轴连结构造以及电动动力转向装置的制作方法

本申请主张于2015年8月7日提出的日本专利申请2015-157391号的优先权，并在此引用包括其说明书、附图与摘要在内的全部内容。

背景技术：

本发明涉及轴连结构造以及电动动力转向装置。

通例，在电动动力转向装置中，将电动马达的输出旋转向减速机的输入齿轮传递，将减速机的输出齿轮的旋转向转向轴传递，给予转向轴辅助扭矩。电动马达的旋转轴与减速机的输入齿轮(例如蜗杆)经由轴连结构造连结。在日本特开2006－183676号公报中，提出了包含一对连结基体、一对旋转传递部件与中间夹设部件的轴连结构造。一对连结基体与一对旋转轴连结。一对旋转传递部件配置于上述一对连结基体之间。中间夹设部件由配置于一对旋转传递部件之间的弹性部件构成。

在扭矩传递时，中间夹设部件的突起部若被压缩变形一定以上，则一对旋转传递部件的突起部的对应的侧面彼此接触。因此，中间夹设部件的突起部的在此以上的压缩变形被抑制，中间夹设部件(弹性部件)的突起部的弹力减弱的产生被抑制。

然而，在日本特开2006－183676号公报中，由于轴连结构造由5个部件构成，所以轴连结构造的部件数量较多。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供能够维持抑制弹性部件的弹力减弱的功能并且能够减少部件数量的轴连结构造以及电动动力转向装置。

本发明的一个方式的轴连结构造的结构上的特征在于，具备：第1轴与第2轴，它们沿轴向对置并且传递周向的旋转力；第1部件，其包含向上述轴向的上述第2轴侧延伸的多个连结突起，并且与上述第1轴连结；第2部件，其包含多个第1放射状突起并且与上述第2轴连结，上述第1放射状突起具有形成有在上述轴向起伏的第1起伏部的上述第1轴侧的第1面，并且以放射状延伸，并且在上述多个第1放射状突起相互之间插入有对应的连结突起；以及由弹性部件构成的中间部件，其包含多个第2放射状突起并且夹设于上述第1部件与上述第2部件之间，上述第2放射状突起具有形成有以与上述第1起伏部在上述轴向凹凸卡合的方式在上述轴向起伏的第2起伏部的上述第2轴侧的第2面，并且供以放射状延伸，并且在上述多个第2放射状突起相互之间插入有对应的连结突起，在上述轴连结构造中，在上述第1部件与上述第2部件之间的相对旋转角小于规定角度时，各第2放射状突起的上述周向的一对端部彼此从对应的第1放射状突起的对应的上述周向的端部向上述周向突出。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

图1是表示包含本发明的第1实施方式的轴连结构造的电动动力转向装置的简要结构的示意图。

图2是第1实施方式的电动动力转向装置的主要部分的剖视图。

图3是第1实施方式的轴连结构造的分解立体图。

图4是第1实施方式的轴连结构造的轴直角方向的剖视图。

图5A是在第1实施方式中第1部件与第2部件之间的相对旋转角小于上述规定角度时的轴连结构造的主要部分的周向的剖视图。

图5B是在第1实施方式中向第1旋转方向传递扭矩时且第1部件与第2部件之间的相对旋转角为上述规定角度时的主要部分的周向的剖视图。

图5C是在第1实施方式中向第2旋转方向传递扭矩时且第1部件与第2部件之间的相对旋转角为上述规定角度时的主要部分的周向的剖视图。

图6是本发明的第2实施方式的轴连结构造的主要部分的周向的剖视图。

图7是本发明的第3实施方式的轴连结构造的主要部分的周向的剖视图。

图8是本发明的第4实施方式的轴连结构造中的第2部件与蜗杆的结合构造的简要剖视图。

图9是本发明的第5实施方式的轴连结构造中的中间部件以及轴向施力部件的分解立体图。

具体实施方式

使用图1简要说明包含本发明的第1实施方式的轴连结构造的电动动力转向装置。图1是表示包含本发明的第1实施方式的轴连结构造的电动动力转向装置的简要结构的示意图。电动动力转向装置1具备转向操纵机构4以及转向机构A，基于驾驶员的方向盘2(转向操纵部件)的操作使转向轮3转向。转向操纵机构4具备辅助驾驶员的转向操作的辅助机构5。

转向操纵机构4包含转向轴6。转向轴6包含柱轴7、中间轴9与小齿轮轴11。柱轴7具有输入轴7a、输出轴7b与扭杆7c。输入轴7a与方向盘2(转向操纵部件)连结。输出轴7b经由扭杆7c与输入轴7a连结。中间轴9经由万向节8与具有小齿轮11a的小齿轮轴11连结。

转向机构A具有齿条轴12以及横拉杆13。齿条轴12具有与小齿轮11a啮合的齿条12a。横拉杆13的一端与齿条轴12连结，另一端与转向轮3连结。若方向盘2对应于驾驶员的方向盘2的操作而旋转，则经由输入轴7a、输出轴7b与中间轴9使小齿轮轴11旋转。小齿轮轴11的旋转通过转向机构A变换为齿条轴12的轴向的往复运动。通过齿条轴12的轴向的往复运动，使转向轮3的转向角变化。

辅助机构5具有扭矩传感器21、ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)16、电动马达14、动力传递联轴器41与蜗杆减速机15。扭矩传感器21对输入轴7a与输出轴7b之间的扭转量进行检测。ECU16基于转向操纵扭矩与车速决定辅助扭矩。转向操纵扭矩根据通过扭矩传感器21检测出的扭转量获得。车速通过车速传感器22检测出。电动马达14通过ECU16驱动控制。

动力传递联轴器41连结电动马达14的旋转轴14a(第1轴)与蜗杆减速机15的输入轴亦即蜗杆18(第2轴)。本实施方式的轴连结构造40构成为包含作为第1轴的旋转轴14a、作为第2轴的蜗杆18、以及动力传递联轴器41。电动马达14的旋转输出经由动力传递联轴器41向蜗杆减速机15传递。蜗杆减速机15将电动马达14的旋转力向输出轴7b传递。其结果是，辅助扭矩施加于输出轴7b辅助驾驶员的转向操作。

使用图2说明本发明的第1实施方式的轴连结构造40及其周边的构造。图2是包含本发明的第1实施方式的轴连结构造40的电动动力转向装置1的主要部分的剖视图。蜗杆减速机15如图2所示具有壳体17、蜗杆18、第1轴承23、第2轴承24、蜗轮19与施力部90。蜗杆18、第1轴承23、第2轴承24、蜗轮19与施力部90被收容于壳体17内。

蜗杆18具有沿轴向分离的第1端部18a与第2端部18b、第1端部18a与第2端部18b间的中间部的齿部18c。蜗杆18被收容于壳体17的收容部17a。蜗杆18(第2轴)与电动马达14的旋转轴14a(第1轴)配置于同轴上。蜗杆18的第1端部18a与电动马达14的旋转轴14a的端部14b沿轴向X对置。

在轴连结构造40中，电动马达14的旋转轴14a的端部14b与蜗杆18的第1端部18a经由动力传递联轴器41连结为能够传递扭矩。轴连结构造40发挥将旋转轴14a的周向Z的旋转向蜗杆18传递的功能。图3是轴连结构造40的分解立体图。

如图2以及图3所示，在轴连结构造40中，动力传递联轴器41具有第1部件50、第2部件60以及中间部件70。第1部件50以能够一体旋转的方式固定于电动马达14的旋转轴14a的端部14b。第2部件60以能够一体旋转的方式固定于蜗杆18的第1端部18a。中间部件70夹设于第1部件50与第2部件60之间。

第1部件50包含环状的主体51以及多个连结突起52。第1部件50例如由金属材料构成。主体51以能够一体旋转的方式固定于电动马达14的旋转轴14a。主体51包含环状板53以及凸起54。凸起54由沿轴向延伸的筒状突起构成。第1部件50形成有贯通环状板53以及凸起54的中心孔55。在第1部件50的中心孔55内压入嵌合有旋转轴14a的端部14b。例如，旋转轴14a的端部14b也可以锯齿嵌合于第1部件50的中心孔55。

如图3所示，多个连结突起52从主体51的环状板53朝向蜗杆18侧沿轴向X突出。多个连结突起52相互在旋转方向(相当于周向Z)空开间隔地配置。如图2与图3所示，第2部件60包含环状的主体61与多个第1放射状突起62。

主体61包含树脂部61a与金属环61b。树脂部61a呈包围蜗杆18的第1端部18a的环状。树脂部61a与多个第1放射状突起62形成为一体。金属环61b通过嵌入成形安装于树脂部61a。通过金属环61b划分相对于蜗杆18的第1端部18a的嵌合孔61c。

蜗杆18的第1端部18a压入嵌合于金属环61b的嵌合孔61c。例如，蜗杆18的第1端部18a也可以锯齿嵌合于嵌合孔61c。如图3所示，多个第1放射状突起62从主体61向径向外侧以放射状延伸，在旋转方向(周向Z)例如以等间隔分离。在沿旋转方向(周向Z)邻接的第1放射状突起62之间形成有供对应的连结突起52插通的第1切口63。第1放射状突起62与主体61的树脂部61a一体地由树脂形成。

第1放射状突起62包含作为中间部件70侧的面的第1面62a。在第1面62a形成有作为在轴向X起伏的第1起伏部的凸部64。凸部64(第1起伏部)从第1面62a朝向中间部件70侧在轴向X突出。凸部64配置于第1面62a的旋转方向(周向Z)的中央部。中间部件70包含环状的主体71、多个第2放射状突起72以及轴向施力部73。中间部件70例如由橡胶或者树脂的弹性部件构成。第2部件60的树脂(主体61的树脂部61a以及第1放射状突起62)由比中间部件70硬的树脂形成。

多个第2放射状突起72从主体71向径向外侧以放射状延伸，在旋转方向(周向Z)例如以等间隔分离。在沿旋转方向(周向Z)邻接的第2放射状突起72之间形成有供对应的连结突起52插通的第2切口74。第2切口74的周向Z的宽度比第1切口63的周向Z的宽度小。

第2放射状突起72包含作为第1放射状突起62侧的面的第2面72a。在第2面72a形成有作为沿轴向X凹陷的第2起伏部的凹部75。第1放射状突起62的凸部64(第1起伏部)与第2放射状突起72的凹部75(第2起伏部)在轴向X凹凸卡合(参照轴连结构造40的周向Z的剖视图亦即图5A)。由此，凸部64与凹部75在旋转方向能够一体旋转。

如图2以及图3所示，轴向施力部73由圆柱体构成。轴向施力部73的一部分与主体71的中心孔71a同心地配置。轴向施力部73的上述一部分与中心孔71a的内表面经由沿径向以放射状延伸的多个臂状的连结部76连结。轴向施力部73的剩余部分从中心孔71a向旋转轴14a侧突出嵌合于第1部件50的中心孔55。

如图2所示，轴向施力部73在旋转轴14a的端部14b的端面与蜗杆18的第1端部18a的端面之间，沿轴向X被弹性地压缩。轴向施力部73沿轴向X对蜗杆18弹性施力。图4是轴连结构造40的主要部分的轴直角方向的剖视图。图5A、图5B以及图5C是轴连结构造40的周向Z的剖视图。图4示出非转向操纵时的状态(从旋转轴14a未传递扭矩的状态)。

图5A示出从旋转轴14A传递小于规定扭矩的扭矩时的状态。图5B以及图5C示出从旋转轴14A传递上述规定扭矩以上的扭矩时且第1部件50与第2部件60之间的相对旋转角为规定角度θ1(参照图4)时的状态。规定角度θ1是以第1部件50相对于非转向操纵时的第2部件60的旋转位置为基准的向第1旋转方向R1或者第2旋转方向R2的旋转角度。

在如图4所示那样未从旋转轴14a传递扭矩的状态下、以及在如图5A所示那样从旋转轴14a传递小于规定扭矩的扭矩时且第1部件50与第2部件60之间的相对旋转角小于规定角度θ1时，各第2放射状突起72的周向Z(第1旋转方向R1以及第2旋转方向R2)的一对端部721、722分别从对应的第1放射状突起62的对应的周向的端部621、622沿周向Z突出。

第2放射状突起72的周向Z的宽度比第1放射状突起62的周向Z的宽度大。中间部件70由弹性部件构成。因此，在第1部件50与第2部件60之间的相对旋转角小于规定角度θ1的状态下，第2部件60相对于第1部件50构成为在第1旋转方向R1以及第2旋转方向R2(周向Z)能够摆动。即，在第1部件50与第2部件60之间的相对旋转角小于规定角度θ1的状态下，蜗杆18相对于电动马达14的旋转轴14a以能够摆动的方式弹性连结。

因此，电动马达14的旋转方向反转时的冲击，通过中间部件70(的第2放射状突起72的周向Z的端部721、722)在旋转方向被弹性地压缩变形而被吸收。由此，能够抑制上述反转时的冲击经由蜗杆18、蜗轮19与柱轴7向方向盘2传递。因此，转向操纵感提高。

另一方面，在从电动马达14的旋转轴14a传递上述规定扭矩以上的扭矩时，第1部件50与第2部件60之间的相对旋转角成为规定角度θ1。即，如图5B、图5C所示，中间部件70的与旋转方向R1、R2对应的周向Z的端部721或者722被弹性地压缩。由此，第1部件50的连结突起52与第2部件60的第1放射状突起62的对应的周向的端部621或者622抵接。

因此，来自旋转轴14a的扭矩经由第1部件50的连结突起52与第2部件60的第1放射状突起62向蜗杆18传递。相对于由弹性部件构成的中间部件70，不会负荷上述规定扭矩以上的扭矩。因此，在中间部件70中，端部721、722的弹力减弱等的耐久劣化被抑制。

再次参照图2，蜗轮19具有芯金部19a以及齿部19b。芯金部19a例如由金属材料构成，形成为环状。芯金部19a与输出轴7b的外周嵌合而与输出轴7b一体旋转。齿部19b例如由树脂材料构成，形成为环状。本发明并不限定于将电动马达14的扭矩施加于小齿轮轴11的上游的输出轴7b的本实施方式的管柱辅助式。例如，也可以是将电动马达14的扭矩施加于小齿轮轴11的小齿轮辅助式。此时，蜗轮19固定于小齿轮轴11。

齿部19b与芯金部19a的外周嵌合而与芯金部19a一体旋转。在齿部19b的外周面形成有与蜗杆18的齿部18c的齿啮合的齿19c。第1轴承23例如由滚动轴承构成。第1轴承23具有内圈25、外圈27以及多个滚动体。内圈25与蜗杆18的第1端部18a的外周嵌合而与蜗杆18一体旋转。内圈25在卡止于蜗杆18的外周槽的卡环39与蜗杆18的外周的定位阶梯部33a之间沿轴向X被夹持。

外圈27与设置于壳体17的轴承孔26嵌合。外圈27在轴承孔26的端部的定位阶梯部28与旋合于轴承孔26的阻挡部件29之间沿轴向被夹持。第1轴承23具有内部缝隙。在本实施方式中，在轴连结构造40中，中间部件70由弹性部件构成，并且在第1轴承23的多个滚动体与内圈25以及外圈27之间设定有微小的缝隙。因此，蜗杆18以第1轴承23的中心B为支点相对于壳体17支承为能够摆动。

轴连结构造40的轴向施力部73沿轴向X对蜗杆18施力。轴向施力部73抑制由第1轴承23的内部缝隙引起的蜗杆18的轴向X的晃荡，并且抑制由晃荡引起的打音。第2轴承24例如由滚动轴承构成。第2轴承24具有内圈30、外圈31以及多个滚动体。第2轴承24收容于壳体17的保持孔32。内圈30与蜗杆18的第2端部18b嵌合而与蜗杆18一体旋转。内圈30的一方的端面与形成于蜗杆18的第2端部18b的定位阶梯部33b抵接。

施力部90具有设置有弹簧座部35b的轴承支架35与作为施力部件的压缩螺旋弹簧36。轴承支架35包含嵌合保持第2轴承24的外圈31的主体35a。上述弹簧座部35b从主体35a向蜗杆18的轴向外侧X2(旋转轴14a的相反侧)突出。

压缩螺旋弹簧36配置于蜗杆18的轴向外侧X2。压缩螺旋弹簧36夹设于设置于壳体17的弹簧座部37与轴承支架35的弹簧座部35b之间。压缩螺旋弹簧36以蜗杆18与蜗轮19接近的方式以第1轴承23的中心B为支点相对于壳体17经由弹簧座部35b与第2轴承24对蜗杆18的第2端部18b向蜗轮19侧施力。

壳体17的保持孔32经由轴承支架35保持第2轴承24。轴承支架35以及压缩螺旋弹簧36与蜗杆18的第2端部18b和第2轴承24一起被收容于保持孔32。保持孔32的轴向外侧X2的端部通过盖部件38被关闭。保持孔32形成为偏倚孔，以便能够使蜗杆18的第2端部18b在第1方向Y1与第2方向Y2移动地保持轴承支架35。第1方向Y1是蜗杆18与蜗轮19的芯间距离D1增加的方向。第2方向Y2是蜗杆18与蜗轮19的芯间距离D1减少的方向。第2方向Y2相当于压缩螺旋弹簧36对弹簧座部35b的施力方向。第1方向Y1相当于压缩螺旋弹簧36的施力方向的相反方向。

在施力部90中，也可以废止轴承支架35将弹簧座部35b与外圈31设置为一体。在该情况下，第2轴承24的外圈31直接被保持孔32保持。在本实施方式中，若第1部件50与第2部件60之间的相对旋转角θ达到规定角度θ1，则第1部件50的连结突起52与第2部件60的第1放射状突起62抵接。由此，中间部件70的第2放射状突起72的周向Z的端部721、722的压缩变形被抑制。能够通过第1部件50、第2部件60与由弹性部件构成的中间部件70构成轴连结构造40。由此，能够维持抑制弹性部件(中间部件70)的弹力减弱的功能并且能够减少轴连结构造40的部件数量。

第2轴(蜗杆18)与第2部件60的嵌合孔61c花键嵌合。因此，能够缩短第2轴(蜗杆18)与嵌合孔61c的嵌合部分的轴向长度。由此，能够将轴连结构造40沿轴向X小型化。因此，在施力部90中，容易确保配置于蜗杆18的轴向外侧X2的压缩螺旋弹簧36的配置空间。

由于第2部件60含有树脂，所以第1部件50与第2部件60的打音的产生被抑制。具体而言，第1部件50的连结突起52与第2部件60的第1放射状突起62的打音的产生被抑制。相对于通过嵌入成形安装于第2部件60的树脂部61a的金属环61b嵌合第2轴(蜗杆18)。因此，第2轴(蜗杆18)与第2部件60的连结强度提高。

通过单一的部件与中间部件70设置为一体的轴向施力部73沿轴向X对第2轴(蜗杆18)施力。与轴向施力部设置为与中间部件70不同的其他部件的情况比较，能够减少部件数量。在设置有轴连结构造40的电动动力转向装置1中，能够减少部件数量。图6是本发明的第2实施方式的轴连结构造40P的主要部分的简要剖视图。

图6的第2实施方式的轴连结构造40P与图5A的第1实施方式的轴连结构造40主要不同如下所述。即，在轴连结构造40P的动力传递联轴器41P中，第2部件60P与中间部件70P通过双色成形形成为一体。第2部件60P由比中间部件70P硬的树脂形成。第2部件60P的第1放射状突起62P的凸部64P(第1起伏部)的剖面形状形成为越朝向前端周向Z的宽度越扩展的喇叭状。中间部件70P的第2放射状突起72P的凹部75P(第2起伏部)的剖面形状形成为与凸部64P一致的剖面形状。

通过凸部64P与凹部75P以楔形结合，利用第2部件60P与中间部件70P构成一体的单元U。在图6的第2实施方式的构成要素中，对与图5A的第1实施方式的构成要素相同的构成要素，标注与图5A的第1实施方式的构成要素的参照附图标记相同的参照附图标记。在本实施方式中，能够起到与第1实施方式相同的效果。并且，能够将第2部件60P与中间部件70P视为一体的单元U。因此，能够减少组装轴连结构造40P时的组装工时。图7是本发明的第3实施方式的轴连结构造40Q的主要部分的简要剖视图。

图7的第3实施方式的轴连结构造40Q与图5A的第1实施方式的轴连结构造40主要不同如下所述。即，在轴连结构造40Q的动力传递联轴器41Q中，在第2部件60Q的第1放射状突起62Q形成有作为第1起伏部的凹部64Q。在中间部件70Q的第2放射状突起72Q形成有作为第2起伏部的凸部75Q。凹部64Q与凸部75Q沿轴向X凹凸卡合。

在图7的第3实施方式的构成要素中，对与图5A的第1实施方式的构成要素相同的构成要素标注与图5A的第1实施方式的构成要素的参照附图标记相同的参照附图标记。在本实施方式中，能够起到与第1实施方式相同的效果。图8是表示本发明的第4实施方式的轴连结构造40R中的动力传递联轴器41R的第2部件60R与蜗杆18的结合构造的简要剖视图。

图8的第4实施方式的轴连结构造40R与图5A的第1实施方式的轴连结构造40的主要不同点在于，金属环61b被废止，第2部件60R仅由树脂形成。蜗杆18被压入嵌合(例如锯齿嵌合)于第2部件60R的主体61R的嵌合孔61c。图9是本发明的第5实施方式的轴连结构造40S中的动力传递联轴器41S的中间部件70S与轴向施力部件73S的分解立体图。

图9的第5实施方式的轴连结构造40S与图3的第1实施方式的轴连结构造40的主要不同点在于，轴连结构造40S包含由相对于中间部件70S独立的分体形成的圆柱状的轴向施力部件73S。在图9的第5实施方式的构成要素中，对与图5A的第1实施方式的构成要素相同的构成要素，标注与图5A的第1实施方式的构成要素的参照附图标记相同的参照附图标记。在本实施方式中，与以往比较，能够减少部件数量。通过中间部件70S与轴向施力部件73S，能够使用分别适于功能的材料。因此，材料选择的自由度提高。

本发明并不限定于各上述实施方式。例如也可以为，第1部件与蜗杆连结，第2部件与旋转轴连结。也可以将轴连结构造应用于电动动力转向装置以外的动力传递系统。除此之外，本发明能够在权利要求书记载的范围内实施各种变更。