JP2010048355A - 弾性軸継手及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク伝達開始時の過渡特性が良好な構造を実現する。
【解決手段】駆動側、被駆動側両伝達部材１６、１７同士の間でトルク伝達を行っていない中立状態で、各弾性変形部２５ａ（２５ｂ）の円周方向両側面と、駆動側、被駆動側各突出部１９、２２の円周方向側面とを、軸方向一端側で当接させると共に、軸方向他端側で離隔させた状態で対向させる。そして、上記各弾性変形部２５ａ（２５ｂ）の円周方向両側面と上記駆動側、被駆動側各突出部１９、２２の円周方向側面との間に、軸方向一端側から他端側に向かうに従って円周方向に関する幅が漸次大きくなる、くさび状の隙間２７ａ、２７ｂを介在させる。伝達すべきトルクの増大に伴って上記各弾性変形部２５ａ（２５ｂ）が、（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の様に弾性変形する事で、上記過渡特性を良好にする。
【選択図】図５

Description

本発明の対象となる弾性軸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、弾性軸継手は、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トルク伝達部に組み込み、操舵時に運転者に違和感を与える事を防止しつつ、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。

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。この様な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。

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１２〜１３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、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。

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の基端部とを回転力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、回転力の伝達を自在に結合している。

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。特に、上述の図１３に示す様な構造により、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抑える場合には、上記ウォーム軸６を揺動変位させる必要上、上記スプライン係合部のバックラッシュを完全になくす事はできない。又、単なるスプライン係合部の場合、上記電動モータ７への通電開始に伴って上記出力軸１２から上記ウォーム軸６に、突然大きなトルクが伝達され始める。この為、前記ステアリングホイール１の操作開始直後に、突然このステアリングホイール１を操作する為に要する力が急減する。この様な状況は、運転者に違和感を与える為、好ましくない。

この様な不都合を発生するスプライン係合部に代えて、上記出力軸１２の先端部と上記ウォーム軸６の基端部とのトルク伝達部に、弾性部材を介してトルク伝達を行う弾性軸継手を組み込む事が考えられる。そして、電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータ７の出力軸１２の先端部とウォーム軸６の基端部との間に組み込み可能な弾性軸継手として、特許文献４〜７に記載されたものが知られている。これら特許文献４〜７に記載された弾性軸継手は何れも、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、このトルクの方向に関して弾性変形可能な弾性部材を介して伝達する。

この為に上記従来の弾性軸継手は、第一、第二両伝達部材と弾性部材とを備える。これら両伝達部材はそれぞれ、上記両回転軸の端部に、これら両回転軸と同心に支持される。又、これら両伝達部材のうちの相手側の回転軸に対向する面に、回転方向に関して間欠的に、それぞれこの相手側の回転軸に向け軸方向に突出する、それぞれ複数の第一、第二各突出部を設けている。そして、上記弾性部材を、第一、第二各突出部の円周方向側面同士の間に挟持している。このうちの特許文献５、７に記載された従来構造の場合には、単に第一、第二各突出部の円周方向側面同士の間に弾性部材を挟持しただけで、トルク伝達開始時やトルク変動時の過渡特性をチューニングする自由度が低い。

これに対して、特許文献４に記載された従来構造の場合には、上記各第一、第二突出部による上記弾性部材の圧縮状態を２段階に変える事で、この弾性部材の弾性変形状態をチューニング可能としている。更に、特許文献６に記載された従来構造の場合には、弾性の異なる２種類の弾性部材を設け、比較的弾性の小さい（軟らかい）弾性部材を或る程度押し潰してから、比較的弾性の大きい（硬い）弾性部材によるトルク伝達を開始する様にして、上記過渡特性に関するチューニングの自由度向上を図っている。

但し、上記特許文献４、６に記載された従来構造の場合でも、比較的小さなトルク伝達を行う状態から大きなトルク伝達を行う状態に移行する過程で、トルク伝達方向に関する弾性軸継手の剛性が急変動する（剛性が急に大きくなる）。先ず、上記特許文献４に記載された構造の場合には、弾性部材のうちで容積が小さい（トルク伝達に供される部分の断面積が狭い）部分が押し潰されてから、容積が大きい（トルク伝達に供される部分の断面積が広い）部分が押し潰され始める瞬間に、上記剛性の急変動が生じる。又、上記特許文献６に記載された構造の場合には、比較的弾性の小さい弾性部材が押し潰されてから、比較的弾性の大きい弾性部材が押し潰され始める瞬間に、上記剛性の急変動が生じる。この結果、前述した様に、前記ステアリングホイール１を操作する為に要する力が急減し、運転者に違和感を与える可能性がある。伝達するトルクが減少する際には、逆の挙動となる。

特開２０００−４３７３９号公報 特開２００４−３０６８９８号公報 特表２００６−５１３９０６号公報 特開２００４−１４８９９０号公報 特開２００４−２０３１５４号公報 特開２００６−１８３６７６号公報 特表２００２−５１８２４２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、トルク伝達開始時の過渡特性が良好な弾性軸継手及び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。

本発明の弾性軸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に記載した弾性軸継手の発明は、例えば特許文献４〜７に記載される等により従来から知られている弾性軸継手と同様に、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、互いに同心に配置された第一、第二両伝達部材と、これら両伝達部材同士の間に組み込まれた弾性部材とを備える。
このうちの第一伝達部材は、上記両回転軸のうちの一方の回転軸の端部に支持される第一基部と、この第一基部の軸方向片面に、回転方向に関して間欠的に、それぞれ軸方向に突出する状態で設けられた複数の第一突出部とを備える。
又、上記第二伝達部材は、上記両回転軸のうちの他方の回転軸の端部に支持される第二基部と、この第二基部の軸方向片面に、回転方向に関して間欠的に、それぞれ軸方向に突出する状態で設けられた複数の第二突出部とを備える。そして、これら各第二突出部を上記各第一突出部同士の間に配置した状態で上記第一伝達部材と組み合わされている。
更に、上記弾性部材は、それぞれが上記トルクの伝達方向に関して弾性変形自在な複数の弾性変形部を有する。そして、これら各弾性変形部を、上記各第一突出部の円周方向側面と上記各第二突出部の円周方向側面との間に挟持した状態で、上記両伝達部材同士の間に組み込まれている。

特に、本発明の弾性軸継手に於いては、上記第一、第二両伝達部材同士の間でトルク伝達を行っていない中立状態で、上記各弾性変形部の円周方向両側面と上記第一、第二各突出部の円周方向側面とが、互いに対向する部分の一端側（例えば軸方向一端側、或いは、径方向一端側）で当接すると共に、互いに対向する部分の他端側（例えば軸方向他端側、或いは、径方向他端側）で離隔する。そして、上記各弾性変形部の円周方向両側面と上記第一、第二各突出部の円周方向側面との間に、上記一端側から他端側に向かうに従って円周方向に関する幅が漸次大きくなる隙間が存在する。尚、これら軸方向一端側及び他端側の語は、各側面同士の間での軸方向或いは径方向を表しており、弾性軸継手全体での一端側と他端側とを意味するものではない。又、好ましくは、上記各弾性変形部の両側面同士の間で、上記隙間の幅が変化する方向を、互いに逆にする。

この様な本発明の弾性軸継手を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記第一、第二各突出部の円周方向側面を、軸方向に対し平行にする。これに対して、上記中立状態で上記各弾性変形部の円周方向両側面を、軸方向に対し、これら各弾性変形部毎に同方向に傾斜させる。
この様な請求項２に記載した発明を実施する場合に、円周方向両側面の傾斜方向は、総ての弾性変形部同士で同じとしても良いが、請求項３に記載した発明の様に、円周方向に隣り合う弾性変形部同士の間で、円周方向両側面の傾斜方向を互いに逆方向としても良い。
或は、請求項４に記載した発明の様に、上記中立状態で上記各弾性変形部の円周方向両側面を、軸方向に対し平行にする。これに対して、上記第一、第二各突出部の円周方向側面を、軸方向に対し同方向に傾斜させる。
更に、上述の様な請求項２〜４に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、軸方向に対し傾斜している側面を、部分円筒状の凸面とする。
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、上記各弾性変形部の周囲に、上記第一、第二各突出部の外接円の直径以上の内径を有する連結環を設ける。そして、上記各弾性変形部の外径側端部を、この連結環に結合する。
或は、請求項７に記載した発明の様に、上記各弾性変形部の内側に、上記第一、第二各突出部の内接円の直径以下の外径を有する連結部を設ける。そして、上記各弾性変形部の内径側端部を、この連結部に結合する。更に、請求項６に記載した発明と請求項７に記載した発明とを同時に実施する（連結環及び連結部を設ける）事もできる。

一方、本発明の弾性軸継手及び電動式パワーステアリング装置のうち、請求項８に記載した電動式パワーステアリング装置の発明は、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、継手装置とを備える。
このうちのハウジングは、固定の部分に支持されて回転する事がない。
又、上記回転軸は、この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。
又、上記ウォームホイールは、上記ハウジングの内部でこの回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、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り、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されている。
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。
更に、上記継手装置は、上記電動モータの出力軸の先端部と上記ウォーム軸の基端部との間に設けられて、これら両軸同士の間でトルクを伝達するもので、上述の様な、本発明の弾性軸継手である。

上述の様に構成する本発明の弾性軸継手及び電動式パワーステアリング装置によれば、トルク伝達開始時からトルク変動時（上昇時及び低下時）の過渡特性を良好にできる。この様に、トルク伝達開始時の過渡特性が良好になる事は、弾性部材を構成する各弾性変形部の円周方向側面と第一、第二各突出部の円周方向側面とを、軸方向或いは径方向に関して不均一に当接させる事により図れる。

即ち、本発明の弾性軸継手の場合には、中立状態で、上記各弾性変形部の円周方向両側面と上記第一、第二各突出部の円周方向側面との間に、軸方向或いは径方向の一端側から他端側に向かうに従って円周方向に関する幅が漸次大きくなる隙間が存在する。そして、好ましくは、この隙間の幅が変化する方向を、上記各弾性変形部の円周方向両側面同士の間で、互いに逆にしている。従って、上記トルク伝達の開始時に、第一、第二各突出部の円周方向側面同士の間で上記各弾性変形部を押圧した場合、先ず、これら各弾性変形部が、上記隙間を解消すべく（これら各弾性変形部の円周方向両側面と第一、第二各突出部の円周方向側面とを、対向部の全面で当接させるべく）、捩り方向に弾性変形しつつ、第一、第二両伝達部材同士の間でトルクを伝達する。これら各弾性変形部の捩り剛性は比較的低い為、トルク伝達開始の瞬間に急に大きなトルクが伝達され始める事を防止できる。又、上記各弾性変形部の捩り方向に関する弾性変形量が増大し、これら各弾性変形部の円周方向両側面と第一、第二各突出部の円周方向側面との当接面積が増大するに従って、上記各弾性変形部が圧縮方向にも弾性変形し始めて、上記トルクの伝達方向に関する、これら各弾性変形部の剛性が高くなる。

そして、上記各弾性変形部の捩り方向の弾性変形に伴って上記隙間が低減乃至解消された（これら各弾性変形部の円周方向両側面と第一、第二各突出部の円周方向側面とが、対向部の大部分乃至全面で当接した）後の状態では、上記各弾性変形部全体が、更に圧縮方向への弾性変形を継続し続ける。これら各弾性変形部が圧縮方向に弾性変形する事に関する剛性は、同じく捩り方向に弾性変形する事に関する剛性よりも高いが、上記各弾性変形部全体が圧縮方向に弾性変形し始める迄の過程で、これら各弾性変形部の一部が圧縮方向に弾性変形し始めており、上記トルクの伝達方向に関するこれら各弾性変形部の剛性は、或る程度高くなっている。この為、上記隙間が解消される前後で、上記トルクの伝達方向に関するこれら各弾性変形部の剛性が急変動する事はない。この為、伝達すべきトルクが上昇する過程でも、或は低下する過程でも、伝達されるトルクが急変動する事を防止できる。
これらにより、過渡特性を全体として良好にできて、ステアリングホイールを操作する運転者に違和感を与えない様にできる。

［実施の形態の第１例］
図１〜６は、請求項１〜３、５、６、８に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、電動式パワーステアリング装置を構成する電動モータ７の出力軸１２ａの先端部と、ウォーム式減速機を構成するウォーム軸６ａの基端部との間に、本例の特徴である弾性軸継手１５を設けている。そして、上記出力軸１２ａから上記ウォーム軸６ａにトルクを、起動時及びトルク変動時に緩衝作用を持たせた状態で（上記電動モータ７の起動時にトルク伝達が急激に開始されない様に、トルク変動時にウォーム軸６ａに伝達されるトルクが急変動しない様に、過渡特性を良好にした状態で）、伝達自在としている。上記弾性軸継手１５を除く、上記電動式パワーステアリング装置の構成及び作用は、前述の図１２〜１３に示した構造を含め、従来から広く知られている電動式パワーステアリング装置と同様であるから説明を省略し、以下、上記弾性軸継手１５の構成及び作用に就いて説明する。又、以下の説明で、径方向、周方向、軸方向とはこの弾性軸継手１５（の構成各部材）の径方向、周方向、軸方向を指す。

上記弾性軸継手１５は、特許請求の範囲に記載した第一伝達部材に相当する駆動側伝達部材１６と、同じく第二伝達部材に相当する被駆動側伝達部材１７と、弾性部材２４とを備える。このうちの駆動側伝達部材１６は、上記出力軸１２ａの先端部に外嵌固定自在な円輪板状の駆動側板部１８の軸方向片面の円周方向複数個所（図示の例では円周方向等間隔３箇所）から、それぞれが特許請求の範囲に記載した第一突出部である駆動側突出部１９、１９を、軸方向に突出形成している。周方向に関する、これら各駆動側突出部１９、１９の幅寸法は、径方向内方で小さく、径方向外方で大きくしている。即ち、軸方向から見た、上記各駆動側突出部１９、１９の端面形状を、径方向内側程幅が狭くなる扇形としている。又、これら各駆動側突出部１９、１９の円周方向両側面は、上記駆動側伝達部材１６の軸方向（図１の左右方向、図２の表裏方向、図５の上下方向）に対し平行である。更に、上記駆動側板部１８の中心部には、円筒状の駆動側ボス部２０を、上記駆動側板部１８から軸方向両側に突出する状態で形成している。この駆動側ボス部２０は、上記出力軸１２ａの先端部に、締り嵌めにより、或はセレーション係合により、外嵌固定自在である。

一方、上記被駆動側伝達部材１７は、円輪状の被駆動側板部２１と、特許請求の範囲に記載した第二突出部に相当する被駆動側突出部２２、２２と、被駆動側ボス部２３とを備える。このうちの被駆動側板部２１は、上記駆動側板部１８とほぼ同形、同大である。又、上記各被駆動側突出部２２、２２は、上記各駆動側突出部１９、１９と同形状であり、上記被駆動側板部２１の軸方向片面の円周方向複数個所（図示の例では円周方向等間隔３箇所）から、軸方向に突出形成している。又、上記被駆動側ボス部２３は、円筒形で、軸方向に関して、上記各被駆動側突出部２２、２２と反対方向に突出形成している。この様な被駆動側ボス部２３は、前記ウォーム軸６ａの基端部に、締り嵌めにより、或はセレーション係合により、外嵌固定自在である。

それぞれが上述の様な構成を有する、上記駆動側伝達部材１６と上記被駆動側伝達部材１７とは、上記各駆動側突出部１９、１９と上記各被駆動側突出部２２、２２とを合計した数（図示の例では６個）の弾性変形部２５ａ、２５ｂを備えた、前記弾性部材２４を介して組み合わせている。この弾性部材２４は、ゴム、ビニル等のエラストマー、或は合成樹脂等の、弾性を有する高分子材料を射出成形する事により一体に造ったもので、上記駆動側、被駆動側各突出部１９、２２の外接円の直径以上の内径を有する、短円筒状の連結環２６の内周面に、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂの外径側端部を結合して成る。この状態で、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂは、上記連結環２６の径方向に配置された状態となる。又、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂの自由状態で、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂの円周方向両側面は、軸方向に対し、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂ毎に、同方向に傾斜している。図示の例では、円周方向に隣り合う弾性変形部２５ａ、２５ｂ同士の間で、それぞれの円周方向両側面の傾斜方向を逆にしている。又、図示の例では、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂの円周方向両側面を、軸方向に対し傾斜した、部分円筒状の凸面としている。好ましくは、この凸面の断面形状を部分円弧とし、この部分円弧に関する接線の方向を、各円周方向両側面の一端｛図５の（Ａ）の右側面の上端、左側面の下端｝で、上記弾性部材２４の軸方向に一致させる。

この様な弾性部材２４は、図３→図２に示す様に、前記駆動側、被駆動側両伝達部材１６、１７と組み合わせて、前記弾性軸継手１５とする。即ち、上記駆動側、被駆動側各突出部１９、２２同士を、互いの円周方向側面同士の間に上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂを挟持しつつ、円周方向に関して互いに重畳させる。言い換えれば、上記駆動側、被駆動側各突出部１９、２２を上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂ同士の間部分に、上記弾性部材２４の軸方向反対側から差し込む。この際、好ましくは、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂを、円周方向に関して少しだけ弾性変形させる。

従って、上記各部材１６、１７、２４を組み合わせた状態では、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂの円周方向両側面のうち、上記両伝達部材１６、１７の軸方向端部のみが、上記各突出部１９、２２の円周方向両側面に当接する。例えば、円周方向に関して一つ置きに存在する弾性変形部２５ａ、２５ａに関しては、図５の（Ａ）に示す様に、この弾性変形部２５ａの円周方向両側面のうち、一方｛図５の（Ａ）の右方｝の側面が駆動側突出部１９の円周方向側面に、この駆動側突出部１９の先端寄り部分（被駆動側板部２１寄り部分）で弾性的に当接する。又、他方｛図５の（Ａ）の左方｝の側面が被駆動側突出部２２の円周方向側面に、この被駆動側突出部２２の先端寄り部分（駆動側板部１８寄り部分）で弾性的に当接する。これに対して、残りの弾性変形部２５ｂ、２５ｂに関しては、当接状態は、例えば後述する図１１に示す様に、一方の側面が被駆動側突出部２２の円周方向側面に、この被駆動側突出部２２の先端寄り部分（駆動側板部１８寄り部分）で、他方の側面が駆動側突出部１９の円周方向側面に、この駆動側突出部１９の先端寄り部分（被駆動側板部２１寄り部分）に、それぞれ弾性的に当接する。各弾性変形部２５ａ、２５ｂの傾斜方向を同じとすれば、上記残りの弾性変形部２５ｂ、２５ｂは上記各突出部１９、２２に、図１１とは軸方向逆側で弾性的に当接する。

本例の様に、円周方向に隣り合う弾性変形部２５ａ、２５ｂ同士の間で、上記各突出部１９、２２の円周方向側面に対する当接状態を対称（これら各突出部１９、２２の周方向中央での軸方向に関して線対称）にした理由は、トルク伝達方向に拘らず、これら各突出部１９、２２の円周方向側面と上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂとの当接状態（これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂが弾性変形する状態）を同じとする為である。但し、上記当接状態の差に基づく、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂの弾性変形の状態の差は僅かであるから、上述の様に、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂの傾斜方向を、総て同じとしても良い。

何れにしても、上記各部材１６、１７、２４を組み合わせて前記弾性軸継手１５を構成し、この弾性軸継手１５によりトルクを伝達していない中立状態では、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂの円周方向両側面が上記各突出部１９、２２の周方向側面に、この円周方向両側面同士の間で軸方向反対側部分で当接する。軸方向端部の当接部以外の部分には、それぞれ隙間２７ａ、２７ｂが存在する。これら各隙間２７ａ、２７ｂは、上記弾性軸継手１５の径方向から見た形状がくさび状で、周方向に関する厚さが、軸方向に関して漸次変化する。図５の（Ａ）に示す様に、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂの円周方向両側に存在する１対の隙間２７ａ、２７ｂ同士の間で、上記周方向に関する厚さが変化する方向は互いに逆である。

この様な上記弾性軸継手１５は、前記駆動側ボス部２０を前記電動モータ７の出力軸１２ａの先端部に、前記被駆動側ボス部２３を前記ウォーム軸６ａの基端部に、それぞれ外嵌固定する事で、これら両軸１２ａ、６ａ同士の間に組み付ける。
上記出力軸１２ａと上記ウォーム軸６ａとの間でトルクを伝達する際には、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂのうち、回転方向に関して、前記各駆動側突出部１９、１９の前側に存在する弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）を弾性変形させつつ、このトルクを伝達する。

上記両軸１２ａ、６ａ間でのトルク伝達の開始直後、及び、これら両軸１２ａ、６ａ間で伝達するトルクが小さい場合には、図５の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に、上記前側に存在する各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）を捩り方向に弾性変形させつつ、上記トルクを伝達する。又、これら各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）の捩り方向への弾性変形量の増大に伴って、これら各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）が圧縮方向へも弾性変形し始める。即ち、これら各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）が図５の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）に示す様に捩り方向に弾性変形する過程で、これら各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）の円周方向両側面と、前記各突出部１９、２２の周方向側面との当接面積（当接部の軸方向に関する幅寸法）が次第に増大する。そして、上記各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）のうちで、上記各突出部１９、２２の周方向側面と当接した部分は、周方向に圧縮され始める。上記各弾性変形部２５ａ、２５ａ（又は２５ｂ、２５ｂ）を周方向に圧縮する為に要する荷重（圧縮方向の剛性）は、上記当接面積の増大に伴って大きくなる。従って、前記弾性軸継手１５により伝達されるトルクは、図６に示す様に、前記駆動側、被駆動側両伝達部材１６、１７同士の中立状態からの相対変位量（捩り角度）の増大に伴って、非線形（指数関数的）に増大する。

この為、トルク伝達開始時からトルク変動時（上昇時及び低下時）の過渡特性を良好にできる。即ち、本例の弾性軸継手１５によれば、前記出力軸１２ａにより前記ウォーム軸６ａを回転駆動し始める瞬間は勿論、これら両軸１２ａ、６ａ同士の間で伝達すべきトルクが上昇する過程でも、或は低下する過程でも、伝達されるトルクが急変動する事を防止できる。この様に上記弾性軸継手１５によれば、伝達すべきトルクの変化に対する過渡特性を全体として良好にできて、急ハンドル等、厳しい使用条件の下でも、ステアリングホイールを操作する運転者に違和感を与えない様にできる。

尚、本例の場合には、上記出力軸１２ａの先端面と、上記ウォーム軸６ａの基端面に開口した凹孔２８の奥端面との間に、ゴムの如きエラストマー等の第二の弾性部材２９を、軸方向に弾性的に圧縮した状態で設けている。この様な第二の弾性部材２９は、上記両軸１２ａ、６ａが軸方向にがたつく事を防止して、電動式パワーステアリング装置部分で異音が発生する事を防止する為に設けている。

［実施の形態の第２例］
図７は、請求項１、４、５、８に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の弾性軸継手１５ａの場合には、弾性部材２４ａを構成する各弾性変形部２５の円周方向両側面を、それぞれ軸方向に対し平行としている。その代わりに本例の場合には、特許請求の範囲に記載した第一、第二各突出部である、駆動側突出部１９ａ及び被駆動側突出部２２ａの円周方向側面を、軸方向に対し傾斜させている。１個の弾性変形部２５を挟む状態で存在する、上記駆動側突出部１９ａの円周方向側面と上記被駆動側突出部２２ａの円周方向側面とは、互いに同じ方向に傾斜している。又、これら各突出部１９ａ、２２ａの円周方向側面は、それぞれ部分円筒状の凸面としている。
くさび状の隙間２７ａ、２７ｂを形成する為に軸方向に対し傾斜させる面を、上記各弾性変形部２５の円周方向両側面から上記駆動側、被駆動側各突出部１９ａ、２２ａの円周方向側面に変えた点以外の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

［実施の形態の第３例］
図８は、請求項１〜３、５、７、８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、各弾性変形部２５ａ、２５ｂの内側に、駆動側、被駆動側各突出部１９、２２（図２、３、５参照）の内接円の直径以下の外径を有する、請求項７に記載した連結部である、連結環２６ａを設けている。そして、上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂの内径側端部を、この連結環２６ａに対し一体的に結合固定している。
上記各弾性変形部２５ａ、２５ｂを一体的に結合する為の連結環２６ａの位置を外径側から内径側に移した点以外の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例或は上述した実施の形態の第２例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

［実施の形態の第４例］
図９は、請求項１〜３、５、６、８に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、弾性部材２４ｂを構成する連結環２６ｂを金属製としている。そして、鋼板等の金属板により短円筒状に造った、この連結環２６ｂの内周面に、それぞれがゴム、合成樹脂等の弾性を有する高分子材料製の弾性変形部２５ａ、２５ｂを設けて成る。即ち、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂを上記連結環２６ｂの径方向に配置した状態で、これら各弾性変形部２５ａ、２５ｂの外径側端面をこの連結環２６ｂの内周面に、接着等により結合固定している。

本例の場合には、上述の様に金属製の連結環２６ｂを使用する事により、トルク伝達に伴って繰り返される弾性変形に拘らず、この連結環２６ｂの変形を抑えて、長期間に亙り安定した性能を発揮できる様にしている。
上記連結環２６ｂを金属製とした点以外の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例或は第２例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

［実施の形態の第５例］
図１０は、請求項１、２、５〜８に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合には、弾性部材２４ｃに設けた複数の弾性変形部２５ｃ、２５ｃの傾斜方向を、総ての弾性変形部２５ｃ、２５ｃで互いに同じとしている。即ち、前述した実施の形態の第１〜４例の場合、何れも、図１１に示す様に、円周方向に隣り合う弾性変形部同士の間で、円周方向両側面の傾斜方向を互いに逆方向としていた。これに対して本例の場合には、上記各弾性変形部２５ｃ、２５ｃの円周方向両側面の傾斜方向を互いに同じとしている。この様な弾性部材２４ｃは、前述した実施の形態の第１例の場合と同様（駆動側、被駆動側突出部１９、２２の数は異なっている）の、駆動側、被駆動側両伝達部材１６、１７（図１〜３、５参照）と組み合わせて、弾性軸継手を構成する。又、本例の場合には、上記弾性部材２４ｃの外径側端部でこれら各弾性変形部２５ｃ、２５ｃ同士を連結環２６により互いに連結すると共に、同じく内径側端部で円板状の連結部３０により互いに連結している。尚、この連結部３０を、前述した実施の形態の第３例の連結環２６ａ（図８参照）の様に、環状とする事もできる。
上記弾性部材２４ｃの形状を異ならせた点以外の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。

以上の説明は、本発明の弾性軸継手を、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の先端部とウォーム軸の基端部との間に装着した場合に就いて述べたが、本発明の弾性軸継手は、この様な部分に限らず、１対の回転軸同士の間でトルクを伝達する、各種機械装置に適用できる。
又、弾性部材の各弾性部の円周方向側面と各突出部の周方向側面との間に、周方向に関する厚さが径方向に関し漸次変化する隙間を形成する構造を採用する事もできる。但し、図示の例の様に軸方向に変化させる方が、１対の伝達部材の相対変化に基づく上記隙間の変化を所望通り規制し易いので有利である。
又、各弾性変形部の円周方向両側面と第一、第二各突出部の円周方向側面とを何れも、軸方向に傾斜している部分円筒状の凸面とする事もできる。この場合には、上記各側面の傾斜角度を、何れかの側面のみを傾斜させる場合に比べて小さくしても良い。
更に、各弾性変形部の円周方向両側に存在する隙間の幅が変化する方向を、互いに同じとする事で、過渡特性を良好にする事も可能である。但し、この様な構造の場合、上記各弾性変形部の捩り方向の弾性変形を利用できない為、弾性部材の耐久性確保と過渡特性の向上とを両立させる面からは、図示の例よりも不利になる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、弾性軸継手を組み込んだ電動式パワーステアリング装置の要部断面図。 弾性軸継手のみを取り出して示す、図１のイ−イ断面図。 同分解斜視図。 弾性部材のみを取り出して軸方向から見た図。 （Ａ）はトルクの非伝達状態を、（Ｂ）は小さなトルクを伝達する状態を、（Ｃ）は大きなトルクを伝達する状態を、それぞれ示す、図２のロ矢視図。 弾性軸継手により伝達されるトルクと、駆動側、被駆動側両伝達部材同士の中立状態からの相対変位量（捩り角度）との関係を示す線図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図５の（Ａ）と同様の図。 同第３例を示す、図４と同様の図。 同第４例を示す、図４と同様の図。 同第５例を示す、弾性部材と駆動側、被駆動側突出部とを示す図。 上記第１例の構造と本例の構造との相違を説明する為、図５の（Ａ）を、より広範囲に示す図。 自動車用操舵装置の１例を示す部分縦断側面図。 従来構造の１例を示す、図１２の拡大ハ−ハ断面図。

符号の説明

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 スプライン孔
１４ スプライン軸部
１５、１５ａ 弾性軸継手
１６ 駆動側伝達部材
１７ 被駆動側伝達部材
１８ 駆動側板部
１９、１９ａ 駆動側突出部
２０ 駆動側ボス部
２１ 被駆動側板部
２２、２２ａ 被駆動側突出部
２３ 被駆動側ボス部
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 弾性部材
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 弾性変形部
２６、２６ａ、２６ｂ 連結環
２７ａ、２７ｂ 隙間
２８ 凹孔
２９ 第二の弾性部材
３０ 連結部

Claims (8)

1. 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、互いに同心に配置された第一、第二両伝達部材と、これら両伝達部材同士の間に組み込まれた弾性部材とを備え、このうちの第一伝達部材は、上記両回転軸のうちの一方の回転軸の端部に支持される第一基部と、この第一基部の軸方向片面に、回転方向に関して間欠的に、それぞれ軸方向に突出する状態で設けられた複数の第一突出部とを備えたものであり、上記第二伝達部材は、上記両回転軸のうちの他方の回転軸の端部に支持される第二基部と、この第二基部の軸方向片面に、回転方向に関して間欠的に、それぞれ軸方向に突出する状態で設けられた複数の第二突出部とを備え、これら各第二突出部を上記各第一突出部同士の間に配置した状態で上記第一伝達部材と組み合わされたものであり、上記弾性部材は、それぞれが上記トルクの伝達方向に関して弾性変形自在な複数の弾性変形部を有し、これら各弾性変形部を、上記各第一突出部の円周方向側面と上記各第二突出部の円周方向側面との間に挟持した状態で、上記両伝達部材同士の間に組み込まれたものである弾性軸継手に於いて、上記第一、第二両伝達部材同士の間でトルク伝達を行っていない中立状態で、上記各弾性変形部の円周方向両側面と上記第一、第二各突出部の円周方向側面とが、これら両側面の一端側で当接すると共に、同じく他端側で離隔し、上記各弾性変形部の円周方向両側面と上記第一、第二各突出部の円周方向側面との間に、上記一端側から他端側に向かうに従って円周方向に関する幅が漸次大きくなる隙間が存在する事を特徴とする弾性軸継手。
2. 第一、第二各突出部の円周方向側面が軸方向に対し平行であり、中立状態で各弾性変形部の円周方向両側面が軸方向に対し、これら各弾性変形部毎に同方向に傾斜している、請求項１に記載した弾性軸継手。
3. 円周方向に隣り合う弾性変形部同士の間で、円周方向両側面の傾斜方向が互いに逆方向である、請求項２に記載した弾性軸継手。
4. 中立状態で各弾性変形部の円周方向両側面が軸方向に対し平行であり、第一、第二各突出部の円周方向側面が軸方向に対し同方向に傾斜している、請求項１に記載した弾性軸継手。
5. 傾斜している側面が部分円筒状の凸面である、請求項２〜４のうちの何れか１項に記載した弾性軸継手。
6. 各弾性変形部の周囲に、第一、第二各突出部の外接円の直径以上の内径を有する連結環が設けられており、上記各弾性変形部の外径側端部をこの連結環に結合している、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した弾性軸継手。
7. 各弾性変形部の内側に、第一、第二各突出部の内接円の直径以下の外径を有する連結部が設けられており、上記各弾性変形部の内径側端部をこの連結部に結合している、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した弾性軸継手。
8. 固定の部分に支持されて回転する事のないハウジングと、この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回転軸と、上記ハウジングの内部でこの回転軸の一部に、この回転軸と同心に支持されて、この回転軸と共に回転するウォームホイールと、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と噛合させた状態で、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されたウォームと、このウォームを回転駆動する為の電動モータと、この電動モータの出力軸の先端部と上記ウォーム軸の基端部との間に設けられた、これら両軸同士の間でトルクを伝達する継手装置とを備えた電動式パワーステアリング装置に於いて、この継手装置が、請求項１〜７のうちの何れか１項に記載された弾性軸継手である事を特徴とする電動式パワーステアリング装置。

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