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JP6485543B2 - トルク伝達用継手及びウォーム減速機 - Google Patents

トルク伝達用継手及びウォーム減速機 Download PDF

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Description

本発明のトルク伝達用継手は、各種機械装置に組み込まれ、駆動軸と被駆動軸との間でトルクを伝達する為に利用する。又、本発明のウォーム減速機は、例えば、電動式パワーステアリング装置に組み込まれる。
操舵輪(フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪)に舵角を付与する際に、運転者がステアリングホイールを操作する為に要する力を軽減する装置として、パワーステアリング装置が広く使用されている。又、この様なパワーステアリング装置のうち、補助動力源として電動モータを使用する電動式パワーステアリング装置も、近年普及し始めている。この様な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の操作に伴い回転するステアリングシャフト又はこのステアリングシャフトの回転に伴って変位する部材に対し、電動モータの補助動力が減速機を介して付与される。当該電動モータから付与される補助動力の方向は、ステアリングホイールから付与される力と同方向である。上記減速機として、一般的には、ウォーム減速機が使用される。ウォーム減速機を使用した電動式パワーステアリング装置の場合、電動モータにより回転駆動されるウォームと、ウォームホイールと、が互いに噛合する。ウォームホイールは、ステアリングシャフト、又は当該ステアリングシャフトの回転に伴って変位する部材に動力伝達可能に係合した部材である回転軸と共に回転する。このように、電動モータの補助動力は回転軸に伝達自在とされる。但し、ウォーム減速機の場合、何らの対策も施さないと、回転軸の回転方向を変える際に、ウォームとウォームホイールとの噛合部に存在するバックラッシュによって、歯打ち音と呼ばれる不快な異音が発生する場合がある。
この様な歯打ち音の発生を抑制するために、従来から、ばね等の弾性部材によりウォームをウォームホイールに向けて弾性的に押圧する事が考えられている。図20〜21は、特許文献1に記載された電動式パワーステアリング装置の1例を示している。ステアリングホイール1により所定方向に回転させられるステアリングシャフト2の前端部は、ハウジング3の内側に回転自在に支持されており、この部分にウォームホイール4が固定されている。又、ウォーム8の軸方向中間部にはウォーム歯6が設けられる。ウォーム歯6とウォームホイール4の外周面に形成された歯部5とが噛合した状態で、ウォーム8のうち、ウォーム歯6を挟んだ軸方向2箇所位置(ウォーム歯6の軸方向両側位置)が、深溝型玉軸受等の1対の転がり軸受9a、9bにより、ハウジング3内に回転自在に支持されている。この様なウォーム8は、基端部に接続された電動モータ7の出力軸により回転駆動可能とされている。更に、ウォーム8の先端部で転がり軸受9aよりも突出した部分には、押圧駒10が外嵌される。押圧駒10とハウジング3との間には、コイルばね11等の弾性部材を設けている。そして、このコイルばね11により、押圧駒10を介して、ウォーム8のウォーム歯6を、ウォームホイール4の歯部5に向け押圧している。この様な構成により、これらウォーム歯6と歯部5との間のバックラッシュを抑え、歯打ち音の発生を抑えている。
上述の様な従来構造の場合、ウォーム歯6と歯部5との噛合部で歯打ち音が発生する事を抑えられるが、電動モータ7の出力軸12の先端部とウォーム8の基端部との結合部分で発生する異音を抑える為には改良の余地がある。この点に就いて、以下に説明する。図示の構造の場合、電動モータ7の出力軸12の先端部とウォーム8の基端部とをトルクの伝達を可能に結合する為に、ウォーム8の基端部にスプライン孔13が形成されている。スプライン孔13は、ウォーム8の基端面に向かって開口する。一方、出力軸12の先端部には、スプライン軸部14が形成される。そして、スプライン軸部14とスプライン孔13とをスプライン係合させる事で、出力軸12とウォーム8とがトルク伝達可能に結合される。
スプライン軸部14とスプライン孔13とが、周方向の隙間なく(バックラッシュなしで)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8の基端部との結合部(スプライン係合部)で、異音が発生する事はない。しかし、図21に示す様に、コイルばね11により、ウォーム8のウォーム歯6をウォームホイール4の歯部5に向け弾性的に押圧し、ウォーム歯6と歯部5との間のバックラッシュを抑える構造の場合には、ウォーム8を揺動変位させる必要があるため、スプライン係合部のバックラッシュを完全になくす事はできず、異音の発生を防止する事は難しい。
特許文献2には、電動モータの出力軸とウォーム軸とを、金属製で円柱状の動力伝達部材を介して結合する事により、ウォーム軸の揺動変位を円滑にできる構造が記載されている。この様な特許文献2に記載された発明の場合にも、ウォーム軸を揺動変位させる為、動力伝達部材の両端部に設けられたスプライン軸部(雄スプライン)と、ウォーム軸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(雌スプライン)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する。この為、回転軸の回転方向を変える際に、異音が発生する可能性がある。
日本国特開2004−306898号公報 日本国特開2012−131249号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑み、駆動軸と被駆動軸との中心軸同士が互いに不一致になっても、駆動軸と被駆動軸との間でのトルク伝達を円滑に行う事ができ、駆動軸と被駆動軸との間での異音の発生防止を図り易い、トルク伝達用継手を実現する事を目的としている。
本発明のトルク伝達用継手及びウォーム減速機のうちのトルク伝達用継手は、軸方向に関して互いに直列に配置された、駆動軸の軸方向一端部と被駆動軸の軸方向他端部との間でトルクを伝達するものであって、カップリングと、駆動側伝達部と、被駆動側伝達部とを備える。
カップリングは、内外両周面のうちの一方の周面に、径方向(この一方の周面が内周面である場合には、径方向内方。この一方の周面が外周面である場合には、径方向外方。)に突出するカップ側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、カップ側凹凸部を設けている。
前記駆動側伝達部は、前記駆動軸の軸方向一端部に設けられ、内外両周面のうち、前記カップ側凹凸部に対向する周面に、径方向(このカップ側凹凸部に対向する周面が外周面である場合には、径方向外方。このカップ側凹凸部に対向する周面が内周面である場合には、径方向内方)に突出する駆動側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、駆動側凹凸部を設けている。
前記被駆動側伝達部は、前記被駆動軸の軸方向他端部に設けられ、内外両周面のうち、前記カップ側凹凸部に対向する周面に、径方向(このカップ側凹凸部に対向する周面が外周面である場合には、径方向外方。このカップ側凹凸部に対向する周面内周面である場合には、径方向内方)に突出する被駆動側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、被駆動側凹凸部を設けている。
又、前記各カップ側凸部の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、前記各カップ側凸部の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしている。
そして、前記駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向他側半部に係合させると共に、前記被駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向一側半部に係合させている。
尚、上述の様な本発明のトルク伝達用継手を実施する場合に好ましくは、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記駆動側、被駆動側各凸部の周方向側面の軸方向に関する少なくとも一部を前記各カップ側凸部の周方向側面に、周方向に関してがたつきなく当接させ、又は近接対向させる(前記駆動側、被駆動側両凹凸部の軸方向に関する少なくとも一部を前記カップ側凹凸部に、周方向に関してがたつきなく係合させる)。
上述の様な本発明のトルク伝達用継手を実施する場合に、記各カップ側凸部の軸方向両端面に、軸方向に凹んだ凹部を形成する。
上述の様な本発明のトルク伝達用継手を実施する場合に好ましくは、前記駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向他側半部に、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記各駆動側凸部の周方向側面と前記各カップ側凸部の周方向側面との間に軸方向他側に向かう程周方向に関する幅寸法が大きくなる駆動側隙間が介在した状態で、係合させる。又、前記被駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向一側半部に、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記各被駆動側凸部の周方向側面と前記各カップ側凸部の周方向側面との間に軸方向一側に向かう程周方向に関する幅寸法が大きくなる被駆動側隙間が介在した状態で、係合させる。
この様な発明を実施する場合に好ましくは、前記各カップ側凸部の周方向側面を、これら各カップ側凸部の周方向に関する幅寸法が、軸方向中間部で最も大きく、軸方向両端部に向かう程小さくなる方向に傾斜した(軸方向に関して端部に近付くほど、周方向に関する突出量が小さくなる方向に傾斜した)、クラウニング形状とする。
例えば、前記駆動側、被駆動側各凸部の周方向両側面を、互いに平行な平坦面とする事もできるし、これら駆動側、被駆動側各凸部の周方向に関する幅寸法を、軸方向中間部で最も大きく(厚く)、軸方向両端部に向かう程小さく(薄く)なる方向に傾斜した、クラウニング形状とする事もできる。
又、上述の様な発明を実施する場合に好ましくは、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記各駆動側凸部の周方向側面のうちの軸方向一端部と前記カップ側凸部の周方向側面とを、周方向に関してがたつきなく当接させ、又は近接対向させる。又、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記各被駆動側凸部の周方向側面のうちの軸方向他端部と前記各カップ側凸部の周方向側面とを、周方向に関してがたつきなく当接乃至近接対向させる。
又、上述の様な発明を実施する場合に好ましくは、前記カップリングの内外両周面のうちの一方の周面には、径方向に突出するカップ側突出部が形成され、前記カップ側突出部は、前記駆動側伝達部及び前記被駆動側伝達部の軸方向における間に位置する。
又、上述の様な発明を実施する場合に前記各カップ側凸部の軸方向両端面とカップリングの外周面とに開口する除肉部が設けられる。
又、上述の様な発明を実施する場合に好ましくは、前記除肉部は、前記各カップ側凸部の軸方向両端面から軸方向内側に向かうにしたがって幅寸法が狭くなる三角形部と、前記三角形部の先端部に接続し、さらに軸方向内側に延びる矩形部と、からなる。
又、ウォーム減速機は、ハウジングと、ウォームホイールと、ウォームと、電動モータとを備える。
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、軸方向中間部に設けられたウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させた状態で、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為のものである。
そして、前記ウォームと前記電動モータの出力軸とをトルク伝達用継手により、トルクの伝達を可能に接続している。
特に本発明のウォーム減速機に於いては、前記トルク伝達用継手を、上述の様な本発明のトルク伝達用継手とする。この場合、前記電動モータの出力軸が前記駆動軸に相当し、前記ウォーム軸が前記被駆動軸に相当する。
上述の様な本発明のウォーム減速機を実施する場合に好ましくは、前記ウォームの先端部(トルク伝達用継手を介して電動モータの出力軸に接続された側とは反対側の端部)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弾性的に押圧する予圧付与機構を設ける。
上述の様な本発明のトルク伝達用継手及びウォーム減速機によれば、駆動軸と被駆動軸との中心軸同士が互いに不一致になっても、これら駆動軸と被駆動軸との間でのトルク伝達を円滑に行う事ができ、これら駆動軸と被駆動軸との間での異音の発生防止を図り易くする事ができる。
即ち、本発明の場合には、各カップ側凸部の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、各カップ側凸部の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしている。従って、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士が不一致になると、前記各カップ側凸部の軸方向両端部が(周方向に)弾性変形する事に基づいて、カップリングが、前記駆動軸と前記被駆動軸とのうちの少なくとも一方の軸に対し傾く。これにより、これら駆動軸と被駆動軸との間でトルクの伝達を円滑に行わせる事ができる。
又、本発明の場合、前記各カップ側凸部の軸方向両端部の周方向に関する剛性を小さくし、弾性変形可能に構成する事で、前記カップリングを揺動可能としている。この為、駆動側、被駆動側各凸部の周方向側面のうちの少なくとも一部を前記各カップ側凸部の周方向側面に、周方向に関してがたつきなく当接させ、又は近接対向させる事ができる。そして、この様に構成すれば、前記駆動側、被駆動側各凸部の周方向側面と、前記各カップ側凸部の周方向側面とが強く衝合する(勢い良く衝突する)事を防止でき、これら各周方向側面同士の衝合部での異音の発生を防止できる。
実施形態の第1例を示す、要部拡大断面図。 駆動側伝達部材の端面図。 図2Aのa−a断面図。 被駆動側伝達部材の端面図。 図3Aのb−b断面図。 カップリングの端面図。 図4Aのc―c断面図。 図1のd−d断面図。 図5Aのe−e断面図。 実施形態の第2例を示す、図5Bに相当する図。 実施形態の第3例のカップリングの端面図。 図7Aのf―f断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 実施形態の第4例のカップリングの端面図。 図14Aのg―g断面図。 実施形態の第5例を示す、図5Bと同様の図。 実施形態の第6例を示す、要部拡大断面図。 カップリングの断面図。 実施形態の第3例を示す、要部拡大断面図。 カップリングを構成する芯金の一部展開図。 自動車用操舵装置の1例を示す部分縦断側面図。 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、図20の拡大h−h断面図。
[実施形態の第1例]
図1〜5は、本発明の実施形態の第1例を示している。本例のウォーム減速機15は、ハウジング3と、ウォームホイール4と、ウォーム8aと、電動モータ7(図20〜21参照)と、を備える。
ウォームホイール4は、ハウジング3の内側に回転自在に支持される。ウォームホイール4の外周面には、歯部5が形成される。
ウォーム8aは、軸方向中間部に設けられたウォーム歯6をウォームホイール4の歯部5に噛合させた状態で、ウォーム歯6を挟んだ軸方向2箇所位置(ウォーム歯6の軸方向両側位置)が、深溝玉軸受等である1対の転がり軸受9a、9b(図21参照)により、ハウジング3の内側に回転自在に支持されている。尚、ウォーム8aの先端部と、ハウジング3との間には、押圧駒10とコイルばね11とから成る予圧付与機構16(図21参照)が設けられる。予圧付与機構16は、ウォーム8aに設けたウォーム歯6を、ウォームホイール4の歯部5に向け押圧する。この様な構成により、ウォーム歯6と歯部5との間のバックラッシュを抑え、歯打ち音の発生を抑えている。
電動モータ7は、ハウジング3に対し支持固定される。電動モータ7の駆動軸である出力軸12aの先端部(軸方向一端部、図1の左端部)は、ウォーム8aの基端部(軸方向他端部、図1の右端部)に接続される。これにより、ウォーム8aは電動モータ7によって回転駆動可能とされる。
電動モータ7の出力軸12aの先端部とウォーム8aの基端部とが、トルク伝達用継手17を介して、トルク伝達可能に結合されている。トルク伝達用継手17は、駆動側伝達部18と、被駆動側伝達部19と、カップリング20と、を備える。
駆動側伝達部18は、出力軸12aの出力軸本体21の先端部に、この出力軸本体21とは別体に設けられた、駆動側伝達部材22が支持固定されて成る。駆動側伝達部材22は、例えばポリアミド樹脂等の合成樹脂や焼結金属等の材料製である。駆動側伝達部材22は、駆動側円筒部24と、駆動側凹凸部26と、駆動側鍔部39と、を備える。駆動側円筒部24の中心部には、駆動側係合孔23が形成される。駆動側凹凸部26は、駆動側凸部25、25と、駆動側凹部43と、を備える。駆動側凸部25、25は、駆動側円筒部24の外周面の軸方向一端部から中間部(軸方向他端部を除く部分)の周方向複数箇所に等間隔に、径方向外方(放射方向)に突出する。駆動側凹部43は、周方向に隣り合う駆動側凸部25、25の間に形成される。駆動側鍔部39は、駆動側円筒部24の外周面の軸方向他端部に設けられ、円周方向に連続した円輪状である。
駆動側円筒部24の駆動側係合孔23が、出力軸本体21の先端部外周面に、締り嵌め、或いは、スプライン係合やキー係合等により、相対回転を阻止した状態で(トルクの伝達を可能に)外嵌固定される。これにより、駆動側伝達部材22が出力軸本体21の先端部に支持固定される。又、本例の場合、駆動側凹凸部26を構成する駆動側凸部25、25の周方向両側面は、互いに平行な平坦面である(各駆動側凸部25a、25aの周方向に関する幅寸法は軸方向に亙り同じである)。
被駆動側伝達部19は、ウォーム8aのウォーム軸本体27の基端部に、このウォーム軸本体27とは別体に設けられた、被駆動側伝達部材28が支持固定されて成る。被駆動側伝達部材28は、例えばポリアミド樹脂等の合成樹脂や焼結金属等の材料製である。被駆動側伝達部材28は、被駆動側円筒部30と、被駆動側凹凸部32と、被駆動側鍔部40と、を備える。被駆動側円筒部30の中心部には、被駆動側係合孔29が形成される。被駆動側凹凸部32は、被駆動側凸部31、31と、被駆動側凹部44と、を備える。被駆動側凸部31、31は、被駆動側円筒部30の外周面の軸方向他端部から軸方向中間部(軸方向一端部を除く部分)の周方向複数箇所に等間隔に、径方向外方(放射方向)に突出する。被駆動側凹部44は、周方向に隣り合う被駆動側凸部31、31の間に形成される。被駆動側鍔部40は、被駆動側円筒部30の外周面の軸方向一端部に設けられ、円周方向に連続した円輪状である。
被駆動側円筒部30の被駆動側係合孔29が、ウォーム軸本体27の基端部外周面に、締り嵌め、或いは、スプライン係合やキー係合等により、相対回転を阻止した状態で(トルクの伝達を可能に)外嵌固定される。これにより、被駆動側伝達部材28がウォーム軸本体27の基端部に支持固定される。又、本例の場合、被駆動側凹凸部32を構成する被駆動側凸部31、31の周方向両側面は、互いに平行な平坦面である(各被駆動側凸部31、31の周方向に関する幅寸法は軸方向に亙り同じである)。
カップリング20は、例えばポリアミド樹脂等の合成樹脂やゴムの如きエラストマー、或いは、これら合成樹脂若しくはエラストマーに強化繊維(例えば、ガラス繊維や炭素繊維)を混入したもの等、駆動側、被駆動側両伝達部材22、28を構成する材料よりも軟らかい(剛性が小さい)材料等を射出成形する事により全体を略円筒状に造られている。カップリング20は、カップ側円筒部33と、カップ側凹凸部35と、を備える。カップ側凹凸部35は、カップ側円筒部33の内周面の周方向複数箇所に等間隔に、径方向内方に突出するカップ側凸部34、34が軸方向に亙って形成されて成る、
各カップ側凸部34、34の軸方向両端部には、各カップ側凸部34、34の軸方向両端面とカップリング20(カップ側円筒部33)の外周面とに開口する凹部(除肉部)36、36が設けられる。これにより、各カップ側凸部34、34の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、各カップ側凸部34、34の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしている。凹部36、36の軸方向に関する深さ寸法は、各カップ側凸部34、34の軸方向寸法の1/8〜1/4程度である。又、各凹部36、36同士の間に存在する凸部41、41の周方向に関する幅寸法W41は、各カップ側凸部34、34同士の間に存在するカップ側凹部42、42の周方向に関する幅寸法W42の2〜3倍程度である。尚、各凹部36、36を、カップリング20の内周面に開口した状態で形成したり、カップリング20の内外両周面に開口した(径方向に貫通する)状態で形成する事もできる。又、各カップ側凸部34、34の周方向に関する幅寸法は、径方向内方に向かう程小さく(先細形状に)なっている。又、各カップ側凸部34、34の周方向に関する幅寸法を、駆動側、被駆動側各凸部25、31の周方向に関する幅寸法よりも、軸方向全体に亙って十分に(例えば3〜7倍程度)大きくしている。
出力軸12a(出力軸本体21)の先端部には、駆動側伝達部材22が支持固定される。そして、駆動側伝達部材22の駆動側凹凸部26が、カップリング20のカップ側凹凸部35の軸方向他側半部(図1の右側半部)に、周方向に関してがたつきなく係合される(駆動側凸部25、25とカップ側凸部34、34の軸方向他側半部とが周方向に関して交互に配置される)。即ち、各駆動側凸部25、25の周方向側面と、各カップ側凸部34、34の周方向側面とが、駆動側凹凸部26の軸方向全長に亙り当接し、又は近接対向する。
又、ウォーム8a(ウォーム軸本体27)の基端部には、被駆動側伝達部材28が支持固定される。そして、被駆動側伝達部材28の被駆動側凹凸部32が、カップリング20のカップ側凹凸部35の軸方向一側半部(図1の左側半部)に係合される(被駆動側凸部31、31とカップ側凸部34、34の軸方向一側半部とが周方向に関して交互に配置される)。即ち、各被駆動側凸部31、31の周方向側面と、各カップ側凸部34、34の周方向側面とが、被駆動側凹凸部32の軸方向全長に亙り当接し、又は近接対向する。
カップ側凹凸部35に係合した駆動側凹凸部26と被駆動側凹凸部32は、軸方向位置が重なっておらず、軸方向に直列に配置される。即ち、駆動側伝達部18及び被駆動側伝達部19は、軸方向位置が重なっておらず、軸方向に直列に配置される。
これにより、駆動側伝達部18と被駆動側伝達部19とが、カップリング20を介してトルクの伝達を可能に結合される。尚、本例の場合には、駆動側、被駆動側両凹凸部26、32をカップ側凹凸部35に係合させた状態で、駆動側、被駆動側両鍔部39、40により、カップリング20(カップ側円筒部33)を軸方向両側から挟む(これら駆動側、被駆動側両鍔部39、40をカップリング20の軸方向両端面に当接又は近接対向させる)事で、このカップリング20が、軸方向に過度に変位する事を防止している。
上述の様な本例のウォーム減速機15によれば、出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士が互いに不一致になっても、出力軸12aとウォーム8aとの間でのトルク伝達を円滑に行う事ができると共に、出力軸12aとウォーム8aとの間での異音の発生を防止する事ができる。
即ち、本例の場合、各カップ側凸部34、34の軸方向両端部に各凹部36、36を設けて、各カップ側凸部34、34の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、各カップ側凸部34、34の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしている。従って、予圧付与機構16によりウォーム歯6を歯部5に向けて押圧する事に伴い、ウォーム8aが揺動する等して、出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士が不一致になると、各カップ側凸部34、34の軸方向両端部が(周方向に)弾性変形する。この様な弾性変形に基づき、カップリング20が揺動する。即ち、カップリング20が、出力軸12aとウォーム8aとのうちの少なくとも一方の軸に対し傾く。これにより、出力軸12aとウォーム8aとの間でトルクの伝達を円滑に行わせる事ができる。又、各カップ側凸部34、34の軸方向中間部には、各凹部36、36を設けず、周方向に関する剛性を十分に確保している為、出力軸12aとウォーム8aとの間のトルクの伝達特性を良好にできる(トルク伝達の遅れを僅少に抑えられる)。
上述の様に、本例の場合には、各カップ側凸部34、34の軸方向両端部の周方向に関する剛性を小さくし、弾性変形可能に構成する事で、カップリング20を揺動可能としている。この為、駆動側、被駆動側両凹凸部26、32をカップ側凹凸部35に、周方向に関してがたつきなく係合する。従って、出力軸12aとウォーム8aとの間でのトルク伝達の開始時に、各駆動側、被駆動側凸部25、31の周方向側面と、各カップ側凸部34、34の周方向側面と、が強く衝合(勢い良く衝突する)事を防止できる。この結果、駆動側、被駆動側両凹凸部26、32とカップ側凹凸部35との係合部での歯打ち音等の異音が発生するのを防止できる。又、(出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士が一致しているか不一致であるかに拘わらず、)駆動側、被駆動側各凸部25、31の周方向側面と、各カップ側凸部34、34の周方向側面と、の当接面積を十分確保する事ができる。この為、駆動側、被駆動側各凸部25、31の周方向側面と、各カップ側凸部34、34の周方向側面と、の当接面圧がいたずらに高くなるのを防止できて、駆動側、被駆動側両凹凸部26、32とカップ側凹凸部35との係合部で応力の集中が発生するのを抑えられる。従って、トルク伝達用継手17、延いては、ウォーム減速機15全体の耐久性を確保する事ができる。
又、本例の場合、各凹部36、36が、カップリング20の軸方向両端面にそれぞれ開口した状態で形成される。この為、カップリング20を射出成形により造る際に、各凹部36、36を容易に形成する事ができる。又、各凹部36、36を形成する分、カップリング20の材料を少なく抑えられ、トルク伝達用継手17、延いては、ウォーム減速機15の製造コストを低減する事ができる。
又、本例の場合、カップ側凸部34と駆動側凹部43及び被駆動側凹部44との間、並びに、カップ側凹部42と駆動側凸部25及び被駆動側凸部31との間に、それぞれ径方向隙間を介在させている。したがって、出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士が不一致になると、上記径方向隙間の存在に基づいて、カップリング20aが揺動する。即ち、カップリング20aが、出力軸12aとウォーム8aとのうちの少なくとも一方の軸に対し傾く。これにより、出力軸12aとウォーム8aとの間でトルクの伝達を円滑に行わせる事ができる。
尚、本発明を実施する場合、駆動側伝達部18(被駆動側伝達部19)は、駆動側伝達部材22(被駆動側伝達部材28)を介さず、電動モータの出力軸の先端部(ウォーム軸の基端部)に直接形成しても良い。
[実施形態の第2例]
図6は、実施形態の第2例を示している。本例のトルク伝達用継手17aの場合には、カップ側凸部34a、34aの周方向両側面が、各カップ側凸部34a、34aの周方向に関する幅寸法が軸方向中間部で最も大きく(厚く)、軸方向両端部に向かう程小さく(薄く)なる方向に傾斜した、径方向から見た形状が部分円弧形であるクラウニング形状とされる。
尚、本例の場合も、上述した実施形態の第1例の場合と同様に、各カップ側凸部34a、34aの軸方向両端部に、各カップ側凸部34a、34aの軸方向両端面とカップリング20aの外周面とに開口する凹部36、36が設けられる。これにより、各カップ側凸部34a、34aの軸方向両端部の周方向に関する剛性を、軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしている。
一方、駆動側凸部25、25の周方向両側面は、上述した実施形態の第1例の場合と同様に、互いに平行な平坦面である。即ち、各駆動側凸部25、25の周方向に関する幅寸法は、軸方向に亙り同じである。又、被駆動側凸部31、31の周方向両側面は、互いに平行な平坦面である。即ち、各被駆動側凸部31、31の周方向に関する幅寸法は、軸方向に亙り同じである。
駆動側凹凸部26をカップ側凹凸部35aの軸方向他側半部に係合させ、且つ、出力軸12aとウォーム8a(図1参照)との中心軸同士を一致させた状態で、各駆動側凸部25、25の周方向側面のうちの軸方向一端部と各カップ側凸部34a、34aの周方向側面とが、周方向に関してがたつきなく当接し、又は近接対向する。これと共に、各駆動側凸部25、25の周方向側面のうちの軸方向中間部から他端部と各カップ側凸部34a、34aの周方向側面との間に、軸方向他側に向かう程周方向に関する幅寸法が大きくなる駆動側隙間37、37が介在した状態となる。
又、被駆動側凹凸部32をカップ側凹凸部35aの軸方向一側半部に係合させ、且つ、出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士を一致させた状態で、各被駆動側凸部31、31の周方向側面のうちの軸方向他端部とカップ側凸部34a、34aの周方向側面とが、周方向に関してがたつきなく当接し又は近接対向する。これと共に、各被駆動側凸部31、31の周方向側面のうちの軸方向中間部から片端部と各カップ側凸部34a、34aの周方向側面との間に、軸方向一側に向かう程周方向に関する幅寸法が大きくなる被駆動側隙間38、38が介在した状態となる。
出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士が不一致になると、駆動側、被駆動側両隙間37、38や、カップ側凸部34と駆動側凹部43及び被駆動側凹部44との径方向隙間、カップ側凹部42と駆動側凸部25及び被駆動側凸部31との径方向隙間の存在に基づいて、カップリング20aが揺動する。即ち、カップリング20aが、出力軸12aとウォーム8aとのうちの少なくとも一方の軸に対し傾く。この状態から、更に、出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士のずれが大きくなると、各カップ側凸部34a、34aの軸方向両端部が弾性変形し、カップリング20aが、少なくとも一方の軸に対し更に傾く。これにより、出力軸12aとウォーム8aとの間でのトルクの伝達を円滑に行わせる事ができる。この様な本例の構造によれば、出力軸12aとウォーム8aとの中心軸同士のずれに対する許容量を、上述した実施形態の第1例と比較して、駆動側、被駆動側各隙間37、38を設けた分大きくできる。
尚、本例の構造を実施する場合、駆動側、被駆動側各凸部25、31の周方向側面を、径方向から見た形状が部分円弧形であるクラウニング形状とする事もできるし、カップリングの幅方向(軸方向)両側に向かう程、駆動側、被駆動側各凸部25、31の周方向に関する幅寸法が小さくなる方向に傾斜させる事もできる。
又、駆動側、被駆動側両凹凸部26、32と、カップ側凹凸部35aとの係合部に、潤滑材であるグリースを介在させれば、カップリング20aの揺動を円滑に行わせる事ができる。この場合に、互いに対向する、駆動側、被駆動側各凸部25、31の周方向側面と、各カップ側凸部34a、34aの周方向側面とのうちの少なくとも一方の面に、ショットブラストを施す等して、この少なくとも一方の面に多数の微小凹部を設ける事もできる。この様な微小凹部を設ければ、これら各微小凹部がグリースを保持する為の保油凹部として機能する事で、駆動側、被駆動側両凹凸部26、32と、カップ側凹凸部35aとの係合部にグリースを保持し易くできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施形態の第1例と同様である。
[実施形態の第3例]
図7〜13は、実施形態の第3例を示している。本例のカップリング20bにおいては、カップ側円筒部33の内周面の軸方向中間部に、少なくとも一つのカップ側突出部50が形成される。カップ側突出部50は、駆動側伝達部18及び被駆動側伝達部19の軸方向における間に形成される。
図7〜8の例は、カップ側突出部50はカップ側凹部42から径方向内方に突出する。そして、カップ側突出部50の先端部(径方向内方端部)が駆動側凹凸部26及び被駆動側凹凸部32と径方向において重なる。そして、カップ側突出部50と、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31と、は軸方向において隙間を介して対向している。しかしながら、図9の例のように、カップ側突出部50と、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31と、は互いに軸方向隙間を介さず当接してもよい。
なお、図7〜9の例では、カップ側突出部50は、全てのカップ側凹部42に一個ずつ形成されている。しかしながら、カップ側突出部50は、少なくとも一つ形成されればよい。例えば、いくつかのカップ側凹部42を選択し、当該選択されたカップ側凹部42にそれぞれカップ側突出部50を形成してもよい。
このような例によれば、少なくとも一つのカップ側突出部50が、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31と軸方向において対向するので、カップリング20bの軸方向変位が駆動側凸部25及び被駆動側凸部31によって規制される。
図10の例では、カップ側突出部50はカップ側凹部42から径方向内方に突出する点で図7〜8の例と同様である。しかし、図10の例は、カップ側突出部50の先端部(径方向内方端部)が、駆動側凹凸部26及び被駆動側凹凸部32よりも径方向内方に位置する点で、図7〜8の例と異なる。そして、カップ側突出部50と、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31並びに駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と、は軸方向において隙間を介して対向している。しかしながら、図11の例のように、カップ側突出部50と、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31並びに駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と、は互いに軸方向隙間を介さず当接してもよい。
なお、図10及び図11の例では、カップ側突出部50は、全てのカップ側凹部42に一個ずつ形成されている。しかしながら、カップ側突出部50は、少なくとも一つ形成されればよい。例えば、いくつかのカップ側凹部42を選択し、当該選択されたカップ側凹部42にそれぞれカップ側突出部50を形成してもよい。
このような例によれば、少なくとも一つのカップ側突出部50が、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31並びに駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と軸方向において対向するので、カップリング20bの軸方向変位が駆動側凸部25及び被駆動側凸部31並びに駆動側円筒部24又は被駆動側円筒部30によって規制される。
図12の例では、カップ側突出部50は、カップ側凸部34から径方向内方に突出している。そして、カップ側突出部50と、駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と、は軸方向において隙間を介して対向している。しかしながら、図13の例のように、カップ側突出部50と、駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と、は互いに軸方向隙間を介さず当接してもよい。
なお、図12及び図13の例では、カップ側突出部50は、全てのカップ側凸部34に一個ずつ形成されている。しかしながら、カップ側突出部50は、少なくとも一つ形成されればよい。例えば、いくつかのカップ側凸部34を選択し、当該選択されたカップ側凸部34にそれぞれカップ側突出部50を形成してもよい。
このような例によれば、少なくとも一つのカップ側突出部50が、駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と軸方向において対向するので、カップリング20bの軸方向変位が駆動側円筒部24又は被駆動側円筒部30によって規制される。
なお、図7〜13に示した複数種類のカップ側突出部50を組み合わせてカップリング20bを構成しても構わない。例えば、一つのカップリング20bにおいて、カップ側凸部34に図12のカップ側突出部50を形成し、カップ側凹部42に図7〜8のカップ側突出部50を形成してもよい。
本例によれば、カップ側円筒部33の内周面には、駆動側伝達部18及び被駆動側伝達部19の軸方向における間に環状のカップ側突出部50が形成されるので、カップリング20bの軸方向変位が駆動側伝達部18又は被駆動側伝達部19によって規制され、カップリング20bの軸方向位置が安定する。したがって、駆動側、被駆動側両鍔部39、40(図1参照)を設けなくても、カップリング20bの軸方向変位を規制できる。駆動側、被駆動側両鍔部39、40が設けられない場合には、部品の軽量化、コストの低減を図ることができる。なお、図7〜図13の例では、駆動側、被駆動側両鍔部39、40が設けられていないが、カップリング20bの軸方向位置をさらに安定させるために、カップ側突出部50に加えて駆動側、被駆動側両鍔部39、40が設けられても構わない。
なお、カップリング側凹凸部がカップリングの外周面に設けられる場合には、上記カップ側突出部もカップリングの外周面に設ければよい。
[実施形態の第4例]
図14は、実施形態の第4例のカップリング20cを示している。カップ側円筒部33の内周面の軸方向中央部には、円周方向溝52が設けられる。円周方向溝52には、中空円盤状のダンパ53が嵌入される。ダンパ53はゴムやエラストマーなどの弾性変形し易い材料で造られている。ダンパ53は、駆動側伝達部18及び被駆動側伝達部19の軸方向における間に形成される。より具体的には、ダンパ53は、駆動側凸部25及び被駆動側凸部31並びに駆動側円筒部24及び被駆動側円筒部30と、軸方向隙間を介して対向し、又は軸方向隙間を介さず当接する。
このように、本例では、ダンパ53によって、被駆動側円筒部30及び駆動側伝達部材22に対する、カップリング20bの位置決めが可能である。したがって、ダンパ53を設ける場合には、被駆動側鍔部40及び駆動側鍔部39を設けることは必ずしも必要ではない。被駆動側鍔部40及び駆動側鍔部39を設けない場合には、部品の軽量化、コストの低減を図ることができる。また、ダンパ53によってウォーム8aと出力軸12aとの間で伝達されるスラスト力の一部が吸収されるので、スラスト力が過大になってしまうことが防止される。
[実施形態の第5例]
図15は、実施形態の第4例のカップリング20dを示している。各カップ側凸部34,34の軸方向両端面と、カップリング20d(カップ側円筒部33)の外周面と、に開口する凹部(徐肉部)36a,36aの形状が、断面Y形状とされる。すなわち、凹部36a,36aは、各カップ側凸部34,34の軸方向両端面から軸方向内側に向かうにしたがって幅寸法が狭くなる三角形部と、当該三角形部の先端部に連結し、さらに軸方向内側に延びる矩形部と、からなる。凹部36a,36aを断面Y形状とすることによって、各カップ側凸部34,34の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、各カップ側凸部34,34の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも更に小さくでき、出力軸12aとウォーム8aとの間の軸芯ズレや傾きをより吸収することができる。
[実施形態の第6例]
図16及び図17は、本発明の実施形態の第6例を示している。本例のカップリング20eにおいては、カップ側円筒部33の内部に、全体として円環状の芯金45が配置されている。芯金45は、カップリング20と同心の円筒部46を備える。円筒部46は、少なくとも、駆動側凹凸部26及び被駆動側凹凸部32とカップ側凹凸部35との係合部と軸方向において重なる。
図17に示すように、芯金45は、円筒部46の内周面から周方向等間隔で径方向内方に突出する複数の凸部47を備えてもよい。複数の凸部47は、カップリング20の複数のカップ側凸部34と周方向に重なる位置において同数個設けられる。なお、複数の凸部47は、複数のカップ側凸部34と同数個でなくてもよい。凸部47の周方向長さは、カップ側凸部34の周方向長さ以下である。
本例によれば、カップリング20の内部に芯金45が配置されるので、カップリング20の剛性を向上できる。特に、芯金45は、少なくとも、駆動側凹凸部26及び被駆動側凹凸部32と、カップ側凹凸部35と、の係合部と軸方向において重なるので、回転トルクに対するカップリング20の剛性向上の効果を高められる。さらに、芯金45に複数の凸部47が設けられる場合には、カップリング20の剛性がより向上する。
[実施形態の第7例]
図18及び図19は、本発明の実施形態の第6例を示している。本例のカップリング20fにおいても、第6例と同様、カップ側円筒部33の内部に芯金45が配置されている。但し、本例の芯金45は、図19に示すような金網状のシートや鎖状の金属部材を、筒状に丸めることにより構成されている。
本例によれば、第6例と同様、カップリング20fの剛性を向上できることに加え、カップリング20fが曲がり易くなるため、ウォーム8aが揺動した際にカップリング20fがより柔軟に揺動し易くなり、出力軸12aとウォーム8aとの間のトルク伝達がより円滑になる。
本出願は、2015年4月28日出願の日本特許出願2015−092090、2016年2月29日出願の日本特許出願2016−036509、2016年2月29日出願の日本特許出願2016−036511、2016年3月16日出願の日本特許出願2016−051748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。
本発明を実施する場合には、電動モータの出力軸の先端部に設けた凹部の内周面に駆動側凹凸部を形成すると共に、ウォーム軸の基端部に設けた凹部の内周面に被駆動側凹凸部を形成して、これら駆動側凹凸部及び被駆動側凹凸部に、カップリングの外周面に設けたカップリング側凹凸部を係合させる事もできる。又、この様に、カップリングの外周面にカップ側凹凸部を設ける場合には、例えば、カップリングの軸方向両端面及び内周面に開口する凹部を設ける事ができる。但し、本発明を実施する場合、凹部の開口部の位置は特に限定されず、凹部は、軸方向端面のみ、又は、周面にのみ開口させる事もできる。
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 歯部
6 ウォーム歯
7 電動モータ
8、8a ウォーム
9a、9b 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 ウォーム減速機
16 予圧付与機構
17、17a、17b トルク伝達用継手
18 駆動側伝達部
19 被駆動側伝達部
20、20a、20b、20c、20d、20e カップリング
21 出力軸本体
22 駆動側伝達部材
23 駆動側係合孔
24 駆動側円筒部
25 駆動側凸部
26 駆動側凹凸部
27 ウォーム軸本体
28 被駆動側伝達部材
29 被駆動側係合孔
30 被駆動側円筒部
31 被駆動側凸部
32 被駆動側凹凸部
33 カップ側円筒部
34、34a カップ側凸部
35、35a カップ側凹凸部
36、36a 凹部
37 駆動側隙間
38 被駆動側隙間
39 駆動側鍔部
40 被駆動側鍔部
41 凸部
42 カップ側凹部
43 駆動側凹部
44 被駆動側凹部
45 芯金
46 円筒部
47 凸部
50 カップ側突出部
52 円周方向溝
53 ダンパ

Claims (7)

  1. 軸方向に関して互いに直列に配置された、駆動軸の軸方向一端部と被駆動軸の軸方向他端部との間でトルクを伝達する、トルク伝達用継手であって、
    内外両周面のうちの一方の周面に、径方向に突出するカップ側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、カップ側凹凸部を設けたカップリングと、
    前記駆動軸の軸方向一端部に設けられ、内外両周面のうち、前記カップ側凹凸部に対向する周面に、径方向に突出する駆動側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、駆動側凹凸部を設けた駆動側伝達部と、
    前記被駆動軸の軸方向他端部に設けられ、内外両周面のうち、前記カップ側凹凸部に対向する周面に、径方向に突出する被駆動側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、被駆動側凹凸部を設けた被駆動側伝達部と、
    を備え、
    前記各カップ側凸部の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、前記各カップ側凸部の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしており、
    前記駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向他側半部に係合させると共に、前記被駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向一側半部に係合させ
    前記各カップ側凸部の軸方向両端面に、軸方向に凹んだ凹部を形成している、
    トルク伝達用継手。
  2. 軸方向に関して互いに直列に配置された、駆動軸の軸方向一端部と被駆動軸の軸方向他端部との間でトルクを伝達する、トルク伝達用継手であって、
    内外両周面のうちの一方の周面に、径方向に突出するカップ側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、カップ側凹凸部を設けたカップリングと、
    前記駆動軸の軸方向一端部に設けられ、内外両周面のうち、前記カップ側凹凸部に対向する周面に、径方向に突出する駆動側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、駆動側凹凸部を設けた駆動側伝達部と、
    前記被駆動軸の軸方向他端部に設けられ、内外両周面のうち、前記カップ側凹凸部に対向する周面に、径方向に突出する被駆動側凸部を周方向複数箇所に配置して成る、被駆動側凹凸部を設けた被駆動側伝達部と、
    を備え、
    前記各カップ側凸部の軸方向両端部の周方向に関する剛性を、前記各カップ側凸部の軸方向中間部の周方向に関する剛性よりも小さくしており、
    前記駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向他側半部に係合させると共に、前記被駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向一側半部に係合させ
    前記各カップ側凸部の軸方向両端部には、前記各カップ側凸部の軸方向両端面とカップリングの外周面とに開口する除肉部が設けられる、
    ルク伝達用継手。
  3. 前記除肉部は、前記各カップ側凸部の軸方向両端面から軸方向内側に向かうにしたがって幅寸法が狭くなる三角形部と、前記三角形部の先端部に接続し、さらに軸方向内側に延びる矩形部と、からなる、請求項に記載のトルク伝達用継手。
  4. 前記駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向他側半部に、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記各駆動側凸部の周方向側面と前記各カップ側凸部の周方向側面との間に軸方向他側に向かう程周方向に関する幅寸法が大きくなる駆動側隙間が介在した状態で、係合させており、
    前記被駆動側凹凸部を前記カップ側凹凸部の軸方向一側半部に、前記駆動軸と前記被駆動軸との中心軸同士を一致させた状態で、前記各被駆動側凸部の周方向側面と前記各カップ側凸部の周方向側面との間に軸方向一側に向かう程周方向に関する幅寸法が大きくなる被駆動側隙間が介在した状態で、係合させている、
    請求項1〜3の何れか1項に記載したトルク伝達用継手。
  5. 前記各カップ側凸部の周方向側面を、前記各カップ側凸部の周方向に関する幅寸法が、軸方向中間部で最も大きく、軸方向両端部に向かう程小さくなる方向に傾斜した、クラウニング形状としている、請求項に記載したトルク伝達用継手。
  6. 前記カップリングの内外両周面のうちの一方の周面には、径方向に突出するカップ側突出部が形成され、
    前記カップ側突出部は、前記駆動側伝達部及び前記被駆動側伝達部の軸方向における間に位置する、請求項1〜5の何れか1項に記載のトルク伝達用継手。
  7. ハウジングと、
    前記ハウジングに対し回転自在に支持されたウォームホイールと、
    軸方向中間部に設けられたウォーム歯を前記ウォームホイールと噛合させた状態で、前記ハウジングに対し回転自在に支持されたウォームと、
    前記ウォームを回転駆動する為の電動モータと、
    を備え、
    前記ウォームと前記電動モータの出力軸とをトルク伝達用継手により、トルクの伝達を可能に接続している、ウォーム減速機に於いて、
    前記トルク伝達用継手が、請求項1〜のうちの何れか1項に記載のトルク伝達用継手である、ウォーム減速機。
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