WO2020013280A1

WO2020013280A1 - カップリング、トルク伝達装置、及び電動式パワーステアリング装置

Info

Publication number: WO2020013280A1
Application number: PCT/JP2019/027515
Authority: WO
Inventors: 哲英藤田
Original assignee: 日本精工株式会社
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2020-01-16
Also published as: JP7140189B2; JPWO2020013280A1; DE112019003533T5

Abstract

カップリングは、１対の高剛性体と、低剛性体とを備える。前記１対の高剛性体は、軸方向に組み合わされている。前記低剛性体は、前記１対の高剛性体により軸方向両側から挟まれるように組み合わされている。前記１対の高剛性体は、周方向複数箇所に、回転軸と同期して回転する端部伝達部材のトルク伝達歯を軸方向に挿入可能な高剛性挿入部を有している。前記低剛性体は、周方向に関して前記高剛性挿入部と同位相となる複数箇所に、前記トルク伝達歯を軸方向に挿入可能な低剛性挿入部を有している。前記低剛性挿入部の周方向両側縁同士の周方向間隔が、前記高剛性挿入部の周方向両側縁同士の周方向間隔よりも小さくなっている。

Description

カップリング、トルク伝達装置、及び電動式パワーステアリング装置

　本発明は、互いに直列に配置された１対の回転軸同士の間でトルクを伝達するためのカップリング、該カップリングを含むトルク伝達装置、及び該トルク伝達装置を含む電動式パワーステアリング装置に関する。

　図１４及び図１５は、日本国特開２００４－３０６８９８号公報などに記載されて従来から知られている電動式パワーステアリング装置の１例を示している。後端部にステアリングホイール１が取り付けられたステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３内に回転自在に支持されており、ステアリングシャフト２により回転駆動される部分にウォームホイール４が固定されている。ウォームホイール４と噛合するウォーム歯５を軸方向中間部に有し、電動モータ６により回転駆動されるウォーム７の軸方向両端部は、深溝型玉軸受などの１対の転がり軸受８、９により、ハウジング３内に回転自在に支持されている。ウォーム７の先端部で転がり軸受８よりも突出した部分には、押圧駒１０が外嵌されており、押圧駒１０とハウジング３との間に、コイルばね１１などの弾性部材が設けられている。コイルばね１１は、押圧駒１０を介して、ウォーム７のウォーム歯５を、ウォームホイール４に向け付勢している。このような構成により、ウォーム歯５とウォームホイール４との間のバックラッシュが抑えられ、歯打ち音の発生が抑えられている。

　従来の電動式パワーステアリング装置では、ウォーム歯５とウォームホイール４との噛合部で歯打ち音が発生することを抑えられるが、電動モータ６の出力軸１２の先端部とウォーム７の基端部との接続部で発生する異音を抑える面から、改良の余地がある。この点について、以下に説明する。

　従来の電動式パワーステアリング装置では、電動モータ６の出力軸１２の先端部とウォーム７の基端部とをトルクの伝達を可能に接続するために、ウォーム７の基端部に設けられたスプライン孔１３と、出力軸１２の先端部に設けられたスプライン軸部１４とをスプライン係合させている。スプライン軸部１４とスプライン孔１３とが、周方向隙間がゼロになるように、すなわち、バックラッシュが存在しないようにスプライン係合していれば、出力軸１２の先端部とウォーム７の基端部とのスプライン係合部で、異音が発生することはない。しかしながら、実際には、スプライン係合部にはバックラッシュが存在している。特に、ウォーム歯５とウォームホイール４との間のバックラッシュを抑える構造では、ウォーム７を揺動変位させる必要上、スプライン係合部のバックラッシュを完全になくすことはできない。このため、電動モータ６の出力軸１２の回転方向を反転させる際に、当該バックラッシュの存在に基づく異音の発生を抑える面から、改良の余地がある。

　一方、日本国特開２０１２－１３１２４９号公報には、電動モータの出力軸とウォームとを、金属製で円柱形状を有する動力伝達部材を介して接続することにより、ウォームの揺動変位を円滑に行わせることができる構造が記載されている。ただし、このような構造でも、ウォームを揺動変位させるために、動力伝達部材の両端部に設けられたスプライン軸部と、ウォーム及び電動モータの出力軸のそれぞれの端部に設けられたスプライン孔とのスプライン係合部には、それぞれバックラッシュが存在している。このため、このようなバックラッシュの存在に基づく異音の発生を抑える面から、改良の余地がある。

日本国特開２００４－３０６８９８号公報日本国特開２０１２－１３１２４９号公報

　本発明の目的は、駆動側の回転軸の回転方向を反転させる際に、異音の発生を抑えることができるカップリング及びトルク伝達装置を提供することにある。

　本発明のカップリングは、互いに直列に配置された１対の回転軸同士の間でトルクを伝達するためのもので、１対の高剛性体と、低剛性体とを備える。
　前記１対の高剛性体は、軸方向に組み合わされている。
　前記低剛性体は、前記１対の高剛性体により軸方向両側から挟まれるようにして前記１対の高剛性体と組み合わされている。
　前記１対の高剛性体は、周方向複数箇所に、前記回転軸と一体的に回転するトルク伝達歯を軸方向に挿入可能な高剛性挿入部を有する。
　前記低剛性体は、周方向に関して前記高剛性挿入部と同位相となる複数箇所に、前記トルク伝達歯を軸方向に挿入可能な低剛性挿入部を有する。
　前記低剛性挿入部の周方向両側縁同士の周方向間隔が、前記高剛性挿入部の周方向両側縁同士の周方向間隔よりも小さくなっている。

　前記１対の高剛性体を、互いに凹凸係合することにより互いの相対回転が防止されているものとすることができる。

　前記１対の高剛性体として、前記１対の高剛性体を軸方向に組み合わせることに伴って互いに凹凸係合する形状を有するものを採用することができる。

　前記１対の高剛性体が互いに凹凸係合する部分において、前記凹凸係合する部分を構成する凸部に爪部が設けられ、前記凹凸係合する部分を構成する凹部に爪溝部が設けられ、前記爪部と前記爪溝部とが係合することによって前記１対の高剛性体同士が軸方向に分離することを防止されている構成を採用することができる。

　前記爪部と前記爪溝部とを、前記１対の高剛性体を軸方向に組み合わせることに伴って互いに係合するように設けることができる。

　前記１対の高剛性体のそれぞれは、周方向複数箇所に軸方向に伸長する高剛性片を有しており、前記１対の高剛性体のうちの一方の高剛性体の前記高剛性片と、前記１対の高剛性体のうちの他方の高剛性体の前記高剛性片とは、周方向に関して交互にかつ周方向隙間を介して配置されており、周方向に隣り合う前記一方の高剛性体の前記高剛性片と前記他方の高剛性体の前記高剛性片との間部分が、前記高剛性挿入部になっている構成を採用することができる。

　前記１対の高剛性体が互いに凹凸係合する部分は、前記１対の高剛性体の径方向外側部に配置されており、前記１対の高剛性体のそれぞれの前記高剛性片は、前記１対の高剛性体の径方向内側部に配置されており、前記低剛性体は、前記１対の高剛性体が互いに凹凸係合する部分と前記１対の高剛性体のそれぞれの前記高剛性片との間に径方向に挟まれている構成を採用することができる。

　前記低剛性体を、前記１対の高剛性体に対して凹凸係合することにより前記１対の高剛性体に対する相対回転が防止されたものとすることができる。

　前記低剛性体を、前記１対の高剛性体に対して凹凸係合する部分を構成する凸部を有するものとし、該凸部を前記カップリングの外径側から視認可能とすることができる。

　前記低剛性体を、周方向に関して前記低剛性挿入部と同位相となる箇所に、前記１対の高剛性体に対して凹凸係合する部分を構成する凸部を有するものとし、該凸部の先端面を前記１対の高剛性体に対して非接触にすることができる。

　前記１対の高剛性体及び前記低剛性体として、前記１対の高剛性体を軸方向に組み合わせることに伴って、前記１対の高剛性体に対して前記低剛性体が凹凸係合する形状を有するものを採用することができる。

　前記低剛性体に、前記高剛性挿入部及び前記低剛性挿入部に対して軸方向に挿入された前記トルク伝達歯の軸方向内側の端面と軸方向に対向する隔壁部を設けることができる。

　本発明のトルク伝達装置は、カップリングと、前記カップリングの軸方向両側部に１つずつ組み付けられ、かつ、軸方向に関して互いに離隔して配置された１対の端部伝達部材とを備える。
　前記カップリングは、本発明のカップリングである。
　前記１対の端部伝達部材のそれぞれは、周方向複数箇所にトルク伝達歯を有する。
　前記カップリングの軸方向両側部のそれぞれにおいて、前記端部伝達部材を構成する前記トルク伝達歯は、前記低剛性挿入部に対して軸方向に挿入され、かつ、前記高剛性挿入部に対して周方向隙間を介在させた状態で軸方向に挿入されている。

　本発明の電動式パワーステアリング装置は、ハウジングと、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータと、トルク伝達装置とを備える。
　前記ウォームホイールは、前記ハウジングに対し回転自在に支持されている。
　前記ウォームは、前記ウォームホイールに噛合させた状態で、前記ハウジングに対し回転自在に支持されている。
　前記電動モータは、前記ウォームを回転駆動するための出力軸を有する。
　前記トルク伝達装置は、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとをトルク伝達を可能に接続している。
　特に、本発明の電動式パワーステアリング装置では、前記トルク伝達装置が、本発明のトルク伝達装置であり、前記１対の端部伝達部材のうちの一方の端部伝達部材が前記電動モータの出力軸の先端部に固定又は一体成形され、かつ、前記１対の端部伝達部材のうちの他方の端部伝達部材が前記ウォームの基端部に固定又は一体成形されている。

　本発明の電動式パワーステアリング装置では、前記ウォームが前記電動モータの出力軸に対して揺動可能であり、かつ、前記ウォームの先端部と前記ハウジングとの間に、前記ウォームを前記ウォームホイールに向けて付勢する付勢機構を有する構成を採用することができる。

　本発明によれば、トルクの伝達を可能に接続された１対の回転軸のうち、駆動側の回転軸の回転方向を反転させる際に、異音の発生を抑えることができる。

図１は、実施の形態の第１例にかかる電動式パワーステアリング装置を示す部分切断側面図である。図２は、一部を省略して示す、図１のＡ部拡大図である。図３は、実施の形態の第１例に関する、トルク伝達装置の斜視図である。図４は、実施の形態の第１例に関する、トルク伝達装置を部分的に分解して示す斜視図である。図５は、実施の形態の第１例に関する、トルク伝達装置の全体を分解して示す斜視図である。図６は、実施の形態の第１例に関して、トルク伝達装置を径方向外側から見た図である。図７は、図６のＢ－Ｂ断面図である。図８は、図６のＣ－Ｃ断面図である。図９は、図６のＤ－Ｄ断面図である。図１０は、カップリングのみを取り出して示す、図７のＥ－Ｅ断面図である。図１１Ａは、実施の形態の第１例に関する、カップリングを構成する高剛性体を軸方向内側から見た図である。図１１Ｂは、実施の形態の第１例に関する、カップリングを構成する高剛性体を図１１Ａの右側から見た側面図である。図１２Ａは、実施の形態の第１例に関する、カップリングを構成する低剛性体を軸方向から見た図である。図１２Ｂは、実施の形態の第１例に関する、カップリングを構成する低剛性体を図１２Ａの右側から見た側面図である。図１３Ａは、実施の形態の第１例に関する、端部伝達部材を軸方向内側から見た図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＦ－Ｆ断面図である。図１４は、電動式パワーステアリング装置の従来構造の１例を示す部分切断側面図である。図１５は、図１４のＧ－Ｇ断面図である。

　　実施の形態の第１例について、図１～図１３を用いて説明する。本例の電動式パワーステアリング装置は、前述の図１４及び図１５に示した従来構造と同様、ハウジング３と、ハウジング３に対し回転自在に支持されたウォームホイール４と、外周面にウォーム歯５を有し、かつ、ウォーム歯５をウォームホイール４に噛合させた状態で、ハウジング３に対し回転自在に支持された回転軸であるウォーム７ａと、ウォーム７ａを回転駆動するための回転軸である出力軸１２ａを有する電動モータ６と、電動モータ６の出力軸１２ａとウォーム７ａとをトルク伝達を可能に接続するトルク伝達装置１６とを備える。

　後端部にステアリングホイール１を取り付けられたステアリングシャフト２の前端部は、ハウジング３内に回転自在に支持されている。ウォームホイール４は、ステアリングシャフト２により回転駆動される部分に固定されている。ウォーム７ａの軸方向両側部は、深溝玉軸受などの１対の転がり軸受８、９により、ハウジング３内に回転自在に支持されている。ウォーム７ａの先端部に外嵌された転がり軸受８と、ハウジング３との間には、コイルばね、板ばねなどの低剛性体を含んで構成される付勢機構１５が設けられている。付勢機構１５により、ウォーム７ａのウォーム歯５を、ウォームホイール４に向け、低剛性体の弾力に基づいて押圧、すなわち、付勢している。このような構成により、ウォーム歯５とウォームホイール４との間のバックラッシュが抑えられ、歯打ち音の発生が抑えられている。

　駆動軸となる電動モータ６の出力軸１２ａと、被駆動軸となるウォーム７ａとは、軸方向に関して互いに直列に配置されている。トルク伝達装置１６は、電動モータ６の出力軸１２ａの先端部と、ウォーム７ａの基端部とを、トルクの伝達を可能に接続している。

　トルク伝達装置１６は、カップリング１７と、カップリング１７の軸方向両側部に１つずつ組み付けられた１対の端部伝達部材１８とを備える。なお、以下の説明において、トルク伝達装置１６を構成する各部材の軸方向の内外は、トルク伝達装置１６を組み立てた状態での、トルク伝達装置１６の軸方向中央部を基準とする。すなわち、トルク伝達装置１６の軸方向中央側が軸方向内側となり、トルク伝達装置１６の軸方向両側が軸方向外側となる。

　１対の端部伝達部材１８のそれぞれは、図４、図５、図１３Ａ、及び、図１３Ｂに示すように、必要に応じて強化繊維を混入した合成樹脂や、鉄合金、銅合金、アルミニウム合金などの金属により、射出成形、鋳造、鍛造、焼結、切削などの処理によって、全体を円環状に造られている。本例では、１対の端部伝達部材１８は、互いに同形及び同大に造られている。このため、異なる部品の混入などによってトルク伝達装置１６の誤組立が生じることを防止できる。

　１対の端部伝達部材１８のそれぞれは、結合筒部３５と、複数のトルク伝達歯３６と、鍔部３７とを有する。結合筒部３５は、円筒形状を有する。鍔部３７は、略円輪形状を有し、かつ、結合筒部３５の軸方向外側部から径方向外側に突出するように設けられている。複数のトルク伝達歯３６のそれぞれは、矩形板形状を有する。複数のトルク伝達歯３６は、結合筒部３５の周囲の周方向等間隔となる複数箇所に放射状に配置されており、それぞれの径方向内側の端部が結合筒部３５の外周面に結合され、かつ、それぞれの軸方向外側の端部が鍔部３７の軸方向内側面に結合されている。なお、鍔部３７は、省略することもできる。また、トルク伝達歯３６の数は、本例では、８つであるが、本発明を実施する場合には、２つ以上の任意の数とすることができる。

　カップリング１７は、軸方向に組み合わされた１対の高剛性体１９と、１対の高剛性体１９により軸方向両側から挟まれるように配置された低剛性体２０とにより、全体を円環状に構成されている。

　１対の高剛性体１９のそれぞれは、図５、図１１Ａ、及び、図１１Ｂに示すように、低剛性体２０よりも剛性が高い（弾性変形しにくい）材料により、全体を円環状に造られている。高剛性体１９の材料としては、たとえば、布でゴムを強化したベルト材料や、必要に応じて強化繊維を混入した合成樹脂（ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ポリアミドなど）や、低剛性体２０よりも剛性の高いゴム又はエラストマーや、鉄合金、銅合金、アルミニウム合金などの金属を採用することが可能である。１対の高剛性体１９のそれぞれは、これらの材料に、射出成形、鋳造、鍛造、焼結、切削などの適宜の処理を施すことによって造られている。本例では、１対の高剛性体１９は、互いに同形及び同大に造られている。このため、異なる部品の混入などによってカップリング１７の誤組立が生じることを防止できる。

　１対の高剛性体１９のそれぞれは、基部２１と、第１腕部２２と、第２腕部２３と、高剛性片２４とを有する。

　基部２１は、円輪状に構成されており、周方向に関して等間隔となる複数箇所に高剛性スリット２５を有している。高剛性スリット２５のそれぞれは、基部２１の径方向内側部に放射状に形成され、かつ、基部２１の軸方向両側面と内周面とのそれぞれに開口している。高剛性スリット２５は、端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６を軸方向外側からに挿入可能である。高剛性スリット２５は、端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６と同数である。

　第１腕部２２と第２腕部２３とは、それぞれ複数ずつ設けられている。より具体的には、第１腕部２２は、高剛性スリット２５の半数設けられており、第２腕部２３は、高剛性スリット２５と同数設けられている。第１腕部２２と第２腕部２３とは、基部２１の径方向外側の端部の周方向複数箇所から軸方向内側に向けて伸長している。第１腕部２２と第２腕部２３とのそれぞれは、基部２１の周方向に湾曲した、略矩形板形状を有している。また、第２腕部２３に関しては、周方向に隣り合う２つの第２腕部２３が、ペアになっている。第１腕部２２と、第２腕部２３のペアとは、周方向に関して交互にかつ等ピッチで配置されている。

　ペアとなる２つの第２腕部２３同士の周方向間隔は、第１腕部２２の周方向幅とほぼ等しくなっている。第１腕部２２の先側部は、周方向に二股に分かれた形状を有している。より具体的には、第１腕部２２の先側部は、周方向に離隔した１対のスナップフィット片２６により構成されている。換言すれば、１対のスナップフィット片２６同士の間には、スリットが設けられている。１対のスナップフィット片２６のそれぞれの先端部の互いに反対側の周方向側部には、周方向に突出する爪部２７が設けられている。これに対して、ペアとなる２つの第２腕部２３のそれぞれの基端部の互いに対向する側の周方向側部には、周方向に凹入し、かつ、相手側の高剛性体１９の爪部２７を係合させることが可能な爪溝部２８が設けられている。

　高剛性片２４は、複数設けられている。具体的には、高剛性片２４は、高剛性スリット２５の半数設けられている。高剛性片２４は、基部２１の径方向内側の端部の周方向等間隔となる複数箇所であって、それぞれが周方向に隣り合う高剛性スリット２５同士の間に挟まれた部分から、軸方向内側に向けて伸長している。高剛性片２４のそれぞれは、基部２１の周方向に湾曲した矩形板形状を有している。本例では、高剛性片２４と、第２腕部２３のペアとの、周方向に関する配置の位相を互いに一致させている。ただし、本発明を実施する場合には、たとえば、高剛性片２４と、第１腕部２２との、周方向に関する配置の位相を互いに一致させることもできる。

　カップリング１７を組み立てた状態で、１対の高剛性体１９は、軸方向に組み合わされている（結合されている）。具体的には、１対の高剛性体１９のそれぞれの第１腕部２２（凸部）が、相手側の高剛性体１９のペアとなる２つの第２腕部２３同士の間部分（凹部）に、周方向のがたつきなく係合（凹凸係合）している。これにより、１対の高剛性体１９同士の相対回転が防止されている。また、このように１対の高剛性体１９同士が凹凸係合した部分は、周方向複数箇所に存在しているため、これらの凹凸係合した部分によって、１対の高剛性体１９同士の径方向の相対変位が防止されている。また、１対の高剛性体１９のそれぞれの第１腕部２２の先端面と第２腕部２３の先端面と高剛性片２４の先端面とが、相手側の高剛性体１９の基部２１の軸方向内側面に当接している。これにより、１対の高剛性体１９同士が軸方向に位置決めされている。また、第１腕部２２の先端部の周方向両側部に設けられた爪部２７のそれぞれが、相手側の高剛性体１９の爪溝部２８に係合している。これにより、１対の高剛性体１９同士が軸方向に分離することを防止されている。

　なお、本例では、１対の高剛性体１９を軸方向に組み合わせる際には、１対の高剛性体１９のそれぞれの第１腕部２２を、相手側の高剛性体１９のペアとなる２つの第２腕部２３同士の間部分に、該間部分の先端側から軸方向に挿入する。この際に、第１腕部２２の先側部を構成する１対のスナップフィット片２６は、それぞれの先端部が周方向に近づくように弾性変形することによって、それぞれの先端部の互いに反対側の周方向側部に設けられた１対の爪部２７が、前記間部分に入り込むことを許容する。その後、１対のスナップフィット片２６は、１対の爪部２７が相手側の高剛性体１９の１対の爪溝部２８と整合する位置まで移動した時点で弾性的に復元し、１対の爪部２７と１対の爪溝部２８とが係合（スナップフィット係合）する。すなわち、１対の高剛性体１９は、１対の高剛性体１９を軸方向に組み合わせることに伴って、互いに凹凸係合し、かつ、爪部２７が爪溝部２８に係合する形状を有している。したがって、その分、カップリング１７の組み立てを容易に行える。なお、互いに凹凸係合する第１腕部２２（凸部）と２つの第２腕部２３同士の間部分（凹部）との組み合わせの数は、本例では、８つであるが、本発明を実施する場合には、１つ以上の任意の数とすることができる。

　また、一方（図２～図６、図１０における右方）の高剛性体１９の高剛性スリット２５と、他方（図２～図６、図１０における左方）の高剛性体１９の高剛性スリット２５との、周方向に関する配置の位相が、互いに一致している。また、一方の高剛性体１９の高剛性片２４と、他方の高剛性体１９の高剛性片２４とが、高剛性スリット２５と同じ大きさの周方向隙間を介在させた状態で、周方向に関して１つずつ交互に配置されている。そして、周方向に隣り合う高剛性片２４同士の間部分と、該間部分の軸方向両側に位置する１対の高剛性スリット２５のそれぞれの内側部分とが、互いに連続した高剛性挿入部２９を構成している。高剛性挿入部２９は、高剛性スリット２５と同様、端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６を軸方向外側から挿入可能である。

　また、一方の高剛性体１９を構成する第２腕部２３のペアと、他方の高剛性体１９を構成する第２腕部２３のペアとが、周方向に隣り合う箇所において、これらのペア同士の間に、径方向の貫通孔である透孔３０が設けられている。透孔３０は、周方向に関して等間隔に配置されている。

　低剛性体２０は、図５、図１２Ａ、及び、図１２Ｂに示すように、高剛性体１９よりも剛性が低い、ゴム（ＮＢＲ、ＨＮＢＲなど）、エラストマー（ポリウレタン、シリコンなど）などの弾性材により、全体を円環状に造られている。本例では、低剛性体２０は、軸方向両半部が互いに鏡面対称となるように造られている。なお、各図において、低剛性体２０は、自由状態で表されている。

　低剛性体２０は、円環状の本体部３１と、弾性凸部３２とを有する。

　本体部３１は、軸方向両側部のそれぞれにおいて、周方向に関して１対の高剛性体１９の高剛性挿入部２９と同位相となる複数箇所に、低剛性挿入部３３を有する。低剛性挿入部３３のそれぞれは、本体部３１の径方向内側部に放射状に形成され、かつ、本体部３１の軸方向外側面と内周面とのそれぞれに開口している。低剛性挿入部３３は、端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６を軸方向外側から挿入可能である。低剛性挿入部３３の周方向両側縁同士の周方向間隔Ｗ₃₃は、高剛性挿入部２９の周方向両側縁同士の周方向間隔Ｗ₂₉よりも小さくなっている（Ｗ₃₃＜Ｗ₂₉）。本体部３１は、軸方向に隣り合う２つの低剛性挿入部３３同士の間に、隔壁部３４を有している。

　弾性凸部３２は、複数設けられている。弾性凸部３２は、本体部３１の外周面のうち、周方向に関して低剛性挿入部３３と同位相となる複数箇所（周方向に関して１対の高剛性体１９の透孔３０と同位相となる複数箇所）から、径方向外側に突出している。

　カップリング１７を組み立てた状態で、低剛性体２０は、１対の高剛性体１９により軸方向両側から挟まれるようにして、１対の高剛性体１９と組み合わされている（結合されている）。具体的には、低剛性体２０は、１対の高剛性体１９のそれぞれの基部２１により軸方向両側から挟まれることで、１対の高剛性体１９に対して軸方向に位置決めされている。また、低剛性体２０は、１対の高剛性体１９の第１腕部２２及び第２腕部２３と高剛性片２４とにより径方向両側から挟まれることで、１対の高剛性体１９に対して径方向に位置決めされている。また、低剛性体２０は、弾性凸部３２（凸部）のそれぞれが、１対の高剛性体１９の透孔３０（凹部）に、周方向のがたつきなく係合（凹凸係合）している。これにより、低剛性体２０は、１対の高剛性体１９に対する相対回転が防止されている。また、カップリング１７の軸方向両側部のそれぞれにおいて、高剛性挿入部２９と低剛性挿入部３３との周方向に関する配置の位相が一致している。すなわち、本例では、カップリング１７の軸方向両側部同士で、高剛性挿入部２９及び低剛性挿入部３３に関する諸元（形状及び大きさ、個数、周方向に関する配置の位相など）が、互いに等しくなっている。

　なお、本例では、１対の高剛性体１９を軸方向に組み合わせることに伴って、透孔３０を完成させるのと同時に、透孔３０と弾性凸部３２とを凹凸係合させることができる。したがって、その分、カップリング１７の組み立てを容易に行える。また、本例では、低剛性体２０の一部である弾性凸部３２の先端面（外径側端面）が、カップリング１７の外径側に露出している。すなわち、カップリング１７の外径側から弾性凸部３２の先端面を視認することができる。したがって、低剛性体２０の組み付け忘れを防止するための検査の容易化を図れる。また、互いに凹凸係合する透孔３０と弾性凸部３２との組み合わせの数は、本例では、８つであるが、本発明を実施する場合には、１つ以上の任意の数とすることができる。また、本発明を実施する場合、１対の高剛性体と低剛性体との凹凸係合は、１対の高剛性体側に設けられた凸部と、低剛性体側に設けられた凹部との係合とすることもできる。たとえば、低剛性体の外周面に設けられた凹部と、１対の高剛性体に設けられた該凹部に係合する凸部とすることができる。これらの凸部と凹部との組み合わせの数も、１つ以上の任意の数とすることができる。

　トルク伝達装置１６を組み立てた状態で、１対の端部伝達部材１８は、それぞれの軸方向内端部及び中間部が、カップリング１７の軸方向両側部の径方向内側に軸方向外側から挿入されている。そして、トルク伝達装置１６の軸方向両側部のそれぞれにおいて、端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６は、低剛性体２０の低剛性挿入部３３に周方向のがたつきなく係合する（たとえば、周方向の締め代を有する状態で係合する）とともに、高剛性体１９の高剛性スリット２５に周方向隙間を介在させた状態で係合している。すなわち、トルク伝達装置１６がトルクを伝達していない状態で、トルク伝達歯３６と高剛性スリット２５との互いに対向する周方向側面同士の間に、図８に示すような、周方向隙間αが存在している。周方向隙間αは、電動モータ６の出力軸１２ａとウォーム７ａとの間のミスアライメント（傾きや軸心ずれなど）を適正に許容するために設けられている。なお、本発明を実施する場合には、トルク伝達歯３６を低剛性挿入部３３に対し、周方向隙間を介在させた状態で係合させることもできる。ただし、この場合には、この周方向隙間よりも、前記周方向隙間αを大きくする。また、トルク伝達装置１６がトルクを伝達していない状態で、トルク伝達歯３６の径方向外側の端面と、高剛性スリット２５の内面の径方向外側の端部である底面との間に、図８に示すような径方向隙間βが介在しており、かつ、端部伝達部材１８の結合筒部３５の外周面と、１対の高剛性体１９の内周面との間に、図８に示すような径方向隙間γが介在している。径方向隙間β及びγも、前記ミスアライメントを適正に許容するためのものである。

　また、トルク伝達装置１６を組み立てた状態で、低剛性体２０の隔壁部３４の軸方向両側面と、１対の端部伝達部材１８のそれぞれのトルク伝達歯３６の軸方向内側面とが、対向している。

　また、トルク伝達装置１６を電動式パワーステアリング装置に組み付けた状態で、一方（図２～図６における右方）の端部伝達部材１８の結合筒部３５は、出力軸１２ａの先端部に対し、締め代を有する円筒面嵌合、締め代を有するスプライン嵌合、かしめなど、トルク伝達可能な態様により、外嵌固定されている。また、他方（図２～図６における左方）の端部伝達部材１８の結合筒部３５は、一方の端部伝達部材１８と同様に、ウォーム７ａの基端部に外嵌固定されている。さらに、低剛性体２０の隔壁部３４の軸方向両側面と、１対の端部伝達部材１８のそれぞれのトルク伝達歯３６の軸方向内側面とが、軸方向に当接（対向接触）又は近接（対向非接触）している。これにより、カップリング１７の軸方向位置が規制されている。本例では、隔壁部３４は、低剛性体２０の一部であり軟らかいため、隔壁部３４とトルク伝達歯３６との間で、打音や擦れ合い音などの異音が発生することを防止できる。なお、端部伝達部材１８は、出力軸１２ａの先端部やウォーム７ａの基端部に一体に形成することもできる。

　なお、本例では、１対の端部伝達部材１８同士で、トルク伝達歯３６に関する諸元（形状及び大きさ、個数、周方向の配置の位相など）が互いに等しくなっていると共に、カップリング１７の軸方向両側部同士で、高剛性挿入部２９及び低剛性挿入部３３に関する諸元（形状及び大きさ、個数、周方向に関する配置の位相など）が互いに等しくなっている。このため、トルク伝達装置１６を組み立てる際に、出力軸１２ａに固定される端部伝達部材１８と、ウォーム７ａに固定される端部伝達部材１８とを、カップリング１７の軸方向両側部のうちのどちらに挿入する場合でも、トルク伝達装置１６の軸方向両側部同士で、高剛性体１９及び低剛性体２０に対するトルク伝達歯３６の係合状態（締め代や隙間α、β、γの大きさなど）を互いに同じにすることができる。したがって、その分、トルク伝達装置１６の組み立てを容易に行える。

　本例の電動式パワーステアリング装置では、電動モータ６の出力軸１２ａとウォーム７ａとの間で伝達されるトルクが比較的小さい場合には、出力軸１２ａの回転トルクは、一方の端部伝達部材１８→低剛性体２０→他方の端部伝達部材１８→ウォーム７ａの順で伝達される。すなわち、出力軸１２ａの回転トルクは、一方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６と低剛性挿入部３３との係合部を通じて、低剛性体２０に伝達される。また、低剛性体２０に伝達されたトルクは、他方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６と低剛性挿入部３３との係合部を通じて、他方の端部伝達部材１８及びウォーム７ａに伝達される。

　これに対して、出力軸１２ａとウォーム７ａとの間で伝達されるトルクが大きくなると、低剛性体２０のうち、一方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６及び他方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６によって周方向に押圧された部分の弾性変形量が大きくなることにより、一方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６及び他方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６と、１対の高剛性体１９の高剛性挿入部２９との、それぞれの周方向側面同士が直接当接する。これらの当接の勢いは、低剛性体２０の弾性変形により弱められるため、当接に伴う異音の発生を抑えられる。この状態では、出力軸１２ａの回転トルクの大部分は、一方の端部伝達部材１８から１対の高剛性体１９に直接伝達され、１対の高剛性体１９に伝達されたトルクの大部分は、１対の高剛性体１９から他方の端部伝達部材１８に直接伝達される。また、残りのトルクは、上述したトルクが小さい場合と同様にして、出力軸１２ａからウォーム７ａに伝達される。

　また、本例では、電動モータ６の出力軸１２ａの回転方向を反転させる際にも、一方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６及び他方の端部伝達部材１８のトルク伝達歯３６と、１対の高剛性体１９の高剛性挿入部２９との、それぞれの周方向側面同士の当接の勢いを、低剛性体２０の弾性変形により弱められるため、当接に伴う異音の発生を抑えられる。

　また、本例では、低剛性体２０を構成する弾性凸部３２は、周方向に関して低剛性挿入部３３と同位相となる箇所に設けられている。このため、カップリング１７によるトルクの伝達時には、低剛性体２０のうち、周方向に隣り合う１対の低剛性挿入部３３同士の間に挟まれた部分の肉の一部を、弾性凸部３２に逃げやすくすることができる。なお、弾性凸部３２は、先端面が１対の高剛性体１９に対して非接触になっているため、上述のように逃げ込んできた肉を受け入れる余裕がある。このため、本例では、カップリング１７によるトルクの伝達時に、上述のような弾性凸部３２への肉の逃げ込みによって、低剛性体２０のうち、弾性凸部３２以外の部分の形状変化を安定して行わせることができる。この結果、カップリング１７によるトルクの伝達を安定して行える。

　なお、図示の例では、高剛性挿入部２９の周方向両側面は、互いに平行な平面になっており、かつ、トルク伝達歯３６の周方向両側面も、互いに平行な平面になっている。ただし、本発明を実施する場合には、トルク伝達時に高剛性挿入部２９とトルク伝達歯３６との周方向側面同士が面で当接（面接触）しやすくなるように、高剛性挿入部２９の周方向両側面を互いに傾斜させる構成と、トルク伝達歯３６の周方向両側面同士を互いに傾斜させる構成とのうちの、少なくとも一方の構成を採用することもできる。

　以上のように、本例の電動式パワーステアリング装置では、トルク伝達装置１６の捩り剛性が、伝達するトルクが小さい場合には小さくなり、伝達するトルクが大きい場合には大きくなるといった、２段階特性を有している。ただし、本発明を実施する場合には、たとえば、１対の端部伝達部材１８同士で前記周方向隙間αの大きさを互いに異ならせたりすることによって、トルク伝達装置１６の捩り剛性を２段階よりも多くすることもできる。

本出願は、２０１８年７月１２日出願の日本特許出願２０１８－１３２０２８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　１　ステアリングホイール
　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　電動モータ
　７、７ａ　ウォーム
　８　転がり軸受
　９　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　付勢機構
　１６　トルク伝達装置
　１７　カップリング
　１８　端部伝達部材
　１９　高剛性体
　２０　低剛性体
　２１　基部
　２２　第１腕部
　２３　第２腕部
　２４　高剛性片
　２５　高剛性スリット
　２６　スナップフィット片
　２７　爪部
　２８　爪溝部
　２９　高剛性挿入部
　３０　透孔
　３１　本体部
　３２　弾性凸部
　３３　低剛性挿入部
　３４　隔壁部
　３５　結合筒部
　３６　トルク伝達歯
　３７　鍔部

Claims

　互いに直列に配置された１対の回転軸同士の間でトルクを伝達するためのカップリングであって、
　軸方向に組み合わされた１対の高剛性体と、
　前記１対の高剛性体により軸方向両側から挟まれるようにして前記１対の高剛性体と組み合わされた、前記１対の高剛性体のそれぞれよりも剛性が低い低剛性体と、
を備え、
　前記１対の高剛性体は、周方向複数箇所に、前記回転軸と一体的に回転するトルク伝達歯を軸方向に挿入可能な高剛性挿入部を有しており、
　前記低剛性体は、周方向に関して前記高剛性挿入部と同位相となる複数箇所に、前記トルク伝達歯を軸方向に挿入可能な低剛性挿入部を有しており、
　前記低剛性挿入部の周方向両側縁同士の周方向間隔が前記高剛性挿入部の周方向両側縁同士の周方向間隔よりも小さくなっている、
　カップリング。
　前記１対の高剛性体は、互いに凹凸係合することにより互いの相対回転が防止されている、
　請求項１に記載のカップリング。
　前記１対の高剛性体は、前記１対の高剛性体を軸方向に組み合わせることに伴って互いに凹凸係合する形状を有している、
　請求項２に記載のカップリング。
　前記１対の高剛性体が互いに凹凸係合する部分において、前記凹凸係合する部分を構成する凸部に爪部が設けられ、前記凹凸係合する部分を構成する凹部に爪溝部が設けられ、前記爪部と前記爪溝部とが係合することによって前記１対の高剛性体同士が軸方向に分離することを防止されている、
　請求項２又は３に記載のカップリング。
　前記爪部と前記爪溝部とは、前記１対の高剛性体を軸方向に組み合わせることに伴って互いに係合するように設けられている、
　請求項４に記載のカップリング。
　前記１対の高剛性体のそれぞれは、周方向複数箇所に軸方向に伸長する高剛性片を有しており、
　前記１対の高剛性体のうちの一方の高剛性体の前記高剛性片と、前記１対の高剛性体のうちの他方の高剛性体の前記高剛性片とは、周方向に関して交互にかつ周方向隙間を介して配置されており、
　周方向に隣り合う前記一方の高剛性体の前記高剛性片と前記他方の高剛性体の前記高剛性片との間部分が、前記高剛性挿入部になっている、
　請求項１～５のうちの何れか１項に記載のカップリング。
　前記１対の高剛性体が互いに凹凸係合する部分は、前記１対の高剛性体の径方向外側部に配置されており、
　前記１対の高剛性体のそれぞれの前記高剛性片は、前記１対の高剛性体の径方向内側部に配置されており、
　前記低剛性体は、前記１対の高剛性体が互いに凹凸係合する部分と前記１対の高剛性体のそれぞれの前記高剛性片との間に径方向に挟まれている、
　請求項６に記載のカップリング。
　前記低剛性体は、前記１対の高剛性体に対して凹凸係合することにより前記１対の高剛性体に対する相対回転が防止されている、
　請求項１～７のうちの何れか１項に記載のカップリング。
　前記低剛性体は、前記１対の高剛性体に対して凹凸係合する部分を構成する凸部を有しており、該凸部が前記カップリングの外径側から視認可能になっている、
　請求項８に記載のカップリング。
　前記低剛性体は、周方向に関して前記低剛性挿入部と同位相となる箇所に、前記１対の高剛性体に対して凹凸係合する部分を構成する凸部を有しており、かつ、該凸部の先端面が前記１対の高剛性体に対して非接触になっている、
　請求項８又は９に記載のカップリング。
　前記１対の高剛性体及び前記低剛性体は、前記１対の高剛性体を軸方向に組み合わせることに伴って、前記１対の高剛性体に対して前記低剛性体が凹凸係合する形状を有している、
　請求項８～１０のうちの何れか１項に記載のカップリング。
　前記低剛性体は、前記高剛性挿入部及び前記低剛性挿入部に対して軸方向に挿入された前記トルク伝達歯の軸方向内側の端面と軸方向に対向する隔壁部を有している、
　請求項１～１１のうちの何れか１項に記載のカップリング。
　カップリングと、前記カップリングの軸方向両側部に１つずつ組み付けられ、かつ、軸方向に関して互いに離隔して配置された１対の端部伝達部材と、を備え、
　前記カップリングは、請求項１～１２のうちの何れか１項に記載のカップリングであり、
　前記１対の端部伝達部材のそれぞれは、周方向複数箇所にトルク伝達歯を有しており、
　前記カップリングの軸方向両側部のそれぞれにおいて、前記端部伝達部材を構成する前記トルク伝達歯は、前記低剛性挿入部に対して軸方向に挿入され、かつ、前記高剛性挿入部に対して周方向隙間を介在させた状態で軸方向に挿入されている、
　トルク伝達装置。
　ハウジングと、
　前記ハウジングに対し回転可能に支持されたウォームホイールと、
　前記ウォームホイールと噛合し、かつ、前記ハウジングに対し回転可能に支持されたウォームと、
　前記ウォームを回転駆動するための出力軸を有する電動モータと、
　前記電動モータの出力軸と前記ウォームとをトルク伝達を可能に接続するトルク伝達装置と、を備え、
　前記トルク伝達装置が、請求項１３に記載のトルク伝達装置であり、前記１対の端部伝達部材のうちの一方の端部伝達部材が前記電動モータの出力軸の先端部に固定又は一体成形され、かつ、前記１対の端部伝達部材のうちの他方の端部伝達部材が前記ウォームの基端部に固定又は一体成形されている、
　電動式パワーステアリング装置。