JP2002211418A - ジョイント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回転軸とを少ないスペ
ースでコスト安価に連結することができるとともに、回
転軸の振動を減衰させることができるジョイント及びそ
れを用いた操舵補助装置を提供する。 【解決手段】 電動モータ６の出力軸６０とウォーム軸
７０とをジョイント８を介して連結する。ジョイント８
は出力軸６０に取り付けられる筒状の第１伝達部材８１
と、ウォーム軸７０が取り付けられる筒状の第２伝達部
材８２との間に、ゴム等からなる筒状の弾性体８３を介
在している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動モータの出
力軸と回転軸とを連結するジョイント及びそれを用いた
操舵補助装置に関する。

【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、前記第１操舵軸１０
２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により減速して前記第
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】前記減速機構１０９は、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
状態で前記第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１０８とによって
構成されており、前記ウォーム軸１０７は電動モータ１
０６の出力軸にジョイントを介して一体回転可能に連結
されている。また、前記ウォーム軸１０７及び第２操舵
軸１０４は、その軸方向の両端部において軸受によりそ
れぞれ支持されて、径方向及び軸長方向への移動が阻止
されている。

【０００４】前記従来の操舵補助装置においては、ウォ
ーム軸１０７のウォームとウォームホイール１０８との
噛み合わせ部分でバックラッシュが生じると、いわゆる
歯打ち音が発生し、これが車内に洩れて運転者や同乗者
に不快感を与えるおそれがある。このため、装置の製造
時にウォーム軸１０７及びウォームホイール１０８の寸
法を選別して、前記バックラッシュが生じないように両
者を組み合わせることが行われている。しかし、このよ
うに装置の製造時にバックラッシュを調整しても、操舵
補助装置の使用に伴ってウォーム軸１０７及びウォーム
ホイール１０８の歯が摩耗することから、バックラッシ
ュが生じるのを避けることは困難である。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１０８が膨
張して、回転トルク（回転抵抗）が大きくなるおそれも
ある。そこで、前記ウォーム軸１０７をウォームホイー
ル１０８に向けて偏倚可能に支持し、このウォーム軸１
０７をばねによりウォームホイール方向へ付勢すること
によって、バックラッシュが生じたり回転トルクが大き
くなったりするのを防止するようにした操舵補助装置が
提案されている（例えば特開２０００−４３７３９号公
報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この操舵補助
装置は、電動モータ１０６の出力軸に対してウォーム軸
１０７の偏芯及び傾きを許容する必要があるので、ユニ
バーサルジョイント等の長尺のジョイントを用いて両者
を連結する必要がある。このため、連結のためのスペー
スが大きくなって装置が大型化するとともに、コストア
ップになるという問題があった。また、電動モータ１０
６の回転時にウォーム軸１０７が振動し易く、この振動
が操舵輪１０１に伝わって操舵フィーリングを低下させ
るおそれもあった。この発明は前記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、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、少ないスペースで安価
に連結することができるとともに、回転軸の振動を減衰
させることができるジョイント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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のこの発明のジョイントは、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であって、前記
出力軸に一体回転可能に取り付けられる第１伝達部材
と、この第１伝達部材を隙間を有して包囲しているとと
もに、前記回転軸を一体回転可能に連結する第２伝達部
材と、前記第１伝達部材と第２伝達部材との間に介在
し、前記第１伝達部材の回転を第２伝達部材に伝達する
弾性体とを備えることを特徴としている（請求項１）。
このような構成のジョイントによれば、電動モータの出
力軸の回転を、前記第１伝達部材と第２伝達部材との間
に介在した弾性体を介して、回転軸に伝達することがで
きる。このため、電動モータの出力軸と回転軸との偏芯
及び傾きを前記弾性体によって吸収もしくは許容するこ
とができる。また、回転軸が振動した場合でも、この振
動を弾性体によって減衰させることができる。しかも、
ジョイントの構造が簡素であり、その軸方向の長さを短
くすることができる。

【０００７】前記第１伝達部材、第２伝達部材及び弾性
体は筒体からなるのが好ましく（請求項２）、この場合
には、ジョイントの構造を極めて簡素にすることができ
る。前記ジョイントは第１伝達部材の外周及び第２伝達
部材の内周に互いに対向させた状態で平坦面を形成して
いるものであってもよい（請求項３）。この場合には、
各平坦面によって前記第１伝達部材と第２伝達部材との
相対的な回転が制限されるので、電動モータの回転を弾
性体を介して回転軸へ容易且つ確実に伝達することがで
きる。また、ウォーム軸に対して過大な負荷が作用した
場合に、当該負荷を各伝達部材の平坦面によって受け止
めて、弾性体に過大な負荷がかかるのを防止することが
できる。

【０００８】また、この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から請求項３の何れか
に記載のジョイントを用いて連結していることを特徴と
している（請求項４）。このような構成の操舵補助装置
によれば、電動モータの出力軸の回転を、前記第１伝達
部材と第２伝達部材との間に介在した弾性体を介して、
ウォーム軸に伝達することができる。このため、電動モ
ータの出力軸と回転軸との偏芯及び傾きを前記弾性体に
よって吸収もしくは許容することができる。また、ウォ
ーム軸が振動した場合でも、この振動を弾性体によって
減衰させることができる。しかも、ジョイントの構造が
簡素であり、その軸方向の長さを短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を少ないスペ
ースで連結することができる。

【０００９】前記操舵補助装置は、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
るのが好ましい（請求項５）。この場合には、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、ジ
ョイントの弾性体によって電動モータの出力軸に対する
ウォーム軸の偏芯及び傾動を許容している点と相まっ
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、前記付勢手段によっ
てウォームをウォームホイールの摩耗に追従させて確実
に移動させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。図３はこの発明
の操舵補助装置の一実施形態を示す断面図である。この
操舵補助装置は、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、前記第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、前記トルクセンサ
５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。前記第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、前
記第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、前記トルクセンサ
５はセンサハウジングＨ１に収容されており、前記減速
機構７はギヤハウジングＨ２に収容されており、前記電
動モータ６はギヤハウジングＨ２に取り付けられてい
る。

【００１１】前記第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。前記第１軸体２ａは、その中間部
が軸受１３を介して円筒状の前記第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、前記第１及び
第２軸体２ａ，２ｂ間には、自動車の衝突時等において
運転者から前記操舵輪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との間には前
記トルクセンサ５が配置されている。

【００１２】前記第２ステアリングコラム１０は、その
上端部が前記第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、前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。前記第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、
その下端部は、ピン４ａにより当該トーションバー３に
一体回転可能に連結されている。また、前記第２操舵軸
４の軸方向の中間部は、一対の軸受１４，１５を介して
前記ギヤハウジング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に前記ウォームホイ
ール７２の内周が一体回転可能に嵌合されている。

【００１３】減速機構７は、図１に示すように、前記電
動モータ６の出力軸６０にジョイント８を介して連結さ
れたウォーム軸７０と、前記第２操舵軸４に一体回転可
能に嵌合されたウォームホイール７２とを備えている。
前記ウォーム軸７０の軸方向の中間部には、ウォーム７
１が一体形成されており、このウォーム７１は前記ウォ
ームホイール７２に噛み合わせてある。したがって、前
記電動モータ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。

【００１４】前記電動モータ６の出力軸６０とウォーム
軸７０とを連結するジョイント８は、図１及び図２に示
すように、前記出力軸６０に取り付けられた第１伝達部
材８１と、前記ウォーム軸７０が取り付けられた第２伝
達部材８２と、前記第１伝達部材８１と第２伝達部材８
２との間に介在した筒状の弾性体８３とを備えるもので
ある。前記第１伝達部材８１は短筒体からなり、その内
周が出力軸６０の外周に対して一体回転可能に圧入され
ている。この第１伝達部材８１の外周の相対向する２箇
所には、互いに平行な平坦面８１ａが形成されている。

【００１５】前記第２伝達部材８２は第１伝達部材８１
よりも大径且つ長尺の筒体からなり、その内周上部で第
１伝達部材８１の外周を隙間Ｓを設けて包囲した状態
で、当該第１伝達部材８１と同芯に配置されている。前
記ウォーム軸７０は、その図１において右端部を、第２
伝達部材８２の内周の左端部に嵌合させてあり、両者は
セレーション等の回り止め手段によって相対回転するの
が規制されている。また、前記第２伝達部材８２の内周
の相対向する２箇所には、前記第１伝達部材８１の平坦
面８１ａに対向させた状態で、互いに平行な平坦面８２
ａが形成されている。このため、両伝達部材８１，８２
が一定角度以上相対回動するのが、前記両平坦面８１
ａ，８２ａによって規制されることになる。前記弾性体
８３はゴム又は合成樹脂からなる筒体で構成されてお
り、その内周を第１伝達部材８１の外周に、外周を第２
伝達部材８２の内周の右端側にそれぞれ密着させた状態
で、前記隙間Ｓに介在してある。

【００１６】前記の構成のジョイント８は、電動モータ
６の出力軸６０の回転を、前記第１伝達部材８１及び弾
性体８３を介して第２伝達部材８２に伝達し、この第２
伝達部材８２を介してさらにウォーム軸７０に伝達する
ことができる。この際、前記弾性体８３によって、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。このため、ウォーム軸７０と
出力軸６０との連結精度を特段上げる必要がなく、その
連結が容易となる。また、ウォーム軸７０の回転振動を
弾性体８３によって吸収することができるので、当該振
動が操舵輪１に伝わって操舵フィーリングが低下するの
を防止することができる。しかも、構造が簡素であり、
筒状の第１伝達部材８１、第２伝達部材８２及び弾性体
８３を同芯状に配置している点と相まって、その全長を
極めて短くすることができ、その分、減速機構７の小型
化を図ることができる。

【００１７】さらに前記ジョイント８は、第１伝達部材
８１及び第２伝達部材８２の各平坦面８１ａ，８２ａに
よって出力軸６０の回転を伝達するので、ジョイント８
の構造をより一層簡素にすることができる。また、ウォ
ーム軸７０に対して過大な負荷が作用した場合に、当該
負荷を各伝達部材８１，８２の平坦面８１ａ，８２ａに
よって受け止めて、弾性体８３に過大な負荷がかかるの
を防止することができる。このため、過負荷によって弾
性体８３が破損するのを防止することができ、ひいては
ジョイント８の耐久性及び信頼性を高めることができ
る。

【００１８】前記ウォーム軸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、その軸方向両端
部が第１及び第２軸受１６，１７を介して前記ギヤハウ
ジングＨ２の第１及び第２軸受孔９１，９２に回転可能
に支持されている。ウォーム軸７０の基端部側（電動モ
ータ６側）に配置された第１軸受１６はボール軸受によ
って構成されており、先端部側に配置された第２軸受１
７はメタル軸受によって構成されている。前記ウォーム
軸７０の先端側に配置された第２軸受１７は、ウォーム
ホイール７２方向に偏倚できるように前記第２軸受孔９
２に取り付けられている。すなわち、図４にも示すよう
に、前記第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は前
記隙間９２ａ分だけウォームホイール７２側への移動で
きるようになっている。

【００１９】前記第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、
前記圧縮コイルばね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。

【００２０】以上の構成により、ウォーム軸７０がジョ
イント８側を中心としてウォームホイール７２側へ傾動
可能となる。このため、圧縮コイルばね３２の付勢力に
よりウォーム軸７０のウォーム７１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。したがっ
て、長期間の使用によってウォーム７１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７１を追従させてバックラッシュが生じるのを防止
することができる。特にこの実施の形態においては、ジ
ョイント８の弾性体８３によって電動モータ６の出力軸
６０に対するウォーム軸７０の偏芯及び傾動を許容して
いるので、圧縮コイルばね３２の付勢力により当該ウォ
ーム軸７０を無理なくウォームホイール７２側へ移動さ
せることができるとともに、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、前記のようにウォーム軸７０が移動すると、出力軸
６０に対してウォーム軸７０が偏芯及び傾動するので、
ウォーム軸７０の振動が大きくなるが、この振動につい
ても前記弾性体８３によって効果的に減衰させることが
できる。また、前記のようにウォーム軸７０のウォーム
７１をウォームホイール７２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バックラッシュを調整
することができる。なお、前記ウォーム軸７０は各軸受
１６，１７によって拘束されているが、各軸受１６，１
７自体のラジアル隙間や各軸受１６，１７とウォーム軸
７０との隙間によって、ウォーム軸７０の傾動には支障
がない。

【００２１】この発明の操舵補助装置は前記した実施の
形態に限定されるものでなく、例えば各伝達部材８１，
８２の相対向する周面を六角形断面とすること等、種々
の設計変更を施すことができる。また、前記ジョイント
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６０とこの出力軸６０によって
回転駆動される各種回転軸用とを連結するジョイントと
しても好適に使用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載のジョイン
トによれば、構造簡素にて小型のものであるので、電動
モータの出力軸と回転軸とを少ないスペースで連結する
ことができる。このため、電動モータと回転軸とを備え
る各種装置の小型化及びコストダウンを図ることができ
る。また、前記電動モータの出力軸と回転軸との偏芯及
び傾きを前記弾性体によって吸収もしくは許容すること
ができるので、電動モータの出力軸と回転軸とを調心さ
せる必要がなく、その分、両者の連結が容易となる。し
かも、回転軸が振動した場合でも、この振動を弾性体に
よって減衰させることができるので、操舵フィーリング
が低下するのを防止することができる。

【００２３】請求項２記載のジョイントによれば、第１
伝達部材、第２伝達部材及び弾性体が筒体からなるの
で、ジョイントの構造を極めて簡素にすることができ
る。請求項３記載のジョイントによれば、電動モータの
出力軸の回転を、第１伝達部材及び第２伝達部材に形成
した平坦面によって回転軸に容易且つ確実に伝達するこ
とができるとともに、ジョイントの構造をより一層簡素
にすることができる。また、ウォーム軸に対して過大な
負荷が作用した場合に、当該負荷を各伝達部材の平坦面
によって受け止めて、弾性体に過大な負荷がかかるのを
防止することができる。このため、過負荷によって弾性
体が破損するのを防止することができ、ジョイントの耐
久性及び信頼性を高めることができる。

【００２４】請求項４記載の操舵補助装置によれば、電
動モータの出力軸とウォーム軸とを、構造が簡素で軸方
向の長さの短いジョイントを用いて連結しているので、
装置の小型化及びコストダウン図ることができる。ま
た、ウォーム軸が振動した場合でも、この振動を弾性体
によって減衰させることができるので、操舵フィーリン
グが低下するのを防止することができる。

【００２５】請求項５記載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、ジョイントの弾性体によって、電動モータの出力軸
に対してウォーム軸が偏芯及び傾動可能である点と相ま
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、前記付勢手段によ
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、ひいてはバックラッシュが
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】この発明の一実施形態に係る操舵補助装置の電
動モータ及び減速機構部分を示す断面図である。

【図２】図１のIV−IV線断面図である。

【図３】この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】ジョイントの横断面図である。

【図５】操舵補助装置の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 操舵輪 ３２ 圧縮コイルばね（付勢手段） ６ 電動モータ ６０ 出力軸 ７ 減速機構 ７０ ウォーム軸（回転軸） ７１ ウォーム ７２ ウォームホイール ８ ジョイント ８１ 第１伝達部材 ８１ａ 平坦面 ８２ 第２伝達部材 ８２ａ 平坦面 ８３ 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正典 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 金目 茂孝 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA04 CA22

Claims (5)

【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であって、 前記出力軸に一体回転可能に取り付けられる第１伝達部
   材と、 この第１伝達部材を隙間を有して包囲しているととも
   に、前記回転軸を一体回転可能に連結する第２伝達部材
   と、 前記第１伝達部材と第２伝達部材との間に介在し、前記
   第１伝達部材の回転を第２伝達部材に伝達する弾性体と
   を備えることを特徴とするジョイント。
2. 【請求項２】前記第１伝達部材、第２伝達部材及び弾性
   体が筒体からなる請求項１記載のジョイント。
3. 【請求項３】前記第１伝達部材の外周及び第２伝達部材
   の内周に互いに対向させた状態で平坦面を形成している
   請求項２記載のジョイント。
4. 【請求項４】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から
   請求項３の何れかに記載のジョイントを用いて連結して
   いることを特徴とする操舵補助装置。
5. 【請求項５】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４記載の
   操舵補助装置。