JP5309997B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータから減速機構等にトルクを伝達するトルク伝達機構内に設けるに好適なトルク伝達機構に関する。本発明は、特にステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知して、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して電動モータから発生させる補助操舵トルクを、減速機構からなる動力伝達機構を介し、操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。
減速機構からなる動力伝達機構としてウォーム減速機を用いた電動パワーステアリング装置では、電動モータの駆動軸に連結したウォームにウォームホイールが噛合してあり、ウォームホイールは、操舵機構に連結される出力軸に嵌合してある。
【０００３】
ところで、特許文献１に開示した電動パワーステアリング装置では、ウォームをウォームホイールに付勢しており、ウォームを支持する軸受の中心で、ウォームと電動モータの出力軸をスプラインで結合している。
【０００４】
また、特許文献２には、モータロータと入力軸とが撓み継手によって接続された電動アシスト式ステアリング装置が開示されている。特許文献２において、撓み継手は、１６個の半径方向駆動面を画定する周方向に隔たった８個の同一のアームを有するゴムスパイダを備えている。モータロータを入力軸側の端部で支持するハブには、入力軸に向けて軸方向に突き出す４個の駆動歯が設けられている。４個の駆動歯は撓み継手のアーム間に係合している。入力軸のモータロータ側端部に形成されたカップには、モータロータに向けて軸方向に突き出す４個の駆動歯が設けられており、該４個の駆動歯は、撓み継手の残りのアーム間に係合している。このような構成でモータロータから撓み継手を介して入力軸にトルクが伝達される。撓み継手によって、入力軸は動くことを許容されている。
【０００５】
また、特許文献３には、ウォーム軸をウォームホイール側に偏倚できるように揺動可能に支持する部材の、他部材との接触面が弾性材からなる弾性層によって形成された電動パワーステアリング装置が開示されている。特許文献３においては、電動モータの出力軸とウォーム軸とを連結する動力伝達継手の、第１および第２の係合部材間に介在する伝達部材の動力伝達面を弾性層によって形成している。
【０００６】
特許文献４には、経時劣化に伴う永久歪みによりガタが生じ異音等の不具合が生じないように、電動モータの出力軸とウォーム軸とを動力伝達継手により連結し、第１および第２の係合部材間に介在する伝達部材の動力伝達面のうち、一部の締め代を残りの動力伝達面の締め代よりも増加させた構成の電動パワーステアリング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】 再表２００４−０５２７１２号公報
【特許文献２】 特表２００２−５１８２４２号公報
【特許文献３】 特開２００５−３１９９２２号公報
【特許文献４】 特開２００５−２１２６２３号公報
【０００８】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の構成においては、両スプライン間の隙間が大きいと歯面同士の叩き音により異音が発生するという問題がある。逆にスプライン間の隙間が小さいと、ウォームの揺動が阻害されてギヤの歯面で叩き音が発生するといった問題がある。
【０００９】
また、電動モータの出力軸とウォームのスプラインの精度が必要とされる為、コストが割高になったり、電動モータの組付けの精度により性能がばらついたりといった問題があった。
【００１０】
特許文献２に記載の構成においては、撓み継手の駆動面とハブに設けられた駆動歯とは、滑り対偶により偏角、偏芯を許容するが、位相により接触状態が変化し、伝達角速度が変化したり、捩り剛性が異なったりする可能性がある。
【００１１】
特許文献３又は特許文献４に記載の構成においては、締め代に起因する摩擦抵抗によりウォームの揺動を阻害する可能性がある。
【００１２】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能を得ることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォームとウォームホイールとを備えた減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、前記電動モータの出力軸の前記ウォーム側端部に形成され、円周方向に所定間隔で設けられ前記ウォームに向かって軸方向に突出しかつ放射方向に延在する複数のトルク伝達用腕部と、前記ウォームの前記電動モータ側端部に形成され、前記トルク伝達用腕部と円周方向に所定間隔でかつ交互に設けられ、前記電動モータの出力軸に向かって軸方向に突出しかつ放射方向に延在する複数のトルク受用腕部と、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとの間に配置され、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとを連結するカップリングと、前記ウォームを前記ウォームホイールヘ付勢するための予圧機構とを備え、前記カップリングは、前記トルク伝達用腕部に接触してトルクを受けるためのトルク受面と前記トルク受用腕部に接触してトルクを伝達するためのトルク伝達面とを備えたトルク伝達部が形成された弾性部材からなる電動パワーステアリング装置において、
前記弾性部材は、軸方向に貫通する中心孔と、前記中心孔に連続し、前記中心孔を中心として周方向に所定間隔で設けられ、軸方向および放射方向に延在し、前記トルク伝達用腕部と前記トルク受用腕部とがそれぞれ個別に交互に挿入され、外方側が閉じている複数の孔とを有し、前記複数の孔の周方向に隣り合う前記孔に挟まれた部分で前記トルク伝達部を構成しており、前記出力軸の前記ウォーム側端部の中心部または前記ウォームの前記出力軸側端部の中心部にはそれぞれ向かい合う方向に突出する円筒状突出部が形成され、これらの円筒状突出部が前記中心孔に挿入されることにより前記出力軸の前記ウォーム側端部および前記ウォームの前記出力軸側端部は位置決めされており、前記弾性部材の外周部には、トルク伝達時の該弾性部材の変形を抑制するための環状部材が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、好適には、前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記電動モータの出力軸の前記ウォーム側端部面と前記ウォームの前記電動モータ側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウォームや電動モータの出力軸に精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１Ａは、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す全体図であり、図１Ｂは、図１Ａの要部を拡大した断面図である。
【図２】図２Ａは、第１実施の形態に係るウォーム側連結部を軸方向から見た図であり、図２Ｂは、第１実施の形態に係る電動モータ側連結部を軸方向面から見た図であり、図２Ｃは、第１実施の形態に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図であり、図２Ｄは、第１実施の形態の変形例に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図である。
【図３】図３Ａは、第１実施の形態に係るウォーム側連結部の斜視図であり、図３Ｂは、第１実施の形態に係る電動モータ側連結部の斜視図であり、図３Ｃは、第１実施の形態に係るカップリングの連結部の図２Ｃにおける３ｃ−３ｃ線断面図である。
【図４】図４は、第１実施の形態における、ウォーム側連結部と、電動モータ側連結部とが、カップリングを介して連結されている状態の連結部分を、図２Ｃにおける４ｃ−４ｃ線断面に対応して示す拡大断面図である。
【図５】図５は、第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。
【図６】図６Ａは、第２実施の形態における電動モータの出力軸とウォーム軸との連結構造の分解斜視図であり、図６Ｂは、図５におけるＡ−Ａ線の断面を軸方向から見た図である。
【図７】図７は、第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。
【図８】図８は、第３実施の形態における電動モータの出力軸とウォーム軸との連結構造の分解斜視図である。
【図９】図９は、第３実施の形態において、図７のＡ−Ａ線の断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
【図１０】図１０は、第４実施の形態において、図７のＡ−Ａ線に相当する断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置を、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１Ａは、本発明の第１実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す全体図であり、図１Ｂは、図１Ａの要部を拡大した断面図である。
図２Ａは、ウォーム側連結部を軸方向から見た図であり、図２Ｂは、電動モータ側連結部を軸方向面から見た図であり、図２Ｃは、第１実施の形態に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図であり、図２Ｄは、第１実施の形態の変形例に係るカップリングの連結部を軸方向から見た正面図である。
図３Ａは、ウォーム側連結部の斜視図であり、図３Ｂは、電動モータ側連結部の斜視図であり、図３Ｃは、第１実施の形態に係るカップリングの連結部の図２Ｃにおける３ｃ−３ｃ線断面図である。
図４は、第１実施の形態における、ウォーム側連結部と電動モータ側連結部とがカップリングを介して連結されている状態の連結部分を、図２Ｃにおける４ｃ−４ｃ線断面に対応して示す拡大断面図である。
【００１９】
電動パワーステアリング装置の補助動力源である電動モータ１がハウジング２に固定されている。ハウジング２内には、ウォーム減速機を構成するウォーム３と、ウォーム３に噛み合うウォームホイール４とが設けられている。
【００２０】
ウォーム３は、２つの軸受５、６によりハウジング２に支持されている。モータ側軸受５は、ウォーム３を回転可能で、且つモータ側軸受５を支点にして揺動可能で軸方向には移動不可能に支持している。ウォーム側軸受６は、内輪６ａとウォーム３との間に隙間をもって嵌合している。
【００２１】
ウォーム側軸受６に隣接して、弾性体７ａによりウォーム３をウォームホイール４方向（噛み合い方向）に付勢する予庄機構７が設けられており、タイヤ（図示なし）からの入力によるウォーム３とウォームホイール４とのギヤ歯面同士の打音を抑制している。なお、予圧機構は、種々の公知技術を用いることが可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００２２】
電動モータ１の出力軸８は後に詳述するトルク伝達用連結機構２０を介してウォーム３に連結され、トルクを伝達する。符号９はトルクセンサーである。
【００２３】
ウォーム３の回転は、ウォーム３に噛み合うウォームホイール４を介して、減速して出力軸１１に伝えられる。出力軸１１は図示の無い自在継手、ロアーステアリングシャフト等を介して操舵機構のステアリングギヤに接続されている。
【００２４】
ウォーム３のモータ側端部３ａには連結部１５が設けてある。連結部１５は、モータ側端部に半径方向に延びる平面部１６上に、図２Ａ、図３Ａに示すように軸中心に形成され電動モータ１の出力軸８に向かって軸方向に突出する円筒部１７を備えている。平面部１６上には、円筒部１７より略放射状に延在し、平面部１６から軸方向に突出する少なくとも２個（図示例では、３個）の腕部１９を備えている。これら腕部１９は、平面部１６上に円周方向に等間隔で形成されている。
【００２５】
各腕部１９の円周方向で両側の面の一方には、後述するカップリング２０とのトルク伝達を行う平らなトルク受面１９ａが設けてある。トルク受面１９ａと平面部１６とは略直角になっている。
【００２６】
連結部１５の外径は、モータ側軸受５の圧入の妨げにならないよう軸受圧入部と同径、あるいは、止め輪２３の使用に影響が無い範囲で小さな径となっている。
【００２７】
他方、ウォーム３のモータ側端部３ａに対向する出力軸８の端部には連結部３０が設けてある。連結部３０は、図２Ｂ、図３Ｂに示すように軸端の径方向に延びる平面部３２上の軸中心にウォーム側端部３ａに向かって軸方向に突出する円筒部３４を備え、また平面部３２上に軸中心より略放射状に伸びた少なくとも２個(図示例では、３個)の腕部３６を備えている。これら腕部３６は、平面部３２上に円周方向に等間隔で形成されている。出力軸８側の連結部３０は、ウォーム３側の連結部１５とは異なり、軸中心の円筒部３４と腕部３６とはつながってはいない。また、平面部３２からの円筒部３４の軸方向長さは、平面部３２からの腕部３６の軸方向長さよりも短く設定されている。
【００２８】
腕部３６の円周方向で両側の面には、カップリング２０へのトルク伝達を行うトルク伝達面３６ａが設けてある。トルク伝達面３６ａは連結部３０の平面部３２とは、略直角の平面となっている。
【００２９】
本実施の形態において、連結部１５とウォーム３、連結部３０と出力軸８とは、それぞれ一体に成型されているが、大トルクの伝達を考慮して連結部径を大きくしたい場合や、加工・組み立ての都合などで一体成型が難しい場合は別部材としても良い。但しその場合は、セレーション圧入嵌合、ネジ止め、溶接など、回転方向、軸方向のガタや摺りが無い様、嵌合又は固定方法を工夫する必要がある。
【００３０】
腕部１９と腕部３６の形状は、相互に入れ替わっても良い。双方が腕部３６の形状でも良い。すなわち、１．本実施の形態の如く、連結部１５の腕部が図２Ａ、図３Ａの形状であり、連結部３０の腕部が図２Ｂ、図３Ｂの形状である組み合わせ、２．連結部１５の腕部が図２Ｂ、図３Ｂの形状であり、連結部３０の腕部が図２Ａ、図３Ａの形状である組み合わせ、および３．連結部１５の腕部と連結部３０の腕部の双方が、図２Ｂ、図３Ｂの形状である組み合わせの３通りの組み合わせが可能である。
【００３１】
上述の如く構成されたウォーム３の軸端部とモータ出力軸８の軸端部とは、カップリング２０を介して連結されている。
【００３２】
カップリング２０は、図２Ｃ、図３Ｃに示すように、円筒状の弾性体である。カップリング２０の軸心には連結部１５および連結部３０の位置決めに用いる軸方向に貫通する軸方向孔３８が形成され、軸方向孔３８から略放射状に延びた孔４０が（本実施の形態では６個）連続して形成されている。
【００３３】
カップリング２０の軸方向孔３８には、ウォーム３の側から連結部１５の円筒部１７が挿入され、出力軸８側からは連結部３０の円筒部３４が挿入されている。また、放射状孔４０には、ウォーム３の側から腕部１９が、出力軸８側から腕部３６が交互に挿入されている。
【００３４】
放射状孔４０は、腕部１９および腕部３６の数、位相、厚さに含わせて形成されている。このため、腕部１９および腕部３６が挿入された時、腕部１９のトルク受面１９ａおよび腕部３６のトルク伝達面３６aとの間に隙間などが無いように、あるいは若干の締め代を持つように設定されている。
【００３５】
カップリング２０の、隣り合う放射状孔４０に挟まれた概ね扇形の小片部４２は、連結部間のトルク伝達の機能を持つ。すなわち、電動モータ１から発生させたトルクは、出力軸８の連結部３０の腕部３６へ伝えられ、トルク伝達面３６aから小片部４２を押すようにしてカップリング２０に伝えられる。カップリング２０に伝えられたトルクは小片部４２を伝わり、隣の放射状孔４０に挿入された腕部１９のトルク受面１９ａを押すようにしてウォーム３に伝えられる。このようにして、電動モータ１から発生させたトルクはウォーム３に伝えられる。
【００３６】
また、連結部１５の腕部１９と連結部３０の腕部３６が、上述した３．の組み合わせの形態、すなわち、連結部１５の腕部１９と連結部３０の腕部３６の双方が、図２Ｂ、図３Ｂの形状である組み合わせの形態では、カップリング２０は、図２Ｄの変形例の如く、円筒部３４が挿入される軸方向孔３８と、該軸方向孔３８の径方向外方に腕部３６が挿入される軸方向孔４１が（本変形例では６個）形成されている。
【００３７】
カップリング２０は弾性体であるため、トルク伝達時に変形を生じトルクをロスすることが考えられる。また、変形を繰り返すことによる耐久寿命が短くなることが考えられる。そのため、カップリング２０の外周部には環状部材４４を配し、変形を抑えている。環状部材４４は、金属、樹脂など、必要な剛性に合わせた材質で構成されている。また、環状部材４４は、接着、鋳込み成型などで小片部４２を形成している弾性材料と一体的に固定してあると良い。
【００３８】
ウォーム３の平面部１６は、カップリング２０の小片部４２の軸方向において一方の面に密着している。出力軸８の平面部３２は、小片部４２の軸方向における他方の面に密着している。
【００３９】
カップリング２０の小片部４２の軸方向における２つの端面の少なくとも一方には、凸部１４が形成されている。本実施の形態では、小片部４２のウォーム３側となる面に凸部１４が形成されている。上記のように、ウォーム３の平面部１６は小片部４２の軸方向における一方の面に密着しているため、凸部１４は平面部１６と小片部４２とによって軸方向に圧縮され、軸方向への反力を発生している。この反力により、軸受５、軸受６の内部隙間を無くすことができ、異音の発生を抑制することができる。凸部１４が小片部４２の出力軸８側となる面に形成された場合は、凸部１４は出力軸８の平面部３２と小片部４２とによって軸方向に圧縮されて軸方向への反力を発生することとなる。
【００４０】
以上から、本実施の形態では、ウォーム３と電動モータ１の出力軸８との双方の連結部１５、３０は、カップリング２０の弾性体の変形により偏芯や揺動を許容されるので、ウォーム３や電動モータ１の出力軸８の精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能が得られる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、予圧機構によりウォームの軸心と出力軸の軸心のズレから生じるギヤ歯面の叩き音の対策として予圧機構つきの電動パワーステアリング装置について述べたが、予圧機構の有無にかかわらず、上述のように、加工精度、組み立て精度に起因する偏芯や揺動を安価に抑えることができる。
【００４２】
次に本発明の第２実施の形態について説明する。第２実施の形態については、第１実施の形態と異なる構成について説明する。第１実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
【００４３】
図５は、第２実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。本実施の形態においては、電動モータ１の出力軸８とウォーム３とを連結する構造が第１実施の形態と異なっている。
図６Ａは、本実施の形態における電動モータ１の出力軸８とウォーム３との連結構造部の分解斜視図であり、図６Ｂは、図５におけるＡ−Ａ線の断面を軸方向から見た図である。
【００４４】
モータ出力軸８のウォーム３側の端部８ａには、第１連結部材５０が設けられている。第１連結部材５０は、図６Ａに示すように、出力軸８の外周側に配置されるフランジ部５１と、フランジ部５１に形成された複数の腕部５２とを備えている。フランジ部５１には、出力軸８のウォーム３側の端部８ａが挿通される中心孔５３が形成されている。中心孔５３は、ウォーム３に向かって軸方向に突出する円筒状の嵌合部５４内に形成されている。出力軸８のウォーム３側の端部８ａは嵌合部５４に内嵌され、出力軸８と第１連結部材５０とは一体に回転するように連結されている。
【００４５】
フランジ部５１の複数の腕部５２はウォーム３側の面５５に、ウォーム３側に向かって軸方向に突出して形成されている。本実施の形態においては、腕部５２は３個形成されている。腕部５２は、フランジ部５１のウォーム３側の面５５上に円周方向に等間隔で形成されている。腕部５２は、ウォーム３側に向かって嵌合部５４よりも大きく突出している。腕部５２の内周側は嵌合部５４の外周と連続しており、嵌合部５４から放射方向にフランジ部５１の外周と同径の位置まで延在している。
【００４６】
腕部５２の円周方向で両側の面には、トルク伝達面５２ａが形成されている。トルク伝達面５２ａは、腕部５２の内方に向かって凹んだ所定の曲率の曲面となっている。トルク伝達面５２ａの曲面は略部分球面状の窪みに形成しても良い。トルク伝達面５２ａは、後述するカップリング６０の動力伝達部材６５と接触し、トルク伝達を行う。
【００４７】
ウォーム３の出力軸８側の端部３ａにも第１連結部材５０と同様の構成の第２連結部材７０が連結されており、ウォーム３と第２連結部材７０とは一体に回転する。第２連結部材７０は、図６Ａに示すように、第１連結部材５０と同様に、フランジ部７１と、中心孔７３と、中心孔７３の周りを出力軸８に向かって延びる嵌合部７４とを備えている。フランジ部７１のモータ出力軸８側の面７５上には複数の腕部７２が突出して形成され、腕部７２の円周方向で両側の面にはトルク受面７２ａが形成されている。出力軸８の第１連結部材５０とウォーム３の第２連結部材７０とは、カップリング６０を介して連結されている。第１連結部材５０と第２連結部材７０とは、それぞれの腕部５２、７２が形成された側のフランジ部の面５５と７５とが向き合うように配置され、かつ、第１連結部材５０の腕部５２と第２連結部材７０の腕部７２とは、図６Ｂに示すように、円周方向に交互に並ぶように配置されている。なお、第１連結部材５０および第２連結部材７０は、金属などの高剛性の材料で構成されている。
【００４８】
カップリング６０は、図６Ａに示すように、第１連結部材５０と第２連結部材７０との間でトルク伝達を行う複数の動力伝達部材６５と、動力伝達部材６５が内周側に連結された短円筒状の環状部材６６とからなっている。
【００４９】
動力伝達部材６５は比較的剛性の低い弾性材料で構成され、略球形に形成されている。動力伝達部材６５を構成する材料としては、ニトリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム、或いはポリウレタン等のエラストマー、樹脂が好ましいがこの限りではない。動力伝達部材６５は、図６Ｂに示すように、円周方向に交互に並んだ第１および第２連結部材５０、７０の腕部５２、７２の間にそれぞれ配置されている。詳述すると、隣り合う第１連結部材５０の腕部５２と第２連結部材７０の腕部７２との円周方向に対向するトルク伝達面５２ａとトルク受面７２ａ間に締め代をもって配置されている。本実施の形態においては、第１連結部材５０と第２連結部材７０とには、それぞれ３個の腕部が形成されているので、６個の動力伝達部材６５が配置されている。
【００５０】
環状部材６６は、図６Ｂに示すように、円周方向に交互に配置された第１連結部材５０の腕部５２と第２連結部材７０の腕部７２の径方向で外方に配置されている。環状部材６６の内周側には、環状部材６６の中心に向かって突出する複数の支持部６７が円周方向に等間隔に設けられている。支持部６７のそれぞれには、環状部材６６の中心側となる端部に動力伝達部材６５が連結されている。カップリング６０はこのような構成となっているので、第１および第２連結部材５０、７０に対して相対回転不能となっている。環状部材６６は、組み付け状態において、連結された動力伝達部材６５を環状部材６６の中心方向に予圧している。なお、本実施の形態においては、環状部材６６と動力伝達部材６５と支持部６７とは一体に形成されている。
【００５１】
第２実施の形態における電動モータ１とウォーム３との連結構造は上述の通りとなっているので、トルクの伝達経路は次の通りである。すなわち、電動モータ１から発生させたトルクは、出力軸８に連結された第１連結部材５０の腕部５２に伝えられ、腕部５２のトルク伝達面５２ａからカップリング６０の動力伝達部材６５を押すようにしてカップリング６０に伝えられる。カップリング６０に伝えられたトルクは動力伝達部材６５を伝わり、第２伝達部材７０の腕部７２のトルク受面７２ａを押すようにしてウォーム３に伝えられる。このようにして、電動モータ１から発生させたトルクはウォーム３に伝えられる。
【００５２】
動力伝達部材６５は上述した通り略球形に形成されている。したがって、動力伝達部材６５の、腕部５２のトルク伝達面５２ａおよび腕部７２のトルク受面７２ａと接触する部分は部分球面形状である。また、第１および第２連結部材５０、７０の腕部５２、７２に形成されたトルク伝達面５２ａおよびトルク受面７２ａは、上述した通り腕部５２、７２の内方に向かって凹んだ曲面となっている。トルク伝達面５２ａおよびトルク受面７２ａを構成する曲面は、カップリング６０の動力伝達部材６５よりも曲率の小さな曲面となっている。動力伝達部材６５とトルク伝達面５２ａおよびトルク受面７２ａとはこのような構成であるので、動力伝達部材６５とトルク伝達面５２ａおよびトルク受面７２ａとの接触はそれぞれ面接触となっている。
【００５３】
本実施の形態においても、第１実施の形態と同様に、モータ出力軸とウォームとは、カップリングの動力伝達部材の弾性変形により偏芯や揺動を許容される。このため、ウォームやモータ出力軸の精度を要求されることはなく、製造コストを低減することができ、電動モータの組付け精度に影響されることなく安定した性能が得られる。
【００５４】
更に、本実施の形態においては、カップリングの動力伝達部材を略球形とすることにより、動力伝達部材とトルク伝達面およびトルク受面との接触状態の安定化を図ることができる。すなわち、モータ出力軸とウォームとの両軸間に偏角、偏芯が生じても、動力伝達部材とトルク伝達面およびトルク受面との接触位置はそれぞれ変化するが接触状態は変化しない。つまり、両軸間に偏角、偏芯が生じても、局所的な接触や片当たり等が生じることはなく、面接触から線接触に変化することもない。したがって常に安定した伝達特性を維持することができる。また、動力伝達部材を略球形とすることで、電動モータとウォームとの連結工程におけるカップリングの位相合わせに対する許容角度が緩和される。この結果、電動モータとウォームとの連結工程を簡素化することができる。
【００５５】
本実施の形態においては、第１および第２連結部材の腕部にそれぞれ形成されたトルク伝達面およびトルク受面は、カップリングの動力伝達部材よりも曲率の小さな曲面となっている。このため、高トルクの伝達時には動力伝達部材との接触面積を大きくすることができ、応力を緩和できる。トルク伝達がない場合、或いは低トルクの伝達時には接触面積が小さいため、締め代に対する弾性反力の変化が小さく、摩擦抵抗が生じ難い。したがってウォームの揺動を阻害する可能性が低減する。
【００５６】
動力伝達部材の弾性反力により、腕部のトルク伝達面もしくはトルク受面の動力伝達部材との接触面に対して垂直方向の力が生じる。動力伝達部材とトルク伝達面もしくはトルク受面との接触面が平面の場合にあっては、モータ出力軸とウォームとの間に相対ねじれが生じて互いの接触面が平行でなくなると、動力伝達部材には径方向に力が作用し、変位を生じることとなる。これに対し、本実施形態の構成にあっては、接触面は曲面であり曲率があるので動力伝達部材の弾性反力は動力伝達部材の略中心方向に向かう。このため径方向に力が発生しづらく、変位を生じ難い。同様に、腕部のトルク伝達面もしくはトルク受面の動力伝達部材との接触面を略部分球面状の窪みとする構成にした場合には、動力伝達部材にはウォーム軸方向の変位を生じ難くなる。
【００５７】
また、動力伝達部材に永久歪みが生じても、カップリングの環状部材が動力伝達部材を環状部材の中心方向へ予圧しているので、動力伝達部材が配置された曲面間の楔効果によりガタが発生することはない。
【００５８】
次に、本発明の第３実施の形態について説明する。第３実施の形態は、第２実施の形態と略同様であるので、第２実施の形態と異なる構成について説明する。第２実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
【００５９】
図７は、第３実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の動力補助部の一部を断面で示す図である。図８は、第３実施の実施の形態における電動モータ１の出力軸８とウォーム３との連結構造部の分解斜視図である。図９は、第３実施の形態において、図７のＡ−Ａ線の断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
【００６０】
本実施形態においては、モータ出力軸８のウォーム３側の端部８ａとウォーム３の出力軸８側の端部３ａとには、それぞれ、第２実施の形態と同様に第１連結部材１５０と第２連結部材１７０とが設けられている。第１連結部材１５０は出力軸８と一体回転し、第２連結部材１７０はウォーム３と一体回転する。第１連結部材１５０と第２連結部材１７０とは、図８に示すように、カップリング１６０によって連結されている。カップリング１６０の構成は第２実施の形態におけるカップリング６０と同様の構成であり、第１および第２連結部材１５０、１７０に対して相対回転不能となっている。
【００６１】
第１連結部材１５０は、図８に示すように、出力軸８の外周側に配置されるフランジ部１５１と、フランジ部１５１に形成された複数の腕部１５２とを備えている。フランジ部１５１には、出力軸８のウォーム３側の端部８ａが挿通される中心孔１５３が形成されている。中心孔１５３は、ウォーム３に向かって軸方向に突出した円筒状の嵌合部１５４内に形成されている。出力軸８のウォーム３側の端部８ａは嵌合部１５４に内嵌されている。
【００６２】
フランジ部１５１の複数の腕部１５２はウォーム３側の面１５５に、ウォーム３側に向かって軸方向に突出して形成されている。本実施の形態においては、腕部１５２は３個形成されている。腕部１５２は、フランジ部１５１のウォーム３側の面１５５上に円周方向に等間隔で形成されている。腕部１５２は、ウォーム３側に向かって嵌合部１５４よりも大きく突出している。腕部１５２の内周側は嵌合部１５４の外周と連続しており、嵌合部１５４から放射方向にフランジ部１５１の外周と同径の位置まで延在している。
【００６３】
腕部１５２の円周方向で両側の面には、トルク伝達面１５２ａが形成されている。トルク伝達面１５２ａは、腕部１５２の内方に向かって凹んだ所定の曲率の曲面となっている。トルク伝達面１５２ａの曲面は略部分球面状の窪みに形成しても良い。トルク伝達面１５２ａは、カップリング１６０の動力伝達部材１６５と接触し、トルク伝達を行う。
【００６４】
第２連結部材１７０は、図８に示すように、第１連結部材１５０と同様に、フランジ部１７１と、中心孔１７３と、中心孔１７３の周りを出力軸８に向かって延びる嵌合部１７４とを備えている。フランジ部１７１の出力軸８側の面１７５上には複数の腕部１７２が突出して形成され、腕部１７２の円周方向で両側の面にはトルク受面１７２ａが形成されている。出力軸８の第１連結部材１５０とウォーム３の第２連結部材１７０とは、カップリング１６０を介して連結されている。第１連結部材１５０と第２連結部材１７０とは、それぞれの腕部１５２、１７２が形成された側のフランジ部の面１５５と１７５とが向き合うように配置され、かつ、第１連結部材１５０の腕部１５２と第２連結部材１７０の腕部１７２とは、図９に示すように、円周方向に交互に並ぶように配置されている。なお、第１連結部材１５０および第２連結部材１７０は、金属などの高剛性の材料で構成されている。
【００６５】
第１連結部材１５０の腕部１５２に形成されたトルク伝達面１５２ａの外径側寄りの部位は、円周方向に突出して凸部１８０を形成している。凸部１８０は、カップリング１６０を組付けた状態においては、動力伝達部材１６５を環状部材１６６に支持する支持部１６７に向かって突出している。
【００６６】
凸部１８０の第１連結部材１５０の軸芯側となる面１８０ａは、動力伝達部材１６５と支持部１６７との連結部近傍であって、略球形の動力伝達部材１６５が環状部材１６６の内周と略径方向に対向する部位で該動力伝達部材１６５と接触している。つまり、動力伝達部材１６５の、環状部材１６６の内周側と略径方向に対向する側の部位と、環状部材１６６の内周側との間に凸部１８０が位置する構成となっている。
【００６７】
凸部１８０の円周方向側の先端面１８０ｂは、動力伝達部材１６５と環状部材１６６とを連結する支持部１６７とは接触していない。したがって凸部１８０の先端面１８０ｂと支持部１６７との間には隙間１８２が存在している。この隙間１８２は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。
【００６８】
第２連結部材１７０の腕部１７２に形成されたトルク受面１７２ａの外径側寄りの部位も、第１連結部材１５０と同様に円周方向に突出して凸部１９０を形成している。
【００６９】
第２連結部材１７０の腕部１７２に形成された凸部１９０の円周方向側の先端面１９０ｂも、動力伝達部材１６５と環状部材１６６とを連結する支持部１６７とは接触していない。したがって第２連結部材１７０の凸部１９０の先端面１９０ｂと支持部１６７との間には隙間１９２が存在している。この隙間１９２は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。
【００７０】
このように、動力伝達部材１６５は、第１および第２連結部材１５０、１７０の円周方向で両側の部位が第１連結部材１５０のトルク伝達面１５２ａおよび第２連結部材１７０のトルク受面１７２ａとそれぞれ接触し、環状部材１６６と略径方向に対向する側の部位が第１連結部材１５０の腕部１５２に形成された凸部１８０の軸心側の面１８０ａおよび第２連結部材１７０の腕部１７２に形成された凸部１９０の軸心側の面１９０ａとそれぞれ接触している構成となっている。
【００７１】
トルク伝達時においては、動力伝達部材１６５が第１連結部材１５０のトルク伝達面１５２ａと、第２連結部材１７０のトルク受面１７２ａと、凸部１８０および凸部１９０とに接触していることで第１連結部材１５０と第２連結部材１７０との接触面間でトルクの伝達が行われる。このとき、動力伝達部材１６５には回転による遠心力が作用するが、動力伝達部材１６５の環状部材１６６と略径方向に対向する側には、第１連結部材１５０の腕部１５２に形成された凸部１８０および第２連結部材１７０の腕部１７２に形成された凸部１９０が接触して配置されているため、動力伝達部材１６５の径方向への変位が規制される。
【００７２】
一方、凸部１８０の円周方向側の先端面１８０ｂと支持部１６７とは、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間１８２が存在しているので、動力伝達部材１６５と凸部１８０との間でトルクの伝達は行われない。同様に、凸部１９０の円周方向側の先端面１９０ｂと支持部１６７とは、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間１９２が存在しているので、動力伝達部材１６５と凸部１９０との間でトルクの伝達は行われない。
【００７３】
本実施形態はこのような構成であるため、出力軸８の回転時、すなわちトルク伝達時に動力伝達部材１６５の径方向への移動が規制され、動力伝達部材１６５は第１連結部材１５０の腕部１５２に形成されたトルク伝達面１５２ａおよび第２連結部材１７０の腕部１７２に形成されたトルク受面１７２ａのそれぞれほぼ同じ箇所に接触して毎回トルクを伝達することとなる。その結果、上記第２実施の形態の効果に加え、捩り剛性のばらつきを少なくすることができるという効果を発揮する。
【００７４】
ステアリングホイールの操舵は、中立状態からステアリングを回転させ、ステアリングを回転させた状態から中立状態へ戻すという動作を繰り返し行うが、本実施形態の構成によれば、各操舵時にトルクフィーリングの変化が発生せず、常に同じステアリングフィーリングを得ることができる。
【００７５】
なお、本実施形態は、上記のような電動パワーステアリング装置に限らず、回転伝達機構に用いられる部材で遠心力による径方向への変位を規制したいものにも適用が可能である。
【００７６】
次に、本発明の第４実施の形態について説明する。第４実施の形態は、第２実施の形態および第３実施の形態と略同様であるので、これらの実施の形態と異なる構成について説明する。第２および第３実施の形態と同一の構成については同一の符号を用いる。
【００７７】
図１０は、第４実施の形態において、図７のＡ−Ａ線に相当する断面のうち連結構造部を軸方向から見た図である。
【００７８】
モータ出力軸８のウォーム３側の端部８ａとウォーム３の出力軸８側の端部３ａとには、それぞれ、第１連結部材２００と第２連結部材２２０とが設けられている。第１連結部材２００は出力軸８と一体回転し、第２連結部材２２０はウォーム３と一体回転する。第４実施の形態においては、第１連結部材２００およびカップリング２３０の構成が第２実施の形態と異なっている。
【００７９】
第１連結部材２００のフランジ部２０１の中心部には、軸方向でウォーム３方向に突出する円筒部２４０が形成されている。円筒部２４０は、円周方向に所定の間隔で配置された第１連結部材２００の複数の腕部２０２の径方向で内方に配置されている。円筒部２４０の外周側と腕部２０２の内周側とは連続しておらず、また、円筒部２４０は腕部２０２と同程度にウォーム３方向に向かって突出しており、第２実施の形態における嵌合部５４および腕部５２とは構成が異なっている。円筒部２４０の内周側には、出力軸８の端部８ａが内嵌されている。第２連結部材２２０の構成は、第２実施の形態における第２連結部材７２の構成と同様である。
【００８０】
第１連結部材２００と第２連結部材２２０とは、図１０に示すように、カップリング２３０によって連結されている。本実施形態におけるカップリング２３０は、図１０に示すように、第１連結部材２００と第２連結部材２２０との間でトルク伝達を行う複数の動力伝達部材２６５と、動力伝達部材２６５が外周側に連結された環状部材２３２とからなっている。
【００８１】
環状部材２３２の内周側には第１連結部材２００に形成された円筒部２４０が挿通され、環状部材２３２を支持している。環状部材２３２は、円周方向に交互に配置された第１連結部材２００の腕部２０２と第２連結部材２２０の腕部２２２の径方向で内方に配置されている。環状部材２３２の外周には、環状部材２３２の外径方向に向かって突出する複数の支持部２３５が円周方向に等間隔に設けられている。支持部２３５のそれぞれには、環状部材２３２の径方向で外方となる端部に動力伝達部材２６５が連結されている。カップリング２３０は、第１および第２連結部材２００、２２０に対して相対回転不能となっている。
【００８２】
第１連結部材２００に形成された腕部２０２の内周側寄りの端部２０２ｂは、第３実施の形態における凸部１８０に相当する部位は形成されていないので、動力伝達部材２６５と環状部材２３２とを連結する支持部２３５とは接触していない。したがって腕部２０２の内周側寄りの端部２０２ｂと支持部２３５との間には隙間２３８が存在している。この隙間２３８は最大仕様のトルクを伝達する時でも存在するように設定されている。第２連結部材２２０に形成された腕部２２２の内周側寄りの端部２２２ｂも、同様に支持部２３５と接触していないので、腕部２２２の内周側寄りの端部２２２ｂと支持部２３５との間には隙間２４８が存在している。
【００８３】
トルク伝達時においては、動力伝達部材２６５が第１連結部材２００の腕部２０２に形成されたトルク伝達面２０２ａおよび第２連結部材２２０の腕部２２２に形成されたトルク受面２２２ａに接触していることで第１連結部材２００と第２連結部材２２０との間でトルクの伝達が行われる。このとき、動力伝達部材２６５には回転による遠心力が作用するが、動力伝達部材２６５は、支持部２３５によって環状部材２３２と連結されているため、動力伝達部材２６５の径方向への変位が規制される。
【００８４】
一方、第１連結部材２００の腕部２０２と支持部２３５との間には、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間２３８が存在しているので、腕部２０２と支持部２３５との間でトルクの伝達は行われない。同様に、第２連結部材２２０の腕部２２２と支持部２３５との間には、最大仕様のトルクを伝達する時でも隙間２４８が存在しているので、腕部２２２と支持部２３５との間でトルクの伝達は行われない。
【００８５】
本実施形態はこのような構成であるため、出力軸８の回転時、すなわちトルク伝達時に動力伝達部材２６５の径方向への移動が規制され、第３実施の形態と同様に、動力伝達部材２６５は第１連結部材２００の腕部２０２に形成されたトルク伝達面２０２ａおよび第２連結部材２２０の腕部２２２に形成されたトルク伝達面２２２ａのそれぞれほぼ同じ箇所に接触して毎回トルクを伝達することとなる。その結果、上記第３実施の形態と同様、第２実施の形態の効果に加えて、捩り剛性のばらつきを少なくすることができるという効果を発揮する。
【００８６】
なお、本実施形態も第３実施の形態と同様に、上記のような電動パワーステアリング装置に限らず、回転伝達機構に用いられる部材で遠心力による径方向への変位を規制したいものにも適用が可能である。

Claims (2)

1. 電動モータから発生させる補助操舵トルクを、ウォームとウォームホイールとを備えた減速機を介し、操舵機構の出力軸に伝達するために、
   前記電動モータの出力軸の前記ウォーム側端部に形成され、円周方向に所定間隔で設けられ前記ウォームに向かって軸方向に突出しかつ放射方向に延在する複数のトルク伝達用腕部と、
   前記ウォームの前記電動モータ側端部に形成され、前記トルク伝達用腕部と円周方向に所定間隔でかつ交互に設けられ、前記電動モータの出力軸に向かって軸方向に突出しかつ放射方向に延在する複数のトルク受用腕部と、
   前記電動モータの出力軸と前記ウォームとの間に配置され、前記電動モータの出力軸と前記ウォームとを連結するカップリングと、
   前記ウォームを前記ウォームホイールヘ付勢するための予圧機構とを備え、
   前記カップリングは、前記トルク伝達用腕部に接触してトルクを受けるためのトルク受面と前記トルク受用腕部に接触してトルクを伝達するためのトルク伝達面とを備えたトルク伝達部が形成された弾性部材からなる電動パワーステアリング装置において、
   前記弾性部材は、軸方向に貫通する中心孔と、前記中心孔に連続し、前記中心孔を中心として周方向に所定間隔で設けられ、軸方向および放射方向に延在し、前記トルク伝達用腕部と前記トルク受用腕部とがそれぞれ個別に交互に挿入され、外方側が閉じている複数の孔とを有し、前記複数の孔の周方向に隣り合う前記孔に挟まれた部分で前記トルク伝達部を構成しており、
   前記出力軸の前記ウォーム側端部の中心部または前記ウォームの前記出力軸側端部の中心部にはそれぞれ向かい合う方向に突出する円筒状突出部が形成され、これらの円筒状突出部が前記中心孔に挿入されることにより前記出力軸の前記ウォーム側端部および前記ウォームの前記出力軸側端部は位置決めされており、
   前記弾性部材の外周部には、トルク伝達時の該弾性部材の変形を抑制するための環状部材が設けられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記カップリングの前記トルク伝達部には、前記電動モータの出力軸の前記ウォーム側端部面と前記ウォームの前記電動モータ側端部面との少なくとも一方に接触する凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。