(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク変動を抑制することができる動力伝達軸ユニットを提供すること。【解決手段】動力伝達軸ユニットＵが、第１軸１４と、第１軸１４に対して第１方向Ｘ１に偏心した中間部材１５と、中間部材１５に対して第２方向Ｘ２に偏心した第２軸１６とを備える。第１軸１４と中間部材１５とを、第１方向Ｘ１への相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第１連結要素２９と、中間部材１５と第２軸１６とを、第２方向Ｘ２への相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第２連結要素３０とを設ける。第１方向Ｘ１及び第２方向Ｘ２は、同方向または互いに対向する方向である。各連結要素２９，３０の連結突起３２，３４が、対応する連結溝３１，３３に係合し、反第１方向ＲＸ１及び第２方向にそれぞれオフセットした位置にトルク伝達部を形成する。【選択図】図２
2013194786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸と、
前記第１軸に対して第１方向に偏心した中間部材と、
前記中間部材に対して第２方向に偏心した第２軸と、
前記第１軸と前記中間部材とを、前記第１方向と前記第１方向の反対の反第１方向とへの相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第１連結要素と、
前記中間部材と前記第２軸とを、前記第２方向と前記第２方向の反対の反第２方向とへの相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第２連結要素と、を備え、
前記第１方向および前記第２方向は、同方向または互いに対向する方向であり、
前記第１連結要素は、前記第１軸に設けられ前記反第１方向に延びた第１連結溝と、前記中間部材に設けられ前記反第１方向に延びた第１連結突起と、を含み、前記第１連結突起は、前記第１軸の回転中心から反第１方向にオフセットした位置で、前記第１連結溝に係合して第１トルク伝達部を形成し、
前記第２連結要素は、前記中間部材に設けられ前記第２方向に延びた第２連結溝と、前記第２軸に設けられ前記第２方向に延びた第２連結突起と、を含み、前記第２連結突起は、前記第２軸の回転中心から前記第２方向にオフセットした位置で、前記第２連結溝に係合して第２トルク伝達部を形成している動力伝達軸ユニット。
【請求項２】
請求項１において、前記第１軸の回転中心から前記第１トルク伝達部までの距離に相当する第１回転半径をＲ１１とし、
前記第１軸に対する前記中間部材の前記第１方向への偏心量をｅ１とし、
前記中間部材の回転中心から前記第２トルク伝達部までの距離に相当する第２回転半径をＲ２２とし、
前記中間部材に対する前記第２軸の前記第２方向への偏心量をｅ２としたときに、下記式の関係が成立する動力伝達軸ユニット。
ｅ１／Ｒ１１＝ｅ２／Ｒ２２
【請求項３】
請求項１または２において、各連結突起と対応する連結溝との間のトルク伝達方向のガタを抑制するガタ抑制機構を備える動力伝達軸ユニット。
【請求項４】
請求項３において、前記ガタ抑制機構は、各連結突起の一対の側部にそれぞれ保持された一対のボールと、前記一対のボールを対応する連結溝の対応する内壁に弾性的に付勢する付勢部材と、を含む動力伝達軸ユニット。
【請求項５】
入力軸と、
前記入力軸に第１自在継手を介して連結された中間軸と、
前記中間軸に第２自在継手を介して連結された出力軸と、を備え、
前記入力軸と前記中間軸とは、第１交差角をなして交差し、
前記中間軸と前記出力軸とは、前記第１交差角とは異なる第２交差角をなして交差し、  前記入力軸および前記出力軸の何れか一方が、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の動力伝達軸ユニットを含む動力伝達機構。
【請求項６】
請求項５に記載の動力伝達機構において、各自在継手は、一対のヨークを含み、
各前記ヨークは、相対向する一対のアームを含み、
前記動力伝達軸ユニットに連結される自在継手のヨークの一対のアームの対向方向は、前記動力伝達軸ユニットの前記第１方向および前記第２方向とは直交する方向である動力伝達機構。
【請求項７】
回転操作される操舵部材と、前記操舵部材の操舵力を転舵機構に伝達する請求項５または６に記載の動力伝達機構と、を備えた操舵装置。
【請求項８】
請求項１から４の何れか１項に記載の動力伝達軸ユニットを複数備え、
複数の動力伝達ユニットの第１方向は、互いに交差している動力伝達軸ユニット複合体。
【請求項９】
請求項８に記載の動力伝達軸ユニット複合体により形成された回転軸を備えた電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力伝達軸ユニット、動力伝達機構、操舵装置、動力伝達軸ユニット複合体および電動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵装置側のシャフトと転舵装置側のシャフトの軸線をオフセットさせることにより、伝達比を可変する車両用操舵力伝達装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。  一方、自動車のステアリングコラムでは、ステアリングシャフトと中間軸とを第１自在継手で連結し、中間軸と転舵機構のピニオン軸とを第２自在継手で連結している。ステアリングシャフトおよび中間軸の軸線間の第１交差角度と、中間軸およびピニオン軸の軸線間の第２交差角度とが互いに等しい場合には、ステアリングシャフトからピニオン軸への回転伝達に際して、位相の進み遅れやこれに伴うトルク変動は殆ど生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両へのレイアウトの関係上、第１交差角度と第２交差角度とが、若干量（例えば１〜２°）異なる場合があり、その場合、位相の進み遅れやトルク変動が大きくなる。
本発明の目的は、トルク変動を抑制することができる動力伝達軸ユニット、動力伝達機構、操舵装置、動力伝達軸ユニット複合体および電動モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、請求項１の発明は、第１軸（１４；１４１，１４２，１４３）と、前記第１軸に対して第１方向（Ｘ１；Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３）に偏心した中間部材（１５；１５Ｐ；１５１，１５２，１５３）と、前記中間部材に対して第２方向（Ｘ２；Ｘ２Ｐ）に偏心した第２軸（１６；１６Ｐ；１６１，１６２，１６３）と、前記第１軸と前記中間部材とを、前記第１方向と前記第１方向の反対の反第１方向（ＲＸ１）とへの相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第１連結要素（２９）と、前記中間部材と前記第２軸とを、前記第２方向と前記第２方向の反対の反第２方向（ＲＸ２）とへの相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第２連結要素（３０；３０Ｐ）と、を備え、前記第１方向および前記第２方向は、同方向または互いに対向する方向であり、前記第１連結要素は、前記第１軸に設けられ前記反第１方向に延びた第１連結溝（３１）と、前記中間部材に設けられ前記反第１方向に延びた第１連結突起（３２）と、を含み、前記第１連結突起は、前記第１軸の回転中心から反第１方向にオフセットした位置で、前記第１連結溝に係合して第１トルク伝達部（Ｐ１）を形成し、前記第２連結要素は、前記中間部材に設けられ前記第２方向に延びた第２連結溝（３３）と、前記第２軸に設けられ前記第２方向に延びた第２連結突起（３４）と、を含み、前記第２連結突起は、前記第２軸の回転中心から前記第２方向にオフセットした位置で、前記第２連結溝に係合して第２トルク伝達部（Ｐ２）を形成している動力伝達軸ユニット（Ｕ；ＵＰ；Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３）を提供する。
【０００６】
また、請求項２のように、前記第１軸の回転中心（Ｃ１）から前記第１トルク伝達部までの距離に相当する第１回転半径をＲ１１とし、前記第１軸に対する前記中間部材の前記第１方向への偏心量をｅ１とし、前記中間部材の回転中心（Ｃ２）から前記第２トルク伝達部までの距離に相当する第２回転半径をＲ２２とし、前記中間部材に対する前記第２軸の前記第２方向への偏心量をｅ２としたときに、下記式の関係が成立してもよい。
【０００７】
ｅ１／Ｒ１１＝ｅ２／Ｒ２２
また、請求項３のように、各連結突起と対応する連結溝との間のトルク伝達方向のガタを抑制するガタ抑制機構（３５，３６）を備えていてよい。
また、請求項４のように、前記ガタ抑制機構は、各連結突起の一対の側部（３２ａ，３２ｂ；３４ａ，３４ｂ）にそれぞれ保持された一対のボール（３７；４０）と、前記一対のボールを対応する連結溝の対応する内壁（３１，３１ｂ；３３ａ，３３ｂ）に弾性的に付勢する付勢部材（３８；４２）と、を含んでいてもよい。
【０００８】
また、請求項５の発明は、入力軸（４）と、前記入力軸に第１自在継手を介して連結された中間軸（６）と、前記中間軸に第２自在継手を介して連結された出力軸（８）と、を備え、前記入力軸と前記中間軸とは、第１交差角（β１）をなして交差し、前記中間軸と前記出力軸とは、前記第１交差角とは異なる第２交差角（β２）をなして交差し、前記入力軸および前記出力軸の何れか一方が、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の動力伝達軸ユニット（Ｕ）を含む動力伝達機構（Ｍ）を提供する。
【０００９】
また、請求項６のように、各自在継手は、一対のヨーク（５１，５３；７１，７３）を含み、各前記ヨークは、相対向する一対のアーム（５１ａ，５１ｂ）を含み、前記動力伝達軸ユニットに連結される自在継手のヨークの一対のアームの対向方向（Ｙ１）は、前記動力伝達軸ユニットの前記第１方向および前記第２方向とは直交する方向であってもよい。
【００１０】
また、請求項７の発明は、回転操作される操舵部材（２）と、前記操舵部材の操舵力を転舵機構（Ａ）に伝達する請求項５または６に記載の動力伝達機構と、を備えた操舵装置（１）を提供する。
また、請求項８の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の動力伝達軸ユニット（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３）を複数備え、複数の動力伝達ユニットの第１方向（Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３）は、互いに交差している動力伝達軸ユニット複合体（ＵＣ）を提供する。
【００１１】
また、請求項９の発明は、請求項８に記載の動力伝達軸ユニット複合体により形成された回転軸を備えた電動モータ（１１０）を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、第１軸に対して中間部材が第１方向に偏心し、且つ中間部材の第１連結突起が、第１軸の回転中心から反第１方向にオフセットした位置で第１トルク伝達部を形成して第１軸の第１連結溝に係合している。また、中間部材に対して第２軸が第２方向に偏心し、且つ第２軸の第２連結突起が、第２軸の回転中間から第２方向にオフセットした位置で第２トルク伝達部を形成して中間部材の第２連結溝に係合している。ここで、第１方向と第２方向とは、同方向または互いに対向する方向である。
【００１３】
したがって、第１軸から中間部材へのトルク伝達比と、中間部材から第２軸へのトルク伝達比とは、回転角度に関して３６０°周期の逆位相で変化する。すなわち、第１軸に対して中間部材が増速されるときには、中間部材に対して第２軸が減速される。逆に第１軸に対して中間部材が減速されるときには、中間部材に対して第２軸が増速される。その結果、第１軸から中間部材への回転伝達におけるトルク変動と、中間部材から第２軸への回転伝達におけるトルク変動とが、互いの一部を打ち消し合う。その結果、第１軸から第２軸へのトルク伝達比は、１８０°周期で変化し、且つその変動量（トルク伝達比の変化曲線の振幅に相当）が小さく抑制される。これにより、動力伝達軸ユニット全体としてのトルク変動を抑制することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明によれば、式ｅ１／Ｒ１１＝ｅ２／Ｒ２２の関係を満たすように、各回転半径Ｒ１１，Ｒ２２に対して対応する偏心量ｅ１，ｅ２を設定することで、トルク変動の抑制に有効に寄与させることができる。
また、請求項３の発明によれば、ガタ抑制機構によって、各連結突起と対応する連結溝との間のトルク伝達方向のガタを抑制することができるので、スムーズな動力伝達を実現することができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、各ボールを対応する連結溝の対応する内壁に弾性的に付勢することにより、各連結突起と対応する連結溝との間のトルク伝達方向のガタを確実に抑制することができる。
また、請求項５の発明によれば、下記の効果を奏する。すなわち、入力軸と中間軸との間の第１交差角と、中間軸と出力軸との間の第２交差角とが異なる場合には、入力軸から出力軸への回転伝達に、３６０°周期の位相の進み遅れやトルク変動が生ずる。これに対して、入力軸および出力軸の何れか一方に、前記動力伝達軸ユニットを適用することにより、入力軸から出力軸への回転伝達におけるトルク変動を、１８０°周期の小さな変動に抑制することができる。その結果、トルク変動の少ない動力伝達機構を実現することができる。
【００１６】
具体的には、請求項６のように、動力伝達軸ユニットに連結される自在継手のヨークの一対のアームの対向方向を、動力伝達軸ユニットの第１方向および第２方向に直交させることにより、動力伝達軸ユニットの位相を動力伝達機構のトルク変動の位相に合わせて、確実に動力伝達機構のトルク変動を抑制することができる。
また、請求項７の発明によれば、トルク変動が少なく操舵フィーリングに優れた操舵装置を提供することができる。
【００１７】
また、請求項８の発明によれば、複数の動力伝達軸ユニットを含む動力伝達軸ユニット複合体を用いることで、周期の短いトルク変動も抑制することが可能となる。
また、請求項９の発明によれば、電動モータの回転軸に動力伝達軸ユニット複合体を適用することにより、トルク変動が抑制された電動モータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の動力伝達軸ユニットがステアリングシャフトに適用された操舵装置の模式図であり、操舵装置の概略構成を示している。
【図２】動力伝達軸ユニットの概略断面図である。
【図３】動力伝達軸ユニットを含む動力伝達機構の概略分解斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６Ａ】動力伝達軸ユニットの第１軸と中間部材との連結状態を示す模式図である。
【図６Ｂ】動力伝達軸ユニットの中間部材と第２軸との連結状態を示す模式図である。
【図７】動力伝達軸ユニットに入力される回転角θと、各トルク伝達比（第１軸から中間部材へのトルク伝達比Ｔ２／Ｔ１、中間部材から第２軸へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ２、第１軸から第２軸へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ１）との関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明の別の実施形態の動力伝達軸ユニットを含む動力伝達機構の概略断面図である。
【図９】図８の動力伝達機構の概略分解斜視図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態の動力伝達軸ユニット複合体の模式図である。
【図１１】図１０の動力伝達軸ユニット複合体の各動力伝達軸ユニットの第１方向の関係を示す概略図である。
【図１２】図１０の動力伝達軸ユニット複合体を電動モータの動力伝達に用いた例を示す、動力伝達機構および電動モータの模式図である。
【図１３】図１０の動力伝達軸ユニット複合体を電動モータの回転軸に適用した例を示す、電動モータの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態の動力伝達軸ユニットが適用された操舵装置１の概略構成図である。操舵装置１は電動モータによって操舵を補助する電動パワーステアリング装置として構成されている。図１を参照して、操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２の操舵力を伝達するステアリングシャフト３を備えている。ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連結されたコラムシャフト４と、コラムシャフト４に第１自在継手５を介して連結された中間軸としてのインターミディエイトシャフト６と、インターミディエイトシャフト６に第２自在継手７を介して連結されたピニオンシャフト８とを備えている。
【００２０】
また、操舵装置１は、ピニオンシャフト８の端部近傍に設けられたピニオン８ａに噛み合うラック９ａを有する転舵軸としてのラックバー９とを備えている。ピニオンシャフト８およびラックバー９を含むラックアンドピニオン機構によって、転舵機構Ａが構成されている。ラックバー９は、車体側部材１０に固定されたハウジング１１によって、車両の左右方向に沿う軸方向（紙面とは直交する方向）に移動可能に支持されている。ラックバー９の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。
【００２１】
コラムシャフト４は、第１コラムシャフト１２と、第１コラムシャフト１２にトーションバー１３を介して同軸上に連結れさた第２コラムシャフトとしての動力伝達軸ユニットＵとを備えている。
第２コラムシャフトとしての動力伝達軸ユニットＵは、第１軸１４と、第１軸１４に対して第１方向Ｘ１に偏心した中間部材１５と、中間部材１５に対して第２方向Ｘ２に偏心した第２軸１６とを備えている。すなわち、第１軸１４の回転中心（図１では、第１軸１４と第１軸１４の回転中心Ｃ１とが一致して示されている）に対して、中間部材１５の回転中心Ｃ２が、第１方向Ｘ１にオフセットしている。また、中間部材１５の回転中心Ｃ２（図１では、第２軸１６と第２軸１６の回転中心Ｃ３とが一致して示されている）に対して、第２軸１６の回転中心Ｃ３が、第２方向Ｘ２（図１の例では、第１方向Ｘ１は同方向）にオフセットしている。
【００２２】
ただし、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とは、図１に示すように同方向であってもよいし、互いに対向する方向であってもよい。
動力伝達軸ユニットＵの第２軸１６が、第１自在継手５を介してインターミディエイトシャフト６（中間軸）の第１端部６１にトルク伝達可能に連結されている。インターミディエイトシャフト６の第２端部６２は、第２自在継手７を介してピニオンシャフト８にトルク伝達可能に連結されている。
【００２３】
動力伝達軸ユニットＵの第２軸１６とインターミディエイトシャフト６とは、第１交差角度β１をなして交差している。インターミディエイトシャフト６とピニオンシャフト８とは、第２交差角度β２をなして交差している。
第１自在継手５および第２自在継手７は、それぞれ十字軸継手である。すなわち、第１自在継手５は、動力伝達軸ユニットＵの第２軸１６の端部に固定されたヨーク５１と、ヨーク５１に十字軸５２を介して連結され、インターミディエイトシャフト６の第１端部６１に固定されたヨーク５３とを備えている。第２自在継手７は、インターミディエイトシャフト６の第２端部６２に固定されたヨーク７１と、ヨーク７１に十字軸７２を介して連結され、ピニオンシャフト８の端部に固定されたヨーク７３とを備えている。
【００２４】
インターミディエイトシャフト６は、互いに軸方向に摺動可能にスプライン嵌合された外軸６ａと内軸６ｂとを備えている。図１では、外軸６ａが第１自在継手５の対応するヨーク５３に固定され、内軸６ｂが第２自在継手７の対応するヨーク７１に固定されている例が示されているが、これに代えて、外軸６ａが第２自在継手７の対応するヨーク７１に固定され、内軸６ｂが第１自在継手５の対応するヨーク５３に連結されていてもよい（図示せず）。
【００２５】
コラムシャフト４は、車体側部材１７，１８に固定されたステアリングコラム１９によって、図示しない複数の軸受を介して回転可能に支持されている。ステアリングコラム１９は、筒状のジャケット２０と、ジャケット２０の軸方向下端に連結されたハウジング２１とを備えている。ハウジング２１内には、操舵補助用の電動モータ２２の動力を減速して第２コラムシャフト（具体的には動力伝達軸ユニットＵの第１軸１４）に伝達する減速機構２３が収容されている。
【００２６】
減速機構２３は、電動モータ２２の回転軸（図示せず）と同行回転可能に連結された駆動ギヤ２４と、駆動ギヤ２４に噛み合い第１軸１４と一体回転する被動ギヤ２５とを有している。駆動ギヤ２４は例えばウォーム軸により構成され、被動ギヤ２５は例えばウォームホイールにより構成される。
ジャケット２０は、車両後方側のアッパーブラケット２６を介して車体側部材１７に固定され、ハウジング２１は、車両前方側のロアーブラケット２７を介して車体側部材１８に固定されている。動力伝達軸ユニットＵの中間部材１５は、ハウジング２１に保持された例えば玉軸受等の軸受２８によって、回転可能に支持されている。
【００２７】
本実施形態では、操舵部材２の操舵力を伝達する動力伝達機構Ｍが、入力軸としてのコラムシャフト４と、出力軸としてのピニオンシャフト８と、入力軸（コラムシャフト４）と出力軸（ピニオンシャフト８）とを対応する自在継手５，７を介して連結するインターミディエイトシャフト６（中間軸）とを備え、入力軸（コラムシャフト４）の一部（第２コラムシャフト）に動力伝達軸ユニットＵを用いて構成されている。
【００２８】
断面図である図２および分解斜視図である図３に示すように、動力伝達軸ユニットＵは、第１軸１４と、第１軸１４に対して第１方向Ｘ１に第１偏心量ｅ１で偏心した中間部材１５と、中間部材１５に対して第２方向Ｘ２に第２偏心量ｅ２で偏心した第２軸１６と、第１軸１４と中間部材１５とを、第１方向Ｘ１とその反対の反第１方向ＲＸ１とへの相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第１連結要素２９と、中間部材１５と第２軸１６とを、第２方向Ｘ２とその反対の反第２方向ＲＸ２への相対移動を許容しつつトルク伝達可能に連結する第２連結要素３０とを備えている。
【００２９】
第１連結要素２９は、第１軸１４に設けられ、反第１方向ＲＸ１に延びた第１連結溝３１と、中間部材１５に設けられ、反第１方向ＲＸ１に延びた第１連結突起３２とにより構成されている。第１連結突起３２は、中間部材１５の回転中心Ｃ２および第１軸１４の回転中心Ｃ１から反第１方向ＲＸ１にオフセットした位置で、第１連結溝３１に係合して、第１トルク伝達部Ｐ１を形成している。
【００３０】
第２連結要素３０は、中間部材１５に設けられ、第２方向Ｘ２に延びた第２連結溝３３と、第２軸１６に設けられ、第２方向Ｘ２に延びた第２連結突起３４とにより構成されている。第２連結突起３４は、中間部材１５の回転中心Ｃ２および第２軸１６の回転中心Ｃ３から第２方向Ｘ２にオフセットした位置で、第２連結溝３３に係合して、第２トルク伝達部Ｐ２を形成している。
【００３１】
図３に示すように、第１軸１４に対する中間部材１５の偏心方向である第１方向Ｘ１と、中間部材１５に対する第２軸１６の偏心方向である第２方向Ｘ２とが同方向である場合、第１連結突起３２が反第１方向ＲＸ１に突出し、第２連結突起３４が第２方向Ｘ２に突出している。すなわち、第１連結突起３２と第２連結突起３４とが反対方向に突出している。
【００３２】
そうすることで、後述する図６Ａに示すように、第１トルク伝達部Ｐ１に関する、第１軸１４の回転半径Ｒ１１（第１軸１４の回転中心Ｃ１から第１トルク伝達部Ｐ１までの距離に相当）よりも、中間部材１５の第１回転半径Ｒ２１（中間部材１５の回転中心Ｃ２から第１トルク伝達部Ｐ１までの距離に相当）が、大きく設定されている（Ｒ１１＜Ｒ２１）。また、第２連結突起３４が第２方向Ｘ２に突出することで、後述する図６Ｂに示すように、第２トルク伝達部Ｐ２に関する、中間部材１５の第２回転半径Ｒ２２（中間部材１５の回転中心Ｃ２から第２トルク伝達部Ｐ２までの距離に相当）よりも、第２軸１６の回転半径Ｒ３２（第２軸１６の回転中心Ｃ３から第２トルク伝達部Ｐ２までの距離に相当）が、大きく設定されている（Ｒ２２＜Ｒ３２）。
【００３３】
図３に示すように、第２軸１６に連結された、第１自在継手５のヨーク５１は、相対向する一対のアーム５１ａ，５１ｂを有している。一対のアーム５１ａ，５ｂの対向方向Ｙ１は、各連結要素２９，３０が相対移動を許容する方向に相当する第１方向Ｘ１（反第１方向ＲＸ１）および第２方向Ｘ２（反第２方向ＲＸ２）とは直交する方向である。
図２および図３に示すように、第１軸１４は、軸部１４ａと、軸部１４ａの端部に設けられたフランジ状の大径部１４ｂとを備えている。大径部１４ｂの端面１４ｃに、挿入凹部１４ｄが形成されている。第１連結溝３１は、挿入凹部１４ｄから径方向に延びるように形成されている。
【００３４】
図２に示すように、第１軸１４の大径部１４ｂは、例えば玉軸受等の軸受４３を介してハウジング２１に回転可能に支持されている。また、第２軸１６は、例えば玉軸受等の軸受４４を介してハウジング２１に回転可能に支持されている。
図２および図３に示すように、中間部材１５は、一端から径方向に第１連結突起３２が突出形成された軸部１５ａと、軸部１５ａの他端に設けられたフランジ状の大径部１５ｂとを備えている。大径部１５ｂの端面１５ｃには、挿入凹部１５ｄが形成されている。第２連結溝３３は、挿入凹部１５ｄから径方向に延びるように形成されている。第２連結突起３４は、第２軸１６の端部から径方向に突出形成され、第２連結溝３３に係合している。
【００３５】
中間部材１５の軸部１５ａの端部が、第１軸１４の挿入凹部１４ｄに挿通され、第２軸１６の端部が、中間部材１５の挿入凹部１５ｄに挿通されている。第１軸１４の挿入凹部１４ｄの内周１４ｅと中間部材１５の軸部１５ａの外周１５ｅとの間に、図４に示すように、隙間Ｈ１が設けられている。同じく、中間部材１５の挿入凹部１５ｄの内周１５ｆと第２軸１６の外周１６ａとの間には、図５に示すように、隙間Ｈ２が設けられている。
【００３６】
動力伝達軸ユニットＵは、第１連結突起３２と第１連結溝３１との間のトルク伝達方向Ｚ１のガタを抑制する第１ガタ抑制機構３５（図４参照）と、第２連結突起３４と第２連結溝３３との間のトルク伝達方向Ｚ１のガタを抑制する第２ガタ抑制機構３６（図５参照）とを備えている。
図４に示すように、第１ガタ抑制機構３５は、第１連結突起３２の一対の側部３２ａ，３２ｂにそれぞれ保持された一対のボール３７と、一対のボール３７を第１連結溝３１の対応する内壁３１ａ，３１ｂに弾性的に付勢する付勢部材３８とを備えている。具体的には、第１連結突起３２を貫通して両側部３２ａ，３２ｂに開口する収容孔３９が設けられ、その収容孔３９の両端に、一対のボール３７が進退可能に保持されている。付勢部材３８は、一対のボール３７間に介在する例えば圧縮コイルばねからなる。
【００３７】
図５に示すように、第２ガタ抑制機構３６は、第２連結突起３４の一対の側部３４ａ，３４ｂにそれぞれ保持された一対のボール４０と、一対のボール４０を第２連結溝３３の対応する内壁３３ａ，３３ｂに弾性的に付勢する付勢部材４１とを備えている。具体的には、第２連結突起３４を貫通して両側部３４ａ，３４ｂに開口する収容孔４２が設けられ、その収容孔４２の両端に、一対のボール４０が進退可能に保持されている。付勢部材４１は、一対のボール４０間に介在する例えば圧縮コイルばねからなる。
【００３８】
次いで、図６Ａは第１軸１４と中間部材１５との連結状態を示す模式図であり、図６Ｂは中間部材１５と第２軸１６との連結状態を示す模式図である。図６Ａにおいて、第１軸１４と中間部材１５とが１２時、３時、６時および９時の位置にあるときの第１連結突起３２の位置が、それぞれ、３２１，３２２，３２３および３２４で示されている。また、図６Ｂにおいて、中間部材１５と第２軸１６とが１２時、３時、６時および９時の位置にあるときの第２連結突起３４の位置が、それぞれ、３４１，３４２，３４３および３４４で示されている。
【００３９】
第１軸１４から中間部材１５へのトルク伝達比Ｔ２／Ｔ１（第１軸１４の伝達トルクＴ１に対する中間部材１５の伝達トルクＴ２の比に相当）は、図６Ａを参照して、第１軸１４の有効回転半径Ｒ１１（第１軸１４の回転中心Ｃ１からボール３７の接触部位までの距離に相当）と、中間部材１５の第１有効回転半径Ｒ２１（中間部材１５の回転中心Ｃ２から、ボール３７と第１連結溝３１の内壁３１ａ，３１ｂとの接触部位までの距離に相当）と、第１軸１４の回転角θ（図６Ａで１２時の位置を基準とする時計回りの角度に相当）と、第１軸１４と中間部材１５との第１偏心量ｅ１（オフセット量）とを用いて、下記の式（１）により表される。
【００４０】
Ｔ２／Ｔ１＝〔Ｒ１１＋ｅ１×cos(θ) 〕／Ｒ１１            …（１）
また、中間部材１５から第２軸１６へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ２（中間部材１５の伝達トルクＴ２に対する第２軸１６の伝達トルクＴ３の比に相当）は、図６Ｂを参照して、中間部材１５の第２回転半径Ｒ２２（中間部材１５の回転中心Ｃ２から、ボール４０と第２連結溝３３の内壁３３ａ，３３ｂとの接触部位までの距離に相当）と、第２軸１６の回転半径Ｒ３２（第２軸１６の回転中心Ｃ３から、ボール４０と第２連結溝３３の内壁３３ａ，３３ｂとの接触部位までの距離に相当）と、第１軸１４の回転角θと、中間部材１５第２軸１６との第２偏心量ｅ２（オフセット量）とを用いて、下記の式（２）により表される。
【００４１】
Ｔ３／Ｔ２＝Ｒ２２＋ｅ２×cos （θ＋１８０°）            …（２）
第１軸１４の回転半径Ｒ１１に対する第１偏心量ｅ１の比ｅ１／Ｒ１１と、中間部材１５の第２回転半径Ｒ２２に対する第２偏心量ｅ２の比ｅ２／Ｒ２２とは、互いに等しい値ｓとされる。すなわち、下記の式（３）の関係が成立する。
ｓ＝ｅ１／Ｒ１１＝ｅ２／Ｒ２２                            …（３）
一方、第１軸１４と第２軸１６との間のトルク変動率ΔＴは、下記の式（４）で表される。
【００４２】
ΔＴ＝ｓ2           …（４）
例えば前記の比ｓをｓ＝０．３に設定すると、トルク変動率ΔＴは、９％となる。比ｓをｓ＝０．５に設定すると、トルク変動率ΔＴは、２５％となる。
一方、単一の自在継手（カルダン継手）を交差角（作動角）２８°で用いた場合、１８０°周期でトルク変動を生じ、そのトルク変動率は、１２．７％である。このトルク変動を打ち消したり、低減したりするように、本動力伝達軸ユニットＵにおける前記の比ｓを適宜に設定すればよい。
【００４３】
また、動力伝達軸ユニットＵの位相が、動力伝達機構Ｍのトルク変動の位相に合わせておくことが必要である。具体的には、図３に示すように、動力伝達軸ユニットＵに連結される自在継手（本実施形態では第１自在継手５）のヨーク５１の一対のアーム５１ａ，５１ｂの対向方向Ｙ１が、動力伝達軸ユニットＵの第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２とは直交する方向に設定されている。
【００４４】
図７は、ｓ＝０．３であって、第１軸１４の回転半径Ｒ１が中間部材１５の第１回転半径Ｒ２１よりも小さく（Ｒ１１＜Ｒ２１）且つ中間部材の第２回転半径Ｒ２２が第２軸の回転半径Ｒ３２よりも小さい（Ｒ２２＞Ｒ３２）場合において、第１軸１４の回転角θと各トルク伝達比Ｔ２／Ｔ１，Ｔ３／Ｔ２，Ｔ３／Ｔ１との関係を示している。第１軸１４から中間部材１５へのトルク伝達比Ｔ２／Ｔ１と、中間部材１５から第２軸１６へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ２とが、逆位相になるので、第１軸１４から第２軸１６へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ１の変動率（変動幅）が抑制されている。また、第１軸１４から第２軸１６へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ１は、１８０°周期で変動している。
【００４５】
本実施形態によれば、図４に示すように、第１軸１４に対して中間部材１５が第１方向Ｘ１に偏心し、且つ中間部材１５の第１連結突起３２が、第１軸１４の回転中心Ｃ１から反第１方向ＲＸ１にオフセットした位置で第１トルク伝達部Ｐ１を形成して第１軸１４の第１連結溝３１に係合している。また、図５に示すように、中間部材１５に対して第２軸１６が第２方向Ｘ２に偏心し、且つ第２軸１６の第２連結突起３４が、第２軸１６の回転中間Ｃ３から第２方向Ｘ２にオフセットした位置で第２トルク伝達部Ｐ２を形成して中間部材１５の第２連結溝３３に係合している。ここで、第１方向Ｘ１と第２方向Ｘ２とは、同方向である。
【００４６】
したがって、図７に示すように、第１軸１４から中間部材１５へのトルク伝達比Ｔ２／Ｔ１と、中間部材１５から第２軸１６へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ２とは、回転角θに関して３６０°周期の逆位相で変化する。すなわち、第１軸１４に対して中間部材１５が増速されるときには、中間部材１５に対して第２軸１６が減速される。逆に、第１軸１４に対して中間部材１５が減速されるときには、中間部材１５に対して第２軸１６が増速される。その結果、第１軸１４から中間部材１５への回転伝達におけるトルク変動と、中間部材１５から第２軸１６への回転伝達におけるトルク変動とが、互いの一部を打ち消し合う。
【００４７】
したがって、第１軸１４から第２軸１６へのトルク伝達比Ｔ３／Ｔ１は、１８０°周期で変化し、且つその変動量（トルク伝達比の変化曲線の振幅に相当）が小さく抑制される。これにより、動力伝達軸ユニットＵ全体としてのトルク変動を小さく抑制することができる。
また、ｅ１／Ｒ１１＝ｅ２／Ｒ２２の関係を満たすように、各回転半径Ｒ１１，Ｒ２２に対して対応する偏心量ｅ１，ｅ２を設定することで、トルク変動の抑制に有効に寄与させることができる。具体的には、その比ｓ（ｅ１／Ｒ１１＝ｅ２／Ｒ２２）の大きさを適宜に設定することで、トルク変動率ΔＴの大きさを調整することができる。
【００４８】
また、各ガタ抑制機構３５，３６によって、各連結突起３２，３４と対応する連結溝３１，３３との間のトルク伝達方向のガタを抑制することができるので、スムーズな動力伝達を実現することができる。
また、各ボール３７，４０を対応する連結溝３１，３３の対応する内壁３１ａ，３１ｂ；３３ａ，３３ｂに弾性的に付勢することにより、各連結突起３２，３４と対応する連結溝３１，３３との間のトルク伝達方向のガタを確実に抑制することができる。また、ボール３７，４０を用いるので、各回転半径Ｒ１１，Ｒ２２等を精度良く設定でき、ひいては、トルク変動の抑制を確実化することができる。
【００４９】
また、入力軸（コラムシャフト４）と、入力軸に第１自在継手５を介して連結されたインターミディエイトシャフト６と、インターミディエイトシャフト６に第２自在継手７を介して連結された出力軸（ピニオンシャフト８）とを含む動力伝達機構Ｍにおいて、入力軸（コラムシャフト４）が動力伝達軸ユニットＵを含むように構成したので、下記の利点がある。
【００５０】
すなわち、入力軸（コラムシャフト４）とインターミディエイトシャフト６との間の第１交差角β１と、インターミディエイトシャフト６と出力軸（ピニオンシャフト８）との間の第２交差角β２とが異なる場合には、入力軸（コラムシャフト４）から出力軸（ピニオンシャフト８）への回転伝達に、１８０°周期の位相の進み遅れやトルク変動が生ずる。これに対して、入力軸（コラムシャフト４）に、動力伝達軸ユニットＵを適用することにより、入力軸（コラムシャフト４）から出力軸（ピニオンシャフト８）への回転伝達におけるトルク変動を、１８０°周期の小さな変動に抑制することができる。その結果、トルク変動の少ない動力伝達機構Ｍを実現することができる。
【００５１】
具体的には、第１自在継手５のヨーク５１が動力伝達軸ユニットＵに連結されており、そのヨーク５１の一対のアーム５１ａ，５１ｂの対向方向Ｙ１を、動力伝達軸ユニットＵの両連結要素２９，３０のスライド方向である第１方向Ｘ１および第２方向Ｘ２に直交させることにより、動力伝達軸ユニットＵの位相を動力伝達機構Ｍのトルク変動の位相に合わせて、確実に動力伝達機構Ｍのトルク変動を抑制することができる。
【００５２】
また、回転操作される操舵部材２と、操舵部材２の操舵力を転舵機構Ａに伝達する動力伝達機構Ｍとを備えていれば、トルク変動が少なく操舵フィーリングに優れた操舵装置１を実現することができる。
本実施形態では、図２および図３に示すように、動力伝達軸ユニットＵにおいて、第１軸１４に対する中間部材１５の偏心方向である第１方向Ｘ１と、中間部材１５に対する第２軸１６の偏心方向である第２方向Ｘ２とが同方向であったが、これに代えて、図８および図９の実施形態に示すように、動力伝達軸ユニットＵＰにおいて、第１軸１４に対する中間部材１５Ｐの偏心方向である第１方向Ｘ１と、中間部材１５Ｐに対する第２軸１６Ｐの偏心方向である第２方向Ｘ２Ｐとが、互いに対向する方向であってもよい。
【００５３】
この場合、第２連結要素３０Ｐの第２連結突起３４Ｐの突出方向が、第２方向Ｘ２Ｐと同方向になり、すなわち、第１連結要素２９の第１連結突起３２の突出方向と同方向になり、中間部材１５Ｐの対応する第２連結溝３３Ｐに係合される。なお、図８および図９の実施形態の構成要素において、図２および図３の実施形態と同じ構成要素には、図２および図３の実施形態と同じ参照符号を付してある。図８および図９の実施形態においても、図２および図３の実施形態と同じ作用効果を奏することができる。
【００５４】
図１０に示すように、複数の動力伝達軸ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を直列に連結して動力伝達軸ユニット複合体ＵＣを構成し、図１１に示すように、各動力伝達軸ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の第１方向（第２方向）が、（例えば１２０°間隔で）互いに交差するようにしてもよい。動力伝達軸ユニット複合体ＵＣを構成する動力伝達軸ユニットは、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００５５】
動力伝達軸ユニットＵ１は、第１軸１４１と、中間部材１５１と、第２軸１６１とで構成されている。動力伝達軸ユニットＵ２は、動力伝達軸ユニットＵ１と一体に形成された第１軸１４２と、中間部材１５２と、第２軸１６２とで構成されている。動力伝達軸ユニットＵ３は、動力伝達軸ユニットＵ２の第２軸１６２と一体に形成された第１軸１４３と、中間部材１５３と、第２軸１６３とで構成されている。
【００５６】
本実施形態では、周期の短いトルク変動を抑制することが可能となる。例えば、動力伝達軸ユニット複合体ＵＣを、図１２に示すように、電動モータ８０の回転軸８１に継手８２を介して直列に連結して用いることにより、電動モータ８０のトルク変動を抑制することができる。
動力伝達軸ユニットＵ１の第１軸１４１、中間部材１５１および第２軸１６１（第２軸１６１は、動力伝達軸ユニットＵ２の第１軸１４２と一体）が、それぞれ、軸受９１，９２，９３によって回転可能に支持されている。また、第動力伝達軸ユニットＵ２の中間部材１５２および第２軸１６２（第２軸１６２は動力伝達軸ユニットＵ３の第１軸１４３と一体）が、それぞれ、軸受９４，９５によって回転可能に支持されている。また、動力伝達軸ユニットＵ３の中間部材１５３および第２軸１６３が、それぞれ、軸受９６，９７によって回転可能に支持されている。
【００５７】
また、図１３に示すように、電動モータ１１０のモータハウジング１１１内に収容され、保持された回転軸１１２自体を動力伝達軸ユニット複合体ＵＣによって構成するようにしてもよい。
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…操舵装置、２…操舵部材、３…ステアリングシャフト、４…コラムシャフト、５…第１自在継手、５１…ヨーク、５１ａ，５１ｂ…アーム、６…インターミディエイトシャフト（中間軸）、７…第２自在継手、８…ピニオンシャフト（出力軸）、１４；１４１，１４２，１４３…第１軸、１５；１５Ｐ；１５１，１５２，１５３…中間部材、１６；１６Ｐ；１６１，１６２，１６３…第２軸、１９…ステアリングコラム、２０…ジャケット、２１…ハウジング、２８…軸受、２９…第１連結要素、３０；３０Ｐ…第２連結要素、３１…第１連結溝、３１ａ，３１ｂ…内壁、３２…第１連結突起、３２ａ，３２ｂ…側部、３３；３３Ｐ…第２連結溝、３３ａ，３３ｂ…内壁、３４；３４Ｐ…第２連結突起、３４ａ，３４ｂ…側部、３５…第１ガタ抑制機構、３６…第２ガタ抑制機構、３７…ボール、３８…付勢部材、３９…収容孔、４０…ボール、４１…付勢部材、４２…収容孔、４３，４４…軸受、１１０…電動モータ、β１…第１交差角、β２…第２交差角、Ｃ１…（第１軸の）回転中心、Ｃ２…（中間部材の）回転中心、Ｃ３…（第２軸の）回転中心、ｅ１…第１偏心量、ｅ２…第２偏心量、θ…回転角、Ｍ…動力伝達機構、Ｕ；ＵＰ…動力伝達軸ユニット（第２コラムシャフト）、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３…動力伝達軸ユニット、ＵＣ…動力伝達軸ユニット複合体、Ｐ１…第１トルク伝達部、Ｐ２…第２トルク伝達部、Ｔ１…（第１軸の）伝達トルク、Ｔ２…（中間部材の）伝達トルク、Ｔ３…（第２軸の）伝達トルク、Ｔ２／Ｔ１，Ｔ３／Ｔ１，Ｔ３／Ｔ１…トルク伝達比、Ｘ１…第１方向、Ｘ２…第２方向、ＲＸ１…反第１方向、ＲＸ２…反第２方向、Ｙ１…対向方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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