JP2004251426A - モータ軸継手機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、モータ軸継手機構に関し、モータ回転方向又は軸方向に対する弾性部材の耐久性を確保することを目的とする。
【解決手段】モータ軸３４の外周に設置固定されたフランジ４２とウォーム軸２８の外周に設置固定されたボス４０との間に、弾性を有するゴム部材４４を介在する。また、ボス４０の径方向へ延びる放射部４０ｃに、回転方向へ向けて突起する回転ストッパ５０を、フランジ４２の突起４２ｃに対して回転方向に僅かに隙間が空く程度に形成する。これにより、回転ストッパ５０を用いてボス４０とフランジ４２との相対回転を制限する。
【選択図】 図１
【解決手段】モータ軸３４の外周に設置固定されたフランジ４２とウォーム軸２８の外周に設置固定されたボス４０との間に、弾性を有するゴム部材４４を介在する。また、ボス４０の径方向へ延びる放射部４０ｃに、回転方向へ向けて突起する回転ストッパ５０を、フランジ４２の突起４２ｃに対して回転方向に僅かに隙間が空く程度に形成する。これにより、回転ストッパ５０を用いてボス４０とフランジ４２との相対回転を制限する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ軸継手機構に係り、特に、モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、モータトルクが伝達される従動軸との間に介在する弾性部材を備えるモータ軸継手機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータで発生するトルクリップによる振動を抑制し、騒音の低減を図るモータ軸継手機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータ軸継手機構は、モータ軸と、モータ軸からのモータトルクが伝達されるべき従動軸と、を備えている。モータ軸と従動軸との間には、円筒状のゴムカップリングが設けられている。ゴムカップリングは、防振ゴムにより構成されており、モータで発生するトルクリップを有効に吸収する弾性部材として機能する。このため、上記従来の機構によれば、モータのトルクリップによる振動の発生が抑制され、かかる振動が従動軸に伝達され難い状況が形成されるので、騒音の低減が図られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３６０４３公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の継手機構では、モータ軸と従動軸との相対回転を規制するストッパとしての部材が、弾性部材以外に存在しない。このため、かかる機構では、モータ軸からのトルク荷重や軸方向荷重が大きくなるほど、弾性部材に加わる応力が増大し、その歪みが大きくなるので、弾性部材が損傷し或いは破損し易いものとなっていた。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、モータ回転方向又は軸方向に対する弾性部材の耐久性を確保することが可能なモータ軸継手機構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】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致する従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材とは別体の、前記モータ軸と前記従動軸との相対回転を所定角度内に制限する回転方向ストッパを備えるモータ軸継手機構により達成される。
【０００７】
本発明において、モータ軸とそのモータ軸と軸中心が一致する従動軸との相対回転は、両者の間に介在する弾性部材とは別体の回転方向ストッパにより所定角度内に制限される。この場合には、弾性部材の回転方向への応力が制限され、それによる歪みが抑制される。従って、本発明によれば、モータ軸と従動軸との相対回転に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、その耐久性を確保することができる。
【０００８】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致する従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材とは別体の、前記モータ軸と前記従動軸との、前記弾性部材を圧縮する側への軸方向相対変位を所定変位内に制限する軸方向ストッパを備えるモータ軸継手機構により達成される。
【０００９】
本発明において、モータ軸とそのモータ軸と軸中心が一致する従動軸との圧縮側への軸方向相対変位は、両者の間に介在する弾性部材とは別体の軸方向ストッパにより所定変位内に制限される。この場合には、弾性部材の軸方向への圧縮応力が制限され、それによる歪みが抑制される。従って、本発明によれば、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、その耐久性を確保することができる。
【００１０】
尚、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載のモータ軸継手機構において、前記弾性部材は、少なくとも前記モータ軸に設置固定されるフランジおよび前記従動軸に設置固定されるボスの何れかに固定されていることとすればよい。
【００１１】
この場合、請求項４に記載する如く、請求項３記載のモータ軸継手機構において、前記弾性部材は、前記フランジ及び前記ボスの双方に固定され、前記従動軸の前記モータ軸側への軸方向相対変位を減衰させるバネ特性を有することとすれば、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位に応じて弾性部材が伸縮するため、その相対変位時にモータ軸と従動軸との間に作用する力が減衰され、両者の干渉を防止することができる。
【００１２】
また、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載のモータ軸継手機構において、前記モータ軸、前記従動軸、及び前記弾性部材は、別部材により一体化されていることとすれば、モータ軸と従動軸とが軸方向および径方向において相対的に大きく変位することはないので、両者の干渉を抑制することができる。
【００１３】
また、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ軸継手機構において、前記弾性部材は、その外径が前記モータ軸に取り付けられたフランジおよび前記従動軸に取り付けられたボスの少なくとも何れか一方の外径とほぼ一致する外形を有することとすれば、弾性部材とモータ軸側のフランジ又は従動軸側のボスとの接触面積が比較的大きいため、弾性部材に作用する面圧を低く抑えることができ、これにより、弾性部材の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載のモータ軸継手機構において、前記モータ軸は、前記従動軸を介して、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達すると共に、前記弾性部材は、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上において減衰効果を有するように構成されていることとすれば、ステアリング操作時におけるモータのアシストトルクを確実にステアリングシャフト側へ伝達しつつ、モータのトルクリップによる振動が従動軸側へ伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００１５】
ところで、請求項８に記載する如く、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達するモータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、前記ステアリングシャフトが連結される従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材は、回転方向のバネ定数が前記モータ軸と前記従動軸との相対回転量に応じて変化するように形成されているモータ軸継手機構は、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制するうえで有効である。
【００１６】
モータ軸を有するモータが、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを付与する構成において、モータ軸側とステアリングシャフト側とが常にリジットな状態にあると、操舵初期にその操舵によってモータに比較的大きな慣性力が生じ、運転者の操舵フィーリングが損われる。
【００１７】
本発明において、弾性部材における回転方向のバネ定数は、モータ軸と従動軸との相対回転量に応じて変化する。このため、操舵中におけるモータのトルクリップを確実に吸収できる範囲において、操舵初期にモータに生ずる慣性力の低減を図ることができる。従って、本発明によれば、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項９に記載する如く、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達するモータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、前記ステアリングシャフトが連結される従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材は、軸方向のバネ定数が前記モータ軸と前記従動軸との軸方向相対変位量に応じて変化するように形成されているモータ軸継手機構は、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制するうえで有効である。
【００１９】
本発明において、弾性部材における軸方向のバネ定数は、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位量に応じて変化する。このため、操舵中におけるモータのトルクリップを確実に吸収できる範囲において、操舵初期にモータに生ずる慣性力の低減を図ることができる。従って、本発明によれば、操舵初期における運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、操舵中におけるモータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施例のモータ軸継手機構２０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両運転者によるステアリング操作を電動モータの発生するトルクによりアシストする電動パワーステアリング装置である。図１に示す如く、本実施例のシステムは、電力が供給されることにより回転トルクを発生するモータ２２と、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフト（図示せず）と、を備えている。
【００２１】
ステアリングシャフトには、該ステアリングシャフトと連動して回転するウォームホイール２４が連結されている。ウォームホイール２４は、ハウジング２６に回転自在に軸支されている。ウォームホイール２４には、ウォーム軸２８が係合されている。ウォーム軸２８は、ベアリング３０を介してハウジング２６に回転自在に軸支されている。ウォーム軸２８は、ウォームホイール２４が回転し始めた際に軸方向への変位が僅かに許容されかつその回転が禁止されるように構成されている。ウォーム軸２８は、上記したモータ軸継手機構２０を介してモータ２２の有するモータ軸３４に連結されている。ウォーム軸２８及びモータ軸３４は、それぞれ互いに軸中心の一致する同軸のシャフトであり、互いに連動して回転する。
【００２２】
ウォーム軸２８とベアリング３０との間には、皿バネ３２が配設されている。皿バネ３２は、軸方向へ向けて変位するウォーム軸２８に対してバネ力を付与する機能を有する。かかる皿バネ３２によれば、運転者によるステアリング操作の操舵初期にモータ２２に操舵トルクが伝達され難く、そのモータ２２に生ずる慣性力が低減されるので、良好な操舵フィーリングが確保される。
【００２３】
かかる電動パワーステアリング装置において、車両運転者によりステアリングホイールが回転操作されると、その操舵トルクに応じたアシストトルクが発生するようにモータ２２が制御される。モータ２２の発生したアシストトルクは、モータ軸３４、ウォーム軸２８、及びウォームホイール２４を介してステアリングシャフトに伝達される。ステアリングシャフトに車両運転者による操舵トルクおよびモータ２２によるアシストトルクが加わると、タイロッドが車幅方向へ直進運動し、車輪が転舵される。従って、本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、車輪を転舵するために必要なトルクをモータ２２を用いてアシストすることができ、これにより、車両運転者によるステアリングホイールの操作負担を軽減することができる。
【００２４】
本実施例のモータ軸継手機構２０は、ウォーム軸２８とモータ軸３４とを同軸で回転させるための機構である。ウォーム軸２８の外周には、円筒状のボス４０が圧入固定又はボルト固定，ピン固定等により取り付け固定されている。また、モータ軸３４の外周には、環状のフランジ４２が圧入固定又はボルト固定，ピン固定等により取り付けられている。ボス４０とフランジ４２との間には、弾性を有するゴム部材４４が介在されている。すなわち、ボス４０とフランジ４２とは、ゴム部材４４を介して互いに連結されている。ゴム部材４４は、ボス４０とフランジ４２との回転方向及び軸方向への相対的な振動を吸収する役割を有している。
【００２５】
また、フランジ４２のウォーム軸２８側の端部には、軸ストッパ４６が固定されている。軸ストッパ４６は、例えば環状や板状に形成されており、フランジ４２の全周又はその一部にネジ止め等により固定されている。軸ストッパ４６は、少なくともフランジ４２の外径とボス４０の後述するフランジ部４０ｂの外径との差分だけの径方向長さを有している。軸ストッパ４６は、常態においてボス４０のフランジ部４０ｂに対して軸方向に僅かに隙間が空く程度の位置に配置されている。軸ストッパ４６は、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４が所望の位置に配置された状態（図１に示す状態）でボス４０とフランジ４２との相対的な離間方向への変位を上記した隙間内に制限する機能を有している。かかる隙間（Ｌ１）は、ボス４０のウォーム軸２８側の端部とベアリング３０との隙間（Ｌ２）よりも小さくなるように構成されている。
【００２６】
図２は、本実施例のモータ軸継手機構２０においてウォーム軸２８に設置固定されるボス４０の外観構成図を示す。図３は、本実施例のモータ軸継手移行２０においてモータ軸３４に設置固定されるフランジ４２の外観構成図を示す。また、図４は、本実施例のモータ軸継手機構２０においてボス４０とフランジ４２との間に介在されるゴム部材４４の外観構成図を示す。尚、各図（Ａ）には部材を軸方向から見た際の平面図が、また、各図（Ｂ）には同図（Ａ）に示す直線Ｃ−Ｏ−Ｄで切断した際の断面図が、それぞれ示されている。
【００２７】
図２に示す如く、ボス４０は、中空の円筒部４０ａと、円筒部４０ａのモータ軸３４側の端部において径方向へ向けて延在するフランジ部４０ｂと、フランジ部４０ｂの外周の８箇所から更に径方向へ延びる放射部４０ｃと、フランジ部４０ｂにおいてモータ軸３４側の軸方向へ向けて円状に開口する凹部４０ｄと、フランジ部４０ｂと凹部４０ｄとにより形成される厚肉部４０ｅと、薄肉部４０ｆと、を有している。
【００２８】
図３に示す如く、フランジ４２は、ドーナツ状の円板部４２ａと、円板部４２ａの中心において軸方向へ向けて延びる円筒状の中空部４２ｂと、円板部４２ａの８箇所の径方向端部からウォーム軸２８側の軸方向へ向けて突起する突部４２ｃと、を有している。フランジ４２の円板部４２ａは、その外径がボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。また、中空部４２ｂは、その外径がボス４０の凹部４０ｄの内径よりも小さくなるように形成されている。
【００２９】
図４に示す如く、ゴム部材４４は、中空部４４ａと、フランジ４２の突部４２ｃに対応して外周に凹凸を有するフランジ部４４ｂと、フランジ部４４ｂの凹部の内周側周辺においてその凹部を取り囲むようにウォーム軸２８側の軸方向へ向けて延在する突部４４ｃと、を有している。中空部４４ａは、その内径がフランジ４２の中空部４２ｂの外径とほぼ一致すると共に、その外径がボス４０の凹部４０ｄの内径にほぼ一致するように形成されている。フランジ部４４ｂの凸部は、その外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。また、その凹部は、その外径がフランジ４２の突部４２ｃの内径とほぼ一致する外形を有している。突部４４ｃは、フランジ４２の突部４２ｃに対して回転方向及び軸中心方向に隣接している。フランジ部４４ｂの凹部における突部４４ｃは、その内径がボス４０のフランジ部４０ｂの外径とほぼ一致するように形成されている。
【００３０】
かかるモータ軸継手機構２０において、ゴム部材４４の突部４４ｃは、径方向においてボス４０の薄肉部４０ｆとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持され、かつ、回転方向においてボス４０の放射部４０ｃとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持される。また、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂは、軸方向においてボス４０のフランジ部４０ｂとフランジ４２の円板部４２ａとにより狭持される。更に、ゴム部材４４の中空部４４ａは、径方向においてボス４０の凹部４０ｄの内壁（すなわち、厚肉部４０ｅ及び薄肉部４０ｆ）とフランジ４２の中空部４２ｂとにより狭持される。
【００３１】
モータ軸継手機構２０は、ウォーム軸２８に設置固定されたボス４０と、モータ軸３４に設置固定されたフランジ４２とをゴム部材４４を介して互いに連結する。かかる構成において、モータ２２の作動によりモータ軸３４が回転すると、そのトルクがまずフランジ４２の突部４２ｃからゴム部材４４の突部４４ｃへ伝達され、その後、そのゴム部材４４の突部４４ｃの歪み変形を伴ってボス４０の放射部４０ｃへ伝達される。この場合には、ウォーム軸２８が連動して回転し、そのトルクがステアリングシャフトに付与され、運転者によるステアリング操作がアシストされる。また、かかる構成においては、モータ２２に生ずるトルクリップによる振動等がモータ軸３４側とウォーム軸２８側との間に介在されたゴム部材４４により吸収されるので、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との干渉等による騒音の発生が生じ難くなっている。
【００３２】
ところで、本実施例のモータ軸継手機構２０において、モータ２２で発生するトルク或いはウォーム軸２８側（ステアリングシャフト）で発生するトルクは、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との間に介在されたゴム部材４４の歪み変形を伴って伝達されるが、この際、モータ軸３４とウォーム軸２８とが接触する程度にまでゴム部材４４の歪み変形が許容されるものとすると、例えば車両が停止した状態でステアリング操作が行われるいわゆる据え切り時等において、ゴム部材４４に加わる応力が著しく増大し、その歪みが大きくなることに起因して、ゴム部材４４が損傷し、場合によっては破損する事態が生じてしまう。
【００３３】
そこで、本実施例のモータ軸継手機構２０は、トルク伝達時におけるゴム部材４４の歪み変形を所定の範囲に制限することによりその耐久性を確保する点に特徴を有している。以下、本実施例の特徴部について説明する。
【００３４】
図５は、本実施例のモータ軸継手機構２０における要部拡大図を示す。尚、図５（Ａ）にはモータ軸継手機構２０を軸方向から見た際の平面図が、また、図５（Ｂ）には図５（Ａ）に示す直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際の断面図が、それぞれ示されている。図６は、図５（Ａ）に示す直線ＩＶ−ＩＶで切断した際の断面図を示す。また、図７は、図５（Ａ）に示す直線Ｖ−Ｖで切断した際の断面図を示す。尚、図５乃至図７には、モータ軸継手機構２０を軸に対して半分のみ示している。
【００３５】
上記の如く、ボス４０は、８個の放射部４０ｃを有しているが、それらの放射部４０ｃの少なくとも一（好ましくは、複数）には、図５に示す如く、回転方向へ向けて突起する回転ストッパ５０が形成されている。回転ストッパ５０が形成されている放射部４０ｃには、ゴム部材４４の突部４４ｃが隣接していない。すなわち、ゴム部材４４は、ボス４０の放射部４０ｃの回転ストッパ５０に対応する部位に突部４４ｃを有しない。回転ストッパ５０は、常態においてフランジ４２の突部４２ｃに対して回転方向に僅かに隙間が空く程度に突起している。回転ストッパ５０は、ボス４０とフランジ４２との相対回転を上記した隙間に相当する角度内に制限する機能を有している。
【００３６】
図６に示す如く、ボス４０のフランジ部４０ｂには、モータ軸３４側の軸方向へ向けて突起する軸ストッパ５２が形成されている。尚、図６においては、軸ストッパ５２が、フランジ部４０ｂの薄肉部４０ｆに形成されているが、厚肉部４０ｅに形成されていてもよい。軸ストッパ５２は、少なくとも互いに軸中心を挟んで対向して複数設けられている。また、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂには、軸ストッパ５２の大きさに対応して軸方向に貫通する貫通穴５４が形成されている。軸ストッパ５２は、常態においてフランジ４２の円板部４２ａに対して軸方向に僅かに隙間が空く程度に突起している。軸ストッパ５２は、ボス４０とフランジ４２との、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂを圧縮する側の軸方向相対変位を上記した隙間内に制限する機能を有している。
【００３７】
図７に示す如く、ボス４０の放射部４０ｃには、軸方向に回転方向への長穴となるように貫通する貫通穴５６が形成されている。ゴム部材４４のフランジ部４４ｂの凸部には、軸方向にほぼ円状に貫通する貫通穴５８が形成されている。フランジ４２の円板部４２ａには、軸方向にほぼ円状に貫通する貫通穴６０が形成されている。これらの貫通穴５６，５８，６０はそれぞれ、少なくとも一つ設けられている。貫通穴５６，５８，６０は、互いに部材の軸中心からほぼ同一の距離に設けられており、径がその順で僅かに小さくなるように構成されている。
【００３８】
貫通穴５６，５８，６０には、軸方向へ向けて延びるボルト６２が挿通されている。ボルト６２は、その外周が中空のゴム部材６４によりフローティングされた構成を有している。ゴム部材６４は、弾性を有し、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との間で伝達される振動を吸収する機能を有している。ボルト６２は、ボス４０とフランジ４２とゴム部材４４とを一体化する機能を有している。ボルト６２は、回転方向へ向けて長穴となっているボス４０の有する貫通穴５６の存在によりボス４０とフランジ４２との相対回転を僅かに許容している。
【００３９】
本実施例のモータ軸継手機構２０において、ウォーム軸２８のボス４０とモータ軸３４のフランジ４２とは、その回転角度がゴム部材４４の突部４４ｃの常態における回転方向厚さに相当する角度よりも小さい角度に達した際に、ボス４０の回転ストッパ５０がフランジ４２の突部４２ｃに当接することにより回転規制される。すなわち、ボス４０とフランジ４２との相対回転は、回転ストッパ５０の存在により、ゴム部材４４の突部４４ｃの常態における回転方向厚さに相当する角度よりも小さい角度内に制限される。
【００４０】
このため、本実施例によれば、ゴム部材４４に回転方向に過大な応力が作用することは回避され、ボス４０とフランジ４２との相対回転に起因する歪み変形はある程度小さな範囲に制限・抑制される。従って、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ウォーム軸２８とモータ軸３４との相対回転に起因するゴム部材４４の損傷・破損を軽減することができ、これにより、ゴム部材４４の耐久性を高く維持することが可能となっている。
【００４１】
また、本実施例において、ウォーム軸２８は、ウォームホイール２４が回転し始めた際に軸方向へ変位することが許容されており、モータ軸３４に対して軸方向に相対的に変位し得る。ウォーム軸２８がウォームホイール２４の回転時にモータ軸３４側の軸方向へ変位すると、ウォーム軸２８に取り付けられたボス４０とモータ軸３４に取り付けられたフランジ４２との間に介在するゴム部材４４が、そのフランジ部４４ｂにおいて軸方向へ圧縮される。
【００４２】
本実施例のモータ軸継手機構２０において、ウォーム軸２８のボス４０とモータ軸３４のフランジ４２とは、その軸方向変位がゴム部材４４のフランジ部４４ｂの常態における軸方向厚さよりも小さい変位量に達した際に、ボス４０の軸ストッパ５２がフランジ４２の円板部４２ａに当接することにより変位規制される。すなわち、ボス４０とフランジ４２との軸方向相対変位は、軸ストッパ５２の存在により、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂの常態における軸方向厚さよりも小さい変位量に制限される。
【００４３】
このため、本実施例によれば、ウォーム軸２８がモータ軸３４に対して軸方向に相対的に近づいても、ゴム部材４４に軸方向に過大な応力が作用することは回避され、ボス４０とフランジ４２との軸方向相対変位に起因する歪み変形はある程度小さな範囲に制限・抑制される。従って、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ウォーム軸２８とモータ軸３４との軸方向相対変位に起因するゴム部材４４の損傷・破損を軽減することができ、これにより、ゴム部材４４の耐久性を高く維持することが可能となっている。
【００４４】
また、本実施例のモータ軸継手機構２０において、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４は、ボルト６２により一体化されている。この場合、ボス４０とフランジ４２とが軸方向および径方向において相対的に大きく変位することはない。このため、ボルト６２による一体構成によりボス４０とフランジ４２との干渉が抑制され、また、ボス４０とフランジ４２との相対的な軸方向への抜けが防止される。また、ボルト６２は、ゴム部材６４によりフローティングされている。すなわち、ボス４０とフランジ４２とは、ボルト６２の周辺において図７に示す如くゴム部材６４を介して接続される。このため、モータ２２側のトルクリップによる振動やウォームホイール２４側の振動はゴム部材６４により吸収される。
【００４５】
従って、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ボルト６２によりボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４を一体構成にすることで、モータトルクリップによる振動等がモータ軸３４とウォーム軸２８との間で伝達されるのを確実に抑制しつつ、モータ軸３４とウォーム軸２８との相対変位に起因する干渉を抑制し、また、軸方向への抜けを防止することが可能となっている。
【００４６】
また、本実施例のモータ軸継手機構２０には、上記の如く、軸ストッパ４６が設けられている。軸ストッパ４６は、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４が所望の位置に配置された状態でボス４０とフランジ４２との相対的な離間方向への変位を所定の変位量に制限する。このため、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４が所望の位置に配置された後に、ボス４０とフランジ４２との相対的な軸方向への抜けを防止することができる。
【００４７】
更に、本実施例のモータ軸継手機構２０において、ゴム部材４４は、上記の如く、そのフランジ部４４ｂの外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。かかる構成においては、ゴム部材のフランジ部４４ｂの外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径よりも小さく一致しない構成と比較して、ゴム部材４４とボス４０との回転方向及び軸方向における接触面積、及び、ゴム部材４４とフランジ４２との回転方向及び軸方向における接触面積が共に大きい。このため、双方向のトルク伝達時にゴム部材４４に作用する面圧を可能な限り低く抑えることができ、これにより、ゴム部材４４の耐久性の向上が図られている。
【００４８】
尚、本実施例において、ゴム部材４４とボス４０との接触、及び、ゴム部材４４とフランジ４２との接触は、次式（１）に示す条件が満たされるように設定される。
【００４９】
０．３＞Ｔ／（Ｅ・Ａ・Ｒ・ｎ） ・・・（１）
但し、Ｔはモータ２２が発生する最大トルク（Ｎ・ｍ）であり、Ｅはゴム部材４４の弾性係数（Ｎ／ｍ２）であり、Ａはゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との回転方向へ向かう面の接触面積（ｍ２）であり、Ｒはゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との回転方向へ向かう面の重心位置回転半径（ｍ）であり、また、ｎは回転方向におけるゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との接触部位の数である。
【００５０】
かかる構成によれば、モータ２２が最大トルクＴを発生した場合にも、回転方向に対するゴム部材４４の歪み変形を扁平度３０％未満に抑えることができ、ゴム部材４４の耐久性の向上が図られる。また、この点、ゴム部材４４の歪み変形を小さく抑えるうえでは、その弾性係数を大きくし、上述の如く接触面積を大きくし、接触部位の数を増やすこととすればよい。
【００５１】
尚、かかる（１）式を満たす構成は、本実施例の如くモータ軸３４とウォーム軸２８との相対回転を所定範囲内に制限する回転ストッパ５０を備えるモータ軸継手機構２０に限らず、かかる回転ストッパ５０が設けられていないモータ軸継手機構に適用することも可能である。かかる構成においては、回転ストッパ５０が設けられていなくても、ゴム部材の歪み変形が小さく抑えられ、その耐久性が向上することとなる。
【００５２】
また、本実施例において、ゴム部材４４は、例えば表面に細かな凹凸が形成されることにより、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上の高周波において減衰効果を有するように構成される。通常、運転者がステアリング操作を行う際には、１０〜１００Ｈｚ程度でモータ２２からステアリングシャフトへトルクが伝達される。従って、かかる領域では、ゴム部材４４の存在に起因してトルク伝達の応答遅れが生じないことが適切である。一方、モータ２２のトルクリップによる振動は、１ｋＨｚ以上の高周波でモータ２２側からステアリングシャフト側へ伝達される。従って、かかる高周波の領域では、ゴム部材４４を用いてトルクリップによる振動を有効に減衰させることが必要である。
【００５３】
これに対して、本実施例においては、上記の如く、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上の高周波において減衰効果を有する。この場合には、モータ２２のアシストトルクはステアリングシャフト側へ確実に伝達される一方、そのモータ２２のトルクリップによる振動は減衰される。このため、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ステアリング操作時にモータ２２のアシストトルクを確実にステアリングシャフト側へ伝達しつつ、モータ２２のトルクリップによる振動等がウォーム軸２８側へ伝達されるのを確実に抑制することが可能となっている。
【００５４】
ところで、上記の第１実施例においては、ウォーム軸２８が特許請求の範囲に記載した「従動軸」に、ゴム部材４４が特許請求の範囲に記載した「弾性部材」に、回転ストッパ５０が特許請求の範囲に記載した「回転方向ストッパ」に、軸ストッパ４６，５２が特許請求の範囲に記載した「軸方向ストッパ」に、ボルト６２が特許請求の範囲に記載した「ボルト」に、それぞれ相当している。
【００５５】
また、上記の第１実施例においては、（１）式に従うことにより、回転方向に対するゴム部材４４の歪み変形を扁平度３０％未満に抑え、その耐久性の向上を図ることとしているが、軸方向に対するゴム部材４４の歪み変形を小さく抑えるべく、次式（２）に示す条件を満たすこととしてもよい。この場合には、軸方向に対するゴム部材４４の歪み変形が扁平度３０％未満に抑えられ、その耐久性の向上が図られる。
【００５６】
０．３＞Ｆ／（Ｅ・Ｂ） ・・・（２）
但し、Ｆはウォーム軸２８がモータ軸３４側へ変位する際の最大軸力（Ｎ）であり、Ｅはゴム部材４４の弾性係数（Ｎ／ｍ２）であり、また、Ｂはゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との軸方向へ向かう面の接触面積（ｍ２）である。
【００５７】
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の第２実施例について説明する。
【００５８】
上記した第１実施例では、運転者によるステアリング操作の操舵初期における良好な操舵フィーリングを、ウォーム軸２８とベアリング３０との間に配設された皿バネ３２により実現している。これに対して、本実施例においては、皿バネ３２に代えて或いは皿バネ３２と共に、ウォーム軸２８に設置固定されたボス４０とモータ軸３４に設置固定されたフランジ４２との間に介在するゴム部材により、操舵初期における良好な操舵フィーリングを実現する点に特徴を有している。
【００５９】
図８は、本実施例のモータ軸継手機構１００における要部の拡大構成図を示す。尚、図８（Ａ）にはモータ軸継手機構１００を軸方向から見た際の平面図が、また、図８（Ｂ）には図８（Ａ）に示す直線ＶＩ−ＶＩで切断した際の断面図が、それぞれ示されている。また、図８において、図１乃至図５に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
本実施例のモータ軸継手機構１００は、ウォーム軸２８の外周に設置固定されたボス４０とモータ軸３４の外周に設置固定されたフランジ４２との間に介在する弾性を有するゴム部材１０２を備えている。本実施例において、ボス４０とフランジ４２とは、ゴム部材１０２を介して連結されている。ゴム部材１０２は、ボス４０とフランジ４２との回転方向及び軸方向への相対的な振動を吸収する役割を有している。
【００６１】
ゴム部材１０２は、中空部１０２ａと、フランジ４２の突部４２ｃに対応して外周に凹凸を有するフランジ部１０２ｂと、そのフランジ部１０２ｂの凹部の内周側周辺においてその凹部を取り囲むようにウォーム軸２８側の軸方向へ向けて延在する突部１０２ｃと、を有している。中空部１０２ａは、その内径がフランジ４２の中空部４２ｂの外径とほぼ一致すると共に、その外径がボス４０の凹部４０ｄの内径にほぼ一致するように形成されている。フランジ部１０２ｂの凸部は、その外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。また、その凹部は、その外径がフランジ４２の突部４２ｃの内径とほぼ一致する外形を有している。突部１０２ｃは、フランジ４２の突部４２ｃに対して回転方向及び軸中心方向に隣接している。フランジ部１０２ｂの凹部における突部１０２ｃは、その内径がボス４０のフランジ部４０ｂの外径とほぼ一致するように形成されている。
【００６２】
かかるモータ軸継手機構１００において、ゴム部材１０２の突部１０２ｃは、径方向においてボス４０の薄肉部４０ｆとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持され、かつ、回転方向においてボス４０の放射部４０ｃとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持される。また、ゴム部材１０２のフランジ部１０２ｂは、軸方向においてボス４０のフランジ部４０ｂとフランジ４２の円板部４２ａとにより狭持される。更に、ゴム部材１０２の中空部１０２ａは、径方向においてボス４０の凹部４０ｄの内壁（すなわち、厚肉部４０ｅ及び薄肉部４０ｆ）とフランジ４２の中空部４２ｂとにより狭持される。
【００６３】
かかる構成において、モータ２２の作動によりモータ軸３４が回転すると、そのトルクがまずフランジ４２の突部４２ｃからゴム部材１０２の突部１０２ｃへ伝達され、その後、そのゴム部材１０２の突部１０２ｃの歪み変形を伴ってボス４０の放射部４０ｃへ伝達される。この場合には、ウォーム軸２８が連動して回転し、そのトルクがステアリングシャフトに付与され、運転者によるステアリング操作がアシストされる。また、かかる構成においては、モータ２２に生ずるトルクリップによる振動等がモータ軸３４側とウォーム軸２８側との間に介在されたゴム部材１０２により吸収されるので、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との干渉等による騒音の発生が生じ難くなっている。
【００６４】
また、図８（Ａ）に示す如く、ゴム部材１０２の突部１０２ｃには、ボス４０の放射部４０ｃと対向する側の表面においてその放射部４０ｃへ向けて突起する複数の突起１０４が形成されている。突起１０４は、ゴム部材１０２の回転方向におけるバネ特性を変更するために設けられている。また、図８（Ｂ）に示す如く、ゴム部材１０２のフランジ部１０２ｂには、ボス４０のフランジ部４０ｂと対向する側の表面においてそのフランジ部４０ｂ側の軸方向へ向けて突起する複数の突起１０６が形成されている。突起１０６は、ゴム部材１０２の軸方向におけるバネ特性を変更するために設けられている。
【００６５】
図９は、本実施例のモータ軸継手機構１００における、ボス４０とフランジ４２との相対的なねじれ回転によって生ずる回転方向のバネ特性を表した図を示す。また、図１０は、本実施例のモータ軸継手機構１００における、ボス４０とフランジ４２との相対的な軸方向変位によって生ずる軸方向のバネ特性を表した図を示す。すなわち、ゴム部材１０２は、回転方向におけるバネ特性および軸方向におけるバネ特性が２段特性となるように構成されている。具体的には、図９に示す如く、ねじれ回転量が比較的小さい領域では、突起１０４においてのみ歪み変形が生ずるので、回転方向のバネ反力が小さく、一方、その回転量が比較的大きい領域では、突起１０４と共に本体側にも歪みが生ずるので、その回転方向のバネ反力が大きくなる。また、図１０に示す如く、軸方向変位量が比較的小さい領域では、突起１０６においてのみ歪みが生ずるので、軸方向のバネ反力が小さく、一方、その変位量が比較的大きい領域では、突起１０６と共に本体側にも歪みが生ずるので、その軸方向のバネ反力が大きくなる。
【００６６】
かかるモータ軸継手機構１００において、運転者によるステアリング操作が行われると、最初、ウォーム軸２８の回転に伴ってボス４０がフランジ４２に対して相対的に回転することによりゴム部材１０２の突起１０４が歪み変形する。或いは、ウォーム軸２８の軸方向変位に伴ってボス４０がフランジ４２に対して近接する側の軸方向へ向けて相対的に変位することによりゴム部材１０２の突起１０６が歪み変形する。突起１０４、１０６の歪み変形が終了すると、次に、ゴム部材１０の本体側が歪み変形し始める。
【００６７】
かかる構成においては、運転者によるステアリング操作の操舵初期に、発生するバネ反力が小さいため、操舵トルクがモータ軸３４側に伝達され難く、モータ２２の慣性力は低減される。また、操舵がある程度進むと、発生するバネ反力が大きくなるため、モータ２２側からのアシストトルクがウォーム軸２８側に伝達され易くなると共に、モータ２２のトルクリップによる振動等がゴム部材１０２により確実に吸収される。従って、本実施例のモータ軸継手機構１００によれば、運転者の操舵初期において操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータ２２のトルク振動および振動に起因する騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することが可能となっている。
【００６８】
尚、このように、ゴム部材１０２の構造により運転者の操舵初期における操舵フィーリングが良好に維持されれば、ウォーム軸２８とベアリング３０との間に皿バネ３２を配設することは不要である。このため、本実施例のモータ軸継手機構１００によれば、複雑な構成によることなく、操舵初期において操舵フィーリングを良好に維持することが可能となっている。
【００６９】
ところで、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２が特許請求の範囲に記載した「弾性部材」に相当している。
【００７０】
また、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２のバネ特性の変更を、回転方向へ向かう突起１０４および軸方向へ向かう突起１０６をそれぞれゴム部材１０２においてボス４０側に形成することにより実現することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フランジ４２側に形成することにより実現することとしてもよく、また、両側に形成することとしてもよい。
【００７１】
また、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２が回転方向への突起１０４及び軸方向への突起１０６の双方を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、突起１０４のみ或いは突起１０６のみを有することとすればよい。
【００７２】
更に、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２のバネ特性に関しその表面に突起を設けることにより２段特性を実現することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示す如くゴム部材１０２のフランジ部１０２ｂ内部に所定の容積を有する閉塞空間１１０を設け、或いは、その中空部１０２ａ内部に所定の容積を有する閉塞空間を設けることによりバネ特性の２段特性を実現することとしてもよい。
【００７３】
尚、上記の第１及び第２実施例においては、ゴム部材４４，１０２をボス４０やフランジ４２に接着等により固定することとはしていないが、そのボス４０やフランジ４２に接着等により固定すること、好ましくは、ボス４０及びフランジ４２の双方に固定することとしてもよい。ウォーム軸２８とモータ軸３４とは軸方向に相対的に変位し得るが、かかる構成によれば、この変位時にゴム部材４４，１０２が軸方向においてモータ軸３４のフランジ４２から或いはウォーム軸２８のボス４０の凹部４０ｄから抜けることは確実に防止されると共に、その変位に応じたゴム部材４４，１０２の伸縮によりかかる相対変位時にモータ軸３４とウォーム軸２８との間に作用する力が減衰されるため、両者の干渉が確実に防止されることとなる。
【００７４】
また、上記の第１及び第２実施例においては、回転ストッパ５０及び軸ストッパ５２をウォーム軸２８側のボス４０に設けることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ軸３４側のフランジ４２に設けることとしてもよく、また、ボス４０，フランジ４２とは別体に設けることとしてもよい。
【００７５】
また、上記の第１及び第２実施例においては、ボス４０とフランジ４２とゴム部材４４との一体化をボルト６２により実現することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、カシメ部材によるカシメやピン圧入により実現することとしてもよい。
【００７６】
更に、上記の第１及び第２実施例においては、軸方向への変位が許容されるウォーム軸２８が設けられているが、軸方向への変位が禁止されるウォーム軸を設けることとしてもよい。この場合には、ボス４０及びフランジ４２をウォーム軸２８及びモータ軸３４に圧入固定等により軸方向および回転方向に対して固定する必要はなく、セレーション嵌合により取り付けることとすればよい。
【００７７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１及び３記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との相対回転に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、弾性部材の耐久性を確保することができる。
【００７８】
請求項２記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との軸方向変位に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、弾性部材の耐久性を確保することができる。
【００７９】
請求項４記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位時にその間に作用する力が減衰されるので、モータ軸と従動軸との干渉を防止することができる。
【００８０】
請求項５記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との相対変位に起因する干渉を抑制することができる。
【００８１】
請求項６記載の発明によれば、弾性部材に作用する面圧を可能な限り低く抑えることができ、弾性部材の耐久性を向上させることができる。
【００８２】
請求項７記載の発明によれば、ステアリング操作時におけるモータのアシストトルクを確実にステアリングシャフト側へ伝達しつつ、モータのトルクリップによる振動が従動軸側へ伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００８３】
また、請求項８及び９記載の発明によれば、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、操舵中におけるモータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のモータ軸継手機構を備えるシステムの構成図である。
【図２】本実施例のモータ軸継手機構において従動軸に設置固定されるボスの外観構成図である。
【図３】本実施例のモータ軸継手機構においてモータ軸に設置固定されるフランジの外観構成図である。
【図４】本実施例のモータ軸継手機構においてボスとフランジとの間に介在される弾性部材の外観構成図である。
【図５】本実施例のモータ軸継手機構における要部拡大図である。
【図６】図５に示す直線ＩＶ−ＩＶで切断した際の断面図である。
【図７】図５に示す直線Ｖ−Ｖで切断した際の断面図である。
【図８】本発明の第２実施例のモータ軸継手機構における要部の拡大構成図である。
【図９】本実施例のモータ軸継手機構における、ボスとフランジとの相対的なねじれ回転によって生ずる回転方向のバネ特性を表した図である。
【図１０】本実施例のモータ軸継手機構における、ボスとフランジとの相対的な軸方向変位によって生ずる軸方向のバネ特性を表した図である。
【図１１】本発明の変形例のモータ軸継手機構における要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
２０，１００ モータ軸継手機構
２８ ウォーム軸
３４ モータ軸
４０ ボス
４２ フランジ
４４，１０２ ゴム部材
５０ 回転ストッパ
５２ 軸ストッパ
１０４，１０６ 突起
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ軸継手機構に係り、特に、モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、モータトルクが伝達される従動軸との間に介在する弾性部材を備えるモータ軸継手機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータで発生するトルクリップによる振動を抑制し、騒音の低減を図るモータ軸継手機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータ軸継手機構は、モータ軸と、モータ軸からのモータトルクが伝達されるべき従動軸と、を備えている。モータ軸と従動軸との間には、円筒状のゴムカップリングが設けられている。ゴムカップリングは、防振ゴムにより構成されており、モータで発生するトルクリップを有効に吸収する弾性部材として機能する。このため、上記従来の機構によれば、モータのトルクリップによる振動の発生が抑制され、かかる振動が従動軸に伝達され難い状況が形成されるので、騒音の低減が図られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３６０４３公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の継手機構では、モータ軸と従動軸との相対回転を規制するストッパとしての部材が、弾性部材以外に存在しない。このため、かかる機構では、モータ軸からのトルク荷重や軸方向荷重が大きくなるほど、弾性部材に加わる応力が増大し、その歪みが大きくなるので、弾性部材が損傷し或いは破損し易いものとなっていた。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、モータ回転方向又は軸方向に対する弾性部材の耐久性を確保することが可能なモータ軸継手機構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】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致する従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材とは別体の、前記モータ軸と前記従動軸との相対回転を所定角度内に制限する回転方向ストッパを備えるモータ軸継手機構により達成される。
【０００７】
本発明において、モータ軸とそのモータ軸と軸中心が一致する従動軸との相対回転は、両者の間に介在する弾性部材とは別体の回転方向ストッパにより所定角度内に制限される。この場合には、弾性部材の回転方向への応力が制限され、それによる歪みが抑制される。従って、本発明によれば、モータ軸と従動軸との相対回転に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、その耐久性を確保することができる。
【０００８】
また、上記の目的は、請求項２に記載する如く、モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致する従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材とは別体の、前記モータ軸と前記従動軸との、前記弾性部材を圧縮する側への軸方向相対変位を所定変位内に制限する軸方向ストッパを備えるモータ軸継手機構により達成される。
【０００９】
本発明において、モータ軸とそのモータ軸と軸中心が一致する従動軸との圧縮側への軸方向相対変位は、両者の間に介在する弾性部材とは別体の軸方向ストッパにより所定変位内に制限される。この場合には、弾性部材の軸方向への圧縮応力が制限され、それによる歪みが抑制される。従って、本発明によれば、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、その耐久性を確保することができる。
【００１０】
尚、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載のモータ軸継手機構において、前記弾性部材は、少なくとも前記モータ軸に設置固定されるフランジおよび前記従動軸に設置固定されるボスの何れかに固定されていることとすればよい。
【００１１】
この場合、請求項４に記載する如く、請求項３記載のモータ軸継手機構において、前記弾性部材は、前記フランジ及び前記ボスの双方に固定され、前記従動軸の前記モータ軸側への軸方向相対変位を減衰させるバネ特性を有することとすれば、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位に応じて弾性部材が伸縮するため、その相対変位時にモータ軸と従動軸との間に作用する力が減衰され、両者の干渉を防止することができる。
【００１２】
また、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載のモータ軸継手機構において、前記モータ軸、前記従動軸、及び前記弾性部材は、別部材により一体化されていることとすれば、モータ軸と従動軸とが軸方向および径方向において相対的に大きく変位することはないので、両者の干渉を抑制することができる。
【００１３】
また、請求項６に記載する如く、請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ軸継手機構において、前記弾性部材は、その外径が前記モータ軸に取り付けられたフランジおよび前記従動軸に取り付けられたボスの少なくとも何れか一方の外径とほぼ一致する外形を有することとすれば、弾性部材とモータ軸側のフランジ又は従動軸側のボスとの接触面積が比較的大きいため、弾性部材に作用する面圧を低く抑えることができ、これにより、弾性部材の耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載のモータ軸継手機構において、前記モータ軸は、前記従動軸を介して、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達すると共に、前記弾性部材は、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上において減衰効果を有するように構成されていることとすれば、ステアリング操作時におけるモータのアシストトルクを確実にステアリングシャフト側へ伝達しつつ、モータのトルクリップによる振動が従動軸側へ伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００１５】
ところで、請求項８に記載する如く、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達するモータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、前記ステアリングシャフトが連結される従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材は、回転方向のバネ定数が前記モータ軸と前記従動軸との相対回転量に応じて変化するように形成されているモータ軸継手機構は、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制するうえで有効である。
【００１６】
モータ軸を有するモータが、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを付与する構成において、モータ軸側とステアリングシャフト側とが常にリジットな状態にあると、操舵初期にその操舵によってモータに比較的大きな慣性力が生じ、運転者の操舵フィーリングが損われる。
【００１７】
本発明において、弾性部材における回転方向のバネ定数は、モータ軸と従動軸との相対回転量に応じて変化する。このため、操舵中におけるモータのトルクリップを確実に吸収できる範囲において、操舵初期にモータに生ずる慣性力の低減を図ることができる。従って、本発明によれば、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項９に記載する如く、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達するモータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、前記ステアリングシャフトが連結される従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材は、軸方向のバネ定数が前記モータ軸と前記従動軸との軸方向相対変位量に応じて変化するように形成されているモータ軸継手機構は、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制するうえで有効である。
【００１９】
本発明において、弾性部材における軸方向のバネ定数は、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位量に応じて変化する。このため、操舵中におけるモータのトルクリップを確実に吸収できる範囲において、操舵初期にモータに生ずる慣性力の低減を図ることができる。従って、本発明によれば、操舵初期における運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、操舵中におけるモータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施例のモータ軸継手機構２０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両運転者によるステアリング操作を電動モータの発生するトルクによりアシストする電動パワーステアリング装置である。図１に示す如く、本実施例のシステムは、電力が供給されることにより回転トルクを発生するモータ２２と、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフト（図示せず）と、を備えている。
【００２１】
ステアリングシャフトには、該ステアリングシャフトと連動して回転するウォームホイール２４が連結されている。ウォームホイール２４は、ハウジング２６に回転自在に軸支されている。ウォームホイール２４には、ウォーム軸２８が係合されている。ウォーム軸２８は、ベアリング３０を介してハウジング２６に回転自在に軸支されている。ウォーム軸２８は、ウォームホイール２４が回転し始めた際に軸方向への変位が僅かに許容されかつその回転が禁止されるように構成されている。ウォーム軸２８は、上記したモータ軸継手機構２０を介してモータ２２の有するモータ軸３４に連結されている。ウォーム軸２８及びモータ軸３４は、それぞれ互いに軸中心の一致する同軸のシャフトであり、互いに連動して回転する。
【００２２】
ウォーム軸２８とベアリング３０との間には、皿バネ３２が配設されている。皿バネ３２は、軸方向へ向けて変位するウォーム軸２８に対してバネ力を付与する機能を有する。かかる皿バネ３２によれば、運転者によるステアリング操作の操舵初期にモータ２２に操舵トルクが伝達され難く、そのモータ２２に生ずる慣性力が低減されるので、良好な操舵フィーリングが確保される。
【００２３】
かかる電動パワーステアリング装置において、車両運転者によりステアリングホイールが回転操作されると、その操舵トルクに応じたアシストトルクが発生するようにモータ２２が制御される。モータ２２の発生したアシストトルクは、モータ軸３４、ウォーム軸２８、及びウォームホイール２４を介してステアリングシャフトに伝達される。ステアリングシャフトに車両運転者による操舵トルクおよびモータ２２によるアシストトルクが加わると、タイロッドが車幅方向へ直進運動し、車輪が転舵される。従って、本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、車輪を転舵するために必要なトルクをモータ２２を用いてアシストすることができ、これにより、車両運転者によるステアリングホイールの操作負担を軽減することができる。
【００２４】
本実施例のモータ軸継手機構２０は、ウォーム軸２８とモータ軸３４とを同軸で回転させるための機構である。ウォーム軸２８の外周には、円筒状のボス４０が圧入固定又はボルト固定，ピン固定等により取り付け固定されている。また、モータ軸３４の外周には、環状のフランジ４２が圧入固定又はボルト固定，ピン固定等により取り付けられている。ボス４０とフランジ４２との間には、弾性を有するゴム部材４４が介在されている。すなわち、ボス４０とフランジ４２とは、ゴム部材４４を介して互いに連結されている。ゴム部材４４は、ボス４０とフランジ４２との回転方向及び軸方向への相対的な振動を吸収する役割を有している。
【００２５】
また、フランジ４２のウォーム軸２８側の端部には、軸ストッパ４６が固定されている。軸ストッパ４６は、例えば環状や板状に形成されており、フランジ４２の全周又はその一部にネジ止め等により固定されている。軸ストッパ４６は、少なくともフランジ４２の外径とボス４０の後述するフランジ部４０ｂの外径との差分だけの径方向長さを有している。軸ストッパ４６は、常態においてボス４０のフランジ部４０ｂに対して軸方向に僅かに隙間が空く程度の位置に配置されている。軸ストッパ４６は、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４が所望の位置に配置された状態（図１に示す状態）でボス４０とフランジ４２との相対的な離間方向への変位を上記した隙間内に制限する機能を有している。かかる隙間（Ｌ１）は、ボス４０のウォーム軸２８側の端部とベアリング３０との隙間（Ｌ２）よりも小さくなるように構成されている。
【００２６】
図２は、本実施例のモータ軸継手機構２０においてウォーム軸２８に設置固定されるボス４０の外観構成図を示す。図３は、本実施例のモータ軸継手移行２０においてモータ軸３４に設置固定されるフランジ４２の外観構成図を示す。また、図４は、本実施例のモータ軸継手機構２０においてボス４０とフランジ４２との間に介在されるゴム部材４４の外観構成図を示す。尚、各図（Ａ）には部材を軸方向から見た際の平面図が、また、各図（Ｂ）には同図（Ａ）に示す直線Ｃ−Ｏ−Ｄで切断した際の断面図が、それぞれ示されている。
【００２７】
図２に示す如く、ボス４０は、中空の円筒部４０ａと、円筒部４０ａのモータ軸３４側の端部において径方向へ向けて延在するフランジ部４０ｂと、フランジ部４０ｂの外周の８箇所から更に径方向へ延びる放射部４０ｃと、フランジ部４０ｂにおいてモータ軸３４側の軸方向へ向けて円状に開口する凹部４０ｄと、フランジ部４０ｂと凹部４０ｄとにより形成される厚肉部４０ｅと、薄肉部４０ｆと、を有している。
【００２８】
図３に示す如く、フランジ４２は、ドーナツ状の円板部４２ａと、円板部４２ａの中心において軸方向へ向けて延びる円筒状の中空部４２ｂと、円板部４２ａの８箇所の径方向端部からウォーム軸２８側の軸方向へ向けて突起する突部４２ｃと、を有している。フランジ４２の円板部４２ａは、その外径がボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。また、中空部４２ｂは、その外径がボス４０の凹部４０ｄの内径よりも小さくなるように形成されている。
【００２９】
図４に示す如く、ゴム部材４４は、中空部４４ａと、フランジ４２の突部４２ｃに対応して外周に凹凸を有するフランジ部４４ｂと、フランジ部４４ｂの凹部の内周側周辺においてその凹部を取り囲むようにウォーム軸２８側の軸方向へ向けて延在する突部４４ｃと、を有している。中空部４４ａは、その内径がフランジ４２の中空部４２ｂの外径とほぼ一致すると共に、その外径がボス４０の凹部４０ｄの内径にほぼ一致するように形成されている。フランジ部４４ｂの凸部は、その外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。また、その凹部は、その外径がフランジ４２の突部４２ｃの内径とほぼ一致する外形を有している。突部４４ｃは、フランジ４２の突部４２ｃに対して回転方向及び軸中心方向に隣接している。フランジ部４４ｂの凹部における突部４４ｃは、その内径がボス４０のフランジ部４０ｂの外径とほぼ一致するように形成されている。
【００３０】
かかるモータ軸継手機構２０において、ゴム部材４４の突部４４ｃは、径方向においてボス４０の薄肉部４０ｆとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持され、かつ、回転方向においてボス４０の放射部４０ｃとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持される。また、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂは、軸方向においてボス４０のフランジ部４０ｂとフランジ４２の円板部４２ａとにより狭持される。更に、ゴム部材４４の中空部４４ａは、径方向においてボス４０の凹部４０ｄの内壁（すなわち、厚肉部４０ｅ及び薄肉部４０ｆ）とフランジ４２の中空部４２ｂとにより狭持される。
【００３１】
モータ軸継手機構２０は、ウォーム軸２８に設置固定されたボス４０と、モータ軸３４に設置固定されたフランジ４２とをゴム部材４４を介して互いに連結する。かかる構成において、モータ２２の作動によりモータ軸３４が回転すると、そのトルクがまずフランジ４２の突部４２ｃからゴム部材４４の突部４４ｃへ伝達され、その後、そのゴム部材４４の突部４４ｃの歪み変形を伴ってボス４０の放射部４０ｃへ伝達される。この場合には、ウォーム軸２８が連動して回転し、そのトルクがステアリングシャフトに付与され、運転者によるステアリング操作がアシストされる。また、かかる構成においては、モータ２２に生ずるトルクリップによる振動等がモータ軸３４側とウォーム軸２８側との間に介在されたゴム部材４４により吸収されるので、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との干渉等による騒音の発生が生じ難くなっている。
【００３２】
ところで、本実施例のモータ軸継手機構２０において、モータ２２で発生するトルク或いはウォーム軸２８側（ステアリングシャフト）で発生するトルクは、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との間に介在されたゴム部材４４の歪み変形を伴って伝達されるが、この際、モータ軸３４とウォーム軸２８とが接触する程度にまでゴム部材４４の歪み変形が許容されるものとすると、例えば車両が停止した状態でステアリング操作が行われるいわゆる据え切り時等において、ゴム部材４４に加わる応力が著しく増大し、その歪みが大きくなることに起因して、ゴム部材４４が損傷し、場合によっては破損する事態が生じてしまう。
【００３３】
そこで、本実施例のモータ軸継手機構２０は、トルク伝達時におけるゴム部材４４の歪み変形を所定の範囲に制限することによりその耐久性を確保する点に特徴を有している。以下、本実施例の特徴部について説明する。
【００３４】
図５は、本実施例のモータ軸継手機構２０における要部拡大図を示す。尚、図５（Ａ）にはモータ軸継手機構２０を軸方向から見た際の平面図が、また、図５（Ｂ）には図５（Ａ）に示す直線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した際の断面図が、それぞれ示されている。図６は、図５（Ａ）に示す直線ＩＶ−ＩＶで切断した際の断面図を示す。また、図７は、図５（Ａ）に示す直線Ｖ−Ｖで切断した際の断面図を示す。尚、図５乃至図７には、モータ軸継手機構２０を軸に対して半分のみ示している。
【００３５】
上記の如く、ボス４０は、８個の放射部４０ｃを有しているが、それらの放射部４０ｃの少なくとも一（好ましくは、複数）には、図５に示す如く、回転方向へ向けて突起する回転ストッパ５０が形成されている。回転ストッパ５０が形成されている放射部４０ｃには、ゴム部材４４の突部４４ｃが隣接していない。すなわち、ゴム部材４４は、ボス４０の放射部４０ｃの回転ストッパ５０に対応する部位に突部４４ｃを有しない。回転ストッパ５０は、常態においてフランジ４２の突部４２ｃに対して回転方向に僅かに隙間が空く程度に突起している。回転ストッパ５０は、ボス４０とフランジ４２との相対回転を上記した隙間に相当する角度内に制限する機能を有している。
【００３６】
図６に示す如く、ボス４０のフランジ部４０ｂには、モータ軸３４側の軸方向へ向けて突起する軸ストッパ５２が形成されている。尚、図６においては、軸ストッパ５２が、フランジ部４０ｂの薄肉部４０ｆに形成されているが、厚肉部４０ｅに形成されていてもよい。軸ストッパ５２は、少なくとも互いに軸中心を挟んで対向して複数設けられている。また、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂには、軸ストッパ５２の大きさに対応して軸方向に貫通する貫通穴５４が形成されている。軸ストッパ５２は、常態においてフランジ４２の円板部４２ａに対して軸方向に僅かに隙間が空く程度に突起している。軸ストッパ５２は、ボス４０とフランジ４２との、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂを圧縮する側の軸方向相対変位を上記した隙間内に制限する機能を有している。
【００３７】
図７に示す如く、ボス４０の放射部４０ｃには、軸方向に回転方向への長穴となるように貫通する貫通穴５６が形成されている。ゴム部材４４のフランジ部４４ｂの凸部には、軸方向にほぼ円状に貫通する貫通穴５８が形成されている。フランジ４２の円板部４２ａには、軸方向にほぼ円状に貫通する貫通穴６０が形成されている。これらの貫通穴５６，５８，６０はそれぞれ、少なくとも一つ設けられている。貫通穴５６，５８，６０は、互いに部材の軸中心からほぼ同一の距離に設けられており、径がその順で僅かに小さくなるように構成されている。
【００３８】
貫通穴５６，５８，６０には、軸方向へ向けて延びるボルト６２が挿通されている。ボルト６２は、その外周が中空のゴム部材６４によりフローティングされた構成を有している。ゴム部材６４は、弾性を有し、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との間で伝達される振動を吸収する機能を有している。ボルト６２は、ボス４０とフランジ４２とゴム部材４４とを一体化する機能を有している。ボルト６２は、回転方向へ向けて長穴となっているボス４０の有する貫通穴５６の存在によりボス４０とフランジ４２との相対回転を僅かに許容している。
【００３９】
本実施例のモータ軸継手機構２０において、ウォーム軸２８のボス４０とモータ軸３４のフランジ４２とは、その回転角度がゴム部材４４の突部４４ｃの常態における回転方向厚さに相当する角度よりも小さい角度に達した際に、ボス４０の回転ストッパ５０がフランジ４２の突部４２ｃに当接することにより回転規制される。すなわち、ボス４０とフランジ４２との相対回転は、回転ストッパ５０の存在により、ゴム部材４４の突部４４ｃの常態における回転方向厚さに相当する角度よりも小さい角度内に制限される。
【００４０】
このため、本実施例によれば、ゴム部材４４に回転方向に過大な応力が作用することは回避され、ボス４０とフランジ４２との相対回転に起因する歪み変形はある程度小さな範囲に制限・抑制される。従って、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ウォーム軸２８とモータ軸３４との相対回転に起因するゴム部材４４の損傷・破損を軽減することができ、これにより、ゴム部材４４の耐久性を高く維持することが可能となっている。
【００４１】
また、本実施例において、ウォーム軸２８は、ウォームホイール２４が回転し始めた際に軸方向へ変位することが許容されており、モータ軸３４に対して軸方向に相対的に変位し得る。ウォーム軸２８がウォームホイール２４の回転時にモータ軸３４側の軸方向へ変位すると、ウォーム軸２８に取り付けられたボス４０とモータ軸３４に取り付けられたフランジ４２との間に介在するゴム部材４４が、そのフランジ部４４ｂにおいて軸方向へ圧縮される。
【００４２】
本実施例のモータ軸継手機構２０において、ウォーム軸２８のボス４０とモータ軸３４のフランジ４２とは、その軸方向変位がゴム部材４４のフランジ部４４ｂの常態における軸方向厚さよりも小さい変位量に達した際に、ボス４０の軸ストッパ５２がフランジ４２の円板部４２ａに当接することにより変位規制される。すなわち、ボス４０とフランジ４２との軸方向相対変位は、軸ストッパ５２の存在により、ゴム部材４４のフランジ部４４ｂの常態における軸方向厚さよりも小さい変位量に制限される。
【００４３】
このため、本実施例によれば、ウォーム軸２８がモータ軸３４に対して軸方向に相対的に近づいても、ゴム部材４４に軸方向に過大な応力が作用することは回避され、ボス４０とフランジ４２との軸方向相対変位に起因する歪み変形はある程度小さな範囲に制限・抑制される。従って、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ウォーム軸２８とモータ軸３４との軸方向相対変位に起因するゴム部材４４の損傷・破損を軽減することができ、これにより、ゴム部材４４の耐久性を高く維持することが可能となっている。
【００４４】
また、本実施例のモータ軸継手機構２０において、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４は、ボルト６２により一体化されている。この場合、ボス４０とフランジ４２とが軸方向および径方向において相対的に大きく変位することはない。このため、ボルト６２による一体構成によりボス４０とフランジ４２との干渉が抑制され、また、ボス４０とフランジ４２との相対的な軸方向への抜けが防止される。また、ボルト６２は、ゴム部材６４によりフローティングされている。すなわち、ボス４０とフランジ４２とは、ボルト６２の周辺において図７に示す如くゴム部材６４を介して接続される。このため、モータ２２側のトルクリップによる振動やウォームホイール２４側の振動はゴム部材６４により吸収される。
【００４５】
従って、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ボルト６２によりボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４を一体構成にすることで、モータトルクリップによる振動等がモータ軸３４とウォーム軸２８との間で伝達されるのを確実に抑制しつつ、モータ軸３４とウォーム軸２８との相対変位に起因する干渉を抑制し、また、軸方向への抜けを防止することが可能となっている。
【００４６】
また、本実施例のモータ軸継手機構２０には、上記の如く、軸ストッパ４６が設けられている。軸ストッパ４６は、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４が所望の位置に配置された状態でボス４０とフランジ４２との相対的な離間方向への変位を所定の変位量に制限する。このため、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ボス４０、フランジ４２、及びゴム部材４４が所望の位置に配置された後に、ボス４０とフランジ４２との相対的な軸方向への抜けを防止することができる。
【００４７】
更に、本実施例のモータ軸継手機構２０において、ゴム部材４４は、上記の如く、そのフランジ部４４ｂの外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。かかる構成においては、ゴム部材のフランジ部４４ｂの外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径よりも小さく一致しない構成と比較して、ゴム部材４４とボス４０との回転方向及び軸方向における接触面積、及び、ゴム部材４４とフランジ４２との回転方向及び軸方向における接触面積が共に大きい。このため、双方向のトルク伝達時にゴム部材４４に作用する面圧を可能な限り低く抑えることができ、これにより、ゴム部材４４の耐久性の向上が図られている。
【００４８】
尚、本実施例において、ゴム部材４４とボス４０との接触、及び、ゴム部材４４とフランジ４２との接触は、次式（１）に示す条件が満たされるように設定される。
【００４９】
０．３＞Ｔ／（Ｅ・Ａ・Ｒ・ｎ） ・・・（１）
但し、Ｔはモータ２２が発生する最大トルク（Ｎ・ｍ）であり、Ｅはゴム部材４４の弾性係数（Ｎ／ｍ２）であり、Ａはゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との回転方向へ向かう面の接触面積（ｍ２）であり、Ｒはゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との回転方向へ向かう面の重心位置回転半径（ｍ）であり、また、ｎは回転方向におけるゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との接触部位の数である。
【００５０】
かかる構成によれば、モータ２２が最大トルクＴを発生した場合にも、回転方向に対するゴム部材４４の歪み変形を扁平度３０％未満に抑えることができ、ゴム部材４４の耐久性の向上が図られる。また、この点、ゴム部材４４の歪み変形を小さく抑えるうえでは、その弾性係数を大きくし、上述の如く接触面積を大きくし、接触部位の数を増やすこととすればよい。
【００５１】
尚、かかる（１）式を満たす構成は、本実施例の如くモータ軸３４とウォーム軸２８との相対回転を所定範囲内に制限する回転ストッパ５０を備えるモータ軸継手機構２０に限らず、かかる回転ストッパ５０が設けられていないモータ軸継手機構に適用することも可能である。かかる構成においては、回転ストッパ５０が設けられていなくても、ゴム部材の歪み変形が小さく抑えられ、その耐久性が向上することとなる。
【００５２】
また、本実施例において、ゴム部材４４は、例えば表面に細かな凹凸が形成されることにより、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上の高周波において減衰効果を有するように構成される。通常、運転者がステアリング操作を行う際には、１０〜１００Ｈｚ程度でモータ２２からステアリングシャフトへトルクが伝達される。従って、かかる領域では、ゴム部材４４の存在に起因してトルク伝達の応答遅れが生じないことが適切である。一方、モータ２２のトルクリップによる振動は、１ｋＨｚ以上の高周波でモータ２２側からステアリングシャフト側へ伝達される。従って、かかる高周波の領域では、ゴム部材４４を用いてトルクリップによる振動を有効に減衰させることが必要である。
【００５３】
これに対して、本実施例においては、上記の如く、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上の高周波において減衰効果を有する。この場合には、モータ２２のアシストトルクはステアリングシャフト側へ確実に伝達される一方、そのモータ２２のトルクリップによる振動は減衰される。このため、本実施例のモータ軸継手機構２０によれば、ステアリング操作時にモータ２２のアシストトルクを確実にステアリングシャフト側へ伝達しつつ、モータ２２のトルクリップによる振動等がウォーム軸２８側へ伝達されるのを確実に抑制することが可能となっている。
【００５４】
ところで、上記の第１実施例においては、ウォーム軸２８が特許請求の範囲に記載した「従動軸」に、ゴム部材４４が特許請求の範囲に記載した「弾性部材」に、回転ストッパ５０が特許請求の範囲に記載した「回転方向ストッパ」に、軸ストッパ４６，５２が特許請求の範囲に記載した「軸方向ストッパ」に、ボルト６２が特許請求の範囲に記載した「ボルト」に、それぞれ相当している。
【００５５】
また、上記の第１実施例においては、（１）式に従うことにより、回転方向に対するゴム部材４４の歪み変形を扁平度３０％未満に抑え、その耐久性の向上を図ることとしているが、軸方向に対するゴム部材４４の歪み変形を小さく抑えるべく、次式（２）に示す条件を満たすこととしてもよい。この場合には、軸方向に対するゴム部材４４の歪み変形が扁平度３０％未満に抑えられ、その耐久性の向上が図られる。
【００５６】
０．３＞Ｆ／（Ｅ・Ｂ） ・・・（２）
但し、Ｆはウォーム軸２８がモータ軸３４側へ変位する際の最大軸力（Ｎ）であり、Ｅはゴム部材４４の弾性係数（Ｎ／ｍ２）であり、また、Ｂはゴム部材４４とボス４０又はフランジ４２との軸方向へ向かう面の接触面積（ｍ２）である。
【００５７】
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の第２実施例について説明する。
【００５８】
上記した第１実施例では、運転者によるステアリング操作の操舵初期における良好な操舵フィーリングを、ウォーム軸２８とベアリング３０との間に配設された皿バネ３２により実現している。これに対して、本実施例においては、皿バネ３２に代えて或いは皿バネ３２と共に、ウォーム軸２８に設置固定されたボス４０とモータ軸３４に設置固定されたフランジ４２との間に介在するゴム部材により、操舵初期における良好な操舵フィーリングを実現する点に特徴を有している。
【００５９】
図８は、本実施例のモータ軸継手機構１００における要部の拡大構成図を示す。尚、図８（Ａ）にはモータ軸継手機構１００を軸方向から見た際の平面図が、また、図８（Ｂ）には図８（Ａ）に示す直線ＶＩ−ＶＩで切断した際の断面図が、それぞれ示されている。また、図８において、図１乃至図５に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
本実施例のモータ軸継手機構１００は、ウォーム軸２８の外周に設置固定されたボス４０とモータ軸３４の外周に設置固定されたフランジ４２との間に介在する弾性を有するゴム部材１０２を備えている。本実施例において、ボス４０とフランジ４２とは、ゴム部材１０２を介して連結されている。ゴム部材１０２は、ボス４０とフランジ４２との回転方向及び軸方向への相対的な振動を吸収する役割を有している。
【００６１】
ゴム部材１０２は、中空部１０２ａと、フランジ４２の突部４２ｃに対応して外周に凹凸を有するフランジ部１０２ｂと、そのフランジ部１０２ｂの凹部の内周側周辺においてその凹部を取り囲むようにウォーム軸２８側の軸方向へ向けて延在する突部１０２ｃと、を有している。中空部１０２ａは、その内径がフランジ４２の中空部４２ｂの外径とほぼ一致すると共に、その外径がボス４０の凹部４０ｄの内径にほぼ一致するように形成されている。フランジ部１０２ｂの凸部は、その外径がフランジ４２の円板部４２ａの外径およびボス４０の放射部４０ｃの外径とほぼ一致する外形を有している。また、その凹部は、その外径がフランジ４２の突部４２ｃの内径とほぼ一致する外形を有している。突部１０２ｃは、フランジ４２の突部４２ｃに対して回転方向及び軸中心方向に隣接している。フランジ部１０２ｂの凹部における突部１０２ｃは、その内径がボス４０のフランジ部４０ｂの外径とほぼ一致するように形成されている。
【００６２】
かかるモータ軸継手機構１００において、ゴム部材１０２の突部１０２ｃは、径方向においてボス４０の薄肉部４０ｆとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持され、かつ、回転方向においてボス４０の放射部４０ｃとフランジ４２の突部４２ｃとにより狭持される。また、ゴム部材１０２のフランジ部１０２ｂは、軸方向においてボス４０のフランジ部４０ｂとフランジ４２の円板部４２ａとにより狭持される。更に、ゴム部材１０２の中空部１０２ａは、径方向においてボス４０の凹部４０ｄの内壁（すなわち、厚肉部４０ｅ及び薄肉部４０ｆ）とフランジ４２の中空部４２ｂとにより狭持される。
【００６３】
かかる構成において、モータ２２の作動によりモータ軸３４が回転すると、そのトルクがまずフランジ４２の突部４２ｃからゴム部材１０２の突部１０２ｃへ伝達され、その後、そのゴム部材１０２の突部１０２ｃの歪み変形を伴ってボス４０の放射部４０ｃへ伝達される。この場合には、ウォーム軸２８が連動して回転し、そのトルクがステアリングシャフトに付与され、運転者によるステアリング操作がアシストされる。また、かかる構成においては、モータ２２に生ずるトルクリップによる振動等がモータ軸３４側とウォーム軸２８側との間に介在されたゴム部材１０２により吸収されるので、モータ軸３４側とウォーム軸２８側との干渉等による騒音の発生が生じ難くなっている。
【００６４】
また、図８（Ａ）に示す如く、ゴム部材１０２の突部１０２ｃには、ボス４０の放射部４０ｃと対向する側の表面においてその放射部４０ｃへ向けて突起する複数の突起１０４が形成されている。突起１０４は、ゴム部材１０２の回転方向におけるバネ特性を変更するために設けられている。また、図８（Ｂ）に示す如く、ゴム部材１０２のフランジ部１０２ｂには、ボス４０のフランジ部４０ｂと対向する側の表面においてそのフランジ部４０ｂ側の軸方向へ向けて突起する複数の突起１０６が形成されている。突起１０６は、ゴム部材１０２の軸方向におけるバネ特性を変更するために設けられている。
【００６５】
図９は、本実施例のモータ軸継手機構１００における、ボス４０とフランジ４２との相対的なねじれ回転によって生ずる回転方向のバネ特性を表した図を示す。また、図１０は、本実施例のモータ軸継手機構１００における、ボス４０とフランジ４２との相対的な軸方向変位によって生ずる軸方向のバネ特性を表した図を示す。すなわち、ゴム部材１０２は、回転方向におけるバネ特性および軸方向におけるバネ特性が２段特性となるように構成されている。具体的には、図９に示す如く、ねじれ回転量が比較的小さい領域では、突起１０４においてのみ歪み変形が生ずるので、回転方向のバネ反力が小さく、一方、その回転量が比較的大きい領域では、突起１０４と共に本体側にも歪みが生ずるので、その回転方向のバネ反力が大きくなる。また、図１０に示す如く、軸方向変位量が比較的小さい領域では、突起１０６においてのみ歪みが生ずるので、軸方向のバネ反力が小さく、一方、その変位量が比較的大きい領域では、突起１０６と共に本体側にも歪みが生ずるので、その軸方向のバネ反力が大きくなる。
【００６６】
かかるモータ軸継手機構１００において、運転者によるステアリング操作が行われると、最初、ウォーム軸２８の回転に伴ってボス４０がフランジ４２に対して相対的に回転することによりゴム部材１０２の突起１０４が歪み変形する。或いは、ウォーム軸２８の軸方向変位に伴ってボス４０がフランジ４２に対して近接する側の軸方向へ向けて相対的に変位することによりゴム部材１０２の突起１０６が歪み変形する。突起１０４、１０６の歪み変形が終了すると、次に、ゴム部材１０の本体側が歪み変形し始める。
【００６７】
かかる構成においては、運転者によるステアリング操作の操舵初期に、発生するバネ反力が小さいため、操舵トルクがモータ軸３４側に伝達され難く、モータ２２の慣性力は低減される。また、操舵がある程度進むと、発生するバネ反力が大きくなるため、モータ２２側からのアシストトルクがウォーム軸２８側に伝達され易くなると共に、モータ２２のトルクリップによる振動等がゴム部材１０２により確実に吸収される。従って、本実施例のモータ軸継手機構１００によれば、運転者の操舵初期において操舵フィーリングを良好に維持しつつ、モータ２２のトルク振動および振動に起因する騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することが可能となっている。
【００６８】
尚、このように、ゴム部材１０２の構造により運転者の操舵初期における操舵フィーリングが良好に維持されれば、ウォーム軸２８とベアリング３０との間に皿バネ３２を配設することは不要である。このため、本実施例のモータ軸継手機構１００によれば、複雑な構成によることなく、操舵初期において操舵フィーリングを良好に維持することが可能となっている。
【００６９】
ところで、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２が特許請求の範囲に記載した「弾性部材」に相当している。
【００７０】
また、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２のバネ特性の変更を、回転方向へ向かう突起１０４および軸方向へ向かう突起１０６をそれぞれゴム部材１０２においてボス４０側に形成することにより実現することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フランジ４２側に形成することにより実現することとしてもよく、また、両側に形成することとしてもよい。
【００７１】
また、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２が回転方向への突起１０４及び軸方向への突起１０６の双方を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、突起１０４のみ或いは突起１０６のみを有することとすればよい。
【００７２】
更に、上記の第２実施例においては、ゴム部材１０２のバネ特性に関しその表面に突起を設けることにより２段特性を実現することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示す如くゴム部材１０２のフランジ部１０２ｂ内部に所定の容積を有する閉塞空間１１０を設け、或いは、その中空部１０２ａ内部に所定の容積を有する閉塞空間を設けることによりバネ特性の２段特性を実現することとしてもよい。
【００７３】
尚、上記の第１及び第２実施例においては、ゴム部材４４，１０２をボス４０やフランジ４２に接着等により固定することとはしていないが、そのボス４０やフランジ４２に接着等により固定すること、好ましくは、ボス４０及びフランジ４２の双方に固定することとしてもよい。ウォーム軸２８とモータ軸３４とは軸方向に相対的に変位し得るが、かかる構成によれば、この変位時にゴム部材４４，１０２が軸方向においてモータ軸３４のフランジ４２から或いはウォーム軸２８のボス４０の凹部４０ｄから抜けることは確実に防止されると共に、その変位に応じたゴム部材４４，１０２の伸縮によりかかる相対変位時にモータ軸３４とウォーム軸２８との間に作用する力が減衰されるため、両者の干渉が確実に防止されることとなる。
【００７４】
また、上記の第１及び第２実施例においては、回転ストッパ５０及び軸ストッパ５２をウォーム軸２８側のボス４０に設けることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ軸３４側のフランジ４２に設けることとしてもよく、また、ボス４０，フランジ４２とは別体に設けることとしてもよい。
【００７５】
また、上記の第１及び第２実施例においては、ボス４０とフランジ４２とゴム部材４４との一体化をボルト６２により実現することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、カシメ部材によるカシメやピン圧入により実現することとしてもよい。
【００７６】
更に、上記の第１及び第２実施例においては、軸方向への変位が許容されるウォーム軸２８が設けられているが、軸方向への変位が禁止されるウォーム軸を設けることとしてもよい。この場合には、ボス４０及びフランジ４２をウォーム軸２８及びモータ軸３４に圧入固定等により軸方向および回転方向に対して固定する必要はなく、セレーション嵌合により取り付けることとすればよい。
【００７７】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１及び３記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との相対回転に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、弾性部材の耐久性を確保することができる。
【００７８】
請求項２記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との軸方向変位に起因する弾性部材の損傷・破損を軽減でき、弾性部材の耐久性を確保することができる。
【００７９】
請求項４記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との軸方向相対変位時にその間に作用する力が減衰されるので、モータ軸と従動軸との干渉を防止することができる。
【００８０】
請求項５記載の発明によれば、モータ軸と従動軸との相対変位に起因する干渉を抑制することができる。
【００８１】
請求項６記載の発明によれば、弾性部材に作用する面圧を可能な限り低く抑えることができ、弾性部材の耐久性を向上させることができる。
【００８２】
請求項７記載の発明によれば、ステアリング操作時におけるモータのアシストトルクを確実にステアリングシャフト側へ伝達しつつ、モータのトルクリップによる振動が従動軸側へ伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００８３】
また、請求項８及び９記載の発明によれば、運転者の操舵フィーリングを良好に維持しつつ、操舵中におけるモータのトルク振動や騒音のステアリングシャフト側への伝達を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のモータ軸継手機構を備えるシステムの構成図である。
【図２】本実施例のモータ軸継手機構において従動軸に設置固定されるボスの外観構成図である。
【図３】本実施例のモータ軸継手機構においてモータ軸に設置固定されるフランジの外観構成図である。
【図４】本実施例のモータ軸継手機構においてボスとフランジとの間に介在される弾性部材の外観構成図である。
【図５】本実施例のモータ軸継手機構における要部拡大図である。
【図６】図５に示す直線ＩＶ−ＩＶで切断した際の断面図である。
【図７】図５に示す直線Ｖ−Ｖで切断した際の断面図である。
【図８】本発明の第２実施例のモータ軸継手機構における要部の拡大構成図である。
【図９】本実施例のモータ軸継手機構における、ボスとフランジとの相対的なねじれ回転によって生ずる回転方向のバネ特性を表した図である。
【図１０】本実施例のモータ軸継手機構における、ボスとフランジとの相対的な軸方向変位によって生ずる軸方向のバネ特性を表した図である。
【図１１】本発明の変形例のモータ軸継手機構における要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
２０，１００ モータ軸継手機構
２８ ウォーム軸
３４ モータ軸
４０ ボス
４２ フランジ
４４，１０２ ゴム部材
５０ 回転ストッパ
５２ 軸ストッパ
１０４，１０６ 突起
Claims (9)
- モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致する従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材とは別体の、前記モータ軸と前記従動軸との相対回転を所定角度内に制限する回転方向ストッパを備えることを特徴とするモータ軸継手機構。 - モータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致する従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材とは別体の、前記モータ軸と前記従動軸との、前記弾性部材を圧縮する側への軸方向相対変位を所定変位内に制限する軸方向ストッパを備えることを特徴とするモータ軸継手機構。 - 前記弾性部材は、少なくとも、前記モータ軸に設置固定されるフランジおよび前記従動軸に設置固定されるボスの何れかに固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のモータ軸継手機構。
- 前記弾性部材は、前記フランジ及び前記ボスの双方に固定され、前記従動軸の前記モータ軸側への軸方向相対変位を減衰させるバネ特性を有することを特徴とする請求項３記載のモータ軸継手機構。
- 前記モータ軸、前記従動軸、及び前記弾性部材は、別部材により一体化されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のモータ軸継手機構。
- 前記弾性部材は、その外径が前記モータ軸に取り付けられたフランジおよび前記従動軸に取り付けられたボスの少なくとも何れか一方の外径とほぼ一致する外形を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ軸継手機構。
- 前記モータ軸は、前記従動軸を介して、車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達すると共に、
前記弾性部材は、回転方向の周波数伝達特性がほぼ１ｋＨｚ以上において減衰効果を有するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載のモータ軸継手機構。 - 車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達するモータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、前記ステアリングシャフトが連結される従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材は、回転方向のバネ定数が前記モータ軸と前記従動軸との相対回転量に応じて変化するように形成されていることを特徴とするモータ軸継手機構。 - 車両運転者により操作されるステアリングホイールに連結するステアリングシャフトへ操舵のためのアシストトルクを伝達するモータ軸と、該モータ軸と軸中心が一致し、前記ステアリングシャフトが連結される従動軸と、前記モータ軸と前記従動軸との間に介在する弾性部材と、を備えるモータ軸継手機構であって、
前記弾性部材は、軸方向のバネ定数が前記モータ軸と前記従動軸との軸方向相対変位量に応じて変化するように形成されていることを特徴とするモータ軸継手機構。
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