JP5672345B2 - 軸連結機構 - Google Patents

Description

本発明は、電動式パワーステアリング装置における電動モータ等の回転源側の回転軸と自動車のステアリング軸等の作動側の回転軸とを連結するに適した軸連結機構に関する。

例えば、電動式パワーステアリング装置は、手動操作されるステアリングホイール（ハンドル）の回転に基づく回転力に電動モータの出力回転軸の回転に基づく回転力を付加してステアリングホイールの手動による操舵を容易に行い得るようにするものであって、斯かる電動式パワーステアリング装置においては、ステアリングホイール側のステアリング軸と電動モータの出力回転軸側の回転軸とを軸連結機構（カップリング）を介して連結している。

軸連結機構を介してステアリング軸と回転軸とを連結する場合、電動モータの出力回転軸の反転時の衝撃、電動モータのブラシ振動が軸連結機構及びステアリング軸を介してステアリングホイールに伝達されて運転者に不快な操舵感を生じさせる虞があり、これを回避するために軸連結機構にゴム又は軟質樹脂等のスペーサを設けることが提案されているが、衝撃、振動の低減を重視してスペーサをより柔軟なものにすると、柔軟なスペーサはクリープ変形が生じ易いために、スペーサへの繰り返し荷重によるスペーサの永久的な変形で軸連結機構にガタが生じてこれによってもまた運転者の操舵感覚が不快なものとなる虞がある一方、耐久性を重視してスペーサを硬質なものにすると、前記と逆にガタのない点で操舵感覚は良くなるが、上述の通りステアリングホイールに伝達された衝撃、振動で操舵感覚が不快なものとなる。

そこで、一対の回転伝達部材とこの一対の回転伝達部材間に配されている弾性変形可能な中間介在部材と一方の回転軸に連結される一方の連結基体と他方の回転軸に連結される他方の連結基体とを具備して、長期の使用によっても一方の回転軸である例えば電動モータの出力回転軸に連結された回転軸と他方の回転軸である例えばステアリングホイールに連結されたステアリング軸との間に軸心周りの方向についてのガタが生じ難く、しかも、電動モータの反転時の衝撃、ブラシ振動のステアリングホイールへの伝達を低減でき、而して、耐久性に優れ操舵感覚を不快にさせない電動式パワーステアリング装置用の軸連結機構も提案されている（特許文献４参照）。

特表２００２−５１８２４２号公報 特開２００４−１４８９９０号公報 特開２００４−１４９０７０号公報 特開２００６−１８３６７６号公報

ところで、斯かる提案の軸連結機構では、連結基体の夫々は、基部とこの基部の軸方向の一方の面から軸方向に一体的に突出した軸方向突部とを具備している結果、一方の回転軸の他方の回転軸に対する軸方向の相対的な変位において、各連結基体の軸方向突部が相手側の連結基体の基部に押圧、接触して、この押圧、接触による衝突音が生じ、更には、一方の回転軸の回転の他方の回転軸への伝達において斯かる軸方向の相対的な変位が生じると、押圧、接触に起因する不快な摩擦音が生じる虞がある上に、一方の回転軸の他方の回転軸に対する軸方向の相対的な接近変位を吸収できないで中間介在部材の径方向突部に軸方向の弾性圧縮変形を生じさせて一方の回転軸の他方の回転軸に対する軸方向の相対的な変位を生じさせるブラシ振動のステアリングホイールへの伝達を低減できない虞がある。

このような押圧、接触を避けるべく、各連結基体の軸方向突部の軸方向の長さを短くすると、各連結基体の軸方向突部の中間介在部材への軸心周りの方向における接触面積が小さくなり、中間介在部材が異常に変形されたり、中間介在部材が過度に弾性圧縮変形されたりして耐久性が劣化する虞がある。

斯かる問題は、特許文献４で提案されている回転伝達部材を設けないで、中間介在部材のみを両連結基体の間に設けた軸連結機構においても生じ得るのである。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、一方の回転軸の他方の回転軸に対する軸方向の相対的な変位において衝突音の発生をなくし得ると共に一方の回転軸の回転の他方の回転軸への伝達においては不快な摩擦音を生じさせることなく、しかも、各連結基体の軸方向突部の中間介在部材の径方向突部への軸心周りの方向における接触面積を所望に確保できるのみならず、連結基体の間に介在される中間介在部材の径方向突部の過度な弾性圧縮変形を回避できて、耐久性の劣化のない軸連結機構を提供することにある。

一方の回転軸の回転を他方の回転軸に伝達するように二つの回転軸の間に配されて二つの回転軸を連結する本発明による他の軸連結機構は、一方の回転軸に連結される一方の連結基体と、他方の回転軸に連結される他方の連結基体と、これら一方及び他方の連結基体間に配されている中間介在部材とを具備しており、一方及び他方の連結基体の夫々は、第一の基部と、この第一の基部の軸方向の一方の面から軸方向に突出して当該第一の基部に一体的に形成された第一の軸方向突部とを具備しており、一方の連結基体の第一の軸方向突部と他方の連結基体の第一の軸方向突部とは、軸心周りの方向において間隔をもって配されており、中間介在部材は、軸方向において一方及び他方の連結基体の第一の基部間に配された第二の基部と、軸心周りの方向において互いに離間していると共に第二の基部の外周縁から径方向に突出して当該第二の基部に一体的に形成された少なくとも一対の径方向突部と、第二の基部の軸方向の一方の面から軸方向に突出して当該第二の基部に一体的に形成された第二の軸方向突部と、第二の基部の軸方向の他方の面から軸方向に突出して当該第二の基部に一体的に形成された第三の軸方向突部とを具備しており、中間介在部材の一対の径方向突部の夫々は、第一の軸方向突部の剛性よりも小さな剛性を有すると共に弾性変形可能であり、一方の連結基体の第一の基部及び一方の回転軸のうちの少なくとも一方は、その軸方向の一方の面で第二の軸方向突部の軸方向の面に接触しており、他方の連結基体の第一の基部及び他方の回転軸のうちの少なくとも一方は、その軸方向の一方の面で第三の軸方向突部の軸方向の面に接触しており、一方の連結基体の第一の軸方向突部は、軸心周りの方向における一方の径方向突部間に配されていると共にその軸心周りの方向における両側面で一方の径方向突部の軸心周りの方向における一方の側面及び他方の径方向突部の軸心周りの方向における他方の側面に夫々接触しており、且つ第二の基部の軸方向の他方の面を越えて軸方向の先端面で他方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面に隙間をもって対面しており、他方の連結基体の第一の軸方向突部は、軸心周りの方向における他方の径方向突部間に配されていると共にその軸心周りの方向における両側面で一方の径方向突部の軸心周りの方向における他方の側面及び他方の径方向突部の軸心周りの方向における一方の側面に夫々接触しており、且つ第二の基部の軸方向の一方の面を越えて軸方向の先端面で一方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面に隙間をもって対面している。

本発明による軸連結機構によれば、一方の連結基体の第一の基部及び一方の回転軸のうちの少なくとも一方は、その軸方向の一方の面で第二の軸方向突部の軸方向の面に接触しており、他方の連結基体の第一の基部及び他方の回転軸のうちの少なくとも一方は、その軸方向の一方の面で第三の軸方向突部の軸方向の面に接触しており、一方の連結基体の第一の軸方向突部は、第二の基部の軸方向の他方の面を越えて軸方向の先端面で他方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面に隙間をもって対面しており、他方の連結基体の第一の軸方向突部は、第二の基部の軸方向の一方の面を越えて軸方向の先端面で一方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面に隙間をもって対面しているために、一方の連結基体の軸方向突部の先端面と他方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面との接触及び他方の連結基体の軸方向突部の先端面と一方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面との接触を避けることができる上に、一方及び他方の連結基体の軸方向突部を中間介在部材の径方向突部の全面に軸心周りの方向において接触させることができのみならず、一方の回転軸の他方の回転軸に対する軸方向の相対的な変位において衝突音の発生をなくし得ると共に一方の回転軸の回転の他方の回転軸への伝達においては不快な摩擦音を生じさせることなく、しかも、各連結基体の軸方向突部の中間介在部材の径方向突部への軸心周りの方向における接触面積を所望に確保できる上に、中間介在部材の径方向突部の過度な弾性圧縮変形を回避できて、耐久性を向上できる。

中間介在部材は、その第二の基部の軸方向の一方の面に軸方向に突出して一体的に形成された一方の突条と、その第二の基部の軸方向の他方の面に軸方向に突出して一体的に形成された他方の突条とを具備していてもよく、この場合、一方の突条は、対応の隙間よりも小さい隙間をその軸方向の先端面と一方の連結基体の第一の基部の一方の面との間で形成しており、他方の突条は、対応の隙間よりも小さい隙間をその軸方向の先端面と他方の連結基体の第一の基部の一方の面との間で形成していてもよい。

本発明による軸連結機構では、一方の連結基体は、一方の回転軸に直接的に連結されて固着されていてもよいが、歯車機構等の他の回転伝達機構を介して一方の回転軸に間接的に連結されていてもよく、他方の連結基体も同様である。

本発明の軸連結機構は、電動式パワーステアリング装置用のものであってもよく、この場合、一方の回転軸は、電動モータの出力回転軸に連結されるようになっており、他方の回転軸は、自動車のステアリング軸に連結されるようになっていてもよい。

本発明によれば、一方の回転軸の他方の回転軸に対する軸方向の相対的な変位において衝突音の発生をなくし得ると共に一方の回転軸の回転の他方の回転軸への伝達においては不快な摩擦音を生じさせることなく、しかも、各連結基体の軸方向突部の中間介在部材の径方向突部への軸心周りの方向における接触面積を所望に確保できるのみならず、連結基体の間に介在される中間介在部材の径方向突部の過度な弾性圧縮変形を回避できて、耐久性の劣化のない軸連結機構を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態の好ましい例の斜視説明図である。 図２は、図１に示す例の正面説明図である。 図３は、図２に示す例のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面説明図である。

次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図３において、本例の電動式パワーステアリング装置用の軸連結機構１は、電動式パワーステアリング装置の電動モータ側の回転軸２に連結された連結基体３と、回転軸としてのステアリング軸４に連結された連結基体５と、両連結基体３及び５間に配されていると共に両連結基体３及び５と協働して回転軸２のＲ方向の回転をステアリング軸４に伝達する中間介在部材８とを具備している。

剛性の連結基体３は、円環状の基部１１と、基部１１の軸方向、即ちＡ方向の一方の環状の面１２からＡ方向であって連結基体５の基部１６に向かって一体的に突出していると共に軸心周りの方向、即ちＲ方向に９０°の等角度間隔をもって配された二対の軸方向突部１３と、基部１１の中央に形成された貫通孔１４とを具備している。

回転軸２は、本例のように挿入された貫通孔１４において基部１１に嵌着されていてもよいが、基部１１の中央に形成された有底の凹所において基部１１に嵌着されていてもよく、更には、基部１１に一体形成されていてもよい。

剛性の連結基体５は、円環状の基部１６と、基部１６のＡ方向の一方の環状の面１７にＡ方向であって連結基体３の基部１１に向かって一体的に突出していると共にＲ方向に９０°の等角度間隔をもって配された二対の軸方向突部１８と、基部１６の中央に形成された貫通孔１９とを具備して、連結基体３と同様に形成されている。

ステアリング軸４も、本例のように挿入された貫通孔１９において基部１６に嵌着されていてもよいが、基部１６の中央に形成された有底の凹所において基部１６に嵌着されていてもよく、更には、基部１６に一体形成されていてもよい。

軸方向突部１３の夫々は、Ｒ方向において一対の剛性回転伝達面としての平坦な側面２１及び２２を有しており、軸方向突部１８の夫々もまた、Ｒ方向において一対の剛性回転伝達面としての平坦な側面２３及び２４を有している。

連結基体３及び５よりも小さな剛性を有すると共に弾性変形可能であってウレタンゴム、ポリエステルエラストマー等のゴム弾性体から一体形成されている中間介在部材８は、Ａ方向において基部１１及び１６間に基部１１及び１６と同心に配された円盤状の基部７１と、基部７１の円筒状の外周縁７２から径方向に突出して伸びて基部７１に一体的に設けられていると共にＲ方向において４５°の等角度間隔で互いに離間して配された四対の径方向突部７３と、基部７１のＡ方向の一方の平坦な面７５からＡ方向において基部１１に向かって突出して当該基部７１に一体的に形成されている軸方向突部７６と、基部７１のＡ方向の他方の平坦な面７７からＡ方向において基部１６に向かって突出して当該基部７１に一体的に形成されている軸方向突部７８と、弾性変形可能な一つおきの径方向突部７３のＡ方向の一方の平坦な面１０１と面１０１に面一の基部７１の一方の平坦な面７５とに亘って径方向に延びて面１０１及び７５からＡ方向に突出して面１０１及び７５に一体的に形成された突条１０２と、突条１０２と同様に、弾性変形可能な残る一つおきの径方向突部７３のＡ方向の他方の平坦な面１０３と面１０３に面一の基部７１の一方の平坦な面７７とに亘って径方向に延びて面１０３及び７７からＡ方向に突出して面１０３及び７７に一体的に形成された突条１０４とを具備しており、平坦な面７５側で軸方向突部７８と同様に形成された軸方向突部７６は、軸方向突部７８とＡ方向において同一の高さを有して同径をもって同様に形成されているが、これに限定されないで、Ａ方向において異なる高さを有して異なる径をもって形成されていてもよく、同様に、平坦な面７５及び面１０３側で突条１０４と同様に形成された突条１０２は、突条１０４とＡ方向において同一の高さを有して径方向において同一の長さをもって同様に形成されているが、これに限定されないで、Ａ方向において異なる高さを有して異なる径方向の長さをもって形成されていてもよい。

Ａ方向において基部１１及び１６に挟まれた中間介在部材８において、各径方向突部７３は、連結基体３及び５の軸方向突部１３及び１８の夫々の剛性よりも小さな剛性を有すると共に弾性変形可能であり、Ｒ方向において側面７９及び８０を有している。

連結基体３の基部１１及び回転軸２の夫々は、Ａ方向のそれらの面１２及び８１の夫々で軸方向突部７６のＡ方向の面８２に接触しており、連結基体３の軸方向突部１３は、Ｒ方向における中間介在部材８の一つおきの径方向突部７３間に配されていると共にＲ方向における側面２１及び２２の夫々で一方の径方向突部７３のＲ方向における一方の側面７９及び他方の径方向突部７３のＲ方向における他方の側面８０に夫々接触しており、且つ中間介在部材８の面７７を越えてＡ方向の先端面８３で連結基体５の基部１６の面１７に隙間８４をもって対面している。

連結基体５の基部１６及びステアリング軸４の夫々は、Ａ方向のそれらの面１７及び８５の夫々で軸方向突部７８のＡ方向の面８６に接触しており、連結基体５の軸方向突部１８は、Ｒ方向における中間介在部材８の残る一つおきの径方向突部７３間に配されていると共にＲ方向における側面２３及び２４の夫々で他方の径方向突部７３のＲ方向における一方の側面７９及び一方の径方向突部７３のＲ方向における他方の側面８０に夫々接触しており、且つ中間介在部材８の面７５を越えてＡ方向の先端面８７で連結基体３の基部１１の面１２に隙間８８をもって対面しており、軸方向突部７６のＡ方向の長さより短いＡ方向の長さ（突出量）を有した突条１０２は、対応の隙間８８よりも小さい隙間１０５をそのＡ方向の先端面１０６と面１２との間で形成しており、同様に、軸方向突部７８のＡ方向の長さより短いＡ方向の長さ（突出量）を有した突条１０４は、対応の隙間８４よりも小さい隙間１０７をそのＡ方向の先端面１０８と面１７との間で形成している。

以上の二つの回転軸である回転軸２及びステアリング軸４を相互に連結する軸連結機構１を具備した電動式パワーステアリング装置では、ステアリングホイールが運転者により手動操作されると、ステアリング軸４がＲ方向に回転されて、ステアリング軸４のＲ方向の回転は、図示しない歯車等の伝達機構を介してドラッグ・リンク等に往復動として伝達されて操向輪（車輪）に対する操舵力を与える。運転者によるステアリングホイールの手動操作において、ステアリングホイールに加えられるトルクを検出するトルク検出器からの検出信号により制御される電動モータが作動されると、回転軸２がＲ方向に回転されて、軸方向突部１３の側面２１の側面７９への押圧又は側面２２の側面８０への押圧による径方向突部７３のＲ方向の弾性変形後における径方向突部７３の側面８０の軸方向突部１８の側面２４への押圧又は径方向突部７３の側面７９の軸方向突部１８の側面２３への押圧を介して連結基体３のＲ方向の回転が連結基体５の軸方向突部１８に伝達されて、これによりステアリング軸４のＲ方向の回転力に対して回転軸２のＲ方向の回転力を付加して運転者によるステアリングホイールの手動操作を補助するようになっている。

回転軸２のＲ方向の回転を他方の回転軸であるステアリング軸４に伝達するように回転軸２及びステアリング軸４の間に配されて回転軸２及びステアリング軸４を連結する軸連結機構１では、ステアリングホイールが運転者により手動操作されないでステアリング軸４がＲ方向に回転されない状態又はステアリングホイールが運転者により手動操作されてステアリング軸４がＲ方向に回転される状態のいずれの状態においても、ステアリング軸４に対する回転軸２のＲ方向の相対回転が微小なものである場合には、径方向突部７３が容易に弾性圧縮変形する結果、斯かる回転軸２の微小なＲ方向の相対回転はステアリング軸４には殆ど伝達されず、而して、軸連結機構１及びステアリング軸４を介する電動モータの反転時の衝撃及びブラシ振動のステアリングホイールへの伝達を低減でき操舵感覚を不快にさせないようにできる上に、連結基体３の軸方向突部１３の先端面８３と連結基体５の基部１６の面１７との接触及び連結基体５の軸方向突部１８の先端面８７と連結基体３の基部１１の面１２との接触を避けることができ、更に、連結基体３及び５の軸方向突部１３及び１８を中間介在部材８の径方向突部７３の全面にＲ方向において接触させることができのみならず、回転軸２のステアリング軸４に対するＡ方向の相対的な変位において衝突音の発生をなくし得ると共に回転軸２のＲ方向の回転のステアリング軸４への伝達においては不快な摩擦音を生じさせることなく、しかも、連結基体３及び５の夫々の軸方向突部１３及び１８の中間介在部材８の径方向突部７３へのＲ方向における接触面積を所望に確保できる上に、径方向突部７３の過度な弾性圧縮変形を回避できて、耐久性を向上できる。

また軸連結機構１００においては、軸方向突部７６及び７８が大きく弾性圧縮変形されたり、へたったりして軸方向突部７６及び７８の本来の機能が生じなくなったとしても、突条１０２及び１０４の面１２及び１７への接触により軸方向突部７６及び７８の機能を代行できる。

上記の例の軸連結機構１は、一個の中間介在部材８からなっているが、これに代えて、二個以上の中間介在部材８からなっていてもよく、また、連結基体３及び５の軸方向突部１３及び１８及び中間介在部材８の径方向突部７３は、上記の個数に限らないのであり、基部１１の面１２及び回転軸２の面８１は、互いに面一でなくてもよく、同様に、基部１６の面１７及び回転軸４の面８５は、互いに面一でなくてもよい。

１ 軸連結機構
２ 回転軸
３ 連結基体
４ ステアリング軸
５ 連結基体
８ 中間介在部材

Claims (4)

1. 一方の回転軸に連結される一方の連結基体と、他方の回転軸に連結される他方の連結基体と、これら一方及び他方の連結基体間に配されている中間介在部材とを具備しており、一方の回転軸の回転に基づく一方の連結基体の回転を、当該回転に基づく一方及び他方の連結基体間に配されている中間介在部材の弾性変形を介する他方の連結基体の回転で、他方の回転軸に伝達する軸連結機構であって、一方及び他方の連結基体の夫々は、第一の基部と、この第一の基部の軸方向の一方の面から軸方向に突出して当該第一の基部に一体的に形成された第一の軸方向突部とを具備しており、中間介在部材は、軸方向において一方及び他方の連結基体の第一の基部間に配された円盤状の第二の基部と、軸心周りの方向において互いに離間していると共にこの第二の基部の外周縁から径方向に突出して当該第二の基部に一体的に形成された少なくとも一対の径方向突部と、第二の基部の軸方向の一方の面から軸方向に突出して当該第二の基部に一体的に形成された円柱状の第二の軸方向突部と、第二の基部の軸方向の他方の面から軸方向に突出して当該第二の基部に一体的に形成された円柱状の第三の軸方向突部とを具備しており、一方の連結基体の第一の基部及び一方の回転軸のうちの少なくとも一方は、その軸方向の一方の面で第二の軸方向突部の軸方向の面に接触しており、他方の連結基体の第一の基部及び他方の回転軸のうちの少なくとも一方は、その軸方向の一方の面で第三の軸方向突部の軸方向の面に接触しており、一方の連結基体の第一の軸方向突部は、第二の基部の軸方向の他方の面を越えて伸びていると共に軸方向のその先端面で他方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面に隙間をもって対面しており、他方の連結基体の第一の軸方向突部は、第二の基部の軸方向の一方の面を越えて伸びていると共に軸方向のその先端面で一方の連結基体の第一の基部の軸方向の一方の面に隙間をもって対面しており、中間介在部材は、その第二の基部の軸方向の一方の面に軸方向に突出して一体的に形成された一方の突条と、その第二の基部の軸方向の他方の面に軸方向に突出して一体的に形成された他方の突条とを具備しており、一方の突条は、対応の隙間よりも小さい隙間をその軸方向の先端面と一方の連結基体の第一の基部の一方の面との間で形成しており、他方の突条は、対応の隙間よりも小さい隙間をその軸方向の先端面と他方の連結基体の第一の基部の一方の面との間で形成している軸連結機構。
2. 一方の連結基体の第一の軸方向突部と他方の連結基体の第一の軸方向突部とは、軸心周りの方向において間隔をもって配されている請求項１に記載の軸連結機構。
3. 中間介在部材の一対の径方向突部の夫々は、第一の軸方向突部の剛性よりも小さな剛性を有している請求項１又は２に記載の軸連結機構。
4. 一方の連結基体の第一の軸方向突部は、軸心周りの方向における一方の径方向突部間に配されていると共にその軸心周りの方向における両側面で一方の径方向突部の軸心周りの方向における一方の側面及び他方の径方向突部の軸心周りの方向における他方の側面に夫々接触しており、他方の連結基体の第一の軸方向突部は、軸心周りの方向における他方の径方向突部間に配されていると共にその軸心周りの方向における両側面で一方の径方向突部の軸心周りの方向における他方の側面及び他方の径方向突部の軸心周りの方向における一方の側面に夫々接触している請求項１から３のいずれか一項に記載の軸連結機構。

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