン歯17、17から軸方向に外れた位置であり、上記内径側係止凹溝20に対向する部分に、全周に亙り、外径側係止凹溝22を形成している。この外径側係止凹溝22の底面には、複数の凹部25、25を形成して、この底面に、円周方向に関する凹凸部を設けている。又、この外径側係止凹溝22の溝底径は、上記弾性リング23の自由状態での外径よりも少し小さくしている。そして、上記弾性リング23を、この外径側係止凹溝22と上記内径側係止凹溝20とに掛け渡す様に係止している。
As described above, a portion that is loosely spline-engaged between the inner peripheral surface of the
この状態で、上記弾性リング23は、これら内径側、外径側両係止凹溝20、22の底面同士の間で、径方向に弾性的に圧縮される。そして、上記弾性リング23を構成する弾性材の一部が、図3〜4に示す様に、上記各凹部21、25内に入り込む。この状態で、上記弾性リング23の内外両周縁と上記両係止凹溝20、22の底面とが、摩擦係合だけでなく、機械的に凹凸係合する。従って、上記弾性リング23の内外両周縁は、上記両係止凹溝20、22の底面と、円周方向にずれ動きにくい状態で係合する。この為、電動モータ7の回転方向変換等に伴って、上記雄、雌両スプライン歯18、17の円周方向側面同士が勢い良く衝突する傾向になった場合、上記弾性リング23が、この衝突しようとする力(出力軸12とウォーム軸6とがトルク伝達方向に相対変位しようとする力)に対して大きな抵抗となる(緩衝作用を発揮する)。即ち、上記雄、雌両スプライン歯17、18の円周方向側面同士が勢い良く衝突する傾向になっても、上記弾性リング23がこの勢いを減衰し、上記衝突を抑える事ができる。要するに、上記電動モータ7の起動、停止、回転方向変換、前記ウォーム軸6の揺動変位等に伴って、上記スプライン軸部14の外周面に形成した各雄スプライン歯18、18の円周方向側面と、上記スプライン孔13の内周面に形成した各雌スプライン歯17、17の円周方向側面とが勢い良く衝突する傾向になっても、上記弾性リング23がこの勢いを減衰し、上記衝突を抑える。この結果、上記スプライン係合部19で、歯打ち音が発生するのを十分に抑える事ができる。
In this state, the
又、上述の通り、本例では上記内径側、外径側両係止凹溝20、22にそれぞれ凹部21、25から成る凹凸部を設けている。これら各凹部21、25から成る凹凸部は、上記雄、雌両スプライン歯18、17と同心であり、且つ、これら雄、雌両スプライン歯18、17から軸方向に外れた位置(図1〜2の左側)にある。そこで、上記各凹部21、25を成形する際、上記雄、雌スプライン歯18、17の転造加工、鍛造加工、ブローチ加工等と同時に加工する事もできる。その場合、上記内径側係止凹溝20の底面に設ける凹部21、21と、上記雄スプライン軸部14の歯底部とは、同形状、且つ、同位相となる(図3〜5)。又、上記外径側係止凹溝22の底面に設ける凹部25、25と、前記スプライン孔13の歯底部とは、同形状、且つ、同位相となる(図3〜5)。この様に、上記各凹部21、25と、上記雄、雌スプライン歯18、17とを同時成形する事で、作業能率が高くなり、製造コストを抑える事ができる。
Further, as described above, in this example, the inner and outer diameter
更に、図7の様に、上記弾性リング23の内外周面に、ピッチが細かい歯車状の凹凸部26a、26aを設けた弾性リング23aとする事もできる。この様な弾性リング23aを使用すれば、この弾性リング23aの内外両周縁と、上記両係止凹溝20、22の底面との係合部の、回転方向に相対変位しようとする力に対する抵抗をより大きくできる。そして、上記雄、雌両スプライン歯18、17が円周方向に勢い良く衝突する傾向になった場合に、歯打ち音発生防止の効果を、より向上させられる。
Further, as shown in FIG. 7, the
[実施の形態の第2例]
図8は、請求項1〜2、4に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、弾性リング23bとして、その内外両周面に、内径側、外径側両係止凹溝20、22にそれぞれ形成された、凹凸部を構成する為の凹部21、25(図3〜4参照)と一致する位相で、これら各凹部21、25に係合可能な形状の凸部28、28を備えたものを使用する。即ち、この弾性リング23bの軸方向中間部の、中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状は、内径側、外径側両係止凹溝20、22の底面と、これら両係止凹溝20、22の底面に形成された上記各凹部21、25同士の間にできる空間の、同方向の断面形状とほぼ同じである。但し、上記内径側係止凹溝20の溝底径は、上記弾性リング23bの自由状態での内径よりも少しだけ大きくしており、又、上記外径側係止凹溝22の溝底径は、上記弾性リング23bの自由状態での外径よりも少し小さくしている。この為、この弾性リング23bは、上記各凹部21、25を形成した、上記内径側、外径側両係止凹溝20、22の底面同士の間で、径方向に弾性的に圧縮される。又、この状態で、上記弾性リング23bに備えた凸部28と、上記内径側、外径側係止凹溝20、22に形成された各凹部21、25とを、凹凸係合させる。この為、上記雄、雌両スプライン歯18、17が円周方向に勢い良く衝突する傾向になった場合、上記弾性リング23bが円周方向に回転しようとする力に対して、より大きな抵抗となる。その他の部分の構成及び作用は、前述の第1例に示した構造と同様である。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 8 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 2 and 4. In the case of this example, as the
[実施の形態の第3例]
図9は、請求項1〜2、4、5に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、内径側、外径側両係止凹溝20、22に凹凸部を構成する為に設けた各凹部21、25の開口縁部に、弾性リング23bに向けて突出する突縁27、27を形成している。そして、これら各突縁27、27を、上記弾性リング23bの内外両周縁部に、弾性的に食い込ませている。この様に、これら各突縁27、27をこの弾性リング23bの内外両周縁部に弾性的に食い込ませている為、上記弾性リング23bを適正位置に保ちつつ、ウォーム軸6と出力軸12とがトルク伝達方向に相対変位する事に対する抵抗をより大きく、適正に確保する事ができる。その他の部分の構成及び作用は、前述の第2例に示した構造と同様である。
尚、図示は省略するが、内径側、外径側両係止凹溝20、22の底面に、凹部に代えて凸部を形成し、この凸部を弾性リングの内外両周縁部に食い込ませる事もできる。この場合、円周方向に関する位相を、雄、雌両スプライン歯の山部と一致させる事が好ましい。
又、図示の例とは逆に、出力軸側にスプライン孔を、ウォーム軸側にスプライン軸部を、それぞれ設ける事もできる。
[Third example of embodiment]
FIG. 9 shows a third example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1, 2, 4, and 5. In the case of this example, it protrudes toward the
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, it replaces with a recessed part and forms a convex part in the bottom face of both inner diameter side and the outer diameter side latching ditch |
Contrary to the illustrated example, a spline hole can be provided on the output shaft side, and a spline shaft portion can be provided on the worm shaft side.
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、6a 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、12a 出力軸
13、13a スプライン孔
14、14a スプライン軸部
15 中間シャフト
16 ステアリングギヤユニット
17 雌スプライン歯
18 雄スプライン歯
19 スプライン係合部
20 内径側係止凹溝
21 凹部
22 外径側係止凹溝
23、23a、23b、23c、23d 弾性リング
24 トルク継手部
25 凹部
26a 凹凸部
27 突縁
28 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2
26a Concavity and
Claims (5)
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