JP2013121839A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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徹 瀬川
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Abstract

【課題】モータの回転をウォームギヤで減速する電動パワーステアリングで、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されず、組付け精度に影響されることなく安定した性能を得られるようにする。
【解決手段】電動モータ1の出力軸8とウォーム3とをカップリング20により連結し、カップリング20を軸方向に互いに対向する面に円周方向に所定間隔で設けられ軸方向に交互に突出する腕部と、腕部を個別に挿入する複数の孔とで構成し、かつ隣り合う孔間のトルク伝達部を弾性体で形成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電動モータから減速機構等にトルクを伝達するトルク伝達機構内に設けるに好適なトルク伝達機構に関する。本発明は、特にステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知して、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。
減速機構からなる動力伝達機構としてウォーム減速機を用いた電動パワーステアリング装置では、電動モータの駆動軸に連結したウォームにウォームホイールが噛合してあり、ウォームホイールは、操舵機構に連結される出力軸に嵌合してある。
ところで、再表2004−052712号公報に開示した電動パワーステアリング装置では、ウォームをウォームホイールに付勢しており、ウォームを支持する軸受の中心で、ウォームと電動モータの出力軸をスプラインで結合している。
また、特表2002−518242号公報には、モータロータと入力軸とが撓み継手によって接続された電動アシスト式ステアリング装置が開示されている。特表2002−518242号公報において、撓み継手は、16個の半径方向駆動面を画定する周方向に隔たった8個の同一のアームを有するゴムスパイダを備えている。モータロータを入力軸側の端部で支持するハブには、入力軸に向けて軸方向に突き出す4個の駆動歯が設けられている。4個の駆動歯は撓み継手のアーム間に係合している。入力軸のモータロータ側端部に形成されたカップには、モータロータに向けて軸方向に突き出す4個の駆動歯が設けられており、該4個の駆動歯は、撓み継手の残りのアーム間に係合している。このような構成でモータロータから撓み継手を介して入力軸にトルクが伝達される。撓み継手によって、入力軸は動くことを許容されている。
また、特開2005−319922号公報には、ウォーム軸をウォームホイール側に偏倚できるように揺動可能に支持する部材の、他部材との接触面が弾性材からなる弾性層によって形成された電動パワーステアリング装置が開示されている。特開2005−319922号公報においては、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する動力伝達継手の、第1および第2の係合部材間に介在する伝達部材の動力伝達面を弾性層によって形成している。
特開2005−212623号公報には、経時劣化に伴う永久歪みによりガタが生じ異音等の不具合が生じないように、電動モータの出力軸とウォーム軸とを動力伝達継手により連結し、第1および第2の係合部材間に介在する伝達部材の動力伝達面のうち、一部の締め代を残りの動力伝達面の締め代よりも増加させた構成の電動パワーステアリング装置が開示されている。
しかしながら、再表2004−052712号公報に記載の構成においては、両スプライン間の隙間が大きいと歯面同士の叩き音により異音が発生するという問題がある。逆にスプライン間の隙間が小さいと、ウォームの揺動が阻害されてギヤの歯面で叩き音が発生するといった問題がある。
また、電動モータの出力軸とウォームのスプラインの精度が必要とされる為、コストが割高になったり、電動モータの組付けの精度により性能がばらついたりといった問題があった。
特表2002−518242号公報に記載の構成においては、撓み継手の駆動面とハブに設けられた駆動歯とは、滑り対偶により偏角、偏芯を許容するが、位相により接触状態が変化し、伝達角速度が変化したり、捩り剛性が異なったりする可能性がある。
特開2005−319922号公報又は特開2005−212623号公報に記載の構成においては、締め代に起因する摩擦抵抗によりウォームの揺動を阻害する可能性がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能を得ることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と、前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
前記出力軸の前記側端部には、円周方向に所定間隔で設けられ、前記ウォームに向かって軸方向に突出するトルク伝達部材からなるトルク伝達部が形成され、前記ウォームの前記側端部には、円周方向に所定間隔で設けられ、前記出力軸に向かって軸方向に突出するトルク受部材からなるトルク受部が形成され、前記トルク伝達部材と前記トルク受部材とは円周方向に交互に配置されており、
前記カップリングは前記トルク伝達部と前記トルク受部との間に介在し、前記トルク伝達部と前記トルク受部間でトルクの伝達を行う弾性部材であることを特徴とする。
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記弾性部材は、軸と直角に延びる部分を有し、該部分には、前記トルク伝達部材が挿入され、トルク伝達時に前記トルク伝達部材に接触して該トルク伝達部材よりトルクが伝達されるトルク受面を有する第1の開口部と、前記トルク受部材が挿入され、トルク伝達時に前記トルク受部材に接触して該トルク受部材にトルクを伝達するトルク伝達面を有する第2の開口部とを備え、
前記第1の開口部と前記第2の開口部とは、それぞれ放射状に配置された複数の孔を有する。
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記弾性部材は、前記放射状に配置された複数の孔の放射中心部に該放射状に配置された複数の孔に連なる中心孔を形成しており、該中心孔で前記出力軸の前記側端部または前記ウォームの前記側端部の中心部に形成された円筒状突出部が挿入位置決めされている。
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記弾性部材は、前記連結部の外周側で環状をなした環状部を有している。
また、本発明の第1の態様に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と、前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部との軸方向に互いに対向する面には、円周方向に所定間隔で設けられ、軸方向に突出する腕部が交互に形成されており、
前記カップリングはこれら腕部をそれぞれ個別に挿入する複数の孔を形成しており、かつ隣り合う前記孔間にトルク伝達部を形成した弾性体からなることを特徴とする。
また、本発明の第1の態様に係る電動パワーステアリング装置は、前記カップリングは、前記連結部の外周側で環状をなした環状部を有していることが好ましい。
また、本発明の第1の態様に係る電動パワ−ステアリング装置は、好適には、前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とに形成された前記腕部は放射方向に延在し、これら腕部が挿入される前記カップリングの前記複数の孔は、放射状に形成されている。
また、本発明の第1の態様に係る電動パワ−ステアリング装置は、好適には、前記カップリングは、前記放射状孔の放射中心部に該放射状孔に連なる中心孔を形成しており、該中心孔で前記出力軸の前記側端部または前記ウォームの前記側端部の中心部に形成された円筒状突出部が挿入位置決めされている。
また、本発明の第1の態様に係る電動パワ−ステアリング装置は、好適には、前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記出力軸の前記側端部面と前記ウォームの前記側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有している。
また、本発明の第1の態様に係る電動パワ−ステアリング装置は、好適には、前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備える。
また、本発明の第2の態様に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とには、それぞれ、前記カップリングと係合する複数の腕部が形成された第1および第2連結部材が設けられ、
前記カップリングには、前記腕部間に介在され、前記第1および第2連結部材間でトルクを伝達する曲面を有する複数の動力伝達部材が形成され、
前記腕部の前記動力伝達部材との接触面は、前記動力伝達部材よりも小さい曲率の曲面で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の第2の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記腕部の前記曲面は、略部分球面状の窪みを有する。
また、本発明の第2の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記動力伝達部材は環状部材の内径側に周方向に連結され、該環状部材は前記動力伝達部材を該環状部材の中心方向に付勢している。
また、本発明の第2の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備える。
また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とには、それぞれ、軸方向に互いに対向する面に、軸方向に突出する複数の腕部が周方向に所定間隔で形成された第1および第2連結部材が設けられ、
前記第1連結部材の腕部と前記第2連結部材の腕部とは周方向に交互に配置され、
前記カップリングには、隣り合う前記腕部間に介在され、前記第1および第2連結部材間でトルクを伝達する動力伝達部材が周方向に所定間隔で複数形成され、
前記第1および第2連結部材には、前記電動モータの出力軸の回転によって発生する遠心力による前記動力伝達部材の径方向への変位を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記第1および第2連結部材のそれぞれの腕部には、該腕部の周方向側となる面の外径側から周方向に突出し、該それぞれの腕部と隣り合い、周方向に配置された前記動力伝達部材の略外径側となる部位に接触し、前記動力伝達部材の前記径方向への変位を規制する凸部が形成されている。
また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記カップリングは、周方向に配置された前記動力伝達部材の径方向で外方に環状部材を有しており、前記動力伝達部材は前記環状部材の内周側に形成された複数の支持部と一対一に対応して前記環状部材と一体に連結され、前記凸部と前記支持部との間には常に隙間がある。
また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記カップリングは、周方向に配置された前記動力伝達部材の径方向で内方に環状部材を有しており、前記動力伝達部材は前記環状部材の外周側に形成された複数の支持部と一対一に対応して前記環状部材と一体に連結され、前記第1連結部材又は前記第2連結部材の一方に、前記環状部材を支持する円筒状の部位が設けられている。
また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記支持部と前記第1および第2連結部材の前記腕部との間には常に隙間がある。
また、本発明の第3の態様に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備える。
また、本発明に係る動力伝達機構の連結構造は、回転駆動する出力軸と該出力軸の回転トルクが伝達される入力軸とは、それぞれの対向する側端部間に配置される動力伝達部材により連結してある回転伝達機構の連結構造において、
前記出力軸の前記側端部には前記出力軸と一体回転可能に連結された第1連結部材が設けられ、前記入力軸の前記側端部には前記入力軸と一体回転可能に連結された第2連結部材が設けられ、前記第1および第2連結部材間には、前記第1および第2連結部材とは相対回転不能で、前記第1および第2連結部材間でトルク伝達を行う動力伝達部材が介在され、前記第1および第2連結部材には、前記出力軸の回転によって発生する遠心力による前記動力伝達部材の径方向への変位を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能を得ることができる。
本発明の第1の態様によれば、上記効果に加えて、カップリングのトルク伝達部と腕部のトルク伝達面との接触状態の安定化を図ることができる。
本発明の第2の態様によれば、第1の態様の効果に加えて、電動モータとウォームとの連結工程を簡素化することができる。また、ウォームの揺動を阻害する可能性を低減することができる。また、動力伝達部材の変位を防ぎ、動力伝達部材に永久歪みが生じても、ガタつきの発生を防止することができる。
本発明の第3の態様によれば、第1および第2の態様の効果に加えて、トルク伝達時に、遠心力による動力伝達部材の変位を規制し、捩り剛性のばらつきを少なくすることができる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
図1(A)は、本発明の第1実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す全体図であり、図1(B)は、図1(A)の要部を拡大した断面図である。 図2(A)は、第1実施の形態に係るウォーム側連結部を軸方向から見た図であり、図2(B)は、第1実施の形態に係る電動モータ側連結部を軸方向面から見た図であり、図2(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図であり、図2(D)は、第1実施の形態の変形例に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図である。 図3(A)は、第1実施の形態に係るウォーム側連結部の斜視図であり、図3(B)は、第1実施の形態に係る電動モータ側連結部の斜視図であり、図3(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部の図2(C)における3c−3c線断面図である。 図4は、第1実施の形態における、ウォーム側連結部と、電動モータ側連結部とが、カップリングを介して連結されている状態の連結部分を、図2(C)における4c−4c線断面に対応して示す拡大断面図である。 図5は、第2実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。 図6(A)は、第2実施の形態における電動モータの出力軸とウォーム軸との連結構造の分解斜視図であり、図6(B)は、図5におけるA−A線の断面を軸方向から見た図である。 図7は、第3実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。 図8は、第3実施の形態における電動モータの出力軸とウォーム軸との連結構造の分解斜視図である。 図9は、第3実施の形態において、図7のA−A線の断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。 図10は、第4実施の形態において、図7のA−A線に相当する断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
以下、本発明の第1実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を、図面を参照しつつ説明する。
図1(A)は、本発明の第1実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す全体図であり、図1(B)は、図1(A)の要部を拡大した断面図である。
図2(A)は、ウォーム側連結部を軸方向から見た図であり、図2(B)は、電動モータ側連結部を軸方向面から見た図であり、図2(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図であり、図2(D)は、第1実施の形態の変形例に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図である。
図3(A)は、ウォーム側連結部の斜視図であり、図3(B)は、電動モータ側連結部の斜視図であり、図3(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部の図2(C)における3c−3c線断面図である。
図4は、第1実施の形態における、ウォーム側連結部と電動モータ側連結部とがカップリングを介して連結されている状態の連結部分を、図2(C)における4c−4c線断面に対応して示す拡大断面図である。
電動パワーステアリング装置の補助動力源である電動モータ1がハウジング2に固定されている。ハウジング2内には、ウォーム減速機を構成するウォーム3と、ウォーム3に噛み合うウォームホイール4とが設けられている。
ウォーム3は、2つの軸受5、6によりハウジング2に支持されている。モータ側軸受5は、ウォーム3を回転可能で、且つモータ側軸受5を支点にして揺動可能で軸方向には移動不可能に支持している。ウォーム側軸受6は、内輪6aとウォーム3との間に隙間をもって嵌合している。
ウォーム側軸受6に隣接して、弾性体7aによりウォーム3をウォームホイール4方向(噛み合い方向)に付勢する予庄機構7が設けられており、タイヤ(図示なし)からの入力によるウォーム3とウォームホイール4とのギヤ歯面同士の打音を抑制している。なお、予圧機構は、種々の公知技術を用いることが可能であるので、詳細な説明は省略する。
電動モータ1の出力軸8は後に詳述するトルク伝達用連結機構20を介してウォーム3に連結され、トルクを伝達する。符号9はトルクセンサーである。
ウォーム3の回転は、ウォーム3に噛み合うウォームホイール4を介して、減速して出力軸11に伝えられる。出力軸11は図示の無い自在継手、ロアーステアリングシャフト等を介して操舵機構のステアリングギヤに接続されている。
ウォーム3のモータ側端部3aには連結部15が設けてある。連結部15は、モータ側端部に半径方向に延びる平面部16上に、図2(A)、図3(A)に示すように軸中心に形成され電動モータ1の出力軸8に向かって軸方向に突出する円筒部17を備えている。平面部16上には、円筒部17より略放射状に延在し、平面部16から軸方向に突出する少なくとも2個(図示例では、3個)の腕部19を備えている。これら腕部19は、平面部16上に円周方向に等間隔で形成されている。
各腕部19の円周方向で両側の面の一方には、後述するカップリング20とのトルク伝達を行う平らなトルク受面19aが設けてある。トルク受面19aと平面部16とは略直角になっている。
連結部15の外径は、モータ側軸受5の圧入の妨げにならないよう軸受圧入部と同径、あるいは、止め輪23の使用に影響が無い範囲で小さな径となっている。
他方、ウォーム3のモータ側端部3aに対向する出力軸8の端部には連結部30が設けてある。連結部30は、図2(A)、図3(B)に示すように軸端の径方向に延びる平面部32上の軸中心にウォーム側端部3aに向かって軸方向に突出する円筒部34を備え、また平面部32上に軸中心より略放射状に伸びた少なくとも2個(図示例では、3個)の腕部36を備えている。これら腕部36は、平面部32上に円周方向に等間隔で形成されている。出力軸8側の連結部30は、ウォーム3側の連結部15とは異なり、軸中心の円筒部34と腕部36とはつながってはいない。また、平面部32からの円筒部34の軸方向長さは、平面部32からの腕部36の軸方向長さよりも短く設定されている。
腕部36の円周方向で両側の面には、カップリング20へのトルク伝達を行うトルク伝達面36aが設けてある。トルク伝達面36aは連結部30の平面部32とは、略直角の平面となっている。
本実施の形態において、連結部15とウォーム3、連結部30と出力軸8とは、それぞれ一体に成型されているが、大トルクの伝達を考慮して連結部径を大きくしたい場合や、加工・組み立ての都合などで一体成型が難しい場合は別部材としても良い。但しその場合は、セレーション圧入嵌合、ネジ止め、溶接など、回転方向、軸方向のガタや摺りが無い様、嵌合又は固定方法を工夫する必要がある。
腕部19と腕部36の形状は、相互に入れ替わっても良い。双方が腕部36の形状でも良い。すなわち、1.本実施の形態の如く、連結部15の腕部が図2(A)、図3(B)の形状であり、連結部30の腕部が図2(B)、図3(B)の形状である組み合わせ、2.連結部15の腕部が図2(B)、図3(B)の形状であり、連結部30の腕部が図2(A)、図3(A)の形状である組み合わせ、および3.連結部15の腕部と連結部30の腕部の双方が、図2(B)、図3(B)の形状である組み合わせの3通りの組み合わせが可能である。
上述の如く構成されたウォーム3の軸端部とモータ出力軸8の軸端部とは、カップリング20を介して連結されている。
カップリング20は、図2(C)、図3(C)に示すように、円筒状の弾性体である。カップリング20の軸心には連結部15および連結部30の位置決めに用いる軸方向に貫通する軸方向孔38が形成され、軸方向孔38から略放射状に延びた孔40が(本実施の形態では6個)連続して形成されている。
カップリング20の軸方向孔38には、ウォーム3の側から連結部15の円筒部17が挿入され、出力軸8側からは連結部30の円筒部34が挿入されている。また、放射状孔40には、ウォーム3の側から腕部19が、出力軸8側から腕部36が交互に挿入されている。
放射状孔40は、腕部19および腕部36の数、位相、厚さに含わせて形成されている。このため、腕部19および腕部36が挿入された時、腕部19のトルク受面19aおよび腕部36のトルク伝達面36aとの間に隙間などが無いように、あるいは若干の締め代を持つように設定されている。
カップリング20の、隣り合う放射状孔40に挟まれた概ね扇形の小片部42は、連結部間のトルク伝達の機能を持つ。すなわち、電動モータ1から発生させたトルクは、出力軸8の連結部30の腕部36へ伝えられ、トルク伝達面36aから小片部42を押すようにしてカップリング20に伝えられる。カップリング20に伝えられたトルクは小片部42を伝わり、隣の放射状孔40に挿入された腕部19のトルク受面19aを押すようにしてウォーム3に伝えられる。このようにして、電動モータ1から発生させたトルクはウォーム3に伝えられる。
また、連結部15の腕部19と連結部30の腕部36が、上述した3.の組み合わせの形態、すなわち、連結部15の腕部19と連結部30の腕部36の双方が、図2(B)、図3(B)の形状である組み合わせの形態では、カップリング20は、図2(D)の変形例の如く、円筒部34が挿入される軸方向孔38と、該軸方向孔38の径方向外方に腕部36が挿入される軸方向孔41が(本変形例では6個)形成されている。
カップリング20は弾性体であるため、トルク伝達時に変形を生じトルクをロスすることが考えられる。また、変形を繰り返すことによる耐久寿命が短くなることが考えられる。そのため、カップリング20の外周部には環状部材44を配し、変形を抑えている。環状部材44は、金属、樹脂など、必要な剛性に合わせた材質で構成されている。また、環状部材44は、接着、鋳込み成型などで小片部42を形成している弾性材料と一体的に固定してあると良い。
ウォーム3の平面部16は、カップリング20の小片部42の軸方向において一方の面に密着している。出力軸8の平面部32は、小片部42の軸方向における他方の面に密着している。
カップリング20の小片部42の軸方向における2つの端面の少なくとも一方には、凸部14が形成されている。本実施の形態では、小片部42のウォーム3側となる面に凸部14が形成されている。上記のように、ウォーム3の平面部16は小片部42の軸方向における一方の面に密着しているため、凸部14は平面部16と小片部42とによって軸方向に圧縮され、軸方向への反力を発生している。この反力により、軸受5、軸受6の内部隙間を無くすことができ、異音の発生を抑制することができる。凸部14が小片部42の出力軸8側となる面に形成された場合は、凸部14は出力軸8の平面部32と小片部42とによって軸方向に圧縮されて軸方向への反力を発生することとなる。
以上から、本実施の形態では、ウォーム3と電動モータ1の出力軸8との双方の連結部15、30は、カップリング20の弾性体の変形により偏芯や揺動を許容されるので、ウォーム3や電動モータ1の出力軸8の精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能が得られる。
なお、本実施の形態では、予圧機構によりウォームの軸心と出力軸の軸心のズレから生じるギヤ歯面の叩き音の対策として予圧機構つきの電動パワーステアリング装置について述べたが、予圧機構の有無にかかわらず、上述のように、加工精度、組み立て精度に起因する偏芯や揺動を安価に抑えることができる。
次に本発明の第2実施の形態について説明する。第2実施の形態については、第1実施の形態と異なる構成について説明する。第1実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
図5は、第2実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。本実施の形態においては、電動モータ1の出力軸8とウォーム3とを連結する構造が第1実施の形態と異なっている。
図6(A)は、本実施の形態における電動モータ1の出力軸8とウォーム3との連結構造部の分解斜視図であり、図6(B)は、図5におけるA−A線の断面を軸方向から見た図である。
モータ出力軸8のウォーム3側の端部8aには、第1連結部材50が設けられている。第1連結部材50は、図6(A)に示すように、出力軸8の外周側に配置されるフランジ部51と、フランジ部51に形成された複数の腕部52とを備えている。フランジ部51には、出力軸8のウォーム3側の端部8aが挿通される中心孔53が形成されている。中心孔53は、ウォーム3に向かって軸方向に突出する円筒状の嵌合部54内に形成されている。出力軸8のウォーム3側の端部8aは嵌合部54に内嵌され、出力軸8と第1連結部材50とは一体に回転するように連結されている。
フランジ部51の複数の腕部52はウォーム3側の面55に、ウォーム3側に向かって軸方向に突出して形成されている。本実施の形態においては、腕部52は3個形成されている。腕部52は、フランジ部51のウォーム3側の面55上に円周方向に等間隔で形成されている。腕部52は、ウォーム3側に向かって嵌合部54よりも大きく突出している。腕部52の内周側は嵌合部54の外周と連続しており、嵌合部54から放射方向にフランジ部51の外周と同径の位置まで延在している。
腕部52の円周方向で両側の面には、トルク伝達面52aが形成されている。トルク伝達面52aは、腕部52の内方に向かって凹んだ所定の曲率の曲面となっている。トルク伝達面52aの曲面は略部分球面状の窪みに形成しても良い。トルク伝達面52aは、後述するカップリング60の動力伝達部材65と接触し、トルク伝達を行う。
ウォーム3の出力軸8側の端部3aにも第1連結部材50と同様の構成の第2連結部材70が連結されており、ウォーム3と第2連結部材70とは一体に回転する。第2連結部材70は、図6(A)に示すように、第1連結部材50と同様に、フランジ部71と、中心孔73と、中心孔73の周りを出力軸8に向かって延びる嵌合部74とを備えている。フランジ部71のモータ出力軸8側の面75上には複数の腕部72が突出して形成され、腕部72の円周方向で両側の面にはトルク受面72aが形成されている。出力軸8の第1連結部材50とウォーム3の第2連結部材70とは、カップリング60を介して連結されている。第1連結部材50と第2連結部材70とは、それぞれの腕部52、72が形成された側のフランジ部の面55と75とが向き合うように配置され、かつ、第1連結部材50の腕部52と第2連結部材70の腕部72とは、図6(B)に示すように、円周方向に交互に並ぶように配置されている。なお、第1連結部材50および第2連結部材70は、金属などの高剛性の材料で構成されている。
カップリング60は、図6(A)に示すように、第1連結部材50と第2連結部材70との間でトルク伝達を行う複数の動力伝達部材65と、動力伝達部材65が内周側に連結された短円筒状の環状部材66とからなっている。
動力伝達部材65は比較的剛性の低い弾性材料で構成され、略球形に形成されている。動力伝達部材65を構成する材料としては、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム、或いはポリウレタン等のエラストマー、樹脂が好ましいがこの限りではない。動力伝達部材65は、図6(B)に示すように、円周方向に交互に並んだ第1および第2連結部材50、70の腕部52、72の間にそれぞれ配置されている。詳述すると、隣り合う第1連結部材50の腕部52と第2連結部材70の腕部72との円周方向に対向するトルク伝達面52aとトルク受面72a間に締め代をもって配置されている。本実施の形態においては、第1連結部材50と第2連結部材70とには、それぞれ3個の腕部が形成されているので、6個の動力伝達部材65が配置されている。
環状部材66は、図6(B)に示すように、円周方向に交互に配置された第1連結部材50の腕部52と第2連結部材70の腕部72の径方向で外方に配置されている。環状部材66の内周側には、環状部材66の中心に向かって突出する複数の支持部67が円周方向に等間隔に設けられている。支持部67のそれぞれには、環状部材66の中心側となる端部に動力伝達部材65が連結されている。カップリング60はこのような構成となっているので、第1および第2連結部材50、70に対して相対回転不能となっている。環状部材66は、組み付け状態において、連結された動力伝達部材65を環状部材66の中心方向に予圧している。なお、本実施の形態においては、環状部材66と動力伝達部材65と支持部67とは一体に形成されている。
第2実施の形態における電動モータ1とウォーム3との連結構造は上述の通りとなっているので、トルクの伝達経路は次の通りである。すなわち、電動モータ1から発生させたトルクは、出力軸8に連結された第1連結部材50の腕部52に伝えられ、腕部52のトルク伝達面52aからカップリング60の動力伝達部材65を押すようにしてカップリング60に伝えられる。カップリング60に伝えられたトルクは動力伝達部材65を伝わり、第2伝達部材70の腕部72のトルク受面72aを押すようにしてウォーム3に伝えられる。このようにして、電動モータ1から発生させたトルクはウォーム3に伝えられる。
動力伝達部材65は上述した通り略球形に形成されている。したがって、動力伝達部材65の、腕部52のトルク伝達面52aおよび腕部72のトルク受面72aと接触する部分は部分球面形状である。また、第1および第2連結部材50、70の腕部52、72に形成されたトルク伝達面52aおよびトルク受面72aは、上述した通り腕部52、72の内方に向かって凹んだ曲面となっている。トルク伝達面52aおよびトルク受面72aを構成する曲面は、カップリング60の動力伝達部材65よりも曲率の小さな曲面となっている。動力伝達部材65とトルク伝達面52aおよびトルク受面72aとはこのような構成であるので、動力伝達部材65とトルク伝達面52aおよびトルク受面72aとの接触はそれぞれ面接触となっている。
本実施の形態においても、第1実施の形態と同様に、モータ出力軸とウォームとは、カップリングの動力伝達部材の弾性変形により偏芯や揺動を許容される。このため、ウォームやモータ出力軸の精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能が得られる。
更に、本実施の形態においては、カップリングの動力伝達部材を略球形とすることにより、動力伝達部材とトルク伝達面およびトルク受面との接触状態の安定化を図ることができる。すなわち、モータ出力軸とウォームとの両軸間に偏角、偏芯が生じても、動力伝達部材とトルク伝達面およびトルク受面との接触位置はそれぞれ変化するが接触状態は変化しない。つまり、両軸間に偏角、偏芯が生じても、局所的な接触や片当たり等が生じることはなく、面接触から線接触に変化することもない。したがって常に安定した伝達特性を維持することができる。また、動力伝達部材を略球形とすることで、電動モータとウォームとの連結工程におけるカップリングの位相合わせに対する許容角度が緩和される。この結果、電動モータとウォームとの連結工程を簡素化することができる。
本実施の形態においては、第1および第2連結部材の腕部にそれぞれ形成されたトルク伝達面およびトルク受面は、カップリングの動力伝達部材よりも曲率の小さな曲面となっている。このため、高トルクの伝達時には動力伝達部材との接触面積を大きくすることができ、応力を緩和できる。トルク伝達がない場合、或いは低トルクの伝達時には接触面積が小さいため、締め代に対する弾性反力の変化が小さく、摩擦抵抗が生じ難い。したがってウォームの揺動を阻害する可能性が低減する。
動力伝達部材の弾性反力により、腕部のトルク伝達面もしくはトルク受面の動力伝達部材との接触面に対して垂直方向の力が生じる。動力伝達部材とトルク伝達面もしくはトルク受面との接触面が平面の場合にあっては、モータ出力軸とウォームとの間に相対ねじれが生じて互いの接触面が平行でなくなると、動力伝達部材には径方向に力が作用し、変位を生じることとなる。これに対し、本実施形態の構成にあっては、接触面は曲面であり曲率があるので動力伝達部材の弾性反力は動力伝達部材の略中心方向に向かう。このため径方向に力が発生しづらく、変位を生じ難い。同様に、腕部のトルク伝達面もしくはトルク受面の動力伝達部材との接触面を略部分球面状の窪みとする構成にした場合には、動力伝達部材にはウォーム軸方向の変位を生じ難くなる。
また、動力伝達部材に永久歪みが生じても、カップリングの環状部材が動力伝達部材を環状部材の中心方向へ予圧しているので、動力伝達部材が配置された曲面間の楔効果によりガタが発生することはない。
次に、本発明の第3実施の形態について説明する。第3実施の形態は、第2実施の形態と略同様であるので、第2実施の形態と異なる構成について説明する。第2実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
図7は、第3実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。図8は、第3実施の実施の形態における電動モータ1の出力軸8とウォーム3との連結構造部の分解斜視図である。図9は、第3実施の形態において、図7のA−A線の断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
本実施形態においては、モータ出力軸8のウォーム3側の端部8aとウォーム3の出力軸8側の端部3aとには、それぞれ、第2実施の形態と同様に第1連結部材150と第2連結部材170とが設けられている。第1連結部材150は出力軸8と一体回転し、第2連結部材170はウォーム3と一体回転する。第1連結部材150と第2連結部材170とは、図8に示すように、カップリング160によって連結されている。カップリング160の構成は第2実施の形態におけるカップリング60と同様の構成であり、第1および第2連結部材150、170に対して相対回転不能となっている。
第1連結部材150は、図8に示すように、出力軸8の外周側に配置されるフランジ部151と、フランジ部151に形成された複数の腕部152とを備えている。フランジ部151には、出力軸8のウォーム3側の端部8aが挿通される中心孔153が形成されている。中心孔153は、ウォーム3に向かって軸方向に突出した円筒状の嵌合部154内に形成されている。出力軸8のウォーム3側の端部8aは嵌合部154に内嵌されている。
フランジ部151の複数の腕部152はウォーム3側の面155に、ウォーム3側に向かって軸方向に突出して形成されている。本実施の形態においては、腕部152は3個形成されている。腕部152は、フランジ部151のウォーム3側の面155上に円周方向に等間隔で形成されている。腕部152は、ウォーム3側に向かって嵌合部154よりも大きく突出している。腕部152の内周側は嵌合部154の外周と連続しており、嵌合部154から放射方向にフランジ部151の外周と同径の位置まで延在している。
腕部152の円周方向で両側の面には、トルク伝達面152aが形成されている。トルク伝達面152aは、腕部152の内方に向かって凹んだ所定の曲率の曲面となっている。トルク伝達面152aの曲面は略部分球面状の窪みに形成しても良い。トルク伝達面152aは、カップリング160の動力伝達部材165と接触し、トルク伝達を行う。
第2連結部材170は、図8に示すように、第1連結部材150と同様に、フランジ部171と、中心孔173と、中心孔173の周りを出力軸8に向かって延びる嵌合部174とを備えている。フランジ部171の出力軸8側の面175上には複数の腕部172が突出して形成され、腕部172の円周方向で両側の面にはトルク受面172aが形成されている。出力軸8の第1連結部材150とウォーム3の第2連結部材170とは、カップリング160を介して連結されている。第1連結部材150と第2連結部材170とは、それぞれの腕部152、172が形成された側のフランジ部の面155と175とが向き合うように配置され、かつ、第1連結部材150の腕部152と第2連結部材170の腕部172とは、図9に示すように、円周方向に交互に並ぶように配置されている。なお、第1連結部材150および第2連結部材170は、金属などの高剛性の材料で構成されている。
第1連結部材150の腕部152に形成されたトルク伝達面152aの外径側寄りの部位は、円周方向に突出して凸部180を形成している。凸部180は、カップリング160を組付けた状態においては、動力伝達部材165を環状部材166に支持する支持部167に向かって突出している。
凸部180の第1連結部材150の軸芯側となる面180aは、動力伝達部材165と支持部167との連結部近傍であって、略球形の動力伝達部材165が環状部材166の内周と略径方向に対向する部位で該動力伝達部材165と接触している。つまり、動力伝達部材165の、環状部材166の内周側と略径方向に対向する側の部位と、環状部材166の内周側との間に凸部180が位置する構成となっている。
凸部180の円周方向側の先端面180bは、動力伝達部材165と環状部材166とを連結する支持部167とは接触していない。したがって凸部180の先端面180bと支持部167との間には隙間182が存在している。この隙間182は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。
第2連結部材170の腕部172に形成されたトルク受面172aの外径側寄りの部位も、第1連結部材150と同様に円周方向に突出して凸部190を形成している。
第2連結部材170の腕部172に形成された凸部190の円周方向側の先端面190bも、動力伝達部材165と環状部材166とを連結する支持部167とは接触していない。したがって第2連結部材170の凸部190の先端面190bと支持部167との間には隙間192が存在している。この隙間192は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。
このように、動力伝達部材165は、第1および第2連結部材150、170の円周方向で両側の部位が第1連結部材150のトルク伝達面152aおよび第2連結部材170のトルク受面172aとそれぞれ接触し、環状部材166と略径方向に対向する側の部位が第1連結部材150の腕部152に形成された凸部180の軸心側の面180aおよび第2連結部材170の腕部172に形成された凸部190の軸心側の面190aとそれぞれ接触している構成となっている。
トルク伝達時においては、動力伝達部材165が第1連結部材150のトルク伝達面152aと、第2連結部材170のトルク受面172aと、凸部180および凸部190とに接触していることで第1連結部材150と第2連結部材170との接触面間でトルクの伝達が行われる。このとき、動力伝達部材165には回転による遠心力が作用するが、動力伝達部材165の環状部材166と略径方向に対向する側には、第1連結部材150の腕部152に形成された凸部180および第2連結部材170の腕部172に形成された凸部190が接触して配置されているため、動力伝達部材165の径方向への変位が規制される。
一方、凸部180の円周方向側の先端面180bと支持部167とは、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間182が存在しているので、動力伝達部材165と凸部180との間でトルクの伝達は行われない。同様に、凸部190の円周方向側の先端面190bと支持部167とは、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間192が存在しているので、動力伝達部材165と凸部190との間でトルクの伝達は行われない。
本実施形態はこのような構成であるため、出力軸8の回転時、すなわちトルク伝達時に動力伝達部材165の径方向への移動が規制され、動力伝達部材165は第1連結部材150の腕部152に形成されたトルク伝達面152aおよび第2連結部材170の腕部172に形成されたトルク受面172aのそれぞれほぼ同じ箇所に接触して毎回トルクを伝達することとなる。その結果、上記第2実施の形態の効果に加え、捩り剛性のばらつきを少なくすることができるという効果を発揮する。
ステアリングホイールの操舵は、中立状態からステアリングを回転させ、ステアリングを回転させた状態から中立状態へ戻すという動作を繰り返し行うが、本実施形態の構成によれば、各操舵時にトルクフィーリングの変化が発生せず、常に同じステアリングフィーリングを得ることができる。
なお、本実施形態は、上記のような電動パワーステアリング装置に限らず、回転伝達機構に用いられる部材で遠心力による径方向への変位を規制したいものにも適用が可能である。
次に、本発明の第4実施の形態について説明する。第4実施の形態は、第2実施の形態および第3実施の形態と略同様であるので、これらの実施の形態と異なる構成について説明する。第2および第3実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
図10は、第4実施の形態において、図7のA−A線に相当する断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
モータ出力軸8のウォーム3側の端部8aとウォーム3の出力軸8側の端部3aとには、それぞれ、第1連結部材200と第2連結部材220とが設けられている。第1連結部材200は出力軸8と一体回転し、第2連結部材220はウォーム3と一体回転する。第4実施の形態においては、第1連結部材200およびカップリング230の構成が第2実施の形態と異なっている。
第1連結部材200のフランジ部201の中心部には、軸方向でウォーム3方向に突出する円筒部240が形成されている。円筒部240は、円周方向に所定の間隔で配置された第1連結部材200の複数の腕部202の径方向で内方に配置されている。円筒部240の外周側と腕部202の内周側とは連続しておらず、また、円筒部240は腕部202と同程度にウォーム3方向に向かって突出しており、第2実施の形態における嵌合部54および腕部52とは構成が異なっている。円筒部240の内周側には、出力軸8の端部8aが内嵌されている。第2連結部材220の構成は、第2実施の形態における第2連結部材72の構成と同様である。
第1連結部材200と第2連結部材220とは、図10に示すように、カップリング230によって連結されている。本実施形態におけるカップリング230は、図10に示すように、第1連結部材200と第2連結部材220との間でトルク伝達を行う複数の動力伝達部材265と、動力伝達部材265が外周側に連結された環状部材232とからなっている。
環状部材232の内周側には第1連結部材200に形成された円筒部240が挿通され、環状部材232を支持している。環状部材232は、円周方向に交互に配置された第1連結部材200の腕部202と第2連結部材220の腕部222の径方向で内方に配置されている。環状部材232の外周には、環状部材232の外径方向に向かって突出する複数の支持部235が円周方向に等間隔に設けられている。支持部235のそれぞれには、環状部材232の径方向で外方となる端部に動力伝達部材265が連結されている。カップリング230は、第1および第2連結部材200、220に対して相対回転不能となっている。
第1連結部材200に形成された腕部202の内周側寄りの端部202bは、第3実施の形態における凸部180に相当する部位は形成されていないので、動力伝達部材265と環状部材232とを連結する支持部235とは接触していない。したがって腕部202の内周側寄りの端部202bと支持部235との間には隙間238が存在している。この隙間238は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。第2連結部材220に形成された腕部222の内周側寄りの端部222bも、同様に支持部235と接触していないので、腕部222の内周側寄りの端部222bと支持部235との間には隙間248が存在している。
トルク伝達時においては、動力伝達部材265が第1連結部材200の腕部202に形成されたトルク伝達面202aおよび第2連結部材220の腕部222に形成されたトルク受面222aに接触していることで第1連結部材200と第2連結部材220との間でトルクの伝達が行われる。このとき、動力伝達部材265には回転による遠心力が作用するが、動力伝達部材265は、支持部235によって環状部材232と連結されているため、動力伝達部材265の径方向への変位が規制される。
一方、第1連結部材200の腕部202と支持部235との間には、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間238が存在しているので、腕部202と支持部235との間でトルクの伝達は行われない。同様に、第2連結部材220の腕部222と支持部235との間には、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間248が存在しているので、腕部222と支持部235との間でトルクの伝達は行われない。
本実施形態はこのような構成であるため、出力軸8の回転時、すなわちトルク伝達時に動力伝達部材265の径方向への移動が規制され、第3実施の形態と同様に、動力伝達部材265は第1連結部材200の腕部202に形成されたトルク伝達面202aおよび第2連結部材220の腕部222に形成されたトルク伝達面222aのそれぞれほぼ同じ箇所に接触して毎回トルクを伝達することとなる。その結果、上記第3実施の形態と同様、第2実施の形態の効果に加えて、捩り剛性のばらつきを少なくすることができるという効果を発揮する。
なお、本実施形態も第3実施の形態と同様に、上記のような電動パワーステアリング装置に限らず、回転伝達機構に用いられる部材で遠心力による径方向への変位を規制したいものにも適用が可能である。
本発明は、電動モータから減速機構等にトルクを伝達するトルク伝達機構内に設けるに好適なトルク伝達機構に関する。本発明は、特にステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知して、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。
減速機構からなる動力伝達機構としてウォーム減速機を用いた電動パワーステアリング装置では、電動モータの駆動軸に連結したウォームにウォームホイールが噛合してあり、ウォームホイールは、操舵機構に連結される出力軸に嵌合してある。
ところで、再表2004−052712号公報に開示した電動パワーステアリング装置では、ウォームをウォームホイールに付勢しており、ウォームを支持する軸受の中心で、ウォームと電動モータの出力軸をスプラインで結合している。
また、特表2002−518242号公報には、モータロータと入力軸とが撓み継手によって接続された電動アシスト式ステアリング装置が開示されている。特表2002−518242号公報において、撓み継手は、16個の半径方向駆動面を画定する周方向に隔たった8個の同一のアームを有するゴムスパイダを備えている。モータロータを入力軸側の端部で支持するハブには、入力軸に向けて軸方向に突き出す4個の駆動歯が設けられている。4個の駆動歯は撓み継手のアーム間に係合している。入力軸のモータロータ側端部に形成されたカップには、モータロータに向けて軸方向に突き出す4個の駆動歯が設けられており、該4個の駆動歯は、撓み継手の残りのアーム間に係合している。このような構成でモータロータから撓み継手を介して入力軸にトルクが伝達される。撓み継手によって、入力軸は動くことを許容されている。
また、特開2005−319922号公報には、ウォーム軸をウォームホイール側に偏倚できるように揺動可能に支持する部材の、他部材との接触面が弾性材からなる弾性層によって形成された電動パワーステアリング装置が開示されている。特開2005−319922号公報においては、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する動力伝達継手の、第1および第2の係合部材間に介在する伝達部材の動力伝達面を弾性層によって形成している。
特開2005−212623号公報には、経時劣化に伴う永久歪みによりガタが生じ異音等の不具合が生じないように、電動モータの出力軸とウォーム軸とを動力伝達継手により連結し、第1および第2の係合部材間に介在する伝達部材の動力伝達面のうち、一部の締め代を残りの動力伝達面の締め代よりも増加させた構成の電動パワーステアリング装置が開示されている。
しかしながら、再表2004−052712号公報に記載の構成においては、両スプライン間の隙間が大きいと歯面同士の叩き音により異音が発生するという問題がある。逆にスプライン間の隙間が小さいと、ウォームの揺動が阻害されてギヤの歯面で叩き音が発生するといった問題がある。
また、電動モータの出力軸とウォームのスプラインの精度が必要とされる為、コストが割高になったり、電動モータの組付けの精度により性能がばらついたりといった問題があった。
特表2002−518242号公報に記載の構成においては、撓み継手の駆動面とハブに設けられた駆動歯とは、滑り対偶により偏角、偏芯を許容するが、位相により接触状態が変化し、伝達角速度が変化したり、捩り剛性が異なったりする可能性がある。
特開2005−319922号公報又は特開2005−212623号公報に記載の構成においては、締め代に起因する摩擦抵抗によりウォームの揺動を阻害する可能性がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能を得ることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とには、それぞれ、前記カップリングと係合する複数の腕部が形成された第1および第2連結部材が設けられ、前記カップリングには、前記腕部間に介在され、前記第1および第2連結部材間でトルクを伝達する曲面を有する複数の動力伝達部材が形成され、前記腕部の前記動力伝達部材との接触面は、前記動力伝達部材よりも小さい曲率の曲面で構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記腕部の前記曲面は、略部分球面状の窪みを有する
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記出力軸の前記側端部面と前記ウォームの前記側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有している
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備える
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記動力伝達部材は環状部材の内径側に周方向に連結されている
本発明によれば、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能を得ることができる。
本発明によれば、上記効果に加えて、カップリングのトルク伝達部と腕部のトルク伝達面との接触状態の安定化を図ることができる。
本発明によれば、電動モータとウォームとの連結工程を簡素化することができる。また、ウォームの揺動を阻害する可能性を低減することができる。また、動力伝達部材の変位を防ぎ、動力伝達部材に永久歪みが生じても、ガタつきの発生を防止することができる。
図1(A)は、本発明の第1実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す全体図であり、図1(B)は、図1(A)の要部を拡大した断面図である。 図2(A)は、第1実施の形態に係るウォーム側連結部を軸方向から見た図であり、図2(B)は、第1実施の形態に係る電動モータ側連結部を軸方向面から見た図であり、図2(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図であり、図2(D)は、第1実施の形態の変形例に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図である。 図3(A)は、第1実施の形態に係るウォーム側連結部の斜視図であり、図3(B)は、第1実施の形態に係る電動モータ側連結部の斜視図であり、図3(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部の図2(C)における3c−3c線断面図である。 図4は、第1実施の形態における、ウォーム側連結部と、電動モータ側連結部とが、カップリングを介して連結されている状態の連結部分を、図2(C)における4c−4c線断面に対応して示す拡大断面図である。 図5は、第2実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。 図6(A)は、第2実施の形態における電動モータの出力軸とウォーム軸との連結構造の分解斜視図であり、図6(B)は、図5におけるA−A線の断面を軸方向から見た図である。 図7は、第3実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。 図8は、第3実施の形態における電動モータの出力軸とウォーム軸との連結構造の分解斜視図である。 図9は、第3実施の形態において、図7のA−A線の断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。 図10は、第4実施の形態において、図7のA−A線に相当する断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
以下、本発明の第1実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を、図面を参照しつつ説明する。
図1(A)は、本発明の第1実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す全体図であり、図1(B)は、図1(A)の要部を拡大した断面図である。
図2(A)は、ウォーム側連結部を軸方向から見た図であり、図2(B)は、電動モータ側連結部を軸方向面から見た図であり、図2(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図であり、図2(D)は、第1実施の形態の変形例に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図である。
図3(A)は、ウォーム側連結部の斜視図であり、図3(B)は、電動モータ側連結部の斜視図であり、図3(C)は、第1実施の形態に係るカップリングの連結部の図2(C)における3c−3c線断面図である。
図4は、第1実施の形態における、ウォーム側連結部と電動モータ側連結部とがカップリングを介して連結されている状態の連結部分を、図2(C)における4c−4c線断面に対応して示す拡大断面図である。
電動パワーステアリング装置の補助動力源である電動モータ1がハウジング2に固定されている。ハウジング2内には、ウォーム減速機を構成するウォーム3と、ウォーム3に噛み合うウォームホイール4とが設けられている。
ウォーム3は、2つの軸受5、6によりハウジング2に支持されている。モータ側軸受5は、ウォーム3を回転可能で、且つモータ側軸受5を支点にして揺動可能で軸方向には移動不可能に支持している。ウォーム側軸受6は、内輪6aとウォーム3との間に隙間をもって嵌合している。
ウォーム側軸受6に隣接して、弾性体7aによりウォーム3をウォームホイール4方向(噛み合い方向)に付勢する予庄機構7が設けられており、タイヤ(図示なし)からの入力によるウォーム3とウォームホイール4とのギヤ歯面同士の打音を抑制している。なお、予圧機構は、種々の公知技術を用いることが可能であるので、詳細な説明は省略する。
電動モータ1の出力軸8は後に詳述するトルク伝達用連結機構20を介してウォーム3に連結され、トルクを伝達する。符号9はトルクセンサーである。
ウォーム3の回転は、ウォーム3に噛み合うウォームホイール4を介して、減速して出力軸11に伝えられる。出力軸11は図示の無い自在継手、ロアーステアリングシャフト等を介して操舵機構のステアリングギヤに接続されている。
ウォーム3のモータ側端部3aには連結部15が設けてある。連結部15は、モータ側端部に半径方向に延びる平面部16上に、図2(A)、図3(A)に示すように軸中心に形成され電動モータ1の出力軸8に向かって軸方向に突出する円筒部17を備えている。平面部16上には、円筒部17より略放射状に延在し、平面部16から軸方向に突出する少なくとも2個(図示例では、3個)の腕部19を備えている。これら腕部19は、平面部16上に円周方向に等間隔で形成されている。
各腕部19の円周方向で両側の面の一方には、後述するカップリング20とのトルク伝達を行う平らなトルク受面19aが設けてある。トルク受面19aと平面部16とは略直角になっている。
連結部15の外径は、モータ側軸受5の圧入の妨げにならないよう軸受圧入部と同径、あるいは、止め輪23の使用に影響が無い範囲で小さな径となっている。
他方、ウォーム3のモータ側端部3aに対向する出力軸8の端部には連結部30が設けてある。連結部30は、図2(B)、図3(B)に示すように軸端の径方向に延びる平面部32上の軸中心にウォーム側端部3aに向かって軸方向に突出する円筒部34を備え、また平面部32上に軸中心より略放射状に伸びた少なくとも2個(図示例では、3個)の腕部36を備えている。これら腕部36は、平面部32上に円周方向に等間隔で形成されている。出力軸8側の連結部30は、ウォーム3側の連結部15とは異なり、軸中心の円筒部34と腕部36とはつながってはいない。また、平面部32からの円筒部34の軸方向長さは、平面部32からの腕部36の軸方向長さよりも短く設定されている。
腕部36の円周方向で両側の面には、カップリング20へのトルク伝達を行うトルク伝達面36aが設けてある。トルク伝達面36aは連結部30の平面部32とは、略直角の平面となっている。
本実施の形態において、連結部15とウォーム3、連結部30と出力軸8とは、それぞれ一体に成型されているが、大トルクの伝達を考慮して連結部径を大きくしたい場合や、加工・組み立ての都合などで一体成型が難しい場合は別部材としても良い。但しその場合は、セレーション圧入嵌合、ネジ止め、溶接など、回転方向、軸方向のガタや摺りが無い様、嵌合又は固定方法を工夫する必要がある。
腕部19と腕部36の形状は、相互に入れ替わっても良い。双方が腕部36の形状でも良い。すなわち、1.本実施の形態の如く、連結部15の腕部が図2(A)、図3(A)の形状であり、連結部30の腕部が図2(B)、図3(B)の形状である組み合わせ、2.連結部15の腕部が図2(B)、図3(B)の形状であり、連結部30の腕部が図2(A)、図3(A)の形状である組み合わせ、および3.連結部15の腕部と連結部30の腕部の双方が、図2(B)、図3(B)の形状である組み合わせの3通りの組み合わせが可能である。
上述の如く構成されたウォーム3の軸端部とモータ出力軸8の軸端部とは、カップリング20を介して連結されている。
カップリング20は、図2(C)、図3(C)に示すように、円筒状の弾性体である。カップリング20の軸心には連結部15および連結部30の位置決めに用いる軸方向に貫通する軸方向孔38が形成され、軸方向孔38から略放射状に延びた孔40が(本実施の形態では6個)連続して形成されている。
カップリング20の軸方向孔38には、ウォーム3の側から連結部15の円筒部17が挿入され、出力軸8側からは連結部30の円筒部34が挿入されている。また、放射状孔40には、ウォーム3の側から腕部19が、出力軸8側から腕部36が交互に挿入されている。
放射状孔40は、腕部19および腕部36の数、位相、厚さに含わせて形成されている。このため、腕部19および腕部36が挿入された時、腕部19のトルク受面19aおよび腕部36のトルク伝達面36aとの間に隙間などが無いように、あるいは若干の締め代を持つように設定されている。
カップリング20の、隣り合う放射状孔40に挟まれた概ね扇形の小片部42は、連結部間のトルク伝達の機能を持つ。すなわち、電動モータ1から発生させたトルクは、出力軸8の連結部30の腕部36へ伝えられ、トルク伝達面36aから小片部42を押すようにしてカップリング20に伝えられる。カップリング20に伝えられたトルクは小片部42を伝わり、隣の放射状孔40に挿入された腕部19のトルク受面19aを押すようにしてウォーム3に伝えられる。このようにして、電動モータ1から発生させたトルクはウォーム3に伝えられる。
また、連結部15の腕部19と連結部30の腕部36が、上述した3.の組み合わせの形態、すなわち、連結部15の腕部19と連結部30の腕部36の双方が、図2(B)、図3(B)の形状である組み合わせの形態では、カップリング20は、図2(D)の変形例の如く、円筒部34が挿入される軸方向孔38と、該軸方向孔38の径方向外方に腕部36が挿入される軸方向孔41が(本変形例では6個)形成されている。
カップリング20は弾性体であるため、トルク伝達時に変形を生じトルクをロスすることが考えられる。また、変形を繰り返すことによる耐久寿命が短くなることが考えられる。そのため、カップリング20の外周部には環状部材44を配し、変形を抑えている。環状部材44は、金属、樹脂など、必要な剛性に合わせた材質で構成されている。また、環状部材44は、接着、鋳込み成型などで小片部42を形成している弾性材料と一体的に固定してあると良い。
ウォーム3の平面部16は、カップリング20の小片部42の軸方向において一方の面に密着している。出力軸8の平面部32は、小片部42の軸方向における他方の面に密着している。
カップリング20の小片部42の軸方向における2つの端面の少なくとも一方には、凸部14が形成されている。本実施の形態では、小片部42のウォーム3側となる面に凸部14が形成されている。上記のように、ウォーム3の平面部16は小片部42の軸方向における一方の面に密着しているため、凸部14は平面部16と小片部42とによって軸方向に圧縮され、軸方向への反力を発生している。この反力により、軸受5、軸受6の内部隙間を無くすことができ、異音の発生を抑制することができる。凸部14が小片部42の出力軸8側となる面に形成された場合は、凸部14は出力軸8の平面部32と小片部42とによって軸方向に圧縮されて軸方向への反力を発生することとなる。
以上から、本実施の形態では、ウォーム3と電動モータ1の出力軸8との双方の連結部15、30は、カップリング20の弾性体の変形により偏芯や揺動を許容されるので、ウォーム3や電動モータ1の出力軸8の精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能が得られる。
なお、本実施の形態では、予圧機構によりウォームの軸心と出力軸の軸心のズレから生じるギヤ歯面の叩き音の対策として予圧機構つきの電動パワーステアリング装置について述べたが、予圧機構の有無にかかわらず、上述のように、加工精度、組み立て精度に起因する偏芯や揺動を安価に抑えることができる。
次に本発明の第2実施の形態について説明する。第2実施の形態については、第1実施の形態と異なる構成について説明する。第1実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
図5は、第2実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。本実施の形態においては、電動モータ1の出力軸8とウォーム3とを連結する構造が第1実施の形態と異なっている。
図6(A)は、本実施の形態における電動モータ1の出力軸8とウォーム3との連結構造部の分解斜視図であり、図6(B)は、図5におけるA−A線の断面を軸方向から見た図である。
モータ出力軸8のウォーム3側の端部8aには、第1連結部材50が設けられている。第1連結部材50は、図6(A)に示すように、出力軸8の外周側に配置されるフランジ部51と、フランジ部51に形成された複数の腕部52とを備えている。フランジ部51には、出力軸8のウォーム3側の端部8aが挿通される中心孔53が形成されている。中心孔53は、ウォーム3に向かって軸方向に突出する円筒状の嵌合部54内に形成されている。出力軸8のウォーム3側の端部8aは嵌合部54に内嵌され、出力軸8と第1連結部材50とは一体に回転するように連結されている。
フランジ部51の複数の腕部52はウォーム3側の面55に、ウォーム3側に向かって軸方向に突出して形成されている。本実施の形態においては、腕部52は3個形成されている。腕部52は、フランジ部51のウォーム3側の面55上に円周方向に等間隔で形成されている。腕部52は、ウォーム3側に向かって嵌合部54よりも大きく突出している。腕部52の内周側は嵌合部54の外周と連続しており、嵌合部54から放射方向にフランジ部51の外周と同径の位置まで延在している。
腕部52の円周方向で両側の面には、トルク伝達面52aが形成されている。トルク伝達面52aは、腕部52の内方に向かって凹んだ所定の曲率の曲面となっている。トルク伝達面52aの曲面は略部分球面状の窪みに形成しても良い。トルク伝達面52aは、後述するカップリング60の動力伝達部材65と接触し、トルク伝達を行う。
ウォーム3の出力軸8側の端部3aにも第1連結部材50と同様の構成の第2連結部材70が連結されており、ウォーム3と第2連結部材70とは一体に回転する。第2連結部材70は、図6(A)に示すように、第1連結部材50と同様に、フランジ部71と、中心孔73と、中心孔73の周りを出力軸8に向かって延びる嵌合部74とを備えている。フランジ部71のモータ出力軸8側の面75上には複数の腕部72が突出して形成され、腕部72の円周方向で両側の面にはトルク受面72aが形成されている。出力軸8の第1連結部材50とウォーム3の第2連結部材70とは、カップリング60を介して連結されている。第1連結部材50と第2連結部材70とは、それぞれの腕部52、72が形成された側のフランジ部の面55と75とが向き合うように配置され、かつ、第1連結部材50の腕部52と第2連結部材70の腕部72とは、図6(B)に示すように、円周方向に交互に並ぶように配置されている。なお、第1連結部材50および第2連結部材70は、金属などの高剛性の材料で構成されている。
カップリング60は、図6(A)に示すように、第1連結部材50と第2連結部材70との間でトルク伝達を行う複数の動力伝達部材65と、動力伝達部材65が内周側に連結された短円筒状の環状部材66とからなっている。
動力伝達部材65は比較的剛性の低い弾性材料で構成され、略球形に形成されている。動力伝達部材65を構成する材料としては、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム、或いはポリウレタン等のエラストマー、樹脂が好ましいがこの限りではない。動力伝達部材65は、図6(B)に示すように、円周方向に交互に並んだ第1および第2連結部材50、70の腕部52、72の間にそれぞれ配置されている。詳述すると、隣り合う第1連結部材50の腕部52と第2連結部材70の腕部72との円周方向に対向するトルク伝達面52aとトルク受面72a間に締め代をもって配置されている。本実施の形態においては、第1連結部材50と第2連結部材70とには、それぞれ3個の腕部が形成されているので、6個の動力伝達部材65が配置されている。
環状部材66は、図6(B)に示すように、円周方向に交互に配置された第1連結部材50の腕部52と第2連結部材70の腕部72の径方向で外方に配置されている。環状部材66の内周側には、環状部材66の中心に向かって突出する複数の支持部67が円周方向に等間隔に設けられている。支持部67のそれぞれには、環状部材66の中心側となる端部に動力伝達部材65が連結されている。カップリング60はこのような構成となっているので、第1および第2連結部材50、70に対して相対回転不能となっている。環状部材66は、組み付け状態において、連結された動力伝達部材65を環状部材66の中心方向に予圧している。なお、本実施の形態においては、環状部材66と動力伝達部材65と支持部67とは一体に形成されている。
第2実施の形態における電動モータ1とウォーム3との連結構造は上述の通りとなっているので、トルクの伝達経路は次の通りである。すなわち、電動モータ1から発生させたトルクは、出力軸8に連結された第1連結部材50の腕部52に伝えられ、腕部52のトルク伝達面52aからカップリング60の動力伝達部材65を押すようにしてカップリング60に伝えられる。カップリング60に伝えられたトルクは動力伝達部材65を伝わり、第2伝達部材70の腕部72のトルク受面72aを押すようにしてウォーム3に伝えられる。このようにして、電動モータ1から発生させたトルクはウォーム3に伝えられる。
動力伝達部材65は上述した通り略球形に形成されている。したがって、動力伝達部材65の、腕部52のトルク伝達面52aおよび腕部72のトルク受面72aと接触する部分は部分球面形状である。また、第1および第2連結部材50、70の腕部52、72に形成されたトルク伝達面52aおよびトルク受面72aは、上述した通り腕部52、72の内方に向かって凹んだ曲面となっている。トルク伝達面52aおよびトルク受面72aを構成する曲面は、カップリング60の動力伝達部材65よりも曲率の小さな曲面となっている。動力伝達部材65とトルク伝達面52aおよびトルク受面72aとはこのような構成であるので、動力伝達部材65とトルク伝達面52aおよびトルク受面72aとの接触はそれぞれ面接触となっている。
本実施の形態においても、第1実施の形態と同様に、モータ出力軸とウォームとは、カップリングの動力伝達部材の弾性変形により偏芯や揺動を許容される。このため、ウォームやモータ出力軸の精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能が得られる。
更に、本実施の形態においては、カップリングの動力伝達部材を略球形とすることにより、動力伝達部材とトルク伝達面およびトルク受面との接触状態の安定化を図ることができる。すなわち、モータ出力軸とウォームとの両軸間に偏角、偏芯が生じても、動力伝達部材とトルク伝達面およびトルク受面との接触位置はそれぞれ変化するが接触状態は変化しない。つまり、両軸間に偏角、偏芯が生じても、局所的な接触や片当たり等が生じることはなく、面接触から線接触に変化することもない。したがって常に安定した伝達特性を維持することができる。また、動力伝達部材を略球形とすることで、電動モータとウォームとの連結工程におけるカップリングの位相合わせに対する許容角度が緩和される。この結果、電動モータとウォームとの連結工程を簡素化することができる。
本実施の形態においては、第1および第2連結部材の腕部にそれぞれ形成されたトルク伝達面およびトルク受面は、カップリングの動力伝達部材よりも曲率の小さな曲面となっている。このため、高トルクの伝達時には動力伝達部材との接触面積を大きくすることができ、応力を緩和できる。トルク伝達がない場合、或いは低トルクの伝達時には接触面積が小さいため、締め代に対する弾性反力の変化が小さく、摩擦抵抗が生じ難い。したがってウォームの揺動を阻害する可能性が低減する。
動力伝達部材の弾性反力により、腕部のトルク伝達面もしくはトルク受面の動力伝達部材との接触面に対して垂直方向の力が生じる。動力伝達部材とトルク伝達面もしくはトルク受面との接触面が平面の場合にあっては、モータ出力軸とウォームとの間に相対ねじれが生じて互いの接触面が平行でなくなると、動力伝達部材には径方向に力が作用し、変位を生じることとなる。これに対し、本実施形態の構成にあっては、接触面は曲面であり曲率があるので動力伝達部材の弾性反力は動力伝達部材の略中心方向に向かう。このため径方向に力が発生しづらく、変位を生じ難い。同様に、腕部のトルク伝達面もしくはトルク受面の動力伝達部材との接触面を略部分球面状の窪みとする構成にした場合には、動力伝達部材にはウォーム軸方向の変位を生じ難くなる。
また、動力伝達部材に永久歪みが生じても、カップリングの環状部材が動力伝達部材を環状部材の中心方向へ予圧しているので、動力伝達部材が配置された曲面間の楔効果によりガタが発生することはない。
次に、本発明の第3実施の形態について説明する。第3実施の形態は、第2実施の形態と略同様であるので、第2実施の形態と異なる構成について説明する。第2実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
図7は、第3実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。図8は、第3実施の実施の形態における電動モータ1の出力軸8とウォーム3との連結構造部の分解斜視図である。図9は、第3実施の形態において、図7のA−A線の断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
本実施形態においては、モータ出力軸8のウォーム3側の端部8aとウォーム3の出力軸8側の端部3aとには、それぞれ、第2実施の形態と同様に第1連結部材150と第2連結部材170とが設けられている。第1連結部材150は出力軸8と一体回転し、第2連結部材170はウォーム3と一体回転する。第1連結部材150と第2連結部材170とは、図8に示すように、カップリング160によって連結されている。カップリング160の構成は第2実施の形態におけるカップリング60と同様の構成であり、第1および第2連結部材150、170に対して相対回転不能となっている。
第1連結部材150は、図8に示すように、出力軸8の外周側に配置されるフランジ部151と、フランジ部151に形成された複数の腕部152とを備えている。フランジ部151には、出力軸8のウォーム3側の端部8aが挿通される中心孔153が形成されている。中心孔153は、ウォーム3に向かって軸方向に突出した円筒状の嵌合部154内に形成されている。出力軸8のウォーム3側の端部8aは嵌合部154に内嵌されている。
フランジ部151の複数の腕部152はウォーム3側の面155に、ウォーム3側に向かって軸方向に突出して形成されている。本実施の形態においては、腕部152は3個形成されている。腕部152は、フランジ部151のウォーム3側の面155上に円周方向に等間隔で形成されている。腕部152は、ウォーム3側に向かって嵌合部154よりも大きく突出している。腕部152の内周側は嵌合部154の外周と連続しており、嵌合部154から放射方向にフランジ部151の外周と同径の位置まで延在している。
腕部152の円周方向で両側の面には、トルク伝達面152aが形成されている。トルク伝達面152aは、腕部152の内方に向かって凹んだ所定の曲率の曲面となっている。トルク伝達面152aの曲面は略部分球面状の窪みに形成しても良い。トルク伝達面152aは、カップリング160の動力伝達部材165と接触し、トルク伝達を行う。
第2連結部材170は、図8に示すように、第1連結部材150と同様に、フランジ部171と、中心孔173と、中心孔173の周りを出力軸8に向かって延びる嵌合部174とを備えている。フランジ部171の出力軸8側の面175上には複数の腕部172が突出して形成され、腕部172の円周方向で両側の面にはトルク受面172aが形成されている。出力軸8の第1連結部材150とウォーム3の第2連結部材170とは、カップリング160を介して連結されている。第1連結部材150と第2連結部材170とは、それぞれの腕部152、172が形成された側のフランジ部の面155と175とが向き合うように配置され、かつ、第1連結部材150の腕部152と第2連結部材170の腕部172とは、図9に示すように、円周方向に交互に並ぶように配置されている。なお、第1連結部材150および第2連結部材170は、金属などの高剛性の材料で構成されている。
第1連結部材150の腕部152に形成されたトルク伝達面152aの外径側寄りの部位は、円周方向に突出して凸部180を形成している。凸部180は、カップリング160を組付けた状態においては、動力伝達部材165を環状部材166に支持する支持部167に向かって突出している。
凸部180の第1連結部材150の軸芯側となる面180aは、動力伝達部材165と支持部167との連結部近傍であって、略球形の動力伝達部材165が環状部材166の内周と略径方向に対向する部位で該動力伝達部材165と接触している。つまり、動力伝達部材165の、環状部材166の内周側と略径方向に対向する側の部位と、環状部材166の内周側との間に凸部180が位置する構成となっている。
凸部180の円周方向側の先端面180bは、動力伝達部材165と環状部材166とを連結する支持部167とは接触していない。したがって凸部180の先端面180bと支持部167との間には隙間182が存在している。この隙間182は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。
第2連結部材170の腕部172に形成されたトルク受面172aの外径側寄りの部位も、第1連結部材150と同様に円周方向に突出して凸部190を形成している。
第2連結部材170の腕部172に形成された凸部190の円周方向側の先端面190bも、動力伝達部材165と環状部材166とを連結する支持部167とは接触していない。したがって第2連結部材170の凸部190の先端面190bと支持部167との間には隙間192が存在している。この隙間192は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。
このように、動力伝達部材165は、第1および第2連結部材150、170の円周方向で両側の部位が第1連結部材150のトルク伝達面152aおよび第2連結部材170のトルク受面172aとそれぞれ接触し、環状部材166と略径方向に対向する側の部位が第1連結部材150の腕部152に形成された凸部180の軸心側の面180aおよび第2連結部材170の腕部172に形成された凸部190の軸心側の面190aとそれぞれ接触している構成となっている。
トルク伝達時においては、動力伝達部材165が第1連結部材150のトルク伝達面152aと、第2連結部材170のトルク受面172aと、凸部180および凸部190とに接触していることで第1連結部材150と第2連結部材170との接触面間でトルクの伝達が行われる。このとき、動力伝達部材165には回転による遠心力が作用するが、動力伝達部材165の環状部材166と略径方向に対向する側には、第1連結部材150の腕部152に形成された凸部180および第2連結部材170の腕部172に形成された凸部190が接触して配置されているため、動力伝達部材165の径方向への変位が規制される。
一方、凸部180の円周方向側の先端面180bと支持部167とは、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間182が存在しているので、動力伝達部材165と凸部180との間でトルクの伝達は行われない。同様に、凸部190の円周方向側の先端面190bと支持部167とは、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間192が存在しているので、動力伝達部材165と凸部190との間でトルクの伝達は行われない。
本実施形態はこのような構成であるため、出力軸8の回転時、すなわちトルク伝達時に動力伝達部材165の径方向への移動が規制され、動力伝達部材165は第1連結部材150の腕部152に形成されたトルク伝達面152aおよび第2連結部材170の腕部172に形成されたトルク受面172aのそれぞれほぼ同じ箇所に接触して毎回トルクを伝達することとなる。その結果、上記第2実施の形態の効果に加え、捩り剛性のばらつきを少なくすることができるという効果を発揮する。
ステアリングホイールの操舵は、中立状態からステアリングを回転させ、ステアリングを回転させた状態から中立状態へ戻すという動作を繰り返し行うが、本実施形態の構成によれば、各操舵時にトルクフィーリングの変化が発生せず、常に同じステアリングフィーリングを得ることができる。
なお、本実施形態は、上記のような電動パワーステアリング装置に限らず、回転伝達機構に用いられる部材で遠心力による径方向への変位を規制したいものにも適用が可能である。
次に、本発明の第4実施の形態について説明する。第4実施の形態は、第2実施の形態および第3実施の形態と略同様であるので、これらの実施の形態と異なる構成について説明する。第2および第3実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
図10は、第4実施の形態において、図7のA−A線に相当する断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
モータ出力軸8のウォーム3側の端部8aとウォーム3の出力軸8側の端部3aとには、それぞれ、第1連結部材200と第2連結部材220とが設けられている。第1連結部材200は出力軸8と一体回転し、第2連結部材220はウォーム3と一体回転する。第4実施の形態においては、第1連結部材200およびカップリング230の構成が第2実施の形態と異なっている。
第1連結部材200のフランジ部201の中心部には、軸方向でウォーム3方向に突出する円筒部240が形成されている。円筒部240は、円周方向に所定の間隔で配置された第1連結部材200の複数の腕部202の径方向で内方に配置されている。円筒部240の外周側と腕部202の内周側とは連続しておらず、また、円筒部240は腕部202と同程度にウォーム3方向に向かって突出しており、第2実施の形態における嵌合部54および腕部52とは構成が異なっている。円筒部240の内周側には、出力軸8の端部8aが内嵌されている。第2連結部材220の構成は、第2実施の形態における第2連結部材72の構成と同様である。
第1連結部材200と第2連結部材220とは、図10に示すように、カップリング230によって連結されている。本実施形態におけるカップリング230は、図10に示すように、第1連結部材200と第2連結部材220との間でトルク伝達を行う複数の動力伝達部材265と、動力伝達部材265が外周側に連結された環状部材232とからなっている。
環状部材232の内周側には第1連結部材200に形成された円筒部240が挿通され、環状部材232を支持している。環状部材232は、円周方向に交互に配置された第1連結部材200の腕部202と第2連結部材220の腕部222の径方向で内方に配置されている。環状部材232の外周には、環状部材232の外径方向に向かって突出する複数の支持部235が円周方向に等間隔に設けられている。支持部235のそれぞれには、環状部材232の径方向で外方となる端部に動力伝達部材265が連結されている。カップリング230は、第1および第2連結部材200、220に対して相対回転不能となっている。
第1連結部材200に形成された腕部202の内周側寄りの端部202bは、第3実施の形態における凸部180に相当する部位は形成されていないので、動力伝達部材265と環状部材232とを連結する支持部235とは接触していない。したがって腕部202の内周側寄りの端部202bと支持部235との間には隙間238が存在している。この隙間238は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。第2連結部材220に形成された腕部222の内周側寄りの端部222bも、同様に支持部235と接触していないので、腕部222の内周側寄りの端部222bと支持部235との間には隙間248が存在している。
トルク伝達時においては、動力伝達部材265が第1連結部材200の腕部202に形成されたトルク伝達面202aおよび第2連結部材220の腕部222に形成されたトルク受面222aに接触していることで第1連結部材200と第2連結部材220との間でトルクの伝達が行われる。このとき、動力伝達部材265には回転による遠心力が作用するが、動力伝達部材265は、支持部235によって環状部材232と連結されているため、動力伝達部材265の径方向への変位が規制される。
一方、第1連結部材200の腕部202と支持部235との間には、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間238が存在しているので、腕部202と支持部235との間でトルクの伝達は行われない。同様に、第2連結部材220の腕部222と支持部235との間には、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間248が存在しているので、腕部222と支持部235との間でトルクの伝達は行われない。
本実施形態はこのような構成であるため、出力軸8の回転時、すなわちトルク伝達時に動力伝達部材265の径方向への移動が規制され、第3実施の形態と同様に、動力伝達部材265は第1連結部材200の腕部202に形成されたトルク伝達面202aおよび第2連結部材220の腕部222に形成されたトルク伝達面222aのそれぞれほぼ同じ箇所に接触して毎回トルクを伝達することとなる。その結果、上記第3実施の形態と同様、第2実施の形態の効果に加えて、捩り剛性のばらつきを少なくすることができるという効果を発揮する。
なお、本実施形態も第3実施の形態と同様に、上記のような電動パワーステアリング装置に限らず、回転伝達機構に用いられる部材で遠心力による径方向への変位を規制したいものにも適用が可能である。

Claims (14)

  1. 電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と、前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
    前記出力軸の前記側端部には、円周方向に所定間隔で設けられ、前記ウォームに向かって軸方向に突出するトルク伝達用腕部が形成され、前記ウォームの前記側端部には、該トルク伝達用腕部と円周方向に所定間隔でかつ交互に設けられ、前記出力軸に向かって軸方向に突出しトルク受用腕部が形成され、
    前記カップリングは前記トルク伝達用腕部と前記トルク受用腕部との間に介在し、前記トルク伝達用腕部と前記トルク受用腕部との間でトルクの伝達を行う弾性部材を含み、該弾性部材には、前記トルク伝達用腕部と前記トルク受用腕部とをそれぞれ個別に交互に挿入するための複数の孔が配置されており、周方向に隣り合う孔間には前記トルク伝達用腕部に接触してトルクを受けるトルク受面と前記トルク受用腕部に接触してトルクを伝達するトルク伝達面を備えたトルク伝達部を形成していることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とに形成された前記腕部は放射方向に延在し、これら腕部が挿入される前記カップリングの前記複数の孔は、放射状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
  3. 前記弾性部材は、前記放射状に配置された複数の孔の放射中心部に該放射状に配置された複数の孔に連なる中心孔を形成しており、該中心孔で前記出力軸の前記側端部または前記ウォームの前記側端部の中心部に形成された円筒状突出部が挿入位置決めされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記出力軸の前記側端部面と前記ウォームの前記側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
    前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とには、それぞれ、前記カップリングと係合する複数の腕部が形成された第1および第2連結部材が設けられ、
    前記カップリングには、前記腕部間に介在され、前記第1および第2連結部材間でトルクを伝達する曲面を有する複数の動力伝達部材が形成され、
    前記腕部の前記動力伝達部材との接触面は、前記動力伝達部材よりも小さい曲率の曲面で構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  7. 前記腕部の前記曲面は、略部分球面状の窪みを有することを特徴とする請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記出力軸の前記側端部面と前記ウォームの前記側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有していることを特徴とする請求項6又は7に記載の電動パワーステアリング装置。
  9. 前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備えることを特徴とする請求項6又は7に記載の電動パワーステアリング装置。
  10. 電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォーム減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとは、それぞれの対向する側端部間に配置されるカップリングにより連結してある電動パワーステアリング装置において、
    前記出力軸の前記側端部と前記ウォームの前記側端部とには、それぞれ、軸方向に互いに対向する面に、軸方向に突出する複数の腕部が周方向に所定間隔で形成された第1および第2連結部材が設けられ、
    前記第1連結部材の腕部と前記第2連結部材の腕部とは周方向に交互に配置され、
    前記カップリングには、隣り合う前記腕部間に介在され、前記第1および第2連結部材間でトルクを伝達する動力伝達部材が周方向に所定間隔で複数形成され、
    前記第1および第2連結部材には、前記電動モータの出力軸の回転によって発生する遠心力による前記動力伝達部材の径方向への変位を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  11. 前記第1および第2連結部材のそれぞれの腕部には、該腕部の周方向側となる面の外径側から周方向に突出し、該それぞれの腕部と隣り合い、周方向に配置された前記動力伝達部材の略外径側となる部位に接触し、前記動力伝達部材の前記径方向への変位を規制する凸部が形成されていることを特徴とする請求項10に記載の電動パワーステアリング装置。
  12. 前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記出力軸の前記側端部面と前記ウォームの前記側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有していることを特徴とする請求項10又は11に記載の電動パワーステアリング装置。
  13. 前記ウォームをウォームホイールヘ付勢する予圧機構を備えることを特徴とする請求項10又は11に記載の電動パワーステアリング装置。
  14. 回転駆動する出力軸と該出力軸の回転トルクが伝達される入力軸とは、それぞれの対向する側端部間に配置される動力伝達部材により連結してある回転伝達機構の連結構造において、
    前記出力軸の前記側端部には前記出力軸と一体回転可能に連結された第1連結部材が設けられ、前記入力軸の前記側端部には前記入力軸と一体回転可能に連結された第2連結部材が設けられ、
    前記第1および第2連結部材間には、前記第1および第2連結部材とは相対回転不能で、前記第1および第2連結部材間でトルク伝達を行う動力伝達部材が介在され、
    前記第1および第2連結部材には、前記出力軸の回転によって発生する遠心力による前記動力伝達部材の径方向への変位を規制する規制手段が設けられていることを特徴とする動力伝達機構の連結構造。
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