JP6330218B2

JP6330218B2 - ジョイント装置及びモータ

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Publication number: JP6330218B2
Application number: JP2014042773A
Authority: JP
Inventors: 和幸袴田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: US20150252854A1; US9574616B2; JP2015169225A

Description

本発明は、ジョイント装置及びモータに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示すモータでは、モータ本体の駆動軸と従動軸（特許文献１中、ウォーム軸）とがジョイント装置にて連結され、モータ本体の回転駆動は、駆動軸からジョイント装置を介して従動軸へと伝達される。

特許文献１に示されたジョイント装置は、モータ本体の駆動軸に固定される駆動側回転体と、従動軸に固定される従動側回転体と、それら駆動側回転体と従動側回転体との間に介在された環状の緩衝部材（ゴム材）とを備える。駆動側回転体及び従動側回転体には、軸方向であって互いの対向方向に突出する係合部がそれぞれ設けられ、緩衝部材の外周面には、駆動側及び従動側の係合部がそれぞれ挿入される第１及び第２係合凹部が形成されている。そして、駆動側係合部は緩衝部材の第１係合凹部と回転方向に当接し、従動側係合部は緩衝部材の第２係合凹部と回転方向に当接する。これにより、駆動側係合部から緩衝部材を介して従動側係合部に回転力が伝達されるため、ジョイント装置における回転伝達時の衝撃が緩衝部材によって緩和されるようになっている。

特開２００２−３６４７１３号公報

しかしながら、組み付け誤差などによって駆動軸と従動軸との間に軸ずれが生じると、ジョイント装置内で引っ掛かりが生じるなどしてスムーズな回転伝達を阻害していた。なお、特許文献１では、緩衝部材の弾性が駆動軸と従動軸との軸ずれを許容するとされているが、緩衝部材の弾性のみではスムーズな回転伝達を実現するには不十分であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動軸と従動軸との間に軸ずれが生じた状態においてもスムーズな回転伝達を実現可能なジョイント装置及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するジョイント装置は、駆動軸に固定される駆動側回転体と、従動軸に固定される従動側回転体と、それら駆動側回転体と従動側回転体との間に介在された環状の緩衝部材とを備え、前記駆動側回転体は、軸方向の従動側回転体側に突出する駆動側係合部を有し、前記従動側回転体は、軸方向の駆動側回転体側に突出する従動側係合部を有し、前記緩衝部材の外周面には、径方向内側に窪む第１及び第２係合凹部が凹設され、前記第１係合凹部には、前記駆動側係合部が回転方向に係合可能に挿入され、前記第２係合凹部には、前記従動側係合部が回転方向に係合可能に挿入され、前記第２係合凹部の底面の外径は前記従動側係合部の内径よりも小さいことで、該第２係合凹部の底面と該従動側係合部との間に隙間を形成可能に構成されている、若しくは前記第１係合凹部の底面の外径は前記駆動側係合部の内径よりも小さいことで、該第１係合凹部の底面と該駆動側係合部との間に隙間を形成可能に構成されており、前記第１及び第２係合凹部のうち前記隙間を形成可能に構成されている方の係合凹部を一方の係合凹部とし該一方の係合凹部と異なる方の係合凹部を他方の係合凹部としたとき、前記一方の係合凹部の底面の外径は、前記他方の係合凹部の外径よりも小さい。

この構成によれば、第２係合凹部の底面と従動側係合部との間、若しくは、第１係合凹部の底面と駆動側係合部との間に、径方向の隙間が生じるため、駆動軸と従動軸との間の径方向への軸ずれが許容される。よって、駆動軸と従動軸との間に軸ずれが生じた状態においてもスムーズな回転伝達が実現可能となる。

上記ジョイント装置において、前記駆動側係合部の内径と前記従動側係合部の内径とは、等しく設定されている。
上記ジョイント装置において、前記第２係合凹部の底面の外径は、前記従動側係合部の内径よりも小さく、前記第１係合凹部の底面の外径は、前記駆動側係合部の内径と略等しいことが好ましい。

この構成によれば、緩衝部材の第２係合凹部の底面と従動側係合部との間に径方向の隙間が生じ、第１係合凹部の底面と駆動側係合部との間には径方向の隙間が生じない。つまり、緩衝部材は、従動側回転体に対しては隙間によって径方向への軸ずれが許容されるものの、駆動側回転体に対しては径方向に隙間がないため該駆動側回転体によって安定して保持される。

上記ジョイント装置において、前記第１係合凹部の周方向幅は、前記駆動側係合部の周方向幅と略等しく、前記第２係合凹部の周方向幅は、前記従動側係合部の周方向幅よりも大きいことが好ましい。

この構成によれば、緩衝部材と駆動側回転体とが一体回転可能となり、緩衝部材の保持がより安定する。また、緩衝部材と従動側回転体との径方向への軸ずれをより好適に許容させることができる。

上記ジョイント装置において、前記駆動側回転体及び前記従動側回転体は、前記従動側回転体の負荷が所定以上の状態で、回転方向に互いに当接する駆動側当接部及び従動側当接部をそれぞれ有することが好ましい。

この構成によれば、駆動軸の回転中に従動側で過負荷が加わった場合などに、駆動側当接部と従動側当接部とが回転方向に直接接触するため、緩衝部材が必要以上に圧縮変形されない。これにより、緩衝部材のへたりを抑制することができる。

上記課題を解決するモータは、上記ジョイント装置を備えるモータである。
この構成によれば、駆動軸と従動軸との間に軸ずれが生じた状態においてもスムーズな回転伝達が実現可能となる。

本発明のジョイント装置及びモータによれば、駆動軸と従動軸との間に軸ずれが生じた状態においてもスムーズな回転伝達を実現可能となる。

実施形態のモータの模式図である。同形態のジョイント装置の分解斜視図である。（ａ）は、通常の回転伝達時のジョイント装置を示す断面図であり、（ｂ）は、ウォーム軸側のロック時のジョイント装置を示す断面図である。同形態におけるジョイント装置の軸ずれ状態での回転伝達を説明するための断面図である。同形態におけるジョイント装置の軸ずれ状態での回転伝達を説明するための断面図である。

以下、モータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータは、モータ本体１１の回転出力をジョイント装置１２を介して減速部１３に伝達可能に構成される。

モータ本体１１は、ヨークハウジング１４内に、駆動軸１５と一体回転する電機子１６を有している。駆動軸１５は、ヨークハウジング１４に支持された一対の軸受１７にて軸支されている。

減速部１３は、ヨークハウジング１４に組み付けられたギヤハウジング２１内にウォーム軸２２（従動軸）と、そのウォーム軸２２に噛み合うウォームホイール２３とを備えている。ウォーム軸２２は、ギヤハウジング２１に支持された一対の軸受２４によって、モータ本体１１の駆動軸１５と同軸位置で軸支されている。ウォーム軸２２と駆動軸１５とは、ギヤハウジング２１内に収容されたジョイント装置１２によって連結されている。これにより、駆動軸１５の回転がジョイント装置１２を介してウォーム軸２２に伝達可能となっている。そして、ウォーム軸２２の回転は、ウォームホイール２３を介してモータの出力軸（図示略）に伝達されるようになっている。

［ジョイント装置］
図２及び図３に示すように、ジョイント装置１２は、駆動軸１５に固定された駆動側回転体３０と、ウォーム軸２２に固定された従動側回転体４０と、駆動側回転体３０と従動側回転体４０との間に介在された環状のゴム材よりなる緩衝部材５０とを備えている。

駆動側回転体３０は、二面幅状に形成された駆動軸１５の先端部が相対回転不能に嵌合固定される固定部３１と、固定部３１と一体をなす円板部３２とを有している。円板部３２は、駆動軸１５の軸線Ｌ１と直交する円板状をなし、該円板部３２のモータ本体１１側に固定部３１が形成されている。また、円板部３２の外形は、駆動軸１５の軸線Ｌ１を中心とする円形をなしている。

円板部３２において固定部３１とは反対側の端面３２ａの中央部には、軸方向の反固定部側（反モータ本体側）に突出する円筒突出部３３が形成されている。円筒突出部３３の外形は、駆動軸１５の軸線Ｌ１を中心とする円形をなしている。つまり、円筒突出部３３の中心軸線は、駆動軸１５の軸線Ｌ１と同軸をなしている。

円筒突出部３３の周囲（径方向外側）には、円板部３２の端面３２ａから円筒突出部３３と同方向（軸方向）に突出する３つの突起部３４が形成されている。各突起部３４は、軸方向視で略Ｔ字状をなし、突起部３４の周方向中央に位置する回転伝達部３５（駆動側係合部）と、その回転伝達部３５から周方向両側にそれぞれ延びる駆動側当接部３６とを有している。

回転伝達部３５は、軸方向視で駆動軸１５の軸線Ｌ１を中心とする略扇状をなし、径方向外側に向かうにつれて幅広に形成されている。また、回転伝達部３５の周方向両端面は、駆動軸１５の軸線Ｌ１の径方向に沿って形成されている。つまり、回転伝達部３５の周方向両端面は、駆動軸１５及び駆動側回転体３０の回転方向に対して直交する平面状をなしている。

各回転伝達部３５は、周方向等間隔（１２０度間隔）に設けられている。また、各回転伝達部３５の内周側端面は、駆動軸１５の軸線Ｌ１を中心とする円弧状をなし、各回転伝達部３５の内径（駆動軸１５の軸線Ｌ１から回転伝達部３５の内周側端面までの径）は、互いに等しく設定されている。

駆動側当接部３６は、回転伝達部３５の径方向外側に形成されている。つまり、回転伝達部３５は、駆動側当接部３６よりも径方向内側に突出する形状をなしている。また、駆動側当接部３６は、駆動軸１５の軸線Ｌ１を中心とする円弧状に形成されている。

従動側回転体４０は、ウォーム軸２２の軸線Ｌ２と直交する円板状をなす円板部４１を有する。円板部４１の中心部には、二面幅状に形成されたウォーム軸２２の端部が相対回転不能に嵌合固定される固定孔４１ａが形成されている。また、円板部４１の外形は、ウォーム軸２２の軸線Ｌ２を中心とする円形をなしている。この従動側回転体４０の円板部４１は、駆動側回転体３０の円板部３２に対して軸方向に対向配置される。

円板部４１の軸方向内側面４１ｂ（駆動側回転体３０側の端面）には、軸方向の駆動側回転体３０側に突出する３つの回転受け部４２（従動側係合部）が、周方向等間隔（１２０度間隔）に形成されている。なお、各回転受け部４２は、円板部４１の外縁に沿って設けられている。

回転受け部４２は、軸方向視で従動側回転体４０の軸線（ウォーム軸２２の軸線Ｌ２と同軸）を中心とする略扇状をなし、径方向外側に向かうにつれて幅広に形成されている。また、回転受け部４２の周方向両端面は、従動側回転体４０の径方向に沿って形成されている。つまり、回転受け部４２の周方向両端面は、従動側回転体４０の回転方向に対して直交する平面状をなしている。

各回転受け部４２の内周側端面は、ウォーム軸２２の軸線Ｌ２を中心とする円弧状をなし、各回転受け部４２の内径（ウォーム軸２２の軸線Ｌ２から回転受け部４２の内周側端面までの径）は、互いに等しく設定されている。また、回転受け部４２の内径は、駆動側回転体３０の回転伝達部３５の内径と等しく設定されている。そして、ジョイント装置１２の組み付け状態において、各回転受け部４２は、駆動側回転体３０の各回転伝達部３５の周方向間に配置される。

駆動側回転体３０及び従動側回転体４０の各円板部３２，４１の軸方向間には、ゴム材よりなる環状の緩衝部材５０が配置されている。緩衝部材５０の中心部には、駆動側回転体３０の円筒突出部３３が内嵌される貫通孔５０ａが形成されている。

緩衝部材５０の外周面には、回転伝達部３５に対応する第１係合凹部５１と、回転受け部４２に対応する第２係合凹部５２とが周方向において交互に形成されている。第１係合凹部５１は、回転伝達部３５と同数（本実施形態では３つ）設けられている。第２係合凹部５２は、回転受け部４２と同数（本実施形態では３つ）設けられている。

また、第１及び第２係合凹部５１，５２は、緩衝部材５０の外周面から径方向内側に窪むように形成されている。第１及び第２係合凹部５１，５２は、外周側ほど幅広となる略扇状をなし、第１及び第２係合凹部５１，５２の各周方向側面は径方向に沿って形成されている。つまり、第１及び第２係合凹部５１，５２の各周方向両端面は、回転方向に対して直交する平面状をなしている。

図３（ａ）に示すように、第１係合凹部５１には、回転伝達部３５が隙間なく嵌合される。詳述すると、回転伝達部３５の周方向幅Ｗ１と、第１係合凹部５１の周方向幅Ｗ２とは略等しく設定されている。また、回転伝達部３５の内径Ｄ１は、第１係合凹部５１の底面の外径Ｄ２と略等しく設定されている。

このように、駆動側回転体３０の円筒突出部３３及び各回転伝達部３５によって、緩衝部材５０が駆動側回転体３０に対して径方向に軸ずれなく安定して保持されるようになっている。

一方、緩衝部材５０の第２係合凹部５２には、回転受け部４２が隙間を有する状態で遊嵌されている。詳述すると、回転受け部４２の周方向幅Ｗ３は、第２係合凹部５２の周方向幅Ｗ４よりも小さく設定されている。これにより、回転受け部４２と第２係合凹部５２との間には、周方向の隙間が形成されている。また、回転受け部４２の内径Ｄ３は、第２係合凹部５２の底面の外径Ｄ４よりも大きく設定されている。これにより、回転受け部４２と第２係合凹部５２との間には、径方向の隙間が形成されている。

ジョイント装置１２の組み付け状態において、緩衝部材５０における第１係合凹部５１と第２係合凹部５２との間の凸部が、回転伝達部３５と回転受け部４２との周方向間に配置される。これにより、回転伝達部３５と回転受け部４２とが回転方向に直接接触しないように構成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
モータ本体１１の駆動により駆動軸１５が回転（図３では時計回り）すると、ジョイント装置１２の駆動側回転体３０も駆動軸１５と一体回転する。すると、駆動側回転体３０の回転伝達部３５と第１係合凹部５１との係合によって、緩衝部材５０が駆動側回転体３０と一体回転する。

すると、図３（ａ）に示すように、駆動軸１５とウォーム軸２２とが軸ずれしていない状態（軸線Ｌ１，Ｌ２が一致する状態）では、３つ全ての第２係合凹部５２の側面が３つの回転受け部４２の側面に対して回転方向にそれぞれ当接する。これにより、駆動側回転体３０（回転伝達部３５）の回転が緩衝部材５０を介して従動側回転体４０（回転受け部４２）に伝達される。この回転伝達時には、剛性の高い駆動側回転体３０と従動側回転体４０同士が直接的に接触しないため、異音の発生が抑えられている。

この回転伝達中に、ウォーム軸２２側で過負荷が加わって従動側回転体４０の回転がロックされた場合、図３（ｂ）に示すように、駆動側回転体３０の各突起部３４の駆動側当接部３６が回転受け部４２と回転方向に当接する。これにより、モータ本体１１の駆動軸１５の回転が停止される。このように、ウォーム軸２２のロック時には、駆動側回転体３０と従動側回転体４０とが直接的に接触されることで、緩衝部材５０が強い力で圧縮されることを抑制している。つまり、駆動側当接部３６が回転受け部４２と当接する位置から更に緩衝部材５０が回転伝達部３５と回転受け部４２とで圧縮されることはなく、その結果、緩衝部材５０のへたりが抑制されている。

ここで、例えば、モータ本体１１のヨークハウジング１４と減速部１３のギヤハウジング２１との組み付け誤差等によって、駆動軸１５の軸線Ｌ１とウォーム軸２２の軸線Ｌ２との軸ずれが生じた状態で組み付けられることがある。

このとき、ジョイント装置１２においては、図４に示すように、駆動側回転体３０と従動側回転体４０とが軸ずれした状態となり、緩衝部材５０は駆動側回転体３０に保持されているため、駆動側回転体３０とは同軸をなし、従動側回転体４０に対しては軸ずれしている。ここで、従動側回転体４０の回転受け部４２は、緩衝部材５０の第２係合凹部５２に対して隙間を有する状態で遊嵌されているため、径方向への軸ずれが許容されている。

駆動軸１５の軸線Ｌ１とウォーム軸２２の軸線Ｌ２とが軸ずれした状態では、図４及び図５に示すように、３組の回転受け部４２と第２係合凹部５２の組のうちの１組ないし２組で回転伝達がなされる。また、軸ずれ状態での回転伝達では、第２係合凹部５２の側面と回転受け部４２の側面とは、互いに摺接をしながら当接・非当接を繰り返すが、ゴム部材である緩衝部材５０との接触であるため、回転受け部４２との接触時の異音の発生が抑制されている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）駆動側回転体３０は、軸方向の従動側回転体４０側に突出する回転伝達部３５を有し、従動側回転体４０は、軸方向の駆動側回転体３０側に突出する回転受け部４２を有し、緩衝部材５０の外周面には、回転伝達部３５が回転方向に係合可能な第１係合凹部５１と、回転受け部４２が回転方向に係合可能な第２係合凹部５２とが凹設される。そして、第２係合凹部５２の底面の外径Ｄ４は回転受け部４２の内径Ｄ３よりも小さく設定される。この構成によれば、第２係合凹部５２の底面と回転受け部４２との間に径方向の隙間が生じるため、駆動軸１５とウォーム軸２２との間の径方向への軸ずれが許容される。よって、駆動軸１５とウォーム軸２２との間に軸ずれが生じた状態においてもスムーズな回転伝達が実現可能となる。

（２）第１係合凹部５１の底面の外径Ｄ２は、回転伝達部３５の内径Ｄ１と略等しく設定されるため、第１係合凹部５１の底面と回転伝達部３５との間には径方向の隙間が生じない。つまり、緩衝部材５０は、従動側回転体４０に対しては隙間によって径方向への軸ずれが許容されるものの、駆動側回転体３０に対しては径方向に隙間がないため該駆動側回転体３０によって安定して保持される。

（３）第１係合凹部５１の周方向幅Ｗ２は、回転伝達部３５の周方向幅Ｗ１と略等しく、第２係合凹部５２の周方向幅Ｗ４は、回転受け部４２の周方向幅Ｗ３よりも大きく設定される。この構成によれば、緩衝部材５０と駆動側回転体３０とが一体回転可能となり、緩衝部材５０の保持がより安定する。また、回転受け部４２と第２係合凹部５２との間に周方向の隙間が生じるため、緩衝部材５０と従動側回転体４０との径方向への軸ずれをより好適に許容させることができる。

（４）駆動側回転体３０の駆動側当接部３６は、従動側回転体４０の負荷が所定以上の状態で回転受け部４２に対し回転方向に当接する。この構成によれば、駆動軸１５の回転中にウォーム軸２２側で過負荷が加わった場合などに、駆動側当接部３６と回転受け部４２とが回転方向に直接接触するため、緩衝部材５０が必要以上に圧縮変形されない。これにより、緩衝部材５０のへたりを抑制することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ウォーム軸２２のロック時に駆動側当接部３６が回転受け部４２と回転方向に当接するように構成されたが、これに特に限定されるものではない。例えば、駆動側回転体３０から駆動側当接部３６を省略し、回転受け部４２から周方向に延びる従動側当接部を形成してもよい。また、駆動側当接部３６を回転伝達部３５から分離して、回転伝達部３５と一体をなしていない構成としてもよい。

・上記実施形態では、回転受け部４２の周方向幅Ｗ３は、第２係合凹部５２の周方向幅Ｗ４よりも小さく設定されたが、これ以外に例えば、周方向幅Ｗ３，Ｗ４を互いに略等しく設定してもよい。

・上記実施形態では、回転伝達部３５が第１係合凹部５１に隙間なく嵌合され、回転受け部４２が第２係合凹部５２に隙間を有する状態で遊嵌されたが、反対に、回転伝達部３５が第１係合凹部５１に隙間を有する状態で遊嵌され、回転受け部４２が第２係合凹部５２に隙間なく嵌合されるように構成してもよい。この場合、例えば、回転伝達部３５の周方向幅Ｗ１は、第１係合凹部５１の周方向幅Ｗ２よりも小さく設定され、回転伝達部３５の内径Ｄ１は、第１係合凹部５１の底面の外径Ｄ２よりも大きく設定される。また、回転受け部４２の周方向幅Ｗ３と第２係合凹部５２の周方向幅Ｗ４とが略等しく設定され、回転受け部４２の内径Ｄ３と第２係合凹部５２の底面の外径Ｄ４とが略等しく設定される。これにより、緩衝部材５０が従動側回転体４０に保持され、駆動側回転体３０に対しては軸ずれ可能に構成される。この場合、円筒突出部３３を駆動側回転体３０ではなく従動側回転体４０に形成することが好ましい。

１１…モータ本体、１２…ジョイント装置、１３…減速部、１５…駆動軸、２２…ウォーム軸（従動軸）、３０…駆動側回転体、３５…回転伝達部（駆動側係合部）、３６…駆動側当接部、４０…従動側回転体、４２…回転受け部（従動側係合部及び従動側当接部）、５０…緩衝部材、５１…第１係合凹部、５２…第２係合凹部。

Claims

駆動軸に固定される駆動側回転体と、従動軸に固定される従動側回転体と、それら駆動側回転体と従動側回転体との間に介在された環状の緩衝部材とを備え、
前記駆動側回転体は、軸方向の従動側回転体側に突出する駆動側係合部を有し、
前記従動側回転体は、軸方向の駆動側回転体側に突出する従動側係合部を有し、
前記緩衝部材の外周面には、径方向内側に窪む第１及び第２係合凹部が凹設され、
前記第１係合凹部には、前記駆動側係合部が回転方向に係合可能に挿入され、
前記第２係合凹部には、前記従動側係合部が回転方向に係合可能に挿入され、
前記第２係合凹部の底面の外径は前記従動側係合部の内径よりも小さいことで、該第２係合凹部の底面と該従動側係合部との間に隙間を形成可能に構成されている、若しくは前記第１係合凹部の底面の外径は前記駆動側係合部の内径よりも小さいことで、該第１係合凹部の底面と該駆動側係合部との間に隙間を形成可能に構成されており、
前記第１及び第２係合凹部のうち前記隙間を形成可能に構成されている方の係合凹部を一方の係合凹部とし該一方の係合凹部と異なる方の係合凹部を他方の係合凹部としたとき、前記一方の係合凹部の底面の外径は、前記他方の係合凹部の底面の外径よりも小さいことを特徴とするジョイント装置。
請求項１に記載のジョイント装置において、
前記駆動側係合部の内径と前記従動側係合部の内径とは、等しく設定されていることを特徴とするジョイント装置。
請求項１又は２に記載のジョイント装置において、
前記第２係合凹部の底面の外径は、前記従動側係合部の内径よりも小さく、
前記第１係合凹部の底面の外径は、前記駆動側係合部の内径と略等しいことを特徴とするジョイント装置。
請求項３に記載のジョイント装置において、
前記第１係合凹部の周方向幅は、前記駆動側係合部の周方向幅と略等しく、
前記第２係合凹部の周方向幅は、前記従動側係合部の周方向幅よりも大きいことを特徴とするジョイント装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のジョイント装置において、
前記駆動側回転体及び前記従動側回転体は、前記従動側回転体の負荷が所定以上の状態で、回転方向に互いに当接する駆動側当接部及び従動側当接部をそれぞれ有することを特徴とするジョイント装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のジョイント装置を備えたことを特徴とするモータ。