JP2003028180A - ジョイント機構及びそれを用いた操舵補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータの出力軸とこの出力軸によって回
転駆動される回転軸とを、打音を生じることなくコスト
安価に連結することができるジョイント機構及びそれを
用いた操舵補助装置を提供する。 【解決手段】 ジョイント８１の内周に、ウォーム軸７
０が一体回転可能に係合されるスプライン穴（係合部）
８１ａを設けて、このスプライン穴８１ａと上記ウォー
ム軸７０との間に粘性を有する緩衝剤８３を介在させ
る。さらに、上記ジョイント８１の端部にシール部材８
４を設けて、そのジョイント８１とウォーム軸７０との
間をシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータの出力
軸と回転軸とを連結するジョイント機構及びそれを用い
た操舵補助装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用の操舵補助装置として、
図５に示すように、操舵輪（ハンドル）１０１を取り付
けた第１操舵軸１０２と、この第１操舵軸１０２の下方
に直列に設けられた第２操舵軸１０４とを、トーション
バー１０３を介して互いに連結し、第１操舵軸１０２と
第２操舵軸１０４との相対的な回転変位量に基づいて、
トルクセンサ１０５により操舵トルクを検出するととも
に、このトルクセンサ１０５の検出結果や車速、ハンド
ル操舵角等に基づいて操舵補助用の電動モータ１０６を
駆動し、この電動モータ１０６の回転を減速機構１０９
により減速して第２操舵軸１０４に伝達することによ
り、操舵輪１０１による手動操舵力を補助するものが提
供されている。

【０００３】上記減速機構１０９は、図６に示すように
ウォームが設けられたウォーム軸１０７と、このウォー
ムに噛み合わせた状態で第２操舵軸１０４に一体回転可
能に取り付けられた合成樹脂製のウォームホイール１０
８とによって構成されており、上記ウォーム軸１０７の
一端部は、電動モータ１０６の出力軸１０６ａにジョイ
ント１１１を介して一体回転可能に連結されている。

【０００４】上記ジョイント１１１は、筒体１１２の一
端側の内周にスプライン穴１１３を形成したものが一般
に使用されており、このスプライン穴１１３にウォーム
軸１０７の一端部に形成されたスプライン軸１１４を噛
み合わせ、他端側を電動モータ１０６の出力軸１０６ａ
に一体回転可能に嵌合することにより、当該出力軸１０
６ａの回転をウォーム軸１０７に伝達することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記操舵補
助装置においては、ジョイント１１１のスプライン穴１
１３とウォーム軸１０７のスプライン軸１１４との噛み
合わせ部分のガタ（噛み合わせ誤差）に起因して打音が
発生し、これが車内に伝搬してドライバーや同乗者に不
快感を与えることがあった。このため、スプライン穴１
１３とスプライン軸１１４との噛み合わせ部分のガタを
小さくするために、スプライン穴１１３及びスプライン
軸１１４の精度を向上させている。

【０００６】しかしながら、スプライン穴１１３及びス
プライン軸１１４の精度を向上させるには、コストが増
加するという問題があった。さらに、スプライン穴１１
３にスプライン軸１１４を高精度に嵌合させると、ウォ
ーム軸１０７と出力軸１０６ａとの間の僅かな偏芯ある
いは傾きによって、両軸１０６ａ，１０７の連結が困難
になったり、軸振れが生じて異音が発生したり、ウォー
ム軸１０７の回転抵抗が大きくなったりする。本発明は
上記の事情に鑑みて提案されたものであって、電動モー
タの出力軸とこの出力軸によって回転駆動される回転軸
とを、打音を生じることなくコスト安価に連結すること
ができるジョイント機構及びそれを用いた操舵補助装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の手段を採用している。すなわち、本発
明のジョイント機構は、電動モータの出力軸に回転軸を
一体回転可能に連結するジョイント機構であって、ジョ
イントの内周に形成され、上記回転軸が一体回転可能に
係合される係合部と上記回転軸との間に、粘性を有する
緩衝剤を介在させるとともに、上記ジョイントの端部
に、当該ジョイントと回転軸との間をシールするシール
部材を設けるという手段を採用している（請求項１）。

【０００８】このように構成されたジョイント機構によ
れば、係合部と回転軸との間に緩衝剤を介在させている
ので、係合部と回転軸との間のガタに起因して打音が発
生するのを抑制することができる。これによって、係合
部と回転軸との間のガタを大きくすることができるの
で、電動モータの出力軸と回転軸との偏芯及び傾きを吸
収もしくは許容することができる。また、シール部材に
よって、緩衝剤がジョイント内部より漏れ出すのを防ぐ
ことができる。

【０００９】また、上記ジョイントの内周に、このジョ
イント内部の空気を抜くための軸方向の溝部を設けるこ
とが好ましい（請求項２）。この場合、ジョイントに回
転軸及び出力軸を連結する際に、ジョイント内部の空気
を溝部より抜くことができる。

【００１０】また、本発明の操舵補助装置は、電動モー
タの回転をウォームが設けられた回転軸としてのウォー
ム軸と、このウォーム軸のウォームに噛み合わせたウォ
ームホイールとを介して操舵軸に伝達することにより操
舵補助を行う操舵補助装置において、前記電動モータの
出力軸とウォーム軸とを請求項１または請求項２に記載
のジョイント機構を用いて連結しているという手段を採
用している（請求項３）。

【００１１】このように構成された操舵補助装置によれ
ば、係合部とウォーム軸との間に緩衝剤を介在させてい
るので、係合部とウォーム軸との間のガタに起因して打
音が発生するのを抑制することができる。これによっ
て、係合部とウォーム軸との間のガタを大きくすること
ができるので、電動モータの出力軸とウォーム軸との偏
芯及び傾きを吸収もしくは許容することができる。ま
た、シール部材によって、緩衝剤がジョイント内部より
漏れ出すのを防ぐことができる。

【００１２】また、前記ウォーム軸をウォームホイール
へ向けて偏倚可能に支持し、このウォーム軸を付勢手段
によってウォームホイール方向へ付勢していることが好
ましい（請求項４）。この場合、ウォーム軸がウォーム
ホイールへ向けて偏倚可能であるので、電動モータの出
力軸に対するウォーム軸の偏芯及び傾きを吸収もしくは
許容することができる点と相まって、ウォーム軸をウォ
ームホイールへ向けて無理なく移動させることができ
る。このため、上記付勢手段によってウォーム軸をウォ
ームホイールの摩耗に追従させて確実に移動させること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る操舵補助装置
の一実施の形態における電動モータ及び減速機構部分を
示す断面図であり、図２（ａ）は図１に示したジョイン
ト機構の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−II
ｂ線断面図であり、図３はこの操舵補助装置の全体構造
を示す断面図である。以下、図に基づいてこのジョイン
ト機構及びそれを用いた操舵補助装置について説明す
る。上記操舵補助装置は、図３に示すように上端に操舵
輪１を取り付ける第１操舵軸２と、この第１操舵軸２の
下端にトーションバー３を介して連結された筒状の第２
操舵軸４と、上記第１操舵軸２と第２操舵軸４との相対
的な回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセン
サ５と、このトルクセンサ５等の検出結果に基づいて駆
動される操舵補助用の電動モータ６と、この電動モータ
６の回転を減速して第２操舵軸４に伝達する減速機構７
とを備えている。

【００１４】上記第１操舵軸２は、第１ステアリングコ
ラム９及び第２ステアリングコラム１０に包囲された状
態で支持されており、第１ステアリングコラム９はブラ
ケット１２を介して車体Ａに取り付けられている。ま
た、上記トルクセンサ５はセンサハウジングＨ１に収容
されており、上記減速機構７はギヤハウジングＨ２に収
容されており、上記電動モータ６はギヤハウジングＨ２
に取り付けられている。

【００１５】上記第１操舵軸２は、上端部に前記操舵輪
１が取り付けられた筒状の第１軸体２ａと、この第１軸
体２ａの下端部に軸方向への移動が許容された状態で一
体回転可能に嵌合された棒状の第２軸体２ｂと、この第
２軸体２ｂにピン２ｃにより連結された筒状の第３軸体
２ｄとを備えている。上記第１軸体２ａは、その中間部
が軸受１３を介して円筒状の第１ステアリングコラム９
に回転自在に支持されている。また、上記第１及び第２
軸体２ａ，２ｂ間には、自動車の衝突時等において運転
者から操舵輪１に作用する衝撃エネルギーを吸収するた
めの合成樹脂製の緩衝部材２ｅが設けられている。さら
に、第３軸体２ｄと第２操舵軸４との間には上記トルク
センサ５が配置されている。

【００１６】上記第２ステアリングコラム１０は、その
上端部が第１ステアリングコラム９に摺動自在に嵌合さ
れ、下端部が前記センサハウジングＨ１に嵌入されてお
り、上記衝撃エネルギーを吸収する際に、第１ステアリ
ングコラム９を第２ステアリングコラム１０に対して軸
方向へ移動させ得るようになっている。上記第２操舵軸
４の内部にはトーションバー３が導入されており、当該
第２操舵軸４の下端部は、ピン４ａにより前記トーショ
ンバー３に一体回転可能に連結されている。また、この
第２操舵軸４の軸方向の中間部は、一対の軸受１４，１
５を介して上記ギヤハウジングＨ２に回転可能に支持さ
れており、これら軸受１４，１５の相互間４ｂにウォー
ムホイール７２の内周が一体回転可能に嵌合されてい
る。

【００１７】減速機構７は、図１に示すように、上記電
動モータ６の出力軸６０にこの発明のジョイント機構８
を用いて連結されたウォーム軸７０と、上記第２操舵軸
４に一体回転可能に嵌合された上記ウォームホイール７
２とを備えている。ウォーム軸７０の軸方向の中間部に
は、ウォーム７１が一体形成されており、このウォーム
７１はウォームホイール７２に噛み合わせてある。した
がって、電動モータ６の出力軸６０の回転をウォーム軸
７０とウォームホイール７２とによって減速して第２操
舵軸４に伝達することができる。この第２操舵軸４の回
転は、車輪に連結された例えばラックピニオン式の舵取
機構にユニバーサルジョイントJ（図３参照）を介して
伝達される。

【００１８】上記ウォーム軸７０は、第２操舵軸４の軸
線と直交させた状態で配置されており、その一端部及び
他端部がそれぞれ第１及び第２軸受１６，１７を介して
上記ギヤハウジングＨ２の第１及び第２軸受孔９１，９
２に回転可能に支持されている（図１参照）。上記第１
軸受１６は、ころがり軸受によって構成されたものであ
り、ウォーム軸７０の一端部が内輪に圧入され、上記第
１軸受孔９１に外輪が挿入されている。また、この第１
軸受孔９１内には、第１軸受１６の外輪に当接してウォ
ーム軸７０の軸長方向へのがたつきを防止するための筒
状のねじ体１８が螺着されている。上記第２軸受１７
は、メタル軸受によって構成されたものであり、ウォー
ムホイール７２方向に偏倚できるように第２軸受孔９２
に取り付けられている。すなわち、図４にも示すよう
に、この第２軸受孔９２の内奥部と第２軸受１７との間
には、隙間９２ａが設けられており、第２軸受１７は上
記隙間９２ａ分だけウォームホイール７２側へ移動でき
るようになっている。尚、第２軸受１７がウォームホイ
ール７２方向へ偏倚されたとき、ウォーム軸７０の一端
部側の偏倚は上記第１軸受１６のラジアル隙間によるが
たつきで許容される。

【００１９】上記第２軸受孔９２の開孔側にはプラグ３
４がねじ込まれており、このプラグ３４と第２軸受１７
との間には、当該第２軸受１７をウォームホイール７２
方向へ常時付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね３
２を、弾性収縮させた状態で介在してある。図の場合、
圧縮コイルばね３２は、第２軸受１７の外輪１７ａの外
周に突設された有底筒状の突部１７ｂの内部に収容され
ている。この圧縮コイルばね３２の付勢力は、第２軸受
孔９２へのプラグ３４のねじ込み量を調整することによ
って最適な値に調整されている。上記プラグ３４は、ロ
ックナット３５によって固定されている。

【００２０】上記ジョイント機構８は、図１、図２
（ａ）及び（ｂ）に示すように、ジョイント８１と、こ
のジョイント８１に取り付けられる間座８２と、ジョイ
ント８１とウォーム軸７０との間に介在する粘性を有す
る緩衝剤８３と、ジョイント８１の端部に設けられ、ジ
ョイント８１とウォーム軸７０との間をシールするシー
ル部材としてのＯリング８４とを備えている。ジョイン
ト８１は円筒形であり、その内周にはウォーム軸７０が
一体回転可能に係合される係合部としてのスプライン穴
８１ａが形成されている。また、このジョイント８１の
一端側には、円筒状の穴部８１ｂが形成されており、間
座８２が圧入されている。この間座８２は円筒形であ
り、上記出力軸６０が一端側から圧入されている。

【００２１】上記緩衝剤８３は、グリース、二硫化モリ
ブデン、またはシリコンなどであり、例えばスプライン
軸７０ｂの表面上に塗布された状態で、スプライン軸７
０ｂの歯部７０ｂ１とスプライン穴８１ａとの間の噛み
合わせ部分に介在している。また、上記Ｏリング８４
は、ウォーム軸７０に設けられた環状の溝部に装着され
たものであり、ウォーム軸７０がジョイント８１内に挿
入されたときにジョイント８１の他端側に設けられた内
周面部８１ｃと当接し、ジョイント８１とウォーム軸７
０との間をシールする。また、間座８２が出力軸６０を
圧入した状態でジョイント８１の一端側に圧入されたと
き、ジョイント８１の内部はシールされて、上記緩衝剤
８３がジョイント８１の内部から外部に漏れ出るのを防
ぐことができる。

【００２２】また、上記の内周面部８１ｃには、例えば
断面半円状の溝部８１ｄが軸方向に設けられており、ジ
ョイント８１の内部と外部とを連通している。この溝部
８１ｄを設けることにより、出力軸６０、ウォーム軸７
０、ジョイント８１、及び間座８２に囲まれたジョイン
ト８１の内部の空気が上記歯部７０ｂ１とスプライン穴
８２ａとの微少な隙間及び当該溝部８１ｄを経て外部に
排出されるようになっている。これにより、上記ジョイ
ント８１の内部の空気を溝部８１ｄによって外部に排出
させつつ、ウォーム軸７０とジョイント８１との連結作
業と、ジョイント８１と間座８２または出力軸６０が圧
入された間座８２との連結作業を行うことができる。

【００２３】以上のように、本実施形態の操舵補助装置
では、緩衝剤８３がそのダンパー効果によってジョイン
ト８１のスプライン穴８１ａ（係合部）とスプライン軸
７０ｂとの間のガタに起因して打音が発生するのを抑制
することができる。これにより、スプライン穴８１ａと
スプライン軸７０ｂとの間のガタを大きくすることがで
きる。その結果、スプライン穴８１ａ及びスプライン軸
７０ｂを高精度に仕上げる必要がなくコストを低減する
ことができるとともに、出力軸６０とウォーム軸７０と
の偏芯及び傾きを吸収もしくは許容することができるの
で、出力軸６０とウォーム軸７０との連結作業を容易に
行うことができ、しかも軸振れが生じて異音が発生した
り、ウォーム軸７０の回転抵抗が大きくなったりするの
を防止することもできる。また、上記Ｏリング８４によ
ってジョイント８１とウォーム軸７０との間をシールす
ることにより、緩衝剤８３がジョイント８１の内部から
漏れ出るのを防ぐことができる。

【００２４】また、本実施形態では、ジョイント８１の
内部の空気を溝部８１ｄによって外部に排出させつつ、
ウォーム軸７０とジョイント８１との連結作業と、ジョ
イント８１と間座８２または出力軸６０が圧入された間
座８２との連結作業を行うことができるので、これらの
各連結作業の際に、ジョイント８１の内部で空気が圧縮
されるのを防止することができ、各連結作業をさらに容
易に行うことができる。

【００２５】また、本実施形態では、ウォーム軸７０を
ウォームホイール７２へ向けて偏倚可能に支持するとと
もに、圧縮コイルばね３２によりウォーム軸７０をウォ
ームホイール７２方向に付勢しているので、ウォーム軸
７０のウォーム７０ａをウォームホイール７２に弾性的
に押し付けておくことができる。さらに、出力軸６０と
ウォーム軸７０との偏芯及び傾きを吸収もしくは許容す
ることができる点と相まって、ウォーム軸７０をウォー
ムホイール７２へ向けて無理なく移動させることができ
る。したがって、長期間の使用によってウォーム７０ａ
及びウォームホイール７２の歯面が摩耗した場合でも、
この摩耗にウォーム７０ａを確実に追従させてこれらの
ウォーム７０ａとウォームホイール７２との噛み合わせ
部分にガタが生じるのを効果的に防止することができ
る。また、吸水や熱等によって合成樹脂製のウォームホ
イール７２が膨張した場合には、ウォーム軸７０をウォ
ームホイール７２の反対側へ逃がして回転トルクが大き
くなるのを防止することができる。また、上記のように
ウォーム軸７０のウォーム７０ａをウォームホイール７
２に弾性的に押し付けることができるので、両者を組み
付ける際に、両者を含む部品の寸法誤差に影響されるこ
となくウォーム７０ａとウォームホイール７２との噛み
合わせ部分でのガタを調整することができる。

【００２６】尚、上記の説明では、ジョイント８１とこ
のジョイント８１に圧入された間座８２とを用いた構成
について説明したが、本発明のジョイント機構８はこれ
に限定されるものではなく、例えばジョイント８１と間
座８２とを一体成形したものでもよい。また、上記の説
明では、間座８２に出力軸６０を圧入する構成について
説明したが、この間座８２は出力軸６０と一体回転可能
に係合されるものであればよく、出力軸６０の先端部に
設けられたスプライン軸やセレーションにそれぞれ係合
するスプライン穴やセレーション穴を間座８２に設けて
もよい。また、上記の説明では、スプライン軸７０ｂを
スプライン穴８１ａに嵌合させることにより、ウォーム
軸７０とジョイント８１とを連結する構成について説明
したが、本発明は粘性を有する緩衝剤８３を介在して回
転軸と一体回転可能に係合する係合部を備えたものであ
れば何等限定されるものではなく、ウォーム軸７０及び
ジョイント８１にセレーション及びセレーション穴をそ
れぞれ設けて連結させてもよい。

【００２７】また、この発明のジョイント機構８は、電
動モータ６の出力軸６０とウォーム軸７０との連結だけ
でなく、出力軸とこの出力軸によって回転駆動される各
種回転軸とを連結するジョイント機構としても好適に使
用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１のジョイント機構によれば、緩
衝剤が係合部と回転軸との間のガタに起因して打音が発
生するのを抑制することができるので、係合部と回転軸
との間のガタを大きくすることができる。その結果、係
合部及び回転軸を高精度に仕上げる必要がなくコストを
低減することができるとともに、出力軸と回転軸との偏
芯及び傾きを吸収もしくは許容することができるので、
出力軸と回転軸とを高精度に調芯させる必要がなく、そ
の分、両者の連結作業を容易に行える。また、緩衝剤が
ジョイントの内部から漏れ出るのを防ぐことができるの
で、その緩衝剤による打音の抑制効果等を長期間にわた
って維持することができる。

【００２９】請求項２のジョイント機構によれば、ジョ
イントに回転軸及び出力軸を連結する際に、ジョイント
内部の空気を溝部より抜くことができるので、ジョイン
トへの回転軸及び出力軸の連結作業をさらに容易に行う
ことができる。

【００３０】請求項３の操舵補助装置によれば、緩衝剤
が係合部とウォーム軸との間のガタに起因して打音が発
生するのを抑制することができるので、係合部とウォー
ム軸との間のガタを大きくすることができる。その結
果、係合部及びウォーム軸を高精度に仕上げる必要がな
くコストを低減することができるとともに、出力軸とウ
ォーム軸との偏芯及び傾きを吸収もしくは許容すること
ができるので、出力軸とウォーム軸との調芯作業を簡単
化することができ、その分、両者の連結作業を容易に行
える。また、緩衝剤がジョイントの内部から漏れ出るの
を防ぐことができるので、その緩衝剤による打音の抑制
効果等を長期間にわたって維持することができる。

【００３１】請求項４の操舵補助装置によれば、ウォー
ム軸がウォームホイールへ向けて偏倚可能であるので、
出力軸とウォーム軸との偏芯及び傾きを吸収もしくは許
容することができる点と相まって、ウォーム軸をウォー
ムホイールへ向けて無理なく移動させることができる。
このため、上記付勢手段によってウォームをウォームホ
イールの摩耗に追従させて容易に移動させることがで
き、ひいてはウォームとウォームホイールとの間にガタ
が生じるのを容易且つ確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る操舵補助装置の一実施の形態にお
ける電動モータ及び減速機構部分を示す断面図である。

【図２】（ａ）は図１に示したジョイント機構の拡大断
面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線断面図であ
る。

【図３】本発明の操舵補助装置の全体構造を示す断面図
である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】従来の操舵補助装置の全体構造を示す断面図で
ある。

【図６】別の従来の操舵補助装置における電動モータ及
び減速機構部分を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 第１操舵軸 ４ 第２操舵軸 ６ 電動モータ ６０ 出力軸 ７０ ウォーム軸 ７０ａ ウォーム ７０ｂ スプライン軸 ７２ ウォームホイール ８ ジョイント機構 ８１ ジョイント ８１ａ スプライン穴（係合部） ８３ 緩衝剤 ８４ Ｏリング（シール部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動モータの出力軸に回転軸を一体回転可
   能に連結するジョイント機構であって、 ジョイントの内周に形成され、上記回転軸が一体回転可
   能に係合される係合部と上記回転軸との間に、粘性を有
   する緩衝剤を介在させるとともに、 上記ジョイントの端部に、当該ジョイントと回転軸との
   間をシールするシール部材を設けたことを特徴とするジ
   ョイント機構。
2. 【請求項２】上記ジョイントの内周に、このジョイント
   内部の空気を抜くための軸方向の溝部を設けた請求項１
   に記載のジョイント機構。
3. 【請求項３】電動モータの回転をウォームが設けられた
   回転軸としてのウォーム軸と、このウォーム軸のウォー
   ムに噛み合わせたウォームホイールとを介して操舵軸に
   伝達することにより操舵補助を行う操舵補助装置におい
   て、 前記電動モータの出力軸とウォーム軸とを請求項１また
   は請求項２に記載のジョイント機構を用いて連結してい
   ることを特徴とする操舵補助装置。
4. 【請求項４】前記ウォーム軸をウォームホイールへ向け
   て偏倚可能に支持し、このウォーム軸を付勢手段によっ
   てウォームホイール方向へ付勢している請求項３に記載
   の操舵補助装置。