JP5929451B2 - トルク伝達用継手及び電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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先ず、従来構造のトルク伝達用継手15の場合には、各部材の寸法誤差や組み付け誤差等の誤差を効果的に吸収できるとは言い難い。例えば、電動モータの出力軸12の中心軸とウォーム軸6の中心軸との位置関係が不一致になる所謂アライメント誤差が生じた場合、この誤差は、前記緩衝部材18を構成する円筒部24及び被挟持部25、25の一部が弾性変形する事により吸収される。この為、前記緩衝部材18(主として円筒部24)が弾性変形し易い程、大きな誤差を吸収できる事になる。但し、従来構造の場合には、前記各被挟持部25、25を放射方向に配置して、前記各駆動側腕部21、21及び前記各被駆動側腕部23、23の円周方向側面をそれぞれ放射方向に配置している(駆動側、被駆動側各腕部21、23の円周方向側面を含むそれぞれの仮想平面が、駆動側、被駆動側各伝達部材16、17の中心軸を含んでいる)。この為、前記出力軸12が回転駆動され、トルクの伝達が開始されると、前記各駆動側腕部21、21のうちの回転方向前方側の円周方向側面と前記各被駆動側腕部23、23のうちの回転方向後方側の円周方向側面との間に存在する前記各被挟持部25、25に、円周方向に弾性的に収縮させる力が全長に亙り均一に作用する。これにより、前記円筒部24には引っ張り方向の力が作用する事になり、この円筒部24が径方向に弾性変形しにくくなる。この為、誤差を十分に吸収する事が難しくなると共に、前記円筒部24の外周面と前記駆動側、被駆動側各腕部21、23の内周側面との当接部の一部で面圧が過大になり、当該部分での摩擦抵抗が増大する事により、電動式パワーステアリング装置のシステム全体としての伝達効率を低下させる可能性がある。
尚、本発明に関連する先行技術文献として、上述した特許文献1〜5の他に、特許文献6がある。この特許文献6には、緩衝部材を、軸方向に重ね合わせた3つの部材から構成する発明が記載されているが、この様な特許文献6に記載された発明の場合にも、緩衝部材を構成する被挟持部を放射方向に配置しており、上述した様な問題を解決する事はできない。
このうちの駆動側伝達部材は、前記駆動軸の端部に支持される駆動側基部と、この駆動側基部のうちで前記被駆動側伝達部材に対向する面に、円周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本の駆動側腕部とを備える。
又、前記被駆動側伝達部材は、前記被駆動軸の端部に支持される被駆動側基部と、この被駆動側基部のうちで前記駆動側伝達部材に対向する面に、円周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本の被駆動側腕部とを備える。
更に、前記緩衝部材は、複数本の被挟持部を備える。
そして、前記各駆動側腕部と前記各被駆動側腕部とを円周方向に関して交互に配置すると共に、円周方向に隣り合う駆動側腕部と被駆動側腕部との円周方向側面同士の間部分に、前記各被挟持部をそれぞれ介在させている。
尚、前記被挟持組み合わせ部を構成する1対の被挟持部は、上述の様な関係を有する事で、放射方向に対する傾斜角度の大きさは互いに同じになるが、傾斜方向は逆向きになる。
又、前記各駆動側腕部を構成する1対の円周方向側面のうちで、前記駆動軸の回転方向に関して前方に位置する円周方向側面を、放射方向に対して径方向外側に向かう程回転方向前方に向かう方向に傾斜させている。
又、前記各被挟持組み合わせ部を構成する1対の被挟持部同士の間部分に、前記各被駆動側腕部を配置すると共に、円周方向に隣り合う被挟持組み合わせ部同士の間部分に、前記各駆動側腕部を配置して、これら各駆動側腕部と前記各被駆動側腕部とのうちの何れか一方の腕部の外周側面を前記各外径側覆い部によりそれぞれ覆っている。又、これら各外径側覆い部は、前記トルク伝達用継手の組立状態で、外部に露出している。
そして、前記駆動軸を回転駆動させた際に、前記各駆動側腕部のうちの回転方向前方側の円周方向側面と、前記各被駆動側腕部のうちの回転方向後方側の円周方向側面との間で挟持される前記各被挟持部に、前記緩衝部材の径方向内方に向いた力を作用させる。
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、前記操舵用回転軸は、前記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、前記ウォームホイールは、前記ハウジングの内部で前記操舵用回転軸の一部に、この操舵用回転軸と同心に支持されて、この操舵用回転軸と共に回転する。
又、前記ウォームは、ウォーム軸の軸方向中間部にウォーム歯を設けて成り、このウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させた状態で、前記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により前記ハウジングに対し回転自在に支持されている。
又、前記電動モータは、前記ウォームを回転駆動する為のものである。
更に、前記トルク伝達用継手は、前記電動モータの出力軸と前記ウォーム軸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、本発明のトルク伝達用継手である。
即ち、本発明の場合には、駆動軸を回転駆動させて、トルクの伝達を開始すると、駆動側腕部のうちの回転方向前方側の円周方向側面と被駆動側腕部のうちの回転方向後方側の円周方向側面との間で挟持する被挟持部に対し、緩衝部材の径方向内方に向いた力を作用させられる。これにより、この様な力が作用する被挟持部の内径側端部の近傍部分を径方向内方に撓ませる事ができて、前記緩衝部材を、弾性変形させ易い状態にできる。特に本発明の場合には、被挟持部の内径側端部を、前述した従来構造の場合の様な円筒部には連続させておらず(円筒部を省略しており)、前記緩衝部材の内径側部分を円周方向に関して不連続に構成している為、この緩衝部材をより弾性変形し易い状態にできる。従って、本発明によれば、駆動軸と被駆動軸との間に生じる様な誤差を十分に吸収できると共に、電動式パワーステアリング装置のシステム全体としての伝達効率の向上も図れる。この結果、各部材の寸法誤差や組み付け誤差等の誤差を効果的に吸収できる。
図1〜4は、請求項1〜3、7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、本例のトルク伝達用継手15aを設けて、前記出力軸12aから前記ウォーム軸6aにトルクを伝達可能としている。このトルク伝達用継手15aを除く、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20〜21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、前記トルク伝達用継手15aの構成及び作用に就いて説明する。
先ず、各部材の寸法誤差や組み付け誤差等の誤差を効果的に吸収できる理由に就いて説明する。本例の場合には、前記電動モータ7の出力軸12aを回転駆動させて、トルクの伝達を開始すると、前記各駆動側腕部21a、21aの円周方向側面29a、29bと前記各被駆動側腕部23a、23aの円周方向側面30b、30aとの間で挟持される、前記各被挟持部25a、25bに対し、次の様な力が作用する。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した従来構造のトルク伝達用継手、及び、電動式パワーステアリング装置の場合と同様である。
図5〜7は、請求項1〜3、7に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例のトルク伝達用継手15bの場合にも、前述した実施の形態の第1例の場合と同様に、駆動側伝達部材16bと、被駆動側伝達部材17bと、緩衝部材18bと、ダンパ部材26とを備える。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
図8〜10は、請求項1〜3、7に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例のトルク伝達用継手15cの場合にも、前述した実施の形態の第1例及び第2例の場合と同様に、駆動側伝達部材16cと、被駆動側伝達部材17cと、緩衝部材18cと、ダンパ部材26とを備える。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
図11〜13は、請求項1〜5、7に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の特徴は、緩衝部材18dを、一体的に形成するのではなく、複数の緩衝片36、36aを軸方向に積層する事により構成した点にある。その他の部分の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第2例の場合と同様であるから、重複する部分の説明並びに図示は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第2例の場合と同様である。
図14、15は、請求項1〜5、7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、緩衝部材18eを構成する軸方向に積層された3つの緩衝片36、36bのうち、軸方向中央に配置された緩衝片36bに形成する膨出部39c、39dの形状及び数を、前述した実施の形態の第4例の場合とは異ならせている。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第2例及び上述した実施の形態の第4例の場合と同様である。
図16、17は、請求項1〜7に対応する、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例の特徴は、緩衝部材18fを構成する軸方向に積層された緩衝片36、36cのうち、軸方向中央に配置された緩衝片36cと、ダンパ部材26a(ダンパ部本体35a)とを、一体的に構成した点にある。その他の構成及び作用効果に就いては、上述した実施の形態の第5例の場合と同様である。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第2例及び上述した実施の形態の第4例、第5例の場合と同様である。
図18は、請求項1〜5、7に対応する、本発明の実施の形態の第7例を示している。本例の場合には、緩衝部材18gを、前述した実施の形態の第1例で使用した緩衝部材18aを軸方向に3分割(3つにスライス)した如き形状を有する3つの緩衝片36d、36eを、軸方向に積層する事により構成している。これら各緩衝片36d、36eは何れも、軸方向に積層された状態でそれぞれが被挟持部25a、25bを構成する被挟持片37c、37d(4本の被挟持片37cと4本の被挟持片37d)と、軸方向に積層された状態でそれぞれが外径側覆い部31、31を構成する外径側覆い片38a、38aと、軸方向に積層された状態でそれぞれが内径側覆い部32、32を構成する内径側覆い片40、40とを有する。
尚、本例の構造の膨出部39a、39bに代えて、前述した実施の形態の第5例で示した様な断面形状を有する膨出部39c、39dを採用する事もできるし、前述した実施の形態の第6例で示した様に、前記緩衝片36eをダンパ部材を構成するダンパ部本体と一体的に形成する事もできる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第1例及び第4例の場合と同様である。
図19は、請求項1〜5、7に対応する、本発明の実施の形態の第8例を示している。本例の場合には、緩衝部材18hを、前述した実施の形態の第3例で使用した緩衝部材18cを軸方向に3分割(3つにスライス)した如き形状を有する3つの緩衝片36f、36gを、軸方向に積層する事により構成している。これら各緩衝片36f、36gは何れも、軸方向に積層された状態でそれぞれが被挟持部25e、25fを構成する被挟持片37e、37f(4本の被挟持片37eと4本の被挟持片37f)と、軸方向に積層された状態でそれぞれが外径側覆い部31b、31bを構成する外径側覆い片38b、38bと、軸方向に積層された状態でそれぞれが内径側覆い部32a、32aを構成する内径側覆い片40a、40aとを有する。
尚、本例の構造の膨出部39a、39bに代えて、前述した実施の形態の第5例で示した様な断面形状を有する膨出部39c、39dを採用する事もできるし、前述した実施の形態の第6例で示した様に、前記緩衝片36gをダンパ部材を構成するダンパ部本体と一体的に形成する事もできる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した実施の形態の第3例及び第4例の場合と同様である。
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、15b、15c トルク伝達用継手
16、16a、16b、16c 駆動側伝達部材
17、17a、17b、17c 被駆動側伝達部材
18、18a、18b、18c、18d、18e、18f、18g、18h 緩衝部材
19 鋼球
20、20a 駆動側基部
21、21a、21b 駆動側腕部
22、22a 被駆動側基部
23、23a、23b 被駆動側腕部
24 円筒部
25、25a〜25f 被挟持部
26、26a ダンパ部材
27 駆動側セレーション孔
28 被駆動側セレーション孔
29a〜29f 円周方向側面
30a〜30f 円周方向側面
31、31a、31b、31c 外径側覆い部
32、32a 内径側覆い部
33、33a、33b 被挟持組み合わせ部
34、34a 支柱部
35、35a ダンパ部本体
36、36a〜36g 緩衝片
37a〜37f 被挟持片
38、38a、38b 外径側覆い片
39a〜39d 膨出部
40、40a 内径側覆い片
Claims (7)
- 軸方向に関して互いに直列に配置された駆動軸と被駆動軸との端部同士の間でトルクを伝達するトルク伝達用継手であって、
前記駆動軸の端部にこの駆動軸と同心に支持される駆動側伝達部材と、前記被駆動軸の端部にこの被駆動軸と同心に支持される被駆動側伝達部材と、これら駆動側伝達部材と被駆動側伝達部材との間に設けられる弾性材製の緩衝部材とを備え、
このうちの駆動側伝達部材は、前記駆動軸の端部に支持される駆動側基部と、この駆動側基部のうちで前記被駆動側伝達部材に対向する面に、円周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本の駆動側腕部とを備えたものであり、
前記被駆動側伝達部材は、前記被駆動軸の端部に支持される被駆動側基部と、この被駆動側基部のうちで前記駆動側伝達部材に対向する面に、円周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本の被駆動側腕部とを備えたものであり、
前記緩衝部材は、複数本の被挟持部を備えたものであり、
前記各駆動側腕部と前記各被駆動側腕部とを円周方向に関して交互に配置すると共に、円周方向に隣り合う駆動側腕部と被駆動側腕部との円周方向側面同士の間部分に、前記各被挟持部をそれぞれ介在させており、
前記緩衝部材が、この緩衝部材の中心軸を含む仮想平面に関して鏡面対称で、且つ、放射方向に対して径方向外側に向かう程この仮想平面に近づく方向にそれぞれ傾斜したそれぞれが平板状である1対の被挟持部より成る被挟持組み合わせ部を、円周方向等間隔複数個所に配置し、円周方向に隣り合う被挟持部同士の間で、それぞれの外径側端部同士を外径側覆い部を介して連続させた部分と、それぞれの内径側端部同士を直接若しくは内径側覆い部を介して連続させた部分とを、円周方向に関して交互に配置して成る、断面形状が非円形の筒状に構成されたものであり、
前記各駆動側腕部を構成する1対の円周方向側面のうちで、前記駆動軸の回転方向に関して前方に位置する円周方向側面が、放射方向に対して径方向外側に向かう程回転方向前方に向かう方向に傾斜しており、
前記各被挟持組み合わせ部を構成する1対の被挟持部同士の間部分に、前記各被駆動側腕部を配置すると共に、円周方向に隣り合う被挟持組み合わせ部同士の間部分に、前記各駆動側腕部を配置して、これら各駆動側腕部と前記各被駆動側腕部とのうちの何れか一方の腕部の外周側面を前記各外径側覆い部によりそれぞれ覆っており、前記各外径側覆い部は前記トルク伝達用継手の組立状態で外部に露出しており、
前記駆動軸を回転駆動させた際に、前記各駆動側腕部のうちでこの駆動軸の回転方向に関して前方に位置する円周方向側面と、前記各被駆動側腕部のうちでこの駆動軸の回転方向に関して後方に位置する円周方向側面との間で挟持される前記各被挟持部に、前記緩衝部材の径方向内方に向いた力を作用させる事を特徴とするトルク伝達用継手。 - 被挟持組み合わせ部が円周方向等間隔4個所に設けられており、緩衝部材の断面形状が十字筒状である、請求項1に記載したトルク伝達用継手。
- 駆動側伝達部材と被駆動側伝達部材との間部分で、緩衝部材の内側に、駆動軸と被駆動軸との間に作用するスラスト力の一部を吸収しつつ、残りのスラスト力を伝達する為のダンパ部材が設けられている、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載したトルク伝達用継手。
- 緩衝部材が、複数の緩衝片を軸方向に積層する事により構成されており、これら各緩衝片は、軸方向に積層された状態で被挟持部を構成する被挟持片と、軸方向に積層された状態で外径側覆い部を構成する外径側覆い片とをそれぞれ有する、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載したトルク伝達用継手。
- 緩衝部材が、弾性の異なる2種以上の緩衝片から構成されており、これら複数の緩衝片のうちで、他の緩衝片に比べて弾性変形し易い材料から造られた緩衝片を構成する各被挟持片の円周方向両側面に円周方向に向けて突出した膨出部が設けられている、請求項4に記載したトルク伝達用継手。
- 駆動側伝達部材と被駆動側伝達部材との間部分で、緩衝部材を構成する中空筒部の内側に、駆動軸と被駆動軸との間に作用するスラスト力の一部を吸収しつつ、残りのスラスト力を伝達する為のダンパ部材が設けられており、このダンパ部材が、前記緩衝部材を構成する軸方向に積層された複数の緩衝片のうちで、軸方向中間部に配置された緩衝片と一体的に形成されている、請求項4〜5のうちの何れか1項に記載したトルク伝達用継手。
- 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操舵用回転軸と、前記ハウジングの内部でこの操舵用回転軸の一部に、この操舵用回転軸と同心に支持されて、この操舵用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、このウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させた状態で、前記ウォーム軸の軸方向両端部をそれぞれ軸受により前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を備え、この電動モータの出力軸と前記ウォーム軸とをトルク伝達用継手により、トルクの伝達を可能に接続している電動式パワーステアリング装置に於いて、このトルク伝達用継手が、請求項1〜6のうちの何れか1項に記載したトルク伝達用継手である、電動式パワーステアリング装置。
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