JP4779356B2 - 電動式パワーステアリング装置用の軸連結機構 - 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。

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

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及び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。

ところで、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。

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、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、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、一方及び他方の連結基体の間に配されていると共に一方の連結基体の軸心周りの方向の回転を他方の連結基体に伝達する回転伝達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、基部と、この基部から軸方向に一体的に突出した突部とを具備しており、回転伝達部材は、軸心周りの方向において互いに離間していると共に径方向に伸びた少なくとも一対の突部と、少なくともこの一対の突部の夫々に一体的に設けられていると共に一方又は他方の連結基体の基部に接触するようになっている突起とを有しており、一方の連結基体の突部は、軸心周りの方向における一対の突部間のうちの一方の突部間に配されており、他方の連結基体の突部は、軸心周りの方向における一対の突部間のうちの他方の突部間に配されており、回転伝達部材は、少なくともその突部において一方及び他方の連結基体の突部よりも小さい剛性を有すると共に軸心周りの方向において弾性変形可能である。

本発明による軸連結機構によれば、一方及び他方の連結基体の間に配されていると共に一方及び他方の連結基体よりも小さい剛性を有して弾性変形可能な回転伝達部材において、その一対の突部の夫々に一体的に設けられている突起が一方又は他方の連結基体の基部に接触するようになっている結果、回転伝達部材の一対の突部の軸心周りの方向の圧縮変形が連結基体の基部への突起の接触により抑制されるために、当該一対の突部の軸心周りの方向の繰り返しの大きな圧縮変形を防止でき、クリープによる回転伝達部材の一対の突部の永久的な変形を低減でき、而して、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る上に、両回転軸間の軸心周りの方向についてのガタをなくし得て、操舵感覚を不快にさせないと共に耐久性に優れ特性の安定したものとし得る。

本発明において、スペーサとして機能する回転伝達部材は、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形成されているとよいが、その他の弾性体から形成されていてもよい。

本発明の好ましい例では、回転伝達部材は環状の基部を具備しており、回転伝達部材の突部は、回転伝達部材の基部の外周縁から径方向に伸びて当該基部に一体的に設けられており、突起は、径方向に伸びていると共に回転伝達部材の基部と突部とに渡って設けられており、斯かる突起であると、回転伝達部材のほぼ全体の軸心周りの方向の圧縮変形を抑制できるために、回転伝達部材の突部の軸心周りの方向の繰り返しの大きな圧縮変形をより効果的に防止でき、クリープによる回転伝達部材の永久的な変形を更に大幅に低減できる。

好ましくは、突起は、回転伝達部材の突部の軸方向の両面に設けられており、この場合、回転伝達部材の突部の軸方向の一方の面に設けられた突起は、一方の連結基体の基部に接触するようになっており、回転伝達部材の突部の軸方向の他方の面に設けられた突起は、他方の連結基体の基部に接触するようになっているとよい。突起が回転伝達部材の突部の軸方向の両面に設けられていると、突起を低くできる上に、軸方向の両方から回転伝達部材の突部の圧縮変形を抑制できるために、回転伝達部材の突部の歪んだ圧縮変形を防止できる。

突起は、回転伝達部材の突部が軸心周りの方向において圧縮変形される前には一方又は他方の連結基体の基部に接触しないようになっている一方、回転伝達部材の突部が軸心周りの方向において圧縮変形された後には一方又は他方の連結基体の基部に接触するようになっていても、回転伝達部材の突部が軸心周りの方向において圧縮変形される前後に一方又は他方の連結基体の基部に接触するようになっていてもよい。

回転伝達部材の突部の夫々に設けられる突起は、一個でもよいが、複数個であってもよく、複数個の場合には、回転伝達部材の突部の軸心周りの方向における圧縮変形をより効果的に抑止できる。突起は、径方向に伸びた細長い突起でもよいが、円柱状、截頭円錐台状のものであってもよい。

一方及び他方の連結基体の突部は、好ましい例では、軸心周りの方向のその各側面で、軸心周りの方向において対面する回転伝達部材の突部の軸心周りの方向の側面に接触しており、斯かる場合には、一方の回転軸の他方の回転軸に対する相対的な初期回転で遊びが生じないようにできる。

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、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、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を提供することができる。

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、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連結基体３の軸心周りの方向、すなわちＲ方向の回転を連結基体５にＲ方向の回転として伝達する回転伝達部材６とを具備している。

回転軸２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であり、剛性の連結基体３は、円環状の基部１１と、基部１１の一方の環状面１２から軸方向、即ちＡ方向に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°の等角度間隔で配された二対の突部１３と、回転軸２が嵌着された貫通孔１４とを具備しており、剛性の連結基体５は、基部１１と同心に配された円環状の基部１６と、基部１６の一方の環状面１７にＡ方向に一体的に突出していると共にＲ方向に９０°の等角度間隔で配された二対の突部１８と、ステアリング軸４が嵌着された貫通孔１９とを具備して連結基体３と同一に形成されている。

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側面２１及び２２を有しており、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形成されている回転伝達部材６は、基部１１及び１６と同心に配された円環状の基部３１と、基部３１の円筒状の外周縁３２から径方向に伸びて基部３１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突部３３と、Ａ方向において環状面１２及び１７に対面する基部３１及び突部３３のＡ方向の面３４及び３５の夫々に一体的に設けられていると共に基部１１及び１６の環状面１２及び１７に接触するようになっている突起３６及び３７とを具備している。

各突部３３は、Ｒ方向において側面３８及び３９を有しており、径方向に伸びていると共に基部３１と突部３３とに渡って回転伝達部材６のＡ方向の一方の面３４に設けられた突起３６は、基部１１の環状面１２に接触しており、径方向に伸びていると共に基部３１と突部３３とに渡って回転伝達部材６のＡ方向の他方の面３５に設けられた突起３７は、基部１６の環状面１７に接触しており、突起３６及び３７の夫々は、Ｒ方向において互いに離間して設けられている。

連結基体３の突部１３の夫々は、Ｒ方向において、回転伝達部材６の各対の突部３３間のうちの一方の突部３３間、すなわち一つおきの突部３３間に配されており、連結基体５の突部１８は、Ｒ方向において、回転伝達部材６の各対の突部３３間のうちの他方の突部３３間、すなわち残る一つおきの突部３３間に配されており、連結基体３の各突部１３は、Ｒ方向のその各側面２１及び２２で、Ｒ方向において対面する回転伝達部材６の各突部３３のＲ方向の側面３８及び３９に夫々接触している。

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、突部１３による突部３３のＲ方向の圧縮変形を介して連結基体３のＲ方向の回転が連結基体５の突部１８にＲ方向の回転として伝達されて、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。

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、突部３３が容易に圧縮変形する結果、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、突部３３の夫々に一体的に設けられている突起３６及び３７が基部１１及び１６の環状面１２及び１７の夫々に接触するようになっている結果、回転伝達部材６の突部３３のＲ方向の圧縮変形が図４に示すように突起３６及び３７の夫々の潰れを伴う基部１１及び１６の環状面１２及び１７の夫々への接触により抑制されるために、突部３３のＲ方向の繰り返しの大きな圧縮変形を防止でき、而して、クリープによる突部３３を含む回転伝達部材６の永久的な変形を低減でき、耐久性に優れ特性の安定したものとし得る。

上記の例の軸連結機構１は、一個の回転伝達部材６からなっているが、これに代えて、互いに重ね合わせた二個以上の回転伝達部材６からなっていてもよく、また、連結基体３及び５の突部１３及び１８、回転伝達部材６の突部３３は、上記の個数に限らないのであって、連結基体３及び５の突部１３及び１８の夫々は少なくとも一個でよく、回転伝達部材６の突部３３は少なくとも二個でよい。

また、突起３６及び３７の夫々は、上記のように、回転伝達部材６の突部３３がＲ方向において圧縮変形される前後に基部１１及び１６の環状面１２及び１７の夫々に接触するようになっていてもよいが、これに代えて、回転伝達部材６の突部３３がＲ方向において圧縮変形される前には基部１１及び１６の環状面１２及び１７の夫々に接触しないようになっている一方、回転伝達部材６の突部３３がＲ方向において圧縮変形された後には基部１１及び１６の環状面１２及び１７の夫々に接触するようになっていてもよく、更には、突起３６及び３７を全ての突部３３に設ける代わりに、一個置きの突部３３に突起３６及び３７を設けてもよく、この場合、突起３６を設ける突部３３と突起３７を設ける突部３３とを異ならせてもよく、また、図５に示すように、複数個の突起３６及び３７を基部３１及び突部３３の面３４及び３５の夫々に一体的に設けてもよい。

本発明の実施の形態の好ましい例の分解斜視図である。 図１に示す例の組み立てた正面図である。 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図１に示す例の動作説明図である。 本発明の実施の形態の好ましい他の例の正面図である。

符号の説明

１ 軸連結機構
２ 回転軸
３、５ 連結基体
４ ステアリング軸
６ 回転伝達部材

Claims (9)

1. 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軸連結機構であって、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、一方及び他方の連結基体の間に配されていると共に一方の連結基体の軸心周りの方向の回転を他方の連結基体に伝達する回転伝達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、基部と、この基部から軸方向に一体的に突出した突部とを具備しており、回転伝達部材は、環状の基部と、軸心周りの方向において互いに離間していると共に該環状の基部の外周縁から径方向に伸びて当該基部に一体的に設けられている少なくとも一対の突部と、少なくともこの一対の突部の夫々に一体的に設けられていると共に一方又は他方の連結基体の基部に接触するように径方向に伸びていると共に該環状の基部と当該突部とに渡って設けられている突起とを有しており、一方の連結基体の突部は、軸心周りの方向における一対の突部間のうちの一方の突部間に配されており、他方の連結基体の突部は、軸心周りの方向における一対の突部間のうちの他方の突部間に配されており、回転伝達部材は、少なくともその突部において一方及び他方の連結基体の突部よりも小さい剛性を有すると共に軸心周りの方向において弾性変形可能である軸連結機構。
2. 突起は、軸心周りの方向において互いに離間して設けられている請求項１に記載の軸連結機構。
3. 突起は、回転伝達部材の突部の軸方向の両面に設けられている請求項１又は２に記載の軸連結機構。
4. 回転伝達部材の突部の軸方向の一方の面に設けられた突起は、一方の連結基体の基部に接触するようになっており、回転伝達部材の突部の軸方向の他方の面に設けられた突起は、他方の連結基体の基部に接触するようになっている請求項３に記載の軸連結機構。
5. 突起は、回転伝達部材の突部が軸心周りの方向において圧縮変形される前には一方又は他方の連結基体の基部に接触しないようになっている一方、回転伝達部材の突部が軸心周りの方向において圧縮変形された後には一方又は他方の連結基体の基部に接触するようになっている請求項１から４のいずれか一項に記載の軸連結機構。
6. 突起は、回転伝達部材の突部が軸心周りの方向において圧縮変形される前後に一方又は他方の連結基体の基部に接触するようになっている請求項１から４のいずれか一項に記載の軸連結機構。
7. 複数個の突起が回転伝達部材の突部の夫々に一体的に設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載の軸連結機構。
8. 一方及び他方の連結基体の突部は、軸心周りの方向のその各側面で、軸心周りの方向において対面する回転伝達部材の突部の軸心周りの方向の側面に接触している請求項１から７のいずれか一項に記載の軸連結機構。
9. 電動式パワーステアリング装置用の軸連結機構であって、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る請求項１から８のいずれか一項に記載の軸連結機構。

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