JP5077124B2 - Torque transmission joint and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の対象となるトルク伝達用継手及び電動式パワーステアリング装置のうちの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。又、トルク伝達用継手は、例えば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トルク伝達部に組み込み、操舵時に歯打ち音が発生する事を抑えつつ、上記出力軸から上記ウォーム軸に上記補助動力を伝達するものである。 The electric power steering device of the torque transmission joint and the electric power steering device that are the subject of the present invention is used as a steering device of an automobile. By using an electric motor as an auxiliary power source, a driver is used. Reduces the force required to operate the steering wheel. In addition, the torque transmission joint is incorporated in the torque transmission section between the output shaft of the electric motor and the worm shaft of the speed reducer constituting such an electric power steering device, for example, so that rattling noise is generated during steering. The auxiliary power is transmitted from the output shaft to the worm shaft while being suppressed.
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、広く実施されている。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. Also, in such a power steering device, an electric power steering device using an electric motor as an auxiliary power source has been widely implemented. 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操舵用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、上記操舵用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操舵用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に基づき、上記操舵用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 steering wheel is rotated by the operation of the steering wheel, and the steering rotation shaft that gives the steering wheel with the rotation is electrically operated. Auxiliary power of the motor is applied through a reduction gear. In general, a worm reducer is used as the reducer. In the case of an electric power steering apparatus using a worm speed reducer, a worm that is rotationally driven by the electric motor and a worm wheel that rotates together with the steering rotating shaft are engaged with each other, and the auxiliary power of the electric motor is steered by the steering. It can be transmitted to the rotating shaft. However, in the case of a worm speed reducer, if no measures are taken, a rattling sound is generated when the rotation direction of the steering rotation shaft is changed based on the backlash existing in the meshing portion of the worm and the worm wheel. An unpleasant noise called 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1〜3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6〜7は、このうちの特許文献2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、操舵用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、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、上記ウォーム軸6に設けたウォーム歯5を、上記ウォームホイール4に向け押圧している。この様な構成により、これらウォーム歯5とウォームホイール4との間のバックラッシュを抑え、上記歯打ち音の発生を抑えている。尚、このバックラッシュの解消に伴って、上記ウォーム軸6の中心軸と上記電動モータ7の出力軸12の中心軸とは、厳密には一致しなくなる。但し、これら両中心軸同士のずれは極く僅かであり、上記ウォーム軸6と上記出力軸12とは、実質的には同心のままである。
Conventionally, as described in Patent Documents 1 to 3, it is considered that the worm is elastically pressed toward the worm wheel by an elastic member such as a spring as a structure that can suppress the generation of such rattling noise. ing. 6 to 7 show an example of the electric power steering device described in Patent Document 2 among them. A front end portion of a steering shaft 2 that is a steering rotation 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、上記出力軸12の先端部と上記ウォーム軸6の基端部との接続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の基端部とを回転力の伝達を自在に接続する為に、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によりトルク伝達用継手15を構成し、上記出力軸12と上記ウォーム軸6とを、回転力の伝達を自在に接続している。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の基端部との接続部(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える様にする為に必要である。又、上記出力軸12の中心軸と上記ウォーム軸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。特に、前記コイルばね11等の弾性部材により上記ウォーム軸6に設けたウォーム歯5を前記ウォームホイール4に向け押圧して、これらウォーム歯5とウォームホイール4との間のバックラッシュを解消する構造の場合には、上記スプライン係合部のバックラッシュを設ける事は必須となる。
If the
ところが、この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の回転方向が変換される瞬間に、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。この様な歯打ち音は、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、このスプライン係合部の組立が可能な範囲で、更には、上記ウォーム歯5とウォームホイール4との間のバックラッシュを解消できる範囲で、小さく抑える様にしていた。但し、上記スプライン係合部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。
However, when there is backlash in the spline engaging portion, at the moment when the rotation direction of the electric motor 7 is changed, the circumferential side surface of the male spline teeth provided on the outer peripheral surface of the
この様な事情に鑑み、例えば特許文献4、5には、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、Oリング等の弾性緩衝部材を弾性的に圧縮した状態で設ける事により、スプライン係合部で歯打ち音が発生する事を防止する発明が記載されている。図8は、このうちの特許文献4に記載されたトルク伝達用継手15aを示している。このトルク伝達用継手15aの場合、スプライン軸部14aの外周面の一部に、凹溝状の係止溝16を全周に亙り形成している。そして、この係止溝16とスプライン孔13の内周面との間に設けられた環状隙間17内に、弾性緩衝部材である弾性リング18を弾性的に圧縮した状態で組み込んでいる。これにより、この弾性リング18の内外両周縁を、上記係止溝16の外周面及び上記スプライン孔13の内周面にそれぞれ摩擦係合させて、上記スプライン軸部14aとこのスプライン孔13とのトルク伝達方向の相対変位速度を抑え、上記歯打ち音の発生を抑えている。
In view of such circumstances, for example, in Patent Documents 4 and 5, an elastic buffer member such as an O-ring is provided in an elastically compressed state between the outer peripheral surface of the spline shaft portion and the inner peripheral surface of the spline hole. Thus, an invention for preventing occurrence of rattling noise at the spline engaging portion is described. FIG. 8 shows a
又、上記特許文献5に記載されたトルク伝達用継手15bの場合には、図9に示す様に、スプライン軸部14bの外周面に、軸方向に離隔した状態で、1対の係止溝16a、16bを形成している。そして、これら各係止溝16a、16bとスプライン孔13の内周面との間に設けられた1対の環状隙間17a、17b内に、弾性リング18a、18bを、それぞれ弾性的に圧縮した状態で組み込んでいる。これにより、上述した特許文献4に記載された構造の場合と同様に、歯打ち音の発生を抑制している。
Further, in the case of the
ところで、上述の様に、弾性緩衝部材を使用して歯打ち音の発生を抑制する場合、この弾性緩衝部材に必要となる弾力の大きさは、電動モータの出力軸とウォーム軸との間(スプライン係合部)で伝達されるトルクの大きさに応じて異なる。この為、上述した特許文献4、5に記載された従来構造の場合には、弾性リングとして、スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさに応じた弾力を有するものを使用する必要がある。更に、上記弾性リングとして、この弾性リングの設置スペースとなる、環状隙間の形状(断面形状)や大きさに見合うものを使用する必要もある。従って、上記特許文献4、5に記載された従来構造の場合には、スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや環状隙間の形状・大きさが一つでも異なると、それまで使用していた弾性リングをそのまま使用して、歯打ち音の発生を防止する事が難しくなる為、別途種類の異なる弾性リングが新たに必要となる。この為、歯打ち音の発生防止に適した弾性リングを得る為のコストが嵩み、電動式パワーステアリング装置のコスト上昇の原因となる。 By the way, as described above, when the elastic buffer member is used to suppress the occurrence of rattling noise, the magnitude of elasticity required for the elastic buffer member is between the output shaft of the electric motor and the worm shaft ( Depending on the magnitude of the torque transmitted by the spline engaging portion). For this reason, in the case of the conventional structures described in Patent Documents 4 and 5 described above, it is necessary to use an elastic ring having elasticity corresponding to the magnitude of torque transmitted by the spline engaging portion. . Furthermore, it is necessary to use an elastic ring that matches the shape (cross-sectional shape) and size of the annular gap, which is the installation space for the elastic ring. Therefore, in the case of the conventional structures described in Patent Documents 4 and 5, if the magnitude of the torque transmitted by the spline engaging portion or the shape / size of the annular gap is different, it has been used until then. Therefore, it is difficult to prevent the occurrence of rattling noise by using the elastic ring as it is, so that a different type of elastic ring is newly required. For this reason, the cost for obtaining an elastic ring suitable for preventing the occurrence of rattling noise increases, which causes an increase in cost of the electric power steering apparatus.
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや設置スペースの形状等に応じて、弾力の大きさや形状等を調整自在な弾性緩衝部材を実現し、上記スプライン係合部での歯打ち音の発生を抑制できる構造の低コスト化を図るべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention realizes an elastic cushioning member capable of adjusting the magnitude and shape of elasticity according to the magnitude of torque transmitted by the spline engaging portion and the shape of the installation space. The present invention has been invented to reduce the cost of the structure that can suppress the occurrence of rattling noise at the spline engaging portion.
本発明のトルク伝達用継手及び電動式パワーステアリング装置のうち、請求項1に記載したトルク伝達用継手の発明は、軸方向に関して互いに直列に配置された1対の回転軸の端部同士の間でトルクを伝達する為のもので、スプライン孔とスプライン軸部とを備える。
このうちのスプライン孔は、上記両回転軸のうちの一方の回転軸の端面に開口する状態で設けられたもので、内周面に雌スプライン部を形成している。
又、上記スプライン軸部は、上記両回転軸のうちの他方の回転軸の端部に設けられたもので、外周面に雄スプライン部を形成している。
そして、上記スプライン孔と上記スプライン軸部とをスプライン係合させる事により、上記両回転軸同士の間でトルクの伝達を可能に接続して成る。
更に、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に、弾性緩衝部材を、これら両周面同士の間で弾性的に圧縮した状態で設けている。
特に、本発明のトルク伝達用継手に於いては、上記弾性緩衝部材が、複数の弾性リングを径方向に重畳させた状態で集合して成るものである。好ましくは、これら各弾性リングとして、同一諸元を有するものを使用する。
Of the torque transmission joint and the electric power steering apparatus according to the present invention, the torque transmission joint according to the first aspect is provided between ends of a pair of rotating shafts arranged in series with respect to the axial direction. For transmitting torque with a spline hole and a spline shaft.
Of these, the spline hole is provided so as to open to the end surface of one of the two rotating shafts, and forms a female spline portion on the inner peripheral surface.
The spline shaft portion is provided at the end of the other rotation shaft of the two rotation shafts, and forms a male spline portion on the outer peripheral surface.
The spline hole and the spline shaft portion are spline-engaged so that torque can be transmitted between the rotary shafts.
Further, an elastic buffer member is provided between the inner peripheral surface of the spline hole and the outer peripheral surface of the spline shaft portion in a state of being elastically compressed between the two peripheral surfaces.
In particular, in the torque transmission joint according to the present invention, the elastic buffer member is formed by aggregating a plurality of elastic rings in a radial direction . Preferably, those elastic rings having the same specifications are used.
又、上述した本発明のトルク伝達用継手を実施する場合には、例えば請求項2に記載した発明の様に、上記スプライン軸部の外周面のうちで上記雄スプライン部から軸方向に外れた部分に、凹溝状の係止溝を全周に亙り形成する。これにより、この係止溝と上記スプライン孔の内周面との間に、径方向寸法が全周に亙り一定である円環状の環状隙間を形成し、この環状隙間内に上記弾性緩衝部材を設ける。
又、請求項3に記載した、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、操舵用回転軸と、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータとを備える。
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、上記操舵用回転軸は、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。この様な操舵用回転軸としては、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6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19、更には、ステアリングギヤユニット20の入力軸(ピニオン軸)が採用可能である。
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操舵用回転軸の一部に、この操舵用回転軸と同心に支持されて、この操舵用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り、このウォーム歯を上記ウォームホイールに噛合させた状態で、上記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により上記ハウジングに対し回転自在に支持している。
又、上記電動モータは、上記ウォームを回転駆動する為のものである。
そして、この電動モータの出力軸と上記ウォーム軸とをトルク伝達用継手により、トルク伝達自在に接続している。
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、上記トルク伝達用継手が、前述の請求項1〜2のうちの何れか1項に記載したトルク伝達用継手である。
When the above-described torque transmission joint according to the present invention is implemented, for example, as in the invention described in claim 2, the spline shaft portion is disengaged in the axial direction from the male spline portion in the outer peripheral surface of the spline shaft portion. A concave groove-like locking groove is formed in the part over the entire circumference. Thus, an annular annular gap having a constant radial dimension over the entire circumference is formed between the locking groove and the inner peripheral surface of the spline hole, and the elastic buffer member is placed in the annular gap. Provide.
Further, the electric power steering apparatus according to the third aspect is similar to the above-described conventionally known electric power steering apparatus, and includes a housing, a rotating shaft for steering, a worm wheel, a worm, and an electric motor. A motor.
Of these, the housing is supported by a fixed part such as a vehicle body and does not rotate during steering.
The steering rotation 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 as it rotates. As such a rotating shaft for steering, any shaft that moves in synchronization with the steering wheel and the steering wheel can be employed. For example, the input shaft (pinion shaft) of the steering shaft 2 or the
The worm wheel is supported on a part of the steering rotation shaft inside the housing, concentrically with the steering rotation shaft, and rotates together with the steering rotation shaft.
The worm is formed by providing a worm tooth at an intermediate portion of the worm shaft in the axial direction. With the worm tooth engaged with the worm wheel, both end portions of the worm shaft in the axial direction are respectively attached to the housing by bearings. It is supported so that it can rotate freely.
The electric motor is for rotationally driving the worm.
The output shaft of the electric motor and the worm shaft are connected to each other by a torque transmission joint so as to be able to transmit torque.
In particular, in the electric power steering apparatus of the present invention, the torque transmission joint is the torque transmission joint according to any one of claims 1 and 2 .
上述の様な構成を有する本発明のトルク伝達用継手及び電動式パワーステアリング装置の場合、弾性緩衝部材を複数の弾性リングを集合する事により構成している為、スプライン係合部(電動モータの出力軸とウォーム軸との間)で伝達されるトルクの大きさに応じて、弾性リングの本数を変える事により、歯打ち音の発生を抑制するのに必要となる弾力を容易に得られる。
更に、本発明の場合には、上記弾性緩衝部材を設置する為の設置スペースに合わせて、この弾性緩衝部材を構成する弾性リングの本数や配置(配列)を変更する事もできる。
従って、本発明の場合には、スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや設置スペースの形状・大きさに応じて、種類の異なる弾性緩衝部材が新たに必要になる事はなく、上記弾性緩衝部材を構成する弾性リングの本数や配置を適宜変更する事により、歯打ち音の発生防止に適した弾性緩衝部材を容易に得る事ができる。
又、本発明の場合には、上記弾性緩衝部材を同一諸元を有する弾性リングからでも構成できる為、この弾性緩衝部材のコストも抑えられる。
この様に、本発明の場合には、スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや設置スペースの形状・大きさに拘わらず、歯打ち音の発生防止に適した弾性緩衝部材を、容易に且つ低コストで得られる。この為、上記スプライン係合部での歯打ち音の発生を抑制できる構造の低コスト化を図れる。
In the case of the torque transmission joint and the electric power steering apparatus according to the present invention having the above-described configuration, the elastic buffer member is configured by assembling a plurality of elastic rings. By changing the number of elastic rings according to the magnitude of torque transmitted between the output shaft and the worm shaft, it is possible to easily obtain the elasticity necessary to suppress the generation of rattling noise.
Further, in the case of the present invention, the number and arrangement (arrangement) of the elastic rings constituting the elastic buffer member can be changed in accordance with the installation space for installing the elastic buffer member.
Therefore, in the case of the present invention, there is no need for a new type of elastic buffer member according to the magnitude of the torque transmitted by the spline engaging portion and the shape / size of the installation space. By appropriately changing the number and arrangement of the elastic rings constituting the buffer member, it is possible to easily obtain an elastic buffer member suitable for preventing the occurrence of rattling noise.
In the case of the present invention, since the elastic buffer member can be constituted by an elastic ring having the same specifications, the cost of the elastic buffer member can be reduced.
Thus, in the case of the present invention, an elastic cushioning member suitable for preventing the occurrence of rattling noise can be easily obtained regardless of the magnitude of torque transmitted by the spline engaging portion and the shape / size of the installation space. And it can be obtained at low cost. For this reason, the cost reduction of the structure which can suppress generation | occurrence | production of the rattling sound in the said spline engaging part can be achieved.
図1〜5は、本発明の実施の形態の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の先端部と、ウォーム軸6の基端部との接続部に設けた、トルク伝達用継手15cの構造にある。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、広く実施されている従来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。尚、前述の図6〜7と図1とで、ハウジング3に対する電動モータ7の取付方向が異なっているが、この点は、設置する自動車に応じ適宜設計的に変更するものであって、本例の特徴部分とは関係がない。
1 to 5 show an example of an embodiment of the present invention. The feature of the electric power steering device of this example is the structure of a torque transmission joint 15c provided at the connection between the distal end portion of the
本例の構造の場合には、図1〜4に示す様に、一方の回転軸である上記ウォーム軸6の基端部(図1〜4の右端部)に、内周面に雌スプライン部を形成したスプライン孔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(図1〜4の左端部)に、外周面に雄スプライン部を形成したスプライン軸部14c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14c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、回転力の伝達を可能に結合し、トルク伝達用継手15cを構成している。
In the case of the structure of this example, as shown in FIGS. 1 to 4, a female spline portion is formed on the inner peripheral surface of the base end portion (the right end portion of FIGS. Is formed concentrically with the
又、本例の場合には、上記スプライン孔13の内周面を構成する各雌スプライン歯21、21のピッチ円直径を、上記スプライン軸部14cの外周面を構成する各雄スプライン歯22、22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14c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14cとスプライン孔13とのスプライン係合部には、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の左端部)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と上記ウォームホイール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にコジリ等の不都合が発生しにくくしている。
In the case of this example, the pitch circle diameter of the
又、本例の場合には、上記スプライン軸部14cの外周面で、上記各雄スプライン歯22、22から軸方向に外れた部分(図1〜4の右側部分)に、凹溝状の係止溝16cを、全周に亙り形成している。これにより、この係止溝16cと上記スプライン孔13の内周面との間に、円環状の環状隙間17cを形成している。
Further, in the case of this example, a concave groove-like engagement is formed on the outer circumferential surface of the
そして、本例の場合、この環状隙間17c内に、弾性緩衝部材である弾性リング集合体23を、弾性的に圧縮した状態で組み込んでいる。この弾性リング集合体23は、同一諸元を有する複数本の弾性リング24、24を密に(それぞれの表面同士を当接させた状態で)集合して成るもので、上記スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや上記環状隙間17cの形状や大きさに応じて、上記各弾性リング24、24の本数や配置を適宜変更する事ができる。
In the case of this example, the
具体的には、図1、2に示す様に、上記弾性リング集合体23を、3本の弾性リング24、24から構成する事もできるし、図3の(a)に示した様に、上記弾性リング集合体23を、4本の弾性リング24、24から構成する事もできる。この様に4本の弾性リング24、24を使用する構造は、3本の弾性リング24、24を使用する構造の場合に比べて、上記電動モータ7の出力軸12から上記ウォーム軸6に伝達されるトルクが大きい場合に実施する。更に、図3の(b)に示した様に、上記弾性リング集合体23を、5本の弾性リング24、24から構成する事もできる。反対に、伝達されるトルクが小さい場合には、次述する図4に示す様に、上記弾性リング集合体23を、2本の弾性リング24、24から構成する事もできる。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the
即ち、上記トルクが小さく、しかも、上記図1〜3に示した構造の場合に比べて、上記環状隙間17cの径方向寸法(係止溝16cの外周面とスプライン孔13の内周面との間の寸法)が小さい場合には、参考例として示す、図4の(a)に示す様に、この環状隙間17c内に、2本の弾性リング24、24を軸方向に並べて配置する事ができる。又、上記図1〜3に示した構造の場合に比べて、上記環状隙間17cの軸方向寸法が小さい場合には、図4の(b)に示す様に、この環状隙間17c内に、2本の弾性リング24、24を径方向に重畳させて配置する事もできる。
That is, the torque is small and the radial dimension of the
上記弾性リング集合体23を構成する上記各弾性リング24、24は、汎用性の高い規格品のOリングであり、ゴムの如きエラストマー等の弾性材製で、互いに同一形状を有する。具体的には、図5に示す様に、上記各弾性リング24は、全体形状が円環状で、自由状態での断面形状を略円形としている。又、自由状態での線径dは、全周に亙り一定であり、弾性的に圧縮した状態で、上記環状隙間17c内に少なくとも2本以上配置できる程度の大きさを有する。この為、本例の場合、上記各弾性リング24、24の個々の弾力の大きさは、上記環状隙間17c内に、1本の弾性リング18、18a、18b(図8、9参照)を組み込むと仮定した場合の、これら各弾性リング18、18a、18bの弾力に比べて小さい。尚、上記線径dは、上記弾性リング集合体23の弾力の大きさ及び形状等を細かく調整自在とする為に、後述する組み付け作業が面倒にならない範囲で、できるだけ小さくする事が好ましい。又、上記各弾性リング24の自由状態での内径寸法rは、上記係止溝16cの溝底径R(図2参照)よりも少しだけ小さい(r<R)。
The elastic rings 24 and 24 constituting the
上述の様な弾性リング集合体23を、上記環状隙間17c内に組み付ける作業は、次の様にして行う。以下の説明は、上記図1、2に示した、3本の弾性リング24、24から構成される弾性リング集合体23を例に説明する。先ず、上記係止溝16cの外周面に、この弾性リング集合体23を構成する2本の弾性リング24、24を締り嵌めにより外嵌する。次いで、これら2本の弾性リング24、24の外周面に(外周面同士の間を跨ぐ状態で)、残り1本の弾性リング24をやはり締り嵌めにより外嵌して、内径側の2本の弾性リング24、24と外径側の1本の弾性リング24とを径方向に重畳させる。この様にして、上記弾性リング集合体23を上記係止溝16cに装着したならば、この弾性リング集合体23(弾性リング24、24)を外径側から圧縮し(押し潰し)つつ、前記スプライン軸部14cを、前記スプライン孔13内に挿入する(スプライン係合させる)。
The operation of assembling the
この様にして上記弾性リング集合体23を上記環状隙間17c内に組み付けた状態で、この弾性リング集合体23を構成する上記各弾性リング24、24は、弾性的に押し潰された状態となり、それぞれが圧縮量に応じた弾力を生じる。これにより、上記図1、2に示した構造の場合には、上記係止溝16cの外周面と、上記弾性リング集合体23の内径側に配置された2本の弾性リング24、24の内周縁とが摩擦係合し、上記スプライン孔13の内周面と、上記弾性リング集合体23の外径側に配置された1本の弾性リング24の外周縁とが摩擦係合する。更に、上記内径側に配置された2本の弾性リング24、24の外周縁と、上記外径側に配置された1本の弾性リング24の内周縁とが摩擦係合する。又、図3、4の何れの構成を採用した場合にも、組み付け状態で、上記各弾性リング24、24の内外両周縁、上記係止溝16cの外周面、上記スプライン孔13の内周面が、それぞれ摩擦係合する。そして、上記図1〜4に示した何れの場合にも、上記弾性リング集合体23が、上記各弾性リング24、24の本数に応じた弾力を有する状態となる。
With the
上述の様な構成を有する本例の場合には、電動モータ7の回転方向の変換等に伴って、前記雌、雄両スプライン歯21、22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に、上記弾性リング集合体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)に対して十分な大きさの抵抗を発揮する(緩衝作用を発揮する)。即ち、上記雌、雄両スプライン歯21、22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、上記弾性リング集合体23がこの勢いを減衰し、上記衝突を抑える事ができる。この結果、本例の場合には、上記スプライン軸部14cと上記スプライン孔13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した構造で、このスプライン係合部で歯打ち音が発生する事を十分に抑えられる。
In the case of this example having the above-described configuration, the circumferential side surfaces of the female and
しかも、本例の場合には、上述の様に、上記電動モータ7の出力軸12から上記ウォーム軸6に伝達されるトルクの大きさに応じて、上記弾性リング集合体23を構成する上記各弾性リング24、24の本数を変える事ができる為、上記歯打ち音の発生を抑制するのに適切な弾力を容易に得られる。更に、本例の場合には、上記環状隙間17の形状(断面形状)や大きさに応じて、上記各弾性リング24、24の本数や配置(配列)を変更する事もできる。従って、本例の場合には、上記スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや上記環状隙間17cの形状・大きさに応じて、前述した特許文献4、5に記載された従来構造の場合の様に、種類の異なる弾性リング18、18a、18b(図8、9参照)が新たに必要になる事はなく、上記各弾性リング24、24の本数や配置を変更する事により、歯打ち音の発生防止に適した上記弾性リング集合体23を容易に得られる。又、本例の場合には、この弾性リング集合体23を、同一諸元を有する弾性リング24、24から構成している為、新たに弾性リング18、18a、18bを設計・製造等する場合に比べて、上記弾性リング集合体23を得る為のコストも抑えられる。この様に、本例の場合には、上記スプライン係合部で伝達されるトルクの大きさや設置スペースの形状・大きさに拘わらず、歯打ち音の発生防止に適した弾性リング集合体23を、容易に且つ低コストで得られる為、この様な弾性リング集合体23を備えたトルク伝達用継手15c、及び、このトルク伝達用継手15cを組み込んだ、本例の電動式パワーステアリング装置の低コスト化を図れる。
In addition, in the case of this example, as described above, each of the elastic ring aggregates 23 that constitute the
本発明を実施する場合に、弾性リング集合体を構成する各弾性リングの本数は、上述した実施の形態の場合に限定されず、電動モータの出力軸とウォーム軸との間で伝達されるトルクの大きさや設置スペースに応じて適宜変更する事ができる。又、上記各弾性リングの自由状態での断面形状は、図示の場合の様な断面円形のものに限定されず、断面矩形、断面三角形、断面楕円形等でも良い。又、本発明を実施する場合に、例えば、前述した特許文献5に記載された従来構造の場合と同様に、軸方向に離隔した状態で、1対の弾性リング集合体を設ける事もできる。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。 When carrying out the present invention, the number of elastic rings constituting the elastic ring assembly is not limited to the above-described embodiment, and torque transmitted between the output shaft of the electric motor and the worm shaft. It can be appropriately changed according to the size and installation space. The cross-sectional shape of each elastic ring in the free state is not limited to a circular cross-section as shown in the figure, and may be a cross-sectional rectangle, a cross-sectional triangle, a cross-sectional ellipse or the like. Further, when the present invention is implemented, a pair of elastic ring assemblies can be provided in a state of being separated in the axial direction as in the case of the conventional structure described in Patent Document 5 described above, for example. 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 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 出力軸
13 スプライン孔
14、14a〜14c スプライン軸部
15、15a〜15c トルク伝達用継手
16、16a〜16c 係止溝
17、17a〜17c 環状隙間
18、18a、18b 弾性リング
19 中間シャフト
20 ステアリングギヤユニット
21 雌スプライン歯
22 雄スプライン歯
23 弾性リング集合体
24 弾性リング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2
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