JP5929108B2 - 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の連結に適した軸連結機構に関する。

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、例えば特許文献１に示されるように、ゴム等のスペーサを設けることが提案されている。

特開２００６−１７７５０５号公報

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、基部と、この基部の外周縁の内側に形成されていると共に一方の連結基体の突部が嵌合されている一方の嵌合凹部と、軸心周りの方向において一方の嵌合凹部に対して離間しており、基部の外周縁の内側に形成されていると共に他方の連結基体の突部が嵌合されている他方の嵌合凹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弾性変形可能である。

本発明による軸連結機構によれば、特に、軸心周りの方向において弾性変形可能な回転伝達部材は、基部と、この基部の外周縁の内側に形成されていると共に一方の連結基体の突部が嵌合されている一方の嵌合凹部と、軸心周りの方向において一方の嵌合凹部に対して離間しており、基部の外周縁の内側に形成されていると共に他方の連結基体の突部が嵌合されている他方の嵌合凹部とを具備しているために、回転伝達部材の基部の一方及び他方の嵌合凹部間の部位における軸心周りの方向の圧縮変形が当該回転伝達部材の基部の外周縁によって抑制される結果、当該回転伝達部材の基部の一方及び他方の嵌合凹部間の部位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。

本発明の軸連結機構では、回転伝達部材の基部は環状であり、一方及び他方の嵌合凹部の夫々は、回転伝達部材の基部の内周縁の外側に形成されていてもよい。

本発明の軸連結機構では、回転伝達部材の基部は、軸方向において対向する一対の環状面を有しており、一方及び他方の嵌合凹部は、有底の凹所であってもよいが、これらと共に又はこれに代えて、一方の環状面から他方の環状面まで軸方向に伸びた貫通孔からなっていてもよい。

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。

図１は、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２は、図１に示す例の組み立てた正面図である。 図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。

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、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。

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に当該環状面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１２０°の等角度間隔で配された三個の直方体状の突部１３と、基部１１に設けられていると共に回転軸２が嵌着された貫通孔１４とを具備している。

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方形の側面２１及び２２を有しており、側面２１及び２２が交叉する突部１３の角部とこの角部に対して対角に位置する突部１３の角部とを結ぶ線は、基部１１の中心を通るようになっている。

連結基体３と同一に形成されている剛性の連結基体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に当該環状面１７からＡ方向に一体的に突出していると共にＲ方向に１２０°の等角度間隔で配された三個の直方体状の突部１８と、基部１６に設けられていると共にステアリング軸４が嵌着された貫通孔１９とを具備している。

突部１８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方形の側面２３及び２４を有しており、側面２３及び２４が交叉する突部の１３の角部とこの角部に対して対角に位置する突部の角部とを結ぶ線は、基部１６の中心を通るようになっている。

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の円環状の外周縁３２の内側であって基部３１の円環状の内周縁３３の外側において当該基部３１に形成されていると共に連結基体３の突部１３が夫々挿入されている一方の三個の嵌合凹部３６と、Ｒ方向において嵌合凹部３６の夫々に対して離間しており、基部３１の外周縁３２の内側であって内周縁３３の外側において当該基部３１に形成されていると共に連結基体５の突部１８が夫々挿入されている他方の三個の嵌合凹部３７とを具備している。

基部１１及び１６と同心に配された基部３１は、Ａ方向において対向する一対の環状面３４及び３５を有しており、環状面３４は環状面１２に、環状面３５は環状面１７に夫々接触する。

嵌合凹部３６及び３７の夫々は、本例では、環状面３４から環状面３５までＡ方向に伸びた貫通孔からなり、三個の嵌合凹部３６は、Ｒ方向において１２０°の等角度間隔で夫々互いに離間して配されており、三個の嵌合凹部３７は、Ｒ方向において１２０°の等角度間隔で夫々互いに離間して配されており、嵌合凹部３６及び３７は、Ｒ方向において６０°の等角度間隔をもって夫々互いに隣り合って配されている。

Ｒ方向において、三個の嵌合凹部３６のうちの二つの嵌合凹部３６間には三個の嵌合凹部３７のうちの一つの嵌合凹部３７が、三個の嵌合凹部３７のうちの二つの嵌合凹部３７間には三個の嵌合凹部３６のうちの一つの嵌合凹部３６が夫々配されており、嵌合凹部３６及び３７の夫々は、Ｒ方向において基部３１の側面３８及び３９により規定されている。

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と共に各嵌合凹部３６を規定するＲ方向の側面３８及び３９に夫々接触しており、連結基体５の各突部１８は、Ｒ方向のその各側面２３及び２４で、Ｒ方向において対面すると共に各嵌合凹部３７を規定する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による回転伝達部材６の基部３１の主に嵌合凹部３６及び３７間の部位の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。

回転軸２に連結される連結基体３と、ステアリング軸４に連結される連結基体５と、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Ｒ方向の回転を連結基体５に伝達する回転伝達部材６とを具備しており、連結基体３及び５の夫々が、基部１１及び１６と、基部１１及び１６からＡ方向に一体的に突出した突部１３及び１８とを具備しており、回転伝達部材６が、基部３１と、基部３１の外周縁３２の内側に形成されていると共に連結基体３の突部１３が嵌合されている嵌合凹部３６と、Ｒ方向において嵌合凹部３６に対して離間しており、基部３１の外周縁３２の内側に形成されていると共に連結基体５の突部１８が嵌合されている嵌合凹部３７とを具備しており、回転伝達部材６がＲ方向において弾性変形可能である本例の軸連結機構１によれば、回転伝達部材６の基部３１の嵌合凹部３６及び３７間の部位におけるＲ方向の圧縮変形が当該回転伝達部材６の基部３１の外周縁３２によって抑制される結果、当該回転伝達部材６の基部３１の嵌合凹部３６及び３７間の部位のＲ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６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、回転軸２及びステアリング軸４間のＲ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。

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 (4)

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、一方の連結基体は、第一の基部と、この第一の基部から軸方向に一体的に突出していると共に軸心周りの方向に等角度間隔で配された直方体状の第一の突部とを具備しており、他方の連結基体は、第二の基部と、この第二の基部から軸方向に一体的に突出していると共に軸心周りの方向に等角度間隔で配された直方体状の第二の突部とを具備しており、回転伝達部材は、第三の基部と、この第三の基部の外周縁の内側に形成されていると共に一方の連結基体の第一の突部が嵌合されている一方の嵌合凹部と、軸心周りの方向において一方の嵌合凹部に対して離間しており、第三の基部の外周縁の内側に形成されていると共に他方の連結基体の第二の突部が嵌合されている他方の嵌合凹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弾性変形可能であり、第一の突部は、軸心周りの方向において剛性回転伝達面としての第一の一対の方形の側面を有しており、第二の突部は、軸心周りの方向において剛性回転伝達面としての第二の一対の方形の側面を有しており、第一の一対の側面が交叉する第一の突部の第一の角部とこの第一の角部に対して対角に位置する第一の突部の第二の角部とを結ぶ線は、第一の基部の中心を通るようになっており、第二の一対の側面が交叉する第二の突部の第三の角部とこの第三の角部に対して対角に位置する第二の突部の第四の角部とを結ぶ線は、第二の基部の中心を通るようになっている軸連結機構。
2. 回転伝達部材の第三の基部は環状であり、一方及び他方の嵌合凹部の夫々は、回転伝達部材の第三の基部の内周縁の外側に形成されている請求項１に記載の軸連結機構。
3. 回転伝達部材の第三の基部は、軸方向において対向する一対の環状面を有しており、一方及び他方の嵌合凹部は、一方の環状面から他方の環状面まで軸方向に伸びた貫通孔からなる請求項１又は２に記載の軸連結機構。
4. 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３のいずれか一項に記載の軸連結機構。

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