JP2006153060A

JP2006153060A - トルクリミット機構およびトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構

Info

Publication number: JP2006153060A
Application number: JP2004341225A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kakuzen; 敏男覚前; Tomohiro Kato; 友裕加藤
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: JP4539306B2

Abstract

【課題】伝達比可変機構のモータシャフトロック機構において、トルクリミットリングの屈曲部とモータシャフトもしくはロックリングの間の局所的な摩耗の発生を防止する
【解決手段】トルクリミットリング５５をモータシャフト４８とロックリング５４の間に組み付けるときに、凸部５５ａ側から周縁部に向かって押圧力が加えられる。周縁部５５ｂ、５５ｃにはモータシャフト４８の外周面もしくはロックリング５４の内周面に対して所定角度θの傾きが形成されていることから、周縁部５５ｂ、５５ｃがモータシャフト４８の外周面に密着するために弾性変形する。この弾性変形により、凸部５５ａと周縁部５５ｂ、５５ｃの間の屈曲部がバネ作用を成し、前記押圧力Ｆに抗する反発力を発生する。この結果、前記押圧力Ｆと反発力が打ち消しあうことにより、周縁部５５ｂ、５５ｃの面圧が均一になるので、屈曲部とモータシャフト４８の外周面の局所摩耗が防止できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、トルクリミット機構およびトルクリミット機構を備えた、ハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を可変制御する伝達比可変機構に関するものである。

ハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を変化させる伝達比可変機構を備えたステアリング装置は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１において伝達比可変機構は、特許文献１の図８に示されるように、ハンドルの回転が伝達される伝達シャフト部（入力シャフト）２８０と、操向車輪に転舵角を付与する転舵ロッド（ステアリングギヤ）１９０に回転を伝達する第２ステアリングシャフト（出力シャフト）１２０と、伝達シャフト部２８０および第２ステアリングシャフト１２０を回転可能に支承するステアリングギヤボックス（伝達比可変ハウジング）１１と、ステアリングギヤボックス１１内に収納され伝達シャフト部２８０の回転を第２ステアリングシャフト１２０に伝達する減速機である波動歯車減速機１３０と、ステアリングギヤボックス１１内に収納され波動歯車減速機１３０を介して第２ステアリングシャフト１２０に回転を伝達してハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を変化させる駆動モータ１５０（モータ）とを備えている。この種の伝達比可変機構は、車両の速度や操舵角速度によって駆動モータ１５０を回転制御することによって波動歯車減速機１３０の減速比を可変制御して伝達シャフト部２８０から第２ステアリングシャフト１２０に伝達されるハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角を変化させている。

この種の伝達比可変機構には、車両のイグニッションがオフ時等の駆動モータ１５０に電力が供給されていない状態において、駆動モータ１５０のモータシャフトを固定して波動歯車減速機１３０の減速比を固定するモータシャフトロック機構が設けられている。このモータシャフトロック機構は、本明細書に添付の図８に示すように、モータシャフト１００に挿入され、外周に複数のロック溝１０１が凹設されたロックリング１０２と、ステアリングギヤボックス１０３にモータシャフト１００と平行な枢軸１０４回りで揺動可能に軸支され、一端にロック溝１０１に係合可能な係合爪部１０５をもつロックバー１０６とを有している。ロックバー１０６の他端には電磁アクチュエータ１０７が装着され、枢軸１０４とロックバー１０６の間には、係合爪部１０５をロック溝１０１に係合させる方向に回転付勢するコイルばね１０８が装着されている。この電磁アクチュエータ１０７により駆動モータ１５０の回転制御中は、コイルばね１０８に抗してロックバーを回転させて係合爪部１０５をロック溝１０１から外し、駆動モータの回転制御を行わない場合には、コイルばね１０８により、係合爪部１０５をロック溝１０１に係合させモータシャフト１００を固定していた。

ところで、モータシャフトロック機構には、モータシャフト１００を固定中に波動歯車減速機が何らかの原因によって固着した場合に、ステアリングギヤボックス１０３に対して波動歯車減速機全体を相対回転できるようにするため、ロックリング１０２とモータシャフト１００の間に所定のトルクが作用した場合に滑りを生じるトルクリミットリング１１０が圧入介在されている。これらロックリング１０２、モータシャフト１００およびトルクリミットリング１１０にてトルクリミット機構が構成されている。
特開２００４−１７５３３６号公報（段落番号［００９３］〜［０１０２］、図８）

トルクリミットリング１１０は、筒状鋼板の中央に図９に示すように、複数の凸部１１１が形成され、両端に周縁部１１２を備えた形状を成し、モータシャフト１００とロックリング１０２の間に所定以上の力（トルク）が作用した場合に、凸部１１１の弾性変形によって得られたバネ作用によりモータシャフト１００とロックリング１０２の相対滑りを許容している。

この種のトルクリミットリング１１０は、両端の周縁部１１２とモータシャフト１００の接触面の面圧が凸部１１１とロックリング１０２の接触面の面圧より小さいため、両端の周縁部１１２とモータシャフト１００の接触面との間で滑りを生じてモータシャフト１００とロックリング１０２の間の相対回転（滑り）が許容される。トルクリミットリング１１０は圧入される際、凸部１１１の中央をモータシャフト１００側に撓ませて挿入される。この結果、凸部１１１から周縁部１１２側に押圧力が作用し、この押圧力が特に周縁部１１２と凸部１１１の接続部（屈曲部）１１２ａに作用して周縁部の面圧を不均一にするため、屈曲部１１２ａとモータシャフト１００の間に局所的な摩耗が発生する問題があった。

本発明は、上述した従来の不具合を解消するためになされたもので、伝達比可変機構において、トルクリミットリングの屈曲部とモータシャフトもしくはロックリングの間の局所的な摩耗の発生を防止することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明の特徴は、軸状の第１部材と、この第１部材に装着される第２部材とを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、第1、第２部材の間のトルクの伝達を制限するために、第1、第２部材の間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構において、トルクリミットリングは、第１部材の外周面と第２部材の内周面の一方を接触面として凸部が接触し、他方を接触面として周縁部が接触するように組み付けられるものであり、周縁部は、トルクリミットリングの自由状態にて他方の接触面に対して傾斜されており、組み付けられた状態にて他方の接触面に対する面圧が周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることである。

請求項２に記載の発明の特徴は、軸状の第１部材と、この第１部材に装着される第２部材とを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、第1、第２部材の間のトルクの伝達を制限するために、第1、第２部材の間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構において、トルクリミットリングは、第１部材の外周面と第２部材の内周面の一方を接触面として凸部が接触し、他方を接触面として周縁部が接触するように組み付けられるものであり、他方の接触面は、トルクリミットリングの自由状態における周縁部に対して傾斜されており、組み付けられた状態にて他方の接触面に対する面圧が周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることである。

請求項３に記載の発明の特徴は、ハンドルの回転が伝達される入力シャフトと、操向車輪に転舵角を付与するステアリングギヤに回転を伝達する出力シャフトと、入力シャフトおよび出力シャフトを回転可能に支承する伝達比可変ハウジングと、伝達比可変ハウジング内に収納され入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する減速機と、伝達比可変ハウジング内に収納され減速機を介して出力シャフトに回転を伝達してハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を変化させるモータと、モータのモータシャフトに装着されたロックリングと、伝達比可変ハウジングに設けられ、ロックリングと係合してモータシャフトを伝達比可変ハウジングに対して固定可能なロックバーとを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、モータシャフトとロックリングの間のトルクの伝達を制限するために、モータシャフトとロックリングの間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構において、トルクリミットリングは、モータシャフトの外周面とロックリングの内周面の一方を接触面として凸部が接触し、他方を接触面として周縁部が接触するように組み付けられるものであり、周縁部は、トルクリミットリングの自由状態にて他方の接触面に対して傾斜されており、組み付けられた状態にて他方の接触面に対する面圧が周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることである。

請求項４に記載の発明の特徴は、ハンドルの回転が伝達される入力シャフトと、操向車輪に転舵角を付与するステアリングギヤに回転を伝達する出力シャフトと、入力シャフトおよび出力シャフトを回転可能に支承する伝達比可変ハウジングと、伝達比可変ハウジング内に収納され入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する減速機と、伝達比可変ハウジング内に収納され減速機を介して出力シャフトに回転を伝達してハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を変化させるモータと、モータのモータシャフトに装着されたロックリングと、伝達比可変ハウジングに設けられ、ロックリングと係合してモータシャフトを伝達比可変ハウジングに対して固定可能なロックバーとを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、モータシャフトとロックリングの間のトルクの伝達を制限するために、モータシャフトとロックリングの間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構において、トルクリミットリングは、第１部材の外周面と第２部材の内周面の一方を接触面として凸部が接触し、他方を接触面として周縁部が接触するように組み付けられるものであり、他方の接触面は、トルクリミットリングの自由状態における周縁部に対して傾斜されており、組み付けられた状態にて他方の接触面に対する面圧が周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、トルクリミットリングを第１部材と第２部材の間に組み付けるときに、第１、第２部材の一方の接触面とトルクリミットリングの凸部が接触し、凸部側から周縁部に向かって押圧力が加えられる。この押圧力は、周縁部の基端が先端より大きくなる傾向にある。ところが、トルクリミットリングの自由状態において、周縁部には、周縁部が接触する第１、第２部材の他方の接触面に対して傾きが形成されていることから、周縁部が前記第１、第２部材の他方の接触面に密着するために屈曲され、この屈曲により、凸部と周縁部の間の屈曲部がバネ作用を成し、前記押圧力に抗する反発力を発生する。この反発力は周縁部の先端側が基端側より大きくなる傾向にある。この結果、前記押圧力と反発力が打ち消しあうことにより、周縁部の面圧が均一になるので、屈曲部との間の局所摩耗が防止できる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、第１部材もしくは第２部材うちの前記トルクリミットリングの周縁部と接触する接触面が、トルクリミットリングが自由状態にて周縁部に対して傾斜されていることから、周縁部がモータシャフトの外周面に密着するために屈曲する。この屈曲により、凸部と周縁部の間の屈曲部がバネ作用を成し、前記押圧力に抗する反発力を発生する。この結果、前記押圧力と反発力が打ち消しあうことにより、周縁部の面圧が均一になるので、周縁部が接触する第１部材の外周面もしくは第２部材の内周面と屈曲部との間の局所摩耗が防止できる。

上記のように構成した請求項３に係る発明によれば、トルクリミットリングをモータシャフトとロックリングの間に組み付けるときに、モータシャフトとロックリングの一方の接触面とトルクリミットリングの凸部が接触し、凸部側から周縁部に向かって押圧力が加えられる。この押圧力は、周縁部の基端が先端より大きくなる傾向にある。ところが、トルクリミットリングの自由状態において、周縁部には、周縁部が接触するモータシャフトとロックリングの他方の接触面に対して傾きが形成されていることから、周縁部が前記モータシャフトとロックリングの他方の接触面に密着するために屈曲され、この屈曲により、凸部と周縁部の間の屈曲部がバネ作用を成し、前記押圧力に抗する反発力を発生する。この反発力は周縁部の先端側が基端側より大きくなる傾向にある。この結果、前記押圧力と反発力が打ち消しあうことにより、周縁部の面圧が均一になるので、周縁部が接触するモータシャフトもしくはロックリングの接触面と屈曲部との間の局所摩耗が防止できる。

上記のように構成した請求項４に係る発明によれば、モータシャフトの各接触面が前記トルクリミットリングの両端の周縁部に対して傾斜されていることから、周縁部がモータシャフトの外周面に密着するために屈曲する。この屈曲により、凸部と周縁部の間の屈曲部がバネ作用を成し、前記押圧力に抗する反発力を発生する。この結果、前記押圧力と反発力が打ち消しあうことにより、周縁部の面圧が均一になるので、モータシャフトもしくはロックリングの接触面と屈曲部との間の局所摩耗が防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、本実施の形態のパワーステアリング装置１０は、主として、ステアリングギヤボックス（伝達比可変ハウジング）１１と、伝達比可変機構１２と、油圧サーボ装置１３とによって構成されている。

油圧サーボ装置１３のハンドル側シャフト１４にハンドル１５の回転が伝達され、油圧サーボ装置１３の出力軸の回転が伝達比可変機構１２により変速されてラックピニオン機構１６のピニオンシャフト１７に伝達される。これにより、ハンドル１５に作用する操舵力がステアリングギヤであるラックピニオン機構１６を介し操向車輪８に伝達される。

アッパーハウジング１８とロアーハウジング１９はボルトにより結合されてステアリングギヤボックス１１を構成している。アッパーハウジング１８には弁収納孔１８ａが形成され、該弁収納孔１８ａに油圧サーボ弁装置１３が収納され、油圧サーボ弁装置１３の出力軸であり、伝達比可変機構１２の入力軸でもある入力シャフト２０がアッパーハウジング１８の弁収納孔１８ａのロアーハウジング１９側開口端部に一箇所で軸受２１により中心軸線回りに回転可能に軸承されている。ロアーハウジング１９にはギア室１９ａが形成され、該ギヤ室１９ａにラックピニオン機構１６が収納されている。ラックピニオン機構１６のピニオンシャフト（出力シャフト）１７は、中心軸線方向に離間した二個所で軸受２２、２３によりロアーハウジング１９に中心軸線回りに回転可能に軸承されている。

ロアーハウジング１９には、ピニオンシャフト１７に噛合するラック３６ａが刻設されたラックシャフト３６が摺動可能に装架されている。図２に示すように、ロアーハウジング１９にはシリンダチューブ２８が固定され、シリンダチューブ２８にラックシャフト３６に固定されたピストン２９が左右のシリンダ室２８ｂ、２８ａを区画するように嵌合してシリンダ装置３０が構成されている。ラックシャフト３６の両突出端にタイロッドを介してナックルアームがボールジョイントにより連結され、ラックシャフト３６の軸動により操向車輪８が偏向される。

油圧サーボ弁装置１３のハンドル側シャフト１４にはロータリ弁２５が形成されている。アッパーハウジング１８に形成された弁収納孔１８ａには、入力シャフト２０に連結されたスリーブ２６が中心軸線回りに回転可能に嵌合され、スリーブ２６に形成された弁孔２７にロータリ弁２５が中心軸線回りに回転可能に嵌合されている。ロータリ弁２５、スリーブ２６等により油圧サーボ装置１３が構成され、ロータリ弁２５とスリーブ２６との相対回転に応じてシリンダ装置２８の左右室２８ｂ、２８ａに夫々連通されたポートＡ、Ｂが、油圧ポンプ３４及びタンク３５に夫々接続されたポートＰ、Ｔに接続されるようになっている。入力シャフト２０及びハンドル側シャフト１４はトーションバー３１の両端部に夫々結合されている。ハンドル１５に操舵入力が作用されずにハンドル側シャフト１４が自由状態のとき、ポートＰ、Ｔが連通され、ポートＡ、Ｂに油圧が生じない中立位置にロータリ弁２５がスリーブ２６に対して相対的に回転位置決めされる。ポートＴは弁収納孔１８ａの上端部に開口されている。ハンドル側シャフト１４には、トーションバー３１が隙間を持って挿通する貫通穴３２ａが軸線上に穿設されるとともに、貫通穴３２ａに開口する連通穴３３ｂ、３３ｃが軸線方向に離間して半径方向に穿設されている。これによりポートＴは弁収納孔１８ａの上端部、連通穴３３ｂ、貫通穴３２ａ及び連通穴３３ｃを通ってロータリ弁２５に連通されている。

前記伝達比可変機構１２は、例えば、車速に応じてハンドル１５の操舵角に対する操向車輪８の転舵角の比（伝達比）を可変にする機能を有する。

伝達比可変機構１２は、ロアーハウジング１９内の油圧サーボ弁装置１３側に収納される。前記ピニオンシャフト１７は、伝達比可変機構１２の一部を構成する。ピニオンシャフト１７は、ラックシャフト３６に噛み合うピニオンシャフト部３７と、後述する波動歯車機構からなる減速機３８を収納する大径の収納凹部３９からなっている。収納凹部３９はピニオンシャフト部３７の一端外周に形成された円板状のフランジ部３７ａに、圧入によるセレーション結合にて一体的に連結される。

前記ロアーハウジング１９内には、前記収納凹部３９、減速機（差動機構）３８、モータ（ＤＣブラシレスモータ）４１、およびモータシャフトロック機構４２が収容されている。減速機３８は、一例として、波動歯車機構からなり、後に詳細に述べるように、ドリブンギヤ４３と、ステータギヤ４４と、波動発生装置４５と、フレキシブルギヤ４６と、回転伝達係合部材４７とから構成されている。

前記収納凹部３９には、その開口端側より順に、ドリブンギヤ４３、ステータギヤ４４、および回転伝達係合部材４７が収納されている。ドリブンギヤ４３は収納凹部３９に圧入結合され、また、ステータギヤ４４と回転伝達係合部材４７は、回転方向に結合されて収納凹部３９内で回転可能となっている。

ドリブンギヤ４３およびステータギヤ４４の内周面には、それぞれ異なる歯数（ドリブンギヤ４３の歯数<ステータギヤ４４の歯数）のギヤが形成されている。ドリブンギヤ４３およびステータギヤ４４の内側には、それぞれのギヤに同時に噛合するフレキシブルギヤ４６が設けられている。すなわち、フレキシブルギヤ４６の外側に形成された歯（歯数は、ドリブンギヤ４３の歯数と同じ）に、ドリブンギヤ４３およびステータギヤ４４の内側に形成された歯が噛合している。フレキシブルギヤ４６の内側は、波動発生装置４５の外輪上に嵌合されている。

前記ロアーハウジング１９には、モータ４１のケース４１ａが固定されている。モータ４１は、モータシャフト４８を有し、モータシャフト４８は前記ケース４１ａにベアリング４９、５０を介して回転可能に支持され、波動発生装置４５のカムに接続されている。モータシャフト４８内には、入力シャフト２０が回転可能に挿通され、回転伝達係合部材４７に係合される。

この構成では、図１に示すように、モータ４１のモータシャフト４８が回転すると、波動発生装置４５のカムが回転し、フレキシブルギヤ４６がステータギヤ４４内で楕円形に変形し、同軸上のドリブンギヤ４３を回転させる。すなわち、ドリブンギヤ４３の歯数がステータギヤ４４の歯数より少ないため、波動発生装置４５が１回転した際、ドリブンギヤ４３は、波動発生装置４５の回転方向と逆方向に歯数の差分だけ回転する。すなわち、アクチュエータ作動角＝モータ４１の回転角×減速比（減速比＝歯数差／ドリブンギヤ４３の歯数）。一方、ハンドル１５の回転によりステータギヤ４４が回転すると、アクチュエータ作動角が付加されてピニオンシャフト１７に伝達される。

前記モータシャフトロック機構４２は、電源オフ時やシステム欠陥時に、モータシャフト４８をロアーハウジング１９に対して固定（ロック）する。モータシャフトロック機構４２は、図３に示すように、ロックバー５１がケース４１ａの後壁に枢軸５２により揺動可能に取り付けられている。ロックバー５１の一端には係合爪部５１ａが形成され、他端にはケース４１ａに取り付けられた電磁アクチュエータ５３が連結されている。モータシャフト４８の後端には、ロックリング５４がトルクリミットリング５５を介して装着されている。これらモータシャフト（第１部材）４８、ロックリング（第２部材）５４および、トルクリミットリング５５にてトルクリミット機構が構成される。

トルクリミットリング５５は、モータシャフト４８とロックリング５４の間に所定以上の力（トルク）が作用した場合に、モータシャフト４８とロックリング５４の間の相対回転（滑り）を許容する。

トルクリミットリング５５は、図４、図５に示すように弾性材である筒状鋼板の軸線方向の中央部分に形成された複数の凸部５５aと、この凸部５５ａの両端で軸線方向に延在する周縁部５５ｂ、５５ｃで構成される。周縁部５５ｂ、５５ｃは、トルクリミットリング５５がモータシャフト４８とロックリング５４の間に圧縮されて組み付けられる前の自由状態にて、図５に示すように凸部５５ａの両端からモータシャフト４８の外周面に対して所定の角度θの傾きをもつ傾斜面であり、トルクリミットリング５５をモータシャフト４８とロックリング５４の間に組み付けるときに、凸部５５ａ側から周縁部５５ｂ、５５ｃに向かって押圧力Ｆが加えられる。この押圧力Ｆは、周縁部５５ｂ、５５ｃの基端が先端より大きくなる傾向にある。ところが、周縁部５５ｂ、５５ｃにはモータシャフト４８の外周面に対する所定角度θの傾きが形成されていることによって、周縁部５５ｂ、５５ｃがモータシャフト４８の外周面に密着するときに屈曲する。この屈曲により、凸部５５ａと周縁部５５ｂ、５５ｃの間の屈曲部５６がバネ作用を成し、前記押圧力に抗する反発力を発生する。この反発力は、周縁部の先端側が基端側より大きくなる傾向にある。この結果、前記押圧力と反発力５５ｂ、５５ｃが打ち消しあうことにより、周縁部５５ｂ、５５ｃの面圧が均一になり、屈曲部５６とモータシャフト４８の外周面の間の局所摩耗が防止される。

図３に示すように、前記ロックリング５４の外周には、係合爪部５１ａに係合するロック溝５４ａが円周上等間隔に複数形成されている。枢軸５２の外周に巻き付けられたコイルばね５７は、一端がロックバー５１に係合され、他端が枢軸５２に固定され、ねじれ力によりロックバー５１を枢軸５２の軸線回りに揺動させ、係合爪部５１ａをロック溝５４ａへ係合させる回転力をロックバー５１に加えている。電磁アクチュエータ５３はコイルばね５７による回転力に抗して係合爪部５１ａをロック溝５４ａから離脱させる回転力をロックバー５１に加える。これにより、ロックバー５１は枢軸５２を中心としてロック溝５４ａに係合爪部５１ａを係合、離脱させるよう駆動し、モータシャフト４８の回転を許容又は阻止する。

電磁アクチュエータ５３による係合爪部５１ａとロック溝５４ａとの係合、離脱の判断及び動作の指令は、制御装置６０により行われる。制御装置６０は、伝達比可変機構１２の動作が正常な場合、車両のイグニションがオンされると、電磁アクチュエータ５３を作動させてロックバー５１をコイルばね５７の力に抗して揺動させ、係合爪部５１ａをロック溝５４ａから離脱する。これによってモータ４１によるモータシャフト４８の回転制御が可能となり、ハンドル１５の操舵角に対する操向車輪８の転舵角の比（伝達比）を、モータシャフト４８の回転角に応じて変更することが可能となる。また、制御装置６０は、電源オフ時やシステム欠陥時に、モータ４１及び電磁アクチュエータ５３の作動を停止して係合爪部５１ａをロック溝５４ａに係合させ、モータ４１のモータシャフト４８の回転を阻止し、前記伝達比を所定の値に固定する。

また、正常においては、上述したように制御装置６０は、車両のイグニションがオンされると、電磁アクチュエータ５３を作動させて係合爪部５１ａをロック溝５４ａから離脱し、モータ４１によるモータシャフト４８の回転を可能とする。

ハンドル１５が回されると、ロータリ弁２５とスリーブ２６がトーションバー３１を捩って相対回転され、油圧ポンプ３４から供給された圧油がハンドル１５の回転方向に応じてポートＡ又はＢからシリンダ装置３０のシリンダ左室２８ｂ又は右室２８ａに供給され、ラックシャフト３６が軸動されて操向車輪８が偏向される。このとき、ハンドル側シャフト１４に加えられた操舵角が図略の操舵角センサによって検出され、車両速度が図略の車速センサにより検出されると、制御装置６０は、車両速度および操舵角に基づき目標舵角の演算を行う。この目標舵角に基づいて、モータ４１を制御する制御信号が制御装置６０より出力される。

制御装置６０より出力された制御信号は、伝達比可変機構１２のモータ４１に送られ、この制御信号に基づいてモータ４１が回転駆動される。モータ４１が回転されると、モータシャフト４８を介して波動発生装置４５のカムが回転され、フレキシブルギヤ４６が回転される。フレキシブルギヤ４６は、楕円形に変形した状態でステータギヤ４４内を回転し、同軸上のドリブンギヤ４３を回転させる。この際、ドリブンギヤ４３の歯数がステータギヤ４４の歯数より少ないため、波動発生装置４５が１回転した際、ドリブンギヤ４３は、波動発生装置４５の回転方向と逆方向に歯数の差分だけ回転する。

ドリブンギヤ４３の回転はピニオンシャフト１７に伝達され、ラックシャフト３６を軸動させる。これにより、ハンドル１５の操舵角と操向車輪１９の転舵角との比を変化させることができる。

さらに、何らかの原因により、減速機３８が固着した場合においては、減速機３８は固着状態であり、入力シャフト２０とピニオンシャフト１７が減速機３８と共に一体的に回転することになる。このとき制御装置６０は、モータ４１による減速機３８の減速比の変更制御を停止し、係合爪部５１ａをロック溝５４ａに係合させ、モータ４１のモータシャフト４８の回転を阻止する。このため、ハンドル１５を操作すると、モータシャフト４８には、入力シャフト２０、ピニオンシャフト１７および減速機３８を一体的に回転させようとする回転力が作用し、このモータシャフト４８を回転力させようとするトルクが所定以上になるとトルクリミットリング５５に滑りが生じ、モータシャフト４８はロアーハウジング１９に対して回転可能となる。これによって、入力シャフト２０、ピニオンシャフト１７および減速機３８は一体的に回転され、入力シャフト２０からピニオンシャフト１７に回転が伝達される。

なお、上記の実施の形態においては、トルクリミットリング５５の周縁部５５ｂ、５５ｃがモータシャフト４８の外周面に接触し、凸部５５ａがロックリング５４の内周面に接触する例を説明したが、周縁部５５ｂ、５５ｃがロックリング５４の内周面に接触し、凸部５５ａがモータシャフト４８の外周面に接触するように構成してもよい。

次に、本発明に係る第２の実施形態を、第１の実施形態と相違する点のみについて図６に基づいて説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態のようにトルクリミットリング５５の周縁部５５ｂ、５５ｃを傾斜面とはせず、トルクリミットリング５５の凸部５５ａと周縁部５５ｂ、５５ｃとは自由状態で略平行となっており、トルクリミットリング５５のモータシャフト４８への取り付け構造に特徴がある。図６に示すように、第２実施の形態では、モータシャフト４８の外周面に環状溝６１が形成されている。この環状溝６１は、底面６１ａの両側の側壁（接触面）６１ｂ、６１ｃがモータシャフト４８の外周面に所定角度θの傾斜となるよう、すなわち各側壁６１ｂ、６１ｃが開口に向かって互いに離間するように形成されている。このため、周縁部５５ｂ、５５ｃがモータシャフト４８の外周面に密着するために屈曲し、この屈曲により、凸部５５ａと周縁部５５ｂ、５５ｃの間の屈曲部がバネ作用を成し、前記押圧力に抗する反発力を発生する。この結果、前記押圧力と反発力が打ち消しあうことにより、周縁部５５ｂ、５５ｃの面圧が均一になるので、屈曲部とモータシャフトの外周面の間の局所摩耗が防止できる。

なお、上記の実施の形態においては、トルクリミットリング５５の周縁部５５ｂ、５５ｃがモータシャフト４８の外周面に接触し、凸部５５ａがロックリング５４の内周面に接触する例を説明したが、周縁部５５ｂ、５５ｃがロックリング５４の内周面に接触し、凸部５５ａがモータシャフト４８の外周面に接触するように構成し、環状溝６１をロックリング５４の内周面に形成するようにしてもよい。

次に、本発明に係る第３の実施形態を、第１、第２の実施形態と相違する点のみについて図に基づいて説明する。

図７に示すように、第３の実施形態では、第１、第２の実施形態に加えてトルクリミットリング５５の周縁部５５ｂ、５５ｃの基端が接触するモータシャフト４８の接触面の内側部分に環状溝６２を刻設したことに特徴がある。このように、局所摩耗が発生する可能性のある周縁部５５ｂ、５５ｃ基端が当接する位置に環状溝６２を刻設することにより、環状溝６２に潤滑材が保持され、屈曲部とモータシャフト４８の外周面との潤滑がなされ、局所摩耗を防止することができる。また、局所摩耗が屈曲部に発生したとしても摩耗粉が環状溝６２に回収され、モータシャフト４８と周縁部５５ｂ、５５ｃの間に入ることを防止できることから摩耗粉によってトルクリミットリングの許容トルク値が変動することを防止できる。

なお、上記の実施の形態においては、トルクリミットリング５５の周縁部５５ｂ、５５ｃがモータシャフト４８の外周面に接触し、凸部５５ａがロックリング５４の内周面に接触する例を説明したが、周縁部５５ｂ、５５ｃがロックリング５４の内周面に接触し、凸部５５ａがモータシャフト４８の外周面に接触するように構成し、環状溝６２をロックリング５４の内周面に形成するようにしてもよい。

また、上記の実施形態においては、伝達比可変機構１２の減速機３８を、波動歯車機構からなる減速機を例に説明したが、減速機３８はこれに限定されるものではなく、例えば、サンギヤ、インターナルギヤ、およびプラネタリギヤ等からなる遊星歯車機構であってもよい。

また、上記の実施形態においては、伝達比可変機構１２を油圧サーボ装置１３およびシリンダ装置２８備えた油圧パワーステアリング装置に使用した例について説明したが、電動パワーステアリング装置に上記第１から第２の実施形態におけるトルクリミット機構を有した伝達比可変機構１２を使用してもよい。

本発明の実施の形態を示す伝達比可変機構を備えた油圧パワーステアリング装置の断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。本発明の実施の形態の要部であるトルクリミットリングの外観図である。トルクリミットリングの組付け時の概念図である。本発明の第２の実施形態におけるトルクリミットリングの組付け時の概念図である。本発明の第３の実施形態におけるトルクリミットリングの組付け時の概念図である。従来のモータシャフトロック機構の一例を示す図である。従来のトルクリミットリングの組付け時の概念図である。

符号の説明

８…操向車輪、１０…パワーステアリング装置、１１…ステアリングギヤボックス、１２…伝達比可変機構、１３…油圧サーボ装置、１４…ハンドル側シャフト、１５…ハンドル、１７…ピニオンシャフト（出力シャフト）、１８…アッパーハウジング、１９…ロアーハウジング、２０・・・入力シャフト、３６…ラックシャフト（出力シャフト）、３８…減速機、４１…モータ、４２…モータシャフトロック機構、４８…モータシャフト（第１部材）、５１…ロックバー、５４…ロックリング（第２部材）、５５…トルクリミットリング、５５ａ…凸部、５５ｂ、５５ｃ…周縁部、５６…屈曲部（基端）、６１、６２…環状溝

Claims

軸状の第１部材と、この第１部材に装着される第２部材とを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、前記第１、第２部材の間のトルクの伝達を制限するために、前記第1、第２部材の間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構において、
前記トルクリミットリングは、前記第１部材の外周面と前記第２部材の内周面の一方を接触面として前記凸部が接触し、他方を接触面として前記周縁部が接触するように組み付けられるものであり、前記周縁部は、トルクリミットリングの自由状態にて前記他方の接触面に対して傾斜されており、前記組み付けられた状態にて前記他方の接触面に対する面圧が前記周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることを特徴とするトルクリミット機構。
軸状の第１部材と、この第１部材に装着される第２部材とを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、前記第１、第２部材の間のトルクの伝達を制限するために、前記第1、第２部材の間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構において、
前記トルクリミットリングは、前記第１部材の外周面と前記第２部材の内周面の一方を接触面として前記凸部が接触し、他方を接触面として前記周縁部が接触するように組み付けられるものであり、前記他方の接触面は、トルクリミットリングの自由状態における前記周縁部に対して傾斜されており、前記組み付けられた状態にて前記他方の接触面に対する面圧が前記周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることを特徴とするトルクリミット機構。
ハンドルの回転が伝達される入力シャフトと、操向車輪に転舵角を付与するステアリングギヤに回転を伝達する出力シャフトと、前記入力シャフトおよび出力シャフトを回転可能に支承する伝達比可変ハウジングと、前記伝達比可変ハウジング内に収納され入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する減速機と、前記伝達比可変ハウジング内に収納され前記減速機を介して出力シャフトに回転を伝達して前記ハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を変化させるモータと、前記モータのモータシャフトに装着されたロックリングと、前記伝達比可変ハウジングに設けられ、前記ロックリングと係合して前記モータシャフトを前記伝達比可変ハウジングに対して固定可能なロックバーとを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、前記モータシャフトとロックリングの間のトルクの伝達を制限するために、前記モータシャフトとロックリングの間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構において、
前記トルクリミットリングは、前記モータシャフトの外周面と前記ロックリングの内周面の一方を接触面として前記凸部が接触し、他方を接触面として前記周縁部が接触するように組み付けられるものであり、前記周縁部は、トルクリミットリングの自由状態にて前記他方の接触面に対して傾斜されており、前記組み付けられた状態にて前記他方の接触面に対する面圧が前記周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることを特徴とするトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構。
ハンドルの回転が伝達される入力シャフトと、操向車輪に転舵角を付与するステアリングギヤに回転を伝達する出力シャフトと、前記入力シャフトおよび出力シャフトを回転可能に支承する伝達比可変ハウジングと、前記伝達比可変ハウジング内に収納され入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する減速機と、前記伝達比可変ハウジング内に収納され前記減速機を介して出力シャフトに回転を伝達して前記ハンドルの操舵角に対する操向車輪の転舵角の比を変化させるモータと、前記モータのモータシャフトに装着されたロックリングと、前記伝達比可変ハウジングに設けられ、前記ロックリングと係合して前記モータシャフトを前記伝達比可変ハウジングに対して固定可能なロックバーとを備え、円筒状弾性材の軸線方向の中央部分に凸部が形成され、両端に軸線方向に延在する周縁部が形成され、前記モータシャフトとロックリングの間のトルクの伝達を制限するために、前記モータシャフトとロックリングの間に圧入されたトルクリミットリングを有するトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構において、
前記トルクリミットリングは、前記第１部材の外周面と前記第２部材の内周面の一方を接触面として前記凸部が接触し、他方を接触面として前記周縁部が接触するように組み付けられるものであり、前記他方の接触面は、トルクリミットリングの自由状態における前記周縁部に対して傾斜されており、前記組み付けられた状態にて前記他方の接触面に対する面圧が前記周縁部全域にわたって略均一となるようにされていることを特徴とするトルクリミット機構を備えた伝達比可変機構。