JP6118902B2 - パワーステアリング装置用の継手構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、パワーステアリング装置用の継手構造体に関する。
電動式のモータを用いてステアリング操舵力をアシスト（補助）する電動パワーステアリング装置が知られている。アシスト方式としては、ピニオンアシスト式、ダブルピニオンアシスト式、ラックアシスト式、コラムアシスト式、等が知られている。
例えば、ピニオンアシスト式は、ピニオン軸に固定されたウォームホイールと、ウォームホイールに噛合すると共にモータによって回転するウォームと、を備えて構成される。モータの出力軸（モータ軸）とウォームとを連結する構成として、モータ軸に一体成型又は圧入固定されると共にスプライン孔を有するカップリングと、ウォームに一体成型されたスプライン軸部とを、スプライン結合させる構成が多用されている。この構成において容易にスプライン結合可能とするため、スプライン孔とスプライン軸部との間に適宜な隙間（スペース）が形成される。
しかしながら、前記隙間によってカップリングとスプライン軸部とがバックラッシュする虞がある。すなわち、カップリングとスプライン軸部とが周方向（回転方向）においてガタつき、モータの回転開始時や反転時に歯打ち音（打音）が発生する虞がある。また、モータの回転開始時または反転時に、伝達するトルクが急上昇し、アシスト力が変動するため、運転者に違和感を与える虞がある。
そこで、前記歯打ち音及びトルクの急上昇を抑制するために、弾性部材を用いた継手が提案されている（特許文献１〜２参照）。すなわち、カップリング等の金属部材同士で弾性部材を挟み、弾性部材を圧縮変形させながらトルクを伝達する方法である。
しかしながら、特許文献１〜２では、カップリング等の金属部材で弾性部材を常時に挟む構成、つまり、伝達する回転力（トルク）が大きくなると弾性部材の変形量も大きくなる構成である。したがって、弾性部材に回転力が繰り返し入力され、過大な回転力により、弾性部材が損傷等する虞がある。
そこで、本発明は、伝達する回転力が緩やかに上昇すると共に耐久性の高いパワーステアリング装置用の継手構造体を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段として、本発明は、アシスト力を発生するモータの出力軸と一体である第１係合部材と、前記アシスト力を操舵装置に伝達する伝達部材と一体である第２係合部材と、前記第１係合部材及び前記第２係合部材の間に設けられ、前記第１係合部材及び前記第２係合部材の間で回転力を伝達させると共に、弾性を有する弾性部材と、を備え、前記第１係合部材は、前記出力軸と一体である第１本体と、前記第１本体から前記第２係合部材に向かって延びる１又は複数の第１係合部と、を備え、前記第２係合部材は、前記伝達部材と一体である第２本体と、前記第２本体から前記第１係合部材に向かって延びる１又は複数の第２係合部と、を備え、前記弾性部材は、前記第１本体と前記第２本体とで挟持される弾性部材本体と、前記出力軸の周方向において前記第１係合部と前記第２係合部との間に配置される弾性爪と、を備え、前記第１係合部材及び前記第２係合部材の相対回転角度が所定角度未満である場合、前記第１係合部及び前記第２係合部が周方向において直接接触せず、回転力が弾性変形する前記弾性部材を介して伝達し、前記相対回転角度が前記所定角度である場合、前記第１係合部及び前記第２係合部が周方向において直接接触することを特徴とするパワーステアリング装置用の継手構造体である。
このような構成によれば、第１係合部材及び第２係合部材の相対回転角度が所定角度未満である場合、第１係合部及び第２係合部が周方向において直接接触せず、回転力が弾性変形する弾性部材を介して伝達する。これにより、例えば、第１回転軸の回転開始時や反転時、第１係合部及び第２係合部の間で歯打ち音が発生することはない。また、弾性部材が弾性変形し、回転力の変化を吸収するので、伝達する回転力が急上昇することはない。
そして、相対回転角度が所定角度である場合、第１係合部及び第２係合部が周方向において直接接触し、回転力が、直接接触する第１係合部及び第２係合部を介して伝達する。すなわち、第１係合部及び第２係合部が直接接触した後、弾性部材がさらに変形することはない。これにより、弾性部材に過大な回転力（圧縮力）は入力されず、その弾性変形量は小さくなる、したがって、弾性部材の耐久性は高くなる。よって、耐久性を高めるために弾性部材を大型化する必要もない。
また、継手構造体において、前記第１係合部は、前記弾性部材を軸方向において保持する第１保持部と、前記相対回転角度が前記所定角度である場合に前記第２係合部に直接接触する第１直接接触部と、を備えることが好ましい。
このような構成によれば、第１保持部が弾性部材を軸方向において保持するので、弾性部材が軸方向において第１係合部に対して移動せず位置ずれしない。また、相対回転角度が所定角度である場合に、第１直接接触部が第２係合部に直接接触できる。
また、継手構造体において、前記第２係合部は、前記弾性部材を軸方向において保持する第２保持部と、前記相対回転角度が前記所定角度である場合に前記第１係合部に直接接触する第２直接接触部と、を備えることが好ましい。
このような構成によれば、第２保持部が弾性部材を軸方向において保持するので、弾性部材が軸方向において第２係合部に対して移動せず位置ずれしない。また、相対回転角度が所定角度である場合に、第２直接接触部が第１係合部に直接接触できる。
本発明によれば、伝達する回転力が緩やかに上昇すると共に耐久性の高いパワーステアリング装置用の継手構造体を提供できる。
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
本発明の第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
≪電動パワーステアリング装置の構成≫
電動パワーステアリング装置２００は、アシスト力（補助力）がピニオン軸２０８に入力されるピニオンアシスト型である。
電動パワーステアリング装置２００は、アシスト力（補助力）がピニオン軸２０８に入力されるピニオンアシスト型である。
電動パワーステアリング装置２００は、運転者が操作するステアリングホイール２０１と、ステアリングホイール２０１と一体で回転するステアリング軸２０２（ステアリングコラム）と、第１自在継手２０３を介してステアリング軸２０２と連結された中間軸２０４と、第２自在継手２０５を介して中間軸２０４と連結された入力軸２０６と、トーションバー２０７を介して入力軸２０６に連結されると共に下端にピニオン２０８ａが形成されたピニオン軸２０８と、ピニオン２０８ａと噛合するラック２０９ａが形成されたラック軸２０９と、を備えている。ラック軸２０９の両端は、タイロッド２１０を介して操舵輪である前輪２１１に連結されている。
また、電動パワーステアリング装置２００は、図２に示すように、ピニオン軸２０８に固定されたウォームホイール１１０と、ウォームホイール１１０のギヤ歯１１１に噛合するウォーム１２０（第２回転軸、伝達部材）と、アシスト力（動力）を発生する電動式のモータ１３０と、モータ１３０の出力軸１３１（第１回転軸）とウォーム１２０とを継ぐ継手構造体１と、を備えている。すなわち、ウォーム１２０は、前輪２１１を操舵する操舵装置の一部であるピニオン軸２０８に、モータ１３０からのアシスト力を伝達する伝達部材である。
ウォーム１２０は、細長の円柱状の部品であって、その中間部分に、ウォームホイール１１０のギヤ歯１１１と噛合するギヤ歯１２１を備えている。ウォーム１２０の前端側には、後記する第２係合部材２０（図４参照）とスプライン結合するスプライン軸部１２２が形成されている。なお、ウォーム１２０は、前側の軸受１４１及び後側の軸受１４２を介して、ハウジング１５０に回転自在に支持されている。軸受１４１及び軸受１４２は、例えば、ラジアルボールベアリングで構成されている。
≪継手構造体の構成≫
継手構造体１について、図３〜図８を参照して説明する。継手構造体１は、モータ１３０の出力軸１３１（第１回転軸）とウォーム１２０（第２回転軸）とをトルク伝達可能に継ぐ構造体である。継手構造体１は、出力軸１３１に固定される第１係合部材１０（第１カップリング）と、ウォーム１２０に固定される第２係合部材２０（第２カップリング）と、第１係合部材１０及び第２係合部材２０の間に設けられた弾性部材３０（ブッシュ）と、を備えている。
継手構造体１について、図３〜図８を参照して説明する。継手構造体１は、モータ１３０の出力軸１３１（第１回転軸）とウォーム１２０（第２回転軸）とをトルク伝達可能に継ぐ構造体である。継手構造体１は、出力軸１３１に固定される第１係合部材１０（第１カップリング）と、ウォーム１２０に固定される第２係合部材２０（第２カップリング）と、第１係合部材１０及び第２係合部材２０の間に設けられた弾性部材３０（ブッシュ）と、を備えている。
＜第１係合部材＞
第１係合部材１０は、モータ１３０の出力軸１３１に固定され一体であると共に、第２係合部材２０及び／又は弾性部材３０と係合する部材である。
第１係合部材１０は、モータ１３０の出力軸１３１に固定され一体であると共に、第２係合部材２０及び／又は弾性部材３０と係合する部材である。
第１係合部材１０及び第２係合部材２０は、弾性部材３０よりも剛性（弾性係数、弾性率）の高い硬い材料で形成されている。具体的に例えば、第１係合部材１０及び第２係合部材２０は、金属（合金を含む）、焼結材料、硬質合成樹脂、セラミックス等の材料で形成されている。
これにより、第１係合部材１０の後記する第１係合爪１２と、第２係合部材２０の後記する第２係合爪２２とが直接接触し係合すると、弾性部材３０がそれ以上圧縮されないようになっている。第１係合部材１０及び第２係合部材２０が一体で回転し、モータ１３０で発生したトルクがそのまま伝達するようになっている。
第１係合部材１０は、第１本体１１と、第１本体１１に一体に形成され第１本体１１から後方に延びる４本の第１係合爪１２（第１係合部）と、を備えている。ただし、第１本体１１と第１係合爪１２とが別部品である構成でもよい。また、第１係合爪１２は、４本に限定されず、１本、２本、３本、５本以上でもよい。
＜第１係合部材−第１本体＞
第１本体１１は、短円柱台座状を呈しており、モータ１３０の出力軸１３１が接続する部分であり、その中心軸線上にスプライン孔１１ａが形成されている。すなわち、出力軸１３１とスプライン孔１１ａとがスプライン結合することで、第１本体１１が出力軸１３１に固定され接続されるようになっている。
第１本体１１は、短円柱台座状を呈しており、モータ１３０の出力軸１３１が接続する部分であり、その中心軸線上にスプライン孔１１ａが形成されている。すなわち、出力軸１３１とスプライン孔１１ａとがスプライン結合することで、第１本体１１が出力軸１３１に固定され接続されるようになっている。
ただし、第１本体１１は、短円柱台座状に限定されず、その他に例えば、四角台座状、星台座状、半球台座状、等でもよい。また、第１本体１１と出力軸１３１との結合方法（固定方法）は、スプライン結合に限定されず、その他に例えば、圧入固定方法又は一体成形方法でもよい。さらに、第１本体１１と出力軸１３１とが一体で形成された構成でもよい。
＜第１係合部材−第１係合爪＞
各第１係合爪１２は、回転軸線Ｏ１に沿って、第１本体１１の外周縁から第２係合部材２０に向かって延びる細長の四角柱片である。回転軸線Ｏ１は継手構造体１の回転軸線である。ただし、第１係合爪１２の形状は、これに限定されない。４本の第１係合爪１２は、周方向（モータ１３０の回転方向）において、等間隔（９０°間隔）で配置されている。
各第１係合爪１２は、回転軸線Ｏ１に沿って、第１本体１１の外周縁から第２係合部材２０に向かって延びる細長の四角柱片である。回転軸線Ｏ１は継手構造体１の回転軸線である。ただし、第１係合爪１２の形状は、これに限定されない。４本の第１係合爪１２は、周方向（モータ１３０の回転方向）において、等間隔（９０°間隔）で配置されている。
各第１係合爪１２は、先端側（後側）の第１先端部１３（第１保持部）と、基端側（前側）の第１基端部１４（第１直接接触部）と、を備えている。
第１先端部１３は、周方向において、後記する弾性爪３２と常時に接触し、弾性爪３２を保持する部分である。
第１基端部１４は、周方向において、回転軸線Ｏ１を中心とした第１係合部材１０及び第２係合部材２０の相対回転角度θが所定角度θ１である場合（図７、図８参照）、後記する第２先端部２３と直接に接触する部分である。なお、相対回転角度θが所定角度θ１である場合、弾性爪３２は周方向において圧縮変形した状態となる。
第１基端部１４の周方向長さΔＬ１４（幅）は、第１先端部１３の周方向長さΔＬ１３（幅）よりも長く構成されている（図５参照）。すなわち、第１係合爪１２の両側面は、段違い面となっている。これにより、弾性爪３２が軸方向において第１基端部１４に係合することで保持され、弾性爪３２が前側にずれないようになっている。
第１係合部材１０及び第２係合部材２０の相対回転角度θが０°である状態において、第１基端部１４及び後記する第２先端部２３の間に形成されるスリット９１（空隙、クリアランス）の周方向長さΔＬ９１は、弾性爪３２の周方向長さΔＬ３２よりも短い。
＜第２係合部材＞
第２係合部材２０は、ウォーム１２０のスプライン軸部１２２に固定され一体であると共に、第１係合部材１０及び／又は弾性部材３０と係合する部材である。なお、第２係合部材２０は、第１係合部材１０と同様の構成であるので、その説明を適宜に省略する。
第２係合部材２０は、ウォーム１２０のスプライン軸部１２２に固定され一体であると共に、第１係合部材１０及び／又は弾性部材３０と係合する部材である。なお、第２係合部材２０は、第１係合部材１０と同様の構成であるので、その説明を適宜に省略する。
第２係合部材２０は、第２本体２１と、第２本体２１に一体に形成され第２本体２１から前方に延びる４本の第２係合爪２２（第２係合部）と、を備えている。ただし、第２本体２１と第２係合爪２２とが別部品である構成でもよい。また、第２係合爪２２は、４本に限定されず、１本、２本、３本、５本以上でもよい。
＜第２係合部材−第２本体＞
第２本体２１は、短円柱台座状を呈しており、ウォーム１２０のスプライン軸部１２２が接続する部分であり、その中心軸線上にスプライン孔２１ａが形成されている。すなわち、スプライン軸部１２２とスプライン孔２１ａとがスプライン結合することで、第２本体２１がスプライン軸部１２２に固定され接続されるようになっている。
第２本体２１は、短円柱台座状を呈しており、ウォーム１２０のスプライン軸部１２２が接続する部分であり、その中心軸線上にスプライン孔２１ａが形成されている。すなわち、スプライン軸部１２２とスプライン孔２１ａとがスプライン結合することで、第２本体２１がスプライン軸部１２２に固定され接続されるようになっている。
ただし、第２本体２１は、短円柱台座状に限定されず、その他に例えば、四角台座状、星台座状、半球台座状、等でもよい。また、第２本体２１とスプライン軸部１２２との結合方法（固定方法）は、スプライン結合に限定されず、その他に例えば、圧入固定方法でもよい。さらに、第２本体２１とスプライン軸部１２２とが一体で形成された構成でもよい。
＜第２係合部材−第２係合爪＞
各第２係合爪２２は、回転軸線Ｏ１に沿って、第２本体２１の外周縁から第１係合部材１０に向かって延びる細長の四角柱片である。ただし、第２係合爪２２の形状は、これに限定されない。４本の第２係合爪２２は、周方向（モータ１３０の回転方向）において、等間隔（９０°間隔）で配置されている。
各第２係合爪２２は、回転軸線Ｏ１に沿って、第２本体２１の外周縁から第１係合部材１０に向かって延びる細長の四角柱片である。ただし、第２係合爪２２の形状は、これに限定されない。４本の第２係合爪２２は、周方向（モータ１３０の回転方向）において、等間隔（９０°間隔）で配置されている。
各第２係合爪２２は、先端側（後側）の第２先端部２３と、基端側（前側）の第２基端部２４と、を備えている。第２先端部２３は、相対回転角度θが所定角度θ１である場合に第１基端部１４と直接に接触する部分である。第２基端部２４は弾性爪３２と常時に接触する部分である。
＜弾性部材＞
弾性部材３０は、第１係合部材１０と第２係合部材２０との間に設けられた弾性を有する部材であって、第１係合部材１０と第２係合部材２０との間でトルクを伝達させる部材である。
弾性部材３０は、第１係合部材１０と第２係合部材２０との間に設けられた弾性を有する部材であって、第１係合部材１０と第２係合部材２０との間でトルクを伝達させる部材である。
弾性部材３０は、第１係合部材１０及び第２係合部材２０よりも剛性（弾性係数（弾性率））の低い軟らかい材料で形成されている。具体的に例えば、弾性部材３０は、合成ゴム（シリコンゴム、ウレタンゴム等）、天然ゴム、軟質合成樹脂（ウレタン、ポリエステルエラストマ）等の材料で形成されている。
弾性部材３０は、円筒状の弾性部材本体３１と、弾性部材本体３１の外周面の後側から径方向外向きに延びる８本の弾性爪３２と、を備えている。ただし、弾性部材本体３１と、弾性爪３２とが別部品である構成でもよい。また、弾性爪３２は、８本に限定されず、適宜に変更自由である。
＜弾性部材−弾性部材本体＞
弾性部材本体３１は、軸方向において、第１本体１１と第２本体２１とで挟持される部分である。弾性部材本体３１の軸方向長さは、弾性爪３２の略２倍に設定されている。
弾性部材本体３１は、軸方向において、第１本体１１と第２本体２１とで挟持される部分である。弾性部材本体３１の軸方向長さは、弾性爪３２の略２倍に設定されている。
弾性部材本体３１の中心軸線（回転軸線Ｏ１）上には、軸方向に貫通する貫通孔３１ａが形成されている。貫通孔３１ａには、軸方向に予圧を生じさせる弾性部材（軸方向予圧部材）が挿入されてもよい。つまり、弾性部材は、軸方向において縮んだ状態で貫通孔３１ａに配置され、その復元力により第２係合部材２０及びこれと一体であるウォーム１２０を後方（図２参照）に付勢し、ウォーム１２０及びウォームホイール１１０を所定位置で噛合させるものである。弾性部材としては、コイルばねや、弾性材料で形成され弾性を有する図示しない弾性棒を例示することができる。弾性棒は、例えば、細長の円柱状、角柱状で形成されている。
なお、弾性棒は前記したように弾性を有しているので周方向において容易にねじり可能であり、第１係合部材１０及び第２係合部材２０は容易に相対回転可能である。ただし、貫通孔３１ａ及び弾性棒を備えない構成としてもよい。
＜弾性部材−弾性爪＞
弾性爪３２は、弾性部材本体３１の外周面に形成された突出片であり、軸方向に延びる細長の四角柱片である。弾性爪３２は、周方向において、第１先端部１３と第２基端部２４とで挟まれる部分である。
弾性爪３２は、弾性部材本体３１の外周面に形成された突出片であり、軸方向に延びる細長の四角柱片である。弾性爪３２は、周方向において、第１先端部１３と第２基端部２４とで挟まれる部分である。
≪継手構造体（電動パワーステアリング装置）の作用効果≫
継手構造体１（電動パワーステアリング装置２００）の作用効果を説明する。
継手構造体１（電動パワーステアリング装置２００）の作用効果を説明する。
「相対回転角度θ＝０°」
相対回転角度θが０°である場合を説明する。なお、相対回転角度θが０°である状態は、モータ１３０が停止し、弾性部材３０が周方向において圧縮されておらず、第２係合爪２２が２本の第１係合爪１２の周方向中間に配置されている状態である。
相対回転角度θが０°である場合を説明する。なお、相対回転角度θが０°である状態は、モータ１３０が停止し、弾性部材３０が周方向において圧縮されておらず、第２係合爪２２が２本の第１係合爪１２の周方向中間に配置されている状態である。
弾性爪３２を通る輪切り断面（Ｘ１−Ｘ１線断面）の周方向において（図５、図６参照）、第１先端部１３、弾性爪３２、第２基端部２４、弾性爪３２、第１先端部１３、弾性爪３２、第２基端部２４、…、の順で配置されている。
また、弾性爪３２を通らない輪切り断面（Ｘ２−Ｘ２線断面）の周方向において（図５、図７参照）、第１基端部１４、スリット９１、第２先端部２３、スリット９１（空隙、クリアランス）、第１基端部１４、スリット９１、第２先端部２３、…、の順で配置されている。すなわち、周方向において、第１基端部１４と第２先端部２３との間にスリット９１が形成されている。
「０°＜相対回転角度θ＜所定角度θ１」
モータ１３０が回転し、「０°＜相対回転角度θ＜θ１」である場合を説明する。なお、ここでは、図３〜図８において、モータ１３０側の第１係合部材１０がウォーム１２０側の第２係合部材２０に対して右回転した場合を「＋（プラス）側」とし、第１係合部材１０がウォーム１２０側の第２係合部材２０に対して左回転した場合を「−（マイナス）側」とする。
モータ１３０が回転し、「０°＜相対回転角度θ＜θ１」である場合を説明する。なお、ここでは、図３〜図８において、モータ１３０側の第１係合部材１０がウォーム１２０側の第２係合部材２０に対して右回転した場合を「＋（プラス）側」とし、第１係合部材１０がウォーム１２０側の第２係合部材２０に対して左回転した場合を「−（マイナス）側」とする。
相対回転角度θが０°よりも大きくなると、第１先端部１３及び第２基端部２４が弾性爪３２を圧縮し、第１先端部１３（第１係合部材１０）から第２基端部２４（第２係合部材２０）にモータ１３０のトルク（回転力）が伝達する。
このように、弾性爪３２が圧縮変形（弾性変形）し第１先端部１３及び第２基端部２４が直接接触しないので、第１先端部１３及び第２基端部２４の間で歯打ち音が発生しない。また、弾性爪３２が圧縮変形しトルクを吸収するので、モータ１３０からウォーム１２０に伝達するトルクが急上昇しない。これにより、アシスト力が急上昇せず、運転者に違和感を与えることもない。なお、弾性爪３２が圧縮変形するので、第１係合部材１０から第２係合部材２０に伝達するトルクは、弾性爪３２を備えず第１係合部材１０及び第２係合部材２０が直接接触する比較例に対して、小さくなる（図８参照）。
「相対回転角度θ＝所定角度θ１」
相対回転角度θが所定角度θ１に到達した場合、弾性爪３２はさらに圧縮され、周方向において、第１基端部１４と第２先端部２３とが直接接触（当接）する。これにより、第１係合部材１０と第２係合部材２０とは周方向において一体化し、第１係合部材１０及び第２係合部材２０が一体で回転する。すなわち、モータ１３０の出力軸１３１、第１係合部材１０、第２係合部材２０及びウォーム１２０が、一体で回転する。そうすると、モータ１３０で発生したトルクがそのままウォーム１２０に伝達される。
相対回転角度θが所定角度θ１に到達した場合、弾性爪３２はさらに圧縮され、周方向において、第１基端部１４と第２先端部２３とが直接接触（当接）する。これにより、第１係合部材１０と第２係合部材２０とは周方向において一体化し、第１係合部材１０及び第２係合部材２０が一体で回転する。すなわち、モータ１３０の出力軸１３１、第１係合部材１０、第２係合部材２０及びウォーム１２０が、一体で回転する。そうすると、モータ１３０で発生したトルクがそのままウォーム１２０に伝達される。
この場合において、第１係合部材１０及び第２係合部材２０の間を伝達するトルク（総トルク）は、直接に接触する第１基端部１４及び第２先端部２３の間を伝達する第１トルクと、弾性爪３２を挟む第１先端部１３及び第２基端部２４の間を伝達する第２トルクと和で与えられる（総トルク＝第１トルク＋第２トルク）。第１トルクの大きさは、第１基端部１４及び第２先端部２３の直接接触面積の大きさに比例する。第２トルクの大きさは、弾性爪３２の周方向断面積の大きさに比例する。
ここで、弾性爪３２が圧縮変形するので、第２トルクは第１トルクよりも小さくなると思われるが、径方向におけるトルクのばらつきは小さい方が好ましい。すなわち、弾性爪３２の周方向断面積を、第１基端部１４及び第２先端部２３が接触する面積である直接接触面積よりも大きくし、第１トルクと第２トルクとを同等とすることが好ましい。その他、第２トルクが第１トルクを大きく超える構成としてもよい。
「まとめ」
このようにモータ１３０の回転開始後、第１先端部１３及び第２基端部２４が周方向において弾性爪３２を挟み直接接触しないので、第１係合部材１０及び第２係合部材２０の間で歯打ち音が発生せず、伝達するトルクが急上昇しない。これにより、運転者が操舵フィーリングにおいて違和感を受けることは無く、第１係合部材１０及び第２係合部材２０が折損等し難くなる。
このようにモータ１３０の回転開始後、第１先端部１３及び第２基端部２４が周方向において弾性爪３２を挟み直接接触しないので、第１係合部材１０及び第２係合部材２０の間で歯打ち音が発生せず、伝達するトルクが急上昇しない。これにより、運転者が操舵フィーリングにおいて違和感を受けることは無く、第１係合部材１０及び第２係合部材２０が折損等し難くなる。
相対回転角度θが所定角度θ１に到達すると、第１基端部１４と第２先端部２３とが直接接触するので、弾性爪３２がそれ以上圧縮変形することはない。これにより、その後に弾性爪３２に入力される圧縮力が大きくならず、弾性爪３２が損傷し難くなり、耐久性が向上する。
≪変形例≫
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよいし、後記する実施形態の構成と適宜に組み合わせてもよい。
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよいし、後記する実施形態の構成と適宜に組み合わせてもよい。
前記した実施形態では、動力が入力される動力入力部材（伝達部材）がウォーム１２０である構成を例示したが、その他に例えば、ベベルギヤ（かさ歯車）、スパーギヤ（平歯車）、ピニオンギヤ、ヘリカルギヤ（はすば歯車）、ダブルヘリカルギヤ（やまば歯車）、等でもよい。
前記した実施形態では、動力を出力する動力出力装置がモータ１３０が電動式である構成を例示したが、その他に例えば、油圧式である構成でもよい。
前記した実施形態では、電動パワーステアリング装置２００が、ピニオンアシスト型である構成を例示したが、その他に例えば、コラムアシスト型、ラックアシスト型である構成でもよい。また、継手構造体１を電動パワーステアリング装置２００以外に適用してもよい。
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
次に、本発明の第２実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
≪継手構造体の構成≫
第２実施形態に係る継手構造体１Ａは、第１係合部材１０Ａと、第２係合部材２０と、弾性部材３０Ａと、を備えている。
第２実施形態に係る継手構造体１Ａは、第１係合部材１０Ａと、第２係合部材２０と、弾性部材３０Ａと、を備えている。
＜第１係合部材＞
第１係合部材１０Ａは、第１本体１１と、第１本体１１から後方に延びると共に周方向に等間隔で配置された４本の第１係合爪と、を備えている。ここで、説明の都合上、４本の第１係合爪を周方向において、第１係合爪１５Ａ、第１係合爪１５Ｂ、第１係合爪１５Ａ、第１係合爪１５Ｂとする。
第１係合部材１０Ａは、第１本体１１と、第１本体１１から後方に延びると共に周方向に等間隔で配置された４本の第１係合爪と、を備えている。ここで、説明の都合上、４本の第１係合爪を周方向において、第１係合爪１５Ａ、第１係合爪１５Ｂ、第１係合爪１５Ａ、第１係合爪１５Ｂとする。
＜第１係合部材−第１係合爪＞
第１係合爪１５Ａ、１５Ｂの周方向長さ（幅）は、軸方向において一定であり、第１係合爪１２（図４、図５参照）のように段違いでない。
第１係合爪１５Ａ、１５Ｂの周方向長さ（幅）は、軸方向において一定であり、第１係合爪１２（図４、図５参照）のように段違いでない。
＜第２係合部材＞
第２係合部材２０は、第２本体２１と、第２本体２１から前方に延びると共に周方向に等間隔で配置された４本の第２係合爪と、を備えている。ここで、説明の都合上、４本の第２係合爪を周方向において、第２係合爪２２Ａ、第２係合爪２２Ｂ、第２係合爪２２Ａ、第２係合爪２２Ｂとする。
第２係合部材２０は、第２本体２１と、第２本体２１から前方に延びると共に周方向に等間隔で配置された４本の第２係合爪と、を備えている。ここで、説明の都合上、４本の第２係合爪を周方向において、第２係合爪２２Ａ、第２係合爪２２Ｂ、第２係合爪２２Ａ、第２係合爪２２Ｂとする。
＜弾性部材＞
弾性部材３０Ａは、弾性部材本体３１と、弾性部材本体３１の外周面から径方向外向きに延びる４本の弾性爪と、を備えている。ここで、説明の都合上、４本の弾性爪を周方向において、弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂ、弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂとする。
弾性部材３０Ａは、弾性部材本体３１と、弾性部材本体３１の外周面から径方向外向きに延びる４本の弾性爪と、を備えている。ここで、説明の都合上、４本の弾性爪を周方向において、弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂ、弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂとする。
＜弾性部材−弾性爪＞
弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂは、弾性部材本体３１の外周面に形成された突出片であり、軸方向に延びる細長の四角柱片である。弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂの軸方向長さは、弾性部材本体３１の軸方向長さと同一に設定されている。弾性爪３３Ａは、周方向において、第１係合爪１５Ａと第２係合爪２２Ａとで挟まれている（図１０、図１１参照）。弾性爪３３Ｂは、周方向において、第１係合爪１５Ｂと第２係合爪２２Ａとで挟まれている（図１０、図１１参照）。
弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂは、弾性部材本体３１の外周面に形成された突出片であり、軸方向に延びる細長の四角柱片である。弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂの軸方向長さは、弾性部材本体３１の軸方向長さと同一に設定されている。弾性爪３３Ａは、周方向において、第１係合爪１５Ａと第２係合爪２２Ａとで挟まれている（図１０、図１１参照）。弾性爪３３Ｂは、周方向において、第１係合爪１５Ｂと第２係合爪２２Ａとで挟まれている（図１０、図１１参照）。
≪継手構造体の作用効果≫
継手構造体１Ａの作用効果を説明する。
継手構造体１Ａの作用効果を説明する。
「相対回転角度θ＝０°」
相対回転角度θが０°である場合を説明する。
弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂを通る輪切り断面（Ｘ３−Ｘ３線断面）の周方向において、第１係合爪１５Ａ、弾性爪３３Ａ、第２係合爪２２Ａ、弾性爪３３Ｂ、第１係合爪１５Ｂ、スリット９２、第２係合爪２２Ｂ、スリット９２、第１係合爪１５Ａ、弾性爪３３Ａ、第２係合爪２２Ａ、弾性爪３３Ｂ、第１係合爪１５Ｂ、スリット９２、の順で配置されている。
相対回転角度θが０°である場合を説明する。
弾性爪３３Ａ、弾性爪３３Ｂを通る輪切り断面（Ｘ３−Ｘ３線断面）の周方向において、第１係合爪１５Ａ、弾性爪３３Ａ、第２係合爪２２Ａ、弾性爪３３Ｂ、第１係合爪１５Ｂ、スリット９２、第２係合爪２２Ｂ、スリット９２、第１係合爪１５Ａ、弾性爪３３Ａ、第２係合爪２２Ａ、弾性爪３３Ｂ、第１係合爪１５Ｂ、スリット９２、の順で配置されている。
弾性爪３３Ａは第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａに接触しているのみで圧縮されていない。弾性爪３３Ｂについても同様である。そして、第２係合爪２２Ｂの周方向両側には周方向長さΔＬ９２のスリット９２がそれぞれ形成されている。スリット９２の中心角度は所定角度θ１に設定されている。
「０°＜相対回転角度θ＜θ１」
モータ１３０が「＋側」で回転し、「０°＜相対回転角度θ＜θ１」である場合を説明する。
相対回転角度θが０°よりも大きくなると、第１係合爪１５Ａと第２係合爪２２Ａとが弾性爪３３Ａを圧縮し、第１係合部材１０Ａから第２係合部材２０にトルクが伝達される。このように、第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａが弾性爪３３Ａを圧縮変形し、第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａが直接接触しないので、第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａの間で歯打ち音が発生せず、伝達するトルクが急上昇することはない。
モータ１３０が「＋側」で回転し、「０°＜相対回転角度θ＜θ１」である場合を説明する。
相対回転角度θが０°よりも大きくなると、第１係合爪１５Ａと第２係合爪２２Ａとが弾性爪３３Ａを圧縮し、第１係合部材１０Ａから第２係合部材２０にトルクが伝達される。このように、第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａが弾性爪３３Ａを圧縮変形し、第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａが直接接触しないので、第１係合爪１５Ａ及び第２係合爪２２Ａの間で歯打ち音が発生せず、伝達するトルクが急上昇することはない。
「相対回転角度θ＝所定角度θ１」
相対回転角度θが所定角度θ１に到達した場合、弾性爪３３はさらに圧縮され、周方向において、第１係合爪１５Ｂと第２係合爪２２Ｂとが直接接触（当接）する。これにより、第１係合部材１０及び第２係合部材２０が一体で回転する。すなわち、モータ１３０の出力軸１３１、第１係合部材１０Ａ、第２係合部材２０及びウォーム１２０が、一体で回転する。そうすると、モータ１３０で発生したトルクがそのままウォーム１２０に伝達される。
相対回転角度θが所定角度θ１に到達した場合、弾性爪３３はさらに圧縮され、周方向において、第１係合爪１５Ｂと第２係合爪２２Ｂとが直接接触（当接）する。これにより、第１係合部材１０及び第２係合部材２０が一体で回転する。すなわち、モータ１３０の出力軸１３１、第１係合部材１０Ａ、第２係合部材２０及びウォーム１２０が、一体で回転する。そうすると、モータ１３０で発生したトルクがそのままウォーム１２０に伝達される。
≪第１参考形態≫
次に、本発明の第１参考形態について、図１２〜図１３を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
次に、本発明の第１参考形態について、図１２〜図１３を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分を説明する。
≪継手構造体の構成≫
第１参考形態に係る継手構造体１Ｂは、第１係合部材１０Ｂと、第２係合部材２０Ｂと、４本の弾性部材３０Ｂと、を備えている。
第１参考形態に係る継手構造体１Ｂは、第１係合部材１０Ｂと、第２係合部材２０Ｂと、４本の弾性部材３０Ｂと、を備えている。
＜第１係合部材＞
第１係合部材１０Ｂは、第１本体１１と、第１本体１１から第２係合部材２０Ｂに向かって延びる４本の第１係合爪１６と、を備えている。４本の第１係合爪１６は、周方向において等間隔で配置されている。
第１係合部材１０Ｂは、第１本体１１と、第１本体１１から第２係合部材２０Ｂに向かって延びる４本の第１係合爪１６と、を備えている。４本の第１係合爪１６は、周方向において等間隔で配置されている。
＜第２係合部材＞
第２係合部材２０Ｂは、第２本体２１と、第２本体２１から第１係合部材１０Ｂに向かって延びる４本の第２係合爪２５と、を備えている。４本の第２係合爪２５は、周方向において等間隔で配置されている。
第２係合部材２０Ｂは、第２本体２１と、第２本体２１から第１係合部材１０Ｂに向かって延びる４本の第２係合爪２５と、を備えている。４本の第２係合爪２５は、周方向において等間隔で配置されている。
＜第２係合部材−第２係合爪−溝＞
第２係合爪２５の外周面の軸方向中間位置には、周方向に延びる溝２５ａ（第２保持部）が形成されている。溝２５ａは、弾性部材３０Ｂが装着される溝であって、弾性部材３０Ｂを軸方向において保持する溝である。すなわち、弾性部材３０Ｂが溝２５ａに嵌合することで、弾性部材３０Ｂは第２係合爪２５に対して位置決めされるようになっている。なお、溝２５ａの深さは、例えば、弾性部材３０Ｂの太さの略１／２に設定されている。また、溝２５ａは軸方向中間位置に限定されず、第２係合爪２５の先端側（前側）又は基端側（後側）に形成してもよい。
第２係合爪２５の外周面の軸方向中間位置には、周方向に延びる溝２５ａ（第２保持部）が形成されている。溝２５ａは、弾性部材３０Ｂが装着される溝であって、弾性部材３０Ｂを軸方向において保持する溝である。すなわち、弾性部材３０Ｂが溝２５ａに嵌合することで、弾性部材３０Ｂは第２係合爪２５に対して位置決めされるようになっている。なお、溝２５ａの深さは、例えば、弾性部材３０Ｂの太さの略１／２に設定されている。また、溝２５ａは軸方向中間位置に限定されず、第２係合爪２５の先端側（前側）又は基端側（後側）に形成してもよい。
＜弾性部材＞
弾性部材３０Ｂは、周方向において第１係合爪１６と第２係合爪２５との間に設けられ、第１係合爪１６と第２係合爪２５との間でトルクを伝達させる部材である。弾性部材３０Ｂは、環状部材であって、その断面は円形を呈している。
弾性部材３０Ｂは、周方向において第１係合爪１６と第２係合爪２５との間に設けられ、第１係合爪１６と第２係合爪２５との間でトルクを伝達させる部材である。弾性部材３０Ｂは、環状部材であって、その断面は円形を呈している。
≪継手構造体の作用効果≫
継手構造体１Ｂの作用効果を説明する。
継手構造体１Ｂの作用効果を説明する。
「相対回転角度θ＝０°」
相対回転角度θが０°である場合、弾性部材３０Ｂは周方向において第１係合爪１６及び第２係合爪２５に接触しているものの圧縮されていない。具体的には、周方向において、第１係合爪１６、第２係合爪２５、第１係合爪１６、第２係合爪２５、…、の順で配列している。
相対回転角度θが０°である場合、弾性部材３０Ｂは周方向において第１係合爪１６及び第２係合爪２５に接触しているものの圧縮されていない。具体的には、周方向において、第１係合爪１６、第２係合爪２５、第１係合爪１６、第２係合爪２５、…、の順で配列している。
第１係合爪１６と第２係合爪２５の溝２５ａ形成されていない部分との間には、周方向長さΔＬ９３のスリット９３が形成されている。スリット９３の中心角は所定角度θ１である。
「０°＜相対回転角度θ＜θ１」
相対回転角度θが０°よりも大きくなると、第１係合爪１６と第２係合爪２５とが弾性部材３０Ｂを圧縮し、第１係合部材１０Ｂから第２係合部材２０Ｂにトルクが伝達される。トルクの伝達開始時、第１係合爪１６及び第２係合爪２５が弾性部材３０Ｂを圧縮変形し、第１係合爪１６及び第２係合爪２５が直接接触しないので、第１係合爪１６及び第２係合爪２５の間で歯打ち音が発生しない。
相対回転角度θが０°よりも大きくなると、第１係合爪１６と第２係合爪２５とが弾性部材３０Ｂを圧縮し、第１係合部材１０Ｂから第２係合部材２０Ｂにトルクが伝達される。トルクの伝達開始時、第１係合爪１６及び第２係合爪２５が弾性部材３０Ｂを圧縮変形し、第１係合爪１６及び第２係合爪２５が直接接触しないので、第１係合爪１６及び第２係合爪２５の間で歯打ち音が発生しない。
「相対回転角度θ＝θ１」
相対回転角度θが所定角度θ１に到達した場合、弾性部材３０Ｂはさらに圧縮され、周方向において、第１係合爪１６と第２係合爪２５の溝２５ａ以外の部分（第２直接接触部）とが直接接触する。これにより、第１係合部材１０Ｂと第２係合部材２０Ｂとは周方向において一体化し、第１係合部材１０Ｂ及び第２係合部材２０Ｂが一体で回転する。
相対回転角度θが所定角度θ１に到達した場合、弾性部材３０Ｂはさらに圧縮され、周方向において、第１係合爪１６と第２係合爪２５の溝２５ａ以外の部分（第２直接接触部）とが直接接触する。これにより、第１係合部材１０Ｂと第２係合部材２０Ｂとは周方向において一体化し、第１係合部材１０Ｂ及び第２係合部材２０Ｂが一体で回転する。
≪第２参考形態≫
次に、本発明の第２参考形態について、図１４〜図１５を参照して説明する。
次に、本発明の第２参考形態について、図１４〜図１５を参照して説明する。
図１４〜図１５に示すように、第２参考形態に係る継手構造体１Ｂは、弾性部材３０Ｂに代えて、無端帯状（ベルト状）の弾性部材３０Ｃを備えている。すなわち、弾性部材３０Ｃの断面は軸方向（前後方向）が長手である長方形を呈している。よって、弾性部材３０Ｃと第２係合爪２５または第１係合爪１６との接触面積は、断面が円形状の弾性部材３０Ｂ（図１３参照）についての接触面積よりも大きくなる。なお、第２係合爪２５の外周面には、弾性部材３０Ｂに対応した断面視で長方形を呈する溝２５ｂ（第２保持部）が形成されている。
このような構成によれば、弾性部材３０Ｃと第２係合爪２５または第１係合爪１６との接触面積が大きいので、弾性部材３０Ｃに作用する面圧（単位面積当たりの圧力）が小さくなる。これにより、弾性部材３０Ｃの耐久性が向上する。
≪第３参考形態≫
次に、本発明の第３参考形態について、図１６を参照して説明する。
図１６に示すように、第３参考形態に係る継手構造体１Ｃでは、弾性部材３０Ｂと同様の弾性部材３０Ｄが第１係合爪１６にも装着されている。第１係合爪１６には、弾性部材３０を軸方向において保持する溝１６ａ（第１保持部）が形成されている。弾性部材３０Ｂと弾性部材３０Ｄとは軸方向にずれている。この他、弾性部材３０Ｂを備えず、弾性部材３０Ｄのみを備える構成としてもよい。
次に、本発明の第３参考形態について、図１６を参照して説明する。
図１６に示すように、第３参考形態に係る継手構造体１Ｃでは、弾性部材３０Ｂと同様の弾性部材３０Ｄが第１係合爪１６にも装着されている。第１係合爪１６には、弾性部材３０を軸方向において保持する溝１６ａ（第１保持部）が形成されている。弾性部材３０Ｂと弾性部材３０Ｄとは軸方向にずれている。この他、弾性部材３０Ｂを備えず、弾性部材３０Ｄのみを備える構成としてもよい。
≪第４参考形態≫
次に、本発明の第４参考形態について、図１７〜図１８を参照して説明する。
図１７〜図１８に示すように、第６実施形態に係る継手構造体１Ｄは、圧縮コイルばね３０Ｅ（弾性部材）を備えている。圧縮コイルばね３０Ｅは、第２係合爪２５の周方向両側面に形成された穴２５ｃにそれぞれ装着されている。すなわち、圧縮コイルばね３０Ｅの一端側は穴２５ｃに差し込まれており、圧縮コイルばね３０Ｅの他端側は穴２５ｃから突出し第１係合爪１６の周方向側面に当接している。なお、第１係合爪１６にも圧縮コイルばね３０Ｅが差し込まれる穴を形成してもよい。また、圧縮コイルばね３０Ｅに代えて、ゴム製の円柱体から成る弾性部材を備える構成としてもよい。
次に、本発明の第４参考形態について、図１７〜図１８を参照して説明する。
図１７〜図１８に示すように、第６実施形態に係る継手構造体１Ｄは、圧縮コイルばね３０Ｅ（弾性部材）を備えている。圧縮コイルばね３０Ｅは、第２係合爪２５の周方向両側面に形成された穴２５ｃにそれぞれ装着されている。すなわち、圧縮コイルばね３０Ｅの一端側は穴２５ｃに差し込まれており、圧縮コイルばね３０Ｅの他端側は穴２５ｃから突出し第１係合爪１６の周方向側面に当接している。なお、第１係合爪１６にも圧縮コイルばね３０Ｅが差し込まれる穴を形成してもよい。また、圧縮コイルばね３０Ｅに代えて、ゴム製の円柱体から成る弾性部材を備える構成としてもよい。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 継手構造体
１０、１０Ａ、１０Ｂ 第１係合部材
１１ 第１本体
１２、１５、１５Ａ、１５Ｂ、１６ 第１係合爪（第１係合部）
１３ 第１先端部（第１保持部）
１４ 第１基端部（第１直接接触部）
１６ａ 溝（第１保持部）
２０、２０Ｂ 第２係合部材
２１ 第２本体
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２５ 第２係合爪（第２係合部）
２３ 第２先端部（第２直接接接触部）
２４ 第２基端部
２５ａ、２５ｂ 溝（第２保持部）
２５ｃ 穴（第２保持部）
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 弾性部材
３０Ｅ 圧縮コイルばね（弾性部材）
３１ 弾性部材本体
３１ａ 貫通孔
３２、３３Ａ、３３Ｂ 弾性爪
９１、９２、９３ スリット
１２０ ウォーム（第２回転軸、伝達部材）
１３０ モータ
１３１ 出力軸（第１回転軸）
２００ 電動パワーステアリング装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 第１係合部材
１１ 第１本体
１２、１５、１５Ａ、１５Ｂ、１６ 第１係合爪（第１係合部）
１３ 第１先端部（第１保持部）
１４ 第１基端部（第１直接接触部）
１６ａ 溝（第１保持部）
２０、２０Ｂ 第２係合部材
２１ 第２本体
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２５ 第２係合爪（第２係合部）
２３ 第２先端部（第２直接接接触部）
２４ 第２基端部
２５ａ、２５ｂ 溝（第２保持部）
２５ｃ 穴（第２保持部）
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 弾性部材
３０Ｅ 圧縮コイルばね（弾性部材）
３１ 弾性部材本体
３１ａ 貫通孔
３２、３３Ａ、３３Ｂ 弾性爪
９１、９２、９３ スリット
１２０ ウォーム（第２回転軸、伝達部材）
１３０ モータ
１３１ 出力軸（第１回転軸）
２００ 電動パワーステアリング装置
Claims (3)
- アシスト力を発生するモータの出力軸と一体である第１係合部材と、
前記アシスト力を操舵装置に伝達する伝達部材と一体である第２係合部材と、
前記第１係合部材及び前記第２係合部材の間に設けられ、前記第１係合部材及び前記第２係合部材の間で回転力を伝達させると共に、弾性を有する弾性部材と、
を備え、
前記第１係合部材は、前記出力軸と一体である第１本体と、前記第１本体から前記第２係合部材に向かって延びる１又は複数の第１係合部と、を備え、
前記第２係合部材は、前記伝達部材と一体である第２本体と、前記第２本体から前記第１係合部材に向かって延びる１又は複数の第２係合部と、を備え、
前記弾性部材は、前記第１本体と前記第２本体とで挟持される弾性部材本体と、前記出力軸の周方向において前記第１係合部と前記第２係合部との間に配置される弾性爪と、を備え、
前記第１係合部材及び前記第２係合部材の相対回転角度が所定角度未満である場合、前記第１係合部及び前記第２係合部が周方向において直接接触せず、回転力が弾性変形する前記弾性部材を介して伝達し、
前記相対回転角度が前記所定角度である場合、前記第１係合部及び前記第２係合部が周方向において直接接触する
ことを特徴とするパワーステアリング装置用の継手構造体。 - 前記第１係合部は、前記弾性部材を軸方向において保持する第１保持部と、前記相対回転角度が前記所定角度である場合に前記第２係合部に直接接触する第１直接接触部と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置用の継手構造体。 - 前記第２係合部は、前記弾性部材を軸方向において保持する第２保持部と、前記相対回転角度が前記所定角度である場合に前記第１係合部に直接接触する第２直接接触部と、を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワーステアリング装置用の継手構造体。
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