JP2006281815A

JP2006281815A - 可変舵角比操舵装置ガタ詰め構造。

Info

Publication number: JP2006281815A
Application number: JP2005100594A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Inoue; 恭一井上
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: Jtekt Column Systems Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US20060219465A1; EP1707472A1

Abstract

【課題】ウォームホイールとウォームギアとの位置関係(歯当り)に影響を与えることなく差動歯車装置のバックラッシを除去する。
【解決手段】第１、第２のかさ歯車１２，１４を入力軸、第３、第４のかさ歯車２１，２２及びウォームホイール３３を備えた差動歯車ケース３１を舵角増加減軸とする差動歯車装置を用いた可変舵角比操舵装置において、差動歯車ケース３１の長穴３６，３７で第３、第４のかさ歯車の支軸４１、４２をＡ方向に移動可能に支持し、ハウジング５１をねじ部５４ａ、５４ａで螺合する第１、第２のハウジング５２，５５とし、第２のハウジングを第１のハウジングに捻じ込む。第３、第４のかさ歯車は第１のかさ歯車に押されて移動し第２のかさ歯車に押し付けられる。このバックラッシ調節では、第３、第４のかさ歯車は軸方向に移動しないで、ウォームホイールとウォームギアとの位置関係に影響を与えない。
【選択図】図１

Description

伝達比可変機構を備えた車両用操舵制御装置に関する。

自動車の走行モードによりハンドルの回転角と操舵車輪の角度の比を変える可変舵角比操舵装置を備えるステアリング装置が各種開発されている。従来の可変舵角比操舵装置の伝達比可変機構には、例えば、図６に示すような差動歯車装置が用いられている。この差動歯車装置は、第１のかさ歯車１０１の軸をハンドルからの入力軸１１１とし、第２のかさ歯車１０２の軸を舵角増減軸１１３とし、第１、第２のかさ歯車１０１、１０２に噛合する第３、第４のかさ歯車１０３、１０４を回動可能に支持しているキャリャ１１６の軸をステアリングギアが接続される出力軸１１２としている。舵角増減軸１１３にはウォームホイール１１４が設けられており、舵角増減軸１１３はモータによりウォームギア１１５を介して回転されるようになっている。舵角増減軸１１３を回転させるモータを走行モード信号により制御することにより差動歯車装置のギア比を変え、操舵車輪の操舵角を制御している（例えば、特許文献１参照。）。

上記のように伝達比可変機構に歯車装置を用いると、歯車間のバックラッシが原因で転舵の応答遅れが生じる。従来歯車装置のバックラッシは太陽ギアのかさ歯車を遊星ギアのかさ歯車に押付けて調節している（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭４７−２０８３５号公報特開２００３−３１２４８６号公報

しかしながら、前記特許文献２では、太陽ギアを軸方向に移動するだけでは、リングギアと遊星ギアの間のバックラッシを調節できない。また、上記特許文献１の差動差動歯車装置において、前記特許文献２のように、第１のかさ歯車を軸方向に押し付けてバックラッシを調節する場合でも、第２のかさ歯車と第３、第４のかさ歯車との間のバックラッシが調節できない。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、差動歯車装置の全てのかさ歯車のバックラッシを容易に除去することができる可変舵角比操舵装置ガタ詰め構造を提供することを目的とする。

この発明は、第１のかさ歯車を入力軸とし、入力軸と同じ軸線上に設けた第２のかさ歯車を出力軸とし、第１、第２のかさ歯車と噛合する第３、第４のかさ歯車を軸支し前記軸線回りに回動する差動歯車ケースを舵角増加減軸とし、差動歯車ケースと一体に回転するウォームホイールをウォームギアを介してモータで制御する差動歯車装置を用いた可変舵角比操舵装置において、前記差動歯車ケースに前記第３、第４のかさ歯車の支軸を前記軸線方向に移動可能に設け、前記差動歯車装置のハウジングを、出力軸支持部と差動歯車ケース支持部を有する第１のハウジングと入力軸支持部を有する第２のハウジングとに分離可能に構成し、前記第２のハウジングを第１のハウジングの第２ハウジング取付部に前記軸線方向に移動可能に設け、前記第１のハウジング乃至第２のハウジング２に第２のハウジングを前記軸線方向に移動させる位置調節手段を設けたものである。

この発明によれば、位置調節手段により第２のハウジングを内方に移動させると、第２のハウジングに設けられている第１のかさ歯車は第３、第４のかさ歯車を押圧し、押圧された第３、第４のかさ歯車は前記軸線方向に移動し第２のかさ歯車を押圧する。しかして第２のハウジングの移動量を調節することにより噛合するかさ歯車間のバックラッシを調節することができる。

請求項２の発明は、前記位置調節手段を、前記第１のハウジングの第２ハウジング取付部に設けられたねじ穴とこのねじ穴に螺合する第２ハウジングの外周に設けられねじとしたものである。この発明によれば、第２ハウジングを第１のハウジングの穴に捻じ込むと第２のかさ歯車が内方に移動し、第１のかさ歯車が第３、第４のかさ歯車を押圧し、押圧された第３、第４のかさ歯車は前記軸線方向に移動し第２のかさ歯車を押圧する。しかして第２のハウジングの捻じ込み量を調節することにより噛合するかさ歯車間のバックラッシを調節することができる。

請求項３の発明は、前記第２のハウジングの位置調節手段を、第１のハウジングの第２ハウジング取付部に螺合したナットとこのナットと第２のハウジングの間に介在されたばねとしたものである。この発明によれば、ナットを捻じ込むこと第２のかさ歯車はとばねを介して押圧され内方に移動する。この移動により第１のかさ歯車は第３、第４のかさ歯車を押圧し、押圧された第３、第４のかさ歯車は前記軸線方向に移動し第２のかさ歯車を押圧する。しかしてナットの捻じ込み量を調節することにより噛合するかさ歯車間のバックラッシを調節することができる。

差動歯車装置全体を組み付けた後でかさ歯車部のギア部のガタ調整を行える。この際、ウォームホイールとウォームギアとの位置関係(歯当り)に影響を与えることはない。また、ばねを介してギア部のガタ調整をすることにより、耐久後も初期ガタ量とほぼ同等のガタ量にすることができる。

この発明の実施の形態の一例について図１〜４を用いて説明する。図１に、自動車のステアリング装置に用いられる差動歯車装置の構成を示す。この差動歯車装置１０は、第１のかさ歯車１２の軸を入力軸１１としてハンドル側に接続されている。入力軸１１と同じ軸線上に設けられている第２のかさ歯車１４の軸は出力軸１３として操舵車輪を動かすステアリングギア（ラック・ピニオン装置）側に接続されている。また、第１、第２のかさ歯車１２、１４と噛合し、入出力軸１１，１３の軸線に直交する軸線回りを回動する第３、第４のかさ歯車２１、２２を備えている差動歯車ケース３１を操舵角増減軸としている。

操舵角増減軸である差動歯車ケース３１は、差動歯車ケースの中央にウォームホイール３３を有するウォームホイールを兼ねた構成となっている。ウォームホイール３３には、モータＭにより回転されるウォームギア６１が噛合している。この場合、入力軸１１の回転方向と出力軸１３の回転方向は逆となるので、出力軸１３に接続されステアリングギアはハンドルの操作方向と車輪の操舵方向が一致するように接続してある(図示省略)。

なお、かさ歯車としては、ストレートかさ歯車またはスパイラルかさ歯車を使用する。

入出力軸１１，１３は、ハウジング５１にベアリングＢ１，Ｂ２を介して軸支され、差動歯車ケース３１は、ハウジング５１の内側にベアリングＢ３，Ｂ４を介して回転可能に支持されている。また、第３、第４のかさ歯車２１，２２は連結部材４３で連結されている支軸４１，４２にベアリングＢ５，Ｂ６を介して軸支され、支軸４１，４２はウォームホイール３１の内側に設けられた支軸用の穴３６，３７に第３、第４のかさ歯車組立体２０が支持されている。この第３、第４のかさ歯車組立体２０は、支軸４１，４２にベアリングＢ５、Ｂ６を介して第３、第４のかさ歯車２１，２２が取付けられ、支軸４１，４２が連結部材４３で連結されており、支軸４１，４２が矢印Ａ方向のみに移動可能となるようにウォームホイール３１の穴３６，３７は長方形の穴となっている。

また、差動歯車ケース３１は、第３、第４のかさ歯車組立体２０の支軸４１，４２を長方形の穴３６，３７に挿入可能とするため、長方形の穴３６，３７の底部と同一面３１ａで差動歯車ケース第１部分３２と差動歯車ケース第２部分３５に分割されている。すなわち、図２に示すように、差動歯車ケース第１部分３２は、ウォームホイール３３とベアリングＢ４に嵌合するベアリング支持部３４と差動歯車ケースの中心方向と差動歯車ケース第２部分３５側に開口している凹部３６ａ，３７ａを有し、差動歯車ケース第２部分３５を取付けた場合に、凹部３６ａ，３７ａの差動歯車ケース第２部分３５側が差動歯車ケース第２部分３５により塞がれて凹部３６ａ，３７ａが長方形の穴３６，３７となるように構成されている。

ハウジング５１は、第１〜第４かさ歯車のバックラッシ調整と、第３、第４のかさ歯車組立体２０やベアリングＢ３を矢印Ａ方向から挿入できるように、第１のハウシング５２と第２のハウジング５５の２つに分割されている。すなわち、第１のハウジング５２は、ベアリングＢ２，Ｂ３，Ｂ４が嵌合するベアリング支持部５２a〜５２ｃとウォームギア６１及びモータＭが取り付けられるモータ＆ウォームギア支持部５３と第２のハウジング５５を結合させるための第２ハウジング取付け部５４を有し、ベアリング支持部５２ａの穴と第２ハウジング取付け部５４の穴は連続しており、穴の端部はねじ穴５４ａとなっている。

第２のハウジング５５は、中心部にベアリングＢ１が嵌合するベアリング支持部５５ａを有し、外周部には第１のハウジング５１の第２ハウジング取付け部５４のねじ穴５４ａに螺合するねじ５５ｂが設けられている。

ハウジング５１へのかさ歯車等の組み込みは、第２のハウジング５５を外した状態で行う。まず、第１のハウジング５２に第２のかさ歯車１４を有する出力軸１３をベアリングＢ２を介して取付ける。次いで、予め組み立ててある第３、第４かさ歯車組立体２０の支軸４１，４２を差動歯車ケース第１部分３２の凹部３６ａ，３７ａ挿入すると共に差動歯車ケース第２部分３５を取り付ける。このとき、差動歯車ケース第１部分３２の凹部３６ａ，３７ａの差動歯車ケース第２部分３５側の開口は図２のように差動歯車ケース第２部分３５により塞がれるので、第３、第４かさ歯車組立体２０はその支軸４１，４２が差動歯車ケース３１の長方形の穴３６，３７に入った状態となる。

次に、この差動歯車ケース３１をベアリングＢ３，Ｂ４を介して第１のハウジング５２の所定位置に組み付ける。このとき、第３、第４のかさ歯車２１，２２を出力軸１３の第２のかさ歯車１４と噛合するように組み込む。

そして、図３に示すように、予め入力軸１１が取付けられている第２のハウジング５５のねじ５５ｂを、入力軸１１のかさ歯車１２が第３、第４のかさ歯車２１，２２に噛合するようにして第１のハウジング５２のねじ穴５４ａに捻じ込んで組み付ける。この組み付けにより図１の差動歯車装置１０が得られる。

次に、この差動歯車装置の笠歯車のバックラッシュ調整について説明する。図１の状態に構成された差動歯車装置１０の第２のハウジング５５を図４のように更に第１のハウジング５２のねじ穴５４ａに捻じ込んで第２のハウジング５５を矢印Ａ方向に移動Ｂさせる。この第２のハウジング５５の移動と共に入力軸１１が移動し第１のかさ歯車１２が第３、第４のかさ歯車２１，２２を矢印Ａ方向に押圧する。第３、第４のかさ歯車２１，２２の支軸４１，４２はウォームホイール３１の断面長方形の穴３６，３７により矢印Ａ方向に移動可能に支持されているので、第１のかさ歯車１２により押圧された第３、第４のかさ歯車２１，２２は矢印Ａ方向に移動し第２かさ歯車１３に押し付けられる。

よって、第２のハウジング５５の捻じ込み量を調節することで、第１〜第４のかさ歯車間のバックラッシを調節できる。このバックラッシの調節では、第３、第４のかさ歯車２１，２２が矢印Ａ方向に移動しても差動歯車ケース３１はその軸方向に移動することがないので、ウォームホイールとウォームギアとの位置関係(歯当り)に影響を与えることはない。

次に、本発明の実施の形態の他の例について図５を用いて説明する。なお、図５において上記図１と同一構成部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。

この差動歯車装置１０’のハウジング５１’は、第１のハウシング５２’と第２のハウジング５５’で構成されている。第１のハウジング５２’は、ベアリングＢ２，Ｂ３，Ｂ４が嵌合するベアリング支持部５２ａ〜５２ｃと、ウォームギア６１及びモータＭが取り付けられるモータ＆ウォームギア支持部５３と、第２ハウジング５５’が矢印Ａ方向に移動可能に嵌合する第２ハウジング取付け部５４’を有する。この第２ハウジング取付け部５４’には、第２のハウジング５５’が矢印Ａ方向に移動可能に嵌合する穴５４ｂと、先端部にこの穴５４ｂの径より大きいナット５８が螺合するねじ穴５４ｃが設けられている。

第２のハウジング５５’は、中心部にベアリングＢ１が嵌合されるベアリング支持部５５ａを有し、外周部の外側に肩部５５ｂを有する。

第２のハウジング５５’の組み付けは、入力軸１１が取付けられた第２のハウジング５５’を、出力軸１３、第３、第４のかさ歯車組立体２０、差動歯車ケース３１等が組み込まれている第１のハウシング５２’の穴５４ｂに入れ、入力軸の第1のかさ歯車１３を第３、第４のかさ歯車21，22に噛合させ、第２のハウジング５５’の肩部５５ｂにコイル状のばね５７を取付け、第１のハウジング５２’のねじ穴５４ｃにナット５８を捻じ込んでナット５８のフランジ部５８ａによりばね５７矢印Ａ方向に押しつけて組み付ける。この組み付けにより図５の差動歯車装置１０’が得られる。

次に、この差動歯車装置１０’のかさ歯車のバックラッシュ調整について説明する。図５のように構成されている差動歯車装置１０’において、第１のハウジング５２’ のねじ穴５４ｃに捻じ込まれているナット５８を、更に捻じ込んでばね５７を介して第２のハウジング５５’を矢印Ａ方向に移動させる。この第２のハウジング５５’の移動と共に入力軸１１が移動し第１のかさ歯車１２が第３、第４のかさ歯車２１，２２を矢印Ａ方向にばね５７の力で押圧する。第３、第４のかさ歯車２１，２２の支軸４１，４１はウォームホイール３１の長方形の穴３６，３７の中で矢印Ａ方向に移動可能となっているので、第３、第４のかさ歯車２１，２２は上記押圧により矢印Ａ方向に移動し第２かさ歯車１３に押し付けられる。

よって、第１のハウジング５２’に螺合されているナット５８の捻じ込み量を調節することで、第１かさ歯車１３乃至第４のかさ歯車間のバックラッシを調節できる。この場合、第２のハウジング５５’とナット５８の間にばね５７が圧縮された状態で介在されているので、耐久後も初期ガタ量とほぼ同等のガタ量にすることができる。

上記では、バックラッシを調節するための第２のハウジングの位置を調節する機構が、第２のハウジングを第１のハウジングの第２ハウジング取付け部に捻じ込む構成(図１)、または、第１のハウジングの第２ハウジング取付け部に螺合するナットと第２のハウジングの間にばねを介在させ、ナットを捻じ込む構成(図５)となっているが、これに限定されるものではない。

尚、上記実施の形態では、長方形の穴３６，３７に挿入される支軸の断面を円形としたが、方形や小判形などでもよく、穴３６，３７についても、長方形に限定されるものではなく、支軸４１，４２が矢印Ａ方向のみに移動できるようになっていればよい。

本発明の実施形態の一例に係る差動歯車装置を一部断面で示す構成図。差動歯車装置のウォームホイールの要部構造を示す説明図。差動歯車装置の第２のハウジングを取付ける直前の状態を示す説明図。差動歯車装置の第２のハウジングを捻じ込んだ状態を示す説明図。本発明の実施形態の他の例に係る差動歯車装置を一部断面で示す構成図。従来例に係る差動歯車装置の構成説明図。

符号の説明

１０，１０’…差動歯車装置、１１…入力軸、１２…第１のかさ歯車、１３出力軸、１４…第２のかさ歯車、２１，２２…第３、第４のかさ歯車、３１…ウォームホイールを兼ねた差動歯車ケース（操舵角増減軸）、３２…差動歯車ケース第１部分、３５…差動歯車ケース第２部分、３６、３７…支軸用の長方形の穴、４１，４２…第３、第４のかさ歯車の支軸、５１…ハウジング、５２，５５…第１、第２のハウジング。

Claims

第１のかさ歯車を入力軸とし、入力軸と同じ軸線上に設けた第２のかさ歯車を出力軸とし、第１、第２のかさ歯車と噛合する第３、第４のかさ歯車を軸支し前記軸線回りに回動する差動歯車ケースを舵角増加減軸とし、差動歯車ケースと一体に回転するウォームホイールをウォームギアを介してモータで制御する差動歯車装置を用いた可変舵角比操舵装置において、
前記差動歯車ケースに前記第３、第４のかさ歯車の支軸を前記軸線方向に移動可能に設け、
前記差動歯車装置のハウジングを、出力軸支持部と差動歯車ケース支持部を有する第１のハウジングと入力軸支持部を有する第２のハウジングとに分離可能に構成し、
前記第２のハウジングを第１のハウジングの第２ハウジング取付部に前記軸線方向に移動可能に設け、
前記第１のハウジング乃至第２のハウジング２に第２のハウジングを前記軸線方向に移動させる位置調節手段を設け、
前記位置調節手段により第１乃至第４かさ歯車間のバックラッシの調整をすることを特徴とする可変舵角比操舵装置ガタ詰め構造。
前記位置調節手段は、前記第１のハウジングの第２ハウジング取付部に設けられたねじ穴とこのねじ穴に螺合する第２ハウジングの外周に設けられねじとからなることを特徴とする請求項１に記載の可変舵角比操舵装置ガタ詰め構造。
前記位置調節手段は、第１のハウジングの第２ハウジング取付部に螺合したナットとこのナットと第２ハウジングの間に介在されたばねとからなることを特徴とする請求項１に記載の可変舵角比操舵装置ガタ詰め構造。